基于改进关键场的干旱风沙草原牧区草畜平衡评价

牧区合理载畜量的确定是进行草畜平衡评价的核心工作之一,对指导牧区经济、社会和生态环境的可持续发展具有重要意义。中国西北干旱风沙草原受不合理放牧的影响,草地退化、沙化、盐碱化问题突出,为保护草原生态系统而实施的季节性间歇放牧制度使得牧区草畜供需关系进一步复杂化,牧区合理载畜量的确定缺乏有效的计算方法,草畜平衡评价的指导意义不强。该研究选取鄂托克旗牧区作为典型研究区,引入载畜量年内波动系数和草地生产力丰平枯系数2个动态参数,构建了一种基于改进关键场的牧区合理载畜量计算方法,并结合草畜平衡指数(Balance of Grassland and LivestockIndex,BGLI)对鄂托克旗牧区的草畜平衡状况进行了分析。结果表明,干旱风沙草原牧区草畜供需过程非一致性显著,牧业年度内形成了包含5个子过程的动态周期;改进关键场方法充分考虑了这一供需节律匹配关系,对传统和关键场方法进行了改进和完善,其在干旱风沙草原牧区合理载畜量计算中更具适用性,合理载畜量计算结果表明牧区各分区的冷季草场占比过高,现状年桌子山及山前平原分区、都斯图流域分区以及内流河分区的全年合理载畜量分别为8.60、53.49和27.66万羊单位;基于改进关键场方法对鄂托克旗牧区进行草畜平衡评价可知,现状年内流河分区超载最为严重,牧区各草场及全年的BGLI值均在105%左右,桌子山及山前平原分区次之,均在40%以上,而都斯图流域分区草畜平衡状况相对良好。     

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。     

内蒙古四子王旗草地资源承载力目标规划模型

解决“水草畜”平衡问题是促进干旱牧区经济和生态环境协调发展的关键.通过目标规划模型应用,计算了内蒙古四子王旗牧区草地资源承载力水平,明确了在人工种植冷季补饲型阶段和暖季放牧冷季舍饲型阶段的水资源开发利用率、可持续载畜量及所需灌溉饲草料基地发展规模.从研究区水量平衡、畜牧业产业结构及技术经济指标方面分析论证了水利化畜牧业在退化草地修复方面的可行性及其综合效益.     

干旱、半干旱牧区草地生态需水与生产潜力研究

针对目前天然草地在无灌溉及农林措施条件下的生态需水问题 ,以内蒙古各类草地为对象 ,研究天然草地需水与降雨、土壤水、草地植被盖度、生物量的定量关系 ,建立以土壤水可利用量和草地生态平均耗水量为基本参数的天然草地需水计算方法 ,确定达到一定生态水平、维持生态平衡和发挥期望功能的天然草地需水量阈值范围。分析草地生产潜力 ,认为通过对牧草适当利用和保护 ,天然草地增产潜力约为 12 % ,采用调整畜牧业结构 ,加快畜群周转 ,提高草畜转化率 ,采用划区轮牧、补播改良牧草等加大草原生态建设力度 ,提高水分利用效率可增产 2 0 0 %～ 30 0 % ,不仅能够减轻草地过牧压力 ,改善生态环境 ,而且促进落后的传统畜牧业向现代畜牧业转变     

划区轮牧制度在草地资源可持续利用中的作用研究

通过对比研究放牧制度及围栏封育对退化草地植被的影响来探讨划区轮牧在退化草地植被恢复中的作用。结果表明，在相同的载畜率条件下，划区轮牧制度通过对放牧利用时间与空间的合理配置，使建群种短花针茅与优势种无芒隐子草在质量百分比、重要值、生产力等方面比连续放牧都有所提高，与围栏禁牧的对照小区有同样的恢复效果。因此，将划区轮牧用于荒漠草原植被恢复在实践中是可行的，是实现草地资源持续利用的有效途径之一，建议在今后的退化草地恢复中要从优化放牧方式上寻找新的发展出路。     

中国生态农业十大模式和技术

四、草地生态恢复与持续利用模式及配套技术草地生态恢复与持续利用模式是遵循植被分布的自然规律,按照草地生态系统物质循环和能量流动的基本原理,运用现代草地管理、保护和利用技术,在牧区实施减牧还草,在农牧交错带实施退耕还草,在南方草山草坡区实施种草养畜,在潜在沙漠化地区实施以草为主的综合治理,以恢复草地植被,提高草地生产力,遏制沙漠东进,改善生存、生活、生态和生产环境,增加农牧民收入,使草地畜牧业得到可持续发展。1牧区减牧还草模式针对我国牧区草原退化、沙化严重,草畜矛盾尖锐,直接威胁着牧区和东部广大农区的生态和生产…     

荒漠草原不同放牧制度群落稳定性研究

在短花针茅荒漠草原,对比研究了不同放牧制度群落植物重要值和多样性,研究结果表明:划区轮牧和对照区重要值较高的植物为短花针茅、无芒隐子草、碱韭和糙隐子草,自由放牧区1年生植物重要值较高;2002年Shannon-Wiener、Simpson和Pielou群落多样性指数自由放牧区偏高于轮牧区,但从3种指数的影响因子重要值的分布上看,轮牧区主要分布在建群种和优势种上,自由放牧区分布在建群种、伴生种和1年生植物上,可以认为轮牧条件下群落环境更稳定.     

考虑饲草料质量的家庭牧场水土草畜平衡计算方法与应用

家庭牧场作为牧区的基本生产单元，开展家庭牧场水土草畜平衡计算合理确定灌溉人工草地和牲畜饲养规模，对促进水资源可持续利用和维护草地生态安全具有实际管理意义。该研究针对牧区具体管理单元水土草畜平衡调控方法缺乏的问题，同时考虑了不同种类饲草料质量的差别，提出了考虑饲草料质量的家庭牧场水土草畜平衡计算方法，以内蒙古自治区鄂托克前旗典型家庭牧场为例，计算结果表明家庭牧场现状灌溉人工草地和牲畜均处于轻度超载状态，水资源超载率为6.05%，考虑饲草料质量前后牲畜超载率分别为12.98%和5.38%。针对现状平衡状况提出了调整种植结构和灌溉形式组合的8套优化调控方案，经不同方案可供水量变化以及可承载的灌溉人工草地和牲畜饲养规模对比分析，表明种植质量更高的饲草料、采用更节水的灌溉形式可明显提升水资源对灌溉人工草地和饲草资源对牲畜的承载能力，为给家庭牧场水资源和天然草地更多的修养生息空间，建议家庭牧场保持现有人工草地面积不增加，将紫花苜蓿灌溉形式调整为地下滴灌。将燕麦灌溉形式调整为滴灌时，核减牲畜至464羊单位维持家庭牧场水土草畜平衡；将固定式喷灌燕麦调整为滴灌玉米或地下滴灌紫花苜蓿，虽计算的适宜牲畜高于现状牲畜饲养量，但仍保持现有牲畜饲养规模。提出的计算方法可为牧区水土草畜平衡计算与管理提供一种新的思路。     

牧区水-土-草-畜平衡调控模型建立与应用

针对牧区水资源短缺、水土资源不匹配、草畜平衡矛盾突出及生态环境脆弱的问题,该文在分析现有研究对牧区水-土-草-畜平衡调控研究不适应的基础上,构建经济效益与生态效益统一度量的牧区水-土-草-畜平衡调控模型,并在内蒙古自治区鄂托克前旗进行实例应用,以牲畜饲养过程中灌溉人工草地和天然草地耦合比例建立调控方案集,分析水土草资源开发与经济生态综合效益响应关系,结果表明随牲畜补舍饲时间增加灌溉人工草地种植面积增加,区域发展限制因素逐渐由天然草地限制过渡为水资源限制,研究区土地资源丰富,水资源是控制区域水-土-草-畜平衡发展的关键因子。到2030年鄂托克前旗水-土-草-畜平衡调控阈值主要指标为水资源开发利用量控制在2.66亿m~3,灌溉面积控制在4.24～4.31万hm~2之间,灌溉人工草地开发规模控制在3.04～3.42万hm2之间,牲畜饲养量控制在113.54～118.85万羊单位之间。模型为定量化研究牧区水-土-草-畜平衡调控阈值提供一种新的思路与手段。     

不同放牧制度下短花针茅荒漠草原碳平衡研究

采用围栏封育、划区轮牧、禁牧休牧等措施进行退化草原修复和保护,是关系能否有效合理保护和利用草原、应对气候变化的一个重要命题.本研究以内蒙古短花针茅荒漠草原为对象,测定连续10年(1999～2009年)进行围栏禁牧、划区轮牧和自由放牧等不同放牧作用下的长久样区的草原碳输入、输出及平衡特征,旨在从碳平衡的角度为确定荒漠草原合理的放牧管理方式提供依据.采用野外调查法测定生物量季节动态,密闭气室法测定土壤呼吸动态.结果表明:(1)相较于自由放牧,划区轮牧能保持较高的凋落物量、家畜采食量以及地下生物量,在恢复地上植被方面无明显差别,禁牧保持较高的地上生物量、凋落物量及地下生物量;(2)土壤呼吸随着放牧的进行和季节水热条件的变化,呈现不同的变化趋势,自由放牧在干旱季节产生较小的土壤呼吸;(3)生长季内划区轮牧、自由放牧和围栏禁牧下的荒漠草原净生态系统生产力分别为413.78、401.45、416.80 g/(m2·a)C.短花针茅荒漠草原生态系统碳收支表现为碳汇,不同放牧制度对碳收支影响较小,相对而言,划区轮牧较自由放牧有微弱的碳积累优势.     

基于草原生态保护的牧区水土资源配置模式

为科学保护草原生态,该文在分析牧区面临形势与挑战的基础上,针对"以需定供"配置模式不适应牧区发展需求的问题,提出"水-土-草-畜"的牧区水土资源配置模式。该模式以保护草原生态系统良性发展为前提,以最严格水资源管理制度所确定的区域用水总量为控制指标,以水资源、土地资源和草地资源承载能力为底线,以牧区"水-土-草-畜"平衡为准则,合理配置牧区水土资源,确定适宜的农牧业发展规模。依据该模式推算中国牧区2030年适宜农牧业灌溉面积为936.1万hm2,适宜牲畜饲养量为2.88亿羊单位,在灌溉人工草地和天然草原耦合利用条件下天然草原开发利用达到平衡。牧区"水-土-草-畜"配置模式为实现草原地区生态环境与经济社会协调可持续发展提供了一种新思路。     

基于Landsat TM影像的半干旱牧区天然打草场面积的遥感监测

天然打草场是中国草地畜牧业的物质基础,也是中国内陆的生态屏障。目前中国打草场分布状况、分布面积、产量高低等信息十分缺乏,严重制约饲草储备和救灾应急功能发挥。为解决这些问题,该文基于2009－2011年的Landsat TM5影像数据,并借助野外调查点和目视解译方法对中国半干旱牧区天然打草场状况进行监测分析。结果表明,中国半干旱牧区天然打草场面积达800.35万hm2,目视解译结果的平均解译精度达到76.78%。其中,内蒙古天然打草场面积居首位,面积为688.04万hm2,其次是松嫩平原草原区,打草场面积为91.80万hm2,河北半干旱农牧交错区的打草场面积最小,为20.51万hm2。在内蒙古,呼伦贝尔草甸草原天然打草场约为180.89万hm2,科尔沁沙化草原天然打草场约为96.44万hm2,锡林郭勒典型草原天然打草场面积约为395.40万hm2。研究区天然打草场的植被类型以温性草原类、温性草甸类、低地草甸类为主,少量分布在山地草甸类和温性荒漠草原类。该研究结果可为进一步分析全国半干旱区域打草场变化提供数据支撑。     

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。     

基于飞地经济的青藏高原畜牧业发展新途径探索

飞地经济打破区域界限实现资源互补，飞地产业的发展更是连接了空间的分离。青藏高原因长期粗放的游牧方式和自然灾害等因素，不断造成高寒草地退化，严重限制草地畜牧业的可持续发展。长期以来，青藏高原在畜牧业提质增效和转型升级的关键时期，面临生态环境压力大、草畜资源时空配置失衡等问题的掣肘，直接影响畜产品的均衡供应，阻碍了高附加值畜产品市场竞争力，致使农牧民持续增收乏力。该文着眼"飞地经济"发展举措，在综述青藏高原畜牧业发展局限性的基础上，以生产效率和经济效益提升为目标，探讨青藏高原畜牧业发展路径，提出"飞地畜牧业"发展模式。针对该模式，开展了以牦牛和藏羊为研究对象的远地饲养研究，短期适应性研究证明牦牛和藏羊能够适应江淮分水岭地区冷季气候特点，实现冷季体重正增长，且藏羊表现出较好的繁殖适应性，在引入后第一年开始产羔；同时，牦牛经过两年的适应，首次实现了在江淮分水岭地区的繁殖。因此，"飞地畜牧业"产业发展模式具有成为青藏高原畜牧业发展新路径的巨大潜力，将为保障国家生态体系建设、加快高原畜牧业转型升级、满足市场供需关系等提供科技支撑。     

畜禽粪污土地承载力系统动力学模型及情景仿真

为实现畜禽粪污土地承载力系统评估、预判其发展态势及考察不同减排政策的实施效果,本文进行畜禽粪污土地承载力系统模型的设计、仿真与情景调控。在社会经济、畜禽养殖和种植业各子系统及其要素分析的基础上,以中国北方畜牧大市——石家庄市为例,建立畜禽粪污土地承载力系统动力学模型并进行有效性检验。系统运行结果显示,模型具有具有较好的稳定性,而且模拟值与实际值误差普遍小于10%,因此模型有效。在确定模型有效之后,应用系统动力学模拟仿真不同方案下的石家庄市2007—2025年畜禽养殖土地承载力变化情况。本文设置了4种与系统惯性发展相比较的方案——调整养殖业经济结构、调整环境保护治理投资、调整粪肥占施和协同发展模式,并针对上述5种情景进行仿真。仿真结果显示:1)惯性趋势发展条件下,畜禽养殖业和种植业的产出规模都有增长,但种植业产量增长不及畜禽养殖业的增长,致使种植业难以消纳畜禽养殖产生的氮磷排放,土地承载压力加大;2)调整养殖业经济结构情景下,氮、磷平衡承载均呈现出下降的趋势,但磷平衡承载仍存在压力;3)调整环境保护治理投资情景下,氮平衡承载处于可载状态,磷平衡承载压力下降明显,但只有后8个年度可载;4)调整粪肥占施情景下,氮平衡承载处于可载状态,磷平衡承载情况虽好于初始情景,但仍超载;5)协同发展模式下,氮、磷平衡承载压力均呈下降趋势,且氮、磷承载均处于可载的水平,通过比较分析发现,协同发展模式的效果最好。本研究一方面为开展畜禽养殖污染监测评估工作、建立畜禽养殖污染评估机制提供支撑,另一方面为畜牧大市(县)和其他资源环境超载区养殖业发展的调控提供科学依据。