沿淮洼地農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論探討及其對秸稈飼用、牧草生產(chǎn)與糧食安全的影響

夏倫志,徐義流,張長青,肖揚(yáng)書,閻曉明,張立

(1.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,安徽 合肥230031;2.安徽省界首市畜牧局,安徽 界首 236500)

沿淮洼地位于安徽境內(nèi)淮河中游,屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候,全年太陽輻射總量525 kJ/cm2,年平均氣溫14.5～15.0℃,年無霜期210～215 d,年日照時(shí)數(shù)2 200～2 300 h,≥10℃年積溫4 800～5 400℃,是全省光能資源最豐富的地區(qū)。年平均相對濕度73%,年降水量700～1 000 mm,地下水蘊(yùn)藏量豐富,水位較淺,補(bǔ)給方便。因此水、光、熱資源充足,單位耕地可獲得高生物量產(chǎn)出。其適宜多種動(dòng)植物生長,陸生、水生動(dòng)植物品種多樣,境內(nèi)野生豆類與禾本科牧草等陸生植物和蓮藕(Lotus)、芡實(shí)(Euryale ferox)、菱角(Trapa bispinosa)、蘆葦(Phragmitescommunis)等水生植物資源豐富。河道、湖泊、溝渠等水域中,魚類、蝦類、貝類等水生動(dòng)物種類繁多[1]。洼地包括行洪區(qū)、蓄洪區(qū)、采礦塌陷區(qū)、沿湖及沿河流消落區(qū)中一定高程上的承包地,在每年的6-9月份,澇旱頻繁是該區(qū)域的顯著農(nóng)業(yè)生態(tài)特征。

有鑒于此,近年來探討洼地農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以減少自然災(zāi)害所帶來的損失,已引起地方政府與部分學(xué)者的高度重視。張長青等[1]分析了沿淮低洼地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢和劣勢,闡述了農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點(diǎn),提出了農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的對策建議。郁家成等[2]分析了沿淮低洼區(qū)水熱氣候資源、種植結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀和避洪生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式,探索了沿淮低洼區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性調(diào)整及農(nóng)業(yè)避洪減災(zāi)的對策和措施。吳永生[3]通過分析沿淮洼地存在問題與治理規(guī)劃及要求,認(rèn)為必須針對這個(gè)區(qū)域常受洪澇災(zāi)害的自然特點(diǎn),積極進(jìn)行農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,建立“宜農(nóng)則農(nóng),宜林則林,宜水則養(yǎng)”的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)體系,變對抗性生產(chǎn)為適應(yīng)性生產(chǎn),提高應(yīng)對災(zāi)害的能力,實(shí)現(xiàn)沿淮洼地的可持續(xù)發(fā)展。

過去談農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,盡管是以市場需求為指導(dǎo),以經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo),以糧食安全為準(zhǔn)則,但在實(shí)際操作時(shí),往往缺乏立體的、宏觀的與量化的比較。存在只注重籽實(shí)農(nóng)產(chǎn)品,即耕地上收獲的谷物、豆類及蔬菜瓜果等的食用價(jià)值與市場需求,而忽視其大量副產(chǎn)物如可利用秸稈、藤蔓、皮殼等潛在營養(yǎng)價(jià)值利用;注重糧食作物作為人類直接食品的價(jià)值,而忽視其部分必須作為動(dòng)物飼料后間接轉(zhuǎn)化為肉蛋奶等的營養(yǎng)效價(jià)(即轉(zhuǎn)化率);注重種植傳統(tǒng)的糧食作物而忽視飼用作物(如飼用玉米、大麥等)以及人工牧草的種植,而實(shí)際上飼用作物與牧草單位耕地所產(chǎn)出的畜禽可利用養(yǎng)分往往較糧食作物更高[4-7],有較大轉(zhuǎn)化畜產(chǎn)品的營養(yǎng)潛力。

為克服上述認(rèn)識誤區(qū),本研究針對沿淮洼地種養(yǎng)業(yè)鏈接現(xiàn)狀,應(yīng)用單位耕地年產(chǎn)可消化生物量(DBYH Y)新概念,探討該區(qū)域不同生態(tài)條件下可實(shí)施并具有代表性的一些DBYHY生產(chǎn)模型,并通過總消化養(yǎng)分校對公式(TDNc)測算含有秸稈與牧草在內(nèi)的各模型的TDNc數(shù)值,以說明秸稈與牧草在該區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中的替糧增值作用以及對糧食安全的影響。

1 沿淮洼地農(nóng)牧業(yè)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀分析

1.1 農(nóng)牧業(yè)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

受長期的以糧為綱及近年的糧食安全政策導(dǎo)向影響,再加上特定的自然生態(tài)條件與種植傳統(tǒng),目前區(qū)域內(nèi)主要種植結(jié)構(gòu)仍是麥-稻、油-稻,少量的玉米、大豆、花生、山芋(Solanum tuberosum)、芝麻、棉花等旱雜糧。主要作物種植面積所占的比例分別是:稻谷33.94%,小麥38.62%,玉米6.28%,大豆5.55%,花生3.40%,油菜8.57%,芝麻1.07%,棉花2.55%與青飼料0.01%(表1)。

表1 2006年度沿淮洼地作物種植面積與肉類產(chǎn)量結(jié)構(gòu)分析[9]Table 1 Crops culture area and meat output in low-lying land along River Huai in 2006[9]

沿淮洼地是傳統(tǒng)的牲畜、家禽、草食動(dòng)物與水生動(dòng)物的主產(chǎn)區(qū),其中生豬、白鵝與特色水產(chǎn)養(yǎng)殖在安徽省占有較高位次。在畜牧業(yè)內(nèi)部,耗糧型的豬禽與節(jié)糧型的牛羊兔的肉類產(chǎn)量占肉類總產(chǎn)量分別為86.18%和13.82%(表1),節(jié)糧型畜牧業(yè)份額依然偏低。

近年來隨著農(nóng)村人口向城市轉(zhuǎn)移和飼料價(jià)格等因素的影響,家庭式的小農(nóng)養(yǎng)殖在萎縮,以致畜產(chǎn)品供給平衡被打破,特別是千家萬戶的牲豬生產(chǎn)下滑嚴(yán)重,規(guī)模養(yǎng)殖在畜牧業(yè)中的比重顯著提高,已近半壁江山[8]。

1.2 農(nóng)牧業(yè)鏈接現(xiàn)狀

牲畜與家禽生產(chǎn)由于向規(guī)?；B(yǎng)殖方向發(fā)展,以及勞動(dòng)力外移,農(nóng)戶不但減少了過去對一些非常規(guī)飼料原料如花生秧、山芋藤及野雜草等的利用,更強(qiáng)化了耗糧的玉米-豆粕型日糧應(yīng)用。但洼地區(qū)域玉米與豆粕的產(chǎn)量目前有限,不能自給,仍需從外地大量調(diào)運(yùn),這無形松散了當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧業(yè)間的鏈接,增加了能源消耗,降低了大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總效率;其次,草食動(dòng)物牛羊兔的生產(chǎn)比重仍然過低(表1),勞動(dòng)力向城市轉(zhuǎn)移使家庭式的牛羊等放牧養(yǎng)殖比重也在縮小,以致利用田間地頭、荒坡灘涂等閑荒地上生長的雜草來放牧在減少;再者,由于糧食種植分散,不易于機(jī)械化作業(yè),并且收種緊迫,以致大量的作物秸稈、藤蔓在短期內(nèi)集中收集、儲(chǔ)運(yùn)與加工困難,其充分合理利用也顯著不足。

規(guī)?；呐Ｑ蝻曫B(yǎng)場等養(yǎng)殖方式的出現(xiàn),因飼用作物與牧草種植及其加工未能跟進(jìn),目前青飼料種植僅占0.01%(表1),還有與上游作物種植結(jié)構(gòu)配套不夠緊密,優(yōu)質(zhì)秸稈(花生秸、青玉米秸等)資源比重較小,劣質(zhì)秸稈(油菜秸、麥秸等)利用困難,從而必須消耗大量的育肥精料(如玉米、餅粕等),這在當(dāng)?shù)馗觿×伺c單胃畜禽的爭糧,糧食安全因飼料糧的激增而受到進(jìn)一步挑戰(zhàn)。由此,目前沿淮洼地的農(nóng)牧業(yè)鏈接仍比較松散,急待建立新的高效的農(nóng)牧鏈接模式。

2 農(nóng)牧業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論探討

2.1 農(nóng)牧業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整依據(jù)探究

針對松散的農(nóng)牧鏈接現(xiàn)狀,在當(dāng)今糧食安全的戰(zhàn)略背景下,為了促進(jìn)草地畜牧業(yè)與秸稈循環(huán)飼用的生態(tài)農(nóng)業(yè)健康發(fā)展,在此筆者提出一個(gè)新概念——單位耕地年產(chǎn)可消化生物量(digestible biomass yield per hectare per year,DBYHY,單位:每年每公頃產(chǎn)生物量公噸,t/hm2·a),它是指從每hm2耕地上年種植的植物體所獲得的能被人類直接與間接消化的養(yǎng)分總和。所謂的植物體應(yīng)包括其籽實(shí)、根莖與秸稈等全部有機(jī)物;間接消化吸收養(yǎng)分是指人類不能或不愿直接采食,但可通過草食畜禽或魚類等的采食來轉(zhuǎn)化成為人類所需的肉、蛋、奶的養(yǎng)分。

2.2 DBYHY的數(shù)量化描述與其測算公式建立

可消化生物量如何測算是推行DBYHY概念體系所必需解決的技術(shù)問題,同時(shí)也是實(shí)行DBYHY概念體系指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的依著點(diǎn)與意義所在。

筆者認(rèn)為應(yīng)測算提供的各主要營養(yǎng)成分產(chǎn)量乘以各養(yǎng)分的營養(yǎng)權(quán)數(shù)與市場價(jià)值權(quán)數(shù)后所得的數(shù)值之和,這樣它既體現(xiàn)了營養(yǎng)產(chǎn)量及其重要性的生物學(xué)價(jià)值,同時(shí)也包含了市場供需層面的經(jīng)濟(jì)學(xué)成分,這與草業(yè)上所描述的生物量概念及估測方法[9-11]有顯著區(qū)別。

在此不妨引用動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)上的一個(gè)經(jīng)典術(shù)語——總消化養(yǎng)分(total digestible nutrients,TDN),Morrison(1910)曾給出其計(jì)算公式:TDN=DCP+DEE×2.25+DNFE+DCF。式中,DCP為可消化粗蛋白,DEE為可消化粗脂肪,DNFE為可消化無氮浸出物,DCF為可消化粗纖維[12,13]。

但經(jīng)典的TDN計(jì)算公式是當(dāng)時(shí)基于主要常規(guī)養(yǎng)分消化能值的當(dāng)量關(guān)系而誕生的,盡管其包括了可消化粗蛋白等4項(xiàng)重要可消化養(yǎng)分,并可合并為1個(gè)單一數(shù)值,簡化了對各生物樣品能值的定量評測。但其既非能值也非樣品完全營養(yǎng)的描述,以至被后來的代謝能(ME)體系所替代[14-16]。又因?yàn)樗赐怀鲎钪匾臓I養(yǎng)成分——蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值,也未包含其他微量營養(yǎng)素(如維生素、礦物質(zhì))對樣品綜合營養(yǎng)價(jià)值的貢獻(xiàn)值,這在當(dāng)今蛋白質(zhì)危機(jī)、人類膳食結(jié)構(gòu)日趨精糧化以及畜禽集約化飼養(yǎng)所導(dǎo)致的微量養(yǎng)分缺乏的時(shí)代,以其作為評價(jià)一生物樣品的綜合營養(yǎng)價(jià)值是不足的。但是由于使用方便與習(xí)慣,它作為飼料樣品單一消化能能值評價(jià)指標(biāo)一直在被沿用[17-20]。

為此,為了兼顧營養(yǎng)供給與市場需求,本研究在原概念基礎(chǔ)上,探討建立一個(gè)考慮到蛋白質(zhì)、能量、脂肪、維生素及微量元素綜合營養(yǎng)及其各營養(yǎng)重要性(通過加權(quán)系數(shù)表述)的校正公式:

式中,校正系數(shù)0.06是基于每kg玉米所含維生素與鈣、磷及微量元素的近3年國內(nèi)市場均價(jià)總和,與其DCP、DEE、DNFE及DCF四項(xiàng)總養(yǎng)分市場均價(jià)和的比值;校正系數(shù) R旨在反映不同植物體的維生素及微量元素綜合營養(yǎng)指數(shù)(加權(quán)系數(shù)),為簡化計(jì)算,禾本科谷物或根莖類取1.0,豆科籽實(shí)取1.2,青綠營養(yǎng)體(包括優(yōu)質(zhì)干草)取1.5,一般秸稈取0.5,少數(shù)木質(zhì)素高的秸稈如油菜秸稈等取0.0;系數(shù)5.50是基于蛋白質(zhì)原料代表豆粕,與能量原料代表玉米之DCP差值除以豆粕與玉米近3年國內(nèi)市場均價(jià)[21-26]差值的商。系數(shù)0.06,5.50盡管隨玉米、豆粕等市場價(jià)格的變化而變化,但變化幅度較小,并以其為中值波動(dòng),一段時(shí)間內(nèi)相對固定。其詳細(xì)推導(dǎo)將有另文專論。

2.3 用TDNc公式測算DBYHY數(shù)值的意義及其與同類研究的比較

隨著營養(yǎng)學(xué)工作的開展,取得任一樣品各可消化養(yǎng)分的測試值并不困難,但要把各養(yǎng)分測試值綜合起來以1個(gè)數(shù)值來科學(xué)描述樣品整體營養(yǎng)價(jià)值卻是十分復(fù)雜的。因各養(yǎng)分的權(quán)重如何確定,它不僅要考慮營養(yǎng)價(jià)值重要性等生物學(xué)成分,同時(shí)要考慮到各養(yǎng)分生產(chǎn)成本,即市場價(jià)格的經(jīng)濟(jì)因素。由于分析檢測數(shù)據(jù)的暫時(shí)局限性與原料市價(jià)的變化,本TDNc計(jì)算公式所推薦的系數(shù)是動(dòng)態(tài)的并需要不斷的完善。但其畢竟較經(jīng)典的TDN公式更全面反映了被測評原料蛋白質(zhì)營養(yǎng)重要性與微量養(yǎng)分的營養(yǎng)價(jià)值,更重要的是其還包含了經(jīng)濟(jì)元素,這是用其反映DBYHY模型數(shù)值較經(jīng)典TDN的創(chuàng)新所在。

與可消化生物量概念體系相近的研究,僅見國內(nèi)學(xué)者任繼周等[27,28]曾為了克服中國特有的狹隘食物觀,提出了食物當(dāng)量的設(shè)想。即把生態(tài)系統(tǒng)中可以作為食物的產(chǎn)品,對它們的糧食使用價(jià)值用統(tǒng)一的食物當(dāng)量來衡量,這樣可以為任何食物作出適當(dāng)?shù)募Z食評價(jià)。提出的食物當(dāng)量(food equivalent unit,FEU)是以熱量與蛋白質(zhì)含量為基礎(chǔ)綜合而成。其分為2個(gè)部分,即植物性食物的食物當(dāng)量與動(dòng)物性食物的食物當(dāng)量。前者是以南方盛產(chǎn)的粳稻為標(biāo)準(zhǔn)食物,以它的熱量值(H)和蛋白質(zhì)值(P)的校正系數(shù)之和作為單位植物食物當(dāng)量;后者以分布較廣、食用面較大的草食動(dòng)物羊肉為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)物性食品。

任繼周和林慧龍[29]進(jìn)而研究認(rèn)為,單純以糧食為標(biāo)志的耕地生產(chǎn)力評價(jià)有2種流弊:一是把不適宜糧食生產(chǎn)的土地強(qiáng)行開墾生產(chǎn)糧食,并以此為評價(jià)土地資源的標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致糧食生產(chǎn)與土地資源兩敗俱傷,從而低估了土地的生產(chǎn)潛勢;二是對既可生產(chǎn)糧食又可生產(chǎn)其他食物的土地資源潛力估計(jì)不足。例如把生產(chǎn)籽實(shí)類谷物產(chǎn)量很低的土地改為生產(chǎn)營養(yǎng)體(生產(chǎn)莖葉等非籽實(shí)產(chǎn)品)可能表現(xiàn)為更高的生產(chǎn)水平[30]。

為此又提出農(nóng)田當(dāng)量(arable land equivalent unit,ALEU)這一量綱。它是把單位面積一年一熟種植水稻的食物產(chǎn)出作為標(biāo)尺,來衡量一切農(nóng)業(yè)用地單元(包括傳統(tǒng)農(nóng)田、草地或其他飼用植物用地)的相對食物生產(chǎn)潛勢的計(jì)量單位,其精確表達(dá)為:ALEU=F(T,m,∑i f i)/F0(T0,m0,f 0),式中,T為核算尺度,m為運(yùn)營模式,f i為品種i的產(chǎn)量,F為最終食物產(chǎn)出;m0為現(xiàn)階段標(biāo)準(zhǔn)水稻管理模式,T0核算尺度為1年,f 0為一年一熟的標(biāo)準(zhǔn)水稻單產(chǎn),F0為單位面積一年一熟種植水稻的食物產(chǎn)出。

將TDNc與FEU、ALEU進(jìn)行比較(表2),發(fā)現(xiàn)其共同點(diǎn)是,均為克服狹隘食物觀,尋求一個(gè)統(tǒng)一的評價(jià)體系而創(chuàng)建成的新概念;均可用一個(gè)簡單的數(shù)值來定量描述,便于比較農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率優(yōu)劣。不同點(diǎn)是TDNc是絕對值,而FEU、ALEU是相對值;TDNc包括了人類間接食物的營養(yǎng)評價(jià),即動(dòng)物可利用的人類非可食部分如秸稈、牧草等,而FEU僅對人類可食部分進(jìn)行評價(jià),ALEU也僅包含了非可食部分中的牧草。再者,TDNc是基于較完整的可消化養(yǎng)分,FEU則是僅基于能量與蛋白,暫未考慮維生素和其他微量營養(yǎng)元素等,同時(shí),FEU與ALEU均是基于樣品的總粗略養(yǎng)分,未考慮不同樣品的養(yǎng)分消化率之差異。最后,TDNc通過設(shè)置不同經(jīng)驗(yàn)系數(shù),考慮了不同養(yǎng)分的經(jīng)濟(jì)價(jià)值權(quán)重,FEU與ALEU暫未對營養(yǎng)成分的經(jīng)濟(jì)價(jià)值予以考慮。但較FEU、ALEU來說TDNc不足的是相對動(dòng)態(tài)的,需繼續(xù)推敲R值定義的合理性,還有公式中系數(shù)0.06,5.50盡管相對固定,但較長時(shí)間后隨著市場原料價(jià)格變化也許會(huì)有一定波動(dòng)。

3 DBYHY生產(chǎn)模型對糧食安全與洼地農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的影響

3.1 建立DBYHY生產(chǎn)模型與糧食安全

盧良恕[31]認(rèn)為“糧食安全”不同于“食物安全”,“糧食安全”主要的戰(zhàn)略目標(biāo)是糧食主產(chǎn)區(qū)如何發(fā)展糧食產(chǎn)業(yè)、促進(jìn)種糧農(nóng)民增加收入、保障糧食有效供給;“食物安全”則是在糧食安全的基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮區(qū)域比較優(yōu)勢,宜糧則糧、宜牧則牧、宜林則林、宜漁則漁,注重原料轉(zhuǎn)化如飼料糧、飼料草轉(zhuǎn)化為肉、蛋、奶和水產(chǎn)品等。他把“糧食”與“食物”進(jìn)行了嚴(yán)格劃分。任繼周等[28]曾批評我國單一植物性農(nóng)業(yè)系統(tǒng)把糧食混同于谷物,又把谷物混同于食物,經(jīng)過這樣一番不經(jīng)意的概念偷換,于是演變?yōu)槭澄?谷物=糧食。

一直比較默認(rèn)的“糧食”概念,是指傳統(tǒng)種植業(yè)提供的小麥、水稻、玉米等,有時(shí)也包及油料作物大豆、油菜、花生等。然而從營養(yǎng)學(xué)角度看,應(yīng)是“食物”而不是“糧食”才是最終滿足人類的生命活動(dòng)之需,是提供能量、蛋白質(zhì)、脂肪與其他營養(yǎng)素的載體。并且隨著社會(huì)進(jìn)步與人民生活水平的提高,滿足人們生命活動(dòng)之需的能量、蛋白質(zhì)、脂肪與其他營養(yǎng)素的提供已不僅僅來自傳統(tǒng)意義上的“糧食”,肉、蛋、奶及水產(chǎn)品的消耗已顯著上升,它們是提供現(xiàn)代人類營養(yǎng)需要的重要組成,尤其是在像中國這樣的發(fā)展中國家,其所提供的營養(yǎng)量在逐年快速提高。

因此,在新形勢下倡導(dǎo)糧食安全的“糧食”概念應(yīng)該是廣義的,它除了過去狹義的內(nèi)涵,還應(yīng)擴(kuò)展到肉、蛋、奶及水產(chǎn)品,甚至到水果、蔬菜、堅(jiān)果等一切可以提供生命活動(dòng)所需營養(yǎng)素的人們喜愛的所有可食品,在此不妨稱之為“大糧食”或“食物”。在此背景下,政府抓糧食安全不能僅僅考慮以往狹義的“糧食”產(chǎn)量,而應(yīng)全面考慮現(xiàn)代“大糧食”的生產(chǎn)總效率。值得一提的是過去以狹義的“糧食”如小麥、玉米、大豆等來配制牛羊等草食畜禽或水生動(dòng)物飼料,然后再以其換取肉、蛋、奶及水產(chǎn)品,而忽視可能更加高效的混播牧草與飼用作物(如我國南方推廣的飼料稻)[32]以及收獲糧食后產(chǎn)生的秸稈等副產(chǎn)物中可被草食動(dòng)物利用的營養(yǎng)量在不同品種秸稈間的差異。所有這些在“大糧食”概念下均應(yīng)重新評估。

表2 幾種生物量評測指標(biāo)的比較Table 2 Comparison of several indexes for biomass evaluating

通過使用DBYHY生產(chǎn)模型調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu),就可以克服傳統(tǒng)的“以糧為綱”認(rèn)識誤區(qū)。它不是僅測算單位耕地谷物(糧食)產(chǎn)量,而是同時(shí)對人、畜可利用營養(yǎng)總產(chǎn)量進(jìn)行測算。它既考慮籽實(shí)也考慮收獲后秸稈的利用;對不適合籽實(shí)生產(chǎn)的耕地或季節(jié)將引導(dǎo)發(fā)展?fàn)I養(yǎng)體農(nóng)業(yè)(如牧草)。因此,通過DBYHY生產(chǎn)模型可將沿淮洼地單位耕地的食物生產(chǎn)效率予以綜合評價(jià),可比較出不同種植模式的物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化總效率,這對科學(xué)認(rèn)識與促進(jìn)糧食安全將起到顯著作用。

3.2 建立DBYHY生產(chǎn)模型對促進(jìn)秸稈飼用與牧草生產(chǎn)的影響

建立DBYHY生產(chǎn)模型,是利用單位耕地所產(chǎn)的總TDNc的數(shù)值大小來衡量模型的優(yōu)劣,而TDNc的數(shù)值測算包括了人與草食動(dòng)物2個(gè)層面,對植物體分而食之,人類采食籽實(shí)或塊莖類,動(dòng)物采食人類不能利用的秸稈、牧草等。因此,利用DBYHY生產(chǎn)模型來調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu),把秸稈、牧草等養(yǎng)分利用也納入了計(jì)算公式,這無疑對促進(jìn)牛羊鵝兔生產(chǎn)與秸稈飼用化起到了顯著促進(jìn)作用。根據(jù)DBYHY模型來指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最大的優(yōu)勢是能直接地定量描述[33,34]。在沿淮洼地的單位耕地上,一些作物籽實(shí)、秸稈與牧草產(chǎn)量,以及其可消化養(yǎng)分含量見表3。

根據(jù)表3數(shù)值與上述的TDNc公式,就可計(jì)算出各種種植模式的TDNc數(shù)值,見表4。

從傳統(tǒng)的稻-麥、稻-油、玉米-油種植結(jié)構(gòu)所得到的TDNc數(shù)值分別為19.55,15.73,15.07(表4);而從紫花苜蓿單播、2/5黑麥草+3/5苜蓿混播所得到的TDNc數(shù)值分別為24.51和21.35。稻-黑麥草種植結(jié)構(gòu)所得到的TDNc數(shù)值更高至26.24。除此,冬季改種小麥為多花黑麥草,后作水稻產(chǎn)量平均還可提高10%[35],這是由于牧草具有龐大的根系,牧草茬地能較好地改善土壤的理化性質(zhì),大幅度提高土壤有機(jī)質(zhì)含量;另外牧草根系生長旺盛會(huì)促進(jìn)根系分泌大量有機(jī)物質(zhì),極大提高土壤酶活性,而酶活性與土壤肥力又具有高度的正相關(guān)[36]。因此,揭示在沿淮洼地推廣稻-黑麥草種植模式可較傳統(tǒng)稻-麥模式顯著提高土地的生產(chǎn)效率。

利用冬閑田建立“黑麥草-水稻”草田輪作系統(tǒng)[37-42]的研究表明,在不影響糧食生產(chǎn)的前提下,改變單純籽實(shí)體農(nóng)業(yè)為糧食-牧草(飼料)的籽實(shí)與營養(yǎng)體復(fù)合型農(nóng)業(yè),可使作物生產(chǎn)的時(shí)間搭配更趨合理,資源利用更充分,土壤生態(tài)環(huán)境更好。楊中藝等[43]研究的“黑麥草-水稻”草田輪作系統(tǒng)在廣東省產(chǎn)生了顯著的效益,它改善了區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu),促進(jìn)了“三元結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)”和節(jié)糧型畜牧業(yè)的發(fā)展,提高了土地的利用率以及土地單位面積的產(chǎn)出。這與上述稻-黑麥草系統(tǒng)具有較高TDNc數(shù)值是一致的,這也從另一側(cè)面證明了推行DBYHY評價(jià)體系可行。

結(jié)果顯示,種油菜就不如種花生高效(表4),因?yàn)楹笳叩腡DNc數(shù)值10.24遠(yuǎn)大于前者的6.10,這主要是花生秸稈的營養(yǎng)價(jià)值遠(yuǎn)大于油菜秸稈的原因所致。因此在洼地發(fā)展反芻動(dòng)物生產(chǎn)的同時(shí),應(yīng)優(yōu)先發(fā)展的油料作物是“花生”而不是“油菜”。當(dāng)然前提是花生油像菜籽油一樣受歡迎,花生秸稈能被牛羊作為粗飼料充分利用,茬口能銜接好。

表3 主要作物及秸稈、牧草的營養(yǎng)成分及產(chǎn)量估測Table 3 Estimation of nutrient contents and yield for main crops and forage grass

表4 不同種植模式的TDNc產(chǎn)量測算Table 4 Estimation of TDNc in different planting model t/hm2

另外,沿淮洼地每年雨水多集中在6-9月份,澇旱頻繁,一些地塊長期處于淺水濕地狀態(tài),對長期積水低地種植水花生等水草,不但有利于防止水土流失,維護(hù)生態(tài)與生物多樣化,同時(shí)對沿淮周邊養(yǎng)殖污水凈化,提高草食魚蝦與畜禽的產(chǎn)量與品質(zhì)具有推動(dòng)作用。經(jīng)計(jì)算在淺水濕地上配種“三水”中的水花生所增加的TDNc數(shù)值為29.31,遠(yuǎn)較以往以抗災(zāi)思維指導(dǎo)的圍湖拓荒種糧模式,如稻-油模式所達(dá)到的TDNc數(shù)值15.73大,這也證明了對抗性農(nóng)業(yè)不如適應(yīng)性農(nóng)業(yè)對糧食安全更有利,在沿淮低洼地發(fā)展季節(jié)性的抗災(zāi)型營養(yǎng)體農(nóng)業(yè)——水草種植是不錯(cuò)的選擇。前提是配套規(guī)模化草食動(dòng)物生產(chǎn)以合理利用水草。

由上可知,幾種模式的TDNc數(shù)值排序?yàn)?水花生>稻-黑麥草輪播>紫花苜蓿>2/5黑麥草+3/5苜蓿混播>稻-麥輪播>稻-油輪播>玉米-油輪播;一季的花生>水稻>油菜。

4 結(jié)論

根據(jù)TDNc數(shù)值來建立DBYHY生產(chǎn)模型以指導(dǎo)沿淮洼地農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,是從單位耕地面積所產(chǎn)的人畜可利用整個(gè)生物量,即糧食、秸稈與飼草總營養(yǎng)量的立體層面,用量化的TDNc數(shù)值來比較不同種植模式的物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化總效率。研究得出在沿淮洼地不同種植模式的TDNc數(shù)值排序?yàn)?水花生>紫花苜蓿>稻-黑麥草輪播>稻-麥輪播>2/5黑麥草+3/5苜?；觳?稻-油輪播>玉米-油輪播;一季的花生>水稻>油菜。通過對不同種植結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的營養(yǎng)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值評價(jià),從而對糧食安全產(chǎn)生新的認(rèn)識。預(yù)期應(yīng)用DBYHY生產(chǎn)模型來指導(dǎo)沿淮洼地農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,可帶來顯著的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益,有利于促進(jìn)該區(qū)域的糧食安全、草糧結(jié)合與草食動(dòng)物發(fā)展,并可在源頭調(diào)控種植結(jié)構(gòu)而提高秸稈飼用率。

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