草地载畜量研究进展: 概念, 理论和模型

草地载畜量研究进展: 概念, 理论和模型内容摘要：

第 ２３ 卷 　 第 ３ 期 Ｖｏ ｌ． ２３， Ｎｏ． ３ 草　业　学　报 ＡＣＴＡ　 ＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥ　 Ｓ ＩＮＩＣＡ ３１３－３２４ 　　 ２０１４ 年 ６ 月 草地载畜量研究进展 ：概念 、理论和模型 徐敏云１，２，贺金生１ （ １．北京大学城市与环境学院，北京 １００８７１； ２．河北农业大学动物科技学院，河北 保定 ０７１０００） 摘要：平衡理论强调家畜和草地资源之间的生物反馈，主张采取保守放牧策略保 证 草 地 生 态 系 统 的 稳 定 性 ，草 地 管 理的目标是调节草地牧草供给量和家畜饲草需求量平衡。基于非平衡理论的“新 草 地 科 学”，则 强 调 气 候 因 素 尤 其 是降水，决定着干旱、半干旱区草地承载力，主张采取机会主义策略，充分利 用 草 地 并 维 持 草 地 基 况 。 传 统 上，草 地 载畜量的确定是先计算生长季末的草地产量，利用草地利用率等校正系数校正，再 除 以 家 畜 的 年 平 均 需 求 量 ；但 由 于其没有考虑牧草质量、饲喂价值和家畜营养需求，载畜量估计存在误差，从而 导 致 争 议。 本 文 依 据 国 内 外 研 究 进 展，回顾了草地载畜量概念的发展和演变，比较了草地产量载畜量、营养载畜量（包 括 标 准 干 草 载 畜 量、总 可 消 化 养 分及可消化粗蛋白载畜量、能量载畜量）差异，归纳 了 草 地 载 畜 量 在 应 用 上 的 争 议。 本 文 指 出，由 于 牧 草 养 分 的 季 节变化动态，采用家畜营养需求法估测的载畜量值通 常 较 草 地 产 量 法 为 低，放 牧 实 践 上 应 采 用 ２ 种 方 法 相 结 合 估 算草地载畜量，根据估算数较低者确定草地载畜量 有 利 于 草 地 可 持 续 利 用 和 保 护 。 草 地 通 常 既 存 在 平 衡 态，也 存 在非平衡态；而基于平衡理论的保守放牧策略在放牧 率 和 放 牧 压 力 上，与 基 于 非 平 衡 理 论 的 机 会 放 牧 策 略 存 在 差 异；放牧管理应结合气候条件、草地基况、草地产权制度、政府贴现与否及市场价 格 等 因 素，选 择 保 守 放 牧 策 略 或 机 会放牧策略，实现草地畜牧业生产的生态和经济效益。由于生态模型通过模拟草 地 对 放 牧 的 响 应 及 放 牧 对 草 地 的 影响，是草地管理的基础，本文归纳了草地放牧管理相关的生态模型和放牧管理 应 用 程 序，以 期 为 草 地 放 牧 管 理 决 策提供参考。 关键词：草地载畜量；平衡理论；新草地科学；放牧策略；草地生态模型 中图分类号： Ｓ８１２． ８　　 文献标识码： Ａ　　 文章编号： １００４－５７５９（ ２０１４） ０３－０３１３－１２ ＤＯＩ： １０． １１６８６／ｃｙｘｂ２０１４０３３７　　 ＊ ［］ ５×１０９　ｈｍ２ ，约占世界陆地面积的 ２６％ ，占农业用地面积的 ７０％ １ 。 草地在畜牧生产、野 　　 全球草地面积 ３． 生动物栖息地、生物多样性、碳贮存、淡水供应和休闲服务等方面发挥重要作用。其中，家畜放牧是天然草地最主 要的利用方式。合理放牧，对于草地利用可持续性，以及家畜生产和草地生态系统服务至关重要。虽然全球范围 草地产量呈现下降趋势，但牧民出于经济利益等因素，扩大饲养规模 ［２］，使家畜数量增长迅速 ［３］。此外，由于大多 数草地的自由放牧利用方式，草地利用存在着经济上的非理性和生态上的破坏性，造成公地悲剧 ［４］。过度放牧造 成土壤侵蚀和草地退化 ［５］，降低了生态系统弹性和系统应对气候变化的能力，草地管理面临着如何适应降水 的 不 确定性及规避生产风险的挑战 ［６］。 草地畜牧业的核心问题是草畜平衡问题 ［７］。草畜平衡就是在草原上保持合理的载畜量，合理地利用草地 ［８］。 草地放牧管理是草地系统组分的综合管理，放牧管理应调控草原各生产要素，摒弃传统的片面追求牲畜数量的粗 放型草地畜牧业，确保草地稳定高产、保护草地生态环境和促进草地畜牧业持续发展。草地可持续利用的关键是 引导牧民成为理性生产者 ［６］，最优放牧策略必须对不断变化的草地做出快速反应，科学地确定草地载畜量和放 牧 率，实现草畜平衡，实现草地的可持续利用 ［９］。目前，确定载畜量的方法在家畜采食量、牧草产量、关键区域选择、 放牧利用率、水源距离调整以及补饲等逐渐趋向标准化 ［１０］。但关于草地载畜量与放牧率研究存在着理论和方法 上的缺陷 ［８，１１－１５］，理论基础上 存 在 平 衡 理 论 ［１６－１７］、非 平 衡 理 论 ［１８］之 争；计 算 方 法 上 存 在 产 量 载 畜 量 和 营 养 载 畜 量 ［１２，１９］之争；草地产量的年限也不确定 ［１０，２０］，也 存 在 生 态 载 畜 量 ［２１－２２］和 经 济 载 畜 量 ［１３，２３］上 的 争 议。 新 的 理 论 和 ２０１３－０６－０５；改回日期： ２０１３－１１－０６ ＊ 收稿日期： 基金项目：中国科学 院 重 要 方 向 性 项 目 （ＫＳＣＸ２－ＹＷ－Ｇ－０７６），中 国 科 学 院 战 略 性 先 导 科 技 专 项 （ＸＤＡ０５０５０３０４）和 保 定 市 科 技 攻 关 项 目 （ １３ｚ ｆ ０６３）资助。 作者简介：徐敏云（ １９７７－），男，山东苍山人，博士后。Ｅ－ｍａ ｉ ｌ： ｘｕｍｉ ｎｙｕｎ＠ｐｋｕ． ｅｄｕ． ｃｎ ＡＣＴＡ　 ＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥ　 Ｓ ＩＮＩＣＡ（ ２０１４） ３１４ Ｖｏ ｌ． ２３， Ｎｏ． ３ 方法正在逐步建立和完善，但由于草地生态系统的复杂性，新的、完整的理论和方法体系尚未形成 ［２４］。 依据国内 外研究进展，本文综述了草地载畜量定义、理论依据，以及草地载畜量生态模型，以期为草地放牧管理提供参考和 依据。 １　 草地载畜量概念 １． １　 草地载畜量概念的演变 ［ ］ 草地载畜量的概念是由人 口 承 载 力 衍 生 而 来 ［１３，２５］，Ｍａ ｌ ｔ ｈｕｓ２６ 在 “人 口 论 ”中 最 先 提 出 了 人 口 承 载 力 的 概 ［ ］ ［ ］ 念， １８３８ 年 Ｖｅ ｒｈｕ ｌ ｓ ｔ２７ 用 Ｌｏｇ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ方程首次 表 达 了 Ｍａ ｌ ｔ ｈｕｓ 人 口 论， Ｐｅ ａ ｒ ｌ和 Ｒｅ ｅｄ２８ 也 于 １９２０ 年 独 立 提 出 了 Ｌｏｇ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ方程，以及 Ｌｏｇ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ方程的渐近线，即“ Ｋ”值，指的是 有 限 资 源 下 种 群 的 容 纳 量，但 此 时 并 未 明 确 提 出 承 载力这个概念，而以“饱和水平上限”、“最大种群数量”或“ Ｓ 型曲线渐近线”来表示生物在环境约束下的最大种群 ［ ］ ［ ］ 数量 ［２９］。承载力概念和 Ｌｏｇ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ方程在 生 态 学 研 究 中 也 没 有 联 系 在 一 起 ３０ 。 直 到 １９５３ 年， Ｏｄｕｍ ３１ 第 １ 次 把 承载力的概念和 Ｌｏｇ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ曲线的理论最大值常数联系起来，将 承 载 力 概 念 定 义 为 种 群 数 量 增 长 的 上 限。 真 正 促 使承载力概念提出的是 １９ 世 纪 末 至 ２０ 世 纪 初 美 国 西 部 牧 区 载 畜 量 管 理 研 究 ［２５］。 承 载 力 这 个 词 最 早 出 现 在 ［ ］ １８４５ 年美国国务院向参议院所做的报告中 ３２ ， １９ 世 纪 ７０ 年 代 应 用 到 生 物 系 统，大 约 １０ 年 后，承 载 力 应 用 范 围 扩大到非生命自然系统 ［３２］。１８８６ 年，它首次涉及家畜 ［３３］。１８８９ 年，承载力作为衡量生产力的手段开始应用于草 地 ［３２］。 １． ２　 草地产量载畜量 ［ ］ ２０ 世纪初， Ｈａｄｗｅｎ 和 Ｐａ ｌｍｅ ｒ３４ 将“承载力”一 词 引 入 草 原 管 理 学，由 此 衍 生 载 畜 量 的 科 学 含 义，即 特 定 时 期内在草地资源不受破坏的条件下，一定面积的草地能够承载的家畜数量。建立于 １９０３ 年的 Ｓａｎ ｔ ａ　 Ｒｉ ｔ ａ　 Ｅｘｐｅ ｒ－ ［ ］ ｉｍｅｎ ｔ ａ ｌ　 Ｒａｎｇｅ（ ＳＲＥＲ），主要从事草地生态畜牧业研究 ３５ ，推进草地载畜量研究的发展，将草地载畜量界定为：草 地实现稳定性盈利所能承载的家畜数量 ［３６］，家畜需求与草地供应保持和谐稳定 ［３７］，草地可 持 续 利 用 而 不 造 成 草 地退化 ［３８］，提供相对稳定的畜产品而不严重损害草地资源等 ［３５］。 ［ ］ Ｓａｍｐｓｏｎ３９ 完善了载畜量的定义：在草地牧草 被 正 常 采 食 而 不 影 响 下 一 生 长 季 草 地 产 量 条 件 下 ，一 定 面 积 ［ ］ 的草地能够承载的一种或多种家畜的数量。Ｄａ ｓｍａｎｎ４０ 进一步将其修正为：在草地牧草和放牧家畜的生长不受 影响、土壤资源不受破坏的条件下，草原能 够 负 荷 的 同 种 家 畜 的 最 大 数 量。１９６４ 年 美 国 草 原 学 会 规 定 了 载 畜 量 的标准，即每年最长放牧时间内，一定土地面积上存活的最大家畜数量 ［４１］。１９８５ 年任继周 ［４２］给出了载畜量的综 合概念：单位时间内单位面积草地上可以正常养活的家畜数量，并提出了载畜量的准确表 示 方 法，包 括 时 间 单 位 法、面积单位法和家畜单位法。１９８９ 年，美国草 原 学 会 又 修 正 了 载 畜 量 的 定 义，即 以 饲 草 料 资 源 为 基 础，一 定 土 地面积上承载的家畜总数 ［４３］。目 前，草 地 载 畜 量 最 广 为 接 受 的 概 念 是：在 可 持 续 的 基 础 上，草 地 最 大 可 能 放 牧 率 ［４４］。载畜量多指牧草产量载畜量，因没有考虑牧草质量和饲用价值而饱受批评 ［１２］。草地载畜量通常用家畜单 位 月（ ａｎ ｉｍａ ｌ ｕｎ ｉ ｔ　 ｍｏｎ ｔ ｈ，ＡＵＭ）计量，其定义为，体重为 ４５４ｋｇ 的牛，日食量为 １１． ８ｋｇ 干草， １ 个月摄食牧草的 　 数量 ［４３］。 １． ３　 草地营养载畜量 草地产量载畜量只考虑了摄食的数量，没有考虑牧草的质量；在家畜采食量上，没 有 区 分 家 畜 生 长 阶 段 的 饲 养差异 ［４５］。批评者认为，可食干物质产量并不是 评 价 载 畜 量 的 可 靠 指 标，牧 草 营 养 价 值 才 是 影 响 草 地 载 畜 量 的 决定性因素 ［１９］。由于天然草地牧草营养成分的季节性变化，家畜营养需求法估算的草地载畜量一般低于根据草 地产量法估算的草地载畜量 ［１２］。产量载畜量必须和牧草营养价值，特别是粗蛋白含量、能量、矿物质含量结合起 ［