| 基于农户的肉羊农牧生态系统氮素循环与平衡研究 |
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| 编辑： 吴诗 2012-03-10 | |
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【作者】 王宝海； 张琪； 张呈军； 康康； 陈玉林； 【Author】 WANG Bao-hai,ZhANG-QI,ZHANG Cheng-jun,KANG kang,CHEN Yu-lin(College of Animal Science and Technology,Northwest A&F University,Yangling, Shaanxi 712100) 【机构】 西北农林科技大学动物科技学院； 西北农林科技大学动物科技学院 陕西杨凌712100； 陕西杨凌712100； 【摘要】 在调查陕西省铜川市耀州区三个乡(镇)260个农户种植业、养殖业及其它副业现状的基础上,本文将当地农户分为3种类型,并对其作物生产氮素利用及投入产出情况进行了分析;同时,结合农户作物生产和肉羊养殖实际,设计了三种典型农户肉羊农牧生态系统,分析表明:在农户耕地面积0.67~1.20 hm2、饲养8.83~17.67个羊单位条件下,粮、经、饲作物种植比例为40∶15∶45时,农户肉羊农牧生态系统内的氮素循环将达到动态平衡,且与调整前相比,作物氮素产出量平均高出91.64 kg/(hm2oa),氮素产投比平均提高了17.65%,农田有机氮再循环系数平均提高了123.53%,良性养分循环指数平均提高了156.52%,每只肉羊养殖效益平均增加130元。该设计模式值得在研究区及类似生态区域大力推广。 【Abstract】 Based on investigating data of planting industry,animal raising industry and other sidelines in three counties,Yaozhou District,Tongchuan City,the article analyzed N application and input and output of plants production by dividing the farmers into three types:small,medium and large scales.The results showed that N cycling of the ecosystem was dynamic balance under the circumstances of feeding 8.83~17.67 goats per unit on the farming area of 0.67~1.20hm~2,the propotion of 40:15:45 for gain to economic crop to forage.Moreover,in contrast to the situation before adjustment,the N output increased 91.64 kg/(hm~2oa)in average,N input/output went up 17.65% than the average,the recycling coefficient of positive mutrient raised 156.52%,the profit for each goat increased 130 Yuan.It shows that this mode is worth popularizing in the researching area and similar ecological area. 基于农户的肉羊农牧生态系统氮素循环与平衡研究 目前我国有农户 2 . 4亿户,在我国实行农村家庭联产承包责任制的背景下,农户是农村生产经营的主体,他们面向市场,自主经营、 自负盈亏,是投资方向, 项目和产品的决策者,扩大再生产的资金筹措者,与经济利益的享受者,同时也是风险的承担者。统计资料表明, 2003年, 我国农户粮食生产总量约占全国的 95 %, 畜产品生产量约占全国的 86 %以上。因此, 农户无疑是农业结构调整的主体[ 1 , 2 ]。迄今为止,我国关于农牧结合生态系统理论与实践的研究报道较多, 基于农户的 作物-肉羊- 粪肥- 农田 肉羊农牧生态系统的研究报道较少[ 3~ 5]。 2004年 4月至 2005年 10月,通过对陕西省耀州区小丘镇、 照金镇和关庄镇 31个自然村中 260户的农业生产状况的随机调查,笔者认为可将当地农户分为三种,即仅从事种植业生产的种植农户;种植业为主,养殖业及其它副业生产随意性较大的种植兼营户;种植业与养殖业 (主要是肉羊业 )并重, 统筹兼顾的农牧结合户。本研究主要分析了农户肉羊农牧生态系统内种植生产与养殖生产中的氮素循环与平衡规律,旨在为农户的农业结构调整提供科学依据。 1 材料与方法 1 . 1 农户肉羊农牧生态系统边界的确定 农户肉羊农牧生态系统是一个种植业和养殖业紧密联系的生产系统,系统边界以氮素的主要流动途径为依据,确定为两个子系统三个营养库,即种植业子系统和养殖业子系统,农田、 作物和肉羊三个营养库,示意见图 1。 种植业子系统物质输入项目包括: 化肥、 有机肥、 豆科固氮、 种子;物质输出项目包括:籽实、 秸秆、牧草;养殖业子系统物质输入项目包括:精料、 粗料;物质输出项目包括:畜产品(肉羊)、 粪尿 (有机肥)。 1 . 2 舍饲肉羊采食量、 排泄量及含氮量等参数为获取肉羊农户舍饲条件下的相关参数, 2005年 6月 1日~ 6月 21日在耀州金圣肉羊生态养殖基地进行了舍饲肉用山羊定点饲养试验。饲养试验选择体重 30kg左右的当地母山羊、 波尔山羊与当地羊的杂交一代母羊各 9只, 随机分为 3组, 单圈饲喂,日粮分别为秸秆青贮+ 精料、 苜蓿干草 +精料、苜蓿鲜草+精料。 通过 15d预试, 5d正试期获知, 成年山羊平均每只每天采食粗饲料 2 . 03kg、 精料 0 . 38kg 、 排粪1 . 47kg 、 排尿 0 . 83kg 、 粪含氮量 1 . 35%、 尿含氮量 0 .20%;混合精料含氮量为 2 . 69 % ;混合粗料按照秸秆青贮 5个月、 苜蓿鲜草 5个月、 苜蓿干草 2个月供应,含氮量平均值为 1 . 02 %。据此计算出: 每只羊每天食入氮量为 0 . 031kg , 粪中排出氮量为 0 . 019kg , 尿中排出氮量为 0. 0017kg , 粪氮带出率为61. 29 % ,尿氮带出率为 5. 55 %。设定饲料在消化过程中氮的损失率为 12 % [ 6], 羊体氮留存率为21. 16 %。 2 结果与分析 2 . 1 农户种植业生产中的氮素利用情况调查结果根据调查和试验参数,对耀州区三类农户种植生产中氮素指标进行了计算,结果见表 1。种植户系统内氮素产投比达到 0 . 68 ,有机氮再循环系数仅为 0. 03 , 良性养分循环指数为 0 . 02,表明作物产量的获得和氮素循环依赖系统外的化肥供给, 实际生产中氮素盈余较高,土壤有机氮严重亏损,作物生产综合效益低,不利于可持续发展;种植兼营户系统内氮素产投比达到 0 . 60 , 有机氮再循环系数仅为0 . 35 ,良性养分循环指数为 0 . 21 , 氮素实际盈余率高达 66 . 04 %,氮素高投入低产出的现状非常严重,极易造成环境污染等问题; 农牧结合户系统内氮素产投比达到 0 . 77 , 有机氮再循环系数仅为 0 . 65 ,良性养分循环指数为 0 . 50 , 说明农牧结合户农牧生态系统中氮素循环趋于良性,生态效益大大提高,但其良性养分循环指数比草田轮作养分平衡计算时低18 . 04 %,意谓着农牧结合户种植生产中还存在氮素投入产出不协调的问题。 2 . 2 三种典型农户肉羊农牧生态系统的建立与结构调整本研究以农牧结合户为研究对象, 把每个农户视为一个相对独立的农牧生态系统。并按照其户均劳力、 耕地面积、 养殖规模将其划分为小型户、 中型户、 大型户 3种类型,即户均拥有劳力 1~ 2人、 耕地0 . 40~ 0 . 80hm2、 饲养 5~ 11个羊单位的为小型农户; 户均拥有劳力 2~ 3人、 耕地 0 . 90~ 1 . 40 hm2、 饲养 12~ 25个羊单位的为中型农户; 户均拥有劳力 3~ 4人、 耕地 1. 50 ~ 2 . 00 h m2、 饲养 25个羊单位以上的为大型农户。根据农牧结合户现有资源条件,本着保障农户生活用粮和为养而种的原则, 设计并建立了农户肉羊农牧生产的三种典型模式, 其设计思路是将农户小麦种植面积由原来的占耕地面积45 % ~ 50 %缩减为 20 % ~ 30 %, 玉米种植面积由原来的 22 % ~ 30 %调高至 30 % ~ 36 %, 经济作物种植面积仍维持原来占种植面积 10 % ~ 15 %的比例, 苜蓿种植面积由原来的不足 10 %扩大到 30 % ~ 36 %;同时,将农户养殖的当地山羊更换为波尔山羊与当地山羊的杂交改良后代, 要求农户羊群的适繁母羊比例提高到 65 %以上, 优秀后备母羊留种率保持在20 %左右,当年羔羊周岁内肥育出售,调整后的农户种植与养殖结构情况详见表 2。 2 . 3 三种典型农户肉羊农牧生态系统内的氮素循环与平衡分析根据实地调查及定点饲养试验确定的相关参数,针对三种典型农户肉羊农牧生态系统,计算出了调整后其种植业子系统和养殖业子系统的氮素循环与利用情况,结果分别见表 3、 表 4。同时,以中型农户为例,分析了农户肉羊农牧生态系统的氮素循环与利用情况,详见图 2所示。 综合表 3、 表 4结果, 得出三种典型农户肉羊农牧生态系统中的氮素平衡状况(图 3)。通过农户种植结构和羊群结构的调整后,按照产出氮素总量的75%用于肉羊生产,小型、 中型农户作物产出氮素总量都能满足肉羊生产对氮素的需求, 肉羊生产中产生的粪肥辅之以少量的化肥又能满足作物生长的素需求, 说明在耕地 0 . 67 ~ 1 . 20h m2、 饲养 8 . 83 ~17 . 67羊单位条件下, 氮素循环可达平衡状态。大型农户肉羊生产年均需摄入氮素 398 . 83kg ,而种植业子系统年均可向养殖业子系统提供的氮素总量为256 . 79kg ,必须有外源饲料补给约 142 . 04kg氮才能保证系统内氮素平衡。这表明农户养殖达到一定规模后,现有资源成为养殖业的限制因素,对系统外的饲草饲料的依赖性大大增强。另外, 分析表明三种典型农户种植业子系统氮素指标接近,或优于草田轮作时的氮素指标,表明农户肉羊农牧生态系统氮素循环可向良性方向发展, 且随着有机肥施用量的增加,农户农牧业生产的生态效益和经济效益会逐步提高。 3 讨论与小结 3 . 1 通过对陕西省耀州区小丘镇、 照金镇和关庄镇260户农业生产现况的调查分析, 认为完全从事种植业生产的农户作物生产所需氮素主要依赖化肥供给, 实际生产中氮素盈余较高( 46 . 15 % ) ,土壤有机氮严重亏损; 而种植业为主, 兼营养殖等副业的农户, 实际生产中氮素盈余更高( 66 . 04 % ) ,但有机氮素来源仍然不足。两类农户在作物生产中氮素高投入低产出的现象突出,作物综合生产效益较低,且易造成环境污染等问题。种植业与养殖业(主要是肉羊业)并重的农牧结合户, 作物生产所需素主要由有机肥供给, 实际生产中氮素盈余较低 ( 29 . 72% ), 且土壤有机氮循环利用率较高, 可是仍然存在氮素投入产出不协调的问题。 3 . 2 通过对农户为基础的农牧生态系统的整体设计,在保证其全年粮食需要的基础上,农户种植业调整的重点是支撑农户自身的养殖业, 即农户肉羊养殖。分析结果表明: 在农户耕地面积 0 . 67 ~ 1 . 20h m2、 饲养 8 . 83~ 17 . 67个羊单位条件下, 使农户种植业结构中粮、 经、 饲种植比例调整为 40 15 45 ,则农户为基础的 作物- 肉羊- 粪肥- 农田 农牧生态系统内的氮素循环将达到动态平衡。与调整前相比,作物氮素产出量平均高出 91 . 64 kg / ( hm2oa) ,氮素产投比平均提高了 17 . 65 %, 农田有机氮再循环系数平均提高了 123 . 53 % ,良性养分循环指数平均提高了 156 . 52 % , 每只肉羊养殖效益平均增加130元。另外,在低产农田中合理轮作苜蓿, 既有效解决了肉羊养殖中所需的优质蛋白质饲料来源,又提高了土壤中有机氮存量, 利于区域农业生态系统内的物质良性循环,可以做到农牧业的可持续发展。值得在研究区及类似生态区域大力推广。 相关信息: |
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