我国草原牧区可持续发展的科学基础与实践

改革开放以来,我国城乡居民膳食结构发生了重大变化,口粮消费减少,肉蛋奶等动物性食品消费增加,伴随而来的是饲料需求的急剧增加.然而,我国种植结构并没有进行相应调整,导致大量粮食被用作饲料.我国4×10~8 hm~2草地本应在保障国家生态安全和粮食安全方面发挥巨大作用,但由于我国草业长期以来粗放的生产方式和国家对草地畜牧业投入不足,导致生产经营规模小、草地退化严重、生产力水平低下,草产品产量远不能满足畜牧业发展的市场需求.分析表明,发展人工草地是大幅提升我国草地生产功能的有效途径,集约化的人工草地可以使优质饲草产量提高10倍以上.为此,本项目组提出"用小保大"的"草牧业"发展模式,即利用小面积的优质土地(不多于区域面积10%的土地)建立集约化人工草地,大幅提高优质饲草产量;而对大部分天然草地(大于90%的土地)进行保护、恢复与合理利用,提升其生态功能.为践行"草牧业"发展模式,本项目组提出在草原牧区建设"生态草牧业试验区"的构想,即在较大的区域内,进行自然-经济-社会复合系统诸要素的科学配置和调控,形成以人工草地和现代化畜牧业为主,特色生物产业和文化产业为补充的多元产业结构,并大幅提升草地的生态功能.本文还在梳理我国草原牧区发展瓶颈问题的基础上,提出了牧草良种选育、人工草地种植、牧草高效收获、水分有效利用、天然草地保护与适度利用、草地生产和生态功能合理配置、以及牧区系统发展等我国牧区发展应遵循的7个原理.     

论草牧业的理论体系及其实践

"草牧业"是在传统畜牧业和草业基础上提升的新型生态草畜产业,包含饲草料生产、加工以及畜禽养殖(含加工)三个生产过程,其精髓在于"草-畜结合""草-畜协调""草-畜互为依存、不可分割".草牧业试图解决长期困扰我国饲草料生产和畜牧业发展中的草畜矛盾、草畜"两张皮"的问题,强调饲草料(广义的牧草、饲草,包括饲用作物和饲用木本植物)在畜牧业发展中的基础和决定作用;与传统畜牧业相比,它具有明显的科学性、生态性和先进性.本文在简述草牧业内涵及其意义的基础上,论述了我国草牧业发展中存在的关键科技问题及其解决的途径;提出了发展草牧业应遵循的8个基本原理,即草畜良种选育原理、人工草地建植原理、天然草地保护恢复与适度利用原理、草地的生产功能和生态功能合理配置原理、饲草高效收获与加工原理、畜禽高效饲喂原理、水分有效利用原理以及区域系统发展原理,它们构成了草牧业发展的科学基础.为了践行"草牧业"理念,在内蒙古呼伦贝尔农垦集团开展了草牧业试验示范工作,取得了显著的生态和经济效益.     

草地生产与生态功能合理配置的理论基础与关键技术

草地生产功能和生态功能的合理配置对于生态草业的可持续发展至关重要.本文总结了国内外草业发展现状,特别是我国草地经营管理中存在的主要问题;介绍了草地生产与生态功能合理配置的6个基础理论:放牧优化假说、中度干扰假说、放牧促进/减缓生态系统养分循环假说、草畜平衡理论和草地农业系统理论.在分析生态草业发展面临的主要技术瓶颈基础上,提出了生态草业建设的核心技术体系,着重介绍了退化草地恢复与培育的4项技术、天然草地保护与合理利用的2项技术,以及人工草地建设与管理的技术.最后介绍了天然草地和人工草地配置的原则,以及人工草地的类型选择与合理布局的技术.所述理论和技术对于指导我国生态草业建设和可持续发展具有重要指导意义.     

草地多功能提升的多样化家畜放牧理论及应用

草原是我国最大的陆地生态系统,草原生态保护对于我国生态环境建设及社会可持续发展至关重要.当前草地退化现象严重,全球气候变化压力增加,如何科学地管理草原、提升和维持草原正常的生产生态功能是亟待解决的重大科学问题.本文首先创新性地提出多样化家畜放牧的概念,以及草地多功能提升的多样化家畜放牧理论,即多样化家畜放牧能够直接或间接通过提高草地资源异质性、增加草地的随机性干扰过程以及物种扩散过程,维持和提高草地生物多样性和生态系统复杂性,进而促进草地生态系统多功能的发挥.其次,详细阐述了多样化家畜放牧维持和提高草地生物多样性及生态系统复杂性的生态学机理,以及多样化家畜放牧效应的野外试验验证.最后,对多样化家畜放牧的应用前景给予了分析讨论,并建议在适度强度下的多样化家畜放牧可以作为维持天然草原健康、实现草原可持续生态服务功能的重要管理工具.     

中国草业科学的发展轨迹与展望

草业科学,即草地农业科学,属农学的一个分支.中国草地农业走过漫长的道路,直到20世纪80年代才具有现代草业的雏形.它参照欧洲、北美和俄罗斯的学术传统,建立了自己的草业科学体系.中国草业科学由3个板块构成,即3类因子群(生物因子群、非生物因子群和社会因子群)、3个界面(植物-地境界面、草地-家畜界面和草畜-市场界面)和4个生产层(前植物生产层、植物生产层、动物生产层和后生物生产层).草业科学的多维结构护持其健康运转.近30年来,随着中国食物结构中谷物性食品比重逐渐下降,动物性食品迅速增加,对饲用作物需求压力增大,草地农业的营养体生产远比耕地农业籽实生产的效益高,而且远比耕地农业更有利于生态健康,它势将逐步取代传统耕地农业而成为中国农业的主流,从而使中国农业走出困境.社会的需求和国家空前的支持,中国现代草业科学将迎来从未有过的机遇并将快速成长.目前有些领域已经进入世界前列,并为世界瞩目.     

区域生态学核心理论探究

随着区域发展一体化,区域生态环境问题日益突出.为此亟需完善区域生态保护理论,建立区域生态学学科体系.本文基于区域生态问题特征,提出"生态供体-生态受体双耦合""生态格局-过程-功能三位一体"和"生态承载力与区域发展相适宜"三大区域生态保护核心理论;指出在生态域内,生态供体和生态受体之间格局完整、过程连续和功能匹配是区域协调的基本特征,建立与生态承载力相适宜的产业结构与布局,提高人居适宜性,是实现人与自然环境协调的关键.该研究为解决当前的区域环境问题提供了新的认识论和方法论.     

中国草原的困境及其转型

天然草地是我国最大的陆地生态系统,占国土面积的41.67%,但其畜牧业生产力很低,产值仅为农业产值的5%,约为全国畜牧业产值的1/6.本文根据温性草原的起源和草地畜牧业的5个发展阶段构建了营养级金字塔,通过草原生态系统的不可持续性、草原环境的不可持续性和草原经济系统的不可持续性3个方面论证了当前中国草原面临的困境.因此,中国草原的生产方式亟需转型,由基本上源于一万年前新石器时期的传统、粗放、落后、低生产力和生态不友好的天然草地放牧的畜牧业生产方式,向以优质高产人工草地和草地农业为基础的现代化畜牧业生产方式转型.建议:(ⅰ)在今后30~40年内建设约占天然草原1/10面积的优质高产的集约型人工草地4×10~7hm~2,以人工草地接替天然草地的生产功能并恢复天然草地的生态功能;(ⅱ)在草原带南缘的农牧交错带与农区普遍发展草地农业,即草田轮作制;(ⅲ)把草和畜牧业的元素融入农业系统中,以先进的草基农业系统改造我国传统的粮-经二元农业和原始的天然草地放牧业.在此基础上构建未来的草地金字塔结构,预示在上述生产方式的革命性调整之后,我国的草地畜牧业将进入一个由现代化的草基农业和"返璞归真"的天然草地相结合的可持续发展的新阶段.     

草牧业提质增效转型发展的驱动要素分析

面对不断增长的社会对食物结构的需求以及对生态文明的渴求,如何从根本上解决"三农"和"三牧"问题,传统耕地农业已无以为继,草牧业必将逐渐成为中国农业发展的主流,引领我国农业走出困境.近年来,虽然我国草牧业呈现生机勃勃的发展势头,并取得了一些成绩,但从产业生命周期来看,我国草牧业总体上处于产业形成期,面临着巨大的挑战.依托科技创新驱动、人才建设及社会需求和国家政策的支持,草牧业发展将迎来前所未有的机遇并将快速转型发展.未来,我国草牧业产业发展应重点加快优质饲草生产体系建设、良种繁育推广、天然草原生态保护、不同区域发展模式探索及优化产业发展环境,实现产业提质增效,有效提升产业效益和产业化水平,探索一条产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的产业发展道路.     

呼伦贝尔农垦集团草畜平衡状况与粮经饲配置模式

加快生态草牧业建设以提升草原生态承载力、促进草畜动态平衡,是实现农牧场畜牧业增产和牧区可持续发展的重要举措.本文以呼伦贝尔农垦集团24个农牧场为研究区,基于MODIS,Landsat TM/OLI和高分2号等遥感数据和农牧场草牧业年度报表数据,应用遥感解译和草地净初级生产力遥感估算模型,获取了农垦集团24个农牧场草地分布现状和退化状况,测算了各农牧场草地净初级生产力,评价了草地生态承载力和超载状况,进而提出了农牧场生态草牧业建设的粮经饲配置模式.结果表明:呼伦贝尔农垦集团24个农牧场中草地总面积的66.16%出现不同程度的退化,主要表现为草地植被生产力和盖度下降,由草原开垦等导致草地破碎化面积约占草地总面积的1.55%.遥感估算的呼伦贝尔农垦集团24个农牧场平年产草总量约为34.07万t,欠年(2001年)产草总量为27.43万t,丰年(2013年)产草总量为48.89万t.2015年农垦集团24个农牧场实际载畜量为164.19万个羊单位,理论载畜量为86.83万个羊单位,在不考虑青贮草和外购饲草料的情况下,超载率为89%,饲草缺口42.35万t.农垦集团24个农牧场现有耕地面积为3.95×103 km2,基于生态草牧业建设的理念,将其中10%的耕地开展人工草地种植,理论上相当于5.86×103 km2天然草地的产草量,完全可满足整个农垦集团牲畜饲草料需求.推行"粮、经、饲‘三元结构’、草田轮作"的生产模式,适度利用现有耕地开展粮改饲和种养结合模式,提高草地产量、有助于维护草畜平衡,遏制草地退化趋势,提高草原牧区草牧业可持续发展和生态保护能力.     

羊草种质资源的评价与利用

羊草是欧亚大陆草原区东部草甸草原及典型草原的重要建群种,具有高产、优质、抗逆、耐牧等特点,是我国具有优势的禾本科多年生牧草和生态草.羊草种质资源的系统研究对羊草草原的保护、人工草地建设、退化草原改良、发展草牧业等均具有重要意义.近年来,我国羊草种质资源各方面研究取得了重大的进展,初步建立了"从草原到实验室,再从实验室走向草原"的研发体系,收集评价了上千份野生羊草种质资源,培育出"中科1,2,3号"羊草系列新品种;建立了羊草测序和优异基因资源挖掘平台,并对羊草重要特异基因进行了克隆和功能研究.本文主要对羊草的起源分布、种质资源评价、新品种选育、繁殖及利用等方面进行了系统地综述,对目前羊草种质资源研究中存在的自交不亲和机理等问题进行探讨,提出应根据羊草种质资源现状以及当前生产需求来调整种质资源研究工作的重点,并将现代科学技术应用于羊草种质创新,加快羊草新品种培育及良种的推广利用,推进我国羊草产业化进程及草牧业发展.     

我国肥料使用中存在的问题及对策

从我国化肥用量、结构和肥料管理3个角度出发,阐述了化肥生产和使用的基本现状以及存在的问题.必须通过调整肥料养分和产品类型来均衡作物必需的营养元素;通过肥料产业发展规划和政策法规管理来实现肥料可持续发展;应当以提高肥料利用率为核心,实施"以质量替代数量"的发展战略.建议通过技术措施、管理法规和科技创新来建立适合中国国情的绿色肥料保障体系.围绕绿色肥料,提出了科技界在构建绿色肥料保障体系过程中,需要重视和解决的关键科学问题:研究植物矿质营养学说与有机营养学说的融合;深入探究新型肥料作用机理与新产品创制技术,采用新技术革新大宗基础化肥;加强"肥料-土壤-植物"之间养分转化规律科学问题的梳理;探讨有机肥开发新的技术途径;呼吁创立以科学家、农学家、工业专家、企业家、政府主管部门共同主导的"科学的中国肥料体系".     

封面说明

<正>青藏高原作为淡水资源的"固体水库"、大江大河源头的"亚洲水塔"、亚洲生态安全的"生态屏障"和驱动广域气候变化的"调节阀门",惠及中华文明和印度文明等世界文明的发展.但其强烈变化的冰川、冻土、江河、湖泊、森林、草原、沼泽、荒漠等过程,会导致其脆弱环境的恶化.因此,人们希望抑制环境变化可能带来的负面影响,保护其环境向有利于人类生存的方向变化.2012年开始的青藏高原环境变化评估,通过气候、水体、生态系统、陆表     

“一带一路”沿线国家可持续发展综合评估及分区管控

联合国《2030年可持续发展议程》为全球实现社会-经济-环境协调发展提供了行动方案.通过构建多区域投入产出模型,测算了"一带一路"沿线65个国家的环境足迹,并与基于行星边界分配的承载端相结合,评估了各国在水资源利用、土地利用、碳排放、氮排放和磷排放方面的环境可持续性.进一步测度了各国的可持续发展目标(sustainable development goals, SDGs)实现进程,运用空间计量模型揭示了环境可持续性与社会经济SDGs之间的权衡与协同关系,在此基础上对"一带一路"地区的可持续发展分区管控策略进行了探讨.结果表明:多数国家的土地、碳、氮、磷足迹均已超过其对应环境边界,"一带一路"地区的环境可持续性呈现显著的空间自相关性;减贫、健康等涉及人类基本生存问题的SDGs实现程度较高,而经济增长、可持续生产和消费等SDGs则亟待突破;与环境可持续性呈现协同关系的SDGs应作为社会经济发展的优先目标,而呈权衡关系的SDGs则要防范其实现过程中可能产生的生态环境风险;根据各国的环境可持续性和SDGs实现情况,识别了绿色先行、重点开发、绿色转型和风险防控四类可持续发展分区类型.     

中国北方草原退化现状与恢复技术

中国北方草原是我国传统的畜牧业基地和绿色生态屏障.近半个世纪以来,由于长期的不合理利用和全球气候变化,我国北方草原面临严峻的生态问题,生产和生态功能均显著降低.本文首先分析了我国草原退化的现状,然后综述了不同的恢复治理技术及其存在的问题,最后针对我国北方草原的恢复与合理利用提出了建议.旨在为提升天然草地的生产和生态功能,促进草牧业的可持续发展提供参考.     

区域主要作物生产实体水-虚拟水耦合流动过程解析与评价

水安全是粮食安全的刚性基础.在农业生产过程中(产前、产中、产后)自然-经济-社会(三元)因素驱动下,其水资源消耗形成实体水-虚拟水(二维)嵌入转化、互为反馈、相互影响的耦合流动过程.本文基于实体水-虚拟水"二维三元"耦合流动理论,集成构建了以水量为参数的区域作物生产广义实体水-虚拟水耦合流动过程量化方法,并应用于我国"丝绸之路经济带"沿线西部六省,对其1985～2013年主要作物实体水-虚拟水耦合流动过程进行解析与评价.揭示了区域作物生产实体水-虚拟水耦合流动现象,发现六省间水资源消耗与流动存在资源与经济效益的此消彼长现象.表明以农田尺度实体节水为目标的资源单视角传统农业水资源管理理念,已不足以实现多空间尺度水资源的资源-经济同步高效利用的管理目标,而具有资源-经济-社会三重意义的区域农业全产业链实体水-虚拟水统筹管理应为有效解决思路.基于此,初步提出三点思考:(1)现代农业节水应实体水-虚拟水统筹考虑;(2)需加快突破农业生产实体水-虚拟水耦合流动量化、评价方法与调控关键技术;(3)建议基于农业全产业链视角,建立基于实体水-虚拟水二维度理论的农业水资源管理体系,确保实现各阶段水资源管理"三条红线".     

资源整合促进循环经济

文章通过对非煤矿山资源的整合,基本上解决了矿山企业"多、小、散、乱"布局不合理等现象,提高了矿山企业生产集中度和安全保障程度,实现了集约化、规模化开发,生态环境也得到了进一步的保护和修复,促进了经济的循环发展,使国民经济得以持续、健康、协调发展.     

关于山西省通过土地开发整理确保耕地总量动态平衡的建议

要实现经济社会可持续发展的战略目标,必须在加大土地管理力度的同时,全力搞好土地后备资源的有效利用,在保护中开发、在开发中保护,努力实现耕地总量动态平衡的目标,最大限度地发挥资源的经济效益、社会效益和环境效益.     

阳煤集团森林资源的现状分析及发展对策

林业是生态效益、社会效益和经济效益的集合体.21世纪将是经济和生态融合的时代,我们将以敢为人先的勇气和智慧,在现有经营范围内大力发展林业生产,在对现有森林资源实行分类经营的基础上,吸引多元化主体投资开发,坚持以生态为基础,以科技为依托,以市场为导向,以经济为杠杆,将各林场逐步发展成为外向型、规膜化的林业生产基地,实现经济效益和生态效益双赢.     

黄土高原-青藏高原过渡带农户生产系统的经济效益——以通渭-渭源-夏河样带为例

黄土高原-青藏高原过渡区是我国地形第一阶梯向第二阶梯过渡的重要生态区,农户生产与独特生态环境相互作用、相互影响,为了实现这一人类-环境耦合系统的可持续发展,需要认识其农户生产系统的结构与特征.为此,建立通渭-渭源-夏河样带,根据统计年鉴、实地问卷调查和各类政府报告统计,收集目标数据,分析农户作物、家畜和综合系统的生产要素投入-产出结构、生产系统水平和农户占比.结果显示,过渡带农户生产系统水平自东向西呈梯度变化,根据Logistic预测模型拟合,农户占比和农户生产系统水平显著相关(P=0.000),农户占比对农户生产系统水平响应速度和阈值点处农户生产系统经济效益不同.(1)作物生产:过渡带自东向西户均耕地面积、劳动力、作物投入和产出递减,其中劳动力和化肥投入量占总投入75%以上,马铃薯、玉米经济效益高于小麦;农户占比在阈值点50%时的经济效益递减,通渭(13.67千元/户)渭源(12.65千元/户)夏河(-2.68千元/户).(2)家畜生产:家畜养殖规模、天然草地面积、投入递增,产出东西高,通渭、渭源、夏河的农户的动物生产分别以猪(0.14千元/户)、羊(1.84千元/户)和牛的经济效益最高(32.79千元/户).(3)综合生产:经济投入,夏河农户占比响应速率为1.30,比通渭和渭源分别高0.61和0.70;经济产出,夏河农户占比响应速率最低(0.085),低于通渭(0.17)和渭源(0.37);农户占比增长到阈值点50%时,经济效益夏河(30.57千元/户)通渭(20.22千元/户)渭源(13.07千元/户).农户占比由增长拐点进入饱和期时,通渭、渭源和夏河农户占比对于投入分别增加了45.76%,47.98%和45.60%,而产出分别增加了43.20%,42.60%和45.60%,阈值点处经济效益分别为30.52,16.32和64.70千元/户.为实现过渡带农户生产系统的生态效益和经济效益有效耦合,可加强作物副产品和"废弃物"补饲家畜,在阈值点附近调控农户占比,减少草地资源消费"搭便车"现象.     

沁水县牧草生产机械化现状及发展前景

通过对沁水县牧草生产机械化发展现状的分析以及种植苜蓿可能带来的社会效益、经济效益和生态效益的分析,展望了牧草产业和牧草生产必须实现机械化及其广阔发展前景.