草业科学的历史使命与学科框架结构 任继周　 2008年10月于扬州大学

草业科学的内涵 草地生态系统的发生与发展 天然草地和栽培草地的建植与管理 种质资源的发掘与品种改良 草地与草食动物的关系 草业科学是研究草地农业生态系统的科学。涵盖从草地资源到草地农业生产的草地农业的生态与生产的全过程的理论和技术,也称草地农业科学，是大农业科学的一个分支。由3类因子群、3个主要界面和4个生产层组成。包含： 　草地生态系统的发生与发展 　天然草地和栽培草地的建植与管理 　种质资源的发掘与品种改良 　草地与草食动物的关系 　草畜产品的加工和流通

农业系统进化示意图

农业发展的阶段 第1个阶段，农业萌芽于饲养动物和种植牧草，伏羲时代。采集、狩猎以取得生活资料，开始种植牧草、饲养家畜。人类与草地的关系相对和谐。“逐水草而居”。 第2个阶段，开始将草地视为一种土地资源，开垦草地，种植农作物，始于神农时代。由于农具比较原始，人类只是小规模开垦居住点附近的草地，对资源的破坏有限。 第3个阶段，封建经济时代，以商鞅“垦草”政策为代表，从垦草造田到 “以粮为纲”政策，长达数千年。 ‘

农耕文化走上神坛的第一步 文化生态学的位差效应。较发达的文化具有向欠发达的文化扩张的位差潜势。齐鲁文化首先达到当时的巅峰。 农耕文化由黄河下游向黄土高原西进，代表性事件：秦始皇用客卿商鞅变法，“夫地大而不垦者与无地同…故为国之数务在垦草”（算地篇）。“农多日，征不繁，业不败，则草必垦矣”（垦令篇）。 完成耕战体制，东出潼关一统天下，形成农民与土地紧密联系的耕战体制。

汉代奠定农耕文化千年基业的第二步 汉承秦制。汉高祖 ：“贾人不得衣丝乘车，重租税以困辱之”。工商业者子弟“不得士宦为吏”。 社会发展规律难以抑制，汉书食货志“今法律贱商人，商人已富贵矣；尊农夫，农夫已贫贱矣”。富人把给皇帝做衣服的料子糊墙壁，皇后做衣领的料子镶鞋面。挑战皇权。汉武帝为巩固中央政权，在理论上罢黜百家，独尊儒教；在政治上颁布“告缗令”，发动举报‘钱财之不义者’，“告缗遍天下，中家以上大抵皆遇告。汉代政治与儒教联盟，奠定农耕文化的格局。 从此工商业一蹶不振，与之联系密切的科学技术失去发展的土壤。

‘以粮为纲’，推向极致的第三步 指标：农业纲要规定四、五、八的指标。 措施：‘八字宪法’－全是针对植物生产的。 20世纪中叶新中国诞生，社会发生天翻地覆的变化，但对以耕地为本的农耕文化几乎没有触动。单一谷物生产的格局进一步凝练为‘以粮为纲’。以封闭性粮食自给为首要目标。 指标：农业纲要规定四、五、八的指标。 措施：‘八字宪法’－全是针对植物生产的。 表现形式：‘猪－粮型’农业。养猪为积肥，养牛为耕田，‘猪为六畜之首’，‘一人一猪’，‘一亩一猪’等。畜牧业失去行业地位。

我国人粮与畜食的关系严重失调 草食家畜与耗粮型家畜(猪)之比(2003)： 全世界－73.68:100 中 国－21：100 　　　中　国－21：100 亚 洲－34.79:100 欧 洲－52.46:100 北美和中美－128.12:100 南 美－386.75:100 大洋洲－730.15:100 非 洲－812.18:100

中国高踞耗粮型家畜之巅，2003年猪肉产量占肉类总产量的65.18% ，养猪5亿头，为美国的5倍。 牛羊肉与猪肉之比： 　中国－21.86:100，猪肉占世界的47.18% 美国－137.92:100，猪肉占全世界的9.32% 　我国猪肉人均产量是世界人均量的2.27倍 牛奶产量相差悬殊，中国的人口是美国的4倍，但奶产量仅为美国的22.34%，人均耗奶量为美国的5.03%

耕地农业导致土地资源严重损害 　华北：内蒙大开垦2000万公顷；黄土高原7000年前植被茂密、野生动物资源丰富，种植业与畜牧业经过11个阶段8次嬗替，定位于种植业，生态环境恶。 　江南地区：东晋开始，畲田开发随人类南徙进军川、黔等地区。唐宋以后，移民垦荒加速，生态灾难严重，长江水灾频率从唐代的1次/18年，宋代增加到1次/5 年。 　荒漠化、石漠化面积，以>2100km2/年的规模发展，比20年前快34%，75%以上的荒漠化潜育面积分布于西部经济落后地区 。

　草地资源危在旦夕 　　1949年到1989年，新疆、青海、甘肃草地面积分别减少64.8%、61.1%和65.5%，同期家畜数量增加3倍，草地退化、荒漠化加速。人为地割断草地农业各个生产层之间的有机联系，将人与草地的关系互相悖反推进到了极致。 　　生态破坏，城乡差距拉大，举国忧虑的“三农问题”

　　草地农业应运而生

从战国时商鞅“垦草”务农，到汉代“辟土殖谷曰农”，再到晚近“以粮为纲”，我国农业生态系统被人为阉割。土、水、生物、能源都严重浪费，创伤极深 食物与农业系统的基本结构和功能不能分割，目前我国农业问题丛生，属于系统性的“系统相悖”，不是枝枝节节的若干技术措施所能奏效的 要求食物安全，一要转变粮食观念；二要转变农业系统。两个转变将带来我国食物生产的光明前景

　改革开放以后的转型期，传统耕地农业遇到挑战；草地农业系统的新机遇。草地资源作为生态屏障和畜牧业的生产资料的双重意义，逐步显现。《草原法》（1985颁发，2002修订），2007年农业部主持制定的《我国草业发展战略研究》的出版，标志草地农业已经逐步进入产业主流。

图2　1989年到2003年我国粮食、肉、蛋、奶的消费动态

图3 我国总人口与城镇人口的直接口粮与间接口粮消费量发展趋势图 图3　我国总人口与城镇人口的直接口粮与间接口粮消费量发展趋势图

2001－2020年中国城市化过程中粮食消费动态

食物总量动态 食物当量： (Food Equivalent unit，简写FEU)以热量与蛋白质含量为基础综合而成，是用以衡量食物的食用价值的量纲 人的口粮－食物当量I（ FEU I） 畜的饲料－食物当量II（ FEU II）

认为随着城镇人口增加（城市化41％－56％），口粮（ FEU I）需求有所下降 食物系统中，作为饲料的（ FEU II）成倍增长，真正的压力在此。消减这一压力不只是靠“粮食”，而是包含一切饲用植物在内的“牧草”（forage）。只有草地／畜农业系统堪当此重任

1998年我国粮食产量5. 123亿吨，发生“陈化粮”问题。说明当时粮食生产已满足社会需求而有余。此时人均粮食占有量412 1998年我国粮食产量5.123亿吨，发生“陈化粮”问题。说明当时粮食生产已满足社会需求而有余。此时人均粮食占有量412.4公斤。2002年产粮4.57亿吨，全国缺粮0.4－0.5亿吨，缺额与实际产量之和恰为5亿吨左右。这一多一少的经验，从正反两方面证明，当前口粮加饲料粮的需要量估计为5亿吨是基本合理的

2003年口粮消费（食物当量I）量2. 19亿吨，食物当量II消费2 2003年口粮消费（食物当量I）量2.19亿吨，食物当量II消费2.34亿吨。此后随城市化进程，城市人口比重加大，至2020年口粮需求可能下降到2亿吨，食物当量II消费上升为5亿吨，两者之和为7亿吨食物当量（含口粮和饲料），这应为我国食物（含粮食）的中长期规划目标，我们称为食物当量的2＋5模式。大约人用食物当量占30％，饲用食物当量占70%

表1　2020年我国农田当量生产潜力 项目 面积(亿亩) 说明 天然草原建立人工草地 3.2 40亿亩可用草地的8%建立人工草地计的农田当量 西南岩溶地区节约耕地 0.68 仅以云南、贵州两省耕地面积的20%施行草田轮作计的农田当量 非岩溶农耕区节约耕地 5.72 以云贵两省以外耕地面积的20%种植填闲饲料作物计的农田当量 压缩养猪数量1/3 2.23 以草食动物取代1／3猪，可节约的耕地数 现有耕地面积 18 原有基本农田退耕还林、还草以后估计剩余数 农田当量与原有农田之和 27.63

估测我国2020年的食物生产能力，农田当量为27. 83亿亩。未来15年内由目前的每亩大约288. 8公斤逐步提高到300公斤，可生产8 　估测我国2020年的食物生产能力，农田当量为27.83亿亩。未来15年内由目前的每亩大约288.8公斤逐步提高到300公斤，可生产8.35亿吨食物当量，而口粮只需要1.93亿吨，除去饲用消费用4.92亿吨，不但基本满足本世纪20年代的全国粮食与饲料的总需求，还有1.5亿吨机动食物当量，相当全球谷物贸易量的60％参与国际粮食贸易，可用来调剂粮食品种，调控国家贮备。这时我国将进入一个粮食生产稳定并有余粮和饲料出口的新时代

草地农业生态系统多种优点 充分利用饲用植物资源，发展多种经营 植物的籽实产品 籽粒-营养体型农业系统，比籽实多2－3倍 草地—动物产品转化 草地畜牧业畜产品生产效益比精料舍饲增加3－4倍 发挥反刍家畜作用（取代1/3的猪，节约1250万吨的粮食，相当2.25亿亩耕地） 非常规养殖业，不用或少用谷物获得更多的食物

3）充分利用土地资源 适宜籽实农业的土地10%左右，其它农用土地是耕地的4倍 南方可建立人工草地3亿亩，275万吨肉，34万吨毛，2200万吨奶，合6.5亿畜产品单位，约合6500万吨食物当量，弥补目前的充分利用国土资源 粮食缺口而有余 充分发挥气候（水热）资源潜力，节约水资源 饲用植物生长期长1－2个月，多利用20%～40%的积温，节约15%～20%水分 20%的耕地用牧草做填闲作物，相当于增加耕地1/5，相当于3.2亿亩耕地

抗灾能力强，对水热时空变异适应性较大 牧草有休眠芽，可以熬过严酷季节，一旦生境适宜，即可萌生，不致成灾 多种牧草混播，增加抗病力 培肥地力，藏粮于草 草田轮作一个周期（3－4年）可以提高土壤有机质23%～24%，N素100～150千克/公顷（黄土高原） 如市场急需增加粮食供应，轮作草地立即改为农田，以更高的土壤肥力完成产粮任务

各种陆地生态系统的碳贮量 生态系统 碳贮量（亿t） 碳贮量比率（％） 草地生态系统 4120～8200 33～34 森林生态系统 4870～9560 40～39 农田生态系统 2630～4870 22～20 其它 510～1700 4～7

7)系统耦合增效显著—草地农业系统特色 各个生产层之间，不同地区之间，系统耦合的效益大幅度增加 小到乡村，大到地区、国际之间、洲际之间，都可以进行系统耦合，效益倍增

全球一体化农业系统四个层次的系统耦合示意图

农业初始产品产值与后生物生产 层产值之比 （卢良恕，2002） 国家或地区 农业初始产值与后生物生产层之比 中国大陆 100:43 中国台湾 100:130 日本 100:220 美国 100:270

实行草地农业系统后可能增加的产值潜力估算 项目 新增潜力（亿元） 说明 前植物生产层 800 仅计草坪业 植物生产层 1920 新增农田当量9.6亿亩，200元/亩计 动物生产层 5241 畜牧业由31%→50% 后生物生产层 27394 2002年，后生物生产层GDP占第一产业的43％，2020年为1.3倍 总计 35355 新增生产效益

草地农业主旋律 —生态生产力的高度发挥 生态生产力是生态系统在保持生态健康的前提下对社会的产出。 自然生态系统和社会生态系统通过多次耦合形成的生产力。 食物、生态、社会安全的保证。

草地农业系统 的 框架结构

三类因子群 草地农业系统发生与发展的驱动力 科技因子 生产因子 生活因子 社会因素 大气因子 土地因子 位点因子 非生物因素 植物因子 动物因子 微生物因子 生物因素

1 三类因子群的诠释 1.1 生物因子群 居于核心地位，生态系统内涵发展的原动力，草原生态系统存在的基本依据 植物、动物和微生物分别是生产者、消费者和分解者 草地农业系统的动力系统

1.2 非生物因子群 自然立地条件 大气因子包含一切气象要素，水热是基础，构成地带性格局 土地因子，地形影响局地水热再分配，土壤是生物的载体，受生物影响又作用于生物 位点因子，交通的通量评价和资源密度等的函数，一般情况下可以用草原的地理坐标描述，居于草业发展的关键地位

1.3 社会因子群 为草业提供社会立地条件 系统所处社会的科技水平、生产水平、生活水平、劳动力分布与素质 影响草地资源开发程度和生产效益 表征社会系统的草业品格现存量，预示系统的发展趋势，影响系统的发展前景和风险

1.4 各因子群相应的课程-基础课 针对不同因子群设立相应的“外源”性专业课程， 属基础课（如植物、动物、气象、土壤等） 探讨各个因子的基本内容及其相互关系，掌握基本理论和科学实验的基本方法 是专业学习的必要基础，但一般难以成为草业科学专业的发展、研究方向

三个界面 草畜系统 草丛 草地 界面A过程 界面B过程 界面C过程 草地农业生态系统 社会经济活动 动物 地境

2 界面－系统外延的特殊键 草地农业生态系统含有许多子系统，子系统有各自的界面，通过相关的界面互相分隔并互相联系 界面，子系统之间相互作用的区域，系统最活跃、最敏感、功能最密集的部分；分隔与联系是界面的双重作用 界面过程导致系统进化，形成新的高一级系统，其作用相当化学活动的键

界面对草业科学至关重要 界面对规范学科性质、明确教学内容、决定研究方法、强化研究内涵、精选研究设计至关重要，是草业科学方法论的关键

专业课和专业基础课 发生于草地农业系统界面的课程（内源课）： 　专业课； 　专业基础课。

2.1 界面A 地境－植被界面使植被系统和地境系统进化为草地系统 两种观点： －草地是由牧草和地境构成，研究对象是各个构成因子（过去）； 　－草地是由牧草和地境构成，研究对象是各个构成因子（过去）； 　－草地是由地境和牧草通过界面过程而形成，研究聚焦于牧草与地境之间的关系过程（今后）

2.2 界面B 草地－家畜界面， 系统进化为草地生态系统，即草畜系统 草地－家畜界面，　　系统进化为草地生态系统，即草畜系统 草畜系统的本质是自然生态系统农业化过程还没有完备的半自然、半农业的草地农业生态系统的中间形态 传统草原学的触角基本到此为止

草畜－社会界面，形成草地农业生态系统，即草业系统 在该界面完成草业系统进化全过程，草地农业生态系统的属性完全具备，草业科学领域发育完成 2.3 界面C 草畜－社会界面，形成草地农业生态系统，即草业系统 在该界面完成草业系统进化全过程，草地农业生态系统的属性完全具备，草业科学领域发育完成

2.4 各界面相应的课程设置 界面A：牧草生物工程，牧草育种学，饲用植物栽培学，草坪学，草地植物生态学等 界面B：放牧生态学，草地管理学，草地资源学，草原类型学，草地生态化学等 界面C：草地资源转化为社会产品的学科群，如 ，草地农业生态学，草业经济学，草地健康监测，草业专家系统，有关政策法规等

3 四个生产层 系统耦合路线 系统反馈(信息、物资) 3　四个生产层 系统耦合路线 系统反馈(信息、物资)

3.1 生产层属性 前植物生产层，以景观效益为主要社会产品，主要体现系统的生态效益 植物生产层，传统农林生态系统的初级生产部分 动物生产层，以家畜、家禽、野生动物及其产品为主要生产目标 后生物生产层，加工、流通，专用人材的培养教育等

生产层涵义 生态系统不同的营养级的农业化 生产管理系统的不同生产层次 在系统中可能可能获得生产效益的经营单元 都可能发生若干界面行为，界面的理论有指导作用，但不是界面的直接映射 系统整体必须强调草业的生态生产力品格：接受外部投入并输出产品；吸纳整合自身和外界产生的废弃物；维持或增进生态系统的健康

4.2 生产层之间的系统耦合 四个生产层之间可发生系统耦合，导致高一级的系统发生－－系统进化和效益放大。 系统耦合发生高一级的系统，导致系统分级－－分级管理；新科范畴与相应的方法论－－新学科。

4 草业科学的学科系统框架 4.1 基础课 探讨草业科学发生与发展的基本因素，各个因子群涉及的已经定型的专业知识系统。属草业科学界面以外的“外源”型课程，主要在于吸收、利用其科学知识为我所用，而不是去丰富它，发展它

第一类，非生物因子群：气象学，土壤学，自然地理学，测量学，地理信息系统等 第二类，生物因子群：生物学概论，生物技术，植物学，动物学，微生物学，生态学等 第三类，社会因子群：哲学概论，美学，伦理学，经济学，各种专业经济、财会、经贸、社会学等

4.2 专业基础课 通过草业科学的界面行为探讨草业科学发生与发展的知识（理论和技术），草业科学本身的“内源”型课程 第一类，发生于界面A的课程：饲用植物学，草地肥料学；专业基础补充课：草类（herbicious plants）基因工程，草类病害生态学，草类营养生态学等

　专业基础课（续） 第二类，发生于界面B的课程：家畜饲养学，营养生态学，草原保护学,草原生态化学；专业基础补充课：动物生产力能学，动物生态学，草地病理生态学等 第三类，发生于界面C的课程：草业工商管理，农业经济学，经济地理学，有关政策法规等；专业基础补充课：农畜产品加工（可能细分若干课程，如草品加工，肉类加工，奶品加工等）

4.3 专业课程 第一类，发生于界面A的课程：草类育种学，草类栽培学，草坪学等；专业补充课：草类种子学，草类收获与贮藏，绿地与园林工程等 为生产服务，在基础课和专业基础课的基础上，综合各个界面发生的学科，以生产层要求为依据，开设有关课程 第一类，发生于界面A的课程：草类育种学，草类栽培学，草坪学等；专业补充课：草类种子学，草类收获与贮藏，绿地与园林工程等

第二类，发生于界面B的课程：草地管理学，放牧生态学；专业补充课：反刍动物生态学，瘤胃微生态学，野生动物学，草地类型学等 专业课程（续） 第二类，发生于界面B的课程：草地管理学，放牧生态学；专业补充课：反刍动物生态学，瘤胃微生态学，野生动物学，草地类型学等 第三类，发生于界面C的课程：草地生态系统学，草业经济管理学；专业补充课：草地调查规划学，草地资源学，草业专家系统等

二级专业－在草业科学内部的专业分工，侧重生产层需要的设二级专业 4.4 二级专业 二级专业－在草业科学内部的专业分工，侧重生产层需要的设二级专业 　 设置二级专业的前提条件 社会生产需要，不外乎对4个生产层的需要 根据社会生产需要组合具有一定生产功能的学科群，名称和内涵符合社会生产的要求和草业科学专业范畴 具备开设二级专业的能力

二级专业的构建：将基础课、专业基础课和专业课，参照界面行为，按照四个生产层重新组合成二级专业 二级专业（续） 二级专业的构建：将基础课、专业基础课和专业课，参照界面行为，按照四个生产层重新组合成二级专业 设置二级专业应注意：科学覆盖面依据生产系统本身的延伸规律，不可过窄过细，否则既不利于学生适应于广阔的社会需求，也不利于专业本身的发展

二级专业举例 目前可以考虑的二级专业：草坪与绿地；自然／草地资源与管理，草业经济管理，草业信息，草地生物保护（不同于保育），草地－家畜生产各论（如草地畜牧业，草地奶牛业，草地肉牛业）等

二级学科 涵义：通过对界面的认知，按照有关学科的内在联系，将有关学科重组的学科群 组建原则：界面逻辑起步，沿着生产流程而达到为生产服务的目的。不一定直接满足生产需要，其主要任务是谋求学科的发展 二级学科举例：草地资源学，草地农业生态系统学，草业系统健康评估，草业信息与数字化等（也可以在上述学科内选择次一级学科作为二级学科）

二级专业与二级学科的异同 组织形式相似：优化重组相关学科 组织原则不同：二级专业以生产层为依据，二级学科以界面为依据 焦点不同：二级专业聚焦于发展生产，二级学科聚焦于科学创新 两者可能重合

5 结束语 草业科学是研究从草地资源到草地农业生产的草地农业系统的科学。以3类因子群为基本元素，通过3个主要界面，运用4个生产层发挥其特有农业系统属性。 草业科学是近百年发展起来的，在国内有近60年的历史。这一时段处于历史长河的激流转折之中，是千载难逢的巨大时空跨越，对迎接全球经济一体化、农业结构改革意义非同寻常。

草业科学以草地资源和草业生产为基础构成的学科框架要素： 三类因子群 三个界面 四个生产层 以及由此发生的各类课程 以生产层为主要依据的二级专业 以界面为主要依据的二级学科

系统含有多个界面，3个界面是最主要的；界面是有关子系统之间相互作用的区域，是系统最活跃、最敏感、功能最密集的部分；每个界面都包含一组学科群，是“学科交叉点”的精确表述；草业科学新的分支学科将发生、成长于不同的界面；界面是研究草业科学的着力点

课程设置依据它们在本学科系统的界面上的功能特异性和必要性；研究与教学应致力于界面所形成的“内源”型学科，而不是界面背后的“外源”型学科 二级专业设置依据4个生产层，社会需要是专业生存的土壤，对设立二级专业有“一票否决”权；二级学科以界面为依据而组建的学科群，是界面逻辑优先的前提下，通过科学创新间接为社会大生产服务

草地农业肩负重大历史使命 生态系统的重大意义 草地生态系统是全球最大的生态系统＞24％；生物多样性；碳平衡。 食物安全的重大意义 　草地生态系统是全球最大的生态系统＞24％；生物多样性；碳平衡。 食物安全的重大意义 环境保护和持续发展的重大意义 　人居环境

加强交流，团结一致，为我国草业科学发展并肩前进！ 　加强交流，团结一致，为我国草业科学发展并肩前进！　 　　谢谢！