近些年来，在中国积极应对粮食安全压力的同时，农业生产又出现了一些严重的问题，主要表现为：农产品生产数量和质量安全保障面临严重威胁——已对人们的健康产生严重影响^[1]，全国农田土壤质量恶化趋势明显^[2]——事关农业生产的基础，农产品价格逐年走高与农民增收困难的矛盾——影响农业生产系统的维持与发展^[3]。以上问题需要农业生产顺应时代变化，在耕地面积有限的情况下，以提高农业生产力、保障农产品质量为中心，走出适应中国国情的特色农业发展之路。

解决目前农业生产困境的发展思路，业界主要有两种观点，一种观点^[4]是利用现代分子生物技术，主要通过转基因育种手段解决问题，但这种技术的应用不仅会降低生物多样性并存在潜在危害，难以保障农业可持续发展，而且在今后相当长时期内，中国农业以户为生产单位的生产组织形式难以承接分子生物技术的应用成果；另一种观点^[5]是运用生态学原理的技术应用来解决问题，但是在目前现有生产情况下，生态农业不仅存在着生产技术落后于理论，也面临着生产效率低下的问题，而后者直接关系到农民生产积极性。

因此，在农业安全生产深入人心的背景下，针对农业生产中出现的根本性难题，本文首次提出“农牧一体化”理论，介绍了该理论的涵义、指导思想和理论构成，以期推动生态农业理论的发展，在一定时期内解决农业生产领域的重大战略性和瓶颈制约问题。

1 农牧一体化的涵义和特点

1.1 农牧一体化的涵义

       农牧一体化是指在同一块土地上，在收获作物籽粒、块茎等植物经济产量的同时，又利用同一空间内的植物茎叶、动物昆虫等资源，进行畜禽等动物产品生产的一种农牧复合型的生产方式，这种生产方式同时进行植物经济产品和动物产品生产。

      传统种植业生产主要是以收获作物籽粒、块茎等植物经济产品为目的，栽培作物必须完成整个生育期，作物籽粒、块茎等植物经济产品产量越高越好；而农牧一体化的生产收益是由作物物经济产品和动物产品收益共同构成的，单一种类产品产出的高低并不能代表土地总收益的高低，只有协调两者间收入，土地总收益水平才会最高。

1.2 农牧一体化的生产特点

1.2.1物质能量系统内高效流动循环

农牧一体化生产模式下的农田生态系统是一个相对封闭的物质能量自我流动循环的高效系统，仅以动植物经济产品的形式向外产品输出有限的物质和能量。

1.2.2光能接收力求最大

通过植株多层受光群体，最大限度地提高光能接收总量，并通过动植物生产最大效率地提高能量利用效率。

1.2.3适应气候变化的能量弹性分配

农牧一体化生产模式可以根据环境条件的变化，在作物生产和动物生产两个子系统间分配光能，提高与环境因子相匹配的子系统生产收益，从而提高系统应对气候变化的能力。

1.2.4农牧一体化农田生态系统多样性的保护

生物多样性是农牧一体化生产能够进行的基础，农牧一体化生产模式下农田生态系统需要多种组分拥有的职能，形成有序、配合一致的有机结构，才能在一个空间内同时完成正常的作物种植和动物生长过程。

2 农牧一体化理论的指导思想

运用生态学原理，将作物的整个生物产量、杂草、农业昆虫和微生物均看成是人类粮食生产的来源，均衡、有序地调控适宜生存的各生物之间、以及生物与环境之间关系，使单位土地面积内的获取的太阳能远超过同等条件下单一作物生产所获取的最高水平，同时在系统外物质、能量输入的辅助下，物质和能量在食物链内流动和循环，并在一些适宜节点上解链转化成各种农产品。从而实现系统物质的有序循环、能量的高效利用和收益的稳定保障。

这种农牧一体化生产是一种精细的机械化生产作业方式。

3 农牧一体化的理论构成

3.1生理学理论基础

3.1.1光能利用率

3.1.1.1 能量转化的“十分之一定律”^[6]

在目前的农牧一体化农田生态系统中，一部分光能经由作物制造光合产物转化成经济产品，而另一部分光能则以杂草和一部分老化的作物叶片的形式，直接经过畜禽的过腹增值，转化成畜禽产品。这种延着太阳光——杂草——畜禽——产品的太阳光能转化过程，与目前非牧区或农牧交错区的畜禽产品延着太阳光——植物——籽实——畜禽——产品的一般转化过程相比，减少了光合产物形成籽实这一环节，因无需浪费大量能量将光合产物转化为糖类、油脂或蛋白质并集中于籽粒，减少了能量损耗，从而大大提高了系统的生态效率。

3.1.1.2 对光能的利用效率较高。

通过轮区放牧的技术管理方式，田间下层杂草经畜禽放牧不断采食后，杂草叶片始终处于幼嫩期和成熟期，衰老的叶片很少。因此，一方面再生苗的生长速度大大快于第一茬原生苗，增加了一至数次光合作用较强的生长旺盛期^[7]，太阳辐射的光能能够得到较为充分的转化，另一方面，由于杂草叶片群体主要由光合效率较高幼嫩和成熟叶片构成^[7]，因而杂草群体具有较高的光能利用效率。

3.1.2  逻辑斯蒂(logistic)曲线^[7]

农牧一体化生产可以更好地利用植物逻辑斯蒂曲线生长规律。在植物的整个生长过程中，生长速度都表现出“慢-快-慢”的基本规律，在植物生长前阶段的后期和整个中期生长速度最快，而农牧一体化农业生产就是充分利用了植物的S 型曲线生长规律，始终在其生产速度最快的对数生长期和直线生长期进行定期放牧，避免了生长速度下降直至衰老期的营养物质消耗，从而获得植株的最高生长效率和生产效率。

3.1.3动植物补偿效应

    动植物在一定阈值范围内的胁迫压力解除后，具有一种缩小、恢复或超过原有生长发育和生产水平的一种能力，这种能力被定义为“补偿效应”^[8~10]，而在农牧一体化农田生态系统中，这种补偿效应在动植物上均会发生。

   田间杂草和作物下层叶片均是系统内的畜禽的食物来源，通过适度放养畜禽，一方面可以去除杂草成熟叶片，使之始终保持具有较高光合效率的嫩绿展叶状态，适于畜禽采食，并提高食物消化率和转化率，同时畜禽采食掉作物下层遮荫的叶片可减少了这多余的消耗型器官，降低了叶片的衰老速度。

   在作物生长中后期，由于上层空间郁闭度的增加，下层杂草受光量大幅减少，作物郁闭期之前杂草积累于根系的养料将会大量被消耗，系统内的畜禽出现短期内能量摄取不足（但营养供应能够保障），而短期掉膘或体重不变的现象，这种情况会随着后期作物的衰老、郁闭度增加而杂草旺盛生长，或者人工补饲，畜禽会出现一定时期体重快速恢复甚至超过正常的现象，这与消除了畜禽生长冗余有直接关系^[11]。

3.2生态学理论基础