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1、第七章 农林牧复合生态经济系统的生态工程,张靖,教学目的和要求,1.了解农林牧复合生态工程现状及发展趋势。2.掌握农林牧复合生态工程设计的基本原理。3.掌握农林牧复合生态工程工程建设内容及实施方案。4.熟悉农林牧复合生态工程生态工程的设计流程。,目录,第一节 农林牧复合生态工程的研究概述第二节 农林牧复合生态工程的原理第三节 农林牧复合生态工程的设计第四节 案例分析,第一节 农林牧复合生态工程的研究概述,农林牧复合生态系统：指在同一土地管理单元，人为的把木本植物与其他栽培植物和动物，在空间上或按一定的时序安排在一起而进行管理的土地利用和经营系统。,甘肃迭部扎尕那农林牧复合系统,1.1农林牧复合
2、生态工程的研究概述,发展历史：1950年，史密斯（Smith）著的树木作物：永久的农业一书，阐述这一系统。1977年，国际农林业复合经营研究委员会（ICRAF）成立，使该方向的研究兴起热潮。1982年创办了国际性刊物农林业系统（Agroforestry Systems）。现在，农林业系统扩展为农林牧业复合体，通过以林护农、以农养牧、以牧促林，实现农林牧的互利共生。,农林牧复合系统的生态工程研究模式,美国农林牧复合经营系统美国东南及中南部以饲草、林牧系统为主；美国中部和中南部以核桃树为主，林粮和林草间作；美国东北部主要以果树和一年生作物间种为主；美国西北部有传统的林牧结合。加拿大的模式是农作物和
3、硬杂木间作；在泥炭沼泽上种柳树，木材用于畜牧业和造纸。,农林牧复合系统的生态工程研究模式,澳大利亚防护林和林牧结合模式非洲的主要类型包括：改进的移耕地轮作系统；庭院式农林牧复合经营系统；条带式混交系统；田间零星植树；农田防护林系统；林牧系统。,第二节 农林牧复合生态工程的原理,2.1共生原理各组分间必须是互利共生、相互促进的关系；以实现农林牧互相促进，共同发展的目标，做到以林护农保牧、以牧兴林强农、以农促牧增林。2.2系统整体性原理农林牧各组分之间是整个复合生态系统中相互联系、相互作用的一部分。在选择物种时，必须考虑该物种对其他物种及对整个复合生态系统的影响。,贝格曼规律（Bergmanns
4、rule）：高纬度恒温动物往往比来自低纬度恒温动物个体高大，导致其相对体表面积变小，使单位体重的热散失减少，有利于抗寒。艾伦规律(Allens rule)：恒温动物身体的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低温环境中有变小变短的趋势，这也是减少散热的一种形态适应。,2.3物质多重利用与物质循环原理 在农林牧复合生态系统中，各子系统之间的物质必须要多重利用，尽量做到无废物产出。畜牧业的粪、尿，是农作物和林木的优质肥料；农副产品及豆科灌木饲料林，也是畜牧业的饲料源。,第三节 农林牧复合生态工程的设计,3.1 农林牧交错带的复合生态工程3.2 农区的牧业生态工程3.3 林区的牧业生态工程3.4 种养加复合
5、生态经济系统,3.1 农林牧交错带的复合生态工程,1.农牧交错带的概况,我国东部农耕区与西部草原牧区相连接的半干旱生态过渡带称为农牧交错带，系农业生产边际地带。干湿波动明显，年平均降水量380mm，是生态脆弱带。,以吉林省农牧交错带为例植被类型沙地上的自然植被多为“山杏榆树”群落；盐碱地、洼地上的自然植被则为羊草、碱茅、碱蓬等群落。,由于过牧、过樵、过采，目前草场退化较严重。,（1）问题：自然生产潜力得不到发挥：太阳能、光、温条件较好，沙地上种植旱田，沿用广种薄收的经营方式。存在着农林争地，农牧争地的矛盾：大面积是广种薄收的旱田、轮耕地和撂荒地。沙化随人口增加有逐渐发展的趋势：以吉林省为例，到
6、2000年，沙地面积增加了23万hm2，吉林省人口增加了1600万人。,（2）资源合理利用及开发前景农牧交错带的许多沙地的自然生产潜力很高，对沙地资源利用不合理，实际粮食单产很低。建立林草田复合生态系统，把农林牧互相矛盾的现状转变为农林牧互相促进的关系。发展饲料工业，走迂回的道路提高粮食单产。把沙地开发与群众脱贫致富联系起来，建设人工控制的生态经济系统。,2.农林牧复合系统生态工程设计（1）设计的基本思路：在农牧交错带的沙地上，建立林网防风固沙，固定沙地选用豆科饲料植物，以便以林促牧短期效益与长期效益相结合：用材林和经济林结合，发挥长远效益，解决可持续发展问题；选择适合作饲料的灌木，使其当年见
7、效，以林促牧。,在林网内种豆科牧草，建立饲料工业基地，发展草食畜牧业，国养牲畜，积攒有机肥，养殖蚯蚓、蜜蜂，办有机无机复合颗粒肥料厂，以牧养农。,新建的林网,在草带内的沙平地，可种植花生、玉米、地瓜等农作物、经济作物和油料作物。在沙地上施用有机肥，改良沙土，增加有机质对沙粒的胶结作用，改善土壤结构。一方面增加粮食生产，另一方面扩大秸秆产量，发展畜牧业，以农兴牧。,农林牧复合生态经济系统,（2）具体设计：林带林网规格：500m500m结构：乔灌革结合，乔木10行，3mx3m；灌术1m1m。树种：乔木为刺槐、山杏。灌术为拧条+胡枝子、紫穗槐。草带结构：在林网内种植草带，草带宽50-70m。草种：沙
8、打旺或草木樨、苜蓿、甘草、麻黄、知母等。农田农田规模：300m300m。作物品种：玉米、花生、薯类农田中心地段打深井一眼，用于灌溉。通过以林护田，以牧养田完成林草田复合生态工程的建设。,3.2 农区的牧业生态工程,1.农区农业生产中存在的问题 我国的粮食生产基地多在平原区，土地平坦、土壤肥沃、气候适宜。化肥投入量逐年增加，有机肥投入量逐年减少；耕作措施不当、作物种植比例失调等因素，导致土壤肥力不断下降。,中国拥有地球上7%的耕地，但化肥和农药的使用量却是全球总量的35%,长期使用化肥对土壤环境的影响,1、引起土壤酸度变化。过磷酸钙、硫酸铵、氯化铵等都属生物酸性肥料，即植物吸收肥料中的养分离子后
9、，土壤中氢离子增多，易造成土壤酸化。2、导致土壤板结，肥力下降。化肥使用过多，大量的NH4+、K+和土壤胶体吸附的Ca2+、Mg2+等阳离子发生交换，使土壤结构被破坏，导致土壤板结。3、有害物质对土壤产生污染。制造化肥的矿物原料及化工原料中，含有多种重金属放射性物质和其他有害成分，它们随施肥过入农田土壤造成污染。4、农产品品质下降。化肥的肥效较快，对作物前期生长作用明显，而作物养分积累不利，化肥部分物质被作物吸收积累到植物体中，影响产品品质。,现场感受美国式“无人农业”的资源浪费现象蒋高明,一户家庭大农场，两口子经营了1万英亩的土地，相当于6.06万亩土地，种植了苜蓿、西红柿、青椒等，最忙的时
10、候，也只不过雇佣20人左右帮工。美国式“无人农业”离不开大型机械设备。这些他们应有尽有，甚至飞机也雇来喷洒农药。这样的农业被国内的农业专家奉为农业的最高境界。该种农业的弊端造成大量资源浪费。一个人耕作上万亩的耕地，除了粗放还是粗放，单产和作物多样性性下降是不可避免的。这样就浪费了土地资源。其次，毕竟是机器收储运，现场的浪费就很严重。,在西红柿和青椒收获现场，据初略估计，青椒有四分之一到三分之一没有收获上来，土豆浪费几乎到达五分之一，西红柿十分之一左右。,美国的农业以市场为主，他们的粮食压力不大，但造成的浪费、环境污染和资源代价是很大的，单位土地面积的产量和效益相对是较低的。工厂化、市场化、快餐
11、化的食物生产方式也带来了严重的健康问题，肥胖、高血压、心脏病、糖尿病人群比例不断增加。美国这种“无人农业”的农业方式是不符合人多地少的中国的。,能量转化金字塔规律,能量流动是单向性的；消费者至多只能转变食物源的1020%成为自己的原生质(10%递减率)。,是否能利用这部分能量？,浪费严重！,2.农区牧业生态工程的基本思路一个理想的农业生态系统应该是一个多元化的生物群落、具有自我维持和发展的能力，并能取得高产高效的生态经济系统。核心是农牧业的有机结合、互相依存和促进、同步发展，使生态系统的结构趋于合理，功能不断增强。,发展思路：（1）方田林网化建成方田林网化，中间打一眼机井，将农田系统建成旱能灌
12、、涝能排的旱涝保收、稳产、高产的系统。（2）利用非常规饲料发展农区畜牧利用秸秆、树叶为饲料，发展农区畜牧业。,核心：要以农促牧，以牧养农，以农兴林，达到农林牧结合,3.农区牧业生态工程设计（1）工程模式之一：小麦+玉米+大豆-黄牛。牛粪还田，集中施在玉米地上，尽可能将根茬、凋落物还田，小麦玉米、大豆轮作。（2）工程模式之二：小麦+玉米间种草木樨+大豆-奶牛。玉米和草木樨2:1间种（玉米的每公顷保苗株数可比单种玉米时减少）：牛粪还田，集中施在玉米地上。,3.3 林区的牧业生态工程,1.林区的牧业现状林区主要利用林间草地、撂荒地及林缘地实行散放牲畜，甚至冬季也是将牛羊赶到山上，任其自由啃食。,优点
13、：节省饲料，或饲料不用投入。缺点：林牧矛盾，牛羊啃食幼树，使其难以成林；无法积累有机肥；出栏周期太长。,2.基本思路开发利用叶粉饲料例如：刺槐，栽植初期刺槐常呈灌木状而大片生长，其嫩叶可直接作为饲料；其叶的粗蛋白含量可达15%20%，落叶可达10%,3.林区畜牧业生态工程设计 林业的畜牧业生态工程主要适用于交错带的荒芜地、疏林地和灌木林地。（1）原则：牧林共生；多重利用；可持续发展。,（2）模式：林区的畜牧业应以水土保持与增加土壤肥力为重点,林果牧型：根据地形高、中、低建立多层次的生产结构采取山顶陡坡松柏、刺槐防护林带；山腰缓坡杂果林带；山下沟边基本农田，地边种植花椒、桑树等，配和各种拦蓄工程
14、，达到土不下山和涵养水源的目的,农牧型：林区耕地不足，提高单产尤为重要。保障高产农田。增加农业投入，扩大高产基本农田面积，保证粮食生产基础上，退耕造林种草；在粮食、饲草、燃料等增加的基础上，大力发展以牛、羊、兔、猪、禽等为主的畜牧业，改善畜禽结构。,林牧型：自然森林生态系统食物链网络最复杂，但其生物种群几乎都是自然选择的野生自然种群林牧模式就是依据自然种群的组合原则，用人工食物链取代自然食物链，既最大限度地利用自然资源该类型常见模式有：林-昆虫-鸡-貂；林-畜-蚯蚓；林-鸭-鱼等,（3）案例：山东省五莲县位于鲁中南山区，全县以山地为主，总面积1501.54km2。其中山地面积占34.2%，丘陵
15、面积占59.7%，全县总耕地面积4.15万hm2，人均0.08hm2。,1980年以来，根据当地条件对山、水、林、田、村进行综合治理，确定了以林果为主，林粮牧结合，牧工商一体化的多种经营全面发展的生态农业模式,成效：形成了“山顶松槐戴帽，山间果树缠腰，山下林粮间作，沟内塘坝千条”的格局，全县小流域综合治理面积达65%以上。实施了林果业生态工程，每年新增林网面积750hm2以上，全县林网总面积12万hm2，森林覆盖率达43%，植被覆盖率达98%。实施了以土壤培育为主的土地利用生态工程，土壤有机质含量提高1倍。实施了以种植业为依托的畜牧养殖生态工程，大力发展规模养殖业。实施了以种养业为前提的农畜产
16、品增殖工程，积极发展农副产品深加工，年产值30多亿元。,3.4 种养加复合生态经济系统,1.产品加工环产品加工环严格与系统的输入与输出关系密切，直接决定着系统的功能,农林牧复合生态系统的产品，多以原粮、毛菜、生猪、木材的形式输出农林牧复合生态系统的输出很大一部分是“无效”的,农林牧复合生态系统中产品输出大约有20%55%为无效输出，将这部分无效输出留在农村“加环”再转化，增大系统产出，提高系统的功能。“无效输出”返回土壤库，减少了系统外物质、能量的输入，减少了系统能耗，降低产品成本，提高系统经济效益。,“无效”输出的危害,不合理的输出加大了运输能耗，无效输出带来巨大的能源、运输、搬运、劳力等方
17、面的浪费。由于不合理的输出，造成城市有机质不正常“富集”，加大了城市生态系统的污染和负荷“化利为害”。,2.种养加工业复合生态工程的设计该生态工程是在农林牧结合的基础上增加“加工链”。,模式：（1）以农牧为主，发展加工业的模式：该模式以种植业和养殖业为基础，在物质循环中增加了加工环节，使系统更加完善。,江苏丰县一农户的农牧加工复合系统,酒糟植物蛋白饲料转化动物蛋白饲料的途径,（2）以加工业为主，发展农牧业的模式：生产过程中的许多下脚料却未能充分利用，甚至严重污染了当地的生态环境。在加工业生产的基础上，增加种植业和养殖业环节，使工厂农场化，变废为宝多级利用。,第四节 案例分析,4.1留民营衬的生
18、态建设留民营村位于北京市东南郊大兴县境内，土地面积160hm2，耕地110hm2。该村位于永定河冲积平原地区。林业十分薄弱，全村森林覆盖率只有6.1%；乔灌结合不好，因而未能做到对自然资源的充分利用；生产结构单一的问题，1980年工农业总产值中，种植业占78%。由于存在这些问题，留民营村农业生产的进一步发展受到严重阻碍。要实现村经济的发展，必须调整生产结构，走农、林、牧、副、渔多种经营、全面发展的道路。,留民营村位于北京市东南郊，大兴区长子营镇境内，是我国最早实施生态农业建设和研究的试点单位，被誉为“中国生态农业第一村”。2004年10月，联合国秘书长安南亲自前来参观，小村世界闻名。,1.绿化
19、工程近十年来，前后进行了三期绿化工程，大力植树造林、建设绿色田园，进行生态林业工程建设。以“两路两果一个网和两环两厂（场）一个园”为指导思想，实施乔、灌、草相结合，阔叶树与常绿树相结合的设计方案，完成农田林网和大块片林、大块苗圃建设，营造了环田林和环村林。,2.生产工程水稻生产，保证粮食稳产高产；新开发标准化蔬菜大棚，果园和苗圃。在畜牧业的发展中，蛋鸡饲养量达到10万只，年出栏商品猪达到5000头，奶牛饲养量已发展到100头，养鱼水面达到4hm2。为充分利用现有资源，生产结构向立体化方向发展，先后办起了烤鸭厂、酸奶厂、饲料厂、面粉厂和食品加工厂。,3.生态工程形成了以沼气为中心的农、林、牧、副
20、、渔复合的生态系统，在生态农业、农村能源利用等方面取得了较显著的成果。据此，留民营村被联合国环境规划署授予“全球环保500佳”的称号，成为国内外知名的生态农业示范村。,4.2留民营衬生态建设的效益分析,经过十几年的生态农业建设，留民营建成了以沼气为中心的农、林、牧、副、渔复合生态系统。该系统充分合理地利用了有限资源，获得了显著的经济效益、环境效益和社会效益。从生态角度看，农林牧复合生态工程的实施，增加了系统结构的多样化，使系统具有更高的生产效能和更大的抗逆应变能力，系统的稳定性增强复合生态工程的实施，有利于第一性生产植物资源的充分利用，提高了系统内废物的利用率，增加了象统的经济效益。留民营农业生态系统的综合利用，降低了能量消耗，改善了环境质量，改善了农产品质量，保护了自然资源,思考题,1.试论述农牧交错带存在的主要生态问题和解决该问题的基本思路。2.为什么要在农区发展牧业？农区牧业生态工程设计的指导思想是什么？目前比较成功的模式有几种？3.为什么要在农区发展牧业？农区牧业生态工程设计的指导思想是什么？目前比较成功的模式有几种？4.试论述农牧交错带农林牧复合生态工程设计的基本思路及设计方案。,
