草地载畜量研究进展:中国草畜平衡研究困境与展望

草畜平衡问题是中国草地畜牧业的核心问题,草畜平衡的理论依据、计算参数存在着争议和分歧。本文主要依据中国载畜量和草畜平衡研究成果,总结了中国草畜平衡研究和实践上的困境。指出以平衡理论为基础的草畜平衡,对主要由降水驱动的干旱、半干旱草地并不具有指导意义。草地生产力时空变异大,根据平均生产力和家畜平均采食量核算的草畜平衡无法做到动态平衡;"季节畜牧业"、"关键场"等理论在解决草畜时空相悖上也充满挑战。家畜单位、存栏数量、合适放牧率等主要估算参数的争议,还不能为草畜平衡实践提供切实可行的决策依据。探索草畜适应性动态管理,协调草地生产的生态、社会和经济功能,应是中国草畜平衡未来的研究重点。

2001-2008年甘南牧区草地地上生物量与载畜量遥感动态监测

草地地上生物量监测是草地资源空间格局动态研究的重要内容,也是草畜平衡综合分析的基础。利用2006-2008年甘南牧区草地调查资料和Terra/MODIS每日地表反射率产品MOD09GA,建立了草地地上生物量遥感反演模型,模拟分析了甘南州及各县市草地资源在2001-2008年期间的各旬、月和年的生物量及理论载畜量变化动态。研究结果表明,MODIS增强型植被指数EVI的乘幂函数可以较好地模拟甘南牧区草地地上的生物量鲜重,拟合模型平均估产精度为76.7%,可很好地模拟牧草生长状况较好时期(5-10月)的草地地上生物量变化动态。甘南牧区草地生长主要集中在5月上旬-10月下旬期间,草地旬最大地上生物量数字图像可以较客观地反映草地植被生长发育的总体规律。但是,个别旬生物量受大范围长时间阴雨多云天气状况及放牧家畜数量有较大变动情况的严重影响。2001-2008年不同草地类型的月最大生物量动态变化曲线均呈单峰抛物线形式,全州平均最大生物量均出现在7月,但不同年份产量达到最大值的月份有所变化,主要集中在7-8月。甘南州草地地上总生物量年度之间存在较大的差异。全州8年平均总地上生物量为109.31亿kg。2005年全州草地植被年总生物量最高,达129.1亿kg,其次为2006,2007和2002年,分别为113.2,110.7和109.0亿kg。由于气候条件和不同县市草地面积及生长状况等存在较大差异,其理论载畜量也存在显著差别。

三江源区嵩草草地枯草期牧草营养价值评定及载畜量研究

为探究三江源区枯草期嵩草(Kobresia)草地营养供给潜力和载畜量,采用概略养分分析法和体外产气法,结合产草量对枯草期牧草综合评定并确定其载畜量。结果表明:可食产草量为64.14g.m-2;以风干样为基础测定的水分、灰分(Ash)、钙(Ca)、磷(P)、钙磷比(Ca/P)、粗纤维(CF)、酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)、粗脂肪(EE)和粗蛋白(CP)分别为7.16%,5.66%,1.13%,0.04%,38.47,28.41%,44.31%,63.33%,2.32%和3.37%;体外发酵pH和氨氮浓度均在正常范围内,体外干物质消化率(IVDMD)、消化能(DE)和代谢能(ME)为36.10%,4.50MJ.kg-1和2.92MJ.kg-1;水分,Ash,Ca,P,Ca/P,CF,ADF,NDF,EE和CP输出量分别为:4.62g.m-2,3.59g.m-2,0.79g.m-2,0.02g.m-2,42.51,19.37g.m-2,28.46g.m-2,39.25g.m-2,1.42g.m-2和2.35g.m-2;数量载畜量、可消化蛋白(DCP)载畜量和ME载畜量分别为1.06,0.37和0.74SU.hm-2。研究证实嵩草草地空间异质性大,牧草中P和CP严重匮乏,营养成为限制家畜生产的关键因素。

高寒草甸草场不同载畜量下土壤酶与土壤肥力的关系研究

对肃北高寒草甸不同载畜量下土壤酶活性与肥力因子的关系进行了研究。结果表明,不同载畜量下不同土壤深度草地土壤肥力不同。0-20 cm土壤水分、pH和有机质随载畜量增加而下降,土壤容重则随载畜量和土层深度增加而增加,放牧草地土壤均呈弱碱性;0-20 cm土壤全氮、速效氮、速效磷和速效钾含量均在高载畜量区达到峰值（P〈0.01）,其中全氮和速效钾在中载畜量区出现最低值;0-20 cm土壤脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性均高区高于中区和低区,随土层的加深,过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性呈逐渐降低的趋势,不同层次间显示出不同程度的差异性。相关分析和主成分分析表明,土壤过氧化氢酶和碱性磷酸酶间以及它们与土壤主要肥力因子间具一定相关性,说明土壤酶可以用来表征土壤肥力状况。

草地生态系统载畜量与合理放牧率研究方法进展

草地载畜量和合理放牧率历来是草地生态系统的研究热点。然而,多年来的研究成果却未能有效解决实现草地可持续发展的管理和技术问题,由此可见,现有的载畜量和放牧率研究体系尚存在一定的缺陷。近年来围绕草地载畜量和合理放牧率的准确评定,各国学者进行了大量研究,涌现出许多新的理论和方法。越来越多的研究开始关注经济因素在放牧草地生态系统中的作用,并将载畜量划分为生态和经济载畜量两类,而且对合理放牧率也有了更进一步的认识。通过对现有载畜量和放牧率研究方法的总结,指出了其中可能存在的缺陷,认为草地载畜量不应仅以生态载畜量为标准,而在确定放牧率时应将农户行为和宏观经济背景纳入考虑范围;在放牧草地生态系统研究中应与生态经济学的理论方法相结合;将大面积草地化整为零,以放牧小区为单位有利于提高载畜量和放牧率评估的精确性。

浑善达克沙地草场资源评价与载畜量研究——以内蒙古正蓝旗沙地区为例

浑善达克沙地是我国的四大沙地之一,也是气候变化及人类活动影响较为敏感的地区之一。20世纪60年代以后,由于人为不合理的活动,特别是过度放牧,使该沙地草场发生严重的退化、沙化,其荒漠化发展速度成为全国少数几个超过4%的地区之一。不仅造成草场生产力的显著下降,制约牲畜业的健康发展,而且成为京津地区最主要的沙尘源之一。本文以内蒙古正蓝旗的浑善达克沙地区为例,通过收集资料、进行野外实地考察和调查,分析沙地草场植被类型及其分布特征,测算各类型草场典型群落的生产能力并进行草场资源评价,在此基础上探讨其沙地草场的理论载畜能力,为科学、合理利用草场提出理论依据。

甘南牧区草地生产力与载畜量时空动态平衡研究

利用20052007年每日MODIS地表反射率产品MOD09GA和草地地上生物量鲜重实测数据与实际载畜量资料,建立甘南州草地生物量与可食牧草量遥感监测模型、不同季节放牧草场的理论载畜量模型和草畜平衡监测模型,分析天然草地的生产力与载畜量的时空动态平衡状况与调控对策。结果表明,甘南州全年总可食牧草的鲜草产量为61.9亿kg,其中暖季草场、冷季草场和全年草场的可食牧草产量分别占总可食牧草产量的35%、24%和42%。全州的理论载畜量为689.5万羊单位,冷季牧场和全年草场的超载率分别为82%和84%,而暖季草场欠载率为37%,全州草地的超载率为26%。如果保持现有的家畜数量不减,则全年需要补给牧草约26亿kg,补饲量占全州天然草地提供牧草量的42%。如果将农牧区和纯牧区的超载量分别降低50%和80%,则需要补给牧草13亿kg和5.2亿kg,补饲量占全州天然草地提供牧草量的21%和8.4%。

基于秸秆补饲的青藏高原草地载畜量平衡遥感监测

为了快速准确地掌握青藏高原草地生产力/产草量及草畜平衡情况,促进藏区草地资源可持续利用,实现青藏高原生态与生产协调发展,有必要对青藏高原不同行政区域天然草地及补饲后的载畜能力和草畜平衡问题开展研究。该研究首先结合MODIS（moderate-resolution imaging spectroradiometer）的归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）数据、青藏高原草地类型图、气象数据、土壤质地数据等数据,利用改进的CASA（carnegie-ames-stanford-approach）模型,对青藏高原草地产草量进行了估算,并分析了青藏高原草地天然产草量的空间分布情况。然后利用草谷比法估算了青藏高原饲用秸秆资源量及空间分布情况,计算得出各县市可利用的秸秆资源的载畜量情况。最后根据草地产草量、秸秆资源载畜量和实际载畜量,利用草畜平衡模型,模拟得出各县市的超载过牧情况。结果表明：2010年,青藏高原年产草量区域差异十分明显,西藏年产草量最大为2642.89万t,青海藏区次之,为2 307.60万t;云南藏区最低,为37.36万t。青藏高原天然草地总载畜量为8 363.04万只（羊单位,以下同）,其中,青海省藏区为2 889.10万只,西藏为2 789.35万只,四川藏区为1 854.10万只,甘肃藏区为796.42万只,云南藏区为34.09万只。青藏高原饲用秸秆资源量为372.16万t,其中青海藏区和西藏的饲用秸秆资源总量占整个藏区的74.77%;其他3个省份的可饲用秸秆总量比例仅占25.23%。青藏高原饲用秸秆资源可饲养牲畜293.53万只,其中青海省藏区为172.48万只,西藏为46.80万只,四川藏区为31.94万只,甘肃藏区为19.69万只,云南藏区为22.65万只。青藏高原各县市超载过牧十分突出。在未补饲情况下,超载率超过5倍的县市占7.69%,2~5倍的占13.46%,1~2倍的占28.84%,超载率小于1倍的占38.82%,未超载的仅占11.19%。通过补饲秸秆资源,未超载过牧的县市比例未发生变化,但各县市的超载过牧情况有所改善。超载率超过5倍的县市比例下降了3.2个百分点,2~5倍的下降了4.49个百分点,1~2倍的增加了5.49个百分点,超载率小于1倍的增加了2.2个百分点。因此,今后青藏高原需根据草地资源及饲用秸秆资源的承载能力严格控制牛羊的养殖数量,实现生态环境和畜牧业的可持续发展。

三江源区不同季节放牧草场天然牧草营养价值评定及载畜量研究

为探究三江源区不同季节放牧草场天然牧草营养供给潜力和载畜量,选用3头安装永久性瘤胃瘘管的成年大通牦牛为瘤胃液供体动物,采用概略养分分析法和体外产气法,结合产草量对放牧草场牧草进行综合评定并确定其载畜量。结果表明,1)夏、秋及冬春放牧草场的可食风干草的最高产量分别为(123.83±17.88),(256.88±29.90)和(246.83±66.73)g/m2。2)夏、秋及冬春草场天然牧草的最高粗蛋白(CP)含量分别为(12.69±0.13)%,(10.54±1.22)%和(8.65±0.64)%,其含量随牧草生长而逐渐降低;夏、秋及冬春草场天然牧草EE的最高含量分别为(2.95±0.10)%,(4.38±0.17)%及(3.74±0.70)%;NDS含量的变化趋势与CP一致,而NDF和ADF含量的变化与CP相反,随牧草生长含量不断增加。3)体外发酵p H和氨氮浓度均在正常范围内;夏季草场牧草的48 h产气量、24 h产气估测消化能(DM)、代谢能(ME)和有机物质降解率(OMD)的最大值分别为(57.50±4.27)m L、(9.32±0.59)MJ/kg、(7.98±0.62)MJ/kg和(57.93±3.23)%;秋季草场牧草分别为(54.67±5.35)m L、(8.83±0.64)MJ/kg、(7.47±0.68)MJ/kg及(55.26±3.52)%;冬春草场牧草分别为(58.83±4.51)m L、(9.56±0.60)MJ/kg、(8.24±0.63)MJ/kg及(52.69±5.14)%。4)无补饲条件下,夏、秋及冬春天然放牧草场载畜量分别按数量载畜量、数量载畜量和DCP载畜量核算放牧科学,其最适载畜量分别为7.05,19.51和2.47SU/hm2;有良好补饲情况下,夏、秋及冬春天然放牧草场载畜量按DCP载畜量、ME载畜量和ME载畜量核算放牧科学,其最适载畜量分别为14.85,29.00和5.03 SU/hm2。因此,三江源区牧草产量和品质季节性差异大,能-氮不平衡,通过补饲可以使夏、秋及冬春放牧草场的载畜量分别提高1.1,0.5和1.0倍左右,有利于促进当地畜牧业发展和生态保护。

河南县高山嵩草草地牧草营养价值与载畜量研究

为研究青海省河南县高山嵩草草地牧草营养价值和载畜量,用概略养分分析和体外产气法评定了不同物候期牧草营养价值,结合产草量估测了不同物候期草地营养输出量及最适载畜量,为本地区确定适宜载畜量提供参考。结果表明:青草期牧草产量全年最高,鲜草产量、干草产量、可食牧草产量分别为717.8 g/m2、273.5 g/m2、248.2 g/m2;总体上,青草期营养输出最高,粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)、粗灰分(Ash)、钙(Ca)、磷(P)含量分别为27.65 g/m2、8.25 g/m2、70.52 g/m2、114.76 g/m2、21.23 g/m2、3.02 g/m2、0.17 g/m2;青草期牧草有机物消化率(OMD)、消化能(DE)、代谢能(ME)分别为83.65%、13.98 MJ/kg、12.90 MJ/kg;枯草期、返青期、青草期、枯黄期最适载畜量分别为2.36、8.67、23.49、23.18 SU/hm2。研究表明:随着物候期的推进,天然草地的牧草产量、营养输出能力、最适载畜量均呈先增加后降低的趋势;营养价值逐渐降低。

玛多县高山嵩草草地天然牧草营养评定与载畜量研究

研究选用3头安装永久性瘤胃瘘管的5岁大通牦牛为瘤胃液供体动物,采用体外产气法和概略养分分析法,评定三江源区玛多县高山嵩草草地型天然牧草营养价值,并计算该草地类型草地载畜量,为本地区确定适宜载畜量提供参考。研究结果表明:(1)常规营养成分中粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、酸性洗涤纤维(ADF)、水分、粗灰分(Ash)、钙(Ca)、磷(P)的含量分别为9.45±0.18%、3.13±0.11%、28.19±0.31%、7.07±0.08%、4.82±0.05%、0.21±0.03%、0.21±0.01%;(2)体外评定:120h产气量为75.97±1.34 ml,牧草降解率(DMD)为75.59±4.17%,24h估测消化能(DM)、代谢能(ME)、有机物质消化率(OMD)分别为11.18±0.30 MJ/kg、10.28±0.27 MJ、64.70±0.77%;(3)草地数量载畜量约为78万个羊单位;营养载畜量DCP和ME载畜量分别为147万个羊单位、110万个羊单位;(4)最适载畜量为78万个羊单位,即2.27个羊单位/hm2。

锡林浩特市草地载畜量及草畜平衡分析

以北方典型代表区域——锡林浩特市为例,利用GRAZFEED模型,模拟了不同月乌珠穆沁羊在没有补饲的情况下的体质量的变化以及气候因子对其体质量的影响;同时结合统计资料对锡林浩特市各苏木的草地载畜量及草畜平衡状况进行了分析。结果表明,7-9月乌珠穆沁羊体质量日均增质量约8.7 g,其他月体质量及膘情具有不同程度的下降,若要维持体质量或增质量,需额外补充饲料。气候因子也是影响乌珠穆沁羊产出的一个重要因子,4、10月气温较低,乌珠穆沁羊需付出额外的能量才能维持正常的生理活动。在没有补饲的情况下,锡林浩特市除了达布希勒图苏木5-9月的载畜量可做进一步调整外,其他苏木均已超过其能承受的最大载畜量,或者说草畜已经严重失衡。锡林浩特市各苏木畜牧业要得到健康持续的发展,还需进一步的进行调控和管理。草地和牲畜要得到双赢的发展,需出栏一部分牲畜,或加大对牲畜的补饲量。

基于灰色-马尔科夫残差预测模型的甘南草地载畜量预测

为了预测草地实际载畜量与理论载畜量,为草地畜牧业的可持续发展提供理论依据和决策支持基础,通过对甘南州4个县市1998-2009年的草地实际载畜量和理论载畜量数据分析,以灰色GM(1,1)模型和马尔科夫预测模型为基础,建立了优化改进的灰色等维—马尔科夫残差预测模型,以甘南州合作市实际载畜量为实例进行验证,预测结果显著(p<0.01),预测误差低于7.06%,表明该预测模型精度较高,适用于对草地载畜量的预测研究。最后,利用该模型对2010-2014年甘南州4县市草地实际载畜量和理论载畜量进行预测分析,基本符合草地载畜量实际变化过程,为相关部门合理确定草地载畜量和进行科学草地管理提供参考。

不同种植模式下的土地适宜载畜量

【目的】规模化畜禽养殖的快速发展,造成畜禽生产废弃物的大量集中产生,对周边环境造成了巨大的压力,严重影响了畜牧业的可持续发展。本研究旨在建立土地载畜量模型,为畜禽生产废弃物的合理使用提供科学依据;【方法】在查阅大量资料和统计年鉴的基础上,以山东省2012年生猪统计数据和主要种植作物产量及氮磷需求量为例,根据农牧生态平衡和农田生态系统养分循环利用原则,分析了粮食种植(冬小麦-夏玉米)、果树种植(苹果)和蔬菜种植(菜椒-茄子、菜椒-西红柿、西红柿-黄瓜3种大棚种植模式以及茄子-大白菜、西红柿-大白菜、黄瓜-萝卜3种露地种植模式)3种土地利用模式下作物氮、磷养分的需要量,依据畜禽生产废弃物中氮磷养分含量,根据土地养分平衡原理,建立了土地养分平衡模型,确定了不同种植模式下单位面积土地消纳畜禽粪污的能力和载畜量,提出了土地不同种植模式下单位养殖规模需匹配的农田面积;【结果】以能繁母猪为基础建立了估测猪场粪尿养分(氮磷)年排出量的猪单位,折算成单个猪单位的氮、磷产生量分别为87.5和11.1kg/年。以此为基础估测了不同类型畜禽粪尿氮磷产生量。根据种植模式估测了土地氮磷输出量,以蔬菜种植模式下土地氮、磷输出量最高,粮食作物种植模式居中,苹果种植下氮、磷输出量最低。结果表明,蔬菜种植模式土地载畜量更高,大棚种植模式下平均为4.5猪单位/hm^2,露地种植模式下平均为3.8猪单位/hm^2;果树种植(苹果)载畜量最低,为1.2猪单位/hm^2;冬小麦-夏玉米模式下,不考虑秸秆还田,载畜量可达3.9猪单位/hm^2,如果考虑秸秆还田,则载畜量相应降低。以循环利用方式消纳1 000头能繁母猪规模的自繁自养猪场所产生的废弃物,蔬菜种植模式下所需匹配土地面积最少(西红柿-黄瓜轮作的大棚种植模式需要188.7 hm^2),苹果种植所需的匹配土地面积最多,需要匹配833.3 hm^2;不考虑秸秆还田,小麦-玉米轮作种植模式下,需要匹配的种植土地为256.4 hm^2。【结论】根据"养殖-种植"循环利用模式确定了土地载畜量参数为1.2—4.5猪单位/hm^2,该参数为畜禽养殖区域规划、养殖场废弃物处理与利用和土地养分管理提供了依据。

青海省海南州自然因素和载畜量对牧草产量的影响

以天然草地为研究对象,对海南州5个县天然草地的牧草产量与主要自然因素、载畜量的影响进行了研究分析。结果表明:海南州天然草地牧草产量主要受降水、≥0℃积温、载畜量三因素的制约、干扰(F>F0.01),其中降水为主导因素,其次为载畜量,再次为≥0℃积温。

西藏阿里草地资源现状及载畜量

以西藏阿里地区草地为研究对象,对草地资源概况、草地资源类型和草地载畜量等进行了分析。阿里地区草地理论载畜量为299.37万绵羊单位,2010年实际载畜量为346.66万绵羊单位,实际载畜量与理论载畜量相比超载15.80%。通过分析认为,阿里地区应因地制宜地发展草地畜牧业,合理布局草地载畜量,科学利用草地资源,促进草地畜牧业可持续发展。

草畜优化条件下草地生态载畜量测算方法新探

结合前人对天然草地载畜量的研究,在草畜优化条件下,归纳总结出"生态载畜量"这一新的测算方法来适应生产发展的需要。在农牧民经济发展和保护草原生态环境之间找到一个草地载畜量平衡点。新的测算方法为草地畜牧业可持续发展提供了理论依据。

气候变化和载畜量对若尔盖草地沙化的驱动力评价

利用1957～2006年的气象观测资料和不同时期的遥感监测数据,分析了若尔盖地区的气候变化特征和草地沙化特点,应用关联分析、投影寻踪、实数编码遗传算法,定量计算了气候变化和载畜量对若尔盖草地沙化的驱动力大小。结果表明:50年来,若尔盖年平均气温以每10年约0.28℃的倾向率增高,降水略有减少,日照略有增加,蒸发变化不大,近10年来,升温更为显著,降水在波动中略有减少,日照和蒸发明显减少,若尔盖气候呈现出变暖趋干的特征;草地沙化在70年代发展较快,沙化面积(hm2)年均递增率达4.21%,80年代至90年代初变化比较平稳,年均递增率只有0.31%,从90年代中后期开始,沙化速度显著加快,年均递增率高达14.44%;温度、降水、蒸发、日照、风速、大风日数、载畜量等因子均与草地沙化有较高的关联程度,但载畜量和温度才是影响草地沙化的两个主导因子,造成若尔盖草地沙化的主要原因是超载放牧和气候变暖。

内蒙古天然草场的气候生产力及其载畜量研究

利用天然草场的生物量资料和牧草生长期间的降水蒸散比资料，建立了内蒙古天然草场的气候生产力估算模式，其估测值与实测值的拟合率达到７４％～９１％，模式估算的３０００、１５００、１０００、７５０ｋｇ／ｈｍ￣２等值线分别与草甸草原区、干草原区、半荒漠草原区、荒漠草原区的西界基本吻合；草甸草原区、干草原区、半荒漠草原区、荒漠草原区、典型荒漠区的天然草场的理论载畜量分别为１．５～４．０、１．０～１．５、０．５～１．０、０．４～０．５、＜０．４ｓ．ｅ．／ｈｍ￣２。

干旱区灌溉饲草料地载畜量计算方法

水分是制约干旱区荒漠草原草畜平衡管理的最关键因子,解决这一问题的关键在于如何合理实现"以水定草,以草定畜,实现水草畜平衡"的思路。鉴于传统理论载畜量计算方法在产草量估测和牲畜采食量计算中存在较大误差,该文从水量平衡角度出发,提出了基于水草畜平衡的理论载畜量计算方法,以内蒙古中部达尔罕茂明安联合旗为研究区域,根据不同降水量和灌溉水量条件下的水分生产率曲线,对1 a生优质牧草青贮玉米进行估产,在分析不同体质量下绵羊采食和饮水规律的基础上,分别计算出草量载畜量和水量载畜量,以此确定理论载畜量。计算结果表明,在丰水年情景,该文方法比传统方法多6只羊/万m2,有利于提高畜牧业的经济效益;在枯水年情景,该文方法比传统方法少7只羊/万m2,有利于保护草原生态,避免草原退化。该文提出的载畜量计算方法适用于达茂旗荒漠草原,对牧区畜牧业的可持续发展和草原生态环境保护具有重要的指导作用。