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Research on grassland resources yield and balance between forage resources and livestock numbers in Haidong and Haibei prefecture of Qinghai

青海省海东、海北地区草地资源产量与草畜平衡现状研究



全 文 :书青海省海东、海北地区草地资源产量
与草畜平衡现状研究
李文娟,马轩龙,陈全功
(兰州大学草地农业科技学院 农业部草地农业生态系统学重点实验室,甘肃 兰州730020)
摘要:利用青海省海东、海北两地区地面实测产草量,经过GPS定位,与 MODIS植被指数数据建立天然草地资源
产量反演模型,以及天然草地理论载畜量计算模型;同时,利用粮食等饲料作物和林地面积等资料,估算农林副产
品的载畜量,结合青海省各地区季节放牧的实际情况,建立天然草地以及考虑补饲后的地区草畜平衡监测模型,分
析两地草畜平衡状况。结果表明,1)海东、海北两地草地资源产量分别为195.30×104 和4590.92×104t,采食牧
草产量分别为98.41×104 和2306.07×104t,天然草地实际利用率为50.4%和50.23%;2)两地区天然草地所能承
载的最大载畜量为90.97×104 和856.18×104 只标准羊单位;3)综合天然草地和农业补饲各种因素后,海东、海北
地区超载率分别为97.9%和-32.2%,海东地区超载较严重,海北未超载。
关键词:天然草地资源产量;载畜量;补饲;超载
中图分类号:S812;S127  文献标识码:A  文章编号:10045759(2009)050006
  青海省位于青藏高原东部,地处黄河、长江、澜沧江三大河流的源头地区,草地资源丰富,天然草地面积达到
899.6×107hm2,占全省土地总面积的55.7%以上,可利用草场面积位居全国第4位。广阔的草地不仅是重要的
水源涵养地和水土保持区,是西部地区防风固沙的天然绿色屏障,也是广大农牧民赖以生存和发展的基本生产资
料[1~3]。放牧是天然草地最主要的利用方式之一,但过度放牧已是造成大面积草地退化的主要因素,仅青海省就
有40%~60%的天然草场存在不同程度的退化[4~6],这最终将导致草地生产力下降,对生态平衡产生严重影响,
制约经济发展。本研究选取青海省海东、海北两地区,结合季节性放牧和农作物补饲等载畜特点,分析评价天然
草地生产力和地区草畜平衡现状,以便为实际保护草地资源、制定放牧政策提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 研究区自然概况
海东地区位于青海省东部(35°42′~37°09′N,101°05′~103°01′E,海拔1800~3000m)。占地面积为
29347.5×104hm2,牧草地面积为11904.5×104hm2,约占总面积的39%,总人口为1554098人,约占青海省
总人口的29.8%,该地区是青海省的主要农业经济区。海北藏族自治州位于青海省东北部、青海湖北岸(36°44′
~39°05′N,98°05′~102°41′E,海拔1650~4636m)。总面积为75033.7×104hm2,牧草地面积为50766.9×
104hm2,占总面积的67.6%,人口数为276466人,占全省总人口的5.3%,畜牧业是该地区的支柱产业。且由于
邻近青海湖,该地区的生态环境状况直接影响到青海湖的生态平衡和可持续发展[7~9]。
1.2 研究资料
本研究所使用的遥感影像资料为美国航空航天局(NationalAeronauticsandSpaceAdministration,NASA)
提供的16d合成的中分辨率成像光谱辐射计(moderateresolutionimagingspectroradiometer,MODIS)数据中
的归一化植被指数数据(normalizeddifferencevegetationindex,NDVI),时间为2007年,分辨率为25m,该数据
已进行大气辐射校正和几何校正。
所用的地面实测产草量为2007年牧草生长旺季7-9月实地测量的产草量,单位为kg/hm2,使用全球定位
系统(globalpositioningsystem,GPS)确定测点空间位置信息。为获得最接近真实的牧草产量,在调查样地内,
270-275
2009年10月
   草 业 学 报   
   ACTAPRATACULTURAESINICA   
第18卷 第5期
Vol.18,No.5
 收稿日期:20081201;改回日期:20090122
作者简介:李文娟(1986),女,甘肃兰州人,在读硕士。Email:liwj2008@lzu.cn
通讯作者。Email:chengqg@lzu.edu.cn
尽量选择未利用的区域做测产样方。
1∶4000000的全国草地类型图来自农业部草原总站,用以区分各种草地类型。1∶1000000的青海省季
节牧场图来自青海省草原总站,结合青海地区转场放牧的实际情况,确定地区最大载畜量。
研究中所用的2007年各地区实际饲养牲畜量(年末存栏数)以及计算补饲所需的粮食、秸秆、饲料作物等产
量和林地面积等资料来自《青海统计年鉴2008》[9]。
1.3 研究方法
1.3.1 天然草地资源产量反演模型 研究表明[10],MODIS植被指数数据能反映草地在不同生长时期内的生长
状况,且与产草量有较好的相关关系。本研究将各样本点地面实测产草量值,经过GPS定位后,与相应点的ND
VI数据进行统计学的线性或非线性逐步回归分析,建立天然草地资源产量反演模型:
狔犻=犪犻狓狋犻;狔=∑狔犻
式中,狔犻为某一地区天然草地第犻个实测样本点的产草量,狓为相应点的犖犇犞犐值,犪犻、狋犻为所建立回归方程的系
数;狔为该地区天然草地产草量。海东和海北地区实测样本点数分别为39和157,犚2 分别为0.4061和0.4321,
通过了0.001水平的显著性检验。
1.3.2 天然草地理论载畜量估算 依据基于草地类的理论载畜量计算原理,一定的草地采食牧草总量基于一定
的草地类型[11]。因此本研究引入K1、K2、K3三个系数计算采食牧草总量(TFI),进而估算理论载畜量(TCC):
犜犉犐=犕1×犢1×犓11×犓21×犓31+犕2×犢2×犓12×犓22×犓32+犕犿-1×犢犿-1×犓1犿-1×犓2犿-1×犓3犿-1+
犕犿×犢犿×犓1犿×犓2犿×犓3犿
犜犆犆=犜犉犐狆·犱
式中,犕犿 为某类型草地的面积(hm2),犢犿 为某类型草地单位面积的产草量(kg/hm2),犓1犿 为某类草地的可利用
草地系数,犓2犿 为某类草地的可食牧草系数,犓3犿 为某类草地的放牧强度,狆为1只标准羊单位的日采食量,犱为
放牧天数。
1.3.3 地区草畜平衡监测模型 青海省各地区采用按季节转场放牧的方式,分为冬春场和夏秋场。依据陈全
功[12]的关键场理论,分别计算2场别的载畜量,以较小的那一个作为该地区放牧的关键场,其载畜量即为该地区
天然草地的最大载畜量(Z)。
犣=min(犜犆犆犻)
不考虑农作物补饲的情况下,某地区天然草地草畜平衡监测模型为:
犚狋=犣狊-犣;犃狋=(犚狋/犣)×100%
考虑补饲的情况下,某地区的载畜量为天然草地和农、林、副产品等综合的载畜能力[13,14]:
犣犱=犣+犣犫;犚犱=犣狊-犣犱;犃犱=(犚犱/犣犱)×100%
式中,犜犆犆犻为冬春场或夏秋场的理论载畜量,犣为某地区天然草地的最大载畜量,犣狊 为该地区的实际载畜量,犣犫
为农、林、副产品等综合的载畜量,犣犱 为该地区综合天然草地和补饲后的最大载畜量,犚狋、犚犱 分别为天然草地和
考虑补饲后某地区的超载量,犃狋、犃犱 分别为天然草地和考虑补饲后某地区的超载率。犣狊 的计算依照该地区年末
实际大牲畜存栏头数,1匹马合0.8个牛单位,1头猪合0.3个牛单位,而1头牛合6个羊单位。犣犫 包括精饲料
载畜量和粗饲料载畜量2部分,其中精饲料有小麦麸皮、油菜油饼、粮食淀粉渣、青稞酒渣等,粗饲料有秸秆、青
饲料、可食落叶等,这些数据均按2地区2007年粮食、小麦(犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿)、油菜(犅狉犪狊狊犻犮犪犮犪犿狆犲狊狋狉犻狊)、青
稞(犎狅狉犱犲狌犿狏狌犾犵犪狉犲)、杂粮和薯类等产量以及林地面积折算。犚狋、犚犱、犃狋、犃犱 值为正表示超载,为负则表示欠
载。
2 结果与分析
2.1 天然草地资源产量
结果显示(表1),海东、海北两地天然草地产草量分别为195.30和4590.92万t,其中可供牲畜食用的牧草
总量为98.41和2306.07万t,牧草的实际利用率为50.39%和50.23%,牧草资源仍具有一定的开发潜力。
172第18卷第5期 草业学报2009年
图1 青海省草地生产力监测流程
犉犻犵.1 犘狉狅犮犲犱狌狉犲狊犪狀犱犿犲狋犺狅犱狊狅犳犵狉犪狊狊犾犪狀犱犿狅狀犻狋狅狉犻狀犵犻狀犙犻狀犵犺犪犻狆狉狅狏犻狀犮犲
表1 青海省海东、海北地区2007年天然草地资源产量
犜犪犫犾犲1 犌狉犪狊狊犾犪狀犱狉犲狊狅狌狉犮犲狊狔犻犲犾犱狅犳犎犪犻犱狅狀犵犪狀犱犎犪犻犫犲犻狆狉犲犳犲犮狋狌狉犲犻狀2007
地名
Name
可利用草地系数
Usablegrassland
index(犓1)
可食牧草系数
Ediblegrassland
index(犓2)
草地放牧强度
Grasslandgrazing
intensity(犓3)
天然草地产量
Naturalgrassland
yield(×104t)
采食牧草总量
Totalforageintake
(×104t)
实际利用率
Practicalusage
rate(%)
海东 Haidong 0.857973 0.862901 0.680636 195.30 98.41 50.39
海北 Haibei 0.863196 0.888339 0.655066 4590.92 2306.07 50.23
272 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.5
2.2 地区放牧特点
结果显示(表2,3),不同的季节牧场,草地生产力不同。海东地区,冬春场和夏秋场载畜量中,冬春场较小,
因此该地区天然草地最大载畜量为90.97×104 只标准羊单位,大于理论载畜量。互助土族自治县、化隆回族自
治县和循化撒拉族自治县,表现为夏秋场载畜量较小,关键场为夏秋场,其余3县草地生产力未随季节牧场而改
变。各县中,化隆回族自治县的天然草地载畜量最大,为13.23×104 只标准羊单位,其次为互助土族自治县和乐
都县,天然草地载畜能力最弱的是平安县。
海北州,夏秋场载畜量小于冬春场,天然草地最大载畜量为856.18×104 只标准羊单位,小于理论载畜量。
该州各县载畜能力均强于海东地区,最大的为祁连县,为200.86×104 只标准羊单位。海北州各县草地生产力均
表现为夏秋场弱于冬春场。
表2 青海省海东、海北地区天然草地最大载畜量
犜犪犫犾犲2 犕犪狓犻犿狌犿犾犻狏犲狊狋狅犮犽犮犪狉狉狔犻狀犵犮犪狆犪犮犻狋狔狅犳狀犪狋狌狉犪犾犵狉犪狊狊犾犪狀犱狅犳犎犪犻犱狅狀犵犪狀犱犎犪犻犫犲犻狆狉犲犳犲犮狋狌狉犲 ×104SU
地名
Name
理论载畜量
Theoreticallivestock
carryingcapacity
冬春场载畜量
Carryingcapacityin
winter-springpasture
夏秋场载畜量
Carryingcapacityin
summer-autumnpasture
关键场载畜量
Carryingcapacity
inkeypasture
海东地区 Haidong 53.92 90.97 126.28 90.97
平安县Ping’an 5.29 2.77 2.77 2.77
民和回族土族自治县 Minhe 7.93 4.69 4.69 4.69
乐都县Ledu 14.49 10.65 10.65 10.65
互助土族自治县 Huzhu 19.31 11.26 11.18 11.18
化隆回族自治县 Hualong 11.41 13.37 13.23 13.23
循化撒拉族自治县 Xunhua 13.87 8.51 8.45 8.45
海北藏族自治州 Haibei 1263.60 1240.47 856.18 856.18
门源回族自治县 Menyuan 33.74 121.79 50.00 50.00
祁连县 Qilian 91.44 233.82 200.86 200.86
海晏县 Haiyan 19.34 59.91 23.29 23.29
刚察县 Gangcha 62.53 291.92 71.87 71.87
 SU:只标准羊单位。下同。SU:Headstandardsheepunit.Thesamebelow.
表3 农林副产品载畜量估算
犜犪犫犾犲3 犈狊狋犻犿犪狋犻狅狀狅犳狋犺犲犾犻狏犲狊狋狅犮犽犮犪狉狉狔犻狀犵犮犪狆犪犮犻狋狔狅犳狋犺犲犫狔狆狉狅犱狌犮狋狊犳狉狅犿犳犪狉犿犻狀犵犪狀犱犳狅狉犲狊狋狉狔
地名
Name
麸皮
Bran
(×104t)
油饼
Seedcake
(×104t)
淀粉渣
Starchresidue
(×104t)
青稞酒渣
Barleyresidue
(×104t)
秸秆
Straw
(×104t)
饲料作物
Foddercrops
(×104t)
载畜量
Carryingcapacity
(×104SU)
海东地区 Haidong 2.51 6.546 0.64 1.93 10.5504 4.53 103.24
海北藏族自治区 Haibei 0.11 2.712 0.15 0.37 1.3076 3.22 30.29
2.3 地区载畜现状
结果显示(表3,4),海东地区天然草地以及考虑补饲后地区的超载率分别为322.5%和97.9%,草地超载较
严重。该地区是青海省重要的农业经济区,耕地、林地、草地分别占全省同类土地面积的67.53%,19.70% 和
5.53%,大多数地区位于海拔2200~3000m,仅海拔3300m以上的北部地区和部分脑山地区年平均温度在
0℃以下,≥0℃的年积温不足1500℃,适合发展畜牧业,其余地区则适宜种植农作物[8]。另外该地区聚居着全省
29.8%的人口,人口密度高出全国平均水平,人均草地面积小,牲畜的饲养依赖天然草地放牧之外,主要依靠农作
物等的补饲,2007年补饲可载畜量高出天然草地的13.5%。
372第18卷第5期 草业学报2009年
表4 青海省海东、海北地区草畜平衡现状
犜犪犫犾犲4 犅犪犾犪狀犮犲犫犲狋狑犲犲狀犳狅狉犪犵犲狉犲狊狅狌狉犮犲狊犪狀犱犾犻狏犲狊狋狅犮犽狀狌犿犫犲狉狊狅犳犎犪犻犱狅狀犵犪狀犱犎犪犻犫犲犻狆狉犲犳犲犮狋狌狉犲
地名
Name
天然草地载畜量
Carryingcapacityof
naturalgrassland
(×104SU)
农林副产品载畜量
Carryingcapacity
ofbyproducts
(×104SU)
实际载畜量
Carryingcapacity
inreality
(×104SU)
天然草地超载量
Overloadingof
naturalgrassland
(×104SU)
天然草原超载率
Overloadingrateof
naturalgrassland
(%)
地区超载量
Overloading
ofaregion
(×104SU)
地区超载率
Overloadingrate
ofaregion
(%)
海东 Haidong 90.97 103.24 384.34 293.37 322.5 190.14 97.9
海北 Haibei 856.18 30.29 600.92 -255.26 -29.8 -285.55 -32.2
海北州实际牲畜饲养量未超过天然草地的最大承载能力,且牲畜饲养主要依靠天然草地,农作物等的补饲仅
占天然草地载畜量的3.5%。海北州草原面积广阔,天然草地可利用面积占总面积的88%,占土地总面积的
69%[7],海拨3000m以上的高原面积约占全州总面积的85%,且牧草种类丰富,有高寒草甸类、高寒草原类、山
地草甸类、山地草原类、荒漠草原类和灌丛类[15]等草场类型,适宜发展畜牧业。
3 结论与讨论
3.1 将地面实测产草量与 NDVI数据结合建立天然草地产草量反演模型,得出海北州天然草地产草量为
4590.92×104t,是海东地区的23.5倍,2地区的草地实际利用率为50%左右,仍具有一定开发前景。
3.2 海东地区的互助土族自治县、化隆回族自治县、循化撒拉族自治县和海北州各县的夏秋场载畜量均小于冬
春场。要逐步控制各地载畜量的增加,特别是海东各县,合理利用季节牧场,补充夏秋场的不足。
3.3 海东地区天然草地和实际载畜量分别为90.97×104 和384.34×104 只标准羊单位,超载率高达322.5%,
加入农作物等的补饲后,超载率为97.9%,仍超载严重。海东地区应抓住适宜发展农业的特点,加大农林副产品
对牲畜的补饲,适度使用草原,以保护草地资源。海北地区天然草地载畜量为856.18×104 只标准羊单位,大于
该年实际载畜量,欠载率为32.2%,有利于青海湖周边草地植被的恢复和生态系统的改善。
3.4 本研究建立天然草地资源产量反演模型和草畜平衡状况监测模型,较为客观的反映了青海省海东、海北两
地区的载畜状况。今后深入研究县级的草地生产力和草畜平衡状况,将更加有利于指导实际工作。
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472 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.5
犚犲狊犲犪狉犮犺狅狀犵狉犪狊狊犾犪狀犱狉犲狊狅狌狉犮犲狊狔犻犲犾犱犪狀犱犫犪犾犪狀犮犲犫犲狋狑犲犲狀犳狅狉犪犵犲狉犲狊狅狌狉犮犲狊
犪狀犱犾犻狏犲狊狋狅犮犽狀狌犿犫犲狉狊犻狀犎犪犻犱狅狀犵犪狀犱犎犪犻犫犲犻狆狉犲犳犲犮狋狌狉犲狅犳犙犻狀犵犺犪犻
LIWenjuan,MAXuanlong,CHENQuangong
(KeyLaboratoryofGrasslandAgroecologySystem,MinistryofAgriculture,ColegeofPastoral
AgricultureScienceandTechnology,LanzhouUniversity,Lanzhou730020,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:ObservedgrasslandyieldsfromareaslocatedbyGPSinHaidongandHaibeiprefectureofQinghai,
wereusedtodesignnaturalgrasslandyieldestimatingmodelswithvegetationindexofMODIS.Estimating
modelsformaximumtheoreticallivestockcarryingcapacitywerebuilt.Livestockcarryingcapacityofadded
foragewascalculatedfrombyproductsoffarmingandforest.CombingtherealityofseasonalpastureinQing
hai,themodelsforbalancebetweencarryingcapacityofnaturalgrasslandoraddedforageandactualnumberof
livestockwereestablishedandthecurrentstatesofbothprefectureswereanalyzed.Thegrasslandresources
yieldsofHaidongandHaibeiprefecturewere195.30×104and4590.92×104t,respectively.Grassforagein
takeswere98.41×104and2306.07×104t,andthepracticalusageratesofnaturalgrasslandswere50.4%and
50.23%.Themaximumlivestockcarryingcapacityofnaturalgrasslandinbothprefectureswere90.97×104
and856.18×104sheepunitsrespectively.LivestockoverloadinginHaidongwasserious,beingashighas
97.9%,butinHaibeitheoverloadingratewas-32.2%.
犓犲狔狑狅狉犱狊:naturalgrasslandresourcesyield;livestockcarryingcapacity;addedforage;overloading
572第18卷第5期 草业学报2009年