农牧结合的意义、发展历程及前景

来源:用户上传      作者:

　　摘要：农牧结合系统不仅能实现食物（粮食及畜禽产品）的可持续集约生产，而且有助于国民经济软着陆，仍可能是未来农业的主导生产模式之一。笔者通过查阅国内外文献，综述农牧结合的重要意义，并详述其主要内容及驱动因子。结果表明，农牧结合的演变过程实质是农牧结合系统集约化、专业化与组织化程度不断提高的过程。饲喂动物所需的作物和食品产业的副产品在过去1个世纪快速增加，目前全球大约有30%的耕地用来生产动物饲料，投入了大概同比例的肥料。此外，畜禽生产产生的动物粪便总氮含量超过全球化学氮肥的总氮含量。因此，强化农牧结合系统内的氮磷循环非常有利于农业可持续发展，加強农牧结合研究与推广对于中国农业绿色发展仍然具有巨大的潜力。
　　关键词：农牧结合;驱动因子;养分循环;发展前景
　　中图分类号：F326.3
　　文献标志码：A
　　论文编号：cjas18090008
　　0引言
　　农牧结合是传统亚洲小农最主要的生产方式之一，其重要特点是将种植业和畜牧业2个相互独立的生产系统有机结合起来，在有限的耕地资源和资金投入前提下获得更大的收益[1]，同时还可以更有效地利用自然资源、减少环境污染[2]、控制病虫草害[3]、改善土壤结构并提高系统生产力[4]，对环境和农业生产的可持续性具有重要影响。畜牧业和种植业系统间的资源互动与养分循环也是中国保持“五千年而地力不衰”的重要途径之一[5]。
　　近代以来，育种、机械及化学合成等科技进步使农业生产成倍增长，并使农业生产由多样化走向专业化、规模化及高度机械化[6]。越来越多的事实证明，后者从时间和空间上对系统的能量平衡和养分循环造成一定负面影响，如温室气体排放增加、水资源过度消耗、环境污染及生物多样性降低等[7-9]，最终影响农业系统的稳定性和缓冲能力。当前，世界农业面临诸多挑战，生态与社会问题互相交织，如何实现可持续发展已经提上日程。农牧结合系统不仅能实现食物（粮食及畜禽产品）的可持续集约生产，而且有助于国民经济软着陆[10]，仍可能是未来人口密集地区的主导生产模式，在农业可持续发展中起到举足轻重的作用。
　　已有研究表明，农牧结合能缓解人口密集地区养分循环、食品安全、粮食安全等方面的压力[11]。针对人均耕地较多的专业化农业地区产生的动物福利差、环境退化、多样性降低等问题，Hilimire[12]指出，农场尺度的农牧结合生产系统可以有效替代专业化农业生产系统，提高土壤肥力及土地利用效率，增加产量。虽然农牧结合生产系统可以提高农业的集约可持续性，但很多国家农牧结合农场数量仍然在不断减少[13]。在中国，不同地区之间气候差异较大、发展阶段不同，上述问题兼而有之。因此，本研究通过概括农牧结合的重要意义，梳理其发展历程，以期在当前人口、资源、环境条件下重新审视农牧结合的发展潜力，预测其在未来农业发展中的贡献。
　　1发展农牧结合的重要意义
　　1.1农牧结合系统仍是当前农畜产品生产的主要模式之一
　　在农业生产高度专业化的今天，从牲畜数量、农产品产量及服务人口等方面进行比较发现，农牧结合农作系统提供了全世界50%的谷物产品，60%的肉类产品和75%的奶类产品[14]。尤其在雨养地区，不同国家农牧结合系统饲养了70%-95%的反刍动物[15]。在亚洲及非洲人口密集区，农牧结合系统在粮食安全方面意义更为重大[16-18]。在中国，除了传统的牧区省份外，农牧结合仍然是当前中国农区小农户普遍采用的一种生产方式。全国猪肉产量的91%、牛肉产量的85%、羊肉产量的65%、禽肉产量的82%、禽蛋产量的94%、牛奶产量的70%、绵羊毛产量的30%都由农牧结合系统提供[19]。在全球气候变化，水资源、能源、耕地资源短缺及农业生态系统服务功能退化等背景下，人口增长、消费模式转变、城镇化及收入分配变化等都迫使农业走集约可持续农牧结合发展道路[20-21]。
　　1.2世界范围内，农牧结合农作系统仍然是小农生计的重要来源
　　农牧结合系统是全球贫困农民的生计来源之一。在南亚地区，农业占整个GDP的25%-43%，其中畜牧业贡献了10%-45%[17]，以印度为例，小农l5%-40%收入由农牧系统中的畜牧业提供[2]。在东南亚地区，包括柬埔寨、印尼、老挝、缅甸、菲律宾、泰国和越南等，农牧结合系统中畜牧业产值占整个GDP的20%，而上述国家43%-88%的农民仍然依靠农业谋生[2]。另外，农牧结合生产系统是促进该地区由粗放农业向集约农业转变的重要举措。农牧结合系统中，小家畜可以成为小农缓冲现金贮备，而大家畜则可以为农户提供财产积累，增强农户应对作物季节性减产及抵御自然灾害的能力。肉制品与奶产品加工企业还可以为数以万计的农民提供就业机会，增加家庭收入[16-17]。
　　1.3农牧结合是保证农田生物多样性的重要措施
　　由于农业规模化和专业化的发展，世界上很多地区都广泛采用连作或者少数种类的作物进行短期轮作，尽管该种生产方式在经济上取得了很大成功，但对环境却造成了许多负面影响，尤其是农田生物多样性丧失。已有研究表明，相对于连续草场和耕地，农牧结合系统，结合免耕及禾本科/豆科饲草栽培，能明显改善大型土壤动物群落结构[22]，原因之一是农牧结合生产方式可以明显降低杂草数量，从而减轻对除草剂的依赖，进而达到保护环境及生物多样性的目的[23]。与单一作物系统相比，农牧结合系统本身增加了生物多样性，同时引入大量饲草作物与区域主体种植作物进行间套轮作，增加了农田生物多样性，减少了各种外源投入，对于实现可持续发展具有重要作用[24-25]。
　　1.4农牧结合可以增加农田系统碳汇能力，缓解温室效应
　　在农牧结合农作系统中，引进牧草于现有种植系统中，还可以增强碳汇能力。如Causarano等[26]在美国东南部将美国雀稗一家畜农牧结合系统引入到原有的花生一棉花种植系统中，构建以牧草为主导的种植模式。如果能将该模式进行广泛推广，每年碳汇可达120-270Tg，相当于全美碳汇潜力的13%-29%，且类似种植制度还可以减少40%-60%的养分流失。已有研究表明，增施有机肥提高了农田土壤CO2排放[27]，同时也增加了土壤有机质含量，增长幅度随有机肥用量增加而增加。总体来看，通过长期施用有机肥来增加土壤碳汇是可行的[28]。另外，农牧结合系统能综合提高食物（粮食及畜禽产品）产量，进而降低系统单位产出的温室气体排放量[2]。 　　1.5农牧结合有利于实现有机肥还田，是促进农田系统内物质循环的有效途径
　　世界范围内，每年畜禽厩肥所产生的有机肥资源丰富，通过农牧结合，将畜禽粪便投入到种植业系统，可以减少作物生产对化学肥料的依赖。厩肥不仅可以提高土壤肥力，而且可以为土壤微生物和土壤动物生长与繁衍创造优良的环境，维持土壤生态健康[4]。农牧结合可以促进养分在土壤一植物一动物所构成的农作系统内循环利用，减少畜禽粪便所造成的环境污染和秸秆焚烧所造成的大气污染，实现清洁生产与健康养殖。在中国，“农牧分离是农牧系统养分利用率低的根本原因”[29]，农牧分离而畜禽粪尿利用率低导致系统养分利用率低，环境排放高[30]。
　　农业及牧业生产是改变氮磷循环的最大成因[31]。对于畜禽和作物生产系统，20世纪初全球氮磷基本保持平衡或盈余很少，但1900-2000年快速增加[32]。国际农业知识与科技促进发展评估（IAASTD）预计2000-2050年全球粮食生产将增加82%，牲畜生产将增加115%。即使作物和牲畜生产养分回收率快速提高，全球养分盈余仍然会增加（氮素增加23%，磷素增加54%）[32]。通常认为，全球作物生产系统是养分循环的主要加速器[33]，然而饲喂动物所需的作物和食品产业的副产品经过一个世纪快速增加。目前，全球大约有30%的耕地用来生产动物饲料，导致了大概30%的肥料投入[7]。此外，畜禽生产产生的动物粪便总氮含量超过全球化学氮肥的总氮含量[34]。因此，畜禽生产是全球农业系统养分循环的关键推手。畜禽生产在20世纪快速增加，集约程度也在逐步增强，集约化畜禽养殖通常降低了反刍动物对开放系统的依赖而增加了对谷物的需求[35]，虽然能提高动物饲养单一环节养分转化效率[36]，但饲料生产一动物饲喂系统养分利用效率并未提高。
　　2农牧结合的主要内容、作用因素及发展历程
　　2.1农牧结合的主要内容及作用因素
　　就已有的认识而言，农牧结合内容包含直接与间接2个方面。直接内容有饲料、厩肥及畜力。间接内容包括利用相互结合的方式增强单一畜牧业或种植业规避风险的能力[13];促进养分在土壤一作物一动物系统内的循环利用，提高资源的利用效率[2];通过农牧结合的方式提高劳动效率，增加收入[2，16-17]等。
　　就现代发展而言，农牧结合一方面在农作系统内部，种植业与畜牧业互相促进，相得益彰，另一方面也与人口、就业、生态系统服务、二三产业发展、农业政策、市场等密切相关[37]。因此，在推进区域、国家与全球范围内农牧结合问题上，农牧结合除了具备传统功能与内容外，在目标层面上，温室气体减排与农牧结合农作系统密切相关[10];在驱动因子方面，城市化及收入变化对人们消费习惯及消费趋势的影响也与农牧结合农作系统紧密关联[21];从系统发展来看，二三产业发展与农业调控也是农牧结合发展的重要内容。
　　2.2农牧结合的发展历程
　　农牧结合发展经历了一个漫长的过程，传统农业时期，畜牧业和种植业是2个相互独立的系统，但在功能上却是相互结合的，农民和牧民通过交换谷物、秸秆和厩肥而相互合作[38]。随着社会的发展，牧民由游牧走向定居，更加需要种植业提供的饲料来满足畜牧业发展要求，尽管传统的交换模式已经消失，但通过易物交换和市场交易，农牧结合得越来越紧密。Pingali[39]根据非洲农牧结合的发展历程，将农牧结合分为4个发展阶段，第一阶段是前集约化阶段，该阶段的主要特点是种植业与畜牧业在操作层面上是互相独立的系统;第二阶段是集约化阶段，该阶段的主要特点是种植业和畜牧业通过畜力、饲料与厩肥等途径紧密结合;第三阶段是收入多样化阶段，该阶段的重要特征是通过投资来提高牧草产量与品质;第四阶段是通过商业化运作重新回归到专业化生产阶段。而促进农牧结合不断演化的驱动力则是土地和劳动力的机会成本以及收入的增长[6]。整体来看，农牧结合发展历程的实质是农牧结合系统集约化、专业化与组织化程度不断提高的过程。
　　中国改革开放以前，温饱问题是农业问题的核心，农牧结合因其高资源利用效率、高产出、高收益而备受青睐。进入21世纪以来，农业面临三重挑战——满足更多更富裕人口的食品需求、以环境与社会可持续的方式生产食物及让世界上最贫困的人不再饥饿[40]。所以，未来发展中必须充分利用有限的耕地与水资源，消耗更少的能源、化肥和农药，并降低温室气体排放。因此，我们必须尽可能地利用好已有的技术，开发新的技术来应对上述挑战[41]。结合现有资源背景与基本国情，有望通过农牧结合系统优化设计，开发更绿色的科学理论与创新技术，实现新时期农业绿色发展的目标。
　　3中国发展农牧结合的重要性及前景
　　农牧结合在中国有悠久的历史，早在战国时期，中国就确定了以农为主、农牧结合的小而全的自给自足的农业经济，农家种五谷、养六畜，从事多种经营[38]。《管子·牧民·十一经》中说“务五谷，则食足;养桑麻育六畜，则民富”。在长期发展过程中，农牧结合在中国己发展出许多比较稳定的模式。最为著名的有太湖地区农桑牧渔模式、珠江三角洲“桑基鱼塘”农牧渔模式、北方关中粮草轮作，以草兴牧结合模式等。据沈氏《农书》记载，沈氏十分重视养猪积肥，说“种田不养猪，秀才不读书，必无成功”，从侧面也说明了农牧结合的重要性。在整个历史发展过程中，农牧结合在延续中华文明、繁荣华夏文化、改善国民体质等方面发挥了不可替代的作用。
　　20世纪80年代后，随着社会发展，化学肥料、农业机械逐渐普及，现代饲料工业不断扩张，农牧结合农作制的重要性受到了弱化，其传统的厩肥功能、饲料功能及畜力功能不断被化肥、复合饲料和机械所替代。农作系统的专业化和组织化程度越来越高，种植业系统与畜牧业系统相互分离，渐行渐远。当人们在享受现代科技所带来的巨大成果時，也不断被蓝藻爆发、地下水硝酸盐超标、农业温室气体排放增多等一系列环境问题所困扰。现代农业发展走到新的十字路口上，面临诸多挑战与抉择。回望传统农业，其中有许多精华可以吸收，农牧结合农作系统，在增强农业可持续发展能力、促进农业废弃物资源综合利用、推进乡村二三产业发展、增加农民收入、保障民生方面无疑具有强大的生命力。 　　受人口增長、城市化加快、经济发展以及市场繁荣等驱动因素的影响，中国居民对畜产品的需求将会不断增加，2016-2020年、2021-2025年和2026-2030年3个阶段中，中国城镇居民和农村居民家庭肉类需求将以年均1.2%、0.3%和0.1%的速度递增。与此同时，肉类结构也会进一步优化，整体表现为猪肉占比降低、牛羊肉及禽肉占比增加[42]。由于中国大多数天然草原存在不同程度的退化，草地承担的畜产品生产功能在不断弱化。受市场、环境和土地等因素的制约，规模化、专业化的养殖企业仍然存在于部分发达地区。因此，未来畜产品的主体与潜力仍然是中国已有的农牧结合农作系统。发展农牧结合对于保障粮食安全、增加农民收入、改善国民营养现状、发展循环农业、实现可持续发展等方面仍然具有现实意义。在可持续发展成为当代农业发展主题，资源节约环境友好型技术倍受青睐，节能减排与循环利用颇受推崇的今天，农牧结合将重新在生态保护型农业及循环高效农业中发挥重要作用。
　　参考文献
　　[1]Paris T R. Crop-animal systems in Asia： socio- economic benefitsand impacts on rural livelihoods[J].Agricultural Systems.2002，71（1/2）：147-168.
　　[2]Devendra C. Thomas D. Crop-animal systems in Asia： importanceof livestock and characterisation of agro-ecological zones[J].Agricultural Systems.2002，71（1/2）：5-15.
　　[3]Barker K R， Koenning S R. Developing sustainable systems fornematode management[J].Annual Review of Phytopathology，1998，36（4）：165-205.
　　[4]Haynes R J， Naidu R. Influence of lime. fertilizer and manureapplications on soil organic matter content and soil physicalconditions： a review[J] .Nutrient Cycling in Agroecosystems，1998，51（2）：123-137.
　　[5]马孝劬.发扬我国农牧结合、用养的优良传统[J].中国农史，1983（4）：61-69.
　　[6]Steinfeld H. De Haan C. Blackbum H. Livestock-environmentinteractions：issues and options[M].Rome：Food and AgricultureOrganization of the United Nations.1997：56.
　　[7]Steinfeld H. Gerber P， Wassenaar T， et al. Livestock's long shadow：environmental issues and options[M].Rome：Food and AgricultureOrganization of the United Nations.2006：68-73.
　　[8]Parks N. Livestock's long shadow[J].Frontiers in Ecology and theEnvironment.2007.5（1）：7.
　　[9]Pitesky M E， Stackhouse K R， Mitloehner F M. Clearing the air：livestock's contribution to climate change[J].Advances inAgronomy，2009，103（09）：1-40.
　　[10]Devendra C. Crop-animal systems in Asia： future perspectives[J].Agricultural Systems，2002，71（1/2）： 179-186.
　　[11]Ayantunde A A. Duncan A J. van Wijk M T， et al. Review： role ofherbivores in sustainable agriculture in Sub-Saharan Africa[J].Animal，2018：1-11.
　　[12] Hilimire K. Integrated crop/livestock agriculture in the UnitedStates： review[J].Joumal of Sustainable Agriculture，2011，35（4）：376-393.
　　[13]Martin G， Moraine M， Ryschawy J， et al. Crop-Iivestock integrationbeyond the farm level： a review[J].Agronomy for SustainableDevelopment，2016，36（3）.
　　[14]Herrero M. Thornton P K. Notenbaert A M O. et al. Drivers ofchange in crop-livestock systems and their potential impacts onagro-ecosystems services and human wellbeing t0 2030： A studycommissioned by the CGIAR Systemwide Livestock Programme[J].Clinical Chemistry，2012，37（2）：169-172. 　　[15]Devendra C. Thomas D. Crop-animal interactions in mixed farmingsystems in Asia[J].Agricultural Systems，2002，71（1/2）：27-40.
　　[16]Pretty J. Toulmin C. Williams S. Sustainable intensification inAfrican agriculture. （Special issue： sustainable intensification：increasing productivity in African food and agricultural systems.）[J].International Joumal of Agricultural Sustainability，2011，9（1）：5-24.
　　[17]Thomas D， Zerbini E. Rao P P， et al.Increasing animal productivityon small mixed farms in South Asia： a systems perspective[J].Agricultural Systems.2002，71（1/2）：41-57.
　　[18]Thome P J，Tanner J C. Livestock and nutrient cycling in crop-animal systems in Asia[J].Agricultural Systems.2002，71（1/2）：111-126.
　　[19]邓蓉，孙伯川.我国畜产品生产系统和供给变化趋势分析[J].安徽农业大学学报：社会科学版，2004（5）：40-43.52.
　　[20]Sneessens I， Veysset P， Benoit M. et al. Direct and indirect impactsof crop-livestock organization on mixed crop-livestock systemssustainability：a model-based study[J].Animal，2016，10（11）：1911-1922.
　　[21]Godfray H C J，Crute I R，Haddad L， et al. The future of the globalfood system[J].Philosophical Transactions of the Royal Society B：Biological Sciences，2010.365（1554）：2769-2777.
　　[22]Marchao R L，Lavelle P， Celini L，et al. Soil macrofauna underintegrated crop-livestock systems in a Brazilian Cerrado Ferralsol[J].Pesquisa Agropecuaria Brasileira.2009.44（8）： 1011-1020.
　　[23]Tracy B F，Davis A S Weed biomass and species composition asaffected by an integrated crop-livestock system[J].Crop Science.2009.49（4）：1523-1530.
　　[24]李隆.間套作强化农出生态系统服务功能的研究进展与应用展望[J].中国生态农业学报，2016，24（4）：403-415.
　　[25]曾昭海.豆科作物与禾本科作物轮作研究进展及前景[J].中国生态农业学报，2018，26（1）：57-61.
　　[26]Causarano H J，Franzluebbers A J，Reeves D W， et al. Soil organiccarbon sequestration in cotton production svstems of thesoutheastem United States[J].Journal of Environment Quality.2006.35（4）：1374.
　　[27]董玉红，欧阳竹.有机肥对农田土壤二氧化碳和甲烷通量的影响[J].应用生态学报，2005，16（7）：1303-1307.
　　[28]陈义，吴春艳，水建国，等.长期施用有机肥对水稻土CO2释放与固定的影响[J].中国农业科学，2005.38（12）：2468-2473.
　　[29]马林，柏兆海，王选，等.中国农牧系统养分管理研究的意义与重点[J].中国农业科学，2018.51（3）：406-416.
　　[30]Bai Z H， Ma L，Oenema O， et al. Nitrogen and phosphorus useefficiencies in dairy production in China[J]. Joumal of EnvironmentQuality，2013.42（4）：990-1001.
　　[31]Galloway J N， Townsend A R，Erisman J W， et al Transformationof the nitrogen cycle： Recent trends， questions， and potentialsolutions[J].Science.2008，320（5878）：889-892.
　　[32]Bouwman L， Goldewijk K K， Vanderhoek K W， et al. Exploringglobal changes in nitrogen and phosphorus cycles in agricultureinduced by livestock production over the 1900-2050 period[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the UnitedStates ofAmerica，2013，110（52）：20882-20887. 　　[33]Liu J， You L， Amini M， et al. A high-resolution assessment onglobal nitrogen flows in cropland[J].Proceedings of the NationalAcademy of Sciences of the United States ofAmerica.2010，107（17）：8035-8040.
　　[34]Galloway J， Dentener F， Burke M， et al. The impact of animalproduction systems on the nitrogen cycle[A].Steinfeld H. MooneyH， Schneider F， et al. Livestock in a changing landscape， volume 1：drivers， consequences and responses[C].Washington：Island Press，2010.
　　[35]Sere C， Steinfeld H. Groenewold J. World livestock productionsystems： current status， issues and trends[M].Rome： Food andAgriculture Organization of the United Nations.1996：84.
　　[36]Vanderhoek K W. Nitrogen efficiency in global animal production[J].Environmental Pollution， 1998： 102（Supp1.1）： 127-132.
　　[37]Herrero M， Thomton P K， Notenbaert A M， et al. Smart investmentsin sustainable food production： revisiting mixed crop- livestocksystems[J].Science.2010，327（5967）：822-825.
　　[38]賀卫光.农耕与游牧：古代的两大经济类型[J].西北民族学院学报：哲学科学版.2002（1）：100-105.
　　[39]Pingali P L. Crop-livestock systems for tomorrow's Asia： fromintegration to specialization[A].Devendra C and Sevilla C. Crop-animal interaction[C].Manila：lntemational Rice Research Institute，1995.
　　[40]Godfray H C J. Beddington J R， Crute I R. et al. Food security： thechallenge of feeding 9 billion People[J].Science，2010.327（5967）：812-818.
　　[41]Beddington J. Food security： contributions from science to a newand greener revolution[J].Philosophical Transactions of the RoyalSociety B：Biological Sciences.2010.365（1537）：61-71.
　　[42]王祖力，王济民.我国畜产品消费变动特征与未来需求预测[J].农业展望，2011（8）：55-59.
　　基金项目：公益性行业（农业）科研专项“旱地两熟区用地养地结合农作制关键技术研究”（201503121-11）。
　　第一作者简介：王希全，男，1989年出生，甘肃景泰人，博士研究生，研究方向：农牧结合农作制。通信地址：100093北京市海淀区圆明园西路2号中国农业大学西校区，Tel：010-62733847，E-mail：wangxiquan@cau.edu.cn。
　　通讯作者：曾昭海，男，1971年出生，河南光山人，教授，博士生导师，博士，研究方向：农牧结合农作制及豆禾轮作农作制。通信地址：100093北京市海淀区圆明园西路2号中国农业大学西校区，Tel：010-62731211，E-mail：zengzhaohai@cau.edu.cn。
　　收稿日期：2018-09-14，修回日期：2019-01-22。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15118231.htm