全 文 :第20卷 第1期
Vol.20 No.1
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2012年 1月
Jan. 2012
南方草食动物生产预测模型
———以湖南道县为例
文石林1,2,3,刘 强1*,荣湘民1,董春华1,2,3,高菊生2,3,周升明4
(1.湖南农业大学资源环境学院,湖南 长沙 410128;
2.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 祁阳农田生态系统国家野外试验站,湖南 祁阳 426182;
3.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 农业部作物营养与施肥重点开放实验室,北京 100081;
4.长沙市土壤肥料工作站,湖南 长沙 410013)
摘要:为促使中国南方拥有合理的载畜量和保证其生态系统的良性循环,以湖南道县为南方养殖典型区示例,系统
分析南方饲草资源的种类,及其总量计算的方法,探讨南方草食动物发展的潜力,并在此基础上建立草畜平衡的预
测模型,并以道县为例对模型进行了验证,同时介绍了该模型的组成和使用情况及其不足。养殖户只需输入一些
基本信息,该模型就会以图示方式直观地指导用户进行畜牧生产活动。同时,通过该模型的预测,可以了解南方畜
牧业的发展潜力,使畜牧区拥有合理的载畜量,从而使草畜之间达到相对动态平衡。该预测模型的建立对南方畜
牧业的发展有着重要的指导意义。
关键词:中国南方;饲草资源;草食动物;动态平衡;预测模型
中图分类号:S823.9+2;F307.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2012)01-0183-06
Prediction Model of Herbivores Production in Southern China
———Dao County As a Typical Feeding Area
WEN Shi-lin1,2,3,LIU Qiang1*,RONG Xiang-min1,DONG Chun-hua1,2,3,
GAO Ju-sheng2,3,ZHOU Sheng-ming4
(1.Colege of Resource and Environment,Hunan Agricultural University,Changsha,Hunan Province 410128,China;2.Institute of
Agricultural Resources and Regional Planning CAAS,Qiyang Agro-ecosystem of National Field Experimental Station,Qiyang,
Hunan Province 426182,China;3.Institute of Agricultural Resources and Gegional Planning CAAS,Ministry of Agriculture
Key Laboratory of Crop Nutrition and Fertilization,Beijing 100081,China;4.Changsha Workstation
of Soil and Fertilizer,Changsha,Hunan Provicne 410013,China)
Abstract:In order to determine a reasonable number of livestock for ensuring necessary ecosystems in
southern China(Dao County as a typical feeding area),several forage resources and calculation methods
were systematicaly analyzed.Using the potential development of herbivores,a forecast model for balance
between forage resources and herbivores was established.This model was verified effectively by Dao Coun-
ty and its composition,application and insufficiency were introduced.The model can predict and advise us-
ers how to arrange livestock production efficiently after applying local data.The potential development of
herbivores in south China can be forecasted and a reasonable number of livestock can be ascertained for
feeding areas through the forecast model to determine relative dynamic equilibrium between forage resource
and herbivore amount.This forecast model has practical value for guiding animal husbandry development
in south China.
Key words:South China;Forage resources;Herbivores;Dynamic equilibrium;Forecast model
推动畜牧业的现代化和可持续发展是我国经济
发展、社会进步和人民生活水平提高的必然要求[1],
是农业增效、农民增收、加快农业现代化进程的重要
途径[2,3]。随着北方风沙的日益严重而不断禁牧,南
收稿日期:2011-09-19;修回日期:2011-11-11
基金项目:国家科技支撑计划重点项目(2009BADC6B05)(2006BAD05B09)(2006BAD25B08)资助
作者简介:文石林(1964-),男,湖南宁乡人,研究员,博士,长期从事土壤改良与植物营养研究,E-mail:shilin.wen@tom.com;*通信作者
Author for correspondence,E-mail:lq8053@hunau.net
草 地 学 报 第20卷
方畜牧业的规模化发展已成为现实,“畜-沼-果”循
环农业模式[4]、林-草-畜复合利用模式[5]等适合南
方发展的各种不同农业高效利用模式被不断推出,
尤其是我国南方的草食动物养殖发展进一步趋向企
业化、规模化。
我国南方境域遍及15个省、市、区,属热带和亚
热带季风气候特征,年均温为14~28℃,年降水量
1200~2500mm,整个地区的地势差异呈现西高东
低,中间高,南北低的特点,地貌类型多样,地形切割
破碎,且河湖众多,水网密布,这些因素均不同程度
地影响草本植物的生长与分布,也使南方草地的开
发和南方草地资源的充分利用成为可能[6]。同时南
方草场面积较大,秸秆资源也极为丰富,据南方草场
资源调查的初步统计,南方有6700万hm2 草山草
坡仍然有较大开发潜力,目前利用不足30%[7],同
时秸秆资源和草山草坡开发利用,会增大草食动物
养殖空间,也有利于种养业的生态良性循环[8]。任
继周[9,10]认为,仅开发我国南方草地,即可获增600
万个畜产品单位。可见南方草地载畜潜力之大。加
速开发南方草地畜牧业的关键是要考虑“草畜平
衡”[11],即是“以草定畜”,从而最终使饲草资源量与
草食动物数量保持动态的相对平衡。“以草定畜”放
牧利用的核心[5],也是草地利用的关键;如载畜量过
高会造成过度利用,使草地退化,从而破坏生态平
衡,载畜量过低则造成草地资源的浪费,合理的载畜
量能使家畜获得充分的牧草。因此,根据南方草地
面积等来建立一个预测草食动物养殖数量的模型,
就显得急迫而重要,而且意义巨大。为此,本文在前
人[11~14]已经建立其他预测模型的基础上,为南方饲
草资源总量和南方草食动物养殖数量的平衡而构建
了一个模型,通过该模型可以预测草食动物发展潜
力,并对草食动物数量进行预警,为南方畜牧业发展
提供参考。
1 材料与方法
1.1 研究材料
以湖南道县为调查对象,以道县饲养资源量、食
草动物数量等调查结果为中国南方畜牧养殖状况的
代表,并以此结果进行预测模型的建立与验证。
1.2 数据处理
数据处理与模型的建立均采用Excel 2003,同
时采用Excel 2003工具栏中的照相机功能抓图。
2 草食动物养殖数量预测模型的构建
2.1 南方饲草资源基本数据收集与输入
凡能够用来饲养草食动物的资源,都必须要收
集其数据,具体的数据种类见基础数据栏(图1)。
饲养资源主要有:天然牧草、栽培牧草、作物秸秆和
农业加工副产品等。天然牧草资源主要供给草食动
物春夏季放牧或刈割舍饲;栽培牧草包括现有的和
可发展的人工种植牧草,部分作春夏季青饲料,部分
青贮作冬饲;作物秸秆主要包括禾本科(Gramineae)
秸秆、豆科(Leguminosae)秸秆和红薯(Ipomoea
batatas Lamarck)藤等其他秸秆,这些秸秆大部分
可用来作秋冬季饲料;农业加工副产品主要有米糠、
菜籽饼、棉花(Gossypiumspp.)籽等,这些副产品主
要作草食动物的补充精料。计算这些饲草资源数量
需要收集总面积、可利用面积、单产及用于饲养草食
动物(部份资源可能被用于养鱼等其他草食动物)的
面积。天然牧草需收集的数据包括其草地总面积、
牧草平均单产、这些草地可利用的比率,以及用于饲
养草食动物的牧草比率;现有栽培牧草需要收集的
数据包括其现有的栽培草地面积、产量以及用于饲
养草食动物的比率;潜在可开发栽培草地数据需要
收集幼龄果园空地[15]、冬闲田和适合栽培牧草的荒
山荒地等土地资源的面积[16]、这些土地资源可用于
栽培牧草的比率、栽培牧草单产以及这些牧草用于
饲养草食动物的比率;作物秸秆收集的数据包括禾
本科、豆科和其他可利用的作物秸秆面积、这些作物
的秸秆单产以及秸秆用于饲养草食动物的比率;农
业加工副产品收集的数据包括生产米糠、菜籽饼、棉
花籽以及其他(如糖蜜、花生(Arachis hypogaea
Linn.)饼)等农业加工副产品的数量,部分数据也可
以通过人均消耗产生而得到,如米糠等,以及这些农
业加工副产品用于饲养草食动物的比率。
2.2 计算方法与过程
2.2.1 饲草总量 饲草总量以干基重量进行换算。
天然牧草饲草量=天然牧草草地面积×牧草单产×
牧草面积可利用比率×用于饲养草食动物的牧草比
率;现有栽培牧草量=现有栽培草地面积×牧草单
产×用于饲养草食动物的牧草比率;作物秸秆量=
禾本科秸秆量(禾本科秸秆面积×秸秆单产×用于
饲养草食动物的比率)+豆科秸秆量(豆科秸秆面积
×秸秆单产×用于饲养草食动物的比率)+其他秸
秆量(其他秸秆面积×秸秆单产×用于饲养草食动
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第1期 文石林等:南方草食动物生产预测模型
物的比率);农业加工副产品量=米糠量(人口数×
人均年食稻谷量×米糠产生率×用于饲养草食动物
的比率)+菜籽饼量(菜籽饼量×用于饲养草食动物
的比率)+棉籽饼量(棉籽饼量×用于饲养草食动物
的比率)+其他计算出用于饲养草食动物的农业加
工副产品量。现有饲草资源总量=天然牧草饲草量
+现有栽培牧草量+作物秸秆量+农业加工副产品
量+其他能用于饲养草食动物的饲草资源量。可发
展的栽培牧草量=可发展栽培草地的土地资源面积
×可实际开发利用比率×牧草单产×用于饲养草食
动物的牧草比率。
2.2.2 草食动物年消耗饲草量 草食动物年消耗
饲草量以牛为单位进行折算。南方肉牛体型较小,
一般在300kg左右出栏,假定牛群的平均体重为
200kg,根据国内外有关文献资料,平均体重为200
kg牛群每天所消耗的饲草量(干基重量)大约是其
体重的2.5%,1头牛每年需要消耗饲草1825kg(干
重),加上10% 的浪费量,则平均每头牛1年需要
2008kg饲草。如果饲养的是其他牲畜,则需根据
对饲草资源的消耗量来计算[11],一般地,其他牲畜
和草食动物的数量折换为:5.6只山羊折合为1个
牛单位,5只绵羊折合为1个牛单位,1.3头驴或骡
折合为1个牛单位,1匹马折合为1个牛单位。
2.2.3 草食动物发展潜力 草食动物发展潜力是
充分利用所有饲草资源后可饲养的草食动物最大数
量,分为现有饲草资源饲养草食动物潜力和可发展
栽培牧草饲养草食动物潜力2部分;现有饲草资源
饲养草食动物潜力=现有饲草总量(天然牧草、现有
栽培牧草、秸秆、农业加工副产品)/每个牛单位一年
消耗的饲草量,可发展栽培牧草量饲养潜力=可发
展的栽培牧草量/每个牛单位一年消耗的饲草量;可
增加的草食动物饲养数量=现有饲草资源饲养草食
动物潜力-现有草食动物存栏数+可发展栽培牧草
量饲养潜力。
2.2.4 结果输出 将收集到得饲草资源参数及草
食动物存栏数按图1格式输入Excel表中,并将输
入页面命名为“基础数据”,形成基础数据表。利用
Excel公式将各项基础数据计算汇总出各种饲养资
源的总数量,并通过公式计算出这些饲草资源可饲
养的草食动物最大数量以及可新增加的饲养量,将
这些与基础数据以Excel公式链接的饲草量和饲养
量汇总成表放在基础数据页面的下方(鼠标不下拉
时则不显示)。将可用于养牛的饲草资源量通过
Excel程序作图,以柱状图方式在“饲草资源结果”
页面显示(图2),将草食动物发展潜力以柱状图方
式在“草食动物发展潜力结果”页面显示(图3),所
有柱状图结果均通过Excel公式与基础数据页面中
各项基础数据相链接,改变任一基础数据,柱状图结
果自动随之改变。
图1、图2和图3的数据是以湖南省道县的调
查数据为例[17]。由图3可知,道县当前草食动物
(牛单位)存栏数为14.9万头,如以牛群平均重200
kg计算,现有的饲草资源最多能饲养草食动物
29.18万头,开发各种土地资源栽培牧草后,可再增
加13.95万头,道县发展草食动物的最大潜力为
43.13万头。如完全利用现有饲草资源可在现有饲
养量得基础上增加14.28万头,加上发展栽培牧草
增加的13.95万头,道县草食动物的养殖数量可在
原来的基础上再增加28.23万头,即在原来的基础
上增加189%。
2.2.5 模型验证 2009年,对道县现有的且正在
利用的饲草资源总量等及草食动物的存栏数进行了
调查[18]。调查结果显示,道县在2009年底存栏的
草食动物折合成牛单位后的数量约为16.0万头牛,
调查也显示了当年的秸秆资源总量及其最终利用效
率,包括水稻(Oryza sativa L.)种植面积和秸秆总
产量及其最终利用效率、玉米(Zea mays L.)面积和
秸秆总产量及其最终利用效率、花生和红薯藤及其
他禾本科、豆科和十字花科(Brassicaceae)作物的种
植面积及秸秆总产量和最终利用效率等;调查还显
示了当年农业加工副产品资源种类及各自总量和最
终利用效率等。把调查得到的实际数据输入模型,
把那些调查得到但还未开发利用项的数据用零值表
示。结果显示,2009年正在利用的那些饲草资源能
维持的草食动物数量约为16.1万头牛。这表明此
模型预测能达到一定的预期效果。
3 预测模型构建的意义与不足
3.1 预测模型构建的意义
当前,畜牧业正朝着集约化、商品化方向发展,
保持草畜平衡,促使生态系统的良性循环,必须因地
制宜、因时制宜,随时调整载畜量,实现真正意义上
的“以草定畜”。正是为了达到“以草定畜”这一目
的,才构建了草食动物养殖预测模型。在以道县为
例的预测过程中可以知道,预测模型对其草食动物
数量的发展预测是合理的,按照预测结果执行,草畜
之间也应该是平衡的,对模型的验证也是相对科学
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草 地 学 报 第20卷681
第1期 文石林等:南方草食动物生产预测模型
图3 草食动物发展潜力输出页面
Fig.3 The output page for herbivores development potential
的。当前,畜牧业信息监测预警体系建设严重滞后,
不利于有效监控畜牧业生产的变化,无法及时有效
提供预警服务,标准化规模养殖水平依然较低,对稳
定畜牧业生产的制约作用不强,因此预测体系和模
型的建立就显得尤为重要。通过预测,可以合理地
预测牲畜发展,以保证畜牧区农业产业结构的合理
性,并不断维持牧区的生态平衡和经济的可持续发
展,不断使人、社会经济与自然趋向和谐。
3.2 预测模型还有待完善
本模型目前仅考虑了可以养活多少草食动物,
没有考虑饲草的蛋白质含量和能量水平,也没有考
虑草食动物市场信息,更没有考虑到草食动物每日
的营养搭配和能量供应状况,因而不能精确预测每
年出栏多少草食动物或年增重多少草食动物毛重并
延伸到可取得多少经济效益。下一步将考虑结合国
内外现有的日增重与采食量、饲草的蛋白质含量以
及能量等参数的关系模型[19],把饲料营养成分、草
食动物信息、营养供应情况以及饲草的蛋白质含量
及能量数据补入,以进一步预测草食动物出栏量、增
重数量及预期经济效益等指标。
4 讨论和结论
牧草产量预测模型方面,国外近几年成果较
多[20,21],国内学者如李博等[22]设计了我国温带草地
放牧系统草畜平衡动态监测数据库与技术系统及遥
感测产和动态监测的有关模型,还有侯永新[13]、卢
晓云[11]、魏玉蓉[23]、白永飞等[24]和刘伟[25]在畜牧
业监测预测方面做了一定的研究。在前人的部分预
测模型中[11~13],有的虽然直观,但显得简单,并只是
预测了一个发展的趋势,没有达到量化的结果,可操
作性不强,有的甚至只是对预测提了些建议[26];还
有一部分的预测模型[20~25],虽然效果较好,但涉及
因素太多,计算复杂,同时需要消耗大量的人力物
力,可行性不强。我国南方畜牧业发展较晚,有关畜
牧业方面的研究成果较少,但上述研究为中国南方
建立草畜监测预测系统模型奠定了基础,本预测模
型正是借鉴了饲草资源预测方面的成果,并在借鉴
其他研究模型的基础上同时对草食动物生产进行了
预测。本预测模型弥补了前人所创建模型的不足,
不仅使预测变得简单直观趋势化,而且还可以量化
操作,大大降低了人力物力的投入,且操作性强,切
实可行,具有超前性,养殖户只需输入一些基本信
息,该模型就会以图示方式直观地指导用户进行畜
牧生产活动;尤其是模型中得到的数据资料可用性
大,且是直接针对自然植被净第一性生产力的模型
研究。从模型中可以发现,草食动物潜在数量的增
加,主要是由两方面引起:一是对现有资源的充分利
用,二是对栽培草地潜力的挖掘。其中栽培草地的
建立对草食动物数量影响较大,尤其是栽培草地能
在牧草产量和营养方面对草食动物养殖的数量和经
济效益方面起到瓶颈作用。目前,南方牧草群落成
分单一,豆科牧草缺乏,致使牧草所含营养物质低,
粗蛋白质5%~6%,粗纤维35%~40%,干物质消
化率37%~50%,易造成家畜营养不良,尤其是怀
孕母畜[27,28]。因此,要提高南方的栽培草地产量和
质量,需因地制宜地采取合适的豆科牧草和禾本科
牧草品种混播。
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草 地 学 报 第20卷
本预测模型的建立,不仅能对中国南方牧草资
源总量进行预测,更能对养殖的草食动物数量进行
预测,而且在时间上有一定的超前性。通过预测,可
以了解南方畜牧业的发展潜力,一定程度上能够促
进南方饲草资源的利用和促使草食动物养殖数量增
加,从而使畜牧区拥有合理的载畜量,并使草畜之间
在数量和能量流动上达到动态平衡,这同时对防止
南方生态的破坏也起到了一定的预警作用。通过本
模型的预测,可以及时掌握南方草地资源动态和草
食动物数量变化,从而合理安排畜牧生产。因此本
文中的预测模型,对中国南方草地资源合理、有效、
永续地利用和草畜平衡的发展具有十分重要的指导
意义。
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(责任编辑 李美娟)
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