亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        草地載畜量研究進(jìn)展:概念、理論和模型

        2014-03-26 11:59:29徐敏云賀金生
        草業(yè)學(xué)報(bào) 2014年3期
        關(guān)鍵詞:承載力產(chǎn)量策略

        徐敏云,賀金生

        (1.北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院,北京100871;2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,河北 保定071000)

        全球草地面積3.5×109hm2,約占世界陸地面積的26%,占農(nóng)業(yè)用地面積的70%[1]。草地在畜牧生產(chǎn)、野生動(dòng)物棲息地、生物多樣性、碳貯存、淡水供應(yīng)和休閑服務(wù)等方面發(fā)揮重要作用。其中,家畜放牧是天然草地最主要的利用方式。合理放牧,對(duì)于草地利用可持續(xù)性,以及家畜生產(chǎn)和草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)至關(guān)重要。雖然全球范圍草地產(chǎn)量呈現(xiàn)下降趨勢,但牧民出于經(jīng)濟(jì)利益等因素,擴(kuò)大飼養(yǎng)規(guī)模[2],使家畜數(shù)量增長迅速[3]。此外,由于大多數(shù)草地的自由放牧利用方式,草地利用存在著經(jīng)濟(jì)上的非理性和生態(tài)上的破壞性,造成公地悲?。?]。過度放牧造成土壤侵蝕和草地退化[5],降低了生態(tài)系統(tǒng)彈性和系統(tǒng)應(yīng)對(duì)氣候變化的能力,草地管理面臨著如何適應(yīng)降水的不確定性及規(guī)避生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的挑戰(zhàn)[6]。

        草地畜牧業(yè)的核心問題是草畜平衡問題[7]。草畜平衡就是在草原上保持合理的載畜量,合理地利用草地[8]。草地放牧管理是草地系統(tǒng)組分的綜合管理,放牧管理應(yīng)調(diào)控草原各生產(chǎn)要素,摒棄傳統(tǒng)的片面追求牲畜數(shù)量的粗放型草地畜牧業(yè),確保草地穩(wěn)定高產(chǎn)、保護(hù)草地生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)草地畜牧業(yè)持續(xù)發(fā)展。草地可持續(xù)利用的關(guān)鍵是引導(dǎo)牧民成為理性生產(chǎn)者[6],最優(yōu)放牧策略必須對(duì)不斷變化的草地做出快速反應(yīng),科學(xué)地確定草地載畜量和放牧率,實(shí)現(xiàn)草畜平衡,實(shí)現(xiàn)草地的可持續(xù)利用[9]。目前,確定載畜量的方法在家畜采食量、牧草產(chǎn)量、關(guān)鍵區(qū)域選擇、放牧利用率、水源距離調(diào)整以及補(bǔ)飼等逐漸趨向標(biāo)準(zhǔn)化[10]。但關(guān)于草地載畜量與放牧率研究存在著理論和方法上的缺陷[8,11-15],理論基礎(chǔ)上存在平衡理論[16-17]、非平衡理論[18]之爭;計(jì)算方法上存在產(chǎn)量載畜量和營養(yǎng)載畜量[12,19]之爭;草地產(chǎn)量的年限也不確定[10,20],也存在生態(tài)載畜量[21-22]和經(jīng)濟(jì)載畜量[13,23]上的爭議。新的理論和方法正在逐步建立和完善,但由于草地生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性,新的、完整的理論和方法體系尚未形成[24]。依據(jù)國內(nèi)外研究進(jìn)展,本文綜述了草地載畜量定義、理論依據(jù),以及草地載畜量生態(tài)模型,以期為草地放牧管理提供參考和依據(jù)。

        1 草地載畜量概念

        1.1 草地載畜量概念的演變

        草地載畜量的概念是由人口承載力衍生而來[13,25],Malthus[26]在“人口論”中最先提出了人口承載力的概念,1838年Verhulst[27]用Logistic方程首次表達(dá)了 Malthus人口論,Pearl和Reed[28]也于1920年獨(dú)立提出了Logistic方程,以及Logistic方程的漸近線,即“K”值,指的是有限資源下種群的容納量,但此時(shí)并未明確提出承載力這個(gè)概念,而以“飽和水平上限”、“最大種群數(shù)量”或“S型曲線漸近線”來表示生物在環(huán)境約束下的最大種群數(shù)量[29]。承載力概念和Logistic方程在生態(tài)學(xué)研究中也沒有聯(lián)系在一起[30]。直到1953年,Odum[31]第1次把承載力的概念和Logistic曲線的理論最大值常數(shù)聯(lián)系起來,將承載力概念定義為種群數(shù)量增長的上限。真正促使承載力概念提出的是19世紀(jì)末至20世紀(jì)初美國西部牧區(qū)載畜量管理研究[25]。承載力這個(gè)詞最早出現(xiàn)在1845年美國國務(wù)院向參議院所做的報(bào)告中[32],19世紀(jì)70年代應(yīng)用到生物系統(tǒng),大約10年后,承載力應(yīng)用范圍擴(kuò)大到非生命自然系統(tǒng)[32]。1886年,它首次涉及家畜[33]。1889年,承載力作為衡量生產(chǎn)力的手段開始應(yīng)用于草地[32]。

        1.2 草地產(chǎn)量載畜量

        20世紀(jì)初,Hadwen和Palmer[34]將“承載力”一詞引入草原管理學(xué),由此衍生載畜量的科學(xué)含義,即特定時(shí)期內(nèi)在草地資源不受破壞的條件下,一定面積的草地能夠承載的家畜數(shù)量。建立于1903年的Santa Rita Experimental Range(SRER),主要從事草地生態(tài)畜牧業(yè)研究[35],推進(jìn)草地載畜量研究的發(fā)展,將草地載畜量界定為:草地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性盈利所能承載的家畜數(shù)量[36],家畜需求與草地供應(yīng)保持和諧穩(wěn)定[37],草地可持續(xù)利用而不造成草地退化[38],提供相對(duì)穩(wěn)定的畜產(chǎn)品而不嚴(yán)重?fù)p害草地資源等[35]。

        Sampson[39]完善了載畜量的定義:在草地牧草被正常采食而不影響下一生長季草地產(chǎn)量條件下,一定面積的草地能夠承載的一種或多種家畜的數(shù)量。Dasmann[40]進(jìn)一步將其修正為:在草地牧草和放牧家畜的生長不受影響、土壤資源不受破壞的條件下,草原能夠負(fù)荷的同種家畜的最大數(shù)量。1964年美國草原學(xué)會(huì)規(guī)定了載畜量的標(biāo)準(zhǔn),即每年最長放牧?xí)r間內(nèi),一定土地面積上存活的最大家畜數(shù)量[41]。1985年任繼周[42]給出了載畜量的綜合概念:單位時(shí)間內(nèi)單位面積草地上可以正常養(yǎng)活的家畜數(shù)量,并提出了載畜量的準(zhǔn)確表示方法,包括時(shí)間單位法、面積單位法和家畜單位法。1989年,美國草原學(xué)會(huì)又修正了載畜量的定義,即以飼草料資源為基礎(chǔ),一定土地面積上承載的家畜總數(shù)[43]。目前,草地載畜量最廣為接受的概念是:在可持續(xù)的基礎(chǔ)上,草地最大可能放牧率[44]。載畜量多指牧草產(chǎn)量載畜量,因沒有考慮牧草質(zhì)量和飼用價(jià)值而飽受批評(píng)[12]。草地載畜量通常用家畜單位月(animal unit month,AUM)計(jì)量,其定義為,體重為454 kg的牛,日食量為11.8 kg干草,1個(gè)月攝食牧草的數(shù)量[43]。

        1.3 草地營養(yǎng)載畜量

        草地產(chǎn)量載畜量只考慮了攝食的數(shù)量,沒有考慮牧草的質(zhì)量;在家畜采食量上,沒有區(qū)分家畜生長階段的飼養(yǎng)差異[45]。批評(píng)者認(rèn)為,可食干物質(zhì)產(chǎn)量并不是評(píng)價(jià)載畜量的可靠指標(biāo),牧草營養(yǎng)價(jià)值才是影響草地載畜量的決定性因素[19]。由于天然草地牧草營養(yǎng)成分的季節(jié)性變化,家畜營養(yǎng)需求法估算的草地載畜量一般低于根據(jù)草地產(chǎn)量法估算的草地載畜量[12]。產(chǎn)量載畜量必須和牧草營養(yǎng)價(jià)值,特別是粗蛋白含量、能量、礦物質(zhì)含量結(jié)合起來[12,46]。Moen[47]綜述了基于家畜蛋白質(zhì)和能量需求的載畜量評(píng)估,Robbins[48]詳盡論述了家畜營養(yǎng)需求評(píng)估載畜量的概念和體系。Hobbs和Swift[49]提出了基于牧草產(chǎn)量和質(zhì)量為基礎(chǔ)的估算草地載畜量的方法和程序。

        Weende分析[45]和Soest等[50]粗飼料靜態(tài)分析,以及CNCPS體系[51]動(dòng)態(tài)分析、中性洗滌纖維分析、體外干物質(zhì)消失法、近紅外分光光度測定法等飼料分析技術(shù)的發(fā)展,使得測定和分析牧草營養(yǎng)價(jià)值成為可能[52]。食管瘺技術(shù)的發(fā)展[53-56]方便了反芻家畜的營養(yǎng)評(píng)估,使估算載畜量從以草地產(chǎn)量為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)向以家畜營養(yǎng)需求為基礎(chǔ)成為可能。目前,主要存在3類營養(yǎng)載畜量評(píng)價(jià)方法。

        1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)干草法 采用干草價(jià)(hay value)[57]是較為簡便的載畜量營養(yǎng)評(píng)估法。Albrecht[57]首次提出了“干草價(jià)理論(hay value theory)”,以優(yōu)良草甸干草(good meadow hay)為標(biāo)準(zhǔn)干草,把其他牧草與標(biāo)準(zhǔn)干草比較,表達(dá)飼草的營養(yǎng)價(jià)值,這是第一個(gè)根據(jù)飼草種類和家畜體重變化的草地放牧評(píng)價(jià)系統(tǒng)。我國草地管理實(shí)踐提出了標(biāo)準(zhǔn)干草[58]的概念,也是草地載畜量營養(yǎng)評(píng)估法的基礎(chǔ)。劉玉杰等[59]以苜蓿(Medicago sativa)作為標(biāo)準(zhǔn)干草,測得了其能值,概算了牛單位、羊單位的標(biāo)準(zhǔn)干草能量需求。

        1.3.2 總可消化養(yǎng)分及可消化粗蛋白評(píng)價(jià)法 總可消化養(yǎng)分(total digestible nutrients,TDN)法及可消化粗蛋白(digestible crude protein,DCP)法是根據(jù)畜營養(yǎng)需求法中主要的2種方法[60-61]。TDN和DCP法主要是基于Weende分析、可消化養(yǎng)分價(jià)值分析及Atwater和Bryant[61]生理能值分析,測定牧草總可消化養(yǎng)分,根據(jù)家畜單位的TDN和DCP需求,計(jì)算草地的TDN、DCP營養(yǎng)載畜量。TDN法應(yīng)用于載畜量的評(píng)估差異較大,Sampson[62]認(rèn)為1個(gè)家畜月等同于300鎊TDN或300 kg干草,而Shultis和Strong[63]認(rèn)為1個(gè)家畜月應(yīng)為400鎊的TDN或360 kg干草,Harris[64]則提出1個(gè)家畜天為16鎊的TDN。

        1.3.3 能量需求法 體外產(chǎn)氣技術(shù)估測牧草代謝能(metabolic energy,ME)的應(yīng)用使計(jì)算ME載畜量成為可能[60,65]。由于環(huán)境條件的復(fù)雜性,自由放牧家畜的能量需求估算難度很大[66]。與圈養(yǎng)家畜相比,放牧家畜能量維持需求提高0~100%、牛增加50%~100%、羊的增加25%~100%[67]。能量需求增加主要是由于放牧活動(dòng)能耗,特別是行走和覓食,使維持能量需求增加,并隨著采食難度和環(huán)境壓力而發(fā)生變化。還有研究估計(jì),對(duì)羊而言,放牧由于環(huán)境影響、活動(dòng)增加,維持能量需求比圈養(yǎng)增加60%~70%[68]。平地上羊的行走能量需求平均為2.47 J/(kg·m),并隨著行走速度的增加而增加,而陡坡上,平均行走能量需求為26.99 J/(kg·m),陡坡行走的能量需求是平地的10倍[69]。

        基于養(yǎng)分需求法的草地載畜量評(píng)估最早應(yīng)用于對(duì)草地野生動(dòng)物載畜量的評(píng)價(jià)上[49]。與牧草產(chǎn)量法確定載畜量相比,家畜營養(yǎng)需求法著重考慮家畜的營養(yǎng)需求,估算時(shí)要結(jié)合牧草質(zhì)量和養(yǎng)分產(chǎn)量[12]?;谀敛輸?shù)量和質(zhì)量的草地載畜量評(píng)估,顯然要比僅僅基于牧草數(shù)量的評(píng)估更為精確[70-71]。

        1.4 草地載畜量應(yīng)用上的爭議

        1.4.1 載畜量與承載力 有學(xué)者認(rèn)為,載畜量和承載力的概念效力是等同的,對(duì)草地而言,均指實(shí)際利用應(yīng)該確保不對(duì)草地造成長期的損害,草地植被具有恢復(fù)到頂級(jí)群落的能力[32]。但也有學(xué)者認(rèn)為承載力是一個(gè)非常模糊的概念,是應(yīng)用承載力還是應(yīng)用載畜量來表達(dá)草地的容量存在爭議[72]。Scarnecchia[73]認(rèn)為,承載力本質(zhì)上特定管理措施下為了實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)的最優(yōu)化水平,而不是數(shù)量最大化。在最佳承載力之下,系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)最大的盈利能力。因此,最佳承載力表達(dá)的是系統(tǒng)所有服務(wù)功能和產(chǎn)品最盈利時(shí)的水平[74],而最佳載畜量是指能獲得最大畜產(chǎn)品時(shí)的草地放牧率,但也有學(xué)者[73]認(rèn)為不應(yīng)作此區(qū)分。

        1.4.2 公共草地及復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的載畜量 草地載畜率的前提,是家畜放牧有固定的邊界[75]。而世界上廣泛存在的公共放牧地,由于放牧家畜的游弋和不固定性,在公共放牧草地上,計(jì)算草地載畜率沒有實(shí)際意義,采用載畜量評(píng)價(jià)草地,受到廣泛質(zhì)疑[76]。補(bǔ)充精料、放牧制度變化等,進(jìn)一步加大估算草地載畜量的難度[75]。游牧地區(qū)和農(nóng)牧交錯(cuò)帶,家畜的飼料來源廣,除了依賴草地放牧以外,農(nóng)作物秸稈也是家畜的重要飼料來源。作物秸稈在飼料中的比重往往很難確定,也難以計(jì)算草地的家畜載畜量[12]?;烊悍拍粒捎诩倚蟮氖承圆町?,確定可食牧草的采食率通常也較為復(fù)雜,特別是灌木、枝椏也是重要飼料來源的地區(qū),確定草地載畜量更為困難[12]。

        1.4.3 草地產(chǎn)量年限的確定 草地生產(chǎn)具有波動(dòng)性,如果以1年的產(chǎn)量為基礎(chǔ)來確定草地的載畜量,則應(yīng)為短期載畜量。如果以多年產(chǎn)量為基礎(chǔ)確定草地載畜量則為長期載畜量。通常所說的載畜量指的是長期載畜量。在計(jì)算草地載畜量時(shí),采用多年平均草地產(chǎn)量,年限一般指的是過去10年,理想情況下,最少也應(yīng)該有過去3年的草地產(chǎn)量。一般情況下,草地載畜能力的確定應(yīng)該每10年進(jìn)行更新1次[10]。也有學(xué)者認(rèn)為長期指的是>30年[20],尤其是對(duì)安全載畜量的估計(jì),由于安全載畜量通常被作為一種草地戰(zhàn)略管理,它是一種長期的平均草地容量,其估算要明確過去一段時(shí)間草地實(shí)際放牧家畜的數(shù)量、草地利用率、草地動(dòng)態(tài)及降水情況[10],確保其不會(huì)導(dǎo)致草地退化和土壤侵蝕。安全載畜量的計(jì)算,是基于草地資源長期(>30年)承載家畜放牧的能力[77-78],不能和作為響應(yīng)草地植被動(dòng)態(tài)的放牧率(<1年)估計(jì)相混淆[79],草地放牧率和草地過去5,10,20年的承載家畜的數(shù)量沒有必然的聯(lián)系[10]。

        2 草地載畜量與放牧策略

        被Sampson[80]引入草地管理的植被演替模型[81-82],以及植被-家畜種群動(dòng)態(tài)模型[83],是評(píng)價(jià)草地基況的基礎(chǔ)。草地基況理論長期以來也是評(píng)估草地植被動(dòng)態(tài)和放牧管理的主要依據(jù)[16]。草地基況理論在傳統(tǒng)草地科學(xué)研究和草地管理中占絕對(duì)支配地位[17]。平衡理論強(qiáng)調(diào)草食家畜和草地資源之間的生物反饋,主張采取保守放牧策略保證草地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性;基于半干旱草地,主要是非洲熱帶稀樹草地研究,提出的“草地新科學(xué)”理論則以非平衡理論為基礎(chǔ),強(qiáng)調(diào)隨機(jī)非生物因素對(duì)草地產(chǎn)量和家畜數(shù)量動(dòng)態(tài)的驅(qū)動(dòng)作用,提倡機(jī)會(huì)放牧策略保持草地生態(tài)系統(tǒng)的靈活性[18]。合理的放牧率是草地生態(tài)系統(tǒng)主要?jiǎng)恿Γ谄胶夂头瞧胶饫碚摲拍敛呗缘倪x擇,是放牧管理決策的基礎(chǔ)[16]。

        2.1 平衡理論與保守放牧策略

        平衡理論認(rèn)為植被對(duì)放牧壓力的反應(yīng)是線性的、可逆的,草地植被動(dòng)態(tài)對(duì)放牧強(qiáng)度的反應(yīng)是可預(yù)測的。放牧率長期超過草地承載能力,將會(huì)引起草地生產(chǎn)力的下降,進(jìn)而威脅到草地生產(chǎn)的可持續(xù)性[84-86],同時(shí)也增加了干旱時(shí)期草地面臨的風(fēng)險(xiǎn)[84]。草地放牧應(yīng)采取保守放牧策略,放牧率保持相對(duì)恒定且不超過干旱年份草地的載畜能力,避免干旱年份過牧的家畜損失和植被退化[87]。保守放牧策略主張采用輕度和中度放牧強(qiáng)度[88],實(shí)際放牧率一般固定在67%,即2/3的生態(tài)載畜量水平上,對(duì)可食牧草不造成損害,或有利于提高可食牧草的生產(chǎn)能力[89]。

        草地放牧管理的目標(biāo)是維持家畜牧草需求量和草地飼料供應(yīng)量的平衡,獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。采用保守放牧策略,雖然降水和牧草生長發(fā)生時(shí)空變化,草地不同季節(jié)和年際間的承載能力也發(fā)生了改變,但草地放牧家畜的數(shù)量沒有變化[90]。保守放牧策略采用固定放牧率,造成濕潤年份的草地得不到充分的利用[91],但超過干旱年份的草地承載能力,對(duì)牧民來說通常并不適宜[92]。Dunn等[93]利用美國南達(dá)科他州雜類草草地34年(1969-2002年)的放牧試驗(yàn)數(shù)據(jù),比較了不同放牧率下草地畜牧業(yè)生產(chǎn)效益的結(jié)果表明,采取保守放牧策略能維持良好的草地基況,但缺乏經(jīng)濟(jì)效益,而且還需要付出很多機(jī)會(huì)成本。在非洲草地上進(jìn)行的試驗(yàn)也表明,傳統(tǒng)草地科學(xué)的理論基礎(chǔ)可能存在缺陷[75],草地頂級(jí)演替理論并不適應(yīng)于草地管理[94-95]。

        2.2 非平衡理論與機(jī)會(huì)放牧策略

        干旱、半干旱草地,受氣候因素,尤其是降水的控制,而不受生物因素的制約,家畜放牧對(duì)草地植被沒有影響,表現(xiàn)為明顯的非平衡特征[94,96-97]。平衡理論面臨著多個(gè)非均衡理論的挑戰(zhàn),包括狀態(tài)-過渡理論[94]、閾值理論[98]、災(zāi)難理論[99]及草地非均衡動(dòng)態(tài)理論[96,100]。平衡、非平衡理論的爭議最早出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代[101]。20世紀(jì)90年代,基于非平衡生態(tài)動(dòng)力學(xué)理論提出的“新草地生態(tài)學(xué)”[101],使?fàn)幾h達(dá)到高峰[100]。大量的文獻(xiàn)[102]出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代。Westoby等[94]提出的草地狀態(tài)-過渡假說開啟了非平衡草地管理研究的新篇,被廣泛用于評(píng)價(jià)草地生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)。該假說認(rèn)為不確定性在草地演替中具有重要作用[9],草地沿著一系列穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)換,一個(gè)放牧強(qiáng)度對(duì)應(yīng)一個(gè)群落穩(wěn)定態(tài),群落的穩(wěn)定態(tài)之間存在一系列過渡態(tài),環(huán)境對(duì)過渡態(tài)有選擇作用,草地管理就是在放牧壓力與演替趨勢之間尋求長期穩(wěn)定平衡,以獲得持續(xù)最大的畜產(chǎn)品產(chǎn)量[94]。

        新草地科學(xué)認(rèn)為由于干旱、半干旱草地生長季短,干旱頻繁,降水的年內(nèi)、年際變幅大,可利用牧草的年際波動(dòng)較大,家畜種群數(shù)量的調(diào)整無法適應(yīng)草地產(chǎn)量的劇烈波動(dòng),草地產(chǎn)量和家畜數(shù)量大部分時(shí)間存在系統(tǒng)相悖[18],家畜數(shù)量主要受環(huán)境波動(dòng)調(diào)控,放牧對(duì)策應(yīng)適應(yīng)環(huán)境的變化[87,96],尤其是可利用牧草的時(shí)空變化[97]。而平衡草地理論沒有充分考慮半干旱地區(qū)草地的空間異質(zhì)性和氣候變異[18]。半干旱草地應(yīng)根據(jù)草地產(chǎn)量變化波動(dòng)調(diào)整家畜數(shù)量[102],采用機(jī)會(huì)放牧策略。機(jī)會(huì)放牧,也稱為追蹤放牧策略,機(jī)會(huì)放牧策略通過出售或購進(jìn)家畜,放牧率隨牧草產(chǎn)量的變化而調(diào)整,草地承載能力保持在生態(tài)載畜量的水平,能夠充分利用濕潤年份較高的草地產(chǎn)量,也可以在干旱年份通過出售或屠宰家畜,有效避免草地產(chǎn)量降低引起的家畜死亡和產(chǎn)量下降[87]。根據(jù)非平衡理論,降水不確定的情況下,保守放牧策略的經(jīng)濟(jì)回報(bào)較低[103]。但機(jī)會(huì)放牧策略也面臨著風(fēng)險(xiǎn),尤其是畜群規(guī)模基本穩(wěn)定,而季節(jié)性條件惡化草地產(chǎn)量下降的情況下,需要及時(shí)降低畜群數(shù)量達(dá)到安全放牧率[90]。

        相關(guān)研究認(rèn)為,在降水量小于400 mm或在300~400 mm,年降水變率≥33%的地區(qū),適用非平衡理論管理草地[83,97,104],在這種情況下,頻繁干旱常導(dǎo)致家畜高達(dá)50%死亡率[96]。干旱常使密度制約型家畜種群保持較低數(shù)量,避免對(duì)牧草資源的競爭[100]。年際降水變率33%是非洲草地畜牧業(yè)2種放牧策略的邊界,如果降水變率低于20%,則家畜數(shù)量將保持相對(duì)穩(wěn)定,草食家畜和牧草之間存在正反饋[97]。

        2.3 放牧策略的爭議

        平衡理論強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)部調(diào)節(jié)和穩(wěn)定,低估了氣候變化及偶發(fā)事件對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響[96]。非平衡理論強(qiáng)調(diào)外部干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響[96]。對(duì)保守放牧策略而言,放牧率是個(gè)常數(shù),放牧壓力干旱年份較高,濕潤年份較低;機(jī)會(huì)放牧策略的放牧壓力是穩(wěn)定的,放牧率則會(huì)發(fā)生變化[101]。

        作為干旱、半干旱草地生態(tài)系統(tǒng)放牧管理的理論基礎(chǔ),非平衡理論有取代平衡生態(tài)學(xué)的趨勢[105]。但非平衡理論也受到質(zhì)疑,因?yàn)橹脖徊▌?dòng)并不是干旱、半干旱草地畜牧業(yè)生產(chǎn)的本質(zhì)特征,家畜種群決定因子(通常是牧草休眠時(shí)期保育率)才是干旱、半干旱地區(qū)畜群密度制約的主要因素[106-107]。非平衡理論中,關(guān)于環(huán)境變化如何調(diào)整家畜數(shù)量的過程和機(jī)制并不清楚。與此同時(shí),如果植被波動(dòng)是半干旱草地的一種常態(tài),很難區(qū)分草地植被波動(dòng)在草地長期退化中的作用[108]。

        機(jī)會(huì)放牧策略經(jīng)濟(jì)效益高于保守放牧策略的觀點(diǎn)也受到學(xué)者[102]的質(zhì)疑,基于津巴布韋南部的草地試驗(yàn),模擬機(jī)會(huì)放牧(只考慮降水)、緊密追蹤放牧(考慮產(chǎn)量)、保守追蹤放牧(考慮產(chǎn)量和波動(dòng))、保守放牧(固定放牧率)等4種放牧方式的試驗(yàn)結(jié)果表明,機(jī)會(huì)放牧策略由于在家畜調(diào)整,包括縮減載家畜和補(bǔ)充家畜的成本較高,經(jīng)濟(jì)回報(bào)反而要低于保守放牧策略[109]。此外,除非牧民具備確定牧草產(chǎn)量的經(jīng)驗(yàn)和技能,機(jī)會(huì)放牧策略才不會(huì)導(dǎo)致草地的退化,因?yàn)槟撩癫辉敢饧皶r(shí)縮減飼養(yǎng)規(guī)模、調(diào)整存欄,往往造成干旱年份收入損失,并使得合理利用草地累積的紅利消失殆盡。

        究竟采用何種放牧策略更為恰當(dāng),在科學(xué)家和牧民之間長期以來一直存在爭議[110]。Campbell等[101]指出,草地放牧策略沒有萬能模式,究竟采用保守或機(jī)會(huì)放牧策略取決于各種條件,包括環(huán)境因素、草地基況及其閾值、草地產(chǎn)權(quán)制度、政府貼現(xiàn)及市場穩(wěn)定性。密度制約型草地生態(tài)系統(tǒng)更適合采用保守放牧策略,而非密度制約型草地生態(tài)系統(tǒng)更適合采取機(jī)會(huì)放牧策略。在降水量大、降水變率小的草地,由于牧民可以提前規(guī)劃家畜存欄和出欄,采用保守放牧策略就較為適當(dāng);機(jī)會(huì)放牧策略則更適合降水量少、變率大的草地[101]。研究者也發(fā)現(xiàn),在不同時(shí)間和草地的不同地段,保守放牧策略和機(jī)會(huì)放牧策略在草地管理上其實(shí)是共存的[16]。

        3 草地載畜量模擬模型

        3.1 生態(tài)模型

        生態(tài)模型,是草地研究和管理的基礎(chǔ),生態(tài)模型通過模擬草地對(duì)放牧的響應(yīng),及為達(dá)到預(yù)期目標(biāo)應(yīng)采取的策略,有利于放牧管理決策[111]。

        1965年構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)等級(jí)模型(the ecosystem level model,ELM)[112]是后續(xù)草地生態(tài)模型基礎(chǔ)。其后,主要有以下草地載畜量模擬模型:1)以放牧率為水平變量,家畜數(shù)量和放牧密度作為響應(yīng)變量的牧草-家畜供需(supply/demand)模型[113],是載畜量估算應(yīng)用最為廣泛的模型[73]。2)1987年,草地生產(chǎn)利用仿真模型(simulation of production and utilization of rangelands,SPUR)[114]最初被用作研究和開發(fā)的工具,其改進(jìn)版本SPUR2具備模擬草地對(duì)全球變暖和氣候變化的響應(yīng),以及干旱、半干旱草地對(duì)CO2濃度增加的響應(yīng)功能;另一個(gè)修訂版本SPUR-91模型,用以評(píng)估管理措施對(duì)草地的影響;SPUR的改進(jìn)版本SPUR-91、SPUR2和SPUR2.4都具有小范圍內(nèi)評(píng)估草地管理策略和措施的功能。3)植物生長模型(phytomass growth model,PHYGROW)[115]能夠模擬出欄和存欄各種等級(jí)的決策風(fēng)險(xiǎn)。4)GRASP模型[79]用以模擬大范圍天然草地和栽培草地產(chǎn)量年際動(dòng)態(tài),并用于模擬特定草地降水與草地產(chǎn)量關(guān)系,進(jìn)而計(jì)算草地載畜量。5)作為Aussie-GRASS模型一部分,Aussie-GRASP模型,把模擬范圍縮小到5 km×5 km空間,采用多參數(shù),改進(jìn)了單純以降水量預(yù)測草地載畜量精度[20]。6)狀態(tài)-過渡模型(state-and-transition models,STMs)[94]集成了歷史放牧經(jīng)驗(yàn)資料和科學(xué)數(shù)據(jù),更便于草地管理者確定放牧率。7)隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型(stochastic dynamic programming,SDP)利用草地現(xiàn)存量數(shù)據(jù)和隨機(jī)降水資料[103]確定草地最佳載畜率,提高草地畜牧業(yè)生產(chǎn)效益[116]。8)馬爾可夫鏈動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型,是基于馬爾可夫方程和高階依賴?yán)碚摰臐u近決策規(guī)則,為草地管理提供了數(shù)字化的解決方案[117]。9)依據(jù)貝爾曼最優(yōu)化原則,把不確定性引入動(dòng)態(tài)方程建立的隨機(jī)化動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型[118],考慮了時(shí)間和風(fēng)險(xiǎn)的共同作用,該模型不但采用當(dāng)前的植被狀態(tài)(載畜容量),也采用當(dāng)年的實(shí)際降水量,建立了干旱、半干旱草地放牧優(yōu)化管理的經(jīng)驗(yàn)法則[110]。與馬爾可夫鏈動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型相比,隨機(jī)化動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型在確定最優(yōu)草地利用頻率和放牧率,采取的是線性規(guī)劃方法[118]。

        3.2 計(jì)算機(jī)決策支持系統(tǒng)

        單獨(dú)使用模擬模型,或和計(jì)算機(jī)決策支持系統(tǒng)(computerized decision support systems,DSS)聯(lián)合使用,在草地生態(tài)系統(tǒng)管理中發(fā)揮著越來越重要的作用[112]。衛(wèi)星影像、航空照片在確定載畜量的廣泛應(yīng)用,使得計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在草地管理中的作用不斷增加[75]。

        放牧地應(yīng)用程序(grazing lands applications,GLA)[119-120],作為決策輔助軟件,根據(jù)草地植被對(duì)放牧預(yù)期響應(yīng)和牧戶調(diào)查做出專業(yè)判斷,對(duì)草畜平衡決策發(fā)揮著重要作用?;烊悍拍谅视?jì)算程序(multiple species stocking calculator,MSSC)[112]通過模擬野生動(dòng)物及不同家畜混群放牧條件下的食性選擇,確定草地載畜量。養(yǎng)分均衡分析程序(nutritional balance analyzer,NUTBAL)[119]彌補(bǔ)了放牧地應(yīng)用程序的不足,為準(zhǔn)確確定載畜量提供了養(yǎng)分管理模塊。放牧地替代分析工具(grazing-lands alternative analysis tool,GAAT)[121]包含經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)模型,用于模擬復(fù)雜條件下,如何應(yīng)對(duì)草地生態(tài)和經(jīng)濟(jì)條件變化。RANGETEK是決策輔助軟件,根據(jù)蒸散發(fā)/潛在蒸散發(fā)估計(jì)作物產(chǎn)量峰值,根據(jù)在生長季初期的土壤水分含量估計(jì)草地產(chǎn)量[122]。中國草業(yè)開發(fā)與生態(tài)建設(shè)專家系統(tǒng)[123]為計(jì)算載畜量提供了詳細(xì)的草地利用率數(shù)據(jù)。草畜平衡計(jì)算系統(tǒng)(livestock-feed balance calculation system)[124],縮短了計(jì)算時(shí)段,解決載畜量計(jì)算中飼草供給與家畜需求的時(shí)差問題,提高了預(yù)測的準(zhǔn)確性。環(huán)境資源評(píng)估管理系統(tǒng)(environmental resource assessment and management system,ERAMS),廣泛應(yīng)用于確定半干旱草地載畜量[125],這個(gè)系統(tǒng)的方法學(xué)基礎(chǔ)是半干旱地區(qū)的草地產(chǎn)量和有效水分的強(qiáng)相關(guān)性。作為全球家畜協(xié)作研究支持項(xiàng)目(global livestock collaborative research support program,GL-CRSP)的一部分,家畜預(yù)警系統(tǒng)(livestock early warning systems,LEWS)[126]的主要任務(wù)是作為畜牧業(yè)生產(chǎn)的信號(hào)器,自動(dòng)搜集和傳遞牧草供應(yīng)信息,通過對(duì)家畜體況和草地產(chǎn)量的估計(jì),及時(shí)應(yīng)對(duì)氣候干旱,為牧民及時(shí)調(diào)整家畜存欄提供信息。

        4 小結(jié)

        草地退化直接的原因主要有過牧、砍伐薪柴、采礦、草地開墾,而氣候、社會(huì)經(jīng)濟(jì)形態(tài)以及政府管理政策才是關(guān)鍵因素[127]。草地放牧管理應(yīng)結(jié)合氣候條件、草地類型等因素,確定采用保守放牧策略或機(jī)會(huì)放牧策略,實(shí)現(xiàn)草地畜牧業(yè)生產(chǎn)的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。Behnke和Kerven[128]關(guān)于草地管理政策有了新的思考,提出應(yīng)當(dāng)建立追蹤(根據(jù)可利用牧草的波動(dòng)調(diào)整畜群)和緩沖機(jī)制(為應(yīng)對(duì)氣候或植被的惡劣變化,建立牧民收入和生活保障機(jī)制)。草地彈性(恢復(fù)力)理論[129],或稱為 “生態(tài)系統(tǒng)管家”[1],強(qiáng)調(diào)草地的社會(huì)生態(tài)性,能夠更好地應(yīng)對(duì)草地迅速變化及不確定性。

        草地產(chǎn)量法和家畜營養(yǎng)需求法估算草地載畜量通常并不一致,應(yīng)采用2種方法相結(jié)合估算草地載畜量,確保草地的可持續(xù)利用。生態(tài)模型通過模擬草地對(duì)放牧的響應(yīng)及放牧對(duì)草地的影響,是草地管理的基礎(chǔ),雖然導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)改變的閾值尚不清楚[127],生態(tài)過程對(duì)人類決策的反饋?zhàn)罱K決定生態(tài)系統(tǒng)彈性。草地載畜量計(jì)算,采用地面數(shù)據(jù)結(jié)合模型模擬,有利于放牧管理決策。

        猜你喜歡
        承載力產(chǎn)量策略
        2022年11月份我國鋅產(chǎn)量同比增長2.9% 鉛產(chǎn)量同比增長5.6%
        今年前7個(gè)月北海道魚糜產(chǎn)量同比減少37%
        海水稻產(chǎn)量測評(píng)平均產(chǎn)量逐年遞增
        例談未知角三角函數(shù)值的求解策略
        我說你做講策略
        高中數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)的具體策略
        2018上半年我國PVC產(chǎn)量數(shù)據(jù)
        聚氯乙烯(2018年9期)2018-02-18 01:11:34
        CFRP-PCP板加固混凝土梁的抗彎承載力研究
        耐火鋼圓鋼管混凝土柱耐火極限和承載力
        Passage Four
        av狠狠色丁香婷婷综合久久| 区三区久久精品水蜜桃av| 人伦片无码中文字幕| 一区二区三区四区在线观看视频| 男女搞事在线观看视频| 国产精品国产高清国产专区| 中国女人内谢69xxxx免费视频| 国产无码夜夜一区二区| 区一区一日本高清视频在线观看| 精品一区二区三区婷婷| 精品久久久久久成人av| 日韩毛片基地一区二区三区| 日韩在线手机专区av| 一二三区亚洲av偷拍| 久久视频在线| 欧美成人中文字幕| 操老熟妇老女人一区二区| 夜夜爽夜夜叫夜夜高潮| 天堂а√在线中文在线新版 | 国产精品无码久久久久| 欧美久久久久中文字幕| 国产精品自拍视频免费看| 黑人巨大精品欧美| 中文字幕爆乳julia女教师| 不卡无毒免费毛片视频观看| 国产一区二区三区不卡视频| 亚洲中文字幕无码不卡电影 | 丰满少妇三级全黄| 欧美日韩国产综合aⅴ| 免费人成网站在线播放| 人妻熟妇乱又伦精品视频| 国产性一交一乱一伦一色一情| 亚洲国产精品综合久久20| 亚洲一品道一区二区三区| 人妻少妇偷人精品无码| 天天狠狠综合精品视频一二三区| 蜜桃在线观看视频在线观看| 亚洲国产精品18久久久久久| 蜜臀久久99精品久久久久久小说| 久久国产A∨一二三| 亚洲黄色一级在线观看|