寧南半干旱黃土丘陵區農、草、畜結構優化

季 波，李生寶，蔡進軍，許 浩，董立國，張源潤，王月玲，李 娜

(1.寧夏農林科學院荒漠化治理研究所，寧夏 銀川 750002；2.寧夏農林科學院，寧夏 銀川 750002)

寧南半干旱黃土丘陵區一直以來都是我國農業結構調整和生態環境建設的重點區域之一，為了促進該區農業和農村經濟持續、快速、協調發展，生態環境得到一定改善，積極進行農業產業結構調整，特別是建立合理的農、草、畜結構，是該區經濟發展和生態恢復的必然選擇。目前，針對該區的自然資源條件，以退耕還林(草)工程為契機，大力發展以苜蓿(Medicagosativa)為主導的栽培草地，通過草產業的發展帶動畜牧業的發展，是今后該區生態經濟發展的必由之路。但綜合考慮當地農業發展的現狀，以糧食作物為主的種植業仍是該區農民農業生產的主要方式之一。因此，在發展草畜產業的同時，為防止冬春牲畜缺草等草畜發展不平衡現象發生，達到種植業和養殖業并舉，農業和草畜產業協調統一發展[1-3]，同時，又要獲取較高經濟和生態效益，使草畜產業的發展推廣更加具體化，更具推廣價值，對該區農、草、畜的合理結構進行進一步的研究，建立一個合理的種植、養殖結構，對加速該區農村經濟發展和生態環境改善，促進社會的協調可持續發展，均具有積極的作用。

1 研究區概況與研究方法

1.1研究區概況 研究區位于寧夏回族自治區東南部彭陽縣中莊村試驗示范區，地處105°09′～106°58′ E，34°14′～37°04′ N。區內干燥少雨，蒸發強烈，冬寒長，春暖遲，夏熱短，秋涼早，日照充足，無霜期短。土地資源豐富，總土地面積16.5 km2，其中耕地面積672.7 hm2，人均耕地0.37 hm2;林地面積642.9 hm2;草地面積322 hm2。區內常年除種植冬小麥 (Triticumaestivum)、蕎麥(Fagopyrunesculentum)、玉米(Zeamays)、馬鈴薯(Solanumtuberosum)等農作物產品外，還有蘋果(Maluspumila)、山杏(Prunusarmeniacavar.ansu)、花椒(Zanthoxylumbungeanum)、山桃(P.davidiana)等經濟樹種20多種,紫花苜蓿、沙打旺(Astragalusadsurgens)等優良牧草和飼用植物50多種,以畜禽為主的動物數十種[4-6]，農業資源優勢較為突出。

1.2研究方法 農作物秸稈產量采用樣方取樣的方法進行測定。麥秸稈、糜草等及苜蓿草產量的測定，選取1 m2樣方，重復3次，自然風干后，稱其質量，由干鮮比換算干草產量。玉米秸稈的測定，取不含邊行的6行延長5 m的樣方，刈割測鮮秸稈產量；刈割時取有代表性的3個樣株稱鮮質量后，用烘箱烘干或待其自然風干后稱干質量，同樣由干鮮比折算干秸稈產量。作物籽粒及馬鈴薯產量采取走訪調查農戶家庭實際產量的方法，并取平均值計算獲得。

單位面積各作物種植及畜禽養殖成本及效益核算，采用以調查表的形式，選取研究區30戶示范戶進行入戶走訪調查，在摸清其家庭種植、養殖投入、產出的情況下，取其平均值，根據當年各作物及畜禽的市場價格進行核算。

畜禽飼料的可消化能和蛋白質核算，利用中國家禽業信息網《常用飼料成分及營養價值表(近似值)》[10]和黃大器編寫的《飼料手冊》(下冊)[8]等資料中查詢的數值換算得出。

2 結果與分析

2.1農作物、飼草種植及畜禽養殖的成本及效益核算 農作物和飼草的生產投入主要包括勞力、畜力、種子、肥料及農機具等。根據各種作物和飼草的產量、價格和生產成本等，可計算出各種作物的毛收益及單位面積上的純效益。畜禽養殖的毛收益和純效益可根據各種畜禽的成本投入，結合產品價格計算得出，其中，牛、羊的投入按照當地農戶的飼養習慣，取不同用途的牛、羊一年的飼養投入的平均值，豬按照從仔豬到育成出欄的時間計算；雞按照年初從仔雞到年終成雞出售一年的飼養時間計算。研究區主要種植作物，純效益最高的為玉米，達7 816.61元/hm2；最低的為蕎麥，僅為66.01元/hm2。養殖業純效益最高為牛的養殖(表1)。

表1 作物種植及畜禽養殖成本及效益核算

2.2各種產品的社會最低需要量 研究區現有耕地人口承載量為 2.68人/hm2，把承載人口的年農畜產品消費量作為社會最低需求量，其計算結果顯示,研究區農田單位面積的糧食(小麥、玉米、馬鈴薯、蕎麥及三角豆)社會最低需求量為1 666.03 kg/hm2，油料為28.7 kg/hm2，各種肉類12.915 kg/hm2，蛋類2.87 kg/hm2(表2)。

2.3畜禽營養需要量 畜禽的營養需要主要是能量和蛋白質兩項指標，飼料中能量與蛋白質應保持一定比例，比例不當就會影響畜禽的生長發育和飼料的利用率。同時，不同畜禽對飼料的數量和性質有不同的要求。牛和羊是反芻動物，飼料范圍較廣，可以消化吸收含纖維較高的秸稈類粗飼料[7]。

在研究區，適宜于牛和羊的飼料有小麥秸、小麥麩皮、玉米秸、玉米粉、馬鈴薯、胡麻餅、蕎麥秸、燕麥草、糜草和苜蓿干草；而豬和雞則要求較多的精飼料，在研究區適宜于豬的飼料主要有小麥麩皮、玉米粉、馬鈴薯、胡麻餅和苜蓿干草；雞的體溫高，代謝旺盛，活動力強，維持消耗所占的比重大，日糧中，碳水化合物及脂肪是能量的主要來源，在研究區適宜于雞的飼料主要有小麥麩皮、玉米粉、苜蓿干草。根據各種畜禽對飼料營養成分的要求，可計算出種植單位面積作物可提供給畜禽的飼料數量(表3)。

表2 各種產品的社會最低需要量

2.4優化結構模型的建立

2.4.1變量設置 以研究區現有的作物種類和家畜的飼養種類，設置13個決策變量(表4)。

2.4.2目標函數建立 根據各種作物單位面積或畜禽單位養殖量的純利潤，以農業種植(C)、牧草生產及畜禽養殖(x)取得最佳配合，總體獲得最大效益(maxp)為目標，可以建立如下目標函數：

表3 作物提供給畜禽的飼料量及營養[8-10]

表4 各種決策變量

2.4.3約束條件

(1)面積及數量約束

x1+x5+x8<1

x2+x3+x4+x6<1

x7+x9<1

5x10+x11+0.5x12+0.002 8x13<23.66

x10+x11>8

(2)勞力約束

20.4x1+30.45x2+18.0x3+26.7x4+22.95x5+16.95x6+12.45x7+19.05x8+22.5x9+60x10+30x11+40x12+13x13<489.45

(3)畜力約束

30x1+30x2+30x3+22.5x4+22.5x5+22.5x6+22.5x7+22.5x8+30x9<180x10

(4)牧草產量約束

4 505.25x7+5 833.65x9>5 800

(5)社會需求約束(指社會對糧油肉蛋的需求量)

①糧食

1 200x1<330.50

5 000x2>428.70

5 500x3>881.00

500x5>14.35

750x6>11.48

②油料

750x4≥28.7

(6)牛羊飼料約束

①能量約束

13.21x1+126.93x2+52.05x3+4.96x4+6.23x5+19.59x7+19.35x8+54.89x9>138.73

②蛋白質約束

32.44x1+2 381.5x2+210x3+174x4+10x5+48x7+25x8+215.8x9>191.81

③牛羊飼料局部約束(秸稈約束)

9.56x1+46.59x2+6.23x5+19.35x8>38.73

(7)豬飼料約束

①能量約束

2.81x1+62.28x2+52.05x3+3.72x4+35.64x9>6.14

②蛋白質約束

3.60x1+93x2+210x3+4.69x4+215.85x9>0

(8)雞的飼料約束

①能量約束

2.05x1+50.70x2+21.23x9>0.51

②蛋白質約束

48.90x1+582.0x2+215.85x9>6.79

(9)非負約束

x>0

2.4.4優化結果 根據以上分析的各項參數和約束條件，按照綜合經濟純效益最高的目標進行規劃，其結果列于表5。

通過優化，使單位面積耕地的農業種植、飼草種植及畜禽養殖純收益達到16 116.84元/hm2，比優化前的10 437.96 元/hm2提高了54.41%。從優化的整體結構來看，農業種植結構中，單位面積耕地糧食作物小麥的種植比例占28%，蕎麥和糜子的種植比例分別為3%和70%；經濟類作物玉米、馬鈴薯、胡麻、三角豆的種植比例分別為79%、16%、4%和2%。說明從效益最大化的角度考慮，農業種植結構得到了較大的調整，總體上效益高的經濟類作物的發展比例得到一定的提高，尤其是地膜玉米的種植比例，提高幅度較大，這對發展養殖業來說，不僅可以提供更多的秸稈類飼料，而且還是蛋白質飼料的主要來源；同時，種植結構中也保證了一定面積的糧食作物種植，確保了該區糧食的自給。飼草的種植結構優化后，其種植結構主要以多年生優質紫花苜蓿的種植為主，為發展草畜產業奠定了一定的飼草資源基礎。畜禽業養殖的結構，以草食家畜的養殖為主，單位面積耕地上可飼養的草食家畜占到了總飼養家畜的82.39%，且從飼養量上，耕地上家畜的飼養比重也較目前有了較大的提高，說明在研究區，與目前飼養水平比較，單位面積耕地飼養的家畜數量還有很大的擴展空間。

表5 農草畜結合優化結果

3 小結

研究區農作物種植應以地膜玉米等經濟類作物種植為主，其中，玉米、馬鈴薯的種植比例可以達到79%和16%；其他以糧食類作物為主的應適當減少種植面積，其中，小麥為主的糧食作物種植比例可減少至28%,以保證糧食自給，依據近年在研究區開展的節水保墑耕作措施及保護性耕作技術，逐步調整種植業結構，提高作物的單產水平；養殖業發展應以草食家畜養殖為主，其中，以牛、羊為主的養殖比例，單位面積的飼養量可分別達到3.7頭和4.3只；生豬的養殖數量不宜提高，單位面積飼養量以1.7頭為宜，以減少精飼料的投入供給；同時，應逐步改善當地農戶的養殖觀念，提高養殖水平及養殖效益。

寧南半干旱黃土丘陵區生態環境脆弱，經濟基礎較差，按照優化結果應大力發展以苜蓿為主的栽培草地建設，同時，依托新一輪的西部大開發政策，“立草為業”,以科學的技術指導，提高牧草種植技術水平及飼草轉化利用率，實施草糧輪作、種草養畜的草地農業發展措施，以草業發展帶動畜牧業發展，大力發展具有區域特色的草地畜牧業,全面推行草畜平衡[11],走草畜產業一體化發展模式，以技術為核心，以市場為導向，向集約化、規模化、專業化、產業化的方向發展，最終構建具有半干旱黃土丘陵區地方特色的草畜產業一體化區域經濟發展模式，使之成為推動社會經濟發展的強勁動力。

運用農業系統工程原理，人為用經濟手段來充分發揮自然資源優勢，解決生態系統的資源利用問題是可行的，但還應充分的認識到，用數學方法建立的模型是一種靜態的模型，而現實的生態系統是一個動態的結構，在實際生產中，還應結合不斷變化的實際問題進行合理處理才能起到預期的效果[12]。

[1]王之明，程積民.寧南黃土丘陵區農牧結構調整與模式的研究——以寧夏固原河川鄉為例[J].水土保持研究，2008，15(3):229-233.

[2]白曉燕，孫兆敏，尚愛軍，等.寧南山區生態經濟農業發展模式研究[J].中國農學通報，2005，21(6):363-366.

[3]李洪泉，高蘭陽，劉剛，等.草畜優化條件下草地生態載畜量測算方法新探[J].草業學報，2009，18(5)：262-265.

[4]郭富國.彭陽年鑒(1994-2002)[M].銀川：寧夏人民出版社，2003.

[5]李生寶，蔣齊，李壁成，等.寧夏南部山區生態農業建設技術研究[M].銀川：寧夏人民出版社,2006.

[6]夏紅玲，季波，尚子華，等.寧南山區產業結構調整與發展探析——以彭陽縣為例[J].現代農業科技，2009,8：250-251.

[7]楊修，李文華.農業生態系統種養結合優化結構模式的研究[J].自然資源學報，1998,13(4)：344-351.

[8]黃大器.飼料手冊(下冊)[M].北京:北京科學技術出版社,1986.

[9]邱懷.中國黃牛[M].北京:農業出版社,1992.

[10]佚名.中國常用飼料成分及營養價值表[EB/OL].(2005-9-19)http://www.zgjq.cn/Data/ShowArticle.asp?ArticleID=20282.

[11]張自和.西部大開發與草業發展[J].草業科學，2010,27(8):1-4.

[12]韓儆仁.西部半干旱地區農林牧優化生態結構的研究[J].甘肅科技，2006，22(11):240-242.