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环渤海“滨海草带”建设与生态草牧业发展路径

发布时间:2021-06-25 17:24所属平台:学报论文发表咨询网浏览:

摘要环渤海4省份的滨海地区拥有大量中低产田和未利用盐碱地,也是我国重要的集约化养殖区域,但人工牧草种植和牛羊养殖的规模严重错位。高效利用盐碱地种植宜牧草,发展生态草牧业不仅能解决养殖所需饲草料严重不足的问题,也为发展农区生态草牧业提供范式。

  摘要环渤海4省份的滨海地区拥有大量中低产田和未利用盐碱地,也是我国重要的集约化养殖区域,但人工牧草种植和牛羊养殖的规模严重错位。高效利用盐碱地种植宜牧草,发展生态草牧业不仅能解决养殖所需饲草料严重不足的问题,也为发展农区生态草牧业提供范式。李振声提出的“滨海草带”理念,强调利用滨海中低产田和盐碱地,依据障碍因子的不同,适宜开展人工种草,在全面改良土壤、保障生态环境质量的同时,为牛羊养殖提供饲草保障;“滨海草带”建设将有力落实和推进我国的“藏粮于地、藏粮于技”战略,服务保障重要农产品安全和陆海统筹生态安全的国家战略。文章在分析“滨海草带”自然资源禀赋与草牧业发展需求匹配性的基础上,阐明了环渤海草牧业高质量发展目标、关键科学问题、创新模式,并探讨了生态环保效益与经济产业效益潜力。最后,从技术创新平台与能力建设、坚持生态优先高质量发展原则、做好资源配置与空间分区等方面提出了建设“滨海草带”,促进环滨海绿色发展的思考。

  关键词“滨海草带”,环渤海,循环农业,草牧业,生态优先,绿色发展

应用生态学报

  1我国环渤海绿色发展新需求

  生态草牧业发展与环渤海自然资源禀赋相契合。环渤海地区有着面积巨大的盐碱地中低产田,传统农业的开发面临着产量低、技术模式缺乏、效益不高和 水资源消耗过大等问题。针对独特的资源禀赋和生态环境特征,亟待从水资源现状的角度,突破现有盐碱地利用存在的问题[1]。以耐盐牧草种植的绿色开发,可改良盐碱,提高土壤生产力[2],构筑、发展环渤海中低产田生态草牧业,实现环渤海地区绿色发展新需求。生态草牧业发展符合环渤海绿色产业发展需求。环渤海地区土壤盐渍化现象严重,且缺乏适宜栽培农作物品种,土地生产力薄弱[3]。

  因此,创新盐碱地利用模式——有机融合种草(饲草料生产)—制草(草产品加工)—养畜(畜禽养殖),打造环渤海“滨海草带”的生态草牧业发展模式,能够有效解决当前的盐碱地资源环境的瓶颈制约,进而提高水土资源利用率及农业产值,缓解区域绿色发展与传统农业产业转变的矛盾。生态草牧业发展符合环渤海生态保护需求。

  生态草牧业的核心理念之一是“生态优先、绿色发展”,产业发展一定要生态和环境友好。滨海地区是陆海交错区[4,5]、咸淡水交互区,人文景观独特,在开发利用时,更要注意对资源环境的保护[6]。针对该地区资源环境特点,通过生态学原理和高技术有效结合,采用生物技术、生态工程技术,走盐碱地适应性开发、精致开发和现代产业开发的道路,系统解决农业高产、高效、安全与生态保护相结合的问题。

  2环渤海“滨海草带”绿色发展目标及关键科学问题

  2.1“滨海草带”理念的提出及其内涵

  “滨海草带”理念是中国科学院院士李振声近20年来在滨海中重度盐碱地改良利用过程中逐步形成的。其内涵是以生态保护为根本,以区域内水土资源合理配置为基础,围绕滨海牧草草带绿色高效种植,以全产业链构建为导向,构建滨海现代化农牧业。其核心是依据离近海的距离远近,以及土壤盐碱含量与水盐动态变化规律,培育优质适宜的牧草和生态草,创新节水改土工程技术,发展现代栽培与养殖技术体系,创新盐碱地生态草牧业发展模式。

  2.2“滨海草带”建设与绿色发展的目标

  (1)滨海脆弱带生态保护与草牧业绿色发展协同的目标。围绕“滨海草带”开发的生态效益与滨海脆弱生态区面源污染承载力之间的平衡关系,探索滨海脆弱带生态保护与牧草高效种植协同效应。在“滨海草带”的建设开发中,兼顾包括沿海滩涂、滨海潮间带、滨海重盐渍土区等生态脆弱区的维护与恢复。

  (2)区域水土资源合理配置与牧草高效种植协同的目标。依据牧草适盐性,结合耕地盐渍化程度、改良治理成本等综合要素,实现效益最大化。在环渤海地区,不仅面临生态脆弱区保护的基础需求,同时由于特殊的地域特征导致了基础自然资源配置不均的制约。在水分供应的限制下,以牧草植物生理养分需求规律为基础,通过外源碳源提升土壤质量,通过保水性肥料、微生物肥料等新型肥料实现养分高效利用。

  (3)传统草牧业产业转型升级与科技服务地方发展协同的目标。环渤海“滨海草带”可为我国北方传统草牧业产业从家庭散养向产业化、规范化、现代化产业转型升级进行区域示范。在农业供给侧结构性改革、实施乡村振兴战略的背景下,草牧业绿色发展已经成为我国农业发展的重要组成部分。

  2.3“滨海草带”建设与绿色发展的关键科学问题

  基于环渤海“滨海草带”绿色建设与发展的需求,针对滨海脆弱带绿色发展、资源配置和产业升级三大目标,围绕以下3个关键科学问题开展针对性研究与科技攻关:(1)牧草种植-畜禽养殖系统主要面源污染物输出量与滨海脆弱带生态系统对外源输入物质的承载及消纳能力阈值的耦合;(2)区域适应性牧草与不同盐渍化耕地资源地力提升的经济效益匹配性,以及适应性牧草水肥需求规律及其可控性调控途径探索;(3)畜禽营养强化为导向的牧草种植结构优化与“草-粮-牛”“草-牧-园”等新模式能量物质流动的全链解析。

  3“滨海草带”建设的创新模式

  滨海地区自然资源要素配置不均,从近海到内陆可建设高盐草带—中盐草带—低盐草带。以黄河三角洲(简称“黄三角”)为例:通过优选耐盐牧草和特色植物新品种(系),集成盐碱地水肥盐调控与种植配套技术、草粮轮作技术体系、草产品加工、养殖饲料配方、奶牛/肉羊健康养殖、废弃物循环利用等技术,开展盐碱地牧草种植结构优化和高产优质种养循环模式成套技术研究与示范,最终构建具有黄三角特色的“生态草牧业科技创新模式”,从而实现经济效益、生态效益和社会效益的统一,为黄三角区域乃至全国农区生态草牧业快速发展提供可借鉴、可复制推广的综合示范样板。

  4“滨海草带”建设的生态环保效益

  4.1土壤改良作用

  种植牧草后能有效改良土壤物理性状和化学性质。不同牧草改良土壤的效果不同,豆科牧草的改良效果优于禾本科牧草。与黄泛平原风沙化土相比,牧草种植区土壤容重减小,土壤总孔隙度、毛管孔隙度与非毛管孔隙度增加。豆科牧草可以直接固氮,同时其根系残体在土壤中积累可增加土壤有机质含量。土壤养分含量随着牧草种植时间的增加逐渐增大,随着土壤耕层的加深而不断降低[7]。耐盐牧草配施土壤改良剂降低了碱性土壤0—20cm土层的碱化度、pH值和代换性钠离子(Na+)含量;同时,也降低碳酸氢根离子(HCO3−)和碳酸根离子(CO32−)含量、钾离子(K+)和钠离子(Na+)含量[8]。

  4.2水土保持功能

  我国雨季多集中在每年6—9月牧草旺盛生长期,种植牧草能有效地减少水土流失。土壤容重和孔隙度是土壤的基本物理性状,二者直接影响土壤蓄水和通气性能,而土壤良好的物理性状对提高土壤的抗蚀性与抗冲性具有重要意义。植被可明显控制水土流失;但受植被生长发育状况及降雨、地形等自然条件的影响,其水土保持效益有所不同。在雨量丰富时,牧草的保土能力为作物的300—800倍;草地可截水量为降水量的60%—90%[9]。在同等降雨条件下,种植牧草的径流量比裸地减少了95%。

  5“滨海草带”建设的经济产业效益

  5.1生产力的功能

  新时代我国居民生活水平的提高和消费结构的转变,刺激了畜牧业的迅速发展。饲料资源相对匮乏,优质青绿饲草不足已经成为制约我国畜牧业持续发展的重要因素。研究表明,牧草比粮食作物能更有效地利用光能、土地等自然资源。“秋冬季黑麦-春季青饲玉米-夏季青饲玉米”种植模式可以实现青绿饲草一年三收,比常规的小麦-玉米模式增产10.3%,光能利用率提高35.0%,水分利用效率提高16.7%[12]。

  另外,牧草饲料作物对土地的要求不高;在不宜种粮的地区种植牧草,在获得一定饲料产量的同时,还可以改良土壤,防止水土流失,具有巨大的社会经济效益和生态效益。牧草营养全面,转化率高。相同的生长季节,牧草可以获得比农作物和传统饲料更高的营养产量和蛋白质含量。例如:紫花苜蓿的产奶净能和粗蛋白含量是大豆(含秸秆)的2.5倍和2.12倍,赖氨酸含量是玉米的4—5倍[13,14];传统饲料中一般禾本科干草的蛋白质含量为13%—15%,而豆科牧草达18%—24%,且牧草中蛋白质更容易被家畜消化吸收。犊牛投喂试验表明,紫花苜蓿蛋白质的利用率是54.7%,而大豆的蛋白质利用率只有20.3%。

  5.2草产业的发展

  农区种草是改进农业系统、保证粮食安全的重大步骤。国外发达国家构建了合理的“粮-经-饲”三元农业产业结构,饲草种植占种植业的1/3,牛羊等反刍家畜在畜牧业中的比例最高能达80%以上,而我国仅为25%左右[15]。发展农区草业将酝酿一次对耕地农业的革命;其不仅为改进农业系统提供源动力,而且可发掘农区草地资源,解放巨大食物资源潜力,实现人畜分粮,保证粮食安全。

  6建设环渤海“滨海草带”,促进滨海生态绿色发展的思考

  6.1加强技术创新平台与能力建设

  (1)环渤海“滨海草带”建设需要聚集各类科技创新资源。聚集和发挥好国内优势科研机构相关领域的优秀团队落地扎根研究区,同时中国科学院也与地方政府、大学、科研院所及企业联合,形成一个服务环渤海、东部沿海地区的现代农业发展和美丽乡村建设的科技创新服务平台。

  (2)环渤海“滨海草带”建设与草牧业绿色发展是一个系统工程,其中人才至关重要,在建设过程中需要完善人才结构,实现四个“并重”。管理型人才与研发类人才并重,技术研发人才与工程类人才并重,试验示范类人才与产业经营人才并重,人才使用与培养并重,从而为环渤海“滨海草带”及草牧业可持续发展提供人才储备。

  (3)环渤海“滨海草带”建设需要集聚各类资金,提升项目示范推广范围和效果。①积极承接国家重点研发计划、各省重点研发计划及中国科学院战略性先导科技专项等项目资金,争取各级各部门农业专项资金和有关园区、平台、人才等方面的资金支持。②牵引地方政府加大各主要示范区所在县区的投入。③吸引社会资本。发挥各类企业和基金的作用,吸引社会资本参与环渤海“滨海草带”建设发展。

  生态论文投稿刊物:应用生态学报是应用生态学领域的创新性科研成果与科研进展,反映我国应用生态学的学术水平和发展方向,跟踪学科发展前沿,注重理论与应用结合,促进国内外学术交流合作与人才培养。

  6.2坚持走生态优先与高质量发展的道路

  (1)在环渤海地区中低产田和未利用盐碱地资源的开发利用中,要坚持生态保护优先,强化生态环境保护的意识。①对建设区可利用土地生态环境现状进行评估,确定生态系统脆弱性原因及等级,对不同等级的生态环境提出不同开发模式与生态补偿目标。制定生态系统生产总值(GEP)核算体系,建立适应环渤海“滨海草带”建设的GEP测算方法及指标体系,测算草牧业发展带来的GEP,综合评估“滨海草带”建设的可持续性。

  (2)环渤海“滨海草带”建设要走高质量发展的路子,形成绿色高效滨海草牧业发展模式。引入或培养较好的适生饲草品种和草食动物资源,但是要防止生物入侵;发展滨海草牧业种质资源库和现代种业产业,构建“滨海草带”种业—种植—养殖—加工—市场一体化产业体系;开发高附加值高品质绿色产品;充分利用信息技术创新新业态模式,支撑环渤海地区现代农业快速发展与乡村振兴。

  参考文献:

  1国家统计局.中国统计年鉴2018.北京:中国统计出版社,2018.

  2高树琴,王竑晟,段瑞,等.关于加大在中低产田发展草牧业的思考.中国科学院院刊,2020,35(2):166-174.

  3于莉莉,孙立双,张丹华,等.基于GoogleEarthEngine的环渤海地区土地覆盖分类.应用生态学报,2020,31(12): 4091-4098.

  4GuoZF,YanCZ,WangZS,etal.Quantitativeidentificationofnitratesourcesinacoastalperi-urbanwatershedusinghydrogeochemicalindicatorsanddualisotopestogetherwiththestatisticalapproaches.Chemosphere,2020,243:125364.

  5ZhouD,YuM,YuJB,etal.ImpactsofinlandpollutioninputoncoastalwaterqualityoftheBohaiSea.ScienceoftheTotalEnvironment,2021,765:142691.

  作者:侯瑞星1欧阳竹1刘振1来剑斌1孙志刚1李永华1李宏伟2李振声2李静1*

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