尹燕亭，王婷婷,2，侯向陽(yáng)，李西良，郭豐輝,3(.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 0000； 2.蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

內(nèi)蒙古草原面積8 666.7萬(wàn)hm2[1]，其中可利用草地面積6 800萬(wàn)hm2，占我國(guó)草地總面積25%。內(nèi)蒙古草原作為北方重要的天然生態(tài)屏障和畜牧業(yè)生產(chǎn)基地，在維護(hù)國(guó)家生態(tài)安全和食物安全等方面，具有重要意義[2-3]，但該地區(qū)氣候干旱，降水成為制約草地生產(chǎn)力和載畜率的重要因子[4-5]，對(duì)牧區(qū)的草畜平衡問(wèn)題有著重要的影響。長(zhǎng)期以來(lái)，基于草原生產(chǎn)力的草畜平衡研究和實(shí)踐以平衡生態(tài)系統(tǒng)理論基礎(chǔ)[4]，而有研究則發(fā)現(xiàn)，內(nèi)蒙古草原區(qū)普遍干旱，降水變異大，具有典型非平衡特征[6]，單純地使用平衡生態(tài)系統(tǒng)理論來(lái)指導(dǎo)草地管理不完全正確。此外，現(xiàn)行草畜平衡管理制度在技術(shù)思路、參數(shù)選擇和計(jì)算等方面存在缺陷[7-9]，在實(shí)際應(yīng)用中遇到很多難執(zhí)行操作問(wèn)題，甚至遭到牧戶抵制[10-11]，已經(jīng)不能適應(yīng)目前牧區(qū)新形勢(shì)。

牧戶是牧區(qū)草畜平衡管理的直接決策者和實(shí)施者，而降水被認(rèn)為是影響牧戶草畜平衡的首要自然因子[12-14]，在牧戶畜牧業(yè)生產(chǎn)決策中發(fā)揮著重要作用。降水年型代表了土壤水分生態(tài)條件[15]，與草地生產(chǎn)力和載畜率密切相關(guān)。關(guān)于年型在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究較為廣泛[16-19]。牧戶對(duì)草地生產(chǎn)力的判斷很大程度上取決于其對(duì)降水年型的判斷，并以此為主要自然依據(jù)進(jìn)行草畜平衡生產(chǎn)決策。因此,從牧戶角度出發(fā)，剖析牧戶對(duì)不同降水年型的具體判斷，以及如何依據(jù)該判斷進(jìn)行草畜平衡決策，闡明以降水為主的自然因素對(duì)牧戶生產(chǎn)決策的影響機(jī)制，對(duì)更深入全面了解和掌握牧戶的草畜平衡決策過(guò)程，引導(dǎo)牧戶有效減畜、控制草地退化、實(shí)現(xiàn)牧區(qū)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

關(guān)于以降水為主的自然因素對(duì)牧戶草畜平衡決策的影響，已經(jīng)有一系列研究成果，如有研究發(fā)現(xiàn)氣候變化，尤其旱災(zāi)、雪災(zāi)等極端氣候事件會(huì)引致草地退化、草地生境和牧戶生產(chǎn)的自然環(huán)境惡化進(jìn)而影響牧戶生產(chǎn)決策[13,20-21]；也有學(xué)者利用遙感技術(shù)，從大尺度角度分析草原牧區(qū)的草畜平衡決策問(wèn)題，如夏文韜[22]利用MOP和3S技術(shù)剖析了甘南牧區(qū)草畜平衡決策情況，包括草畜平衡規(guī)劃模型、實(shí)現(xiàn)草畜平衡的調(diào)整措施及減畜方案適宜性等；也有學(xué)者從牧戶生產(chǎn)決策和行為出發(fā)，分析了牧戶對(duì)降水、溫度等自然因素的感知及其對(duì)畜牧業(yè)生產(chǎn)的影響，如李西良[13]研究發(fā)現(xiàn)，牧戶認(rèn)為降水是引起草地退化的主要因素，因此在草畜平衡決策中，牧戶往往以降水等指標(biāo)為首要考慮因素，進(jìn)而影響其對(duì)草地載畜量、草地超載等問(wèn)題的判斷和認(rèn)知[14]。

雖然降水被普遍認(rèn)為是影響牧戶草畜平衡的關(guān)鍵自然因素，學(xué)界亦承認(rèn)牧戶在草地管理和草畜平衡決策中的關(guān)鍵作用，但仍然缺乏對(duì)牧戶草畜平衡決策過(guò)程，尤其降水年型對(duì)牧戶草畜平衡決策的影響機(jī)制的研究。針對(duì)這一問(wèn)題，本研究以內(nèi)蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原等主要草原類型區(qū)的典型縣(旗)為研究對(duì)象，以研究區(qū)1980-2015年的氣候資料為基礎(chǔ)，結(jié)合統(tǒng)計(jì)年鑒資料，利用周廣勝自然植被第一生產(chǎn)力模型[23-24]，探討牧戶在畜牧業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)不同降水年型的判斷及其特征，并以此為依據(jù)影響草畜平衡決策，對(duì)深入全面探明牧戶草畜平衡決策過(guò)程，完善草畜平衡制度和政策具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

選擇新巴爾虎左旗(46°10′-49°47′ N，117°33′-120°12′ E)、錫林浩特市(43°02′-44°52′ N，115°13′-117°06′ E)和蘇尼特右旗(41°55′-43°39′ N，111°08′-114°16′ E)為研究區(qū)域，3個(gè)縣(旗)分別位于內(nèi)蒙古的草甸草原、典型草原和荒漠草原，3種草原類型區(qū)自東向西依次分布，降水量逐漸減少(表1)，伴隨草地生產(chǎn)力亦從東向西逐漸下降。放牧是研究區(qū)草地的主要利用方式，畜牧業(yè)是牧戶的主要收入來(lái)源。

隨著1978年改革開(kāi)放，家庭經(jīng)營(yíng)聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制開(kāi)始確立，內(nèi)蒙古牧區(qū)也有了新的生產(chǎn)責(zé)任制，主要有“蘇魯克”、“三定一獎(jiǎng)”、“兩定一獎(jiǎng)”、“隊(duì)有戶養(yǎng)”、“專業(yè)承包”、“聯(lián)產(chǎn)計(jì)酬”等多種形式。1980年以后小牧經(jīng)濟(jì)開(kāi)始慢慢展開(kāi)，1984年通過(guò)全區(qū)工作會(huì)議明確“畜草雙承包制”，1989-1995年全區(qū)進(jìn)入承包到戶、承包到聯(lián)戶和承包到浩特的階段，牲畜基本承包落實(shí)到戶，但是草地仍屬集體，尚未完全承包到戶，1996年開(kāi)始草地陸續(xù)承包到戶，1998-2002年為草地承包完善階段，牧戶成為畜牧業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的直接決策主體，此時(shí)以牧戶為主導(dǎo)的小牧經(jīng)濟(jì)正式形成。

表1 研究區(qū)概況Table 1 The rangeland, economic and climatic characteristics of study area

人均收入為內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒(2010)數(shù)據(jù)，年均溫度和年均降水量均為1980-2015年36年間的平均值。

The data of per capita net income is from the Inner Mongolia Statistical Yearbook in 2010. The data of average annual temperature and average annual precipitation was calculated based on the average annual temperature and precipitation of 1980-2015, respectively.

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究所需的氣象資料由中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)http://cdc.cma.gov.cn/home.do提供，主要包括研究區(qū)域1980-2015年的降水量年值和平均溫度月值。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要源于研究區(qū)地方統(tǒng)計(jì)年鑒，主要包括各典型縣(旗)1980-2015年的牲畜數(shù)量和草地面積等，借此數(shù)據(jù)計(jì)算獲得實(shí)際載畜率。

1.3 降水年型的劃分方法

參照國(guó)內(nèi)常用的降水年型劃分方法[16,19,25]，分別以-25%、-12.5%、12.5%、25%為界，將降水年型分為5種(表2)，以1980-2015年間的平均降水量為基準(zhǔn)，并設(shè)該降水量為Pa，某年平均降水量為P，Vp表示降水變率。

1.4 理論載畜率的確定

草地牧草產(chǎn)量是估算理論載畜率最常用方法[26]，有大量學(xué)者對(duì)天然草地生產(chǎn)力進(jìn)行了估算，其中本研究采用最為被廣泛借鑒的周廣勝和張新時(shí)[23-24]創(chuàng)立的中國(guó)植被凈第一生產(chǎn)力公式，測(cè)算研究區(qū)牧草生產(chǎn)力，進(jìn)而計(jì)算出草原區(qū)的理論載畜率，模型表示如下：

表2 降水年型劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Criteria of yearly precipitation patterns

(1)

式中：NPP代表自然植被的凈第一生產(chǎn)力[Net primary production, t ·(hm2·a)-1]；RDI為年輻射干燥度，r為年降水量(mm)。

RDI=(0.629+0.237PER-0.003 13PER2)2。

(2)

式中：RDI為年輻射干燥度；PER為可能蒸散率。

PER=PET/r=BT×58.9/r。

(3)

式中：PER為可能蒸散率；PET為年可能蒸散量(mm)；BT為年平均生物溫度(℃)。

BT=∑t/365或BT=∑t′/12。

(4)

式中：t為>0 ℃但<30 ℃的日均溫度；t′為>0 ℃但<30 ℃的月均溫度；關(guān)于溫度的計(jì)算部分，當(dāng)溫度<0 ℃時(shí)，取t=0 ℃，當(dāng)t>30 ℃時(shí)，取t=30 ℃。

關(guān)于天然草地理論理載畜率的確定和計(jì)算，存在多種方法，本研究參考大量關(guān)于載畜量計(jì)算的文獻(xiàn)資料[27-32]，采用較為常見(jiàn)的理論載畜率計(jì)算公式：

(5)

式中:Gs代表理論載畜率；Ai為第i種草地類型可利用草地面積(i=1、2、3)，此處設(shè)為1 hm2；Pi為第i種類型草地的牧草地上生物量占總生物量的比重；Rs是牧草利用率；365代表羊單位牲畜食草的天數(shù)；Es表示單個(gè)羊單位的日食量；0.45為植物以C形式表示的轉(zhuǎn)換為植物生物量的轉(zhuǎn)換系數(shù)；關(guān)于草甸草原、典型草原、荒漠草原中地上生物量與總生物量具體比例系數(shù)及牧草利用率見(jiàn)參考文獻(xiàn)[33-35]。

1.5 牧戶草畜平衡決策的年型判斷及依據(jù)

理論載畜率為牧戶進(jìn)行載畜率決策應(yīng)參考的理論依據(jù)，實(shí)際載畜率則是牧戶該決策的最終結(jié)果，也反映了牧戶草畜平衡決策的年型依據(jù)，因此，本研究將根據(jù)實(shí)際載畜率計(jì)算牧戶載畜率決策中所依據(jù)的實(shí)際年型。借鑒行為經(jīng)濟(jì)學(xué)中著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家Kahneman和Tversky關(guān)于不確定條件下行為個(gè)體判斷決策的研究[36]，面對(duì)不確定性，個(gè)體往往關(guān)注事物之間的相似性，并以原型為參照進(jìn)行事物的對(duì)比進(jìn)而決策。根據(jù)上述4項(xiàng)，依據(jù)公式(7)，根據(jù)已經(jīng)得到的理論載畜率和實(shí)際載畜率，計(jì)算并得到1980-2015年36間研究區(qū)不同年份下理論載畜率與實(shí)際載畜率間的相似系數(shù)矩陣，并選出識(shí)別系數(shù)值最大的前3個(gè)年份，進(jìn)而通過(guò)對(duì)照降水年型劃分標(biāo)準(zhǔn)(表2)，判定牧戶載畜率決策中的實(shí)際年型。

(7)

(8)

式中:d(x,y)為歐式距離；sim(x,y)為相似系數(shù)；xi為理論載畜率；y為實(shí)際載畜率。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同降水年型分布特征

1980-2015年，新巴爾虎左旗出現(xiàn)最多為中下年型和平年，均出現(xiàn)11次，其次為豐水年(8次)，欠水年次之(4次)，中上年型出現(xiàn)最少，僅有2次；錫林浩特市出現(xiàn)的各年型順序?yàn)槠侥?13次)>豐水年(9次)>欠水年(6次)>中下年(5次)>中上年(3次)；蘇尼特右旗則中下年型出現(xiàn)最多(10次)，平年次之(8次)，豐水年和欠水年均出現(xiàn)7次，中上年最少(4次)。綜上所述，新巴爾虎左旗與蘇尼特右旗中下年型出現(xiàn)最多，而錫林浩特市則以平年居多，但整體來(lái)看，各類型區(qū)豐水年型的出現(xiàn)頻率均略高于比欠水年型(表3)。

表3 1980-2015年典型縣(旗)各降水年型的出現(xiàn)頻率Table 3 The frequencies of different yearly precipitation patterns in typical banners from 1980 to 2015

2.2 牧戶降水年型判斷及依據(jù)

將欠水年、中下年、平年、中上年、豐水年型分別賦值為-2、-1、0、1、2，得到圖1。由圖1可知,研究區(qū)域?qū)嶋H年型和判斷年型之間差異明顯，實(shí)際降水年型變化較為頻繁而牧戶判斷年型則較為穩(wěn)定。1980-1995年期間牲畜陸續(xù)承包到戶，該階段新巴爾虎左旗牧戶年型判斷為欠水年型，錫林浩特牧戶則先是連續(xù)9年欠水年型判斷，繼而4年欠水年型和中下年型，隨之是連續(xù)3年平年型；蘇尼特右旗則主要以中上年型為判斷及決策依據(jù)。

從1996年草地陸續(xù)承包到戶開(kāi)始，牧戶年型出現(xiàn)以3～5年為周期并趨于穩(wěn)定，且并沒(méi)有根據(jù)實(shí)際年型的頻繁年際變化而改變，此階段牧戶逐漸形成草畜平衡決策的自我年型判斷依據(jù)。2010-2015年，新巴爾虎左旗牧戶前3年連續(xù)以豐水年作為決策依據(jù)，2013年遭遇冬季大雪，2014年降水量比往年平均值偏多41%，牧戶生產(chǎn)年型判斷出現(xiàn)明顯波動(dòng)；2010-2013年，錫林浩特以中上年型為決策依據(jù)，2014年全年降水量(255 mm)低于年均值，牧戶生產(chǎn)年型判斷調(diào)整為欠水年，隨著2015年降水量大幅增加50%以上(降水量為412 mm)，牧戶年型判斷又恢復(fù)為中上年型；2010-2014年，蘇尼特右旗先以連續(xù)3年的平年年型為草畜平衡決策依據(jù)，繼而是連續(xù)2年的中上年型，2015年降水量相比往年平均值下降約18%，牧戶年型依據(jù)出現(xiàn)變化，調(diào)整為中下年型，可見(jiàn)，在降水波動(dòng)較大時(shí)，牧戶年型判斷和草畜平衡年型決策依據(jù)將出現(xiàn)調(diào)整，這也在較大程度上解釋了其周期性變化的原因。鑒于牧戶自我降水年型判斷依據(jù)的周期性，可以預(yù)測(cè)其年型判斷還將出現(xiàn)周期性變化和調(diào)整。

3 討論與結(jié)論

研究結(jié)果顯示，牧戶草畜平衡決策的年型判斷及依據(jù)與實(shí)際年型結(jié)果差異明顯，這說(shuō)明了牧戶對(duì)年型的判斷有一套自己的認(rèn)知。與實(shí)際年型的劃分不同，牧戶對(duì)年型的判斷受往年的年型判斷和當(dāng)年實(shí)際年型的綜合影響。1980-1995年，草甸草原牧戶判斷均為欠水年型，典型草原牧戶也出現(xiàn)連續(xù)13年的欠水年型判斷，但1995年以后，幾乎再?zèng)]有出現(xiàn)過(guò)欠水年型的判斷結(jié)果，甚至包括1999-2001年的旱災(zāi)、雪災(zāi)、蟲(chóng)災(zāi)等多重并發(fā)的情況下亦沒(méi)有出現(xiàn)。分析認(rèn)為，1995年以后，國(guó)家各項(xiàng)生態(tài)建設(shè)政策的出現(xiàn)、市場(chǎng)引入牧區(qū)、畜牧業(yè)生產(chǎn)條件改善、牧區(qū)交通、通訊等基礎(chǔ)設(shè)施改善等，制度、市場(chǎng)、社會(huì)因素很大程度上改變了單純降水年型的影響，這與牧戶的生產(chǎn)決策研究相似，牧戶生產(chǎn)行為決策并非由未單一因素決定，而是受到自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等多方面因素的綜合影響[14,37-40]。

圖1 典型旗縣牧戶草畜平衡決策中的年型判斷及依據(jù)Fig. 1 Herders’ yearly precipitation pattern judgment for grass-animal balance decision-making in typical banners

其中牧戶判斷年型中有兩種年型者，取其平均值。

The average values were used if there were two judgment patterns from herders.

關(guān)于牧戶判斷的年型特征，1980-1995年，牧戶的年型判斷較為穩(wěn)定和一致，草甸草原和荒漠草原自始至終分別是欠水年和中下年，典型草原則以欠水年為主導(dǎo)。分析認(rèn)為，1980-1995年，正處于從集體畜牧業(yè)向承包畜牧業(yè)轉(zhuǎn)變階段，牲畜開(kāi)始陸續(xù)承包到戶，草地仍然公用，此時(shí)期牧區(qū)畜牧業(yè)生產(chǎn)條件仍然極度落后，牧區(qū)尚沒(méi)有市場(chǎng)引入、國(guó)家生態(tài)保護(hù)項(xiàng)目等，畜牧業(yè)生產(chǎn)幾乎完全受制于降水年型好壞，正如李西良[13]研究發(fā)現(xiàn)，牧戶本身傾向于將生產(chǎn)行為歸因于自然因素，而牧戶所處的上述社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境更加劇了牧戶的這一傾向，因此容易得出欠水年、中下年等年型判斷，進(jìn)而影響牧戶的草畜平衡決策。1995年以后，牲畜已經(jīng)承包到戶，草地也開(kāi)始陸續(xù)承包到戶，此時(shí)期牧戶年型判斷呈現(xiàn)3～5年的周期性變化，這與有其他學(xué)者的結(jié)果[24]相似，他們認(rèn)為內(nèi)蒙古降水周期存在4、8、11年的主周期變化規(guī)律，本研究中，牧戶降水年型判斷存在3～5年周期與該項(xiàng)研究中認(rèn)為降水存在4年短周期的結(jié)果最為接近，但二者并不同步，說(shuō)明牧戶在草畜平衡決策中，對(duì)降水年型的判斷并非一成不變，而是呈現(xiàn)周期性變化，會(huì)根據(jù)自己的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和外界條件的變化，如草甸草原(新巴爾虎左旗)受2013年大雪和2014年降水大幅增加、典型草原(錫林浩特)受降水增加50%以上的影響，牧戶年型判斷隨即出現(xiàn)調(diào)整，其目的是滿足現(xiàn)時(shí)的驟變自然條件，形成實(shí)時(shí)的草畜平衡決策依據(jù)，并尋找優(yōu)化的生產(chǎn)適應(yīng)方式，實(shí)現(xiàn)在不斷的變化的判斷中發(fā)展生產(chǎn)。

降水年型直接關(guān)系到牧戶草地生產(chǎn)力的高低[40-42]，是影響牧戶草蓄平衡生產(chǎn)行為決策的重要自然因素。不同降水年型下草地生產(chǎn)力不同，可飼養(yǎng)的牲畜規(guī)模亦不同，同時(shí)牧戶牲畜數(shù)量亦受到政策、市場(chǎng)、信息、畜牧業(yè)生產(chǎn)周期等多因素的影響和限制[43]，并不會(huì)單純根據(jù)降水波動(dòng)而調(diào)整，因此要深入研究牧戶草畜平衡決策機(jī)制，必須結(jié)合社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等因素，從多角度出發(fā)，以系統(tǒng)、全面探明牧戶草畜平衡決策的形成過(guò)程。應(yīng)加強(qiáng)牧區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，尤其是交通、通訊等，依托目前牧區(qū)智能手機(jī)普遍的現(xiàn)狀，使牧戶亦能享受到“互聯(lián)網(wǎng)+”帶來(lái)的便利和優(yōu)勢(shì)，較快了解和掌握氣象信息并及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，對(duì)控制超載過(guò)牧、緩解草地退化具有重要價(jià)值和實(shí)際意義。

本研究通過(guò)分析牧戶草畜平衡決策中的實(shí)際降水年型判斷及依據(jù)，得出以下結(jié)論：

(1)關(guān)于降水頻次，草甸草原(新巴爾虎左旗)與荒漠草原(蘇尼特右旗)中下年型出現(xiàn)最多，而典型草原(錫林浩特市)則以平年居多，但是3個(gè)區(qū)域整體來(lái)看豐水年型比欠水年型出現(xiàn)的頻率略高。

(2)對(duì)于降水年型，牧戶有一套自己的判斷和認(rèn)知，其與實(shí)際降水年型之間差異明顯，牧戶判斷和認(rèn)知較為穩(wěn)定，而實(shí)際降水年型則變化較為頻繁；牧戶對(duì)降水年型的判斷在不同時(shí)期呈現(xiàn)出不同的特征，1980-1995年牲畜承包到戶階段，牲畜承包戶的年型判斷較為穩(wěn)定和一致，草甸草原和荒漠草原自始至終分別以欠水年和中下年為依據(jù)，典型草原則以欠水年為主導(dǎo)；落實(shí)草牧場(chǎng)所有權(quán)、使用權(quán)，實(shí)施草牧場(chǎng)有償使用家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制實(shí)施以后，牧戶的年型判斷出現(xiàn)3～5年的周期性變化，當(dāng)降水波動(dòng)較大時(shí)，牧戶年型判斷和草畜平衡年型決策依據(jù)則將出現(xiàn)調(diào)整，說(shuō)明牧戶的年型判斷并非一成不變，而會(huì)根據(jù)自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等因素變化進(jìn)行調(diào)整，最終形成牧戶所認(rèn)知的年型，并以此作為其草畜平衡決策的重要自然依據(jù)。

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