侯扶江,徐 磊

（草地農(nóng)業(yè)教育部工程研究中心甘肅省西部草業(yè)工程技術(shù)研究中心農(nóng)業(yè)部草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)學(xué)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室甘肅省草原生態(tài)研究所 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院,甘肅 蘭州 730020）

草業(yè)系統(tǒng)包括前植物生產(chǎn)層（主要是景觀）、植物生產(chǎn)層、動物生產(chǎn)層和后生物生產(chǎn)層（主要是動、植物產(chǎn)品的加工、流通等）。其中,動物生產(chǎn)層是草業(yè)系統(tǒng)物流與能流的中轉(zhuǎn)站[1],系統(tǒng)中的動物種類包括傳統(tǒng)家畜,如牛、馬、驢、豬、羊等；禽類,如雞、鴨、鵝、鴕鳥、鵪鶉等；以及魚類等水生動物、昆蟲、兩棲類等。動物生產(chǎn)層使用飼養(yǎng)的動物濃縮和提純草業(yè)系統(tǒng)植物生產(chǎn)層的植物物質(zhì)與能量,生產(chǎn)人類需要的動物產(chǎn)品和精神產(chǎn)品,同時維持自身與草業(yè)系統(tǒng)其他組分、乃至整個草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的健康[2]。動物生產(chǎn)與人類同時誕生、協(xié)同進(jìn)化,是地球上最古老的生產(chǎn)活動之一[3-4]。它的發(fā)展和完善既是人類活動的結(jié)果,又加速了人類的進(jìn)步。明確草業(yè)體系中動物生產(chǎn)層的科學(xué)內(nèi)涵和產(chǎn)業(yè)地位,可以為草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和草業(yè)科學(xué)發(fā)展提供依據(jù)。

1 動物生產(chǎn)層的草業(yè)科學(xué)涵義

1.1 草業(yè)系統(tǒng)的傳統(tǒng)構(gòu)件傳統(tǒng)草原學(xué)的研究對象從植物生產(chǎn)向前溯推至前植物生產(chǎn)層,從動物生產(chǎn)向后延伸至外生物生產(chǎn)層,形成了現(xiàn)代草業(yè)科學(xué)及其所對應(yīng)的草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)[4]。動物生產(chǎn)層和植物生產(chǎn)層一樣,都是草業(yè)系統(tǒng)的傳統(tǒng)構(gòu)件。

1.2 草業(yè)系統(tǒng)的標(biāo)志性組分草業(yè)、草業(yè)科學(xué)、草業(yè)系統(tǒng)[5]并不拘圄于草,動物生產(chǎn)層的客觀存在是根本原因。

1.3 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)階段,農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一就是動物生產(chǎn)在大農(nóng)業(yè)中占主導(dǎo)地位[6]。新西蘭畜牧業(yè)GDP占農(nóng)業(yè)的80%,英國和加拿大占65%,美國和澳大利亞占60%左右,法國和德國分別占57%和54%[7-9],俄羅斯、捷克也在50%以上,保加利亞和羅馬尼亞為45%左右[10]?？傮w上,農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化國家的動物生產(chǎn)比例為50%～60%,甚至更高,現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)就是“有畜”農(nóng)業(yè)[11]。

1.4 草業(yè)系統(tǒng)核心生產(chǎn)力的表達(dá)途徑盡管草業(yè)系統(tǒng)通過景觀生產(chǎn)、植物生產(chǎn)、動物生產(chǎn)和動植物產(chǎn)品的加工、貯運(yùn)為人類創(chuàng)造財(cái)富,但是對人類生存和發(fā)展具有根本作用的草業(yè)系統(tǒng)產(chǎn)品主要來自動物生產(chǎn)。畜產(chǎn)品是草業(yè)系統(tǒng)核心生產(chǎn)力的表現(xiàn)[11]。

1.5 多組分的耦合系統(tǒng)至少是植物生產(chǎn)與家畜生產(chǎn)相耦合的系統(tǒng),較其他生產(chǎn)系統(tǒng)擁有更高的農(nóng)業(yè)多樣性[12-13]。動物生產(chǎn)層使整個草業(yè)系統(tǒng)具備更多的“耦合鍵”和開放的鍵位,豐富了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和管理手段。

1.6 多途徑的耦合系統(tǒng)植物與家畜互作耦合途徑多樣,在空間上分為2類:植物生產(chǎn)與家畜生產(chǎn)同時發(fā)生在同一個農(nóng)場系統(tǒng)中,農(nóng)場內(nèi)耦合,即綜合生產(chǎn)系統(tǒng)；或在一定空間范圍不同區(qū)域內(nèi)分別開展植物生產(chǎn)和家畜生產(chǎn),然后協(xié)作,即農(nóng)場外耦合[14],典型代表為內(nèi)陸干旱區(qū)的山地—綠洲—荒漠耦合系統(tǒng)[15]。

1.7 多功能系統(tǒng)至少具有生產(chǎn)和生態(tài)2種功能。動物生產(chǎn)以前的生產(chǎn)系統(tǒng)把90%左右的能量和物質(zhì)用于自身的運(yùn)轉(zhuǎn),動物生產(chǎn)層把其中10%的精華提煉與濃縮出來,固定在畜產(chǎn)品中；在此基礎(chǔ)上,后生物生產(chǎn)層較少損失能量與物質(zhì),多是效益放大。如果動物生產(chǎn)層疏于管理,不僅生產(chǎn)力低下,而且會威脅食品安全,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,直接威脅人類健康[16-17]。

1.8 可控的資源循環(huán)系統(tǒng)動物生產(chǎn)所涉及的植物和動物2個基本組分構(gòu)成系統(tǒng)的營養(yǎng)級,形成完整的物質(zhì)循環(huán)與能量流動通路,一個組分的產(chǎn)出常常是另一個組分的輸入,作物秸稈、家畜糞便等廢棄物得以循環(huán)利用,資源利用水平可以人為調(diào)控[18-19]。這種物質(zhì)環(huán)路是生態(tài)農(nóng)業(yè)、尤其是有機(jī)農(nóng)業(yè)的精髓[20]。

1.9 可持續(xù)的生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)在草業(yè)系統(tǒng)中,動物生產(chǎn)層更容易與植物生產(chǎn)層或其他生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生系統(tǒng)耦合,從而克服系統(tǒng)相悖、提升生態(tài)生產(chǎn)力。在生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)對各種干擾而發(fā)生波動時動物生產(chǎn)往往比植物生產(chǎn)具有較小的震蕩幅度,成為農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的“安全閥”[11,21],增強(qiáng)草業(yè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。集約化的作物—家畜綜合生產(chǎn)系統(tǒng)是當(dāng)前世界生產(chǎn)水平最高和生態(tài)效益最好的動物生產(chǎn)系統(tǒng)之一[19],成為各國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的趨向。

2 草業(yè)科學(xué)中動物生產(chǎn)層涵義的發(fā)展

動物生產(chǎn)層的草業(yè)科學(xué)涵義和特征并非一成不變,它始終隨著草業(yè)學(xué)科自身的發(fā)展、動物生產(chǎn)的進(jìn)步和社會需求而不斷充實(shí)和完善[11]。因?yàn)閯游锷a(chǎn)力是科技、資本、畜牧文明等綜合國力的體現(xiàn),所以動物生產(chǎn)層涵義的發(fā)生與發(fā)展較為完整地展現(xiàn)于發(fā)展中國家和發(fā)達(dá)國家對于動物生產(chǎn)層理解的分異和趨同。

2.1 功能多樣性增加兩層含義:一是指動物生產(chǎn)層的功能普遍增加；二是指某一類動物生產(chǎn)系統(tǒng)的功能多樣化。

動物生產(chǎn)層的功能表現(xiàn)主要分為3個類型:生產(chǎn)功能,以生產(chǎn)畜產(chǎn)品（包括醫(yī)藥保健等功能食品）為唯一目的；生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的雙功能型,重視動物生產(chǎn)在物種保護(hù)、生態(tài)系統(tǒng)管理中的作用；生產(chǎn)、生態(tài)與精神文化多功能型,動物生產(chǎn)的功能已經(jīng)拓展,由單一的食物生產(chǎn)向食物生產(chǎn)、物種保護(hù)、生態(tài)系統(tǒng)管理、狩獵運(yùn)動、觀光休閑、醫(yī)藥保健等綜合功能拓展[4]；后兩者也是傳統(tǒng)的草業(yè)系統(tǒng)的前植物生產(chǎn)。一般隨著社會發(fā)展水平的提高,對動物生產(chǎn)層的功能需求將趨向多樣化（圖1）,但是現(xiàn)階段生產(chǎn)功能是其他所有功能的基礎(chǔ)。發(fā)達(dá)國家對于草業(yè)系統(tǒng)中動植物生產(chǎn)的比例有較為明確的數(shù)量要求,在此基礎(chǔ)上,注重系統(tǒng)的多功能性,尤其是生態(tài)功能[22]。發(fā)展中國家更加關(guān)注物質(zhì)生產(chǎn)力,甚至以犧牲環(huán)境為代價,滿足對食物數(shù)量的需求。發(fā)展中國家與發(fā)達(dá)國家對于動物生產(chǎn)功能的分歧,原因在于所處歷史階段和面臨的社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)問題不同,包括動物生產(chǎn)在內(nèi)的草業(yè)系統(tǒng)變革就是要解決這些問題。發(fā)達(dá)國家的草業(yè)生產(chǎn)水平業(yè)已解決溫飽,所以多強(qiáng)調(diào)環(huán)境的可持續(xù)性。發(fā)展中國家首先要解決吃飯問題,其次才是可持續(xù)性。然而,從單一的食物生產(chǎn)功能向食物生產(chǎn)、生態(tài)系統(tǒng)管理等綜合功能拓展,是草業(yè)科學(xué)動物生產(chǎn)層不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展方向。

圖1 動物生產(chǎn)層的功能模式圖

2.2集約性增加動物生產(chǎn)方式更加集約化。許多發(fā)展中國家,現(xiàn)階段的集約化動物生產(chǎn)等同于專門化,貶抑放牧,哄揚(yáng)舍飼[19,23]。而在發(fā)達(dá)國家,專門化的動物生產(chǎn)系統(tǒng)趨于衰落或向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移,集約化的綜合系統(tǒng)正在崛起,從舍飼回歸放牧是重要特征[24-26]。動物生產(chǎn)層的總體發(fā)展趨勢,發(fā)展中國家由粗放指向集約化,而且一些中等偏上的發(fā)展中國家正在由勞動力密集型向資本（含土地）密集型、技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變；發(fā)達(dá)國家動物生產(chǎn)的集約性已經(jīng)拋棄了勞動力密集型,并且正在由資本和技術(shù)密集型向單一的技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變（圖2）,在這個過程中,管理的作用日益重要,一定程度上也可認(rèn)作是管理密集型。雖然集約化的綜合農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是全球農(nóng)業(yè)系統(tǒng)發(fā)展的最新階段,也是世界各國動物生產(chǎn)系統(tǒng)的演變方向[19],但是在發(fā)展中國家,現(xiàn)階段由于人口壓力巨大、技術(shù)短缺和資金不足,尚需因地制宜,既搞專門化生產(chǎn),也搞綜合農(nóng)業(yè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展[4,20]。

圖2 動物生產(chǎn)層集約化模式圖

2.3 耦合強(qiáng)度增加動物生產(chǎn)層與草業(yè)系統(tǒng)內(nèi)部其他生產(chǎn)層之間的縱向耦合,尤其與植物生產(chǎn)層,以及與其他生產(chǎn)系統(tǒng)的橫向耦合強(qiáng)度均增強(qiáng),表現(xiàn)為系統(tǒng)之間的物流與能流通量增大[27],主要因?yàn)閯游锷a(chǎn)層的系統(tǒng)開放性擴(kuò)大、規(guī)模化程度提高和畜產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短。動物生產(chǎn)與植物生產(chǎn)的耦合增強(qiáng)趨勢同時存在于發(fā)展中國家和發(fā)達(dá)國家,但耦合機(jī)制有本質(zhì)區(qū)別。發(fā)達(dá)國家在人口與環(huán)境雙重壓力之下,通過放牧,甚至加強(qiáng)天然草地的放牧管理,植物生產(chǎn)與家畜生產(chǎn)的耦合不斷增強(qiáng)[4,28],以解決專門化動物生產(chǎn)系統(tǒng)造成能源浪費(fèi)和污染嚴(yán)重等問題[29]。美國甚至成立了專門的科研機(jī)構(gòu),搭建專門的學(xué)術(shù)交流平臺以支持耦合系統(tǒng)的發(fā)展,如威斯康星國立大學(xué)1989年成立了作物—家畜綜合農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中心,美國作物學(xué)會（CSSA）、農(nóng)學(xué)會（ASA）與土壤學(xué)會（SSSA）的聯(lián)合年會連續(xù)設(shè)有作物—家畜綜合農(nóng)業(yè)系統(tǒng)專題,Agronomy Journal辟有綜合農(nóng)業(yè)系統(tǒng)專欄。發(fā)展中國家主要依賴栽培草地發(fā)展舍飼,天然草地放牧日漸式微[30]。

圖3 植物生產(chǎn)與動物生產(chǎn)的耦合途徑

2.4 耦合途徑單一化以往,動物生產(chǎn)層與植物生產(chǎn)層的耦合途徑豐富多樣（圖3）:①天然草地放牧；②栽培草地放牧、割草或兩者兼有；③天然林地放牧（林牧復(fù)合系統(tǒng)）；④林地種植作物（含飼料作物）,放牧、割草舍飼家畜或作物收獲后茬地放牧（農(nóng)林牧復(fù)合系統(tǒng)）；⑤糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物茬地放牧,作物因自然或市場災(zāi)害而放棄收獲后放牧；⑥作物籽實(shí)、塊莖飼喂家畜,多用作補(bǔ)飼；⑦家畜廄肥返還作物地和農(nóng)林牧復(fù)合系統(tǒng)；⑧家畜為作物生產(chǎn)提供畜力；⑨畜產(chǎn)品（作為食品或生產(chǎn)資料等）支撐作物生產(chǎn)或天然草地。這種復(fù)雜的耦合機(jī)制至少有以下優(yōu)點(diǎn):1）提高了動物生產(chǎn)層的多樣性,增加了冗余度和穩(wěn)定性；2）通過家畜放牧,天然草地系統(tǒng)與作物生產(chǎn)系統(tǒng)耦合；3）物質(zhì)在植物生產(chǎn)與動物生產(chǎn)之間雙向循環(huán)；4）管理方式多樣化；5）為動物生產(chǎn)層創(chuàng)造更多的與其他系統(tǒng)耦合的機(jī)會；6）產(chǎn)品的輸出較少受地域和時間限制。這種系統(tǒng)常常是歷史磨合的產(chǎn)物,主要缺點(diǎn)是管理復(fù)雜和系統(tǒng)對資金、管理、技術(shù)等各種投入延遲響應(yīng)。當(dāng)前,以舍飼為基礎(chǔ)的草畜耦合途徑趨于簡單,主要表現(xiàn)為家畜專門化系統(tǒng)的擴(kuò)展,“以糧為綱”的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)更是把草畜相悖發(fā)展到了極至[11]。雖然簡化了管理程序,加快了生產(chǎn)節(jié)奏,滿足了規(guī)?；笊a(chǎn)的需要,但是也產(chǎn)生了一系列問題:1）物質(zhì)和能量從植物生產(chǎn)向動物生產(chǎn)單向流動,增加環(huán)境風(fēng)險；2）系統(tǒng)的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性高度依賴于管理、資金、物資和技術(shù)投入；3）作物生產(chǎn)與天然草地的聯(lián)系被切斷；4）環(huán)境災(zāi)難與食品安全隱患。

2.5 重要性增加動物生產(chǎn)壯大體現(xiàn)了農(nóng)戶了農(nóng)戶、地區(qū)和國家的綜合實(shí)力,它對草業(yè)科學(xué)和社會的重要性增加,發(fā)展中國家尤其如此。一般,農(nóng)牧民擁有的家畜數(shù)量與其收入有著較為直接的關(guān)系[31-32]（圖4）。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料[33],農(nóng)村動物生產(chǎn)水平與農(nóng)牧民收入極顯著正相關(guān)（P＜0.001）,人均動物產(chǎn)值增加1元,農(nóng)民人均收入也相應(yīng)提高1元（圖5）。對于我國 31個?。ㄊ?、自治區(qū)）的分析表明,動物產(chǎn)值與GDP總量極顯著正相關(guān)（圖6）。全世界、美國和中國,GDP總量隨肉類產(chǎn)量呈指數(shù)增長（圖7）,抽樣全球16個國家,其中發(fā)展中國家與發(fā)達(dá)國家各半,通過分析1990-2007年GDP與肉類產(chǎn)量的關(guān)系,發(fā)達(dá)國家中美國、澳大利亞、新西蘭和所有發(fā)展中國家均表現(xiàn)出指數(shù)上升的趨勢,發(fā)展中國家里巴西、阿根廷等中等接近發(fā)達(dá)國家水平的國家相關(guān)系數(shù)呈下降趨勢?！岸?zhàn)”前日本的畜牧業(yè)只占農(nóng)業(yè)GDP的0.5%,日本經(jīng)濟(jì)騰飛時期,畜牧業(yè)產(chǎn)值在大農(nóng)業(yè)中的比重直線上升（圖8）。這些都說明,動物生產(chǎn)大發(fā)展是一個國家邁進(jìn)富裕之門不可繞避的門檻。

圖4 甘肅省環(huán)縣大梁洼村家畜飼養(yǎng)與動物生產(chǎn)收入的關(guān)系

圖5 我國31個省（市、自治區(qū)）農(nóng)村人均動物生產(chǎn)總值與農(nóng)民人均收入的關(guān)系（2007年）

圖6 我國31個?。ㄊ?、自治區(qū)）動物生產(chǎn)與GDP的關(guān)系（2007年）

圖7 世界、中國和美國肉類產(chǎn)量與GDP的關(guān)系

圖8 日本經(jīng)濟(jì)騰飛時期畜牧業(yè)占農(nóng)業(yè)GDP的比例

3 討論

草業(yè)系統(tǒng)的動物生產(chǎn)既是人類進(jìn)步的動力,也是人類文明的成果。動物生產(chǎn)對于全球農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的穩(wěn)定、進(jìn)化的作用也愈來愈重要。現(xiàn)階段主要問題在于生產(chǎn)力提升與環(huán)境污染加重之間的矛盾。關(guān)鍵環(huán)境問題是家畜排泄物污染和溫室氣體排放[34]。解決問題的途徑就是加強(qiáng)草畜耦合,培育更優(yōu)質(zhì)的牧草與家畜品種,發(fā)展更有效的系統(tǒng)管理技術(shù),建立更完善的草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)[35]。它自然具有生態(tài)與生產(chǎn)兼?zhèn)涞墓δ?能夠把人類送入更高的文明境界。

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