全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2003) 03-0246-05
安塞纸坊沟流域草地资源利用空间结构
及其畜牧业发展潜力
孔正红1, 2* , 张新时1
( 1.中国科学院植物研究所植被数量生态开放实验室 , 北京 100093; 2.华东师范大学生命科学院, 上海 200062)
摘要: 黄土丘陵沟壑区是黄土高原生态环境极其脆弱, 经济发展十分落后的地区。随着国家退耕还林(草)政策的实施,
给区域天然草地的恢复与重建以及人工草地的发展带来了契机。种草养畜以其环境亲和特点, 以及稳定的生产和较高的
产品商品率, 在黄土丘陵沟壑区越来越受到重视。文章试以安塞纸坊沟流域为例,通过航片解译分析流域土地利用现状。
结合流域地形特点、生态生产特征和流域社会经济调查, 通过 GIS 空间分析,划分流域生态生产区。讨论其功能和资源利
用特点, 以此提出流域草地资源利用的空间结构。依据利用程度, 将其划分为高效人工草地带, 农草、林草间轮作草地带
以及天然轮牧草地带三种利用模式。根据不同利用带生物产量, 计算最大载畜量,以期为流域环境保护、未来畜牧业发展
及区域治理提供可靠依据和具体参考。
关键词: 草原学; 草地资源; 安塞纸坊沟流域; 地理信息系统 ; 空间结构; 最大载畜量
中图分类号: S 812. 8　　文献标识码: A
Spatial Structure of Pasture Resources Utilization and Livestock
Development Potential of Zhifanggou Watershed of Ansai
KONG Zheng-hong
1, 2
, ZHANG Xin-shi
1
( 1. T he Labo rato ry of Quantit ativ e Vegetation Ecolog y, Inst itute o f Bo tany, CAS Beijing , 100093, China ;
2. L ife Sciences Colleg e, East China Normal Univ ersity Shanghai, 200062, China)
Abstract: Hilly-gullied Loess region is the most frag ile and underdeveloped area of the Loess Plateau. With the
implementation of “Green fo r Gr ain”Act ion, cultured pastures as w ell as natural prair ies have w on a chance to
be restored and re-established. Fo rage-livestock system has received incr easing and specific at tent ion due to its
environmental compatibility , stable product ion and high commodity rate. Zhifanggou Watershed of Ansai is
taken as a case study in this paper. Local land use pattern w as analyzed thr ough aer ial photo classificat ion.
With the help of GIS spat ial analy sis, coupled w ith invest ig at ion on curr ent pasture management , local ecolo g-
ical and productiv e characterist ics and social econom ic features, the eco-pr oduct ive sect ions w er e marked out ,
based on which the spatial str ucture for pastur e ut ilization of the w atershed has been w orked out . According to
dif ferent utilizat ion deg ree, the spatial st ructure w as divided into 3 zones: eff icient ly cultured pastures zone, a-
gro for estr y pastur es zone and natural prair ies of rotat iv e g razing zone. Max imum carrying capacity based on
biomass of each pasture zone was also calculated, pro viding scientif ic reference for local environmental protec-
tion as w ell as future pasture management of the w atershed.
Key words: Grassland science; Pastur e r esources; Zhifanggou Watershed of Ansai; Geographical informat ion
sy stem; Spat ial st ructure; M ax imum Carry ing capacity
　　对于处于干旱、半干旱气候条件下的黄土丘陵沟
壑区,草地是其重要的自然资源。但是,长期以来,不合
理的土地利用方式导致区域草地严重退化,水土流失
严重, 给区域的生态环境和经济发展都带来了不良影
响。探索植被恢复途径, 遏制环境恶化趋势,寻求区域
发展始终是研究的热点 [ 1～4]。随着国家退耕还林(草)
收稿日期: 2003-06-05; 修回日期: 2003-10-23
基金项目:国家“973”项目“草地与农牧交错带生态系统重建机理及优化生态—生产范式”( GB2000018600-07)资助
作者简介:孔正红( 1972-) ,女,河南人,博士,讲师,主要研究方向为恢复生态学、景观生态学
第12卷　第3期
　Vo l. 12　　No. 3
草　地　学　报
ACT A AGRESTIA SIN ICA
　2004年　9月
　Sept. 　2004
政策的实施, 给区域天然草地的恢复与重建,以及人工
草地的发展与利用带来了新的契机。种草养畜以其环
境亲和特点, 以及稳定的生产和较高的产品商品率, 在
黄土丘陵沟壑区受到越来越多的重视。因此,在以往大
量强调单一植被恢复与利用研究的基础上[ 5～8]利用
GIS 空间分析功能,综合研究流域草地资源利用模式
和规模,这对合理、有效地开发和利用区域草地资源具
有重大的指导和实践意义。
1　研究地点
安塞纸坊沟流域属于黄土高原典型的梁峁状丘陵
区,处于暖温带森林草原过渡带, 植被以灌草为主。本
流域草地植被主要为暖温型干草原成分。阴坡(北向
坡)、阳坡(南向坡)因水热条件的差异, 草地类型和组
成上存在明显不同。阳坡以旱生、中旱生植物为主, 主
要优势种为茭蒿、铁杆蒿、白羊草、长芒草和白刺花等;
阴坡以旱中生、中生植物为主,如铁杆蒿、茭蒿和甘青
针茅等;北坡封禁后有锦鸡儿、柔毛绣线菊、虎榛子和
丁香等灌木生长[ 2, 8]。
天然草地的主要优势种白羊草是一种优良牧草,
适口性好,且有较高的蛋白质含量。其它常见优良牧草
还有兴安胡枝子、糙隐子草、山野豌豆、二裂叶委陵菜、
白刺花和柠条锦鸡儿等。但因超载过牧、草地退化严
重,不仅产草量低,而且优质牧草比重下降,劣质草比
重增加[ 9～11]。
流域人工草地主要包括豆科及禾本科灌草, 如沙
打旺、苜蓿、红豆草、柠条、无芒雀麦、白刺花、山野豌豆
等[ 6, 12, 13]。
2　研究方法
对流域1997年1
3. 5万航片进行目视解译, 结合
2001年实地调查结果,绘制出纸坊沟流域土地利用现
状图。通过数字化,提取流域等高线, 生成流域地形图。
2001年3～4月份在该流域进行社会经济状况调查, 包
括农户家庭土地利用比例, 经济收入及构成,以及劳动
力年龄构成、受教育程度等方面, 有效样本数为76, 占
研究对象的近70%。鉴于在该流域集中、定点的科学研
究延续近30年,积累了大量丰富的信息,尤其是植被方
面,作者主要通过收集近年有关该流域牧草研究方面
的资料,结合土地利用图,来研究流域草地资源特点及
现状。
3　分析与结果
3. 1　发展畜牧业具有丰富的草地资源和相对优越的
社会经济条件
3. 1. 1　土地资源丰富　根据流域地形图(图1)可以看
出,流域陡坡面积很大, > 25°的面积占总面积的60%
左右。在退耕还林中具有重要意义的15°～25°之间的
土地面积也相对较多, 占总面积的四分之一左右, 而
15°以下的面积只占到总面积的19%。原有种植在25°
以上的坡耕地随着国家退耕还林政策的实施,也将逐
渐被解放出来。因此,该流域大部分地段不适合发展集
约化种植业。
图1　纸坊沟流域坡度分级图
F ig . 1　Slope classification of Zhifanggou wa tershed
通过流域土地利用状况分析(见图2)发现, 流域目
前耕地面积只占到13. 04% ,其中梯田、川地面积占68.
75%。整个流域草地面积较大,占整个流域面积的三分
之一, 加上分布在离村庄较远的退耕地和远山上的荒
地,面积可占到51. 4% ,为畜牧业生产提供了丰富的土
地资源。
3. 1. 2　人工草地资源特点　根据李代琼等长期的试
验研究结果表明[ 6] ,区域人工牧草的水分利用效率高,
通常是天然草地的2. 2～7. 1倍,而且人工牧草的水分
有效利用系数( MA X= 0. 84)远高于撂荒地的0. 12[ 6]。
水分条件越好,利用效率越高 [ 10, 14]。这对干旱、半干旱
的黄土丘陵区来说十分重要。
人工牧草的光合效率高。多年生草本, 尤其是多年
生豆科牧草在本区能比农作物创造更多的光合产物,
如苜蓿, 在本区光合效率可达粮食作物的三倍[ 14]。因
而,牧草的干物质产量高,产投比高于其它生产方式。
人工牧草不仅能有效地利用水资源,而且生长期长,
生长期内光照时间长(见图3) ,能充分利用当地丰富的光
照资源,从而土地生产力得以显著提高(见表1)。一般来
247第3期 孔正红等:安塞纸坊沟流域草地资源利用空间结构及其畜牧业发展潜力
讲, 坡耕地作物平均单产600 kg / hm2左右; 天然草地因
超载、过牧, 一般鲜草产量为750～1800 kg / hm 2[ 8] ;而人
工草地鲜草产量可达10 t / hm2以上[ 15]。
图2　纸坊沟流域土地利用现状图
F ig 2　Curr ent Land use patt ern of Zhifanggou Watershed
图3　延安地区多年月均光照时数
F ig . 3　M ean m onthly sunshine hour s o f
recent yea rs in Yanan ar ea
大量研究证实,植被,尤其是草本植物的生长增加
了土壤中氮和有机质含量, 同时改善了土壤结构,土壤
水稳性团粒结构、孔隙率、水分渗透速率和持水能力大
增[ 2, 5, 10, 12, 13]。目前流域天然草地主要分布于沟谷陡
坡,条件最恶劣,农林生产难以利用的土地上。此外, 沟
间地亦有一些超过25°的陡坡地,由于被开垦为农地,
土壤侵蚀模数往往可达到2万 t / km2, 一般每公顷粮食
产量仅450～600 kg[ 2]。一旦退耕种草, 土壤肥力和土
地生产力便可以大幅度提高。在种过4～5年生沙打
旺的土地上种谷、糜连续3年,产量为对照坡耕地的2. 2
～3. 0倍 [ 5, 10]。相同条件下, 草灌地的减沙效益大于林
灌地[ 16]。
3. 1. 3　相对优越的市场潜力　根据2001年社会经济
调查结果,以及以往的统计资料显示, 退耕以前, 养殖
业也曾是流域经济的重要组成部分。在调查的76位农
户中, 58户有过养殖经历,其中养羊在20只以上的有18
户,最多达100多只。“七五”以来,为了保护果园和林草
的发展, 压缩了羊只的生产, 导致牧业收入大大降
低[ 3]。大面积天然草地的存在,以及随着退耕还林草政
策的实施,流域出现大面积退耕荒地,为人工草地的建
立提供了丰富的土地资源; 远离城市污染, 加上天然的
封闭地势能有效阻止疾病的传播,易于生产优质畜产
品。此外,作为农户家庭收入来源的另一个重要组成部
分——家庭果业, 近年来由于果品市场日渐饱和,竞争
十分激烈,收入低且不稳定。2001年, 家庭果业收入近
乎为零。同果品及农产品比较而言, 畜产品销售灵活,
市场相对稳定,不致给养殖户带来大的经济压力。
徐学选( 2001)等曾利用线性规划方法, 对黄土丘
陵区的农林牧用地结构进行优化设计, 以最大收入为
目标函数,在生态、社会效益需求曲约束下.优化后的
用地结构中牧草地占到37% [ 4]。因此, 人工种草, 积极
发展畜牧业, 不仅符合流域的生态利益,也有利于流域
的生产发展。
3. 2　纸坊沟流域生态生产空间结构及其特点
根据流域地形特点、土地利用现状以及流域生态
生产特征,通过 GIS 空间分析,划分流域生态生产区:
农林果高效农业生产区,人工灌草高效牧业生产区, 天
然乔灌草轮牧区,以及天然植被恢复区(见图4)。其分
布特征及资源利用特点如下:
3. 2. 1　农林果高效农业生产区　主要是指环村中心
地段, 总面积约2. 61 km 2。地形相对平缓, 绝大部分地
段坡度在25°以下,大于25°的土地占11%, 沟谷地面积
为0. 36 km2。除去大于25°以上的陡坡地和沟谷地, 则
实际可用于生产的面积为2. 25 km2。其中,川地、梯田
和阶地占到总面积的40% ,有1. 02 km2是建设基本农
田、果园以及种植其它经济作物的中心地段。大面积平
缓的阳坡、半阳坡为基本农田和果园。15°上的坡地实
行农作物与灌草的轮间作, 25°以上阴坡可人工种灌
草,建立高效草地,发展畜牧业;对于坡度较大的沟谷
地段,则人工植灌草,主要起防护作用,并生产薪材。
3. 2. 2　人工灌草高效牧业生产区　主要是指距村庄
800～1100 m 之间的地段,总面积为3. 8 km 2。大部分
地段坡度在15～35°之间, 15°以下占5%左右, 35°以上
248 草　地　学　报 第12卷
占22% ,不适合集约的农业生产。沟谷地以及大于35°
以上的坡地面积为0. 95 km 2, 可用作人工灌草地的面
积为2. 85 km2。坡地种植优良灌草,如柠条、沙打旺、
草木樨、苜蓿、红豆草、无芒雀麦等,发展高效舍饲养殖
业;沟谷地植乔种灌,起防护作用;大于35°以上的坡地
则自然封育植被。表1　安塞试区5种牧草的生长期和生长量
T able 1　Grow th period and production o f 5 fo ra ges past ur es in Ansai
牧草名称 Forage n ame　 产量 Yield ( t/ hm2) 鲜重 Fresh w eight ( t / hm 2)
生长年限( a)
Growth year( a)
生长天数( d)
Grow th days( d)
旱川地
Dry land
山地
hill
沙打旺 A strag alus adsur gens 2～4 150～160 22. 5～60 15～42. 9
紫花苜蓿 Med icag o sati va 2～4 120～150 16. 5～42 5. 82～6
红豆草 Onobry chis v i ciif ol ia 2～4 110～150 15～30 4. 5～6. 99
白花草木樨 Mel ilotus albus 1～2 120～150 15～30. 21 7. 5～12
无芒雀麦 B romus imer mis 2～4 120～150 12～21
　　资料来源:卢宗凡等, 1997。S ource: Lu Zongfan and others 1997
图4　纸坊沟流域生态生产空间结构
Fig. 4　Spatial str uctur e for eco-economic
development o f Zhifanggou Water shed
3. 2. 3　天然乔灌草轮牧区　总面积约1. 7 km 2, 由于
距村庄较远, 多陡坡,交通生产不便。但天然植被中有
许多优良牧草,在不引起草地退化的强度下适当放牧,
有助于减轻单位土地面积上的畜牧生产压力。本区植
被生长多处于恢复状态,其盖度呈上升趋势,大大减弱
土壤侵蚀的机会和强度。
3. 2. 4　天然植被恢复区　面积约0. 29 km2。本区处于
流域边缘地带,生产交通不便,且海拔高, 土地生产潜
力小,利用困难,可作为天然植被恢复区。
3. 3　纸坊沟流域草地资源利用空间结构及其生产潜力
根据流域草地资源利用特点和规模,将其划分为3
种类型: 高效人工草地带; 农草、林草间轮作草地带以及
天然轮牧草地带(见图5) ,并分别计算其最大载畜量。
图5　纸坊沟流域草地资源利用空间结构
F ig . 5　Spat ial st ructure o f pastur e resour ces
utilization in Zhifanggou Water shed
3. 3. 1　人工草地及其生产潜力　纸坊沟流域多年种
植人工草地66. 7多 hm 2,但大部分草地分布在远山, 缺
乏有效的经营管理, 生长不起来, 难以利用,不能发挥
种草地效益[ 10]。根据土地利用空间结构分析, 人工草
地主要建立在距村庄800～1100 m 之间的地段。除去
沟谷地以及大于35°的坡地, 总面积为2. 85 km 2。为保
证水分供应, 若采取隔带种植的方式,则实际草地面积
可计算为1. 43 km2。人工草地以优良的豆科、禾本科灌
草为主,如柠条、沙打旺、草木樨、苜蓿、红豆草、无
249第3期 孔正红等:安塞纸坊沟流域草地资源利用空间结构及其畜牧业发展潜力
芒雀麦等。根据梁一民等( 1994)的研究结果计算,如以
每公顷年产鲜草2. 25万 kg 计, 则一年可产鲜草
320. 62万 kg, 折合干草近107万 kg, 可养2357个羊
单位。
3. 3. 2　农草、林草间轮作草地及其生产潜力　在黄土
丘陵沟壑区, 农草间轮作、林草间作是防止水土流失,
改善土壤肥力的有效途径。金招寿等( 1990)通过长期
的研究和实践认为,在该类型区, 15°以上的坡耕地, 实
行草粮宽带间轮作,能有效控制水土流失, 提高土地生
产力,同时促进农牧业的协同发展[ 9]。在流域农林果高
效农业生产区中, 除去一部分的沟谷地、小于15°以下
的坡耕地,以及1. 02 km 2的川地、梯田和阶地,则还有
1. 19 km
2的土地可用于农草、或林草间轮作,其中还包
括大于25°以上的陡坡地。为便于耕作和有效防止水土
流失, 农草间作带宽一般为10～20 m, 形成一个坡面
上有数带草和数带农作物相间的种植模式;轮作年限
一般为2～4年[ 10]。因此,间轮作草地一年可产鲜草268
万 kg ,折合干草近90万 kg, 可养1970个羊单位。此外,
一部分作物秸杆以及果园枯落物、剩余物也可用作饲
料,则农业生产区总计可供养2000左右个羊单位。
3. 3. 3　天然轮牧草地及其生产潜力　天然轮牧草地总
面积约1. 7 km 2, 占流域面积的30%。由于距村庄较远,
且多陡坡,交通生产不便, 不宜做人工草地。天然草地由
于长期的滥垦和过牧,草地质量极度退化, 生产力很低,
每公顷鲜草产量不超过3000 kg[ 10]。可以通过补播豆
科、禾本科类灌草,如白刺花、柠条、沙打旺、山野豌豆等
进行改良,提高草地质量和产量。改良后的天然草地年
产鲜草可达4500 kg / hm2 , 若以放牧强度为30%计, 则
流域天然轮牧草地的载畜量为335个羊单位。
综上所述,流域草地载畜量可达4690个羊单位, 其
中,人工草地将起到主导作用,其羊只供养能力占到流
域总数的50% ,是高效舍饲畜牧业发展的前提和基础;
农草、林草间轮作草地占43%,是对人工草地的有力补
充,并在一定程度上加强其作用;天然轮作草地对于流
域生产和环境都起到一定的缓冲作用, 三者在流域畜
牧业生产中的比重:高效人工草场5% ;农草、林草间轮
作草场43%; 天然轮牧草场7%。
4　讨论
4. 1　扩大草地面积,建立人工草地, 发展舍饲养畜是
纸坊沟流域未来草地资源利用的核心内容。其中,建设
基本农田,提高农业整体生产水平是发展畜牧业的前
提;建立人工草地是畜牧业持续、高效发展发展的基
础;健全放牧制度,合理安排放牧时间,避免超载过牧,
是保证畜牧业生产的有效措施。此外,在大力发展人工
草地的同时, 应加强牧畜品种的更新和改良,提高资源
利用率和经济效率。
4. 2　人工牧草高的水分利用效率往往导致“土壤干层”
的发生,草地, 尤其是沙打旺草地在生长三、四年后,往往
呈现出衰败现象[ 5, 6]。因此,在黄土丘陵沟壑区,为了保持
人工草地的高效、持续生产,必须集中并利用坡面径流,
对草地进行补灌,形成径流草业; 或可采取隔带种草的方
式,以便聚集充足的水分, 满足牧草生长需求[ 9, 17]。
4. 3　纸坊沟流域草地资源利用空间结构的建立主要
是基于退耕还林(草)政策的实施原则, 即限制生产活
动的坡度,同时考虑到流域的生态生产特点。植被恢复
是一个渐进的过程。人工种草,舍饲养殖也不可能一蹴
而就,需要示范、宣传和推广。
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