怎样利用生物经济平衡点调节可再生生物资源的可持续性.docx

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怎样利用生物经济平衡点调节可再生生物资源的可持续性

种群理论在指导生物资源的保护与科学管理中的作用

   人类利用生物资源就如“捕食”作用，许多捕食动物消耗的被食者生物，多数是种群中注定要自然灭亡的“剩余”部分。

对生物不加利用或不充分利用，并不一定能使资源增加，而是徒然浪费。

因此，资源的科学管理是要使产量达到最大，又不损害其持久利用，即所谓最大持续产量原理。

例如，经营森林，不能在幼林期把正在生长的木材砍伐掉，也不会等待森林老朽，因为这样都只能获得少量木材，那么，在两种极端之间一定有一个最适点，这就是最适产量。

他比最大持续产量更广泛，包括经济上对成本与收益的考虑。

   例如在渔业生产中，有两个因素影响资源数量（重量），即自然死亡率（M）和渔捞死亡率（F）；也有两个使资源增加的因素，即生长量（G）和补充量（R），因此

   S2=S1+R+G-M-F

   S2表示年末重量，S1表示年初重量，要维持产量就要使种群保持平衡，即S2=S1，所以就要R+G=M+F。

   但问题是什么样的种群平衡水平能够保证最大的产量？

格雷厄姆提出S型曲线理论。

根据逻接斯谛方程，种群增加量应该是：

   dN/dt=rN（1-N/K）

   格雷厄姆提出,首先把dN/dt看作是可供捕捞而不影响资源种群大小的剩余生产。

要使种群维持最大产量，就应该使dN/dt的一阶导数等于零。

也就是：

   （dN/dt）'=[rN（1-N/K）]'=r/K-2rN/K=0

   N=K/2

   即要得到最大的dN/dt,就应该使资源种群保持在N=K/2的水平。

如，当种群密度N=50时，种群增加量dN/dt=38。

若把新增加的38都捕捞掉，种群密度还保持在50水平上。

然后种群继续以同样的速度增长，仍有新增加的38可供捕捞。

因此，被视为“剩余生产”的种群增加量dN/dt就是我们所要的持续产量了。

那么要能使dN/dt保持最大值，就能得到最大的可持续产量了。

实验数据也表明，当种群密度处于逻接斯谛增长曲线的拐点N=K/2时，dN/dt最大。

此时种群的最大增加量也就是该种群的最大持续产量（MSY），此时种群的大小计作NMSY，就是能提供最大持续产量的种群水平。

如果捕捞使某生物资源降低到K/2以下时，就叫生物学过捕。

将N=K/2代入逻接斯谛方程得最大持续产量

   MSY=dN（K/2）/dt=K/2.r（1-（K/2）/K）=rK/4

这样只要知道某一种群的环境容纳量K和瞬时增长率r，就能从理论上求出最大持续产量MSY和提供最大持续产量的种群ＮMSY 了。

因为捕捞率（H）=捕捞量（产量）/种群数量，故维持最大持续产量的捕捞率ＨMSY=MSY/ＮMSY=rK/4×2/K=r/2。

文章类型：

农业适用技术文章加入时间：

2002年12月13日15:

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                  第一节  农业自然资源保护与可持续利用内容及发展现状

    一、农业自然资源的类别及其特性

（一）农业自然资源的涵义:

只要是用于农业，探本求源来之于自然界，我们就称之为农业自然资源。

从现在已为人类所开发利用的农业自然资源来看，可分为以下8类:

1.土地资源；2.水资源；3.气候资源；4.野生生物资源；5.草地资源；6.森林资源；7.海洋资源；8.农村能源。

农业自然资源按照可被人类利用时间的长短又分为可耗竭资源和不可耗竭资源两大类，可耗竭资源又分为可更新和不可更新两类。

可更新资源从理论上讲是可以持续利用的，即用了一次之后，可再更新再被利用的资源，如水、土壤、植物、动物、微生物等。

不可更新资源是指储量有限，能被用尽的资源，如矿产资源等。

不可耗竭资源指用之不竭的资源，如太阳能、海水等。

（二）农业自然资源的特征:

各种农业自然资源都有本身的特性及其在开发利用上的独特规律，但它们之间也存在共同的特征:

    1.它们都是进行生物性生产不可缺少的因素或条件；

    2.它们本身都处于不断演变的过程中，与生物体在自然界形成一定循环的生态体系；

    3.它们都有很强的区域性；

    4.它们多具有可更新性或再生性；

    5.它们在数量上多是有限的，但在利用方面又是无限的。

    二、农业自然资源保护与利用的目的及目标

    自然资源的开发与保护的目的就是为了给当代和后代人建立最合适的生活、工作和生产条件，以保证经济的持续发展和社会的繁荣进步。

保护资源并不意味着保持自然的原始状态，而不去触动它，除了进行严格保护的少数地区和对象以外，一般是在合理利用和改造过程中进行保护，使它的自然机制能正常地起作用，不致因为人们的利用改造而遭到瓦解，造成生态平衡失调。

    自然保护的主要目标:

（一）保护人类赖以生存和发展的生态过程和生命支持系统（如水、土、光、热、气等自然物质系统，农业生态系统，森林、草原、草地、淡水和沿海等生态系统），使其免遭破坏和污染；

（二）保证生物资源（海洋资源、陆地野生动植物资源等）的永续利用；

    （三）保存生物种的遗传多样性；

    （四）保留自然历史纪念物（瀑布、陨石、古生化石及古树木等）。

    三、农业自然资源保护与综合利用的重要意义

    农业自然资源保护与综合利用是农业与农村的可持续发展的需要，农业与农村的可持续发展是中国可持续发展的根本保证和优先领域。

    目前中国农业和农村发展正面临着一系列严重的问题:

（一）人均耕地少，农业自然资源短缺，人均占有量逐年下降，近10年耕地每年减少36万公顷，人均粮食占有量低，不足400公斤。

（二）农村经济欠发达，农民平均收人甚低，而且增长缓慢；农村人口增长快，文化水平低,农业剩余劳动力多，约占农业劳动者总数的1/4。

    （三）农业综合生产力较低,抗灾能力差，农业生产率常有较大的波动。

    （四）农业经济结构不合理，农业投入效益不高，农业投资形成固定资产的比率一般只有65%，化肥和灌溉水利用率较低，农业生产成本上升很快。

    （五）农业环境污染日益加重，受污染的耕地近2000万公顷，约占耕地总面积的1/5。

土地退化严重，自然灾害频繁。

    我国农业与农村要摆脱困境，必须走可持续发展的道路，其目标是:

保持农业生产率稳定增长，提高食物生产和保障食物安全，发展农村经济，增加农民收入，改变农村贫困落后状态，保护和改善农业生态环境，合理、有续地利用自然资源，特别是生物资源和可再生能源，以满足逐年增长的国民经济发展和人民生活的需要。

    四、农业自然资源保护与综合利用发展现状及存在的问题

    建国以来，为了发展生产、保障供给、改善环境，建设社会主义的需要，国家投入了大量的人力、财力、物力，调查各类农业自然资源的数量与质量，开发水、土、森林、草地、水域等资源，并在大力治理大江大河大湖等方面都取得了巨大成绩。

农业自然资源是人类赖以生存和发展的物质基础，是一个国家经济发展和人民生活水平提高的重要条件，是社会财富的重要源泉，对国家的兴衰至关重要。

我国农业自然资源丰富多样，得天独厚，总量大都位居世界各国前列，在960万平方公里辽阔的疆域内，有耕地约20亿亩，后备宜农耕地资源约5亿亩，有林地约18.7亿万平方公里，森林蓄积量91亿立方米，草地资源约60亿亩，内陆水域17.6万平方公里，淡水资源约2.8万亿立方米，这些都是我国人民得以繁衍，民族得以文明昌盛的物质基础。

    水土资源开发保证农业基础的稳定发展。

40多年来，我国进行了大规模的水资源开发和水利建设。

目前，全国已整修、新建江河堤防20万公里，建成水库8.6万座，形成了初具规模的抗洪防洪体系，并不同程度的控制和调节山区洪水，保护着近5亿亩耕地和一大批重要城市的安全。

提供了总供水量4770亿立方米，其中农业灌溉用水量4200亿立方米，全国灌溉面积由旧中国的2.4亿亩发展到7.2亿亩，初步解决了边远山区、草原牧区和沿海岛屿1亿人口和6000万头牲畜的供水困难。

累计开垦耕地5亿亩，改造低洼易涝、盐碱地中低产田2.8亿亩。

治理水土流失50万平方公里。

全国累计生产木材约16亿立方米，竹材约35万根。

建设人工林保护面积达3800万公顷，森林覆盖率由建国初期的8.6%上升到目前的13%左右。

北方草地已开发95%，饲养草食牲畜约1亿多头。

水产业发展迅猛，海洋捕捞量达500多万吨，为1950年的9倍；淡水捕捞量为73万吨，为1950年的2倍。

与此同时，养殖业大大发展，海水养殖达157多万吨，为1950年的50多倍，淡水养殖417多万吨，为1950年的35倍。

渔业生产进入深度开发的集约化经营阶段。

    但由于我国人口众多，加上开发历史久远，不合理开发利用和浪费破坏，如土地的乱占滥用，森林的乱砍滥伐，草地的超载放牧，水资源严重短缺，再加上污染和生态环境退化，加重了资源的破坏和衰退趋势。

    市场经济条件下，若仍保持资源无价（产品低价、原料低价、资源无价）或价格扭曲的局面，无疑会加重对资源的浪费。

目前，我国一些重要的农业资源可持续利用和保护方面正面临着严峻的挑战。

主要表现在以下两方面，一是中国的人均资源占有量相对较小，1989年人均淡水、耕地、森林和草地资源分别只占世界平均水平的28.1%、32.3%、14.3%和32.3%，而且人均资源数量和生态质量仍在继续下降或恶化;二是随着人口的大量增长和经济发展对资源需求的过分依赖，资源日益短缺将成为中国社会、经济持续、快速、健康发展的重要制约因素，尤其是北方地区的水资源短缺与全国性的耕地资源不足的退化问题。

据统计，全国缺水城市达300多个，日缺水量1600万吨以上，农业每年因灌溉水不足减产粮食250多万吨，工农业生产和居民生活都受到了很大的影响。

因此，相对来说，水资源的持续利用是所有自然资源保护与可持续利用中最重要的一个问题。

    五、发展可持续性农业的主要技术措施

    为确保我国农业的可持续发展，保护生态环境，必须大力发展可持续农业科学技术，即指高产、优质、高效、资源节约 （节水、节能、节饲料）型科学技术、品种发掘和改良技术、生物防治和综合防治病虫害技术、环境保护和治理技术等。

具体行动如下:

（一）对现有农业技术，从对资源利用率、产品产量和品质以及环境影响等方面，进行可持续评估，推广其中有利于可持续性的技术，淘汰不利于可持续性的技术。

（二）研究、推广提高农业投人物质利用效率的技术。

到2000年，使化肥和灌溉水利用率由目前的35%左右提高到40%～45%，农业机械利用率提高到40%以上。

    （三）用生物技术培育优质、高产、抗逆的动植物新品种，提供优良的新品种资源，加强植物和动物基因工程育种技术研究与开发。

建立和完善良种选育和繁殖体系，确保优良品种（组合）的纯度和最高应用年限。

    （四）研究动植物重大病虫害综合防治和预警技术，加强生物农药的研制与开发，减少病虫灾害损失。

    （五）积极推动可持续性农业技术的研究和开发，同时要加强基础性研究，增加科技储备和后劲。

重点开展区域农业和农村可持续发展的决策支持系统和综合技术研究。

    （六）建立健全广泛、有效的农业技术推广体系，加强农业技术推广、服务站和网络的建设，造就一大批农业技术推广人才。

    下面主要介绍土地资源和水资源的可持续利用技术。

                               第二节   土地资源可持续利用

    土地即地球陆地的表面部分，它是人类生活和生产的主要空间场所。

土地是由气候、地貌、岩石、土壤、植被和水文等自然要素共同作用下形成的自然综合体及人类生产劳动的产物。

土地资源是一种“综合”的自然资源，且有一切农业自然资源的属性，是人类社会最基本的生产资料与劳动对象。

    一、土地资源类型与数量

    我国的主要土地利用类型有耕地、林地和草地。

（一）耕地  主要分布在我国东半部，约占全国耕地面积的90%以上，尤其集中在东北、华北、长江中下游、珠江三角洲等平原、山间盆地及广大的丘陵地区。

我国实有耕地面积约在20亿亩左右，其中水田占24%，水浇地占17%，旱耕地占59%，土地质量好的一等地占41%，二等地占35%，三等地占20%，质量很差，不宜继续农用的耕地占4%，后备耕地资源约5.3亿亩，以东北、内蒙古、西北最为集中。

（二）林地  林地主要分布在我国东部的山地，其中东北林区、西南林区是主要发展的原始林地，我国属少林国家，森林总面积为18.70亿亩，森林覆盖率约为12.98%。

林地资源中，最适宜林业一等林地占总面积近60%，主要分布在东北、内蒙古东部、西南与南方山丘地区;二等林地占27%;三等林地占8%;后备林地约有17亿亩。

    （三）草地资源  主要分布在西部内陆区，主要指东北西部、内蒙古、宁夏、甘肃、青海、新疆和西藏的广大高原、山地和盆地。

我国天然草地面积约58.92亿亩,其中可利用面积46.85亿亩，草质好、产量高，适宜牲畜放牧饲养的一等草地仅有12%。

    二、土地资源的开发利用

    中国土地开发历史悠久,在土地资源的开发、利用、保护和治理方面都积累了丰富的经验，在基本农田建设、兴修水利、改良土壤、植树造林、建设草原、设置自然保护区等方面做了大量工作。

中国用占世界9%的耕地，生产了占世界总产量17%的谷物，解决了占世界23%人口的吃饭问题，基本满足了人民生活需要。

但目前，农林牧地的生产力不高，如耕地粮食单产仅达世界平均水平，在土地开发利用中存在一些问题:

①水土流失严重；②土地沙化在扩展；③土地次生盐渍化面积较大；④次生潜育水稻土面积在扩大；⑤耕地肥力下降；⑥土地受污染和破坏；⑦城乡建设用地逐年扩大，占用了大量耕地。

    三、合理利用与保护土地的原则及主要对策

    针对目前土地开发利用中存在的一些问题，为合理利用每寸土地，保护耕地应是国家土地利用的基本政策。

为此，应明确下列几项原则:

（一）随着经济发展和技术水平的提高，农业用地的总量应该增加，不应减少，尤其优良耕地应严格控制占用。

（二）根据各种类型土地的特性，以及社会经济发展的需要，合理规划各项用地，因地制宜，提高土地利用率。

    （三）实行集约经营，不断提高土地质量和生产力，不断改善生态环境。

    依据上述原则，除采取加强法制、人才培养和科学研究等一般性措施外，应采取下列科学管理和技术对策:

    ①搞好土地资源的调查和规划工作，科学地开发利用土地；

    ②严格控制城乡建设用地，保护耕地；

    ③农业发展应主要靠提高单产，集约经营的道路；

    ④积极治理已退化的土地；

    ⑤预防土地退化和破坏；

    ⑥加强土地管理。

    四、土地资源保护与可持续利用主要技术

（一）肥料技术   “民以食为天，食以肥为本”，要解决中国粮食问题，必须发展肥料科技，世界农业发展史中4次粮食大幅度提高，无不与肥料科技革命密切相关。

化学肥料自第二次世界大战之后，世界以每4年翻一番的惊人速度发展。

化肥对中国粮食产量的大幅度提高和缓解12亿人口的温饱问题起了十分重要的作用，但同时给中国的农业资源、生态环境和人们生活带来了十分严峻的问题。

当前制约中国农业持续发展的肥料问题表现在:

中国肥料使用不平衡，二是中国肥料区域分配不平衡，三是肥料利用效率偏低，四是肥料使用污染严重等，这些也是造成能量和肥料资源的巨大浪费导致土壤肥力的退化和生态环境严重恶化的主要因素。

    现代肥料技术主要有:

    1.纵横向动态平衡施肥技术:

根据作物不同生育阶段对养分的需求调控肥料中的养分释放和供应，使肥料的养分释放和供应与作物生理需要同步，重视作物生长期不同营养阶段供肥强度的变化与作物需求的平衡，即纵向动态平衡施肥技术。

同时，考虑肥料、灌水、作物品种、植保及其他农业措施 （如种植密度、种植方式、轮作周期、耕作等），施肥机具兼顾的横向平衡施肥技术。

    2.有机肥 （农家肥、秸秆、生活垃圾）简易快速无害化处理技术:

借助生物技术工程筛选出对有机物能高效快速分解微生物进行有机肥料简易快速分解，然后养分浓缩制成颗粒商品肥料技术。

    3.高效 （养分）和固氮 （非豆科）新型作物培养技术:

利用植物的矿质营养特性受遗传基因控制，一些植物对土壤和肥料养分具有超常规的利用率或增产效率，生物固氮现象普遍的特点，综合运用生物技术、核技术、光电技术和农业常规育种技术相结合，综合优良性状，培育出高产高效 （养分）和固氮 （非豆科）的作物新品种，从而实现非豆科作物的生物固氮突破，使目前的施肥技术体系发生巨大变革。

    4.精确农业施肥技术:

综合运用地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）、遥感技术（RS）和计算机自动控制系统为核心技术，精细准确的调查各项土壤作物管理措施，最大限度的优化使用各项农业投入，以获得最高产量和最大经济效益，同时保护农业生态环境，保护土地等农业自然资源的新技术。

该技术既保证了作物生长的养分，又不造成化学物质在土壤残留，不污染环境，它将推动施肥技术革命，从而保证农业持续发展。

目前已开始在欧美发达国家试验和推广。

    5.新剂型肥料一控释肥料技术:

肥料养分释放速率调控变为可能的技术。

生产和使用控释肥料日益成为世界各国提高肥料利用率，改善生态环境，提高作物产量的技术热点。

由于控释肥料可以调解养分释放速度与作物需肥规律基本同步，而且可以一次性施用，从而大大提高肥料利用率，节省大量劳动力。

如日本研制的聚烯烃类包膜氮肥。

控释肥料是农艺与工艺相结合的产品，在国外称之为“21世纪的肥料”。

    6.生物肥料技术:

利用生物技术研制生产的肥料，可改善植物根际的微生物生态环境，调解土壤酶活力，帮助植株吸收养分，促进植株生长，提高植株自身的免疫力，增强其抗病能力。

它可在提高产量的同时，较好地改善农产品的品质，提高农产品的附加值，形成“绿色增链”，同时，生物肥料有助于推动沃土计划的实施与环境保护。

生产生物肥料大都取材于各种工业、农业等有机废弃物，为探索解决堆放、填埋废料的投入高、无产出等难题提供了新的发展出路。

    7.物理肥料技术:

物理肥料是继有机肥和无机肥之后，科学家发明的第三代肥料，它包括声、光、电、风和磁肥。

这些肥料不仅清洁、卫生，而且对植物生长有更明显的效果，农作物的果实质量更高。

这是因为物理能量在作物内引起了一系列复杂的生物化学变化的缘故。

物理化肥具有取之不尽、用之不竭的资源特点，它将成为下个世纪全球农业的主要研究方向之一。

（二）其他综合防治技术与措施:

    1.土壤沙化防治技术与措施:

大力发展植树造林技术，在特殊情况下，可采用化学方法固沙技术，对于放牧草场，则必须控制载畜量，严禁超载放牧。

    2.次生土壤盐渍化防治技术与措施:

健全排水系统，控制地下水位在临界深度以下，防止含盐地下水沿土壤毛细血管上升到达地表；实施合理灌溉技术和排水方面技术。

    3.水土流失防治技术与措施:

平整土地，降低坡度，增加植被盖度，采用秸秆还田技术提高土壤抗蚀性能。

    4.预防和治理草场退化的技术措施:

确定合理载畜量，避免超载过牧，发展改良草场技术，提高草场生产力，改革放牧为割草饲养，提高畜牧业的集约度。

    5.林木残次化防治和森林更新技术措施:

大力发展育林技术，科学合理采伐。

                              第三节   水资源可持续利用

    水是我国农业发展的命脉，也是整个国民经济发展和人类生活的命脉。

水危机将成为21世纪全世界人们最为普遍关注的问题,水资源状况和利用水平将成为评价一个地区经济能否持续发展的最主要的考核指标之一。

   一、水资源的特性及分类

   水资源是指当前或可以预见的将来可以某种形式为人类提供利用的自然水。

水资源属于一种可再生资源。

除具有一般再生性自然资源所共有的属性外，还有其本身周围的特性，如循环性，数量有限性和不可替代性，不均匀性和多用性。

   水资源的分类目前尚无统一的分类系统，研究目的不同,分类标准也不同。

如按照耗用水资源要求，可分为工业耗用水、农业灌溉用水和生活用水等。

   二、我国农业水资源的开发利用条件

（一）我国属于世界贫水国，水资源人均、亩均水平都很低。

我国水资源总量为2.8万亿立方米，年平均河川径流量为2.7万亿立方米，占总量的96%。

我国人均占有水量仅2300立方米，约为世界人均水量的1/4，居世界第109位，被列为世界第13个贫水国；耕地单位面积占有水量为1870立方米/亩，仅为世界平均的四分之三。

（二）水资源区域分布极不均衡,与国土资源及经济发展的格局很不匹配。

全国80%的水资源集中分布在长江及其以南地区,而地区人口仅占全国的53%,耕地面积只占全国35%,工业产值只占全国57%。

长江以北广大地区，人口占全国47%,耕地占全国65%，工业产值占全国43%,而水资源仅占全国20%。

我国水资源分布特点是:

南方水多地少,北方水少地多、人多。

    （三）洪水集中程度高、年际变化大、水资源利用难度大。

我国径流主要集中在汛期，各种径流量中约76%为地表洪径流,且年际变化非常大，长江以南各河流虽大年径流量和最小半径流量比，仅5倍左右，北方可达十几倍。

因此导致我国江河防洪困难,调蓄难度大，可用水量比重少。

目前我国8万多座大中小型水库防洪库容只占多年平均洪水径流量的13%，多数洪水只能渲汇入海或泛滥成灾。

    （四）水低田高,水源工程建设难度大。

我国是一个多山地丘陵的国家，其面积约占用陆地总面积的69%。

分布在丘陵山区的耕地、用地、林地和草地的海拔高度均高于地表水、水土之间的位势差十分悬殊，构成水低田高的困难格局。

这是造成我国丘陵山区望天田面积大，灌溉面积发展缓慢、农业生产低而不稳和贫困落后的主要原因之一。

    （五）地下水资源开发利用潜力有限。

我国可再生地下水资源总量约8,300亿立方米/年。

其中6，762亿立方米分布在山丘区,约有1468亿立方米平原区可再生地下淡水资源，目前我国地下水资源开采量已达870亿立方米/年，约占总量的47%。

有些地区甚至已严重超采，已无进一步开发利用的潜力。

   三、农业水资源开发利用现状及存在问题

   我国是世界上最为缺水的国家之一，有占世界22%的人口，而淡水资源却只占世界总量的8%，70%的农田因缺水而长期处在中低产状态。

新中国成立以来，兴修了大量水利基础，全国总供水田由1949年的1，031亿立方米增加到1993年的5，224亿立方米。

农田用水量在此期间从10亿立方米增至3812亿立方米，水利建设强有力地支撑了我国工农业的发展和城市建设，抗御了洪涝灾害，保护了环境，显著地提高了人民的生活水平。

但随着人口增长和社会经济的高速发展，供水的发展明显跟不上需水增长的速度。

按现状用水统计,全国在中等干旱年缺水358亿立方米，其中农业灌溉缺水300亿立方米。

按“九五”国民经济发展目标测算，2000年总需水将增加420亿立方米，与现状缺水量合计总缺水量将达778亿立方米。

    目前，我国可发展灌溉农田面积约有9.6亿亩，但由于缺水，每年实际灌溉面积只有6亿多亩，因缺水而少产粮食700～800亿公斤以上。

在全国640座城市中，缺水城市达300多个，其中严重缺水城市114个，日缺水量达1600万吨，每年因缺水造成的直接经济损失达2000多亿元。

目前存在问题:

    ①供需矛盾日益加剧，水资源的调节程度不高，保证程度低；

    ②水利设施不配套，管理差、浪费严重；

    ③旱涝灾害仍比