全 文 ：第 6卷 第 3期
1 0 9 8年 9月
生 态 农 业 研 究
ECO—AGRICULTURE RESEARCH
Vo1．6
Sep．，
No．3
1 9 9 8
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太行山前平原生态农业建设典型模式系统分析*
— — 以河北省栾城县为例
吕富保
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(中国科学院石家庄农业现代化研究所 石家庄 050021)
摘 要 对太行山前平原 5种生态农业建设典型模式进行了系统分析，计算了相应农业生态
秉统能量泷，评价了系统的某些生态特征，并分析了各模式能量藏率。
关键调太行山 厚系统舟析兰查型 坚坚 能量效率泰抒由稠壤 ．
System analysis of‘ypical models of eoD-agrjcIIltur_l construction In Talhn g Piedmont-A
case study from L~ancheng County of Hebel Produce．Lu Fubao(Shi azhtang Institute of
Agricultural Modernization，CAS，Shijkszhuang 050021)，EAR，1998，6(3)：62～65．
Abstract System analysis of five typical eco-agricu[tural models in Taihang Piedmont is cBr—
ried out．Energy flow of those agro—ecosystem is calculated，some eco logical features are eval—
uated，and their efficiencies are compared．
Key words Taihang Piedmont，system analysis,Eco—agriculture，Typica[model，Energy efl-
ciency
太行山前平原是黄淮海平原的重要组成部分，北起拒马河，南至卫河，沿太行山东麓
分布，总土地面积 2．6万 km ，耕地 186．7万 km。。该区光热资源丰富，泼水资源富集，土
层深厚，土质良好，肥力较高，以小麦、玉米为主的粮食生产水平居全国高产行列，目前一
年两熟粮食单产已达 12t／hm。。针对该区资源特点和农业生产中存在的问题，如土地资源
紧缺，农业生产成本增加；水资源供需矛盾日趋严重，连年超采致使地下水位平均每年下
降0．8～1．0m；秸秆资源未充分利用，焚烧秸秆普遍，浪费资源和污染环境等，该区走农牧
结合、资源节约型生态农业之路势在必行。围绕节水、节肥和秸秆转化利用，扶持一些有代
表性的村、站、农户作生态农业建设模式的试验示范点，研究其结构、功能及提高系统能量
转化效率的方法与途径，对促进该区农业持续发展具有重要意义。
1 生态农业建设典型模式系统分析
1．1 农牧果结合模式
中国科学院栾城农业生态系统试验站地处太行山前平原栾城县境内，该站农牧果结
合模式由农田子系统、畜牧子系统和果树子系统组成。为发挥系统整体功能和多目标要
求，采用多 目标规划方法对系统结构进行优化配置。即农田子系统9．33hm ，其中冬小麦
· 。八五 河北省重点科拄攻关项目部分内容
收稿日期：1997—09-~9 殴回日期 199~-0@18
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第 3J扼 昌富保：太行山前平原生态农业建设典型模式系统分拼 63
和夏玉米 6．66hm ，西瓜、白菜 1．33hm ，苜蓿 l-33hm ；畜牧子系统以奶牛为主，养奶牛
5o头(其中产奶牛40头)，每日可转化 0．066hm 玉米秸秆，配合饲喂鲜苜蓿，提高了农牧
系统的转化率；果树子系统3．33hm ，种植葡萄、苹果和桃树。该农牧果组成的农业生态系
统具有互补性，即农田子系统的部分籽实、秸秆和苜蓿输入畜牧子系统f畜牧子系统的粪
便输入果树子系统；果树子系统积累的资金用于加强农田、畜牧子系统建设，形成物质能
量 良性循环，井具有城郊经济特色，粮、菜、果、奶产品供应市场 ，丰富居民物质生活。
植物通过光合作用利用转化太阳能称为初级生产力，该模式中小麦、玉米、瓜莱、苜
蓿、果树构成了农业生态系统的初级生产力。农田、果树子系统能量输入包括太阳能和辅
助能(有机能、无机能)两部分 ，而制约农业生态系统能量转化过程的主要因素为各种辅助
能。农田、果树子系统初级生产力能量输入与输出(见表 1)中，粮食、瓜菜、苜蓿、果树的有
机能与无机能投入分别占投入能量的87．5 与 12．5 、91 与 9 、89．3 与 10．7 、
95．2 与 4．8 。秸秆和有机肥占有机能 90 以上，农药与化肥占无机能50 上。畜牧
子系统是生态系统的次级生产力，其能量输入主要有饲料和饲草等，总能量投入为
379OGJ；能量输出有牛奶及牛粪等，总能量输出为2o00GJ，系统能量效率为 0．53。
寰 1 农业生志系统韧缎生产力能量输人与输出
Tab．1 Inputs and outputs of energy for elementary produetivity in agro~cosystem
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中国科学院栾城农业生态系统试验站农牧果生态系统的无机能流密度包括农药、化
肥、机械等共 4280GJ，均由系统外部输入；有机能流密度包括劳动力、畜力、种子、秸秆等
共 8060GJ，其中系统外部输入饲料、饲草 354OGJ。初级产品能量 4770GJ，其中226oGJ作
青饲料进入畜牧子系统。经济能流(粮、菜、果、奶)310oGJ，除满足需求外 ，尚可向系统外
输出经济能量 25ooGJ，商品率选 80 以上，颇具市场经济、城郊经济特点。非经济能流
23oOGJ，其中秸秆、根茬 173oGJ还田。该系统还田转化系统内秸秆能 144oGJ，作饲草转
化系统外秸秆能36oOGJ，改善了高产农区因大量秸秆堆放占用土地和焚烧秸秆污染环境
的状况，为秸秆转化利用开辟了新途径。该系统增设苜蓿作物单元，节水节肥省工 ，能量效
率最高，用苜蓿喂奶牛提高产奶量，其初、次级产品经济效益是种植小麦 玉米的2．3倍。
1．2 种植业+猪禽农牧结合模式
马家庄村位于石家庄市栾城县城西，人rn 1300多人，耕地 100hm。 该村将华北制药
厂栾城分厂制药生产日转化玉米 200多 t的玉米废醪液、下脚料用于饲喂猪、鸡，是养猪
禽专业村。该村主要种植冬小麦(93．3hm )和夏玉米(86．7hm。)，少量种植棉花(4hm )、蔬
菜(2．67hm )和其他作物(6．67hm )。粮食除满足口粮和征购外，剩余粮食与制药厂废醪
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生 态 农 业 研 究 第 6卷
液用于饲喂猪、鸡；猪、鸡粪便和部分作物秸秆还田，促进粮食生产。该村农业生态系统初
级生产力能量输入与输出(见表 2)中，粮食、棉花、蔬菜、其他作物有机能与无机能投入分
别占投入能的89．6 与 1O．36 、86．68 与 13．32 、92．1 与 7．9 、92．2 与 7．8 。
农田系统有机能与无机能总投入分别占总投入能量的 9O 与 1o ，秸秆和有机肥占有机
能的95 以上，农药、化肥占无机能的7O 以上。畜牧子系统主要为猪和鸡。总能量投入
为 25800GJ．总能量输出24600GJ，系统能量效率为o．95。该村农牧系统的无机能流密度
为 4380GJ．由系统外 部输入；有机能流 密度 602O0G．1，其 中系统外部输入 饲料等
II500GJ。初级产品能量 48900GJ，其中1290OGJ作畜禽精饲料进入畜牧子系统。经济能
流 239OOGJ，非经济能流 240o0G．1。次级产品能量 246OOGJ，其中粪便 131000]还田。
衰 2 马家庄村农业生态系统初级生产力能量赣人与输出
Tab．2 Inputs and outputs of energy for elemen~ry prOdU —
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ctivity in agro ecosystem of Majiazhuang
埴 翱 有机营{Gmm。)0咿 噬嚼 无机营(G】／ )I眦f ~lergy~At(GJ／hm2)产出柏【6J／ )产出蕾，投^ 蕾
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1．3 种植业+养牛农牧结合模式
栾城县范台村农户甲家 5口人，劳动力 2．5个，养奶牛 4头(3头产奶)，种地0．67"
hm。，上茬冬小麦，下茬夏玉米，剩余粮食作奶牛精饲料；冬小麦秸秆直接粉碎还田，玉米
秸秆作奶牛粗饲料；不足精料外购，不足秸秆无偿~lIb，牛粪还田，牛奶出售。该户粮食作
物总能量投入 15．4GJ，总输出能量 26．7GJ，能量效率 1．73；养奶牛总能量投入 3OlGJ，总
能量输出 108GJ．能量效率 o．36。其农牧系统无机能流密度为 3OGJ，其中系统外部输入
29．7GJ；有机能流密度为426GJ，其中系统外部输入 39．4GJ。初级产品能量共 267GJ，其
中148GJ作奶牛饲料进入畜牧子系统。经济能流 129GJ，非经济能流 137GJ。次级产品能
量 lO8GJ，其中粪便 51．3GJ还田。
栾城县聂家庄村农户乙家 5口人，劳动力 2个，养奶牛 5头(4头产奶)，种地0．46
hm。，种植冬小麦和夏玉米，剩余粮食作奶牛精料；玉米秸秆喂奶牛，牛粪还田，牛奶出售。
该户粮食作物总能量投入 19．1GJ，总能量输出 29．2GJ，能量效率 1．52。养奶牛总能量投
入 422GJ，总能量输出 141GJ，能量效率o．34。其农牧系统无机能流密度为 1 9．9GJ，其中
系统外部输入 19．4GJ，有机能流密度为536GJ，其中系统外部输入 31 3GJ。初级产品能量
共 2O4GJ，其中ll6G．I作奶牛饲料进入畜牧子系统。经济能流 99GJ，非经济能流 lOSGJ。
次级产品能量共 141GJ，其中粪便 72．2GJ还田。
栾城县范台村农户丙家4口人，劳动力 2个，养肉牛4头，种地 0．46hm 。种植冬小麦
和夏玉米，粮食除口粮、征购及作饲料外，其余出售。该户粮食作物总能量投入 18．1GJ，总
能 量输出29．7GJ，能量效率1．64。养牛总能量投入136．GJ，总能量输出52．1GJ，能量效
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第 3期 吕富保 太行山前平原生态农业建设典型模式系统分析 65
率 0．38。其农牧系统无机能流密度为 19．1GJ，其中系统外部输入 14．zGJ；有机能流密度
为 243GJ，其中系统外部输入76．7GJ。初级产品能量共 208GJ，其中 56．7GJ作肉牛饲料
进入畜牧子系统。经济能流 101GJ，非经济能流 107GJ。次级产品能量共 52．IGJ，其中粪
便 48．2GJ还 田。
2 生态农业建设典型模式能量效率分析
农牧结合生态农业建设模式能量效率分析指标有土地生产力(产品(粮食)产量／土地
面积)、农田效率(现实产量<粮食)／气候潜力)、作物能量效率(作物<粮食)产出能／作物投
入能)、畜牧能量效率(畜牧产出能／畜牧投入能)、饲料转化率(禽畜产品产量／饲料(精料)
投入量)、作物水分利用效率(产品(粮食)产量／hm ram)、N肥投入量(折纯，N肥施入
量／土地面积)、P肥投入量(折纯 ，P肥施入量／土地面积)、净产值(产值／hm 一成本／
hmz)，计算结果见表3。由表3可知，5种农牧结合生态模式土地(粮食)生产力均高于一
般农田粮食单产(12t／hm )，平均农田效率为 71．6 (中国科学院栾城农业生态系统试验
站和马家庄村已近 80 )，表明太行山前平原高产区粮食生产能力已近上限(光热生产潜
力为 18~20t／hmz)，要求粮食再高产已不现实。中国科学院栾城农业生态系统试验站种
植苜蓿养牛，提高系统生产力，故其饲料转化率最高，而秸秆覆盖使该站作物水分利用效
率达17．4kg／hm“-mE 化肥施用量N／P值约为 2：1；5种农牧结合生态模式小麦、玉米
粮食作物净产值接近，按1992～1 994年市场粮食价格均值计，其净产值均约 1．5万元／
hm ，若加上畜牧业收入，其效益更可观。
寰 3 5种在牧结合生态模式售量效率分析
Tab．3 Ci~mparisioR of the e[~icieRcies￡0r[1ye agro-aR[mal husbaadry models
针对太行山前平原的资源特点，遵循因地制宜，生态平衡及兼顾社会、经济和生态效
益的原则，该平原高产区粮食作物面积占耕地面积的7o 为宜。上茬种植冬小麦，秸秆全
部粉碎还田，配施一定量化肥，保持土壤有机质平衡，且地力不衰 ；下茬种植夏玉米，其
秸秆和部分籽粒饲喂家畜，畜禽粪便还田，促进畜牧业发展。为增加饲草蛋白质含量，提高
饲料报酬，建议推广籽实产量高，秸秆蛋白质含量高的粒秆兼用玉米品种，并用 2 耕地
种植苜蓿，结合养牛转化玉米秸秆，从而充分利用玉米秸秆资源 ，避免焚烧秸秆污染环境
的现象发生，节约和高效利用资源，提高系统的生态与经济效益，实现农业可持续发展。
参 考 文 献
1 曾江海 华北太行山前平原农田土壤氯磷平衡．生态农业实验研究．北京：中国科学技术出版社 ，1994．
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