我国的“蓝天保卫战”和“绿水保卫战”已经取得了重大胜利，当前摆在我们面前的是要如何打好“净土保卫战”。只有土壤健康了，植物才能健康，动物才能健康，人才能健康。而我国目前耕地有机质含量普遍跌破了3%“红线”，据调查，黑龙江肇庆市黑土地的有机质已经降到2.5%，河北省无极县耕地有机质降到1.5%至2.5%之间。耕地有机质含量低和受到污染，不仅严重影响作物产量，威胁到粮食安全，也会直接影响到蓝天保卫战和绿水保卫战的胜利成果能否得到巩固。为落实党的十九大、二十大指示精神，为打赢净土保卫战，中共无极县委、县人民政府启动了“有机肥替代化肥三年行动计划”，建设“农业碳中和示范县”和“无化肥示范县”。国际院士联合体无极县院士科创服务站、国家科技部国杰研究院前沿科学中心在无极县全面启动有机肥替代化肥行动，将无极县建成农业碳中和无化肥示范县，创新绿色低碳循环发展经济体系“无极模式”。实现了农业种植无化肥、无农药、零农残绿色发展，在全国做出了示范。
一、“无极模式”的技术内涵及内容
“无极模式”是中共无极县委、县政府为探索一条实现农业碳中和的有效可行路径，为全国农业碳中和提供借鉴和参考，在建设“农业碳中和示范县”和“无化肥示范县”过程中，创新“农业绿色低碳循环发展经济体系”，集中展示了“绿色、减排、固碳、增效、创新、发展”的显著特征。“无极模式”的基本技术流程模式是土壤生态修复+绿色种植加工+中医生态养殖+固废资源利用， 采用“全面推进”与“重点实施”相结合的运行方式方法。“全面推进”是指依托国际院士联合体科技创新资源开放共享平台人才技术资源优势，转化落地科技成果，采用前沿高端技术，全面推进土壤生态修复、作物种植农产品深加工、中医生态养殖、有机固体废弃物无害化处置与资源化利用等整个产业链实现绿色、减排、固碳、增效。“重点实施”就是在全面推进农业绿色发展的同时，把“土壤生态修复”和“绿色种植”作为重点实施项目，将“净土保卫战”作为首先重大工程课题项目进行攻关。是践行习近平主席提出的“绿水青山就是金山银山”“两山”理论的重要体现。
（一）无化肥绿色种植预设实现目标
1试验示范作物种植减少化肥施用量85%以上（实际示范种植100%未用化肥）；这不但颠覆了“零增长”定位标准，而且将改变了化肥在农业生产中的主导地位，将对中国乃至世界带来一次革命性重大变革。2土壤有机质大幅提升，经过特定土壤生态修复的耕地，有机质提升1%以上。3有机资源利用率达70~90%。4提高土地产出率，大田作物平均增产10~20%；果蔬经济作物增产20~30%。5节水、农田灌溉节水量30~50%。6降农残、减少化学农药施用量90%~100%。
（二）有机肥替代化肥、减排、固碳通常达到的量化指标（部分）
1每减少施用一吨化肥，相当于减少碳排放1.25吨。2任何农作物产量增加都意味着增加二氧化碳的固定，如每增产1吨玉米，将可多固定1.28吨的二氧化碳。3每增加667平方米耕地，可以增加固定600公斤二氧化碳，还可以释放436公斤新鲜氧气。4每亩成年林地，每年可吸收和固定1.21吨二氧化碳，释放0.88吨氧气。5土壤有机质每提升1%，可以从空气中多固定17吨二氧化碳。如果无极县全县都实现了无化肥绿色种植，每年至少实现碳汇总量100万吨以上，可为地方政府带来可观碳汇收入。
二、“无极模式”重大核心项目是启动有机肥替代化肥
“无极模式”重大核心项目是启动有机肥替代化肥行动，建设无化肥示范县，为全国实现农业碳中和，全面推进农业农村减排固碳绿色发展，探索出一条可行有效路径。
无极县院士科创服务站根据本县主要粮食作物品种只有夏玉米和冬小麦的实际，为了在全国能起到扩大示范作用，在河北、湖北、重庆、内蒙、辽宁、江西六省市，不同地域土壤、不同海拔气候、不同作物品种，共建设11个示范基地（1、河北省无极县“无化肥示范村”北侯村夏玉米、冬小麦各示范种植500亩；2、重庆市垫江县常规有机水稻示范种植500亩；水稻制种示范种植100亩；3、重庆市忠县柑橘示范种植100亩；优质牧场1000亩；4、江西省抚州市邓志辉家庭农场功能性水稻种植面积2000亩；5、内蒙古包头市功能性紫优5号小麦和亚麻示范种植面积各200亩；6、湖北宜昌市脐橙推广种植面积20000亩；7、重庆市渝东南农业科学院乌江榨菜推广种植面积10000亩；8、重庆市涪陵烟草公司烟草示范种植1000亩；9、四川资阳市柑橘推广种植10000亩；10、陕西省周至县猕猴桃示范种植500亩。11、辽宁锦州市“景芳1号”大豆王种植示范基地，种植面积550亩），进行了绿色试验示范种植，在所有试验示范基地实行无化肥、无农药、零农残、绿色种植，把选择种子、肥料、农药三大农业投入品作为试验示范成败的重中之重。
（一）推广种植功能性优良创新品种，实现农业由传统农业向功能性农业转变。
1推广种植功能性紫麦最新品种“紫优5号”。该品种是国际院士联合体与中国科学院合作培育的最新品种，是国际院士联合体特聘专家张正斌团队重大发明成果。在内蒙、河北、河南、江西、山东大面积推广种植，创造了许多抗旱、抗寒、高产的奇迹。中科院张正斌研究员团队的“紫优5号”小麦与孙成院士“SC植物营养餐”一体化配套种植，每亩施用40公斤多功能纳米生物有机肥“SC植物营养餐”，投入成本比化肥、复合肥还低，效果却超过施用化肥和复合肥。
2推广种植功能性优质水稻新品种“明刚优1号”。该品种是国际院士联合体特聘专家、中华人民共和国建国70周年纪念章获得者段永国团队最新研制成功的新品种，已在湖北、重庆、江西等地成功种植。
3推广种植超大穗玉米新品种。该品种是国际院士联合体特聘专家朱思浩院士团队经过数十年的基因表型诱导选育的非转基因最新国产玉米新品种，2021年在国际院士联合体内蒙古呼和浩特种植基地试验种植显示出生长旺盛、抗病能力强、适应能力广、产量高、品质优，是目前国际、国内颇具推广种植价值的新品种。还引进中科院隆平392、隆平381、金来376等新品种。
4推广种植非转基因中国本土亩产千斤“景芳大豆王”。“景芳1号”系列大豆新品种是国际院士联合体特聘专家刘景芳等研制培育的大豆新品种与孙成院士世纪田王多功能纳米生物有机肥配套种植实现的优质高产新品种。“景芳1号”大豆，是经过8年的时间，以野生大豆为父本，以辽豆系列为母本，无性杂交出的高产优良的非转基因大豆新品种，已于2020年通过审定认证。其基本特征是产量高，植株坚实而健壮，极抗旱并极抗涝；品质好，蛋白含量高，蛋白含量42~44%，脂肪含量低，同时适合大面积机械化种植、收割，2022年，经农业农村部、中国农业大学、中国农科院等专家现场测产，亩产达949斤。
5推广种植特色功能性果蔬新品种。国际院士联合体内蒙特色果蔬种植试验基地已成功培育种植数十种特色功能性蔬菜水果，营养价值高、品质好、附加值高、产量高。如“火焰果”最大单果超20斤，年亩产超2万斤，还有辣椒中的“水果王子”，三根即1斤多，上半部分甜（可当水果吃），下半部分辣（可炒菜）；还有如南果北移培育成功的“四季番石榴”、绿皮红心蜜柚、朱桔、特长超甜四季桑、超甜四季无花果、超甜芒果、佛掌莲雾、红杨桃、通风萝卜、红芹菜、人参菜、长寿菜等众多特色果蔬新品种。
（二）引进落地孙成院士团队具有颠覆性的世界前沿科学成果“世纪田王”多功能纳米生物有机肥“SC植物营养餐”、“SC土壤清道夫”作为农业投入品，替代化肥和普通商品有机肥。
该成果以改变化学肥料的性质，提高养分利用率为宗旨目标，是集纳米、生物、航天、腐殖酸分散、乳化、吸附、中草药萃取、生物降解高分子吸水等多项高新技术于一体，遵循植物营养生长与生殖生长平衡理论，将富含有机制和腐殖酸的一种高分子天然有机活性物质与航天微生物菌剂、生物降解高分子吸水材料、中草药提取物及矿物营养元素等高新技术物质材料，经过科学配方和独特的生产工艺，发生物理和化学反应生成的一种新的复合型物质材料-“SC植物营养餐”，它与化学肥料及传统有机肥、生物有机肥、有机无机复混肥都有本质上的区别，其具体技术路线和创新点如下：
1采用纳米碳不对称有机催化技术。纳米碳材料是一种高活性物质，利用脉冲式电极法使原有物质的理化性状发生质变形成的超微颗粒，可改变物质吸附性、柔韧性、磁性、导热性、导电性等。纳米碳材料能通过高度活化植物所需要的各种养分促使植物生长发育，达到节肥、增产、增效、减排的作用。.
2采用新型纳米缓释技术。在肥料中添加一种集硝化抑制、脲酶抑制、氮稳定和植物生长调节等多功能于一体的纳米有机化合物“肥料纳米缓释剂”，能够使植物在白天进行光合作用、叶绿素合成、蛋白质合成、酶的活性迅速达到最佳状态，促进植物生长发育；纳米有机化合物，能使土壤容重降低，空隙度增大，透水性强，促进盐分淋洗下降，减少盐的含量；肥料中纳米有机化合物，具有极强的固氨能力，能有效抑制土壤中硝态氮的形成，抑制硝化细菌的活性，可降低土壤中的PH值，调解酸碱度，增加土壤胶体和粘粒对氨离子、钠离子的吸附强度，不但能降低盐碱浓度，还能使营养元素在土壤中缓慢释放，减少营养元素损失，提高肥料利用率；纳米缓释剂中纳米功能材料DCD可以减少氧化亚氮、亚硝化氮和温室气体排放。
3采用航天微生物技术。独有的“ST高浓缩复合航天微生物专用菌剂”是微生物技术与空间技术的高度融合。该微生物菌种成功进行了神舟飞船搭载，利用太空中的宇宙射线、超真空、超洁净、微重力等，改变因子，使微生物菌种发生变异，提高了菌种的活性及抗逆性，发挥其综合效能。 “ST高浓缩复合航天微生物发酵工艺的创新，是利用测孢短芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌联合发酵方法，同时，用金属离子促进枯草芽孢杆菌形成的方法，快速提高枯草芽孢杆菌菌数的方法，缩短发酵周期，提高有效活菌数，促进菌种芽孢形成。
4天然腐殖酸分散、乳化、吸附技术。 “世纪田王”多功能纳米生物有机肥“SC植物营养餐”中采用一种特有的含有有机质高达100%以上的原生态天然腐殖酸与禽畜粪便等经无害化处置的有机固体废弃物混合作为肥料有机物载体与除虫菊等药用天然植物提取物相结合，发挥了多种特殊功效作用。
5药肥相结合，在肥料中添加纯天然植物源中草药提取物和微生态制剂，有效杀虫、灭病菌，降解农药残留。“世纪田王”多功能纳米生物有机肥“植物营养餐”，将含氮、磷、钾元素与杀虫杀菌剂除虫菊粉等药用植物提取物混配，改变了农药的表面活性，增加其杀虫活性。将肥料与杀虫杀菌药用植物提取物合理混配施用，可通过提高杀虫剂在植物体、害虫体的渗透、吸入、传导，提高植物的抗虫能力，从而提高防治效果，减少杀虫剂用量。生物有机肥与杀虫杀菌剂除虫菊粉等药用植物提取物混配组合，药肥一体化起到相互增效的效果。如，肥料中氮、磷、钾元素与杀虫杀菌剂除虫菊粉配伍组合，施用增产效果比单用等量元素肥料提高10%以上，同时，还对作物的一些病害有抑制作用。
6节水。水肥一体化。节约农业灌溉水30~50%。“SC植物营养餐”中的首科生物降解高分子吸水新材料（SAP）是一类新型功能高分子材料，聚合链段上丰富的强亲水性基因，如羧基、羟基、酰胺基和磺酸基等，赋予高吸水性树脂超强的亲水性能，可吸收自身质量几百倍甚至几千倍的水；可生物降解多糖单元的聚合物网络结构，使其具有优异的保水能力，保水能力强，加压下也不脱水，吸水后材料经过干燥后，可循环使用。此外，它还具有三维空间网络结构，既不溶于水也不溶于有机溶剂，具有吸氮、吸尿、吸血以及有机药物，且具有良好的肥料和药物缓释性能。多功能纳米生物有机肥与首科多功能高分子吸水材料实现水肥一体化，可以节约农田灌溉水30~50%。多功能生物有机肥“SC植物营养餐”之所以能够替代化肥和无机复合肥，就是因为它是颠覆性世界前沿技术，经济技术指标达到国际领先水平，在有机质到达30~45%情况下，氮磷钾、总养分可以达到25%~30%，这是世界其他任何肥料达不到的。所以，它颠覆了现有肥料技术标准，标志着它既能提升土壤有机质，修复了各类污染土壤，又能保证作物整个生长期的营养需要，所以可以替代化肥无机复合肥。
7遵循植物营养生长与生殖生长平衡比例关系，根据土壤实际情况，设计先进、科学、合理的各种专用肥料配方，改变了化学肥料的性质，提高了养分利用率，增加了科技含量。
（三）采用国际院士联合体零农残技术推广中心主任、高级农艺师侯永林先生团队的“零农残微生态制剂”，作为投入品替代农药、杀菌剂、激素、叶面肥等。采用地面作物喷施“零农残微生态制剂”，地下施用“SC植物营养餐”，上下空地一体化配套，使作物种植实现无化肥、无农药、零农残、绿色种植。所谓“零农残”，就是作物种植不施用农药，产出的农产品按着国内外标准所有指标实现“零农残”。
三、“无极模式”的几点经验
经过2022年和2023年的运行实施，所有试验示范基地都取得了成功，不但大幅度提升了土壤有机质，改善了土壤环境，实现了无化肥、无农药、零农残、绿色种植，提升了农产品品质，而且与施用化肥和复合肥对比，大田作物平均亩产增产10~20%，果蔬经济作物增产20~30%，各项预设目标均已达到。这标志着无极县创新“绿色低碳循环发展经济体系”已初战告捷，取得了“无极模式”体系中土壤生态修复、无化肥无农药零农残绿色种植，两大主要产业链环节的初步胜利。“无极模式”通过一年多来的运行，为我们提供了几点经验参考。
（一）勇于创新、勇于担当的领导是决定因素。
创建“无极模式”的主要核心项目是建设“农业碳中和无化肥示范县”，作物种植实现无化肥、无农药、零农残、绿色发展。县委、县政府的主要领导人要是没有勇于创新，勇于担当的精神，是无法确立无法实施这一重大课题项目的。2021年10月，中共无极县委、县人民政府为贯彻《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》，践行习近平主席“绿水青山就是金山银山”的“两山”理论，推进实施碳达峰、碳中和“3060”双碳战略目标，确立了建设全国第一个“农业碳中和示范县”和“无化肥示范县”，创新“绿色低碳循环发展经济体系”——“无极模式”这一重大战略课题项目。对此，中共无极县委、县人民政府高度重视，多次召开常委会，时任县委书记吕智临，县委副书记、县长刘炎亲自做出重要批示，县委办公室和县政府办公室联合颁发文件，成立了“无化肥示范村”创建工作领导小组，由县政协主席申立功担任领导小组组长，县委常委、副县长吴宁，主管农业副县长李龙等领导亲自参与组织实施；领导小组组长、政协主席申立功亲自深入“无化肥示范村”北侯村夏玉米种植示范基地进行查看作物长势情况，当他看到施用化肥和无机复合肥的玉米普遍结一个棒，而北侯村示范基地施用世纪田王“SC植物营养餐”和“SC土壤清道夫”的夏玉米大部分都结2个棒，还有少数结了3个棒、4个棒的。他高兴地给予了高度的赞誉；县农业农村局等相关部门领导也积极配合，为“示范村”积极采购农业投入品。
（二）抓住人才与技术是关键
“无极模式”之所以能够初战成功，主要是县委、县政府高度重视人才与技术，县长刘炎、副县长吴宁、县政协主席申立功等先后率团到北京国际院士联合体总部考察，进行项目对接交流，并邀请院士专家到无极县现场考察。无极县人民政府与国际院士联合体建立了战略合作关系，建立了“无极县院士科创服务站”，并引进了著名科学家、被誉为“中国肥料之父”孙成院士团队的具有颠覆性的世界前沿科学成果“SC植物营养餐”和“SC土壤清道夫”作为农业投入品，替代了化肥和普通商品有机肥，实现了无化肥、无农药、零农残、绿的种植。
（三）典型示范引领，是建设“无化肥示范县”的有效途径。无极县启动有机肥替代化肥行动，建设“无化肥示范县”充分发挥了先进典型引领示范作用，2022年项目正式实施，首先选一个行政村“北侯村”设立农业绿色发展院士先行示范区，建设“无化肥示范村”为典型示范单位。县委办公室和县政府联合颁发文件，成立“无化肥示范村”创建工作领导小组，具体负责领导“无化肥示范村”的建设。北侯村党支部书记李岞拥同志是在书记岗位上工作了20余年的老书记，具有高度的责任感和创新精神，他遵照县委、县人民政府的安排部署，以身作则，带领农民用户采用新技术，施用“SC植物营养餐”替代化肥，使“无化肥示范村”建设工作顺利进行，取得了成功，收到了可喜成果。“无化肥示范村”北侯村的有机肥替代化肥行动，实现了无化肥、无农药、零农残、绿色发展的典型案例，不仅为无极县建设“无化肥示范县”起到了引领示范作用，也为全国推进农业绿色发展起到了引领示范作用，已有黑龙省肇东市、辽宁省北镇市、内蒙包头市、达茂联合旗、新疆伊犁州伊宁市、湖北郧西县、山东高青县、义乌市、石家庄市正定县、鹿泉区、山西太原市、安徽合肥市、肥西县等许多市县领导，纷纷表示要向无极县学习，启动有机肥替代化肥行动，建设“无化肥示范县”，实现农业绿色发展。
（作者单位：中国国际科技促进会国际院士联合体工作委员会、国家科技部国杰研究院前沿科学中心联合调查组）
