全 文 ：第21卷　第2期
　Vol.21　 No.2
草　地　学　报
ACTA AGRESTIA SINICA
　　　　　2013年 3月
　 Mar.　2013
doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2013.02.001
草地畜牧业系统:要素、结构和功能
周道玮,钟荣珍,孙海霞,刘华伟,王敏玲,余　苗,李光棣
(中国科学院东北地理与农业生态研究所,吉林 长春　130024)
摘要:草地饲草生产联系牲畜生产组成一个紧密的整体,形成草地畜牧业系统,能量和营养在土壤-饲草-牲畜间转
移流动,形成结构,并输出牲畜生产成为系统功能。草地畜牧业系统具有系统的一般特征:整体性、结构性、层次
性、功能性、动态性;同时,又有独特的特征,即半自然半人工性,自然性主要表现为饲草生产是一个受土壤、气候决
定的自然过程,人工性主要表现为牲畜放牧生产和饲养生产是一个有人工作用的过程。草地畜牧业系统各要素具
有复杂的影响因子,并构筑成子系统,子系统的数量关系决定主系统的功能。定义草地畜牧业系统,并将各要素及
其子系统纳入到统一的草地畜牧业系统有助于综合理解草地管理及其牲畜生产,有助于从系统层次进行思考,而
不是纠缠于特定类型、性质、组成要素及其之间的关系或相互作用等细节。中国年用饲草料7亿t,生产2000万t
牲畜,饲草转化率仅为2%~3%,系统效率非常低,发展有粮草地畜牧业对于促进北方草地畜牧业系统效率、保护
草地具有根本意义。
关键词:草地;畜牧业;系统;草食动物
中图分类号:S812　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:1007-0435(2013)02-0207-07
GrasslandFarmingSystem:Components,StructureandFunction
ZHOUDao-wei,ZHONGRong-zhen,SUNHai-xia,LIUHua-wei,WANG Min-ling,YUMiao,LIGuang-di
(NortheastInstituteofGeographyandAgroecology,CAS,Changchun,JilinProvince,130012,China)
Abstract:Grasslandfarmingsystemconceptsconsistofforageandlivestockproductionasaffectedbygraz-
inganddrivenbymarketing.Energyandnutrientstransferredfromforagetoanimalsformthesystem
structureandfunction.Grasslandfarmingsystemhasgeneralycommoncharacteristics;forexamplebe-
havior,structure,relationship,andintegration.Thesystemalsohasitsspecificcharacteristics,asinflu-
encedbybeingbothaseminaturalandsemihuman-madesystem.Itsnaturalattributeisrepresentedbya
productionprocessofgrass/foragedependingonsoilandclimate,whilethehuman-madeattributeisrepre-
sentedbyaprocessoflivestockproductiondependingonforagequantitiesandqualitiesandlaborinvolve-
ment.Eachcomponentofthesystemhasaseriesofelementstoformasubsystemwhichalowstotalsys-
temefficiency.Appropriatedefinitionofgrasslandfarmingsystemcanimproveourunderstandingabout
theintegratedrelationshipbetweengrasslandandanimalmanagement.Thefactsarethattheforagegras-
sesof0.3biliontonfromgrasslandandtheforagestalksof0.6biliontonfromcroplandareproducedper
yearinChina.Thetotalforagesof0.7biliontonareconsumedtoproducethelivestockof20milionton
peryear.Thefeedconversionratioisonly2%~3%peryearindicatingthatthereisgreatpotentialtoim-
provetheefficiencyofgrasslandfarmingsystem.
Keywords:Grassland;Animalhusbandry;System;Herbivore
　　草地畜牧业是饲草生产联系牲畜生产的有机整
体。饲草包括各种草地草、秸秆、嫩枝叶及各种青绿
饲料,牲畜主要为反刍动物牛、羊,也包括其他草食
动物马、驴、骡、鹅以及火鸡等。饲草生产是指饲草
长大、营养和能量积累及其消化能力的变化过程,牲
畜生产是指牲畜繁育、个体长大及其营养的积累过
程。饲草生产积累的营养和能量供给牲畜生长需要
奠定了草地畜牧业系统的基础。草地饲草数量与质
量是一个年际间的动态过程、也是一个年度内的动
态过程,因此,草地牲畜生长生产是一个取决于饲草
数量与饲草质量的时间动态过程[1]。这是草地畜牧
业不同于舍饲畜牧业的基本区别。草地畜牧业饲草
收稿日期:2012-09-04;修回日期:2012-10-15
基金项目:国家自然科学基金项目(30970493);973计划前期研究专项(2012CB722202)资助
作者简介:周道玮(1963-),男,山东青岛人,研究员,博士,主要从事草地生态与草地畜牧业研究,E-mail:zhoudaowei@neigae.ac.cn
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供应数量和质量是动态的,舍饲畜牧业的饲料供应
是相对稳定的,对此进行区别有利于建立起客观的
草地畜牧业生产体系。
草地畜牧业系统是一个有人工管理的半自然系
统,有组成要素、结构和功能,本文对此进行归纳论
述,以期完整地理解草地畜牧业系统的整体性、有机
联系性和层次性,更好地掌握草地畜牧业系统的关
键节点,突出重点,联系北方草地管理,更好地管理
我国北方草地,发展草地畜牧业。
1　草地畜牧业系统
草地畜牧业以饲草生产和放牧采食为基础要
素,以饲草生产、收获、储存和饲喂为补充要素,肥料
供应和粪便循环为支撑要素,市场需求为驱动要素,
并以物质转移和能量流动为纽带,联系各要素形成
整体关系,构建起结构特征,即物质沿土壤-饲草-牲
畜方向转移积累,能量在饲草-牲畜间单向流动,并
输出积累的产品(图1)。由于牲畜是人为选择的、
并有管理成分,因此,草地畜牧业系统是一个半自然
系统,在饲草料供给不源于立地的情况下,既没有放
牧的情况下,该系统为人工系统。
定义草地畜牧业系统,有助于从系统层次进行
思考,而不是纠缠于特定类型、性质、组成要素及其
之间的关系或相互作用等细节。
图1　草地畜牧业要素、结构、系统
Fig.1　Components,structureandsystemofgrasslandfarming
　　土壤及气候等无机环境要素支持饲草生产,形
成具有生产能力的草资源,草资源被牲畜牧食,形成
牲畜产品,牲畜牧食的同时,排泄出粪尿等到草地
上,实现部分营养再循环;在冬季或饲草不足季节,
收获饲草进行储存饲喂,生产牲畜出售到市场;在放
牧不能满足牲畜生长或收获饲草料有利于牲畜生产
的情形下,利用生产的饲料进行饲喂以生产牲畜,部
分粪尿被移回/出草地畜牧业系统,但饲喂的牲畜来
源于放牧草地区。草地畜牧业系统运行得益于草地
生态系统的初级生产者,次级生产者被人类选择为
草食动物,物质自土壤经饲草循环到草食动物,部分
物质循环回土壤,能量自初级生产者流动到草食动
物。草食动物积累截获的营养和能量的数量及效率
取决于草地畜牧业系统各子系统的功能。
土壤、气候→饲草→放牧牲畜为该系统物质和
能量转移流动的基本过程,土壤-饲草-放牧牲畜-补
饲牲畜为该系统的发展完善,生产收获储存饲草为
该系统完整运行的必要条件。草地畜牧业系统的功
能决定于饲草生产数量和质量,决定于放牧采食的
转化过程,决定于市场驱动的补饲饲喂,最终由粪尿
归还影响的土壤反馈作用于饲草生产。各组成要素
(土壤、饲草、牧食、饲草收获及储存、补饲、粪尿归
还)内部孕育的子系统关系影响着系统的整体运行
效率,包括管理牲畜生长的人为因素及市场驱动。
世界上的草地放牧管理变化多样,有2个典型
代表,一个是以人工草地放牧管理为代表的新西兰、
一个是以天然草地放牧管理为代表的美国。新西兰
追求单位面积的最大产出,美国追求单位牲畜的最
大产出[2],目标都是追求系统运行功能的最大发挥,
饲草生产、收获、储存和补饲是干旱半干旱温带放牧
草地系统的正常组成部分[3]。我国草地年产饲草3
亿t,以利用3亿t计(再生量作为剩余量),并秸秆
利用以2亿t计[4],农田残茬以2亿t计,加之“四
旁”草地草,合计消耗饲草7亿t以上,年产牛羊肉
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第2期 周道玮等:草地畜牧业系统:要素、结构和功能
1000万t[5],即生产活畜2000万t,饲草转化率不足
3%,生产效率非常低,提高草地畜牧业系统的生产
效率是我国草地畜牧业系统发展的首要问题。生产
效率提高意味着单位饲草能生产出更多的牲畜产
品,意味着生产相同数量的牲畜产品可以消耗较少
的饲草,意味着牛羊在草地上的牧食时间缩短,意味
着管理投入减少、经济效益增加,这些在促进草地畜
牧业发展的同时,也有利于草地健康管理。
2　饲草生产要素
饲草和饲料是草地畜牧业发展的基础。
饲草和饲料生产的数量和质量决定于饲草种
类、土壤营养和区域气候。天然草地的饲草种类以
禾草占优势,结合土壤及气候条件,饲草数量发展潜
力相对稳定,草甸草原区产量潜力为2t·hm2、典
型草原区为1.5t·hm2、高寒草原区为1.0t·hm2、
荒漠草原区为0.5t·hm2[6]。因为草原区饲草产
量与降水及温度密切相关,并成显著相关关系[7-8],
在没有肥料投入,特别是水分投入的情况下,改变饲
草种类不足以提高饲草生产数量。每类饲草的质量
也是稳定的,并具有内稳作用[9]。但是,饲草生长过
程中,不同生长阶段质量不同,差异显著,不同生长
阶段的质量和数量关系决定牲畜生产效率[1]。
自春季牧草返青开始,放牧干扰的开始时间、强
度、频次、持续时间对饲草生产有重要影响[10],并具
有管理意义,良好的管理可以实现饲草数量与质量
的优化组合;牲畜践踏、啃食、可能黏粘于啃食伤口
处的口液对饲草生产有影响(图2)。
上述因素共同作用影响饲草生产,土壤、气候的
作用难以管理控制,放牧干扰作用具有巨大的管理
空间。但是,放牧强度是一个约束参数,可以理论计
算,但自饲草返青到枯黄整个生长阶段的分时段计
算才有管理意义;放牧开始时间、持续时间及频次由
于直接作用于饲草的返青生长、饲草数量和质量的
维持,对于北方草地管理具有更重要的意义。
不同区域,各项要素的作用程度及重要水平各
不相同,需要区别对待。忽略主层次要素的次层次
深入研究,无助于对系统运转总体的控制管理,即可
能形成短板效应。
图2　影响饲草生产要素的因子
Fig.2　Factorsaffectingforageproduction
　　北方草地作为脆弱的生态系统,不适合支持较
高的载畜率。全国草地产草3亿t,意味着每年最大
限度只能支持5亿个羊单位,但全国每年实际饲养
了15亿个羊单位,即约70%的牲畜饲草料不是来
源于草地,而是来源于农田、路旁、林下草地等。没
有资料指示草地畜牧业消耗的粮食数量,作者在内
蒙古呼伦贝尔、锡林郭勒的调查表明,每群300~
400只羊的牧户,每只基础母羊仅在产羔前期和哺
乳期饲喂粮食15~20kg,生产出售的肉羊没有粮
食饲喂,这意味着北方草地畜牧业近为无粮畜牧业
(当年出售的肉羊体重40kg,饲喂基础母羊20kg
粮食,料肉比0.5∶1,未包括基础母羊淘汰时的产
量)。草地畜牧业仅有的饲草不足以满足牲畜的生
长需要,饲草可以满足反刍动物所需要的纤维素,并
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提供一些营养和能量,但牲畜生长速度与饲草代谢
能和营养物质含量成正比[11]。饲草能量和营养含
量有局限,因此,在饲草饲料中加入适量的粮食,发
展有粮草地畜牧业是今后需要采取的措施,这也是
解决饲草数量和质量的途径。
3　牲畜生产要素
繁殖率、生长率为草地畜牧业系统中牲畜生长
要素的2项核心指标,二者共同形成草地畜牧业的
牲畜生产,影响草地管理,决定系统功能。繁殖率决
定着所需要饲养的基础母畜数量,繁殖率越高基础
母畜越少,单位牲畜产出将越好、系统效率越高[12]。
牲畜品种、营养供给、母畜体况各要素综合影响繁殖
率(图3)。断奶时间既影响母羊再怀孕时间,又影
响羔羊后续生长,具有双重意义。饲草料数量和质
量影响营养供给、母畜体况,影响母羊产奶数量和质
量,影响羔羊生长及断奶时间,最终影响饲料利用
率,影响系统功能。
羊的怀孕期为153d,这意味着一年具有怀孕2
次的时间可能,中间尚有近60d可供母羊恢复再怀
孕,若母羊能在30d内再怀孕,那每年产羔200%将
是一个可以实现的目标。小尾寒羊每年可以生产2
次,即是30d内恢复再怀孕的结果。当然,小尾寒
羊每胎产2~4羔,相当于每年的繁殖率为400%~
800%。保持小尾寒繁殖率在300%~400%的水
准,提高小尾寒羊肉品质,推广“肉质改良型小尾寒
羊”,即繁殖率高的牲畜品种,对于发展高效草地畜
牧业及草地保护具有最为积极的意义,可以实现系
统的高效产出。
图3　影响牲畜繁殖率的因子
Fig.3　Factorsaffectingreproductiverateoflivestock
　　生长率,即生长速度,是牧草数量与质量的函数
过程。影响牲畜健康生长的基本要素有8项(图
4)。饲草数量和质量决定着牲畜能否吃饱、吃
好[13-15],为最基本的要素。数量表现为多少,质量表
现为能值水平、氮含量、消化率等重要标准。仅有数
量不足以维持高生长率,9MJ·kg-1代谢能(ME)
是维持生长的基本要求[11]。产羔日期主要联系饲
草生长过程,匹配关系越好越有利于羔羊生长,羔羊
哺乳期后开始采食的时间与草地适宜的放牧时间相
匹配,意味着草地能最大限度满足羔羊的生长需要。
载畜量影响饲草数量,也受饲草数量影响,这是一个
可以预测估计的指标。羊生产的遗传潜力为400
g·d-1,因此,组合各要素实现最大生长潜力还面临
很多挑战,但是经济有效的组合投入和边际生长率
是需要考虑的实践问题。牲畜疾病、微量元素同样
影响牲畜生长。
各区域固有的气候条件、饲料种类和数量决定
着牲畜种类及其数量,影响着牲畜生长。区域牲畜
种类是长期生产实践的选择结果,寒冷的北方草地
区分布有更多的羊而不是牛;南方多山、局域空间相
对狭窄,气候温暖,分布有更多的牛,这是饲草料与
环境决定的结果,是劳动人民长期生产经验的结晶,
表现了气候、饲料、牲畜种类的有机统一[16]。藉此,
不同区域形成了独特的草地畜牧业发展特点(图
5)。牲畜种类的空间分布调整对于促进草地管理与
牲畜生产具有潜力。
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第2期 周道玮等:草地畜牧业系统:要素、结构和功能
图4　影响牲畜生产率的因子
Fig.4　Factorsaffectinglivestockproductivity
图5　中国牲畜气候地理分布区划
Fig.5　Climaticandgeographicaldistributions
oflivestockinChina
　　林地畜牧业区:植被类型为寒温带针叶林,降水
充沛,年积温不足以满足粮食作物生长,农田很少,
饲料主要为林下草地草及树木落叶,牲畜种类主要
为牛。林地-秸秆畜牧业区:植被类型为温带、暖温
带落叶阔叶林,降水充沛,年积温满足农田作物生
长,饲料主要为林下草地草、树木落叶、秸秆,牲畜主
要为牛。草地畜牧业区:植被类型为草原,积温满足
农田作物生长,降水不足,饲料主要为草地草,牲畜
种类主要为羊。草地-秸秆畜牧业区:植被类型为各
类森林、草地,饲料为草地草、农田残茬、秸秆及林下
草地草,牛羊比例近相等。秸秆畜牧业区:植被类型
为暖温带落叶阔叶林,大部分被开垦为农田,降水丰
富,积温充裕,饲料主要为农田残茬、秸秆、“四旁”草
地草,牲畜种类以牛为主。秸秆-林地畜牧业区:植
被类型为热带常绿阔叶林,积温、降水丰沛,饲料主
要为林下草地草、“四旁”草地草、秸秆,牲畜种类以
牛为主。所述各类畜牧业,都为草地畜牧业范畴。
4　市场要素
市场制约着饲草生产和牲畜生产,牲畜生产数
量和质量影响市场需求(图6),即价格;而流通及供
给环节连接生产与市场,影响着饲草生产与牲畜生
产,影响着草地畜牧业发展。稳定的数量供应、发育
的流通渠道、安全鲜美的质量有利于建立稳定的市
场需求,从而促进草地畜牧业健康发展。
　　适合市场需要的牲畜生产才有旺盛的生命力,
如何调整牲畜生产数量和质量满足人们日益增长的
高质量要求,保持系统的最佳运行状态,需要对牲畜
产品市场有深入的探讨。
5　草地管理
草地放牧一为草地管理,一为牲畜生产[17]。草
地畜牧业系统的建立为整合草地管理与牲畜生产奠
定了基础,确立合理的草地资源利用参数、牲畜生产
参数,可以建立起适合的管理体系。适合的管理
(adaptivemanagement)体系是实现草地健康存在、
牲畜生产稳定可持续发展的根本。由于草地畜牧业
是一个历史悠久的传统产业体系,适合的管理不仅
受技术制约,同时受传统文化、教育科研、法律政策
及经济等综合要素制约,适合的管理体系受诸多社
会因素影响[17](图7)。
立足于草地,草地希望有限数量的牛羊适时在
其上践踏啃食;立足于牛羊,牛羊希望获得足够数
量、足够营养的饲草;立足于牧民,牧民希望饲养更
多更好的牛羊以获得更多的经济效益,草地管理需
要权衡实现这些不同的利益需要。
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草　地　学　报 第21卷
图6　影响草地畜牧业发展的市场要素
Fig.6　Marketelementsaffectingthedevelopmentofgrasslandfarmingsystem
图7　草地管理的决定因素
Fig.7　Keyfactorsofgrasslandmanagement
　　正确的管理体系需要保证草地不发生退化而健
康可持续存在,草地合理利用是正确管理体系的实
践,合理放牧饲养、补饲饲养是草地合理利用的体
现。草地放牧饲养是草地资源利用的实践,补饲饲
养是生产牲畜的实践,放牧饲养+补饲饲养才构筑
了完整的草地牲畜生产体系;合理的牲畜生产体系
是健康草地管理的积极途径。生长季节充分放牧,
非生长季节利用秸秆舍饲补饲既有利于草地生产牲
畜,又有利于减缓草地压力或实施健康草地管理。
中国北方草原地区具有低地草甸和沼泽逾
2000万hm2,占中国可利用草地的7%,这些隐域生
境具有开发发展高产玉米(Zeamays)饲料的潜力;
内蒙古草原外围的农区每年生产了大量的作物秸
秆,这些秸秆或结合加工处理或结合豆科牧草是优
良的饲草料。夏季充分完全放牧,不储存草地草作
为冬季干草而利用外源输入秸秆补饲,对于北方草
地管理和畜牧业发展具有双重重要意义和实践性。
合理放牧的本质是优化草地牲畜饲养,即充分合理
利用草地草资源、加之外源饲草料补饲,促进牲畜以
持续的高生长率生长,并节约草地饲草,从而实现健
康草地管理和畜牧生产。
6　结语
草地具有3属性:生态属性、资源属性和文化属
性[15]。草地在输出生态系统服务功能的同时,也伴
随资源生产。为了人类需要,资源被利用,草地生态
属性保护与资源属性利用构筑起一对矛盾。深入地
明确草地资源生产与牲畜生产间的有机联系及其矛
盾,可以更好地理解草地保护与草地牲畜生产。构
建草地畜牧业系统,并将之作为一个完整的体系,为
今后在系统层面理解草地管理与牲畜生产提供了思
辨基础。
系统层次考虑的首要问题是系统的输入输出,
系统的运行行为及运行效率,并确定系统运行的制
约瓶颈及其功能潜力。目标不明确地纠缠于草地管
理及牲畜生产某些细节无助于系统功能的发挥,至
少需要首先破解制约系统最大功能发挥的重要制约
因素。
全国草地400万km2,作物田100万km2,产草
3亿t,产秸秆多达8亿t[18-19],合计利用饲草以7
亿t计(其中利用秸秆及残茬4亿t),养活着15亿
个羊单位,每年出售2000万t活牲畜[20],生产效率
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第2期 周道玮等:草地畜牧业系统:要素、结构和功能
相对较低(图8)。另外的数据分析表明,中国草食
牲畜饲草转化率仅为2%,即根据每个羊单位每天2
kg每年0.7t的饲草消耗标准,15亿个羊单位每年
消耗饲草11亿t,年产活牲畜仅0.2亿t。饲草生产
要素受土壤要素、气候要素决定,生产数量和质量决
定着牲畜生产,同时,牲畜生产受诸多因素作用,形
成了复杂的生产体系和制约环节。放牧基础上的补
饲饲养是草地畜牧业的重要组成部分,没有补饲饲
养的草地畜牧业是不完整的和低效的畜牧业,补饲
饲养体现了畜牧业的现代化程度和集约水平。
图8　草地畜牧业系统要素间数量关系
Fig.8　Quantitativerelationshipofcomponentsofgrasslandfarmingsystem
注:系统参数:饲草料150t·km-2(草地、农田),活牲畜4t·km-2(草地、农田),约3t活牲畜/100t饲草(草地草、秸秆)
Note:Systemparameters:150t·km-2forage(grassland,farmland),4t·km-2livelivestock(grassland,farmland),
about3tlivelivestock/100tforage(grassandstraw)
　　西欧地区养牛的饲喂效率达6.7%,其饲料组
成为12%的饲料作物,38%的优质牧草,50%草地
草;中东地区养羊的饲草转化率达10%,饲料组成
为13%的饲料作物,27%优质牧草,50%的草地
草[21]。北方草地畜牧业基本是无粮补饲的畜牧业,
饲养时间长,消耗的饲草多,转化效率低;发展有粮
草地畜牧业,即提高饲草料质量,是北方草地畜牧业
发展面临的挑战,也是北方草地管理面临的挑战。
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