王智平¹，刘爱民²

（1．北京师范大学 环境科学研究所，北京 100875；2．中国科学院 地理科学与资源研究所，北京 100101）

提　要　农牧结构生产模式是太行山前平原农业生产的重要模式。苜蓿具有明显的经济效益、水分效益和土壤培肥作用。种植—畜牧模式农田亚系统可节约灌溉 35%、具有显著的经济效益和能效，苜蓿氮、磷产出投入率远高于小麦—玉米两熟制和棉花；畜牧亚系统氮素 32.7%、磷素 25.9% 可归还农田亚系统，实行一定程度的养分循环。农牧结构优化模式的配套技术体系体现在制定合理的农牧比例、农田亚系统高效管理、调整畜牧结构、秸秆饲用处理、饲料作物和牧草种植技术以及农牧物质循环技术，其中制定合理的农牧比例、调整畜牧结构是关键。综合协调应用这些技术，最终能够实现提高农牧结构优化模式农业资源综合利用效率 20%～30% 的目标。

关键词　太行山前平原；农牧结构；配套技术体系

中图分类号　S－0；S－03

文献标识码　A

文章编号　1000－3037(2001)02－0166－06

1 研究区域概况

　　太行山前平原属华北平原高产区，位于太行山东麓的京广铁路两侧，包括河北省的保定市、石家庄市、邢台市、邯郸市的一些县（市）和河南省的安阳、新乡的一些县（市），总国土面积约 2.6万km²，其中河北省部分约 2.08万km²，是太行山前平原的主体部分。

　　太行山前平原属大陆性暖温带半湿润半干旱季风气候。年平均气温约 11.5～13.5℃，南北温差 1～2℃。无霜期 200～210d，年日照时数 2500～2800h，≥℃积温 4000～4500℃，年总辐射约 5000×10⁶J/m²，其中光合有效辐射约占 50%，光热资源丰富。年降水量约 500～600mm，6～8 月降水约占 65%～75%，降水年际相对变率约 30%。本区海拔 50～100m, 坡降 1/200～1/2000，土壤表层有机质近年呈上升趋势，约 10～15g/kg。土壤疏松多孔、保水保肥、抗旱性强、耕性良好、pH 值多为中性至微碱性。本区人口密度 726～945 人/km²，人均耕地约 0.1hm²，垦殖率 70%～80%，复种指数达 165%～176%，后备土地资源紧缺。农业机械化、水利化程度高，机械总动力约 10～20kW/hm²，水浇地达 90% 以上，地下水超采严重。氮、磷、钾投入量分别为 195.7～326.1kgN/hm²、62.3～100.7kg P2O5/hm²、11.5～82.3kgP₂O₅/hm²，氮、磷、钾比例失调，磷、钾投入不足。

2 农牧结构模式评价

　　为解决豆科作物少、缺乏畜牧业发展必需的蛋白质饲料，调整种植业结构，引进苜蓿，配饲玉米秸秆而形成种植—畜牧模式，为太行山前平原重要生产模式。

2.1 苜蓿与小麦—玉米两熟制效益比较

　　苜蓿是多年生豆科植物，具有强大的根系，能吸收土壤深层的水分和养分。苜蓿含丰富的蛋白质、矿物质及维生素等营养物质，为优质牧草，无论是鲜草、干草还是青贮，都具有品质优良、适口性好的特点。苜蓿生育期分苗期或返青期、分枝期、现蕾期、开花期和成熟期，在现蕾期收割，每年收割 4～5 茬，3～4 年为一轮作周期。

　　小麦—玉米两熟制年均籽实产量 12053kg/hm²，产值（籽实＋秸秆）10453 元/hm²；鲜苜蓿产量高达 66080kg/hm²，但产值 10314 元/hm²，与小麦—玉米两熟制近似。因小麦—玉米两熟制生产成本 5234 元/hm²，是苜蓿 1260 元/hm² 的 4.15 倍，净产值苜蓿是小麦—玉米两熟制的 173%（表 1）。一头成年奶牛日食苜蓿鲜草的合理量为 10kg，如食量过多会引起消化不良，以日食 7.5kg 鲜草推算，每亩苜蓿 5～10 月的鲜草产量可供 3 头奶牛食用，3 头奶牛同时可食用 20 亩玉米秸秆，这样可形成 1 亩苜蓿∶20 亩小麦—玉米秸秆∶3 头奶牛的农牧结构，按资源高效利用看，这种结构与原来单喂玉米秸秆相比是合理的。

表 1 苜蓿与小麦－玉米两熟制产量和产值
Table 1 The yield and value of alfalfa and wheat-maize system

注：(1) 苜蓿（晋南苜蓿）试验田面积 1.17hm²（17.5 亩）、小麦－玉米两熟制面积 1.33hm²（20 亩），进行 3 年比较，表中数据为年均值。(2) 产量折算方法：以鲜草风干折算成干草，以干草粗蛋白质，以奶牛对粗蛋白质的消化折算成可消化粗蛋白质，以豆饼的可消化粗蛋白质系数将苜蓿干草折算成豆饼量。(3) 单价为市场价，苜蓿鲜草单价来自鲜草可消化粗蛋白质相当同量豆饼价格。

　　从表 2 中可看出，小麦—玉米两熟制灌溉是苜蓿的 2 倍，小麦—玉米 3 年灌水 24 次，比苜蓿 3 年灌水 12 次多 1 倍。小麦—玉米两熟制蒸散比苜蓿多 153mm，相当于每年多灌 2～3 次水。

表 2 苜蓿与小麦－玉米两熟制水分效益
Table 2 Water use efficiency of alfalfa and wheat-maize system

　　小麦—玉米两熟制秸秆还田约 1.5万kg/hm²，土壤有机质由 12.5g/kg 提高至 12.8g/kg，但全氮、全磷略有下降，主要由于小麦—玉米收获带走的氮、磷大于土壤有机质矿化释放的氮、磷。苜蓿田在施磷不施氮的情况下，靠生物固氮作用和土壤氮素矿化释放，满足苜蓿对氮的需要，土壤耕层的全磷、全氮含量保持稳定，在没有秸秆还田条件下，靠几年苜蓿老根系积累和腐烂，耕层有机质由 11.2g/kg 增至 12.5g/kg，增幅较大（表 3）。

表 3 苜蓿与小麦玉米两熟制土壤耕层肥力变化
Table 3 The cultivated soil fertility variation of alfalfa and wheat-maize system

注：苜蓿 3 年施过磷普钙 2250kg/hm²；小麦－玉米施磷量与苜蓿相同，施二铵 450kg/hm²，尿素 2475kg/hm²。

2.2 种植—畜牧模式效益

　　根据栾城站 1988～1992 年的轮作试验^[1]，将单一粮食作物结构调整为粮食作物（小麦—玉米两熟制）占 2 区、饲料作物（苜蓿）占 1 区、经济作物（棉花）占 1 区，与奶牛结合，形成种植—畜牧模式，比单一粮作模式效益好。整个系统的营养传输是由农田亚系统牧模式农田亚系统的经济效益比单一粮作模式高 28%。苜蓿的能效远大于单一粮作模式。从轮作区 4 年的实际灌溉量看，小麦—玉米平均灌溉 525mm；棉花 225mm，苜蓿 93.8mm，4 区的加权平均（4 年）灌溉 342.3mm，相当于单一粮食作物灌溉的 65.2%，可节约灌溉 35%（表 4）。

表 4 两种结构模式的效益比较 (1988～1911)
Table 4 The effect comparison of farming-pasturing system and wheat-maize system

注：1) 粮食作物、经济作物和饲草的加权平均。

　　表 5 显示种植—畜牧模式养分投入、产出及其效率。农田亚系统的苜蓿氮、磷产出投入率远高于小麦—玉米和棉花，主要归因于苜蓿的固氮功能，但注意在苜蓿田增施磷肥，以便弥补土壤磷素亏缺。畜牧亚系统以苜蓿、外源性饲料、饲草作为投入成分，牛奶和粪肥作为输出成分。氮素 32.7%、磷素 25.9% 可归还农田亚系统，氮、磷产出投入比分别为 60.5% 和 38.9%。

表 5 种植－畜牧模式养分投入、产出及其效率 (1988～1911)
Table 5 Nutrient input, output and efficiency of farming-pasturing system

3 农牧结构模式的配套技术系统

　　农牧结构涉及到农田亚系统和畜牧亚系统，其优化模式的配套技术体系包括作物种植技术、畜牧饲养技术以及农田与畜牧相结合技术。根据太行山前平原农牧发展现状和规划，制定相应优化模式的目标，配套技术体系，实现模式目标。根据近期 (2000～2005)、中期 (2005～2015) 和远期 (2015～2030) 的发展需要，对配套技术体系进行适当的取舍和开发（表 6）。

表 6 畜禽粪肥对苹果产量、生长及土壤养分的影响
Table 6 The influence of manure on apple growth and soil nutrients

注：(1) 施粪量 30/kg 株，苹果为 10 年生，株距 2m，行距 3m。(2) 表中数据为 1991～1993 年均值，土壤状况是连续施肥 3 年于 1993 年 10 月的测定值。(3) 可溶性固形物是表示苹果质量的指标。

3.1 制定合理的农、牧比例

　　制定合理的农、牧比例是农牧结构模式的首要配套技术，也是提高资源利用效率的基础。从物质能量良性循环的角度，规划作物种植面积与畜牧饲养规模的比例，降低小麦—玉米两熟制种植比重，增加饲料作物种植比例。国外饲料作物是单独设计、单独种植的，如农业发达国家饲料用粮高达粮食总产的 70% 左右。种植饲料作物，可为畜牧业发展提供大量高产优质的饲草料。尽管我国人口众多，不可能划出大面积的饲料种植田，但通过熟制调节，实现粮草轮作，将用地与养地相结合是可行的。太行山前平原小麦—玉米两熟制种植比例过大，实现粮草轮作，扩大苜蓿种植比重，如将 4%～5% 的耕地种植苜蓿，结合养牛转化玉米秸秆，有助于提高资源综合利用率。可推广 3 种农牧模式：①“1＋2＋3”模式，1 亩苜蓿∶20 亩玉米秸秆∶3 头成年奶牛；②“1＋2＋4”模式，1 亩苜蓿∶20 亩玉米秸杆∶4 头成年肉牛；③农牧果模式，农田 9.33hm²（小麦—玉米 6.67hm²、西瓜—白菜 1.33hm²、苜蓿 1.33hm²）∶奶牛 50 头∶果树 3.33hm²（葡萄、苹果、桃子）。

表 7 农牧结构优化模式目标及配套技术体系
Table 7 Optimized model level and necessary technical system of farming-pasturing syructure

3.2 农田亚系统高效管理

　　根据农牧结构需要，合理配置农田亚系统的作物，制定粮作∶经作∶饲料作物的种植比例，实行苜蓿与小麦—玉米两熟制轮作。对农田亚系统实现高产、优质、高效管理，应用农田节水技术和高效施肥技术。

3.3 调整畜牧结构

　　突破目前以猪、鸡为主的畜牧结构，与农田系统相结合，发展养牛业，使畜牧结构趋于多样化、产业化，健全畜禽防疫体系。

3.4 秸秆饲用处理

　　太行山前平原秸秆除直接还田外，主要是用作畜牧饲料。由于作物秸秆的粗蛋白含量低，其余部分是难以被家畜消化吸收的纤维和木素质。因此，开发利用秸秆的饲用处理技术包括物理处理技术和化学处理技术，如粉碎、青贮、微生物发酵、氨化等。玉米秸秆的牛代谢能和可消化粗蛋白质均优于小麦秸秆，玉米秸秆宜作饲料，小麦秸秆宜还田。

3.5 种植饲料作物和牧草

　　发展饲料作物，种植蛋白质含量高的人工牧草，如青贮玉米和紫花苜蓿。牧草配合作物秸秆饲喂草食家畜可节粮增效，优化资源配置。本区应重点发展紫花苜蓿，选用晋南苜蓿品种。苜蓿青草过多可晒干贮存，在秋冬季节无青草时配合秸秆饲喂。各地土壤营养状况特别是微量元素含量差异较大，发展饲料工业，在饲料粮和饲草中投放一定量的微量元素添加剂，优化饲料配方，提高畜牧能效。

3.6 农牧物质循环技术

　　增施畜禽粪便，促进物质良性循环。施用猪、牛、鸡粪有利于提高果树产量和品质，改善土壤性状，培肥地力，其技术要点为①猪、牛、鸡粪施入（果树）法：苹果、梨树 10 年生，株距 2m，行距 3m。施用猪、牛粪 4.5～7.5万t/hm² 或施用鸡粪 2.4～5.25万t/hm²。②果园秸秆深施技术：树行间挖沟 80cm 深、80cm 宽，将铡碎的玉米秸秆一层秸秆一层土填放沟内，施用秸秆 1.8万t/hm²。③果园秸秆覆盖技术：秋收后将玉米秸秆覆盖于果树行间，施量 3.0万t/hm²，覆盖厚度 20cm。

4 结论和讨论

　　(1) 优化模式与技术体系配套才能实现农业资源高效利用。农牧结构是太行山前平原重要生产模式，对其进行评价，配套技术体系，使之成为优化模式。

　　(2) 苜蓿是太行山前平原发展畜牧业的关键牧草，具有明显的经济效益、水分效益和土壤培肥作用。种植苜蓿，周年供应鲜草，配合玉米秸秆饲养奶牛，有助于提高秸秆转化效益，促进物质良性循环，提高资源利用效率。种植—畜牧模式农田亚系统可节约灌溉 35%，具有显著的经济效益和能效，苜蓿氮、磷产出投入率远高于小麦—玉米两熟制和棉花。畜牧亚系统氮素 32.7%、磷素 25.9% 可归还农田亚系统，实行一定程度的养分循环、培肥土壤、节约水资源、增强畜禽粪便能促进养分循环。将部分小麦—玉米两熟制调整为苜蓿和瓜菜，有利于提高农牧果模式能效率。

　　(3) 配套技术体系，保证优化模式目标的实现。农牧结构优化模式的配套技术体系体现在制定合理的农牧比例、农田亚系统高效管理、调整畜牧结构、秸秆饲用处理、饲料作物和牧草种植技术、农牧物质循环技术。综合协调应用这些技术，最终能够实现提高农牧结构优化模式农业资源综合利用效率 20%～30% 的目标。

　　(4) 从战略层次上制定合理的农牧比例；发展以苜蓿、饲用玉米为主的饲料作物和牧草，调整畜牧结构，促进畜牧的多样化、规模化和产业化。

参考文献

1	曾江海，张玉铭．一个农牧结合生态系统营养循环的源、库、流[J]．生态学杂志，1994,13(4)：42～46,22
2	河北省地理研究所《河北农业地理》编写组．河北农业地理[M]．石家庄：河北人民出版社，1980
3	王绍仁，等．苜蓿初级次生产效率评价[A]．王绍仁，等．生态农业实验研究[C]．北京：中国科学技术出版社，1994
3	吕富保．一个农牧果系统的能流分析[J]．生态农业研究，1994,2(3)：40～46

第一作者简介

王智平 (1965－)，男，安徽和县人，现在北京师范大学攻读环境博士学位，主要研究方向：农业资源高效利用和碳、氮循环。

*	国家“九五”攻关专题：不同类型区农业资源高效利用优化模式与技术体系集成 (96－013－01－03) 的部分内容。