全 文 ：第 19 卷
第 5 期

Vol. 19
No. 5
草
地
学
报
ACTA AGRESTIA SINICA



2011 年
9 月

Sep.

2011
综合系统评价视角下的草畜平衡机制刍议
林慧龙1 , 王钊齐1, 张英俊2*
( 1. 兰州大学草地农业科技学院 甘肃省草原生态研究所, 甘肃 兰州
730020; 2. 中国农业大学草地研究所, 北京
100193)
摘要:由于超载过牧以及草地自身对外界环境变化的敏感性,导致中国出现大面积退化草地。究其驱动力因子,草
- 畜之间的平衡关系首当其要,在可持续发展前提下, 仅仅根据牧草生产力架构下的草畜平衡关系管理放牧系统
是不准确,也是不全面的, 科学的低排放放牧系统还需要兼顾
地下生物量
和
土壤侵蚀
状况。为此本文提出:适
宜的放牧率= min(理论载畜量, 以地下生物量最大化为准则确定的适宜放牧率,以土壤侵蚀最小化为目标确定的
最适放牧率) , 在环县典型草原的研究实践表明在牧草生长期降水量为 224. 9 mm 时, 最适宜的放牧强度为 3. 8 羊
单位/ hm2。
关键词:草畜平衡; 土壤侵蚀;地下生物量; 放牧率
中图分类号: S812



文献标识码: A




文章编号: 1007-0435( 2011) 05-0717-07
Evaluation of Forage-livestock Balance Mechanisms under
the Perspective of Integrated Grazing System
LIN Hu-i long
1
, WA NG Zhao-qi
1
, ZHANG Ying- jun
2*
( 1. College of Pastoral Agriculture S cien ce and Technology, Lan zhou University; Gansu Grassland Ecological Research In st itute,
Lanzhou, Gan su Pr ovin ce 730020, Ch ina; 2. In st itute of Gras sland S cien ce, Chin a Agricul tu ral Un iversity, Beijin g 100193, China)
Abstract: T here are a large number of deg raded g rasslands in China due to over grazing and g rasslands ow n
sensit iv ity to environmental changes. The grassland- liv estock balance is the most impo rtant factor causing
grassland deg radat ion. For sustainable development, it is insuf ficient to manage g razing systems solely
w ithin the fr amew or k o f pastur e product iv ity . Scient if ic gr azing systems w ith low em ission should take in-
to account st rateg ies that livestock carrying capacity depends on bo th max imum under ground plant biomass
and m inimum soil er osion. T herefo re this paper proposes: T he most suitable g razing intensity calculated
by integ rated method can be denoted as min ( a theo ret ical liv estock capacity, the suitable gr azing intensity
should take max im izing underg round plant biomass and minim izing soil erosion as a tar get) . It is concluded
that in typical g rassland of Huanxian, the opt imum stocking rate should be 3. 8 sheep units/ hm2 when the
precipitat ion is 224. 9 mm.
Key words: Forage- liv esto ck alance; So il erosion; Underg round biomass; Sto cking rate


中国拥有丰富的草地资源,从东北平原越过大
兴安岭,经辽阔的蒙古高原、鄂尔多斯高原、黄土高
原,直到青藏高原南缘, 绵延约 4500 km, 南北跨越
23个纬度,草地面积近 400
106 hm 2 , 约占国土面
积的 41% [ 1]。草地作为重要的国土资源,在涵养水
源、保护物种多样性和固定碳素等生态功能起着不
可替代的作用, 其环境效应直接关系到中华民族的
生存发展和千秋万代的根本利益[ 2]。然而由于超载
过牧及草地自身对气候变化反应敏感, 呈现出大面
积退化草地, 严重威胁着我国生态安全,阻碍草原畜
牧业的发展, 影响牧民生活水平的提高,在导致草地
退化众多驱动力因子中,草畜平衡无疑是核心问题。
尽管长期以来, 基于草地牧草生产力框架下的
草地载畜量概念, 在指导草地畜牧业中发挥着重要
作用,然而关于适宜载畜率的研究,国内外己进行了
大量的试验研究, 但是适宜载畜率的具体确定是非
常困难的,至今没有定论[ 3]。这一方面表现在草地
初级生产很大程度上受制于区域气候因素、土壤和
收稿日期: 2011-03-14;修回日期: 2011- 05-13
基金项目:国家公益性行业(农业)科技专项
不同区域草地承载力与家畜配置
( 200903060)资助
作者简介:林慧龙( 1965- ) ,男,辽宁沈阳市人,教授,博士, 主要从事青藏高原高寒草地生态系统管理与可持续发展的教学与研究工作,
E-mail: linhu ilong@ lzu. edu. cn; * 通信作者 Au thor for corresponden ce, E-mail: Zhangyj@ cau. edu. cn
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报 第 19卷
牧草本身机能等因素[ 4~ 6] , 且牧草的营养价值、对放
牧的抗性随生育期而变化,牧草与土壤的表现在多数
情况下并不同步, 草畜之间存在时间相悖、空间相悖
和种间相悖 [7] 。在可持续发展的前提下, 使得由
以
草定畜
估算的生态载畜量无法准确反映草地的载畜
能力,且不能明确判定草地的超载程度,缺乏直接、广
泛的生产实用性[ 8~ 11]。另一方面,基于草地牧草生产
力框架下的载畜量,往往忽略了牲畜放牧对草地土壤
侵蚀的潜在影响,使人们对其提出了质疑。
因此,在可持续发展前提下,仅仅根据草畜的供
求关系管理放牧系统远远不够,科学的低排放放牧
系统还需要兼顾
地下生物量
和
土壤侵蚀
状况。
放牧践踏作为影响
地下生物量
和
土壤侵蚀
的外
营力,对于践踏强度的定义和概念显露出不合理性
或不完备性[ 12] ,正确建立践踏强度评价指标是深入
研究分析影响草畜平衡各项因子的前提。为彻底杜
绝不顾草地的基况、各地都要一刀切地按统一的载
畜量标准的做法, 本文提出: 适宜的放牧率= m in
(理论载畜量,以地下生物量最大化为准则确定的适
宜放牧率,以土壤侵蚀最小化为目标确定的最适放
牧率)。
1
材料与方法
1. 1
试验地概况
试验地位于甘肃省环县甜水镇大梁洼


兰州
大学草地农业科技学院野外试验点。地处鄂尔多斯
台地前沿的陕、甘、宁交界处( N37. 14
, E106. 82
) ,
海拔 1650 m。年均温 6~ 7. 1
, 无霜期 123~ 151
d。年均降水量 360. 1 mm, 干燥度 1. 22~ 1. 49, 属
典型温带大陆性季风气候。地貌为缓坡丘陵, 土壤
为黄绵土,耕作土壤有机质含量为 0. 5% ~ 0. 8% ,
地下水位 10~ 40 m, 天然降水是该区植物生产和人
畜饮水的重要来源。
植被类型为天然半干旱典型草原。优势植物主
要是长芒草( Stipa bungeana)、赖草( L eymus secali-
nus)、茵陈蒿 ( Ar temisia cap illar ies )、达乌里胡枝子
( Lesp edez a davur ica)等, 4月中、下旬返青, 6月下旬
至8月下旬进入旺盛生长期, 9月中、下旬枯黄。
1. 2
滩羊夏季轮牧试验
试验为单因子试验[ 13] (放牧频率相同、时间相
同) , 设 4 个水平的放牧强度处理: 不放牧 (对照,
CK) ;轻度放牧( 2. 7 羊单位/ hm2 , LG) ; 中度放牧
( 5. 3羊单位/ hm2 , M G) ;重度放牧( 8 羊单位/ hm2 ,
HG)。
1. 3
模拟降水与践踏的双因子试验
2002年在原为自由放牧的公共放牧地(连续牧
羊多年, 草地退化严重) ,选择植被均匀、有代表性的
平坦斜坡( 100 m 直线下降不超过 2. 5 m ) , 用刺线
围封0. 075 hm2 ( 25 m
30 m)作为试验区。以践踏
因子为主因子( A) , 水分因子为次因子( B)进行野外
人工调控试验 [ 14]。
1. 4
模拟降水与试验践踏的双因子野外控制试验
的土壤侵蚀模数测定
用标杆差值法 [ 15~ 17] , 在模拟试验践踏开始前,
每样方内沿对角线等距插入 3个竹签,固定牢固,标
定测量基准和原始位置,每次践踏试验后, 通过测定
每次各点的位置差值,得到竹签附近的土壤侵蚀深
度, 再用统计方法处理所有的实测数据, 可确定各
点、各样方、各处理表土侵蚀平均深度, 最终换算为
试验期土壤侵蚀模数。
1. 5
地下生物量的测定
2003年 9 月 14 日在 10个轮牧试验样区沿左
上角至入口的对角线等距取 30钻。共 300 钻, 900
个数据。根据侯扶江等 [ 18] 的报道环县甜水镇大梁
洼典型草原天然草地 0~ 30 cm 根层生物量占 0~
100 cm 根层生物量的 94. 29%, 故测定深度设定为
30 cm ,每隔 10 cm 分层采样,装入布袋,风干。根系
分离按不同层次在 0. 5 mm 筛子中进行[ 19, 20] , 直到
根系上的土粒松散, 能去除净为止,然后 60
下烘
干至恒重,称重后进行统计分析, 单位为 g
m- 2。
1. 6
数据处理
应用 SPSS 10. 0和 MAT HCAD 3. 0数据处理
软件对所得控制实验样区地下生物量测定的 576个
数据进行如下分析: 用 Levene test ( Levene
s T est
of Equality of Er ror Variances)检验法检验不同处
理组的方差齐性 ( test for homogeneity of several
variances) ;应用双因素方差分析( tw o- facto rs ana-l
ysis o f variance)在 0. 05的显著性水平下对因素 A、
B的主效应以及交互作用进行检验; 用 SPSS 10. 0
统计软件对试验数据进行单因素方差分析,并对轮
牧区和模拟践踏区的试验数据作配对 T 检验。
718
第 5期 林慧龙等:综合系统评价视角下的草畜平衡机制刍议
2
结果与分析
2. 1
放牧强度与践踏强度的关系
对不同放牧强度下, 单位面积内的蹄印数进行
统计,结果见表 1,以记录的放牧家畜在不同放牧强
度下在试验样区内的践踏步数为校正依据,换算出
不同放牧强度所对应的践踏强度, 单位为: 次羊践
踏/ ( m2
期) (表 1)。
表 1
不同放牧强度与践踏强度的对应关系
Table 1
Co rr esponding r elationship between trampling intensity and gr azing intensity
处理 Treatment
放牧强度/羊单位/ hm2
Grazing intensit y
/ Sheep unit/ hm2
单位面积(平方米)蹄印数
Hoo f print numbers per sq. m. (M ean value
Std. )
2003 年6月 23日
23, June, 2003
2003年 7月 23日
23, July , 2003
2003年 8月 23 日
23, August , 2003
校正后换算的践踏强度均值/羊践踏/ ( m 2
期)
Conversional t rampling intensity aft er proo f
read by t ailing up and observ ing the g razing
flocks (M ean value
Std. ) / UST / ( m2
T )
轻牧 Light Grazing 2. 7 3. 60
0. 22 3. 00
0. 15 2. 50
0. 10 30
5. 91
中牧M edium Grazing 5. 3 8. 60
0. 69 8. 10
0. 57 7. 40
0. 44 80
6. 39
重牧Heavy Grazing 8 16. 30
1. 63 16. 00
1. 44 15. 70
1. 26 160
3. 20


注:
期
指放牧 10 d、轮牧周期为 30 d的放牧期
Not e: T = grazing period, UST = trampling e ffect of sheep unit per hoof


经校正后换算得出在放牧 10 d, 轮牧周期为 30
d的轮牧试验中, 轻牧、中牧、重牧分别对应的践踏
强度均值依次是 30, 80, 160羊践踏/ ( m2
期) (表
1) ,这将成为本研究进行模拟践踏试验的依据。以
践踏强度均值来概括践踏强度的时间动态, 显然是
对践踏强度复杂性的一个简化。
践踏强度与放牧强度相关(相关系数 0. 99) , 但
非简单的线性关系可以概括, 经比较选择, 式( 1)显
示了最高的决定系数 ( 0. 979)、调整的决定系数
( 0
969)和最低的标准误差, 说明式( 1)在统计意义
上是可以接受的。因此环县典型草原放牧强度与践
踏强度之间的回归关系是:
TI = 0. 2+ ( GI+ 1)
2. 331
( 1)
其中 T I 为践踏强度, GI 为放牧强度。
通过回归分析得出的放牧强度与践踏强度关系
方程,呈现了践踏强度依放牧强度的幂函数式增大的
定量结论,为调控践踏提供了实践途径, 为制定科学
的放牧制度提供了又一新的理论与实践的基础。
2. 2
以土壤侵蚀最小化为准则, 解析得到的最优践
踏强度及对应的放牧强度
2. 2. 1
试验期土壤侵蚀模数的计算
试验期土壤侵蚀模数( g
m - 2 ) =
( h i
W s

1000)
其中: h i 是 i 时段的侵蚀深度( mm) ,W s 是同期
用环刀法测定的土壤容重( g
cm- 3 )。
2. 2. 2
以试验期土壤侵蚀模数为因变量, 以践踏、
模拟降水累计量为自变量的机理模型
模拟降水和
试验践踏通过各种不同的组合方式改变土壤抗蚀
力, 从而起到对草地土壤侵蚀的增减作用(表 2)。
表 2
不同试验处理下的土壤侵蚀模数动态
T able 2
Dynamic o f soil ero sion in different treatments
处理T reatment 时间 T ime
降水
Precipitat ion
/mm
践踏强度
Trampling intensit y
/ UST / ( m2
T ) [ 21]
6月 20- 30 日
20- 30, June
7 月1- 30 日
1- 30, July
8 月1- 30 日
1- 30, August
9月 1- 15日
1- 15, September
试验期土壤侵蚀模数
Soil ero sion modulus
in test period/ g
m- 2
t- 1
73. 79 0 2497. 5
1276 25705
8568 1090
198 11070
6770 40362
4203
30 5320
792 12150
5053 11717
9221 14040
8632 43227. 5
5924
80 6768
3650 24360
8492 7975
983 14820
5078 47155
3638
160 8235
654 25365
9026 24697
12293 11180
6341 62142. 5
6908
192. 90 0 4400
1650 4995
1665 7540
3132 5175
2760 22110
2301
30 2625
525 9085
2424 575
115 35700
23766 48705
6707
80 4077
2556 5130
1595 2750
1430 45507. 5
17092 53387. 5
5029
160 6400
993 33600
13776 21280
5376 9450
4515 70770
6165
224. 90 0 8215
5792 7605
1989 1120
784 8602. 5
4962 25542. 5
3382
30 3210
2292 9040
3616 28750
14605 4087. 5
2258 45087. 5
5693
80 1362. 5
524 7980
3534 20235
9549 15260
9919 44837. 5
5881
160 18090
7537 14210
6469 2360
826 10452
5169 45112. 5
5000
266. 90 0 12255
10893 14000
6048 1635
1308 3120
208 31010
4614
30 7020
5850 4845
1464 7560
4644 8625
3795 28050
3938
80 270
45 3052. 5
981 825
412 4087. 5
2043 8235
870
160 7215
5439 7897. 5
3368 7751. 2
6811 6760
3432 29623. 7
4762
719
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通过对连续观测所得到的土壤侵蚀数据的分析
(表 2) , 把试验期土壤侵蚀模数、试验期土壤侵蚀速
率及其随时间的变化作为重要的变化趋势测度变
量,可以构建以试验期土壤侵蚀模数为因变量,以践
踏、模拟降水累计量为自变量的一个机理模型:
m= ae
( k
1
T
t
- k
2
W
t
- k
3
T
t
2W )
其中: m 表示土壤侵蚀模数 ( 0 ~ t 时段 )
( g
m- 2
t- 1 ) , a 为模拟降水量水平为自然降水
量、践踏强度为 0 时的土壤侵蚀模数( 0~ t 时段)
( g
m- 2
t- 1 ) ,W t 为 t 时段单位面积累计模拟降
水量( mm
m- 2
t - 1 ) , T t 为 t 时段单位面积累计
践踏量(次羊践踏/ ( m2
t) ) , k1 , k2 , k3 为待定系数。
对于试验数据关于该模型进行拟合, 可得 k1 =
0
0011, k2 = 0. 0034, k3 = 0. 0007, 因此基于环县典
型草原模拟降水与试验践踏的双因子试验的试验期
土壤侵蚀模数与践踏、模拟降水的关系模型为:
m= 22110e( 0. 001 1T t- 0. 0034W t- 0. 0007T t
2W ) ( 2)
(决定系数 0. 89, 调整的决定系数 0. 78)。
其中: m为土壤侵蚀模数( g
m- 2
t- 1 ) ,W t 为 t
时段单位面积累计模拟降水量( mm
m- 2
t- 1 ) ,
T t 为t 时段单位面积累计践踏量 ( 次羊践踏/
( m2
t ) )。
以得到的模型式( 2)为据,不仅可以比较不同践
踏、模拟降水组合下不同时段的侵蚀效率变化, 而且
以土壤侵蚀最小化为目标, 对于不同的牧草生育期
降水量, 可解析得到此种轮牧模式下 (轮牧周期为
30 d, 放牧 10 d) , 最优的践踏强度及对应的放牧强
度根据践踏强度与放牧强度的关系(式( 1) )换算,得
到环县典型草原在牧草生长期降水量为 224. 9 mm
时, 最适宜的践踏强度为 39次羊践踏/ ( m2
期)。
对应的放牧强度为 3. 8羊单位/ hm2。
2. 3
以地下生物量最大化为准则,解析得到最优的
践踏强度及对应的放牧强度
为便于计算, 引入了新变量: W = x- 224. 9
224. 9
;
T =
t- 80
80
。其中 x 为模拟降水量, t 为践踏强度。
表 3所示为 6个通过最小二乘法得到的二元线
性回归方程。由表 3可知, 各阶回归方程的失拟项
不显著, 大于 F 值的概率为 0,拒绝回归系数为零的
原假设。其中 4, 5阶回归方程显示了最高的复相关
系数、决定系数、调整的决定系数。为方便使用计
算, 选定 4阶回归方程作为选择的拟合模型, 4阶回
归方程不仅满足了所有的统计学标准, 而且交互项
对根重密度的贡献也得到了适宜的显示。
表 3
0~ 10 cm根重密度的二元线性回归方程
T able 3
Binary linear r egr ession equat ion of r oo t weight density ( 0~ 10 cm)
二元回归方程
Binary regression equation
复相关系数
M ult iple coefficient
o f correlation
决定系数
Coefficient o f
det erm inat ion
调整的决定系数
A djusted coef ficient
o f determ ination
F 值
F value
显著性概率
Significance
probabilit y
y= 6. 44+ 2. 84W+ 0. 93T 0. 53 0. 28 0. 27 17. 81 0. 00
y= 6. 44+ 2. 84W+ 0. 93T- 0. 00024WT 0. 53 0. 28 0. 26 11. 74 0. 00
y= 7. 34+ 4. 72W+ 1. 18T+ 0. 22WT- 2. 04T2 - 3. 70W2 0. 68 0. 47 0. 44 15. 30 0. 00
y= 8. 61+ 8. 78W+ 4. 83T+ 2. 26WT- 2. 21T2 - 38. 14W 2-
4. 16T 3- 70. 96W3 + 4. 328W 2T+ 1. 97WT2
0. 79 0. 63 0. 59 15. 73 0. 00
y= 8. 28+ 15. 17W+ 7. 28T + 25. 32WT- 1. 03T2 - 38. 64W 2- 62. 34W2 T-
11. 04WT 2- 13. 50WT 3 - 22. 35T 2W2 - 118. 76TW 3+ 127. 77W 4
0. 93 0. 86 0. 84 42. 89 0. 00
y= 7. 87+ 15. 87W+ 5. 36T + 37. 80WT- 0. 44T2 - 17. 18W 2- 40. 86W2 T-
27. 32WT 3- 51. 39W2 T 2- 111. 53TW 3- 172. 95W5 -
18. 81W2 T3 - 8. 69WT 4 - 3. 69T 5
0. 94 0. 88 0. 85 40 0. 00


因此,表土层地下生物量与践踏强度和模拟降
水量的关系模型为:
y= 8. 28 + 15. 17W + 7. 28T + 25. 32WT -
1
03T - 38. 64W 2 - 62. 34W 2T - 11. 04WT 2 -
13
50WT 3- 22. 35T 2W 2- 118. 76W 3+ 127. 77W4
其中 y 为根重密度, 以地下生物量最大化为准
则,对模型进行解析和寻优分析,经变量回代可得最
适宜的践踏强度。当牧草生长期降水量为 224. 9
mm 时,经变量代换及式( 1)换算, 可得最适宜的践
踏强度为 80 次羊践踏/ ( m2
期)。对应的放牧强
度为 5. 09羊单位/ hm2。
在模拟降水和践踏处理复合作用下,以土壤侵
蚀最小化为准则确定的放牧强度( 3. 8羊单位/ hm2 )
小于以地下生物量最大化为准则确定的放牧强度
( 5. 09羊单位/ hm2 )。
综上所述, 由适宜的放牧率= min (理论载畜
720
第 5期 林慧龙等:综合系统评价视角下的草畜平衡机制刍议
量,以地下生物量最大化为准则确定的适宜放牧率,
以土壤侵蚀最小化为目标确定的最适放牧率) ,得到
环县典型草原在牧草生长期降水量为 224. 9 mm
时,最适宜的践踏强度为 39 次羊践踏/ ( m 2
期)。
对应的放牧强度为 3. 8羊单位/ hm2。
3
讨论
3. 1
放牧家畜的践踏和降水对草地土壤侵蚀的
影响
基于草地牧草生产力框架下的
以草定畜
放牧
管理模式,至今仍在指导草地畜牧业发展中发挥着
重要作用,然而国内外已进行的大量试验研究 [ 22, 23]
表明:仅仅根据草畜的供求关系管理放牧系统远远
不够,牲畜对草地土壤的生态破坏效应也应该在载
畜量概念的考察范围之内。除了放牧家畜过度采食
导致植被覆盖减少外, Evans[ 24] , Mw ender 等 [ 25] 的
报道表明,践踏破坏表土结构也是重要因素之一。
从另一个角度分析, 家畜放牧时行走时间越长、行走
步数越多, 对草地的践踏越重[ 26~ 28] 。在草地退化进
程中,草地可食牧草不足, 家畜通过增加行走时间、
提高觅食速度以保证觅食效率[ 29] ,畜群的践踏强度
呈加速增长趋势 [ 30] ,而畜群采食量的增幅却逐渐减
少;同时, 由于植被对土壤的保护作用减弱, 践踏的
破坏作用增强, 又将加剧土壤侵蚀。反之,在草地健
康状态下,家畜无须通过增加行走时间来提高觅食
效率[ 31] ,践踏强度减弱。说明放牧家畜的践踏作用
可能在放牧侵蚀中起主导作用 [ 32]。
降水对草地土壤水分有决定性作用, 是影响草
原生产力的主要限制因子之一,间接影响着草地植
被盖度,也是土壤水蚀的驱动因子,在全球气候变化
背景下, 我国北方草地对降水变化表现得更为敏
感[ 33]。在我国干旱、半干旱草原区, 由于植被的生
长和恢复比较困难, 对水土流失的敏感性特别高, 尤
其是半干旱草原区土壤类型以黄绵土为主, 黄绵土
崩解快、抗蚀力弱,为水土流失严重的区域。在当今
全球气候变暖的大背景下, 年降水量变异率普遍呈
加大趋势,这就更加剧了干旱、半干旱草地生态系统
的脆弱性。但践踏和降水作为放牧草地土壤侵蚀的
外营力,在草地土壤侵蚀中的作用及与其他影响因
素的互作关系尚不清楚[ 14] 。
3. 2
放牧家畜践踏和降水对草地地下生物量的
影响
放牧主要通过动物的采食、践踏及其排泄物的
输入对草原生态系统产生影响, 这些影响直接作用
于草原生态系统的地上部分和土壤, 从而影响草原
生态系统的物质生产和分配, 进而影响到地下生物
量[ 34] 。王国良等[ 35] 对天然羊草( L eymus chinensi s
T zvel. )草地地上生物量进行了研究, 然而, 根系是
植物体受放牧家畜采食影响较小, 而受放牧活动机
械干扰(践踏)较大的部位, 所以有必要像研究家畜
采食一样,把家畜的践踏作用从践踏、采食、排泄物
三者对草地的综合作用中抽离出来, 专门研究践踏
对草地地下生物量的影响。
笔者在甘肃省环县典型草原的模拟降水与试验
践踏的双因子野外控制试验表明[ 36] ,践踏与模拟降
水对表层土的地下生物量均产生显著影响。对 0~
5 cm 和 5~ 10 cm根重密度影响的耦合效应均呈现
高度显著的作用, 但对 10~ 15 cm 地下生物量的影
响仅在
= 0. 05水平时显著。降水具有双向调节作
用, 即在践踏强度升高时具有降低根重密度的作用,
而在践踏强度降低时又具有升高根重密度的作用。
然而,地下生物量的降低使得土壤保水能力显著下
降, 鲁春霞等 [ 37]在高寒草甸、草原化草甸和高寒草
原的实验表明,在根系受到破坏后其保水能力分别
下降 16% ~ 30%, 17. 25~ 32. 1%和 22%~ 50% ;土
壤保水能力的降低必然导致土壤干化, 土壤结构由
均质的整体趋向于异质的单体,随着风蚀、水蚀的作
用, 高寒草甸、草原化草甸和高寒草原土壤侵蚀率的
变幅远大于土壤含水率的变化, 分别为 70% ~
300%, 70%~ 350%和 40% ~ 450%。李德锋等[ 38]
的研究同时表明, 降水也极大影响着生物多样性与
生产力。
3. 3
综合系统评价草畜平衡机制是解说安全载畜
率的关键
草地载畜量概念是经典草业科学的核心概念之
一, 放牧率调控是实现放牧管理的关键手段。
Johnston
[ 39]通过草地系统面积、干羊当量采食的饲
草量、单位面积草产量和草地系统饲草的安全利用
率 4个因素提出安全放牧率的概念, 这种安全放牧
率是在忽略草地退化及土壤侵蚀的情况下定义的,
其焦点集中在草地地上生物量上, 其安全性有待商
榷。因此,仅仅根据草畜的供求关系管理放牧系统
远远不够,还要从草畜耦合方面极大地丰富
以草定
畜
的内涵,科学管理放牧系统还需要兼顾
以土定
畜
,牲畜对草地土壤侵蚀的生态破坏效应都应该在
载畜量概念的考察范围之内。本研究将草地系统的

土壤侵蚀
与
地下生物量
状况作为影响因素引入
草畜平衡机制,且兼顾生态安全, 丰富了安全放牧率
721
草
地
学
报 第 19卷
的概念。
本研究将复杂繁琐的野外实验中降水与践踏因
素进行了模拟[ 13, 14] , 节省了物力财力, 具有很强的
可操作性。更为重要的是本研究将降水作为影响

土壤侵蚀
与
地下生物量
状况的外营力, 从某种
意义上说实现了最适宜放牧率与全球气候变化的结
合。时至今日, 气候的变化已经成为世界草原的首
要问题[ 40, 41] ,如何保持家畜数量稳定的同时又不对
土壤和植被造成不可逆的破坏很大程度上决定于气
候的变化, 尤其是降雨及其季节分配 [ 42]。针对干
旱、半干旱草原区降水的季节不均匀性和年际变幅
较大的特点,重视家畜践踏对土壤作用的具体水分
条件,不同降水量与践踏强度的组合,在空间尺度上
可能代表了不同生境状况与利用程度的组合, 在时
间尺度上可能代表了在全球变暖的大背景下未来生
境状况和现存生境状况对现存利用程度的不同响
应。因此,结合轮牧试验,设计践踏和降水这 2个侵
蚀外营力共同作用对草地土壤侵蚀效应的野外受控
实验, 综合研究践踏对土壤特性、土壤可蚀性、土壤
侵蚀产沙特征的影响, 这不仅有助于理解空间上不
同生境状况与利用程度的合理组合,而且对制定减
缓气候变化影响的放牧管理对策具有重要的现实与
理论意义。
4
结论
4. 1
降水和放牧家畜践踏是影响草地土壤侵蚀的
2个最主要的侵蚀外营力, 关于如何将降水、放牧家
畜践踏进行综合考虑的保护性放牧技术与模式的研
究,在研究草畜平衡机制中具有理论与实际应用
价值。
4. 2
在可持续发展前提下,科学的低排放放牧系统
还需要兼顾
土壤侵蚀
和
地下生物量
状况。
4. 3
适宜的放牧率= min(理论载畜量, 以地下生
物量最大化为准则确定的适宜放牧率, 以土壤侵蚀
最小化为目标确定的最适放牧率)。得到环县典型
草原在牧草生长期降水量为 224. 9 mm 时, 最适宜
的践踏强度为 39次羊践踏/ ( m2
期)。对应的放
牧强度为 3. 8羊单位/ hm2。
参考文献
[ 1]
任继周,胡自治,张自和,等.中国草业生态经济区初探[ J ] .草
业学报, 1999, 8(专辑) : 12-2
[ 2]
任继周, 林慧龙. 江河源区草地生态建设构想 [ J] . 草业学报,
2005, 14( 2) : 1- 8
[ 3]
李文建, 韩国栋. 放牧家畜研究进展 [ J ] . 内蒙古畜牧科学,
2000, 21( 3) : 24- 27
[ 4]
李永宏,莫文红,杨持.内蒙古主要草原植物群落地上生物量和
理论载畜量及其与气候的关系[ J] .干旱区资源与环境, 1994, 8
( 4) : 43-50
[ 5]
李英年.高寒草甸植物地下生物量与气象条件的关系及周转值
分析[ J] .中国农业气象, 1998, 19( 1) : 36-39
[ 6]
李银鹏,季劲钧.内蒙古草地生产力资源和载畜量的区域尺度
模式评估[ J] .自然资源学报, 2004, 19( 4) : 610-616
[ 7]
林慧龙,侯扶江.草地农业生态系统中的系统耦合与系统相悖
研究动态[ J] .生态学报, 2004, 24( 6) : 1252-1258
[ 8]
黄富祥,高琼,赵世勇.生态学视角下的草地载畜量概念[ J] .草
业学报, 2000, 9( 3) : 48-57
[ 9]
侯扶江,常生华, 于应文,等. 放牧家畜的践踏作用研究评述
[ J] .生态学报, 2004, 24( 4) : 784-789
[ 10] 杨理,侯向阳.以草定畜的若干理论问题研究[ J] .中国农学通
报, 2005, 21( 3) : 346-349
[ 11] 侯扶江, 杨中艺.放牧对草地的作用 [ J ] .生态学报, 2006, 26
( 1) : 244-264
[ 12] 林慧龙,侯扶江,李飞.家畜践踏对环县草原地下生物量的影响
[ J] .草地学报, 2008, 16( 2) : 186-190
[ 13] 林慧龙,徐震,王金山.环县典型草原滩羊夏季放牧践踏模拟同
质性试验[ J] .中国草地学报, 2008, 30( 3) : 22-27
[ 14] 林慧龙,王苗苗,李学玲,等.在模拟降水和践踏处理复合作用
下长芒草典型草原土壤可蚀性研究 [ J] . 草业学报, 2010, 19
( 3) : 76-87
[ 15] 卜兆宏,刘绍清.土壤流失量及其参数实测的新方法[ J ] .土壤
学报, 1995, 32( 2) : 210-219
[ 16] 贺秀斌,文安邦,张信宝,等.农业生态环境评价的土壤侵蚀退
祸指标体系[ J] .土壤学报, 2005, 42( 5) : 852-856
[ 17] 丁飞,张祖兴,蔡阿兴,等.土壤侵蚀强度分级标准中土壤厚度
参考指标适用性的探讨[ J ] .中国农学通报, 2006, 22 ( 7) : 343-
346
[ 18] 侯扶江,肖金玉,南志标.黄土高原退耕地的生态恢复[ J] .应用
生态学报, 2002, 13( 8) : 923-929
[ 19] 任继周.草业科学研究方法[ M ] .北京:中国农业出版社, 1998:
4
[ 20] 杨智明,杨刚,纪庆文,等.干筛法和水洗法在测定地下生物量
中的对比分析[ J] .宁夏农学院学报, 2004, 25( 2) : 99-100
[ 21] 林慧龙,侯扶江,任继周.放牧家畜的践踏强度指标探讨[ J] .草
业学报, 2008, 17(1) : 85-92
[ 22] Peter B A, S onia A H . Th e d evelopment of forage product ion
an d ut iliz at ion gradients around l ivestock watering point s [ J] .
Lan dscape Ecology, 2005, 20: 319- 333
[ 23] Evans R. Th e erosional im pacts of grazing anim als [ J ] . Pro-
gres s in Phys ical Geogr aphy, 1998, 22( 2) : 251- 268
[ 24] Evans R. Curtail ing graz ing-in duced erosion in a smal l catch-
ment and it s environs, the Peak Dist rict , Cent ral England [ J] .
Applied Geog raphy, 2005, 25( 1) : 81-95
[ 25] Mw end era E J, Saleem M A M. H ydrologic response to cat t le
graz ing in the Ethiopian hig hlands[ J] . Agriculture, Ecosys tems
an d En vin nmen t Ecos yst E nviron, 1997, 64: 33-41
[ 26] Dumont B, Bois sy A. Grazing behavin g of sh eep in a situat ion
of conf lict betw een feedin g and social mot ivat ions [ J] . Behav-
ioural Processes, 2000, 49: 131-138
[ 27] 赵刚,许志信,李德新.反当家畜牧食行为综述[ J] .内蒙古农业
大学学报, 2000, 21( 2) : 109-116
[ 28] 马春梅,杨静,卫智军.放牧绵羊牧食习性的比较研究[ J] .内蒙
古草业, 2000( 2) : 53-57
[ 29] 汪诗平.放牧绵羊行为生态学研究,不同放牧率对放牧绵羊牧
722
第 5期 林慧龙等:综合系统评价视角下的草畜平衡机制刍议
食行为的影响[ J] .草业学报, 1997, 6( 1) : 10- 17
[ 30] 林慧龙,王苗苗,常生华.陇东黄土高原典型草原绵羊践踏强度
与放牧强度关系的研究[ J] .中国草地学报, 2010, 32( 2) : 71-74
[ 31] Kim J G. T he ef fect s of cat tl e grazing on opt imal foragin g in
m ule deer ( Odocoil eu s hemionus ) [ J ] . Forest E cology and
M anagem ent , 1996, 88( 1/ 2) : 131-138
[ 32] 林慧龙,龙瑞军,任继周.放牧侵蚀研究回顾与展望[ J] .生态学
杂志, 2008, 27( 12) : 2222- 2227
[ 33] Gao Z Q, l iu J Y. Simulat ion s tudy of C hinas net primary pro-
duction [ J] . Chinese S cien ce Bullet in, 2008, 53( 3) : 434-443
[ 34] 刘建军,浦野忠朗,鞠子茂,等.放牧对草原生态系统地下生产
力及生物量的影响[ J] .西北植物学报, 2005, 25( 1) : 88-93
[ 35] 王国良,盛亦兵,何峰,等.天然羊草草地地上生物量动态研究
[ J ] .草地学报, 2010, 18( 1) : 11-15
[ 36] 林慧龙,侯扶江,李飞.家畜践踏对环县草原地下生物量的影响
[ J ] .草地学报, 2008, 16( 2) : 186-190
[ 37] 鲁春霞,于格,谢高地,等.风蚀条件下人类活动对高寒草地水
分保持功能影响的定量模拟[ J ] .生态环境, 2007, 16( 4) : 1289-
1293
[ 38] 李德锋,傅彤,胡自治,等.生物多样性与生产力间的关系及对
降水变化的响应[ J] .草地学报, 2010, 18( 5) : 651-655
[ 39] Johns ton P W, McKeon G M, Day K A. Ob ject ive
safe

graz ing capacit ies for south- w est Queensland Aust ralia: devel-
opment of a model for individual propert ies[ J] . Th e Rangeland
Journal, 1996, 18: 244- 258
[ 40] 刘加文.应对全球气候变化决不能忽视草原的重大作用[ J] .草
地学报, 2010, 18(1) : 1-4
[ 41] McKeon G M , Stone G S, Syktus J I. Climate change impacts
on n orthern Aust ralian ran geland livestock carrying capacity: a
review of i ssues[ J] . T he Ran geland Journal, 2009, 31: 1-29
[ 42] W ilson A D, H arrington G W. Grazing ecology and anim al
product ion [ C] / / Harrin gton G N, Wilson A D, Young M D,
Eds. Managemen t of Aust ralia
s Rang elands. M elb ou rne:
CSIRO, 1984: 63-77
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