1、1,第六章 牧業生態工程,2,第一節、生態農業的產生與發展,石油農業的優點： 依靠大量的化肥、農藥、機械等，顯著提高勞動生產率和農產品產量。 石油農業帶來的嚴重問題： 1、農藥對生態環境造成污染； 2、使土壤板結； 3、加劇能源危機。,3,國外有機農業最早是由英國農業專家哈沃德 (SirGHoword)在上世紀30年代提出的。他總結了東方傳統農業發展幾千年而長盛不衰的經驗，即利用動植物廢棄物提高土壤中的腐殖質含量，保持土壤肥力，并首次提出了“有機農業”(Organic Argriculture)的概念。,4,有機農業在聯合國食品法典委員會制訂的“有機農產品生產、加工、銷售指南”中被表述為： “

2、有機農業是在考慮當地自然條件的前提下，基于低的外界投入和不使用人工合成化肥和農藥，以促進和增加生物多樣性，生物循環和土壤生物活性的一個全面管理系統”。,5,1990年聯合國糧農組織(FAO)在召開的有機農業國際會議上對有機農業也進行了概念上的統一，認為有機農業應是在維持地力和防止病蟲害方面，通過加強自然過程和物質循環的方式；對能源和資源的消費適度，在使環境不斷向良性平衡方向變化前提下，取得最佳生產效率的農業系統。,6,在歷史上生態農業的提法較多，如有機農業、 自然農業、生物農業、生物動力農業等。 生態農業區別于其他農業的最大特點是 追求整體效益 重視廢物循環利用、多樣化種養等共同特點，使傳統農

3、業與生態農業有一定的相似性 ，但它們具有本質的區別。,7,8,生態農業的概念,生態農業是指運用生態學原理，在環境與經濟協調發展的思想指導下，應用現代科學技術建立起來的多層次、多功能的綜合農業生產體系。 生態系統中能量多級利用和物質循環再生是生態學的一條基本原理。,9,生態農業的基本內涵,1按照生態學原理和生態經濟規律，因地制宜地設計、調整和管理農業生產和農村經濟的系統工程體系。 2它要求把發展糧食與多種經濟作物生產，發展大田種植與林、牧、副、漁業，發展大農業與第二、三產業結合起來。 3利用傳統農業精華和現代科技成果，通過人工設計生態工程，協調資源利用與環境保護之間的矛盾，形成生態上與經濟上兩個

4、良性循環，經 濟、生態、社會三個效益的統一。,10,生態農業的特點,1.綜合性：生態農業強調發揮農業生態系統的整體功能，按“整體、協調、循環、再生”的原則，全面規劃，調整和優化農業結構，使農、林、牧、副、漁各業綜合發展，提高綜合生產能力。 2.多樣性：生態農業充分吸收傳統農業精華，結合現代科學技術，以多種生態模式和生態工程裝備農業生產，使各區域充分發揮地區優勢，各產業協調發展。,11,生態農業的特點,3.高效性：生態農業通過物質循環和能量多層次綜合利用和深加工，實現經濟增值，降低農業成本，提高效益，為農村大量剩余勞動力創造農業內部就業機會，保護農民從事農業的積極性。 4.可持續性：發展生態農業

5、能夠保護和改善生態環境，防治污染，維護生態平衡，把環境建設同經濟發展緊密結合起來，提高生態系統的穩定性，增強農業發展后勁。,12,1、生態農業是以農業生態經濟系統的物質循環、物質轉化理論為基礎； 2、生態農業是將農業發展與資源利用、環境保護相協調的整體優化作為分析問題的出發點，將經濟效益和生態效益統一考慮作為其長遠目標。,生態農業的原則,13,3、生態農業不只著眼于耕地，而是從整個自然資源和社會資源全面考慮，使農林牧副漁結構更能適應發展需要； 4、生態農業的產品不限于農業的原始產品，還包括加工業等。通過加工增值，減少污染，使資源利用更趨合理。,生態農業的原則,14,生態農業的原則,5、生態農業

6、并不一味追求高產，而是以系統的許多指標做為診斷和決策的依據，以實現整體轉化效率的優化方案； 6、生態農業并不排除“不可再生能源”的投入。,15,綠色食品,16,第二節、牧業生態工程的實踐,概念 牧業生態工程就是模擬生態系統原理建成的畜牧業生產工藝體系。,視頻：奶牛場生態工程4f,17,一、畜牧業在生態農業中的重要地位,在生態農業中，畜牧業發揮著極其重要的作用。 1.它把農、林和草產品中人類不能直接利用的部分轉化為畜產品。 2.生態農業要求系統內的能量、物質達到良性循環，家畜對各種農副產品的利用和轉化，極其有效地促進了能量、物質的流動和循環，因而為農業、林業的持續增產創造了條件。,18,3.畜牧

7、業對于上述各種副產品的轉化，不僅為安置勞動力開辟了途徑，而且有明顯的“增值”作用，使生態系統的經濟效益、社會效益和生態效益都顯著提高。,19,二、牧業生態系統的主要類型,1.農田農牧生態系統工程 本系統中的初級生產者是農區種植的糧食作物和其他經濟作物，家畜家禽和人類均為消費者。畜禽把人類不能直接消費的秸桿、糠麩等轉化為肉、蛋、奶、毛等畜產品，代謝產生的糞尿又作為農作物的肥料投入到系統中去。提高了系統中物質和能量的利用率。,20,21,農田農牧生態系統的物質循環,22,2.草地農牧生態系統工程 概念：草地農牧生態系統是以草地為主、農田林地為輔的生態系統工程。通常草地的面積占40-50%，結合林地

8、和農田，把農、林、牧業生產有機地結合在一起，提高系統的物質轉化水平。,23,24,25,26,27,28,視頻：牛 羊 秸稈 魚5f,29,2.草地農牧生態系統工程,本系統中，土地資源分化為農田、林地和草地三種類型，其中草地面積在25%以上，典型的為40-50%。草地和林地有利于保持水土，提高土壤肥力。改善生態環境，通過飼養家畜溝通系統中物質循環和能量流動的渠道。,30,2.草地農牧生態系統工程,優點：系統中的草地和家畜提高了系統的彈性，因而比較穩定，增加了抵抗自然災害的能力，提高了系統的穩定性。 畜的種類應該因地制宜，保持一定的數量和品種。 實行分區輪牧，設置圍欄小區，保證草場不會過度放牧。

9、,31,3.工業化畜牧生態系統工程 采用先進的技術裝備，以流水作業的方式，有規律的進行規?；竽辽a，使畜禽的生長速度、飼料利用率和勞動生產率得到充分發揮，從而達到系統物質轉化的高水平運轉。,視頻鏈接：生態養豬17分鐘,32,33,34,35,36,37,工業化畜牧生態系統的不足之處：,1. 系統要從外界引入大量的物質和能量,并且要應用大量的人力和技術手段維持生產的穩定。 2.高密度舍飼的空氣污染問題比較突出。 3.廢料、糞便堆積帶來的環境污染。 解決辦法：利用建立沼氣池進行系統內再循環，提高物質利用效率。,38,三、牧業生態系統的衛生問題,1.用畜禽糞便作為飼料資源時潛在的威脅：例如糞便中的

10、寄生蟲卵、有害細菌、有害代謝物、殘留藥物和添加劑成分等是否會影響畜產品質量和人類的健康? 2.結果證明：畜禽糞便經過適當加工處理以后，不會存在上述問題。,39,第三節、提高牧業生態系統的效率,一、提高初級生產的轉化效率 從系統的能量流動看，要充分利用當地的水熱條件，實行合理的種植計劃和耕作制度，采用優良品種，盡量提高初級生產力。從而提高載畜量。,40,二、提高家畜的能量轉化效率 根據當地的實際條件，選擇優良畜種，加強飼養管理，增加攝食量，采用全價日糧，提高飼料轉化率，減少消耗量，增加總次級生產量。,41,三、建立合理的畜群結構 按照系統中主要家畜品種的組成特點和時間空間分布情況，綜合利用各畜種

11、的特性，使畜種間相互協調配合，充分發揮各自的效益。 例如：牛和山羊混牧，牧場的利用率可以達到80%。,42,四、選擇和培育能量轉化率高的畜禽品種,可以選擇適應性強、生產性能高的品種，從而提高能量轉化效率。同時要組成合理的畜禽結構，提高適齡母畜的比例，減少老、弱和非生產性家畜的比例，讓整個畜群保持最佳狀態。,43,五、配合全價飼料,按照家畜的需要飼喂全價飼料，可以加快家畜的生長，縮短飼養期，減少維持能量的消耗，縮短能量流程，從而提高能量轉化率。,44,六、擴大飼料資源,廣泛開展有機廢物的多級循環利用是提高生物能利用率的重要措施。 例如：秸稈食用菌牛豬（蚯蚓雞）,45,優化牧業生態系統結構和功能的

12、措施,1提高家畜能量的轉化效率 2提高初級生產的轉化效率； 3建立合理的畜群結構； 4培育和選擇能量轉化效率高的畜禽品種； 5配合全價飼料； 6創造良好的環境和采用合理的管理措施。,視頻：生物鏈在養殖業中的應用12分鐘,46,第四節 牧業生態工程的設計,意義:農牧業生態工程的設計，是一項長期宏大的系統工程，必須從分析當地自然資源和社會經濟具體情況出發，根據生態學原理，對生產、生活等多項建設進行各種分析、計算和設計，從而取得最佳的環境效益和最好的經濟效益。,47,一、牧業生態工程設計的內容和方法（綜述1）,（一）結構設計 首先確定系統邊界、范圍，它既可以是單一的畜牧業系統、農業系統、漁業系統等，

13、也可以是多系統構成的復合農牧業生態系統。系統邊界的大小可以是省、地、縣、鄉、場、戶。 其次是全面、系統地進行調查研究，合理布局農、林、牧、副、漁各業的比例，合理配置當地自然資源，加速物質的循環與再生，促使生態平衡和穩定。,48,一、牧業生態工程設計的內容和方法（綜述2）,設計模式包括： （1）平面結構設計：（2）垂直結構設計： （3）時間結構設計：（4）食物鏈結構設計： 上述各項設計構成本工程的總體結構設計，在此基礎上進行生態可行性、技術可行性、經濟可行性和社會可行性的綜合分析研究。,49,（ 1）平面結構設計,概念： 平面結構是指在一定的生態區域內，各生物種群或生態類型所占面積的比例與分布特

14、征。,50,基本要求： 在研究、規劃、設計農牧業生態系統總體布局時，必須根據畜牧業區域規劃和市場需要，在有利于生產和促進本系統良性循環的前提下，根據各生物種群特點，合理安排最適地點、面積和密度，并通過飼養和栽培手段控制密度的發展，以求達到最佳的平面結構布局。,51,（ 2）垂直結構設計（又稱立體結構設計）,垂直結構是指在單位面積上，各生物種群在立面上組合分布情況。就植物來說，垂直結構包括地上和地下兩部分。垂直設計的目的，是把居于不同生態位的動物或植物組合在一起，最大限度地利用土地和自然資源，發揮和利用種間功能，使系統穩定、協調、高效發展。,52,農業生態系統的立體結構有： 1、農田立體結構：農

15、作物間作、稻田養魚、稻萍魚、農田種菇。 例如 稻田養魚： 魚類取食雜草、浮游生物、水稻害蟲稻虱、葉蟬 等，將其儲藏能量轉化為魚產品； 魚在稻田中攪動，能疏松土壤，增加稻田的氧氣，有利于有機物的分解，促進水稻根系的呼吸和發育；,主菜單,主目錄,返回,退出,53,魚類的排泄物可肥田。 稻田養魚使得稻、魚相輔相成 、相得益彰。水稻增產一至四成，產魚100公斤/畝左右。,視頻：稻魚生態種養模式11F,54,2、水體立體養殖：魚的分層放養、魚牧結構、基塘系統等。 3、養殖業立體結構：立體分層養殖、林魚鴨立體結構。 4、農林立體結構：桐糧間作、膠茶間作、棗糧間作、林藥間作等。,主菜單,主目錄,返回,退出,

16、55,例如： 湖北省新洲縣在低洼積水地區種植耐水濕、生長快的池松，8401650株/公頃，每年410月澆水，水深0.8 1.0米，水中養魚，水面養鴨，用樹葉、飼料喂鴨、鴨糞喂魚，魚糞肥樹，構成了由樹、魚、鴨組成的立體養殖系統，獲得良好的效益。,56,存在地區：珠江三角洲、江浙一帶和其它水網地帶。 環境特點：水熱資源豐富，土壤肥沃，但地勢低，地下水位高，加之高溫多雨，土壤有機質分解很快。 類 型：?；~塘、蔗基魚塘、果基魚塘、菜基魚塘、花基魚塘及雜基魚塘。,主菜單,主目錄,返回,退出,視頻：種植 養殖 沼氣 桑基魚塘10F,57,應用狀況：二十世紀80年代，廣東省實行基塘生態系統的面積占耕地面積

17、的 32% ，目前稍有減少，且傳統的?；~塘、蔗基魚塘由于勞動力成本高、利潤不高，已由利潤工、收入大的果基魚塘、菜基魚塘和花基魚塘代替。 結 構：（如圖示）,58,59,（ 3）時間結構設計,在生態系統內，各生物種群的生長、發育、繁殖及生物量的積累呈周期性更迭，具有明顯的時間系列。根據這種周期規律，人們可以對不同時段進行具體設計，以充分利用不同時段的自然條件和社會條件，使生態系統獲得較大的生產力，另方面，外界物質、能量的投人，要與生物種群的需求相協調，這也是時間結構設計需要解決的問題。,60,指在生態系統內合理安排各種生物種群，使它們的生長發育及生物量積累時間錯落有序，充分利用當地自然資源的一

18、種時序結構。 環境條件的季節性變化 生物的發育規律,61,（ 4）食物鏈結構設計,為了充分利用自然資源，可以增加或改變原來的食物鏈，填補空白生態位，使系統內有害的鏈節受到限制，把原來人類不能直接利用的產品經過“加環”轉化為新產品，使系統更加穩定、協調、高效。,62,63,概念和原理：工藝設計主要是模擬生態系統的結構與功能，根據物質循環和物種共生等原理，設計和改造生產結構，使一種生產的“廢物”成為另一種生產的原料，提高資源利用效率，達到可持續發展的目的。,（二）工藝設計,一、牧業生態工程設計的內容和方法（綜述3）,64,工藝設計可分為三個發展階段： 第一個階段應當保護和改造農牧業生態環境，以提高

19、生產力為主； 第二個階段由傳統農牧業向生態農牧業轉化；從生產中迫切需要解決的問題著眼，制定可行計劃，提出階段目標。 第三個階段是經濟效益和社會效益相互協調的成長階段，應側重于系統生態功能的完善工作。,一、牧業生態工程設計的內容和方法（綜述4）,65,二、結構分析的方法,66,67,68,69,70,71,72,73,三、能流的估算方法,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,四、氮素的估算方法,86,87,88,五、生態農業系統工程的示例,89,示例1：“四位一體”種養生態溫棚,1.簡介：“四位一體”種養生態溫棚是指在同一地塊上將節能日光溫室、沼氣池、畜舍、蔬菜

20、生產有機地結合在一起，形成一個產氣、積肥同步，種養并舉，能源、物流良性循環的能源生態系統工程。,90,2.建設和利用：“四位一體”庭院式生態工程的建設、管理和利用。,視頻：庭院生態工程建設 管理 （二）25F.flv,視頻：庭院生態工程建設 管理 （一）25F.flv,91,示例2： ：豬沼果,92,亞洲開發銀行貸款農村能源生態建設項目,江西省農村能源生態建設項目,項目總投資1.8億元人民幣(折2195萬美元)。其中向亞行貸款992.8萬美元，占45.23%，全球環境基金（GEF）援款101萬美元，占12%。項目選在資源、氣候、環境和經濟等方面具有代表性的14個縣（市、區）實施 。,93,項目

21、重點建設豬-沼-果、豬-沼-菜、豬-沼-魚等生態農業模式，并針對項目建立環境監測體系和服務體系以及對農民進行培訓四個部分。以家庭生態農場為主要經營模式，每戶投資2-3萬元，共建設生態家庭農場6100個 。每個家庭農場建設規模為：經營10畝果樹或種菜3畝或承包2-3畝水面養魚，年出欄生豬10頭，建一口8立方米沼氣池。,94,95,示例3豬肥草（魚）豬（魚）,林德曼能量傳遞1/10定律：能量從一個營養級向下一個營養級傳遞轉化的比率只有1/10。故自然界中食物鏈很少有長達4個營養級以上的。在當前人工的生態系統（大田、城市）中，食物鏈進一步縮短，不利于物質與能量 的轉化利用，同時還降低系統的穩定性，加重環境污染。故要通過增加各種形式的環（增益環、減耗環），增加物質和能量 的利用和轉化效率。,96,遼寧大洼縣西安養豬廠“三級凈化、四級利用