动物生态学8牧业生态工程

第六章牧业生态工程1\n第一节、生态农业的产生与发展石油农业的优点：依靠大量的化肥、农药、机械等，显著提高劳动生产率和农产品产量。石油农业带来的严重问题：1、农药对生态环境造成污染；2、使土壤板结；3、加剧能源危机。2\n国外有机农业最早是由英国农业专家哈沃德(Sir．G．Howord)在上世纪30年代提出的。他总结了东方传统农业发展几千年而长盛不衰的经验，即利用动植物废弃物提高土壤中的腐殖质含量，保持土壤肥力，并首次提出了“有机农业”(OrganicArgriculture)的概念。3\n有机农业在联合国食品法典委员会制订的“有机农产品生产、加工、销售指南”中被表述为：“有机农业是在考虑当地自然条件的前提下，基于低的外界投入和不使用人工合成化肥和农药，以促进和增加生物多样性，生物循环和土壤生物活性的一个全面管理系统”。4\n1990年联合国粮农组织(FAO)在召开的有机农业国际会议上对有机农业也进行了概念上的统一，认为有机农业应是在维持地力和防止病虫害方面，通过加强自然过程和物质循环的方式；对能源和资源的消费适度，在使环境不断向良性平衡方向变化前提下，取得最佳生产效率的农业系统。5\n在历史上生态农业的提法较多，如有机农业、自然农业、生物农业、生物动力农业等。生态农业区别于其他农业的最大特点是追求整体效益重视废物循环利用、多样化种养等共同特点，使传统农业与生态农业有一定的相似性，但它们具有本质的区别。6\n7\n生态农业的概念生态农业是指运用生态学原理，在环境与经济协调发展的思想指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业生产体系。生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的一条基本原理。8\n生态农业的基本内涵1〕按照生态学原理和生态经济规律，因地制宜地设计、调整和管理农业生产和农村经济的系统工程体系。2〕它要求把发展粮食与多种经济作物生产，发展大田种植与林、牧、副、渔业，发展大农业与第二、三产业结合起来。3〕利用传统农业精华和现代科技成果，通过人工设计生态工程，协调资源利用与环境保护之间的矛盾，形成生态上与经济上两个良性循环，经济、生态、社会三个效益的统一。9\n生态农业的特点1.综合性：生态农业强调发挥农业生态系统的整体功能，按“整体、协调、循环、再生”的原则，全面规划，调整和优化农业结构，使农、林、牧、副、渔各业综合发展，提高综合生产能力。2.多样性：生态农业充分吸收传统农业精华，结合现代科学技术，以多种生态模式和生态工程装备农业生产，使各区域充分发挥地区优势，各产业协调发展。10\n生态农业的特点3.高效性：生态农业通过物质循环和能量多层次综合利用和深加工，实现经济增值，降低农业成本，提高效益，为农村大量剩余劳动力创造农业内部就业机会，保护农民从事农业的积极性。4.可持续性：发展生态农业能够保护和改善生态环境，防治污染，维护生态平衡，把环境建设同经济发展紧密结合起来，提高生态系统的稳定性，增强农业发展后劲。11\n1、生态农业是以农业生态经济系统的物质循环、物质转化理论为基础；2、生态农业是将农业发展与资源利用、环境保护相协调的整体优化作为分析问题的出发点，将经济效益和生态效益统一考虑作为其长远目标。生态农业的原则12\n3、生态农业不只着眼于耕地，而是从整个自然资源和社会资源全面考虑，使农林牧副渔结构更能适应发展需要；4、生态农业的产品不限于农业的原始产品，还包括加工业等。通过加工增值，减少污染，使资源利用更趋合理。生态农业的原则13\n生态农业的原则5、生态农业并不一味追求高产，而是以系统的许多指标做为诊断和决策的依据，以实现整体转化效率的优化方案；6、生态农业并不排除“不可再生能源”的投入。14\n绿色食品15\n第二节、牧业生态工程的实践概念牧业生态工程就是模拟生态系统原理建成的畜牧业生产工艺体系。视频：奶牛场生态工程4f16\n一、畜牧业在生态农业中的重要地位在生态农业中，畜牧业发挥着极其重要的作用。1.它把农、林和草产品中人类不能直接利用的部分转化为畜产品。2.生态农业要求系统内的能量、物质达到良性循环，家畜对各种农副产品的利用和转化，极其有效地促进了能量、物质的流动和循环，因而为农业、林业的持续增产创造了条件。17\n3.畜牧业对于上述各种副产品的转化，不仅为安置劳动力开辟了途径，而且有明显的“增值”作用，使生态系统的经济效益、社会效益和生态效益都显著提高。18\n二、牧业生态系统的主要类型1.农田农牧生态系统工程本系统中的初级生产者是农区种植的粮食作物和其他经济作物，家畜家禽和人类均为消费者。畜禽把人类不能直接消费的秸杆、糠麸等转化为肉、蛋、奶、毛等畜产品，代谢产生的粪尿又作为农作物的肥料投入到系统中去。提高了系统中物质和能量的利用率。19\n20\n农田农牧生态系统的物质循环21\n2.草地农牧生态系统工程概念：草地农牧生态系统是以草地为主、农田林地为辅的生态系统工程。通常草地的面积占40-50%，结合林地和农田，把农、林、牧业生产有机地结合在一起，提高系统的物质转化水平。22\n23\n24\n25\n26\n27\n视频：牛羊秸秆鱼5f28\n2.草地农牧生态系统工程本系统中，土地资源分化为农田、林地和草地三种类型，其中草地面积在25%以上，典型的为40-50%。草地和林地有利于保持水土，提高土壤肥力。改善生态环境，通过饲养家畜沟通系统中物质循环和能量流动的渠道。29\n2.草地农牧生态系统工程优点：系统中的草地和家畜提高了系统的弹性，因而比较稳定，增加了抵抗自然灾害的能力，提高了系统的稳定性。畜的种类应该因地制宜，保持一定的数量和品种。实行分区轮牧，设置围栏小区，保证草场不会过度放牧。30\n3.工业化畜牧生态系统工程采用先进的技术装备，以流水作业的方式，有规律的进行规模化畜牧生产，使畜禽的生长速度、饲料利用率和劳动生产率得到充分发挥，从而达到系统物质转化的高水平运转。视频链接：生态养猪17分钟31\n32\n33\n34\n35\n36\n工业化畜牧生态系统的不足之处：1.系统要从外界引入大量的物质和能量,并且要应用大量的人力和技术手段维持生产的稳定。2.高密度舍饲的空气污染问题比较突出。3.废料、粪便堆积带来的环境污染。解决办法：利用建立沼气池进行系统内再循环，提高物质利用效率。37\n三、牧业生态系统的卫生问题1.用畜禽粪便作为饲料资源时潜在的威胁：例如粪便中的寄生虫卵、有害细菌、有害代谢物、残留药物和添加剂成分等是否会影响畜产品质量和人类的健康?2.结果证明：畜禽粪便经过适当加工处理以后，不会存在上述问题。38\n第三节、提高牧业生态系统的效率一、提高初级生产的转化效率从系统的能量流动看，要充分利用当地的水热条件，实行合理的种植计划和耕作制度，采用优良品种，尽量提高初级生产力。从而提高载畜量。39\n二、提高家畜的能量转化效率根据当地的实际条件，选择优良畜种，加强饲养管理，增加摄食量，采用全价日粮，提高饲料转化率，减少消耗量，增加总次级生产量。40\n三、建立合理的畜群结构按照系统中主要家畜品种的组成特点和时间空间分布情况，综合利用各畜种的特性，使畜种间相互协调配合，充分发挥各自的效益。例如：牛和山羊混牧，牧场的利用率可以达到80%。41\n四、选择和培育能量转化率高的畜禽品种可以选择适应性强、生产性能高的品种，从而提高能量转化效率。同时要组成合理的畜禽结构，提高适龄母畜的比例，减少老、弱和非生产性家畜的比例，让整个畜群保持最佳状态。42\n五、配合全价饲料按照家畜的需要饲喂全价饲料，可以加快家畜的生长，缩短饲养期，减少维持能量的消耗，缩短能量流程，从而提高能量转化率。43\n六、扩大饲料资源广泛开展有机废物的多级循环利用是提高生物能利用率的重要措施。例如：秸秆—食用菌—牛猪（蚯蚓—鸡）44\n优化牧业生态系统结构和功能的措施1〕提高家畜能量的转化效率2〕提高初级生产的转化效率；3〕建立合理的畜群结构；4〕培育和选择能量转化效率高的畜禽品种；5〕配合全价饲料；6〕创造良好的环境和采用合理的管理措施。视频：生物链在养殖业中的应用12分钟45\n第四节牧业生态工程的设计意义:农牧业生态工程的设计，是一项长期宏大的系统工程，必须从分析当地自然资源和社会经济具体情况出发，根据生态学原理，对生产、生活等多项建设进行各种分析、计算和设计，从而取得最佳的环境效益和最好的经济效益。46\n一、牧业生态工程设计的内容和方法（综述1）（一）结构设计首先确定系统边界、范围，它既可以是单一的畜牧业系统、农业系统、渔业系统等，也可以是多系统构成的复合农牧业生态系统。系统边界的大小可以是省、地、县、乡、场、户。其次是全面、系统地进行调查研究，合理布局农、林、牧、副、渔各业的比例，合理配置当地自然资源，加速物质的循环与再生，促使生态平衡和稳定。47\n一、牧业生态工程设计的内容和方法（综述2）设计模式包括：（1）平面结构设计：（2）垂直结构设计：（3）时间结构设计：（4）食物链结构设计：上述各项设计构成本工程的总体结构设计，在此基础上进行生态可行性、技术可行性、经济可行性和社会可行性的综合分析研究。48\n（1）平面结构设计概念：平面结构是指在一定的生态区域内，各生物种群或生态类型所占面积的比例与分布特征。49\n基本要求：在研究、规划、设计农牧业生态系统总体布局时，必须根据畜牧业区域规划和市场需要，在有利于生产和促进本系统良性循环的前提下，根据各生物种群特点，合理安排最适地点、面积和密度，并通过饲养和栽培手段控制密度的发展，以求达到最佳的平面结构布局。50\n（2）垂直结构设计（又称立体结构设计）垂直结构是指在单位面积上，各生物种群在立面上组合分布情况。就植物来说，垂直结构包括地上和地下两部分。垂直设计的目的，是把居于不同生态位的动物或植物组合在一起，最大限度地利用土地和自然资源，发挥和利用种间功能，使系统稳定、协调、高效发展。51\n农业生态系统的立体结构有：1、农田立体结构：农作物间作、稻田养鱼、稻萍鱼、农田种菇。例如稻田养鱼：①鱼类取食杂草、浮游生物、水稻害虫稻虱、叶蝉等，将其储藏能量转化为鱼产品；②鱼在稻田中搅动，能疏松土壤，增加稻田的氧气，有利于有机物的分解，促进水稻根系的呼吸和发育；主菜单主目录返回退出52\n③鱼类的排泄物可肥田。稻田养鱼使得稻、鱼相辅相成、相得益彰。水稻增产一至四成，产鱼100公斤/亩左右。视频：稻鱼生态种养模式11F53\n2、水体立体养殖：鱼的分层放养、鱼牧结构、基塘系统等。3、养殖业立体结构：立体分层养殖、林鱼鸭立体结构。4、农林立体结构：桐粮间作、胶茶间作、枣粮间作、林药间作等。主菜单主目录返回退出54\n例如：湖北省新洲县在低洼积水地区种植耐水湿、生长快的池松，840—1650株/公顷，每年4—10月浇水，水深0.8—1.0米，水中养鱼，水面养鸭，用树叶、饲料喂鸭、鸭粪喂鱼，鱼粪肥树，构成了由树、鱼、鸭组成的立体养殖系统，获得良好的效益。55\n存在地区：珠江三角洲、江浙一带和其它水网地带。环境特点：水热资源丰富，土壤肥沃，但地势低，地下水位高，加之高温多雨，土壤有机质分解很快。类型：桑基鱼塘、蔗基鱼塘、果基鱼塘、菜基鱼塘、花基鱼塘及杂基鱼塘。主菜单主目录返回退出视频：种植养殖沼气桑基鱼塘10F56\n应用状况：二十世纪80年代，广东省实行基塘生态系统的面积占耕地面积的32%，目前稍有减少，且传统的桑基鱼塘、蔗基鱼塘由于劳动力成本高、利润不高，已由利润工、收入大的果基鱼塘、菜基鱼塘和花基鱼塘代替。结构：（如图示）57\n58\n（3）时间结构设计在生态系统内，各生物种群的生长、发育、繁殖及生物量的积累呈周期性更迭，具有明显的时间系列。根据这种周期规律，人们可以对不同时段进行具体设计，以充分利用不同时段的自然条件和社会条件，使生态系统获得较大的生产力，另方面，外界物质、能量的投人，要与生物种群的需求相协调，这也是时间结构设计需要解决的问题。59\n指在生态系统内合理安排各种生物种群，使它们的生长发育及生物量积累时间错落有序，充分利用当地自然资源的一种时序结构。环境条件的季节性变化生物的发育规律60\n（4）食物链结构设计为了充分利用自然资源，可以增加或改变原来的食物链，填补空白生态位，使系统内有害的链节受到限制，把原来人类不能直接利用的产品经过“加环”转化为新产品，使系统更加稳定、协调、高效。61\n62\n概念和原理：工艺设计主要是模拟生态系统的结构与功能，根据物质循环和物种共生等原理，设计和改造生产结构，使一种生产的“废物”成为另一种生产的原料，提高资源利用效率，达到可持续发展的目的。（二）工艺设计一、牧业生态工程设计的内容和方法（综述3）63\n工艺设计可分为三个发展阶段：第一个阶段应当保护和改造农牧业生态环境，以提高生产力为主；第二个阶段由传统农牧业向生态农牧业转化；从生产中迫切需要解决的问题着眼，制定可行计划，提出阶段目标。第三个阶段是经济效益和社会效益相互协调的成长阶段，应侧重于系统生态功能的完善工作。一、牧业生态工程设计的内容和方法（综述4）64\n二、结构分析的方法65\n66\n67\n68\n69\n70\n71\n72\n三、能流的估算方法73\n74\n75\n76\n77\n78\n79\n80\n81\n82\n83\n84\n四、氮素的估算方法85\n86\n87\n五、生态农业系统工程的示例88\n示例1：“四位一体”种养生态温棚1.简介：“四位一体”种养生态温棚是指在同一地块上将节能日光温室、沼气池、畜舍、蔬菜生产有机地结合在一起，形成一个产气、积肥同步，种养并举，能源、物流良性循环的能源生态系统工程。89\n2.建设和利用：“四位一体”庭院式生态工程的建设、管理和利用。视频：庭院生态工程建设管理（二）25F.flv视频：庭院生态工程建设管理（一）25F.flv90\n示例2：：猪—沼—果91\n亚洲开发银行贷款农村能源生态建设项目江西省农村能源生态建设项目项目总投资1.8亿元人民币(折2195万美元)。其中向亚行贷款992.8万美元，占45.23%，全球环境基金（GEF）援款101万美元，占12%。项目选在资源、气候、环境和经济等方面具有代表性的14个县（市、区）实施。92\n项目重点建设猪-沼-果、猪-沼-菜、猪-沼-鱼等生态农业模式，并针对项目建立环境监测体系和服务体系以及对农民进行培训四个部分。以家庭生态农场为主要经营模式，每户投资2-3万元，共建设生态家庭农场6100个。每个家庭农场建设规模为：经营10亩果树或种菜3亩或承包2-3亩水面养鱼，年出栏生猪10头，建一口8立方米沼气池。93\n94\n示例3猪—肥—草（鱼）—猪（鱼）林德曼能量传递1/10定律：能量从一个营养级向下一个营养级传递转化的比率只有1/10。故自然界中食物链很少有长达4个营养级以上的。在当前人工的生态系统（大田、城市）中，食物链进一步缩短，不利于物质与能量的转化利用，同时还降低系统的稳定性，加重环境污染。故要通过增加各种形式的环（增益环、减耗环），增加物质和能量的利用和转化效率。95\n辽宁大洼县西安养猪厂“三级净化、四级利用”模式：将猪粪尿同冲洗水——水葫芦养殖——细绿萍池塘——鱼蚌、蟹混养池塘——稻田灌溉——冲洗水。96\n97\n示例4演替自然型四川巫山县为地理褶皱地区，当地去处杂灌种马桑，马桑在中性和钙质土壤上每株每小时固氮10.9-44.3微克，固氮活性高达5.4-7.9微克分子；马桑用作先锋作物，之后可种蓑草，公顷产量高达7500公斤，是优质造纸原料，经济价值高，还可护土；蓑草之后可种优质树种造林。98\n示例5：农林结合型河北迁安县西李铺乡，处于移动沙丘地带，而且正队风口。当地以造林为突破口，以三排杨树构成长方形格子状林网，并在林带初步固沙基础上，打井取水，种花生、麻，同时发展家畜，解决肥源问题，然后种植小麦。群众有粮有钱。得到好处，反过来更增加造林、护林积极性，成良性循环。99\n河北迁安县还利用各种林木不同特性，把板栗和苹果这类长寿命树和桃树间作在同一梯地上，再以小麦或豆科作物间作护土。板栗盛果期要在种后14年开始，桃树3年即可结果，到13年后树势已衰，可让位于日渐茂盛的板栗。100\n示例6：立体利用型—充分占用不同生态位一般山地垂直布局概分为三层：上方保护层，根据不同类型采用林盖顶或草盖顶；中间是低山丘陵称为开发改造层，可进行农林牧综合开发，潜力较大；下方平地可称为调节改善层，以高产稳产粮田为基础，农畜以及其他各业综合经营。101\n例如：葡萄园养鹅，甘蔗田养鸭，高矮作物相间，耐阴与喜阳作物间作。浙江平阳县劳模廖锡龙：稻田养鱼、田螺及河蟹，田面放养细绿萍，田里挖沟，沟底种藕，沟边种芋。102\n其他类型的生态养殖示例视频：生态池养黄鳝11F视频：蝗虫生态养殖6.30F视频：四位一体实例19F103