全 文 ：第 11卷 第 4期
2 0 0 3年 1 0月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VO1．11 No．4
0ct．． 2003
北方农牧交错带牧草与作物生态气候适应性研究
— — 以内蒙古 自治区中东部地 区为例
吕玉 华 郑 大玮
(中国农 业 大学 资源 与环 境 学 院 北 京 100094)
摘 要 应用贝叶斯准则对农牧交错带粮食作物和天然牧草进行分 区生态气候适应性综合评价分析表 明，半干
旱、干旱环境 中牧草 自然生态适应性 明显优干粮食作物和春小麦，进 而对农牧交错带进 行 了生态系统辨识。该 生
态气候适应性评价对牧草 的生产能力具有较好的指示性。
关键词 农牧交错带 天然牧草和粮食作物 生态适应性
Evaluation on eco-climate adaptability of crop and herbage in northern ecotone．LU Yu-Hua，ZHENG Da—W ei(College
of Resources and Environmental Sciences，China Agricultural University，Beijing 100094)，CJEA，2003，11(4)：130～133
Abstract By applying Bayes principle，the comprehensive evaluation of eco-climate adaptability of crop and herbage was
conducted in different&teas in northern ecotone．The analysis indicates that in semi—drought and drought areas，the eco-cli—
mate adaptability of herbage is obviously better than that of crop and spring whea t．Thus an all—around identification of ve—
getations in northern ecotone is presented，which can be used as a reliable reference in further structure adjustment in these
area s．
Key words Northern ecotone，Herbage and crop，Eco-adaptability
我国东部农耕 区与西部草原牧区相连接的半干旱生态过渡带称为农牧交错带，系农业生产边际地带，北
方农牧交错带与干燥度为 1．5～3．49的半干旱区基本吻合 ，年降水量多为 250～500ram，植被属草原生态系
统 ¨]。恢复和重建农牧交错带草地生态系统至关重要，而建立适宜的植被分布模式 ，使种植业与畜牧业互
适互补，必须依据生态适应性为基础的原则。生态适应性是指作物(牧草)生物学特性及其对生态条件的要
求 与当地实际外 界环境 的适应 程度 ，研究作物和牧 草生长发 育 、产 量形 成与环境 因子 的关 系 ，作物 (牧 草 )对
环境的适应能力 ，即研究生态适应性是进行生态系统辨识的基础，也是评价某个地区农业系统生产力、优化
种植业结构的重要依据。本研究采用贝叶斯准则对农牧交错带粮食作物和天然牧草进行生态气候适应性多
因子综合评价，进而对农牧交错带进行 了生态系统辨识 ，为种植业饲、粮 、经三元结构调整 ，为牧而农 ，为养而
种 ，促进农牧结合提供理论依据。
1 研究 区域概况与研究方法
研究区域位于内蒙古自治区中东部农牧交错带分布区，包括除黄河中上游风水侵蚀农牧交错 区外的大
表 1 北方农牧交错带内蒙古自治区段气候状况 部分地区 ]，该 区深 居 内陆 ，
Tab·1 The climate of Inner Mongolia in northern ecotone 平均 海 拔 高 度 1000m 以上 ，
其气候状况见 表 1，年 日照时
数 约 2500～ 4000h，大 部 分
地 区 日 照 百 分 率 65％ ～
70％。该区光能资源特点是
光照 充 足 和 日照 时 间 长 ，热
量资 源 南高 北低且 均显 不
足。通辽、赤峰地区年均气温
国家重点基 础研 究(973)发展规划项 目(G2000018606)、“十五”国家重 点科技攻关项 目(2001BA508D12)和 国家 自然科学基金 项 目
(30100127)共 同资 助
收稿 日期 ：2002—12—16 改回 日期：2003—0卜08
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第 4期 吕玉华等 ：北方农牧交错带牧草与作物生态气候适应性研究 131
6．5"C左右，东乌旗、锡林浩特为 1～2．5℃，阴山前山地区为 6"C左右 ，后山地区为 2"C左右。干燥少雨 ，年降
雨量 250～400mm 左右 ，年 均相 对湿度 48％～68％。研 究采用 内蒙古 自治 区武川县 1961～2000年 各粮食
作物历年平均产 量 、春小麦历 年产 量资料 和内蒙古 自治 区镶黄旗 气象 局 、察右后 旗气 象局 、锡林 郭勒 盟牧业
气象试验站 1983～2000年地上生物量观测资料。锡林郭勒盟牧业气象试验站观测场面积 0．81hm ，草原类
型 为干 草原 ，主 要 建 群优 势 种 牧草 为 克 氏针茅 (Stipa krylovii)、糙 隐 子草 (Cleistogenes squarrosa)和冷 蒿
(Artemisa frigida)，镶黄旗气象局牧业气象观测场面积 0．47hm ，草原类型为荒漠草原 ，主要建群优势种牧
草 为针茅 (Stipn capilafa)、羊 草 (Leyrnus chinensis)和 冰草(Agropyron cristatum)，察右 后旗 气象 局牧业 气
象观测场面积 1．75hm ，草原类型为干草原 ，主要建群优势种牧草为羊草(Leymus chinensis)、克氏针茅(Sf —
pa krylo i)和艾蒿(Artemisia arg．y／)。土壤类型与植被类型紧密联系，黑钙土为草甸草原植被，栗钙土为干
草原植被 ，棕钙土为荒漠草原植被。3个站观测场均为天然草场 ，设置围栏 围封保护 。调查 32个验证和评
价样点天然 草场 和人工草场资料 ，气象 资料采用 1961～2000年 常规 气象观测数据 。
1．1 贝叶斯准则基本原理
本研究采用贝叶斯准则进行综合判定 ，贝叶斯准则是计算在实现 1组环境因子条件下各种植物出现
于某种产量(产值)等级状态的条件概率 ，即后验概率 ，以此大小作为衡量生态适应性相对优劣程度的指标 ，
其基本原理为设事件 A仅当完备事件组B ，B ，⋯，B 中任一事件出现时才可能出现，则 ：
P(A)=∑P(B )P(A／B ) (1)
= 1
式中，A为相关因子组合 ，为单因子级别或多因子级别组合，P(A)为事件 A 概率，B 为研究对象的级别 ，
i=1，2，⋯，n，P(B，)为先验概率 ，即研究对象 B第i级固有概率 ，与因子无关 ，P(A／B )为当B 发生时因
子 A发生的条件概率。根据概率乘法法则 ：
P(A)×P(B ／a)： P(B )×P(A／B ) (2)
式中，P(B ／A)为后验概率 ，它实质是在 A 出现时研究对象第 i级出现的条件概率。将式(1)代入式(2)得：
， ， 、 P(B )×P(A[B ) ，，、
廿 I^ — — — — —— — — — — 一 J
∑P(B )×P(A／B )
i= 1
式中，P(B ／A)表示事件 B 在事件A发生时的后验概率 ，其大小可作为生态适应性的量度。式(3)为贝叶斯
公式，事件 A 为生态因子所处的级别，事件 B 为植物所处不同产量(产值)的等级状态 ，根据贝叶斯公式可
计算该植物各级产量(产值)状态水平在生态因子 A 发生下的条件概率P(B ／A)，并从一系列 P(B。／A)中
取其最大值 ，即 max{P(B。／A)}的原则称为贝叶斯准则 。按照这一准则可判断某地在生态因子 A 发生条件
下事件B ，B ，⋯，B 中哪一级状态出现的概率最大。
1．2 评价因子确定及其指标分级
作物和牧草生态适应性取决于与当地气候、土壤及土壤理化性质匹配程度 ，但气候是生态环境中起主导
作用的影响因素。本研究主要根据作物及牧草气象产量针对生态气候适应性进行分析评价 ，产量序列主要
由趋势项和随机波动项组成 ，作物气象产量为随机波动项 ，它揭示作物生长发育过程中光、热、水诸因子及相
互组合对产量的综合影响；趋势项即作物趋势产量体现剔除气象因素影响后由当地农业生产条件、作物品
种、栽培技术措施在一定时期相对稳定时的产量水平 ，由实际产量采用正交多项式处理而得。本研究区 3个
牧草观测站在草原类型 、土壤类型及其理化性质、地形、地貌等方面均有差异，参照作物分离气象产量的方
法，将 3站天然牧草产量根据各站产量平均水平由小到大组成一个序列 ，将随机波动项分离出来即牧草气象
产量，天然牧草气象产量表示剔除草原类型、土壤条件等影响后气象因子的综合作用。粮食作物 、小麦和牧
草气象产量极值与丰、歉年型基本吻合 ，因此分别选取 内蒙古 自治区武川县粮食作物和小麦历年气象产量及
3个天然牧草观测站历年干草气象产量作为事件 B。生态适应性评价应恰当选择参评因素 ，其原则是使之
真正体现环境的“适宜”与“不适宜”。本研究追踪调查了农牧交错带气候特征和生产性能，该地区太阳辐射
强 ，基本未形成限制 ，年无霜期短 ，热量不足是限制该 区作物、牧草生长发育的障碍因子之一 ，年降水量少 ，变
率 大 、保证 率低是导致该 区种植业生产低 而不稳 的根 本原因E s]，相对湿 度小 ，风速大且持续时 间长 ，大气 和土
壤干旱较严重均阻碍了该区种植业的发展和草地生产力的提高。因此选取与事件 B密切相关的多年平均
生长期(4～8月份)降水量 、≥5℃积温、平均相对湿度 、平均 风速4个 生态气候因子作 为事件A( ，
， z ， ，
l
。
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132 中 国 生 态 农 业 学 报 第 ll卷
表 2 粮食作物与小麦生态气候适应性评价指标分级
Tab．2 The evaluation indices gradation of eco-climate
adaptability of crop and spring wheat
气 象 产 量 波 动 ／％
生 长 期 降 水 量 mm
生 长 期 ≥5℃积 温／℃
生 长 期 相 对 湿 度 ／％
生 长期平 均 风速 m·SI1
> 10
>300
> 2295
> 58
< 3
— 10～ 10
250——300
2065——2295
53～58
3——4
<一 10
< 250
< 2065
< 53
> 4
平均产量相 近 ，此划 分 可 明确生 态气 候 因子
综合作用 ，增产 10％以上时该区为适宜区，
产量波幅 为 一10％～10％间 时为 次 适宜 区 ，
减产 10％以上 时 为 不 适 宜 区。事 件 A( ，
X2，X3， )每个因素水平划分结合前人成果
及农业气候 区划 和当地实 际而定，其等
级数与事件 B相等。粮食作物 和小麦气象
产量 B 和生 态气 候 因子 A ( ， ， 。， )
指标分级见表 2，天然牧草气象产量 B和生
表 3
Tab．3
， )。粮 食 作 物 和小 麦样 本 数 40个
(1961～2000年 )，天然 牧草 3站 组成 1个序
列 ，每 站 18个 样 本 (1983～2000年 )，共 54
个样本。事件 B 即历年气象产量划分 为 3
个等级 (B ，B ，B。)，B 为 大于 多年 平均 趋
势产量 10％的气象产量值 ，B 位于 一10％
～ 10％间，B < 一10％。粮食作物和春小麦
多年平均趋势产量 为 825kg／hm ，天然牧草
多年平均趋势产量为 1850kg／hm ，均与多年
天然 牧 草生 态气 候 适应 性评 价 指标 分 级
The evaluation indices gradation of eco-climate
adaptability of natural herbage
气候因素
Factors 1
指 标分 级 Indices gradation
2 3
态气候 因子 A( ，，X2， ， )指标 分级见表 3。据此分级指标 确定事件 A 和B的等级状 态 ，计算 全部样 本 中
B各等级状 态 出现概率 P(B。)及在实现事 件 B(B。，B ，B。)条件下事件 A( ， ， 。， )出现 的条件概率
P(A／B，)，由贝叶斯准则计算并 比较后验概率 P(B ／A)，确定各地事件 B(气象产量)可能出现的等级状态。
2 生态气候适应性分 区综合评价
对该区域 32个代表站历年(1961～2000年)共 1280个生态气候因子样本应用贝叶斯准则得出的计算
结果进行评价分析表明，北方农牧交错带内蒙古 自治区段天然牧草生态气候适应性相对优劣程度分布为1
表 4 生 态气 候 适 应性 分 区综合 评 价
Tab．4 A comprehensive evaluation of eco-climate adaptability in different areas
天 然牧草
粮食作物
小 麦
科 尔 沁
浑 善达 克
嫩 江流 域
阴山北 麓
科 尔 沁
浑 善达 克
嫩 江流 域
阴 山北 麓
科 尔 沁
浑 善达 克
嫩 江流 域
阴 山北 麓
级 34％、2级 31％、3级 35％，即适
宜和次适宜年份占 65％，不适宜年
份为 35％。粮食作物相应各级所
占比例分别 为 1％、22％和 77％ ，小
麦分别为 17％、6％和 77％，粮食作
物和小 麦 在 77％以上 的年 份 生 态
气候 因子 均 不 适 宜。研 究 区 域 4
个所 属 地 区嫩 江 流 域 低 山 丘 陵农
牧交错 区 、科 尔沁 草原 沙地 农 牧交
错区、浑善达克草原沙地农牧交错
区和 阴 山北 麓 风 蚀 沙 化 农 牧 交 错
区天 然 牧 草 、粮 食 作 物 、小 麦 生 态
气候 适应性 综合 评价 见 表 4。表 4
表明 天 然 牧 草 生 态气 候 适 应 性 均
显著优于粮食作物和小麦 ，嫩江流域低 山丘陵农牧交错区、科尔沁草原沙地农牧交错区天然牧草生态气候适
应性 1级和 2级所 占比例均为 86％，而粮食作物、小麦相同地区 1级和 2级概率仅 17％左右，3级概率达
83％左右 ，阴山北麓风蚀沙化农牧交错区粮食作物和小麦 3级概率为 71％以上。浑善达克草原沙地农牧交
错区小麦生态适应性处于 3级 ，即生态气候适应性为“不适宜”，粮食作物 3级比例稍高于 1级和 2级。仅有
浑善达克草原沙地农牧交错区天然牧草 3级概率为 60％，相对为 3级的主要是降水量少、相对温度较高和
相对湿度小的地区，而粮食作物和小麦在北方农牧交错带生态适应性较差的原因是降水量少和相对湿度小。
根据 4区封育天然牧草年产草量的调查 ，嫩江流域低山丘陵农牧交错 区、科尔沁草原沙地农牧交错区
、浑 善
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第 4期 吕玉 华等 ：北 方 农牧 交错 带 牧 草与 作物 生 态气候 适 应性 研 究 133
达克草原沙地农牧交错 区和阴山北麓风蚀沙化农牧交错 区年产干草量分别为 1900kg／hm 、1500kg／hm 、
800kg／hm 及 1000kg／hm 左右 ，与相应生态气候适应性分析结果较吻合 ，故此生态气候适应性评价对粮食
作物 和牧 草的生 产力有 较好 的指 示性 。
参 考 文 献
程 序．农牧交错带研究中的现代生态学前沿问题 ．资源科学学报 ，1999，21(5)：1～9
郑大 玮 等 内蒙 古 阴山北 麓旱 农 区综合 治理 与增 产配 套技 术 ．呼 和浩特 ：内蒙 古人 民 出版社 ，2000
李增建，刘东维等．农牧交错带系统恢复的科技支撑．内蒙古科技与经济，2001(4)：18～20
陈 良．贝叶斯准则在土地资源评价中的应用[A]．国土与自然资源 ，2000(2)：43～45
陈彦才．内蒙古 的种植业现状潜力与发展．呼和浩特 ：内蒙古人民出版社，1996
李世奎等主编．中国农业气候资源和农业气候区划[M]．北京：科学出版社 ，1998
福 建 省 龙 海 市 实 施 无 公 害 农 产 品 产 业 化 模 式 效 益 显 著
福建省龙海市大力实施生态农业建设 ，并从开发 无公 害农产品抓起 ，加 强对绿 色食品基地 生态环境建设 ，确保农产 品和
产品原料基地符合无公 害农产品生产的生态环境标准与要 求，强化 了源头管理 。龙海市格林食品有限公司实施“公司 +基地
农户”无公害农产品产业化模式 ，生产无公 害毛豆 、四季豆、荷莲豆和甜豌豆等绿 色食品获得成功。该公 司种植基地位于龙海
市港尾 镇 ，属 南 亚热 带 气候 ，年 均 气 温 21．612，年 日照 时数 1986h，年 太 阳 总辐 射 5200M．I／m ，年 降 水 量 1661mm，光 热 水 资源
丰富。供试土壤 为海陆相沉积的轻黏性灰泥田，土壤有机质含量 30～35 g／kg，全 N2g／kg，速效磷 3、0～3．5rag／kg，速效钾 70～
90mg／kg，肥力中上等。试区无污染源，区域内大气、土壤 、灌溉水及加 工用水等质量经检测均符合绿 色食品栽培和加 工的环
境质量要求。目前该 区已建立 20hm “绿 色食品毛豆”试验基地 ，产品获得绿色食品(毛豆 )证书。
格林食 品有限公 司实施的“公司 +基地农户”无公害农产品(绿 色食 品)产 业化模式要点是 采用保护地栽培、塑料棚设施
栽培和无土栽培，改传统蔬菜种植方法为采用生物技 术和生态种养，其中生物技术方法包括蔬菜栽培前期完成安全蔬菜栽培
试验示范推 广，按照 A级绿色食品标准进行生产 ，栽培 实施一 系列相应技 术措施，对毛豆种植环境、栽培技 术推 广等进行全程
质量控制 ，对毛豆产品的采收一检 查一加工一包装一储藏一运输条件进行监测 与检验 ，并总结出绿 色食品种植、加 工、储藏和运输成
功 经验 ；推 广 包衣种 子 达 95％ ，为 防止 种传 病 虫害 ，选用抗 病 虫和 抗逆性 强的 良种 ，良种推 广 率 为 100％ ；实行 工 厂化 育 苗育秧
达 85％ ，减 少 了土壤 传 播病 虫害 ；菜 园农 机 具操 作机 械 化程 度达 70％，使 作物 均衡 生长 ，产 品规 格一 致 ，提 高 了商 品率 ；病 虫害
综合防治主要使 用先进 无公害生物农 药，并在安全间隔期 内允许限量使 用化学合成农药，施用“绿享 1号”、“农丰茵”、“瑞 宝牌
83增 抗剂 ”、“TY90％杀 菌剂 ”、“农抗 120”及“阿 维菌 素”、“8010”、“BT一781”、“7216毒 出茵”、“一 杀 灵”等 防 治病 虫害 生 物 农 药
以及 “绿 帮 98”系列 强壮调 节剂 ，生物农 药防 治率 达 90％ ，5年后 全 市生 物防 治推 广 率拟 达 70％ ；大力培 肥地 力 ，增 施农 家腐 熟
有机肥 ，利用茎秆返 田积土杂肥 ，以种植蘑菇的茵渣回田和豆类藤蔓回田并配施 多效生物茵肥 “TBS”联合 固氯茵“黑龙 901”
和碳生物 固定茵肥，施用生物钾肥为主配施无氯酸根的钾 宝、硫酸钾 、宝力丰等 ，实施 5年后提高试 区土壤有机质含量 10g／kg；
根据生物学特性合理配置作物间作套种 ，如利用喜 阴和喜 阳、喜氧和厌氧作物间作套种，喜 N和喜 P、K套作 ，利 用微 生物及其
分 泌物 的促 控作 用间作 套 种 ，如 大蒜 与 白菜 间作套 种 可 防 止 白 菜发 生 软 腐 病和 霜 霉 病 ，蒜 与 油 菜 间作 套 种 可 防 止 蚜 虫 ，但 须
避 免豆 类连 作 。试 区 实施 无 公害 农产 品 产 业化模 式 生 态 、经济 和社 会 效益 显著 ，毛 豆 产 量达 7500kg／hm ，产 值 4．2万 元／hm2，
扣除各项成本 外，毛 豆 净 盈利 2．565万．,-L／hm ，较普 通 毛豆 栽 培 增收 1、23万．,-L／hm ，200hm 绿 色食 品 蔬 菜基 地 增收
246万元。按绿 色食品质量、卫生标准加工的绿 色食品毛豆成品率为 56％(计 4200 kg／hm )，产品 出口售价1．60美元／kg，较普
通毛 豆 增收 0．35美,g~／kg，仅 毛 豆年 出 口创 汇 134．4万 美元 ，同 时解 决 了 600多 名农 村 剩 余 劳动 力 和 下 岗人 员就 业 问题 。该
模式的成功 实施不仅 为当地农民和企业增加收入 ，且提 高了“菜篮子”食 品卫 生质量和产品档次，增强 了市场竞争力，提 高了
产 品 出 口创 汇额 ，值 得 借 鉴与 推 广。
(蔡国瑞 福建省龙海市生态农业建设领导小组办公室 龙海 363100)
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