基于劃區輪牧理論的祁連山北麓牧區動態草畜平衡研究

覃 琳，宋孝玉，馮湘華

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基于劃區輪牧理論的祁連山北麓牧區動態草畜平衡研究

覃 琳，宋孝玉※，馮湘華

（省部共建西北旱區生態水利國家重點實驗室（西安理工大學），西安 710048）

為了恢復和保護祁連山北麓草地生態系統，建設生態畜牧業，該文以肅南縣祁連山北麓牧區為研究對象，基于劃區輪牧理論模擬不同降水情景下輪牧區理論載畜量并分析現狀牧區草畜平衡狀況，分析理論載畜量下輪牧牧區產草需草過程，進行牧區動態草畜平衡分析，并與傳統方法和基于關鍵場理論方法進行對比。結果表明：肅南縣祁連山北麓牧區降水量極大地影響著牧區理論載畜量，宜將平水年理論載畜量100.9萬標準羊單位作為今后牧區畜牧業管理的主要參考指標；2015年牧區同時存在牲畜超載和欠載并且冷暖草場理論載畜量差異較大，應在后期發展中注重調整當前的畜牧業發展結構和合理配置冷暖草地資源。通過3種方法的草畜平衡動態對比分析，基于劃區輪牧理論方法不僅能保證不同輪牧區的草畜動態平衡，且能保持飼草的高效利用，在輪牧區草畜平衡分析計算中具有一定的優越性。

生態；草畜平衡；劃區輪牧理輪；祁連山北麓；動態平衡分析；肅南縣

0 引 言

祁連山作為河西走廊重要的生態屏障和水源涵養地，是整個河西走廊經濟社會發展的基礎，是國家一帶一路規劃順利實施的重要保障。多年來由于各種人為或者自然原因，祁連山局部出現嚴重的生態破壞問題[1-2]，導致祁連山生態環境萎縮，生態服務功能下降，祁連山生態修復和保護工作已經成為當前甘肅省政府工作的重中之重。眾多研究表明，超載過牧是造成祁連山草地生態退化的主要原因之一[1,3-4]，因此研究該地區草畜平衡，確定合理的載畜規模，緩解人草畜矛盾，不僅有利于當地傳統畜牧業向現代生態畜牧業的轉型升級，實現畜牧業的可持續發展[5-6]，而且對于祁連山草地生態的修復和保護亦有積極作用[7-9]。

草畜平衡是中國當前草原管理的主要措施，旨在通過調整牲畜數量和增加飼草料供應量，實現牧區可利用飼草量與牲畜所需的飼草量之間的動態平衡[10-11]。然而，當前牧區草畜平衡管理工作還停留在牧區草地牲畜之間的草量平衡，因而實際牧區草畜平衡工作變成了牧區載畜量與草地面積的平衡分析[12-13]，這種平衡分析大幅度簡化牧區草資源系統和牲畜系統之間的聯系，僅適用于對牧區載畜量的粗略估計[14-15]，不能滿足牧區現代畜牧業發展和生態草原建設的需要。

對此，國內專家學者針對草畜平衡做了一系列的研究，陳全功[16]針對西部牧區季節放牧的現狀，提出了放牧系統關鍵場理論，并應用于阿勒泰地區平衡載畜量研究。楊博等[17]利用代謝能模擬了家畜放牧過程的能量需求，進行牧區草畜代謝能平衡分析，用于指導牧區草地管理和家畜生產。趙有益等[18]針對以往草畜平衡理論指導的滯后性，構建高精度的灰色-馬爾科夫殘差預測模型用于牧區平衡載畜量的短期預測，為牧區草畜平衡管理提供決策依據。李夢嬌等[19]考慮牧草生產的時空異質性，利用遙感數據反演牧區牧草資源量，分析區域草畜平衡，并基于牧草生產的主要驅動因素，提出相應的調控方式。劃區輪牧是目前公認的集約化的草地放牧管理方式[20-22]，它根據牧區不同草地類型的生長狀況和牲畜需草量的特點將牧區草地區塊化[23]，按照制定的放牧順序和放牧時間進行交替放牧，實現草地的間歇性休牧，維持草原生態的多樣性[24-25]。經過多年的技術研究和推廣，當前，劃區輪牧已經普遍應用于中國西部牧區[26-27]，但關于牧區牧草利用和牲畜放牧管理的過程平衡研究成果較少。因此，本文以肅南縣祁連山北麓輪牧牧區為研究對象，模擬基于劃區輪牧理論不同降水情景下輪牧牧區可利用飼草量及牲畜的需草過程，進行輪牧區動態草畜平衡分析，為祁連山草原生態畜牧業的發展提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

肅南裕固族自治縣（簡稱肅南縣，97°20′－102°12′E，37°28′－39°04′N，見圖1。）隸屬于甘肅省張掖市，地處祁連山北麓、河西走廊中段，總面積2.38萬km2。全縣海拔在1 500～5 500 m之間，多年平均降水量267.1 mm，年蒸發量在800～1 400 mm之間，屬于典型的高寒山地半干旱氣候。肅南縣是祁連山國家級自然保護區最大的資源主體，占祁連山北麓總面積的75%，縣域面積的58.4%在祁連山國家級自然保護區。作為祁連山山區典型的畜牧業縣，肅南縣祁連山北麓牧區共分為皇城、馬蹄、康樂、大河和祁豐五個牧區，共有天然草原面積175萬hm2，其中實際利用天然草原面積118.5萬hm2。

圖1 肅南縣祁連山北麓牧區地理位置示意圖

1.1.1 牧草生長及利用過程

肅南縣共存在9種不同的草原類型，其中以溫性類和高寒類草原為主，牧草以針茅為優勢種，因此以針茅作為肅南縣代表牧草，分析肅南縣天然牧草的生長特性（表1）。肅南縣針茅的物候期從4月中旬開始返青，到10月初開始枯黃，整個生長期近148 d。

表1 肅南縣針茅牧草的生長過程

通過草原圍欄，當前肅南縣共分為冷季牧場和暖季牧場，實行冷、暖2季輪牧，其中暖季牧場從6月下旬開始放牧，輪牧140d。到10月下旬牲畜轉場進入冷季牧場，直到第二年的6月下旬，輪牧225 d。

冷、暖兩季牧場的草地生產力數據采用趙忠等[28]關于肅南縣草原資源調查中肅南縣不同草地類型干草產量的研究成果，結合肅南縣祁連山北麓牧區各類型草地面積，計算得出相應各牧區冷暖草場的生產力（表2）。冷、暖輪場對應的牧場合理利用率參考肅南縣草原工作站的數據，分別取冷季草場利用率為0.65，暖季草場利用率為0.68。

除此之外，牧區還擁有人工草地973 hm2，人工草地產草量主要用于冷季補飼。按當地人工草地實際，人工草地生產力為9 000 kg/hm2，人工草地牧草的利用率為0.9。

表2 肅南縣祁連山北麓牧區現狀

1.1.2 牲畜的需草過程

肅南縣的需草過程主要體現在牲畜數的變化導致的牲畜需草量的變化，而牧區牲畜數的變化主要體現在牧區牧民牲畜生產的節律。根據2015年肅南縣畜牧業生產經營情況年度報表，肅南縣草場牲畜飼養主要以高山細毛羊為主，因此參考楊博等[17]關于肅南縣康樂鄉牧戶高山細毛羊的生產節律調查，可知對牧區牲畜數影響最大的產羔和牲畜出欄分別發生在3－4月和9－11月。據此可以將全年牲畜數分為2個階段，第一階段為5－11月，由于4月母羊生產完畢，因此牲畜數量出現激增，此階段牲畜數表示為年中牲畜統計量。第二個階段為12－4月，隨著牲畜的出欄，牧戶牲畜的數量再一次調整，牲畜數量減少，此階段牲畜數表示為年末牲畜存欄量。

肅南縣牲畜統計數據來源于2015年肅南縣畜牧業生產經營情況年度報表，標準羊單位的轉化采用天然草地合理載畜量的計算（NY/T 635-2015）[29]中的推薦指標，牲畜的出欄率按照近5年肅南縣牲畜的出欄情況取0.45。

1.2 研究方法

通過分析牧區理論載畜量和牧區實際載畜量之間的差值來衡量牧區草畜的平衡狀況是目前國內草畜平衡研究的主要思路。本次研究將同時結合草畜平衡研究中較具有代表性的傳統草畜平衡分析方法和基于關鍵場理論的牧區草畜平衡計算方法進行對比研究。

1.2.1 傳統草畜平衡計算方法

傳統的牧區草畜平衡計算方法多采用天然草地合理載畜量的計算中推薦的方法。先計算出各輪牧牧區草地的理論載畜量，再將各成年家畜根據相應的折算系數折算成標準羊單位得到牧區實際載畜量，最后進行牧區草畜平衡分析。牧區草地理論載畜量的計算公式為

式中表示牧區理論載畜量，標準羊單位；A表示暖季牧場合理載畜量，標準羊單位；D表示暖季牧場的利用天數，d；A表示冷季牧場合理載畜量，標準羊單位；D表示冷季牧場的利用天數，d。

不同季節輪牧牧場的合理載畜量計算公式

式中A表示季節輪牧牧場理論載畜量，標準羊單位；Y表示季節輪牧牧場草地生產力（干草），kg/hm2；U表示季節輪牧牧場草地的牧草利用率；S表示季節輪牧牧場草地的面積，hm2；表示標準羊單位的日食草量（干草），kg/d；D表示季節輪牧牧場放牧利用的天數，d。

牧區實際載畜量的計算以當地牲畜的年中統計量和年末統計量為依據，按照對應的折算系數統一折算成標準羊單位。將牲畜的年中統計量當作暖季牧場的實際載畜量，年末統計量當成冷季牧場的實際載畜量，牧區全年的實際載畜量按照冷暖牧場的載畜量與其對應的放牧時間比例之和。具體公式如下

式中，表示牧區實際載畜量，標準羊單位；L表示暖季牧場實際載畜量，標準羊單位；L表示冷季牧場實際載畜量，標準羊單位。

將計算得到的牧區理論載畜量和當年牧區實際載畜量進行草畜平衡分析，進而得到牧區當年草畜平衡等級（表3），即

式中，表示牧區牲畜的超載率。

表3 牧區草畜平衡等級劃分

注：表示牧區牲畜的超載率。

Note:represents overload rate of livestock in pastoral area.

1.2.2 基于關鍵場理論的牧區草畜平衡計算方法

關鍵場理論認為對于季節輪牧牧場的草地畜牧業放牧系統，傳統方法計算的理論載畜量進行冷暖兩季牧場的理論載畜量的綜合取值實際忽略了冷暖兩季牧場牧草隔離的事實，導致整個牧區理論載畜量偏大，從而造成冷季牧場超載[16]。關鍵場理論認為整個系統更符合系統學中的木桶理論，決定牧區理論載畜量的是牧區載畜量最小的季節輪牧牧場，該季節輪牧牧場即為牧區的關鍵場。

因此基于關鍵場理論的牧區草畜平衡計算方法計算的各季節草場的理論載畜量A采用式（2）進行計算，而整個牧區草場的理論載畜量則由牧區關鍵場的理論載畜量決定。計算公式表達為

牧區實際載畜量的計算則采用當地牲畜的年中統計量，按照對應的折算系數統一折算成標準羊單位，利用式（4）進行草畜平衡分析。

1.2.3 基于劃區輪牧理論的牧區草畜平衡計算方法

傳統的草畜平衡計算方法多為牧區草畜資源量的一種靜態平衡，而沒有考慮牧區產草利用與牲畜需草的過程關系，因此計算的理論載畜量在某些季節牧場出現草畜不平衡的情況。而關鍵場理論對于草畜過程平衡分析的程度較低，僅描述了牲畜需草過程的結果，因此導致計算出來的理論載畜量遠小于傳統方法計算的結果。基于劃區輪牧理論的牧區草畜平衡計算方法根據牧區劃區輪牧的現狀，從牧區草地的產草過程和牲畜的需草過程著手，分析牧區的草畜平衡情況。

1）不同降水情景草地產草過程模擬

劃區輪牧通常將牧區天然草地劃分成個獨立的輪牧草地單元，各草地單元輪牧時間為D。考慮中國西部干旱、半干旱牧區生態系統主要受降水驅動的特征[30-31]，根據牧區降水情況，設置豐、平、枯3個降水情景，分別對應降水頻率為25%、50%和75%。同時引入對應的降水情景的牧區產草量豐枯系數，模擬牧區不同降水情景下輪牧草地的可利用產草量，計算方法如下

式中，F表示輪牧草地單元可利用產草量，kg；表示不同降水情景對應的產草量豐枯系數，參考廖梓龍等[13]關于不同降水年青儲玉米的試驗結果，取豐、平、枯3個降水情景的產草量的豐枯系數分別為1.30、1.00和0.64；Y表示輪牧草地單元種草地類型的天然草地生產力，kg/hm2；S表示輪牧草地單元種草地類型的面積，hm2；0表示輪牧前輪牧草地單元牧草的生長時間，d。

人工草地由于人為活動的干擾，其可利用產草量受天然降水的影響較小，而主要受人工灌溉的影響，因此通常作為獨立的牧草來源對牲畜進行補飼和舍飼，這種利用特點決定了不同輪牧時段人工草地的可利用產草量與人工草地規劃種植面積、灌溉水量以及牧區人工牧草的利用方式息息相關。人工草地可利用產草量

式中，F表示用于輪牧草地單元的人工草地可利用產草量，kg；U表示人工草地的飼草利用率；Y表示人工草地生產力，kg/hm2；S表示用于輪牧草地單元人工草地種植面積，hm2；表示人工草地的灌溉系數，目前肅南縣人工草地基本按照人工草地定額進行灌溉，因此取1。由于目前肅南縣人工草地的利用為冷季補飼，因此本次計算將人工草地可利用產草量累加到冷季牧場的產草量中。

2）牲畜需草過程模擬

牲畜需草量的計算面臨的最大問題就是牧區牲畜數量的確定，根據牧區牲畜的年中和年末統計，這兩者不同時期牲畜統計量實則差異很大，導致牲畜對各輪牧草地的需求發生變化。因此，根據牧區牲畜的產羔、出欄、死亡等因素，引入牲畜數量的浮動系數，得到輪牧草地單元牲畜的需草量

式中，E表示輪牧草地單元牲畜的需草量，kg；max表示牧區飼養的最大的牲畜數，標準羊單位；nk表示輪牧草地不同牲畜數放牧利用的天數，d；表示輪牧期間牲畜數量的浮動次數，根據前面的肅南縣牲畜的需草過程分析，肅南縣牲畜數浮動次數為2，分別表現為牲畜的產羔和出欄。因為本次計算采用的牲畜數為年中牲畜統計數，為計算牲畜產羔后的最大值，因此產羔對應的浮動系數即為1。而出欄對應的浮動系數即為肅南縣牲畜的出欄率。

3）草畜平衡分析

根據產草過程和牲畜的需草過程，進行輪牧草地單元草畜平衡分析，在輪牧時間D內，當其草地的可利用草量與牲畜的需草量相等，即可實現輪牧單元草畜平衡，此時有max等于輪牧單元理論載畜量A。

對于整個牧區，只有當各草地單元均實現草畜平衡，才能實現整個牧區的草畜平衡，此時牧區的理論載畜量等于各草地單元載畜量的最小值，按照公式（5），得到整個牧區理論載畜量。將得到的牧區理論載畜量和當年牧區牲畜的年中統計量A進行比較，根據公式（4）計算得到當年牧區草畜平衡現狀。

根據李青豐[32]等的研究，牧區天然牧草產量的月動態是相對穩定的，因此引入牧區天然草地產草量月動態系數，根據牧區理論載畜量，計算輪牧草地的月余缺草量，進行各輪牧區動態草畜平衡分析，余缺草量計算公式如下

式中，DF表示輪牧草地單元月份牧區草地的余缺草量，萬kg；DF-1表示輪牧草地單元月份月初牧區草地的剩余草量，當1月輪牧草地小于等于0，則在計算公式（10）時取0值，萬kg；表示各月天然草地產草量動態系數，參考楊博[33]關于肅南縣康樂草原不同草地牧草生長期約生長量的成果進行取值（表4）；F表示月份計劃用于補飼的人工產草量，萬kg；E表示月份牲畜的需草量，萬kg。

表4 不同月份輪牧草地產草量的動態系數

2 結果與分析

2.1 不同降水情景下可利用產草量

根據肅南縣祁連山北麓牧區草地面積、草地生產力、草地可利用率和草地的豐枯系數等相關參數，利用不同降水情景草地產草過程模擬的計算公式，模擬不同降水頻率下輪牧區的可利用產草量，結果見表5。

表5 不同降水頻率下肅南縣各牧區可利用產草量

從表5中的計算結果可以看出，肅南縣祁連山北麓牧區平水年（降水頻率50%）可利用產草量共71 904.1萬kg，其中冷季牧場可利用產草量27 722.8萬kg，暖季牧場可利用產草量43 392.8萬kg，人工草地可利用產草量788.4萬kg。可見肅南縣祁連山北麓牧區草地利用以天然草地為主，人工草地為輔。雖然人工草地可利用產草量有限，但是由于人工灌溉，其可利用產草量相對穩定可控。而天然輪牧草地可利用產草量易受當地降水條件的影響，當牧區出現雨水較多的豐水年（降水頻率25%），整個牧區可利用產草量會增加到93 266.3萬kg；當牧區出現枯水年（降水頻率75%），牧區可利用產草量銳減為45 993.7萬kg，不同降水頻率下可利用產草量相差幅度大，不利于牧區對畜群數量的控制。

2.2 草畜平衡分析

2.2.1 不同水平年理論載畜量計算

分別利用3種計算方法計算不同降水情景肅南縣祁連山牧區理論載畜量，并將3種方法計算的理論載畜量進行對比。由于傳統草畜平衡計算方法計算草畜平衡時使用的牧區實際載畜量并非牲畜年中統計量，因此其計算的理論載畜量與其他2種方法對比不存在可比性，因此利用出欄率對公式（1）計算出的理論載畜量進行轉化，使其平衡對應的牧區實際載畜量為年中統計量。3種方法的計算結果對比見表6。

表6 3種方法計算的肅南縣各牧場理論載畜量

基于劃區輪牧理論計算的肅南縣祁連山北麓牧區在平水年（50%降水頻率）理論載畜量為100.9萬標準羊單位，豐水年（25%降水平率）和枯水年（75%降水頻率）理論載畜量分別為130.3萬標準羊單位和65.1萬標準羊單位。可見降水狀況是影響牧區載畜量的關鍵因素，豐水年與枯水年理論載畜量之間相差近1倍，因此在有條件的天然草地進行適度的人工灌溉，增加枯水年天然牧草的生產能力，能夠有效地提高枯水年牧區的載畜能力。

此外，冷季牧場是肅南縣祁連山北麓牧區載畜量最小輪牧場，它決定了整個劃區輪牧系統的理論載畜量，是肅南縣祁連山北麓牧區載畜量的關鍵場。和暖季牧場相比，冷季牧場理論載畜明顯小于暖季牧場理論載畜量，其中康樂、大河和祁豐3牧場冷暖牧場理論載畜量相差0.8倍以上，表明當前肅南縣祁連山北麓牧區冷暖牧場面積劃分不合理，導致牧區暖季牧草資源的浪費。因此可以適當減少暖季牧場面積而增加牧區冷季牧場面積，合理配置輪牧區草地資源，從而可以增加整個系統的載畜量。

分析3種方法計算的平水年理論載畜量，基于關鍵場理論計算的理論載畜量為70.4萬標準羊單位，比基于劃區輪牧理論計算的少30.5萬標準羊單位。而傳統方法計算的結果為109.4萬標準羊單位，比基于劃區輪牧理論計算的多8.5萬標準羊單位。從5個牧場總體來看，傳統方法計算的理論載畜量最高，其次是基于劃區輪牧理論計算的載畜量，而基于關鍵場理論計算的理論載畜量最低。這與前面提到的傳統的草畜平衡計算方法沒有考慮牧區產草利用與牲畜需草的過程關系有關，因此計算結果比基于劃區輪牧理論的計算結果偏大；而基于關鍵場理論的僅描述牲畜需草過程的結果，保證整個牲畜需草連續，而沒有考慮牲畜需草過程的牲畜數的動態變化，因此計算的結果小于基于劃區輪牧理論的計算結果，說明基于劃區輪牧理論計算的草畜平衡結果是合理的。

2.2.2 現狀草畜平衡分析

以2015年作為現狀年進行肅南縣祁連山北麓牧區現狀草畜平衡分析（表7），根據肅南縣周邊酒泉、高臺、張掖等氣象站1961－2016年的降雨資料做泰森多邊形分析，2015年肅南縣降雨量為293mm，屬于豐水年，因此肅南縣祁連山北麓牧區理論載畜量按照豐水年計算。

表7 牧區現狀草畜平衡分析結果

由表7可知，2015年肅南縣祁連山北麓皇城牧區和康樂牧區實際載畜量遠大于理論載畜量，屬于牲畜嚴重超載；馬蹄牧區和大河牧區屬于載畜平衡；而祁豐牧區表現為現狀載畜不足，欠載牲畜31.4萬標準羊單位。造成這種原因主要表現在：1）當前肅南縣畜牧業產業布局不平衡。高山細毛羊作為肅南縣畜牧業的主導品牌，目前已經建成70萬只高山細毛羊生產基地，而高山細毛羊分布以皇城牧區和康樂牧區為主[34]，從而造成了2牧區牲畜嚴重超載的現狀。2）輪牧面積劃分的不合理。不少研究表明，相比于理論載畜量，牧民會主動根據放牧狀況對畜群的數量進行調整[35]，而當前暖季輪牧草場飼草量偏多給牧民錯誤載畜信息，造成牧區實際放牧量往往靠近于暖季牧場載畜量。

因此針對肅南縣祁連山北麓牧區草畜平衡現狀，控制皇城牧區和康樂牧區放牧牲畜數、發展祁豐牧區畜牧業和合理配置牧區輪牧草地資源將是今后肅南縣祁連山北麓牧區生態畜牧業建設的主要手段。此外考慮由于牧區降水隨機性帶來的理論載畜量的變化和牲畜管理的需求，宜將平水年牧區的理論載畜量作為今后牧區畜牧業管理的主要參考指標，將豐水年的多余產草作為草原的生態補償，同時在適當的地方進行天然草地灌溉，解決枯水年牧草產量的不足。其次，加快皇城牧區和康樂牧區人工草地的建設也是適當緩解皇城牧區和康樂牧區人草畜矛盾的重要措施。

2.2.3 平水年草畜年內動態平衡分析

分析肅南縣祁連山北麓牧區平水年產草過程和基于理論載畜量的牲畜需草動態（圖2）。牧區牧草的生長集中在5－10月，并為全年的牲畜提供飼草，各月牲畜需草量隨著牲畜數量和放牧天數的變化而波動變化。整體牲畜需草量分為2個階段：在5－11月，隨著4月牧區母畜產羔結束，牧區牲畜數量出現激增，表現為牲畜需草量的跳躍上升；在12－4月，隨著11月份牲畜出欄的結束，牧區牲畜的數量再一次調整，牲畜數量減少，表現為牲畜需草量的跳躍式下降。

注：a表示牲畜動態需草過程；b、c分別表示牧區冷季、暖季牧場產草過程。

Note: a represents dynamic forage requirement process of livestock；b and c represent grass production process in cold season meadow and warm season meadow, respectively.

圖2 肅南縣牲畜動態需草過程、牧區冷季牧場和暖季牧場產草過程

Fig.2 Dynamic forage requirement process of livestock and grass production process in cold season meadow and warm season meadow

根據牧區產草過程和牲畜需草動態進行輪牧區動態草畜平衡分析（圖3）。牲畜6月初進入暖季牧場放牧，此時正處于牧草的生長季，當牧草生長量大于牲畜需草量時（7－8月），月末余草量上升。當牧草生長量小于牲畜需草量時（9－10月），月末余草量逐漸下降。10月下旬牲畜轉場冷季牧場，由于牧草不再生長，牧場可利用飼草量隨著牲畜的采食而降低，直至翌年6月或飼草消耗殆盡。

注：Ⅰ，傳統方法；Ⅱ，基于劃區輪牧理論方法；Ⅲ，基于關鍵場理論方法。

Note:Ⅰrepresents traditional method; Ⅱrepresents rotational grazing theory method; Ⅲ represents key pasture theory method.

圖3 肅南縣牧區冷暖輪牧動態草畜平衡分析

Fig.3 Analysis of dynamic forage-livestock balance in cold and warm rotational pastoral area

對比3種計算方法的動態草畜平衡過程，3種方法在暖季牧場均能實現動態草畜平衡，但是轉場前暖季牧場余草量超過12 000萬kg。可見由于草場輪牧，暖季牧場可利用飼草不能被完全利用，同時暴露出肅南縣祁連山北麓牧區暖季牧場面積分配過多。與其他2種方法相比，基于關鍵場理論的暖季牧場剩余草量明顯要高，可見基于關鍵場理論的計算方法沒有考慮輪牧牲畜數量變化從而造成更多的可利用飼草的浪費；在冷季牧場，基于劃區輪牧理論和基于關鍵場理論計算方法均能實現冷季牧場的動態草畜平衡，但是按傳統方法載畜放牧，在3月份就會耗光牧場的可利用飼草和補飼牧草，這是因為傳統方法認為所有的可利用產草量都會被牲畜采食，忽略了牧場輪牧過程中產生的草資源利用在時間和空間上的隔離（暖季牧場轉場前的剩余草量無法利用），從而導致冷季牧場無法實現動態草畜平衡。

牧區草畜平衡分析作為現行草原生態獎補政策中控制牧區牲畜飼養量的主要依據，現行的傳統草畜平衡計算方法在面對季節草場時不能保證各季節草場的草畜平衡。通過前面的分析，雖然肅南縣現狀實際放牧量137.1萬標準羊單位與傳統草畜平衡計算方法計算出的理論載畜量142.0萬標準羊單位兩者相差無幾，但是實際上肅南縣牲畜會在3月份就消耗完輪牧牧場的可利用產草，過牧也就由此產生，草原生態保護的目的就會大打折扣。而采用基于劃區輪牧理論的草畜平衡計算方法計算的牧區理論載畜量由于考慮牧區輪牧過程的草畜動態平衡，能保證整個牧區草畜平衡，保證草原生態保護的目的落實。

從現行的草原生態獎補政策實施效果來看，在草原生態得到了大范圍的改善的同時，現行牧區禁牧和減畜為主草原生態獎補政策實則削弱了牧民生產的積極性，因此依然存在部分地區禁牧效果不理想，人草畜矛盾依然突出的問題[36-37]。以肅南縣為例，目前肅南縣牧區人草畜的主要矛盾主要集中在牧民增加收入的愿望和傳統的畜牧業生產方式。隨著牧區消費水平的提高，牧民需要更多的收入才能維持現有的生活開銷。而放牧作為牧民收入的主要來源，傳統的畜牧業生產方式通過擴大和維持放牧畜群的規模來增加產出，因此當飼養牲畜數超過牧區可承載量，造成草原生態平衡破壞。所以政策不僅要從補貼著手，更應該著重獎勵先進的畜牧業生產方式，激發牧民主動接受新的生產方式的積極性。以出欄率為例，從基于劃區輪牧理論和基于關鍵場理論的草畜平衡分析的結果可以看出，牲畜出欄迅速減少了牧區放牧牲畜量，減輕冷季牧場的放牧壓力，在僅0.45出欄率的情況下，兩者平水年理論載畜量相差能達到30.5萬標準羊單位。但是，按照牧區傳統畜牧業的生產方式，高的出欄率會導致存欄數的不足，進而影響翌年牲畜畜群數量，導致牲畜出欄率不能過高。因此草原生態獎補政策可以通過獎勵鼓勵牧民提高畜群的出欄率，扶持以地方集體為主的現代牲畜生殖技術支撐產業，為當地畜牧業提供仔畜。這樣不僅能夠提高牧場載畜能力，增加當地牧民的收入，激發當地牧民的政策參與的積極性，同時也能真正實現牧區草原生態的保護。

3 結 論

本研究以肅南縣祁連山北麓牧區為研究區，基于劃區輪牧理論模擬了不同降水情景下輪牧區可利用產草量和理論載畜量，分析了現狀牧區草畜平衡狀況，并且模擬了劃區輪牧牧區產草需草過程，進行牧區動態草畜平衡分析，主要結論如下：

1）降水是影響牧區載畜能力的主要因素。肅南縣祁連山北麓牧區豐水年可利用產草量共93 266.3萬kg，理論載畜130.3萬標準羊單位；平水年可利用產草量共71 904.1萬kg，理論載畜100.9萬標準羊單位；枯水年可利用產草量共45 993.7萬kg，理論載畜65.1萬標準羊單位。

2）冷季牧場是肅南縣祁連山北麓輪牧牧區的關鍵場，同時冷暖牧場理論載畜量差距大，草地資源配置不合理。現狀年牧區草畜平衡問題主要出現在皇城、康樂和祁豐牧區，其中皇城牧區和康樂牧區牲畜嚴重超載，而祁豐牧區則為載畜不足。這與當前肅南縣畜牧業產業布局及冷暖牧場配置不合理密不可分。

3）通過與基于關鍵場理論方法及傳統方法理論載畜量計算及動態平衡分析的對比，基于劃區輪牧理論方法同時考慮輪牧過程草資源的時空隔離和牲畜的數量的動態變化，輪牧草場資源分配合理的牧區不僅能保持較高的理論載畜量，同時能滿足各輪牧場的草畜動態平衡，促進飼草的高效利用，在輪牧牧區草畜平衡分析計算中具有一定的優越性。

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Forage-livestock dynamic balance of pasturing area based on rotational grazing theory in northern slope of Qilian Mountains

Qin Lin, Song Xiaoyu※, Feng Xianghua

((),710048,)

Overgrazing is an important reason for grassland ecological destruction in Qilian Mountains. In order to resumes and protects grassland ecosystem and constructs ecological animal husbandry in the northern slope of Qilian Mountains. In this paper, we selected the northern slope of Qilian Mountains in Sunan County as the study area, simulated the proper stocking capacity for livestock from different precipitation scenarios in grassland and analyzed the present forage-livestock balance status based on rotational grazing theory, researched the process of pasture production and demand with the proper stocking capacity in rotational pasturing area, carried out the dynamic forage-livestock balance analysis, and compared the result with the key pasture theory method and traditional method. The result showed that the change of precipitation greatly influences the proper stocking capacity for livestock of pasturing area in the northern slope of Qilian Mountains in Sunan County, the proper stocking capacity for livestock was 1.303 million sheep unit, 1.009 million sheep unit, and 65.1 million sheep unit in high, normal, and low flow years, respectively. In analysis of the proper stocking capacity for livestock calculated by three methods in different precipitation, we found that the result calculated by the traditional grassland-livestock balance method was the largest, and the result calculated by the grassland and livestock balance method based on key pasture theory was the lowest. This is because the traditional grassland-livestock balance method does not consider the relationship between the process of grassland production and demand of livestock in pastoral areas, the traditional grassland-livestock balance method does not consider the dynamic change of livestock number in the process of grassland demand of livestock. Therefore, we proposed that the proper stocking capacity for livestock in the normal flow year was 1.009 million sheep unit as the main reference indexes of animal husbandry management in the future. There were both existence overgrazing and under load problem in pasturing area in 2015, and the proper stocking capacity for livestock in cold season meadow was obviously different in warm, it should be adjusted to the current development of animal husbandry structure and rational allocation of cold and warm season meadow in the future. The proper stocking capacity for livestock calculated by the traditional grassland-livestock balance method would deplete the available forage in cold season meadow in March, which would lead to overgrazing. The proper stocking capacity for livestock calculated by the grassland and livestock balance method based on key pasture theory can ensure the dynamic balance of the grassland resources and livestock in the whole pasture area, but it produced a lot of waste of forage in the whole pasture. By contrast the results with the other two methods, the rotational grazing theory method not only can ensure the dynamic forage-livestock balance in different rotational pastoral areas, but also can maintain the efficient utilization of forage, and it showed that the rotational grazing theory method had certain superiority in analysis of forage-livestock balance in the rotational pastoral area. The results can provide a scientific basis for the restoration and protection of grassland ecology in Qilian Mountains and the development of ecological animal husbandry in Sunan County.

ecology; forage-livestock balance; rotational grazing theory; northern slope of Qilian Mountains; dynamic balance analysis; Sunan County

2018-12-21

2019-05-10

國家重點研發計劃項目（2016YFC0400301）資助

覃 琳，博士生，主要從事水文學及水資源方向的研究。Email：1292601966@qq.com.

宋孝玉，博士，教授，博士生導師，主要從事水文學及水資源方向的研究。Email：songxy@xaut.edu.cn.

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.11.030

S811.5

A

1002-6819(2019)-11-0256-09

覃 琳，宋孝玉，馮湘華. 基于劃區輪牧理論的祁連山北麓牧區動態草畜平衡研究[J]. 農業工程學報，2019，35(11)：256－264. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.11.030 http://www.tcsae.org

Qin Lin, Song Xiaoyu, Feng Xianghua. Forage-livestock dynamic balance of pasturing area based on rotational grazing theory in northern slope of Qilian Mountains[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(11): 256－264. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.11.030 http://www.tcsae.org