基于種養(yǎng)業(yè)融合的大興安嶺農墾種養(yǎng)結構優(yōu)化研究*

余婧婧，王瑞波，常海濤，高明杰，王占海，莫際仙，高春雨※

(1.中國農業(yè)科學院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081；2.農業(yè)部農業(yè)生態(tài)與資源保護總站，北京 100125； 3.大興安嶺農場管理局農業(yè)處，內蒙古呼倫貝爾 021000；4.內蒙古呼倫貝爾市農業(yè)廣播電視學校，內蒙古海拉爾 021008)

·區(qū)域農業(yè)·

基于種養(yǎng)業(yè)融合的大興安嶺農墾種養(yǎng)結構優(yōu)化研究*

余婧婧1，王瑞波2，常海濤3，高明杰1，王占海4，莫際仙1，高春雨1※

(1.中國農業(yè)科學院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081；2.農業(yè)部農業(yè)生態(tài)與資源保護總站，北京 100125； 3.大興安嶺農場管理局農業(yè)處，內蒙古呼倫貝爾 021000；4.內蒙古呼倫貝爾市農業(yè)廣播電視學校，內蒙古海拉爾 021008)

目的種養(yǎng)業(yè)協(xié)調發(fā)展是促進我國農業(yè)供給側結構性改革的重要方面。文章以大興安嶺農墾的種養(yǎng)業(yè)結構優(yōu)化為研究對象，針對大興安嶺農墾種養(yǎng)業(yè)結構發(fā)展失衡等問題，構建了基于種養(yǎng)業(yè)協(xié)調發(fā)展的多目標線性規(guī)劃模型。方法根據Matlab編程求解，模擬提出了該地區(qū)的種養(yǎng)業(yè)優(yōu)化方案，并闡明了促進種養(yǎng)業(yè)協(xié)調發(fā)展的對策措施。結果(1)通過優(yōu)化調整，大興安嶺農墾種養(yǎng)結構得到優(yōu)化，與2013～2015年平均相比，糧食作物種植面積減少2.26萬hm2，經濟作物種植面積增加了1.97萬hm2，其中大豆種植面積減少1.16萬hm2，玉米種植面積減少1.96萬hm2，養(yǎng)殖業(yè)飼養(yǎng)規(guī)模大幅度增加，其中豬的養(yǎng)殖數量增加5.89倍，牛增加16.62倍，羊增加1.57倍，家禽增加了10.2倍。(2)通過優(yōu)化調整，與2013～2015年平均水平相比，種養(yǎng)業(yè)綜合效益顯著提升，提高了48.81%，其中經濟收益增加了93.92%，社會效益減少了6.06%，生態(tài)效益提高了6.13%，其中總化肥施用量減少13.15%，總作物需水量減少5.74%、相對生態(tài)價值降低0.77%。結論為進一步推進大興安嶺農墾種養(yǎng)業(yè)結構調整，迫切需要加強宣傳，探索種養(yǎng)業(yè)結合發(fā)展新模式，加快廢棄物處理新技術推廣，制定扶持政策，促進種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)形成良性循環(huán)。

多目標線性規(guī)劃 種養(yǎng)平衡 環(huán)境承載力 結構調整 優(yōu)化方案

0 引言

2017年中央一號文件指出，要以推進農業(yè)供給側改革為主線，加快結構調整，著重優(yōu)化產品結構，著力推進農業(yè)提質增效，要推進綠色生產方式，增強農業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力。2015年發(fā)布的《國務院辦公廳關于推進農村一、二、三產業(yè)融合發(fā)展的指導意見》提出要加快農業(yè)機構調整，以農牧結合、農林結合、循環(huán)發(fā)展為導向，調整優(yōu)化種養(yǎng)種植養(yǎng)殖結構，加快發(fā)展綠色農業(yè)，加快發(fā)展種養(yǎng)循環(huán)農業(yè)?！掇r業(yè)部關于進一步調整優(yōu)化農業(yè)機構調整的指導意見(農發(fā)[2015]2號)》提出要以“糧草兼顧、農牧結合、循環(huán)發(fā)展”為導向，調整優(yōu)化種養(yǎng)結構。因此，優(yōu)化種植結構、推廣種養(yǎng)結合模式、推進種養(yǎng)業(yè)協(xié)調高效發(fā)展已成為我國現代農業(yè)發(fā)展的重要方向。

國內外有不少學者對種養(yǎng)結構優(yōu)化進行了研究。牛凱等[1]對全國農作物種植結構、農業(yè)水資源、土地資源進行優(yōu)化研究；胡霄楠等[2-7]以地州、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)為研究單元，對農業(yè)產業(yè)結構進行分析并提出優(yōu)化配置方案。陳玉香等[8]對吉林省長嶺縣種馬場、陳海霞等[9]對江蘇循環(huán)農業(yè)示范基地農業(yè)發(fā)展分別進行了優(yōu)化設計。國外對農業(yè)種養(yǎng)業(yè)結構的研究著重于產業(yè)優(yōu)化政策和優(yōu)化效率研究，主要政策研究包括法律制定、種養(yǎng)規(guī)劃、環(huán)境風險評估等方面。Chichilnisky[10]利用投入產出方法對美國行業(yè)活動中的能源投入和污染物排放進行了定量分析。筱原三代平[11]提出了“需求收入彈性基準”和“生產率上升基準”概念，使得產業(yè)結構優(yōu)化升級理論基本成形，之后，今村奈良臣[12]提出了“六次產業(yè)化”概念。印度學者Shin等[13]運用線性規(guī)劃模型，對奧里薩邦沿海地區(qū)的農作物種植與水資源分配進行了優(yōu)化研究。

種養(yǎng)業(yè)結構優(yōu)化現有研究中，主要以種養(yǎng)殖經濟效益評價為主，同時考慮種養(yǎng)業(yè)經濟效益、社會效益、生態(tài)效益的研究較少，且大多數研究以市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)為研究單元，指導性和可操作性較差。而大興安嶺農墾屬于國企，計劃性強，相關計算結果可有效指導生產實踐。該研究通過建立大興安嶺農墾多目標線性規(guī)劃種養(yǎng)平衡結構優(yōu)化模型，應用Matlab編程對模型進行求解，提出了優(yōu)化方案和對策措施，對于推進大興安嶺農墾農業(yè)供給側結構性改革，加快農業(yè)產業(yè)結構調整，轉變農業(yè)發(fā)展方式，提升農業(yè)效益，推動農業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的借鑒意義。

1 研究區(qū)概況

大興安嶺農墾位于內蒙古呼倫貝爾市東部，2016年，總人口6.4萬人，耕地面積8.36萬hm2，農林牧漁總產值6.17億元。種植業(yè)以玉米、大豆、小麥、馬鈴薯等糧食作物為主，是國家重要商品糧生產戰(zhàn)略基地，農作物播種總面積8.87萬hm2，養(yǎng)殖業(yè)以豬、牛、羊、家禽為主，豬年末存欄3 664頭、牛存欄3 618頭、羊存欄17.8萬只、家禽存欄5.98萬羽，肉類總產量3 805t。當前，農業(yè)生產存在種養(yǎng)業(yè)脫節(jié)，產業(yè)結構不合理，農業(yè)廢棄物利用不合理，農業(yè)綜合效益偏低等問題。主要表現在糧食作物面積大，經濟作物面積小，養(yǎng)殖規(guī)模小，一般、低效益種養(yǎng)殖品種多、高效益種養(yǎng)殖品種少，秸稈焚燒等生態(tài)環(huán)境問題較為嚴重，總體上，缺乏對種養(yǎng)業(yè)的統(tǒng)籌安排，對大興安嶺墾區(qū)的種養(yǎng)結構優(yōu)化與調整勢在必行。

2 數據與方法

2.1 數據來源

文章以大興安嶺農墾2013～2015年種養(yǎng)業(yè)的實際投入產出情況作為基礎研究對象，對大興安嶺農墾3年的平均數據進行研究。其中，玉米、小麥等11種農作物種植面積、產量、收益來自大興安嶺農墾管理局農業(yè)處，畜禽養(yǎng)殖品種、數量、肉類產量等數據來自大興安嶺農墾管理局畜牧處，種養(yǎng)業(yè)的種苗、化肥、農藥、種畜、飼料、人工成本等8項數據以調查問卷的形式從農戶、農場職工調研獲取，作物需水量及相對生態(tài)價值以文獻分析法的方式獲取。同時，還借鑒了大興安嶺農墾管理局農業(yè)處2016年統(tǒng)計年報、《全國農產品成本收益資料匯編2015》、《NY/T 816-2004肉羊飼養(yǎng)標準》、《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表(2013年第24版)》及大興安嶺墾區(qū)其他相關部門的統(tǒng)計資料等。

2.2 研究方法

目前，關于種養(yǎng)結構優(yōu)化研究的模型主要包括多目標線性規(guī)劃模型、投入產出分析模型、系統(tǒng)動力學模型、大道模型、數學規(guī)劃和可計算一般均衡模型等。該文選擇的研究方法為多目標線性規(guī)劃模型和層次分析法。

2.2.1 多目標線性規(guī)劃模型

1947年，丹捷格[14]以運籌學為基礎，創(chuàng)建了線性規(guī)劃模型，由單目標線性規(guī)劃逐漸發(fā)展為多目標線性規(guī)劃模型，該模型主要由決策變量、目標函數、約束條件3部分組成，即是求線性函數在線性不等式或等式約束條件下達到最大值或最小值的問題，它廣泛用于工業(yè)、農業(yè)、決策管理與規(guī)劃、交通運輸、科學實驗等多個領域。與其它方法相比，多目標線性規(guī)劃方法較為成熟，具有較強的靈活性，能在多組約束條件下有效求解多個目標函數，適用于求解該研究包含的多個目標函數，使得經濟、社會、生態(tài)效益3個方面取得共同效益，實現農業(yè)資源的優(yōu)化配置。

2.2.2 層次分析法

層次分析法是將決策問題的有關元素分解為目標、準則、方案等層次，并結合了定性與定量分析的一種決策方法[15]。層次分析法把人的思維過程層次化、數量化，并用數學為分析、決策、預報或控制提供定量依據，有利于求解多目標、多準則或無結構特性的復雜決策問題。該方法層次清晰、結構簡單、計算便捷，能有效對該研究中經濟、社會、生態(tài)效益3個方面進行結構劃分，并對各目標函數的重要性進行科學判斷，有利于多目標線性規(guī)劃模型求解。

3 模型構建

3.1 決策變量選擇

根據大興安嶺農墾2013～2015年的統(tǒng)計資料，分析該地區(qū)的種養(yǎng)業(yè)實際情況，該文確定了11種大興安嶺農墾種植規(guī)模及發(fā)展?jié)摿^大的農作物與4種養(yǎng)殖規(guī)模較大且具有比較優(yōu)勢的畜禽種類作為該研究的決策變量。數學形式如下：

表1 決策變量

X={xi}i=1，2，…，15

(1)

式(1)中，xi代表第i個決策變量，是種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)中的農作物種植單位面積或畜禽數量；i為決策變量的序數(表1)。

3.2 目標函數設定

該文綜合考慮經濟、社會、生態(tài)3方面效益，立足于種養(yǎng)業(yè)協(xié)調發(fā)展，設定了總收益、糧食產量、總化肥施用量、總作物需水量及相對生態(tài)價值5個目標函數。經濟目標函數為種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)收益之和；社會效益主要指農墾能為社會提供的糧食產量；生態(tài)目標函數包括總化肥施用量、總作物需水量及相對生態(tài)價值3個指標。具體目標函數如下：

(2)

式(2)中，f1為總收益，其系數為單位面積農作物或畜禽凈收益；f2為糧食產量，其系數為單位面積糧食作物平均產量；f3為總化肥施用量，其系數為農作物單位種植面積使用的平均化肥量；f4為總作物需水量，其系數為各作物全生育期需水量[16-18]；f5為相對生態(tài)價值，其系數為作物單位種植面積對應的相對生態(tài)價值之和[19-21]。

(3)

其次，通過層次分析法計算得到各目標函數權重，經一致性檢驗后，最終各權重分別為：

(4)

再次，根據各目標函數極值與權重構造新的單目標線性規(guī)劃模型：

(5)

式(4)～(5)中，wi(1，2，3...5)為權重。

最終得到總目標函數為：

MaxF(xi)=1.03×10-7x1+3.63×10-7x2+4.67×10-7x3+1.80×10-7x4+1.79×10-76x5+5.63×10-7x6+3.54×10-7x7+5.2×10-7x8+1.68×10-7x9+1.80×10-7x10+1.68×10-7x11+3.35×10-7x12+1.09×10-7x13+1.06×10-7x14+8.26×10-7x15

(6)

3.3 確定約束條件

該文基于種養(yǎng)平衡、耕地承載力、勞動力供給等方面，將秸稈載畜量、農田納畜量、作物播種面積、畜禽養(yǎng)殖數量、勞動力作為約束條件。

3.3.1 秸稈載畜量

該研究參考草地載畜量標準[22]，將畜禽統(tǒng)一為標準羊單位，以農作物秸稈包含的營養(yǎng)成分為折算依據，以消化能為指標來評價作物的秸稈載畜量。計算公式為：

Z=(w×g)/(p1×Gs)

(7)

式(7)中，Z為秸稈載畜量，羊單位/(hm2·年)；W為單位種植面積收獲秸稈數量，單位kg/hm2，通過草谷比[23]計算得到；g為作物秸稈的消化能含量[24]，單位MJ/kg；p1為畜禽年所需營養(yǎng)由秸稈提供比例，取33%，為實地調研數據；Gs為標準羊的年消化能需求量，單位MJ/(頭·年)，根據農業(yè)部肉羊飼養(yǎng)標準[25]計算得出。

3.3.2 農田納畜量

農田納畜量指農作物在單位種植面積下，一周年消納的畜禽糞污量，其對應的通常營養(yǎng)水平及飼養(yǎng)條件下能承載的最大畜禽數量。將畜禽糞污中所含氮磷養(yǎng)分作為評價指標，以木桶效應為判斷標準，選取匹配農田種植面積的畜禽養(yǎng)殖數量[26-27]。計算公式為：

N=(A×p2×f)/(S×r)

(8)

式(8)中，N為農田納畜量，羊單位/(hm2·年)；A為預期單位面積產量下作物吸收的營養(yǎng)元素，單位kg/hm2；p2為由施肥創(chuàng)造的產量占總產量的百分比例，設定為50%[28]；S為標準羊的糞便養(yǎng)分年產量，單位kg/(頭·年)；r為畜禽糞污養(yǎng)分當季利用率，取28%[28]；f為當地農業(yè)生產施于農田畜禽糞污養(yǎng)分含量占施肥總量的百分比，因養(yǎng)分木桶效應，取100%。

其中，參數A、S的計算公式為：

A=y×a×10-2

(9)

S=365×Q×P×L

(10)

式(9)～(10)中，y為作物預期單位面積產量，a為作物形成100kg產量吸收的營養(yǎng)元素數量[28，30]，通過計算得到；Q為畜禽每日的糞便排泄量[31]，單位kg/d；P為糞便養(yǎng)分占比，并以各畜禽糞污中的養(yǎng)分含量統(tǒng)一折算畜禽系數[32-33]；L為養(yǎng)分保持率(%)，采取最低損失率，取95%[29]。

3.3.3 勞動力約束

當地農業(yè)從業(yè)人數2.654 8萬人，每人勞作日為240d/年(根據當地種植習慣，農戶每年勞作時間約8個月，計每月30d)，則勞動力約束上限為637.152萬d。各作物及畜禽的用工數參考[34]《全國農產品成本收益資料匯編2015》。

該文總體約束條件如下，其中，第1、2項為秸稈載畜量與農田納畜量的約束條件，第3～15項為該地區(qū)的耕地面積、作物種植面積及畜禽養(yǎng)殖數量的約束范圍，最后一項則為該地區(qū)的為種養(yǎng)業(yè)所能提供的勞動力。

(11)

表2 優(yōu)化方案與實際方案對比情況

4 結果與分析

根據建立的多目標線性規(guī)劃模型，利用Matlab軟件編程求解，最終得到大興安嶺農墾種養(yǎng)結構優(yōu)化方案。并與地區(qū)的實際方案，即大興安嶺農墾3年(2013～2015年)種養(yǎng)業(yè)平均投入產出情況進行對比，分析得到優(yōu)化方案中種養(yǎng)業(yè)的實際變化情況，具體結果見表2。

4.1 種養(yǎng)業(yè)結構分析

4.1.1 高效經濟作物、糧食作物“一增一減”

優(yōu)化方案顯示，在種植業(yè)內部變化較大，糧食作物種植規(guī)模減小，經濟作物種植規(guī)模增加。玉米、大豆兩種糧食作物面積共計減少3.13萬hm2，其中玉米播種面積減少1.96萬hm2，占糧食作物減少總面積的62.75%；大豆播種面積減少1.16萬hm2，占糧食作物減少總面積的37.25%。而馬鈴薯、小麥、高粱3種作物有一定幅度的增加，其中馬鈴薯播種面積增幅最大，增加了0.68萬hm2。從優(yōu)化方案可看出，經濟作物播種面積增幅較大，共計增加1.97萬hm2，蔬菜、苜蓿、紫蘇、水飛薊、蕓豆、白瓜等均有一定幅度增加，其中蕓豆、蔬菜、苜蓿等增長較快，分別增加0.51萬hm2、0.44萬hm2、0.43萬hm2，合計占經濟作物增加播種面積的70.28%。出現以上變化的原因是，糧食作物價格連年下降，相比較而言，經濟作物的種植收益較高。以紫蘇為例，凈收益為1.467萬元/hm2，是小麥、玉米等五種糧食作物平均凈收益的2.88倍。此外，該地區(qū)的大棚蔬菜、苜蓿、紫蘇等經濟作物已通過試驗種植期，取得了較好的成效，適宜較大規(guī)模推廣。

4.1.2 畜禽養(yǎng)殖規(guī)模大幅度增加

在優(yōu)化方案中，豬、牛、羊、家禽的養(yǎng)殖規(guī)模明顯增大，其中牛的飼養(yǎng)數量漲幅最大，達到12.26萬頭，是2013～2015年平均養(yǎng)殖數量的17.72倍；家禽養(yǎng)殖數量超過140萬只，是2013～2015年平均養(yǎng)殖數量的11.2倍；羊飼養(yǎng)數量達40萬只，是2013～2015年平均養(yǎng)殖數量的2.57倍；豬飼養(yǎng)數量達6.21萬頭，是2013～2015年平均養(yǎng)殖數量的6.89倍。大興安嶺農墾處于東北農牧交錯地區(qū)，既擁有連片的林間草地和大片的可種植苜蓿等牧草的農田，又可向周邊地區(qū)購進牧草，飼草資源相對豐富，這有利于發(fā)展舍飼規(guī)?；B(yǎng)殖。通過引進新品種發(fā)展優(yōu)質養(yǎng)殖業(yè)，打造大興安嶺農墾“優(yōu)質優(yōu)價”畜牧品牌，延長產業(yè)鏈，提高市場競爭力，有利于推動畜牧業(yè)跨越式發(fā)展。

4.1.3 種養(yǎng)業(yè)均衡發(fā)展

優(yōu)化模型將秸稈載畜量和農田納畜量作為約束條件，充分考慮農田消納能力，有利于實現種養(yǎng)業(yè)協(xié)調發(fā)展。優(yōu)化方案顯示，小麥、高粱、玉米、大豆、苜蓿五種作物共5.58萬hm2耕地所產生的約20.76萬t秸稈及3.87萬t苜蓿干草，能滿足12.26萬頭牛、39.99萬只羊的粗飼料需求。對畜禽糞污中氮的含量進行折純，約為1.45萬t，平均可施氮肥12.04kg/hm2，可完全被農田消納，改善土壤質量，提高農田生產，實現了種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)之間的良性循環(huán)發(fā)展。

4.2 種養(yǎng)業(yè)效益

4.2.1 綜合效益顯著提升

優(yōu)化結果顯示，種養(yǎng)業(yè)綜合效益指數為4.14，提高了48.81%，其中經濟效益、生態(tài)效益明顯高于優(yōu)化前，社會效益略有下降。具體看，總收益增長了93.92%，糧食產量僅下降了6.06%，總化肥施用量大幅度下降13.15%，總作物需水量減少了5.74%，相對生態(tài)價值下降0.77%。該地區(qū)的種養(yǎng)業(yè)在經濟總收益大幅度提升的前提下，小幅度減少了地區(qū)的糧食產量，同時也降低了該地區(qū)種植業(yè)所需的總化肥施用量和總作物需水量，還充分利用農作物秸稈與畜禽糞污等農業(yè)廢棄物資源，最大限度地實現了經濟效益、社會效益、生態(tài)效益“三贏”。

4.2.2 經濟效益顯著提高

圖1 種養(yǎng)結構優(yōu)化前后效益對比

4.2.3 社會效益略有降低

優(yōu)化后糧食產量達29.68萬t，與2013～2015年平均糧食產量相比減少了1.91萬t，僅下降了6.06%，這主要是由經濟作物播種面積增加、糧食播種面積下降所引起的。根據對該地區(qū)的實地調研，農墾年人均糧食需求量約164.25kg、年均糧食需求總量約1.05萬t。優(yōu)化后糧食產量遠遠超過了農墾所需的糧食量，可為社會提供的糧食達28萬t，在保障該地區(qū)的糧食安全后可進行農產品貿易。因此，優(yōu)化方案較好地兼顧了該地區(qū)與社會效益，有利于促進社會的和諧發(fā)展。

4.2.4 生態(tài)效益總體有所提高

對該地區(qū)種養(yǎng)業(yè)所產生的整體生態(tài)效益進行分析，可看出地區(qū)的生態(tài)效益有所上漲，提高了6.13%。其中總化肥施用量為1.92萬t，與2013～2015年平均化肥施用量相比減少13.15%，這主要是由于減少了化肥施用量較高的玉米播種面積，增加了化肥施用量較少的白瓜、紫蘇、苜蓿等經濟作物播種面積?？傋魑镄杷窟_到31.8萬t，與2013～2015年平均相比減少5.74%，這主要是由于減少了需水量較高的玉米作物，增加了需水量低于玉米的蕓豆、紫蘇、水飛薊等作物的播種面積。相對生態(tài)價值僅下降了1 730點，與2013～2015年平均僅減少0.77%，這主要由于優(yōu)化方案中農作物播種面積有所減少。優(yōu)化方案有利于推動種養(yǎng)業(yè)融合發(fā)展，實現秸稈、畜禽糞污的全量化利用，提高耕地生產能力，緩解秸稈焚燒所造成的大氣污染，有效治理農田面源污染。

5 結論與對策建議

5.1 結論

優(yōu)化方案實現了綜合效益顯著提升。通過優(yōu)化調整，與2013～2015年平均水平相比較，種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)的綜合效益有了較大的提升，綜合效益指數提高了48.81%。其中經濟收益增加了93.92%，社會效益減少了6.06%，生態(tài)效益提高了6.13%，秸稈、畜禽糞便資源得到高效利用。調整后該地區(qū)的種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)能獲得較大的經濟效益，同時可保證該地區(qū)的糧食產量，促進了種養(yǎng)融合和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

該文的優(yōu)化調整具一定的科學性，與國家的供給側結構性改革及大興安嶺農墾的實際相符合。大興安嶺農墾屬于國家“鐮刀灣”地區(qū)，減少玉米等糧食作物播種面積，擴大經濟作物播種面積，增加牛、羊、豬等草食畜的養(yǎng)殖數量，是推進大興安嶺農業(yè)結構調整，提高農業(yè)供給體系質量和效益的必然要求。優(yōu)化方案以種養(yǎng)結合為紐帶，推動種植業(yè)-秸稈-養(yǎng)殖業(yè)-糞便-還田的循環(huán)農業(yè)發(fā)展，實現了秸稈、畜禽糞污等廢棄物資源的全量化利用，使農業(yè)廢棄物在種養(yǎng)系統(tǒng)內實現自我消納，形成種養(yǎng)業(yè)間的良性循環(huán)發(fā)展，提升了耕地生產能力，推進了綠色農業(yè)發(fā)展，增強了農業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力。大興安嶺農墾屬于北方農牧交錯帶，土地資源豐富，飼草資源充足，種養(yǎng)殖業(yè)基礎較好，積極推動種養(yǎng)結合，有利于延長農業(yè)產業(yè)鏈條，符合國家在北方農牧交錯區(qū)打造“生態(tài)農牧區(qū)”的戰(zhàn)略定位。

種養(yǎng)結構優(yōu)化是一個復雜的系統(tǒng)工程，受地區(qū)農作物與畜禽種類、氣候、生產技術等多種因素的交叉影響。該研究假定農作物與畜禽種類、生產技術等因素不變，設立了5個獨立的線性規(guī)劃目標，秸稈載畜量、農田納畜量、水資源、勞動力等5個約束條件，相比以往研究更加強調種養(yǎng)業(yè)結合、平衡發(fā)展，在計劃性質更強的農墾借鑒意義更為明顯。需要說明的是該研究是在理想狀態(tài)下進行的種養(yǎng)結構優(yōu)化調整，但現實中同時需要考慮國家政策、勞動力報酬變化、農產品比較優(yōu)勢等多方面的影響。因此，在今后研究中要加強種養(yǎng)結合線性規(guī)劃與國家農業(yè)政策、市場動態(tài)等協(xié)同研究，使得模擬結果與現實情況更加吻合。

5.2 對策建議

(1)科學制定種養(yǎng)業(yè)融合發(fā)展規(guī)劃。目前，大興安嶺農墾的農業(yè)發(fā)展方向不明確，種養(yǎng)業(yè)發(fā)展失衡的矛盾日益突出，農業(yè)廢棄物利用不合理，農業(yè)產業(yè)鏈條較短，農牧產品比較效益偏低。迫切需要結合國家政策及地區(qū)實際，科學制定種養(yǎng)業(yè)協(xié)調、高效發(fā)展規(guī)劃方案，統(tǒng)籌考慮大興安嶺農墾各農場的資源稟賦和生態(tài)環(huán)境差異，明確種養(yǎng)業(yè)協(xié)調發(fā)展的總體思路和目標，提出種養(yǎng)業(yè)協(xié)調發(fā)展重點任務、發(fā)展模式，制定推動種養(yǎng)業(yè)協(xié)調發(fā)展的政策措施，引領大興安嶺農墾農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

(2)積極推廣種養(yǎng)結合循環(huán)模式。探索“種植-提供飼料-養(yǎng)殖-糞便還田-種植”種養(yǎng)業(yè)發(fā)展的大循環(huán)，對農業(yè)廢棄物資源的進行多級循環(huán)利用，努力實現大興安嶺農墾全域范圍秸稈、畜禽糞污全量化利用。推廣廢棄物資源化利用小循環(huán)，發(fā)展“糧食-畜禽-果園”“飼草-畜禽-農田”“秸稈-發(fā)酵-大棚”“秸稈-畜禽-農田”等種養(yǎng)結合循環(huán)模式，充分利用作物秸稈制作飼料、畜禽糞污制作有機肥、發(fā)展優(yōu)質牧草種植，探索種養(yǎng)循環(huán)生態(tài)農牧業(yè)發(fā)展新途徑。

(3)加快出臺推動種養(yǎng)循環(huán)發(fā)展政策支持體系。統(tǒng)籌考慮環(huán)境承載力及畜禽養(yǎng)殖污染防治要求，制定養(yǎng)分綜合管理計劃，出臺《大興安嶺農墾關于促進養(yǎng)殖業(yè)布局優(yōu)化的管理辦法》，嚴格落實制定監(jiān)督考核任務。積極爭取農業(yè)部和自治區(qū)農業(yè)綜合開發(fā)等項目，扶持種養(yǎng)業(yè)規(guī)?；洜I的合作社、大戶、企業(yè)等。設立重點支持符合墾區(qū)種養(yǎng)循環(huán)發(fā)展的引導資金，采取稅收優(yōu)惠、貸款貼息、風險補償、擔保補貼、保費補貼等多種形式支持，對有意愿發(fā)展種養(yǎng)結合模式的農戶實行政策傾斜。

(4)加強引進種養(yǎng)殖循環(huán)利用技術。加強與科研院所、大專院校合作，開展種養(yǎng)業(yè)科學技術交流，引進農業(yè)廢棄物專業(yè)處理人才，建立農業(yè)廢棄物綜合利用技術體系，積極引進秸稈青貯、黃貯、微貯等不同原料配方的秸稈飼料綜合利用技術，畜禽糞污制作有機肥、沼氣發(fā)電、沼渣沼液綜合利用等畜禽糞污綜合利用技術，形成作物秸稈與畜禽糞污的有效儲存、收運、處理和綜合利用全產業(yè)鏈條，提高農業(yè)廢棄物處理效率與利用率。

[1]牛凱.中國農業(yè)結構調整的多目標線性規(guī)劃模型研究.浙江農業(yè)學報，2011,23(4): 840～846

[2]胡霄楠，史忠科，仉亞男，等.農業(yè)結構優(yōu)化建模與決策仿真.2005年中國控制與決策學術年會論文集.沈陽：東北大學出版社，2005.745～751

[3]胡賽，蒲春玲，閆志明，等.伊犁河谷地區(qū)種植業(yè)產業(yè)布局調整與優(yōu)化研究——以伊寧縣為例.中國農業(yè)資源與區(qū)劃，2015,36(5): 154～159

[4]丁建國，劉曉媛，蘇武崢，等.基于灰色線性規(guī)劃法的新疆南疆干旱區(qū)農業(yè)系統(tǒng)優(yōu)化研究——以新疆和田縣為例.中國農學通報，2012,28(23): 145～153

[5]楊志堅.種養(yǎng)結合型農業(yè)生產結構調整的實證分析.貴州農業(yè)科學，2008，36(1)：147～148，153

[6]屠人鳳，樊劍波，何園球.基于線性規(guī)劃模型的紅壤旱地種養(yǎng)結合優(yōu)化模式的研究.土壤，2013,45(4): 727～731

[7]朱春江，唐德善.基于線性規(guī)劃模型的農業(yè)種植業(yè)結構優(yōu)化研究.安徽農業(yè)科學，2006,34(12): 2623～2624

[8]陳玉香，周道瑋，張玉芬.東北農牧交錯帶農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)結構優(yōu)化生產模式.農業(yè)工程學報，2004,20(2): 250～254

[9]陳海霞，吳華山，亢志華，等．農牧結合型循環(huán)農業(yè)基地生產中幾個參數的探討——以江蘇某大型循環(huán)農業(yè)示范基地為例.江蘇農業(yè)科學，2011,39(6): 668～671

[10]Chichilnisky G.What is sustainable development?.land Economics，1997,73(4): 467～491

[11]Schuler J，Kachele H.Modelling on-farm costs of soil conservation policies with MODAM.Environmental Science & Policy，2003,6(1): 51～55

[12]姜長云.日本的“六次產業(yè)化”與我國推進農村一二三產業(yè)融合發(fā)展.農業(yè)經濟與管理,2015，(3)：5～10

[13]Sethi L N，Panda S N，Nayak M K.Optimal crop planning and water resources allocation in a coastal groundwater basin，Orissa，India.Agricultural Water Management，2006,83(3): 209～220

[14]廖敏.高等數學教材：運籌學基礎應用.南京：南京大學出版社，2009.10～30

[15]杜棟，龐慶華，秦壽康，等.綜合評價原理、方法與案例研究.北京：清華大學出版社，2005.9～18

[16]彭致功，劉鈺，許迪，等.基于遙感ET數據的區(qū)域水資源狀況及典型農作物耗水分析.灌溉排水學報，2008,27(6): 6～9

[17]胡琦，潘學標，楊寧.北方農牧交錯帶馬鈴薯溝壟集雨技術適宜性研究.干旱區(qū)地理(漢文版)，2015,38(3): 585～591

[18]肖俊夫，段愛旺，張寄陽，等.我國主要農作物全生育期耗水量與產量關系研究.全國灌溉試驗工作經驗交流會.2005

[19]王磊，胡韻菲，崔淳熙，等.北京市農業(yè)生態(tài)價值評價研究.中國農業(yè)資源與區(qū)劃，2015,36(7): 58～62

[20]謝高地，魯春霞，冷允法，等.青藏高原生態(tài)資產的價值評估.自然資源學報，2003,18(2): 189～196

[21]馬樹慶，王琪，高素華.半干旱區(qū)農業(yè)水資源平衡及生態(tài)農業(yè)規(guī)劃初探——以吉林省西部為例.中國生態(tài)農業(yè)學報，2005,13(1): 182～185

[22]NY/T 635-2002天然草地合理載畜量的計算.北京：中華人民共和國農業(yè)部，2002

[23]畢于運.秸稈資源評價與利用研究.北京：中國農業(yè)科學院，2010

[24]熊本海，龐之洪，羅清堯.中國飼料成分及營養(yǎng)價值表(2013年第24版).中國飼料，2013，(21)：33

[25]NY/T 816-2004肉羊飼養(yǎng)標準.北京：中華人民共和國農業(yè)部，2004

[26]沈根祥，錢曉雍，梁丹濤，等.基于氮磷養(yǎng)分管理的畜禽場糞便匹配農田面積.農業(yè)工程學報，2006，22(S2)：268～271

[27]趙俊偉，尹昌斌.青島市畜禽糞便排放量與肥料化利用潛力分析.中國農業(yè)資源與區(qū)劃，2016,37(7): 108～115

[28]中國國家標準化管理委員會.GB/T25246-2010畜禽糞污還田技術規(guī)范.北京：中國標準出版社，2010

[29]白云峰，涂遠璐，嚴少華，等.基于家畜單位環(huán)境承載力的農牧結合優(yōu)化模型研究.農業(yè)網絡信息，2011，(9)：41～45，59

[30]李榮霞.不同施肥水平對紫花苜蓿產量、營養(yǎng)吸收及土壤肥力的影響.新疆：新疆農業(yè)大學，2007

[31]左旭.農業(yè)廢棄物新型能源化開發(fā)利用研究.北京：中國農業(yè)科學院，2015

[32]陳微，劉丹麗，劉繼軍，等.基于畜禽糞便養(yǎng)分含量的畜禽承載力研究.中國畜牧雜志，2009,45(1): 46～50

[33]劉玉杰，李向林，何峰.基于飼養(yǎng)標準的家畜單位折算方法.草地學報，2009,17(4): 500～504

[34]國家發(fā)展和改革委員會價格司.全國農產品成本收益資料匯編2015.北京：中國統(tǒng)計出版社，2016

OPTIMIZATIONOFCROPANDLIVESTOCKINDUSTRYINDAXINGANLINGAGRICULTURALRECLAMATIONBASEDONPLANTING-BREEDINGBALANCE*

YuJingjing1，WangRuibo2，ChangHaitao3，GaoMingjie1，WangZhanhai4，MoJixian1，GaoChunyu1※

(1.Institute of Agricultural Resources and Regional Planning,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China;2.Rural Energy and Environment Agency,Ministry of Agriculture,Beijing 100125,China;3.Daxinganling Agricultural Reclamation,Management Bureau of Agriculture,Hulunbeier,Neimenggu 021000,China;4.Hulun Buir Agricultural Radio and TV School,Hailar 021008)

The coordinated development of the crop and livestock industry is an important aspect to promote the structural reform of agricultural supply side in China.Taking the structure optimization of crop and livestock industry in Daxinganling agricultural reclamation as an example,aiming at the imbalance development of the crop and livestock structure in Daxinganling agricultural reclamation,this paper constructed the multi-objective linear programming model based on the coordinated development of crop and livestock.According to the Matlab programming solution,the optimization plan of the crop and livestock industry in the region was put forward,and the countermeasures to promote the coordinated development of the crop and livestock industry were clarified.The results showed that: (1) Through the optimization and adjustment,the crop and livestock industry achieved balance in the region.From 2013 to 2015,the area of grain crops reduced by 339.6 thousand acres,the area of economic crops increased by 295.5 thousand acres,but the area soybean and corn acreage decreased by 174.7 thousand acres and 294.3 thousand acres.The livestock industry increased significantly.The number of pig breeding increased by 5.89 times,cattle increased by 16.62 times,sheep increased by 1.57 times,poultry increased by 10.2 times.(2) The comprehensive benefit of the crop and livestock industry increased by 48.81%,of which the economic,social and ecological benefits increased by 93.92%,6.06% and 6.13% respectively.And the use of chemical fertilizer,the crop water demand and the relative ecological value reduced by 13.15%,5.74% and 0.77%.In order to promote the structural adjustment of crop and livestock industry in Daxinganling agricultural reclamation,it was urgent to strengthen the publicity,explore the new model of the combination of the crop and livestock industry,accelerate the promotion of new technologies,formulate support policies,and promote the virtuous circle of the crop and livestock industry.

the multi-objective linear programming; planting-breeding balance; environmental carrying capacity; structural adjustment; optimization plan

10.7621/cjarrp.1005-9121.20171032

2017-08-17

余婧婧(1991—)，女，布依族，貴州安龍人，碩士研究生。研究方向：產業(yè)組織與供應鏈管理

※通訊作者：高春雨(1978—),男，黑龍江哈爾濱人，副研究員。研究方向：生態(tài)農業(yè)與農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。Email：gaochunyu@caas.cn

*資助項目：國家自然科學基金“麥玉輪作系統(tǒng)測土配方施肥碳貿易研究”(31200337)；國家自然科學基金“北方地區(qū)秸稈沼氣集中供氣工程冬季增溫保溫能源邊際報酬分析”(41301626)

F303;F302.2

A

1005-9121[2017]10228-09