华北农牧交错区农业资源适度开发与农牧业可持续发展研究

摘要

华北农牧交错区生境高寒干旱、资源匮乏、经济贫困、农牧业生产低投粗放、生态退化，是一个典型生态经济脆弱区。本文在客观评价区域农牧业生产现状的基础上，探讨了生态经济-兼顾的农牧生产力开发途径，阐明了在当前大量农田退耕还林还草的背景下区域生态系统生产力演替与增进的原理和机制。 研究表明，区域粮油产量年际间的变幅极大，粮食生产的波动性造成居民生活的粮食自给不足。温饱标准下人口超载39.3％、小康标准下超载69.4％。虽然估算出的区域粮油生产潜力能够满足当前人口在生活富裕标准下的总量需求，但频发的自然灾害使粮食的生产潜力很难实现，而且会降低农民以农田为基础所获得的农业经济收入。 农牧生产调查表明，现行年度畜牧业产值统计方法存在缺陷，导致畜牧业产值在农牧业总产值的表观比重大增，计算畜牧业的有效产值表明，畜牧业比重仅为19％左右。当前区域畜牧业处在“农业残屑食物链”的劣势地位，饲草饲料严重不足，农民通过“喂七成饱”饲养方式和外摊草场的环境成本获得了“经济高效”。以畜牧业表观比重为依据，武断地提出将其作为第一主导产业来发展的做法是不切实际的。建立生态补偿机制、发展高效农业替代畜牧业以解决畜牧业负外部性的途径值得探讨。 舍饲绵羊喂饲精饲料能有效地促进羊体增重，但经济上的产投效益不佳，而且放牧羊群有一个自然育肥的过程，对于农户，采用草场放牧外摊环境成本获益的畜群养殖方式具有“合理性”，羊群放牧比舍饲补充精饲料能够获得更高的经济收益。华北农牧交错区的冷凉气候适合奶牛生产，但奶牛绝对数量大，饲草总量远不能满足奶牛需求。通过扩大奶牛舍饲的养殖规模，能够有效的提高养殖户的净收益，但综合来看，较高的草料成本投入导致奶牛舍饲养殖业的总体产投效果偏低。半牧半舍饲的奶牛养殖通过转化农副产品和无偿或廉价放牧草场，使得非强壮劳动力和半劳力的价值得以实现，获得了比奶牛舍饲更高的单位经济效益，但这种发展模式是不持续的。 华北农牧交错区滩梁交错的地貌和土壤质地的分异，为实现不同植被配置和农业生态与经济适度开发奠定了前提条件。农业经济开发应作为滩洼草甸栗钙土农田利用的主体方向。坡梁砂质栗钙土部分农田退耕还林还草后土壤风蚀量明显下降，但对于追求经济效益的农民来讲，高达47.2％～87.3％的生物产量降低率和59.2％～93.2％的产值降低率，使退耕还草工程难以成为农民的自动行为，理想中的“退耕-还草-养畜-赚钱”的良性循环也难以实现。 为促进坡梁旱作农田和退耕林带的资源适度开发，研究了稀植经济作物小南瓜“沟作覆膜、聚水集肥、垄部免耕”的栽培模式和退耕地榆树幼林-南瓜间作的资源利用生态经济效应。结果表明，以此模式种植小南瓜实现了同田块以水肥为核心的微域生境的分化和作物生产的耦合，小南瓜单位面积净产值5.64倍于莜麦的经济效果实现了农田经济生产力的快速增进，而且地膜覆盖和垄部免耕的土壤保护措施有效的降低了土壤风蚀。由于南瓜藤蔓的覆盖，有效地抑制了南瓜行间和林地的土壤水分蒸发，促进了杂草和榆树幼林的生长，实现坡梁旱地农业系统生态与经济生产力的协同增进。 为解决区域畜牧业草料严重不足的问题和实现饲草资源的高产优质生产，研究了青饲玉米的地膜覆盖和不同土壤类型上的氮肥效应。覆膜使青饲玉米生物产量增产25.5％，并且有效地改善了其营养品质，水分利用效率提高了15.7％。草甸栗钙土和砂质栗钙土农田施氮比未施青饲玉米分别增产36.1％和106.0％。植株粗蛋白、粗脂肪的含量和产量均随施氮量提高而显著增加，合理施氮使两种土壤类型农田粗蛋自产量提高了1.60～2.74倍、粗脂肪产量提高了1.36～2.10倍，同时草甸栗钙土农田青饲玉米的水分利用效率提高了27％～45％，砂质栗钙土农田提高了50％～97％。草甸栗钙土农田不超过200kg/hm2、砂质栗钙土农田不少于135kg/hm2，是实现青饲玉米高产优质与肥水高效利用的适宜施氮量。故华北农牧交错区青饲玉米施氮和地膜覆盖是快速提高饲草产量和营养品质以及高效利用肥水资源的有效技术手段。 在国家退耕还林还草政策和张北试验站的技术支持下，区域农业生态系统结构-功能进行了调整，梁地退耕种草以求生态保育，滩地种菜以求经济高效。如此的结构-功能分化与耦合，促进了系统生产力的高效演进。本文对系统结构-功能调整的成功范例-河北省张北县叶家村进行实证研究，结果表明:通过调整农业生产结构和作物的高效替代，实现了区域内农业生态系统结构与生态、生产不同功能目标的分化，变冷凉气候的粮食生产劣势为喜凉蔬菜的生产优势，通过区域间蔬菜.粮食的生产/市场合作，实现了本区域经济生产力的大幅增进。由于错季蔬菜的市场独占性优势，蔬菜面积迅速扩大，然而农田的总生物产量下降了27.5％，在占总面积56.1％的滩洼农田上生产了相当于分化前全部农田净产值2.68倍的经济效益，农业生产的劳动盈利率和资金盈利率大幅度增长，吸引物质和能量迅速向滩洼农作系统汇集。人工辅助能的大量投入，使农田能量由结构功能分化-合前的净亏损变为之后的净盈余，系统的开放程度更大；劳动密集型的蔬菜生产，使区域劳动力由大量剩余变为不足，这为坡梁劣地的主动退耕奠定了基础。蔬菜生产的经济高效益促使区域农牧业生产结构发生了重大变化，在比较经济效益中畜牧业处于绝对劣势地位，畜牧业进一步萎缩，畜群总体数量减小，基本实现了草料的供需平衡，对草场资源环境成本的外摊降低到了最小。 针对区域卖菜与卖水的问题，本文引入了“虚拟水资源”的概念，澄清了卖菜就是“买水”的事实。研究表明:蔬菜生产耗水量不及农区的粮食生产，同本区域的粮油作物耗水量相比，蔬菜生产同样表现出明显的节水优势。错季蔬菜的单位面积产值为所购入粮食作物的3.47～3.9倍。本区域错季蔬菜与外区域粮食的交换过程，是本区节约和大量输入廉价水资源的过程。同时研究结果表明，本区域水资源绝对量高价输出多廉价输入少的结果，使得本区域获得了比外区域更快发展和提高农业经济效益的机会，这成为在市场竞争中其他方面不具任何优势且经济极端贫困的华北农牧交错区迅速脱贫、自我发展的有效途径。 华北农牧交错区生态系统生产力生态-经济高效的增进机制为:在促进系统结构分化的基础上，通过人工有效组配，实现子系统的耦合和新属性的产生。退耕区域生态系统生产力增进的充分条件是调整与重建农牧业生产结构，必要条件是生态系统的开放运行。对于至今仍未完成粮食持续自足的华北农牧交错区，区域以经济为目的的农牧生产必须利用市场机制走出一条跨越式发展的道路，发挥区域优势与特色作物生产，通过市场交换获得超额利润，实现区域生态-经济兼顾的农牧业生产结构的重建与升级。“科技启动、政府推动、市场拉动、农民自动”的“多力联动”机制是华北农牧交错区生态与经济建设的持久推动力。

目录

文摘

英文文摘

声明

绪论

1农牧交错区的范围与概念

2华北农牧交错区的生态特征

2.1土地瘠薄、滩梁相间的地貌特征

2.2高寒干旱的气候特点

2.3生态与经济矛盾突出

3研究背景

3.1农牧交错区面临的问题

3.2华北农牧交错区生态演化的经验教训

3.3当前研究进展

4研究方法

4.1研究方法

4.2研究内容

4.3技术路线

第一章华北农牧交错区粮食生产和人口承载力分析

1研究方法

2结果与分析

2.1区域粮食生产的波动性分析

2.2区域的人口压力分析

2.3区域未来粮食生产潜力的估算和人口承载量

3讨论

4结论

第二章华北农牧交错区的畜牧业地位和畜群承载力分析

1研究方法

1.1畜牧业生产调查

1.2统计资料

1.3计算方法

2结果与分析

2.1区域畜牧业产值比重与畜牧业的地位分析

2.2区域土地资源的畜群承载力分析

2.3畜群生产的经济性分析

2.4畜牧业与农业的资源配置经济效果比较

3讨论

3.1畜牧业地位问题

3.2饲养方式与超载量的估算

3.3外部性的内部化策略

4结论

第三章华北农牧交错区的植被生产力与环境效应分析

1研究方法

1.1调查区域概况

1.2数据与资料来源

1.3土壤输沙量的测定

2结果与分析

2.1植物的生态适应性分析

2.2植物的生物生产力分析

2.3坡梁栗钙土退耕地植被生产力的演化与不同覆被下的土壤输沙量

2.4滩洼草甸栗钙土集约农田作物生产力分析

3讨论与结论

第四章坡粱旱砂地小南瓜的资源利用研究

1材料与方法

1.1供试土壤

1.2供试作物

1.3试验设计

1.3测定项目和方法

2结果与分析

2.1小南瓜地膜覆盖的温度效应

2.2小南瓜地膜覆盖的水分与产量效应

2.3地膜覆盖对南瓜种植沟集水效果及土壤水分变化的影响

2.4小南瓜生产的比较经济效益分析

3讨论

4结论

第五章退耕地榆树幼林-南瓜间作的资源利用研究

1材料与方法

1.1试验地点概况

1.2试验设计

1.3测定项目与方法

2结果与分析

2.1幼林-南瓜间作与各植物单作下的生物产量比较

2.2间作与单作下各植物带的水分效应

2.3幼林与南瓜间作与单作下杂草群落与其饲用营养成分的比较

2.4幼林与南瓜间作与单作条件下土壤输沙量的比较

3讨论

4结论

第六章滩地与旱砂地青饲玉米的资源利用研究

1材料与方法

1.1青饲玉米的氮肥效应试验设计

1.2青饲玉米的地膜覆盖试验设计

1.3测定项目与方法

1.4数据处理

2结果与分析

2.1施氮对青饲玉米的生产生态效应

2.2地膜覆盖对青饲玉米的生态与生产效应

3讨论

4结论

第七章华北农牧交错区舍饲畜牧业的资源利用研究

1研究方法

1.1奶牛养殖业的生产调查研究

1.2绵羊舍饲生产的精饲料补饲试验

2结果与分析

2.1奶牛生产的区域适应性分析

2.2舍饲奶牛养殖草料资源利用的生产-经济分析

2.3家庭半牧半舍饲奶牛养殖草料资源利用的生产-经济分析

2.4奶牛生产同经济作物生产的经济效益比较分析

2.5奶牛生产的经济产投效益消长分析

2.6绵羊舍饲养殖的技术经济效果分析

3讨论

4结论

第八章农业生态系统结构分化-耦合下系统生产力的增进研究

1研究区域与方法

1.1研究区域概况

1.2研究内容与方法

2结果与分析

2.1农业生态系统分化-耦合的结构特征与生物产量变化

2.2农业生态系统结构分化-耦合前后农作系统的价值产投变化

2.3系统结构分化-耦合前后农业生产的能量产投变化

2.4生态系统结构分化-耦合前后畜牧业生产结构和产值的变化

2.5生态系统结构分化-耦合后农牧业产值结构和关系的变化

3讨论

4结论

第九章农业合作生产对区域水资源存量和经济效益影响

1研究方法

1.1研究目的

1.2研究区域概况

1.3研究内容与方法

2结果与分析

2.1区域间蔬菜和粮食生产的水资源消耗量与水资源价值的比较分析

2.2区域内传统作物和蔬菜生产的水资源消耗量与水资源价值的比较分析

2.3区域间蔬菜与粮食合作生产水资源和土地资源利用的关系分析

2.4调查区域水资源输出与输入的总量比较

3讨论

4结论

第十章资源适度利用与农业可持续发展的原理与机制

1退化农牧生态系统结构重建的原理

1.1生态恢复与经济发展的互依关系

1.2生态恢复与经济发展的相悖关系

1.3经济发展与生态恢复协调互依，系统正向演进的条件

2生态-经济兼顾型农牧系统结构重建的条件

2.1农牧系统的经济效果与系统结构的关系

2.2退耕农业系统结构与功能高级演进的条件

2.3当前条件下实现系统生产力高级演进的潜在优势

3讨论

参考文献

在读期间发表的学术论文

发表论文一

发表论文二

作者简历

致谢