基于划区轮牧理论的祁连山北麓牧区动态草畜平衡研究

覃 琳，宋孝玉，冯湘华



基于划区轮牧理论的祁连山北麓牧区动态草畜平衡研究

覃 琳，宋孝玉※，冯湘华

（省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室（西安理工大学），西安 710048）

为了恢复和保护祁连山北麓草地生态系统，建设生态畜牧业，该文以肃南县祁连山北麓牧区为研究对象，基于划区轮牧理论模拟不同降水情景下轮牧区理论载畜量并分析现状牧区草畜平衡状况，分析理论载畜量下轮牧牧区产草需草过程，进行牧区动态草畜平衡分析，并与传统方法和基于关键场理论方法进行对比。结果表明：肃南县祁连山北麓牧区降水量极大地影响着牧区理论载畜量，宜将平水年理论载畜量100.9万标准羊单位作为今后牧区畜牧业管理的主要参考指标；2015年牧区同时存在牲畜超载和欠载并且冷暖草场理论载畜量差异较大，应在后期发展中注重调整当前的畜牧业发展结构和合理配置冷暖草地资源。通过3种方法的草畜平衡动态对比分析，基于划区轮牧理论方法不仅能保证不同轮牧区的草畜动态平衡，且能保持饲草的高效利用，在轮牧区草畜平衡分析计算中具有一定的优越性。

生态；草畜平衡；划区轮牧理轮；祁连山北麓；动态平衡分析；肃南县

0 引 言

祁连山作为河西走廊重要的生态屏障和水源涵养地，是整个河西走廊经济社会发展的基础，是国家一带一路规划顺利实施的重要保障。多年来由于各种人为或者自然原因，祁连山局部出现严重的生态破坏问题[1-2]，导致祁连山生态环境萎缩，生态服务功能下降，祁连山生态修复和保护工作已经成为当前甘肃省政府工作的重中之重。众多研究表明，超载过牧是造成祁连山草地生态退化的主要原因之一[1,3-4]，因此研究该地区草畜平衡，确定合理的载畜规模，缓解人草畜矛盾，不仅有利于当地传统畜牧业向现代生态畜牧业的转型升级，实现畜牧业的可持续发展[5-6]，而且对于祁连山草地生态的修复和保护亦有积极作用[7-9]。

草畜平衡是中国当前草原管理的主要措施，旨在通过调整牲畜数量和增加饲草料供应量，实现牧区可利用饲草量与牲畜所需的饲草量之间的动态平衡[10-11]。然而，当前牧区草畜平衡管理工作还停留在牧区草地牲畜之间的草量平衡，因而实际牧区草畜平衡工作变成了牧区载畜量与草地面积的平衡分析[12-13]，这种平衡分析大幅度简化牧区草资源系统和牲畜系统之间的联系，仅适用于对牧区载畜量的粗略估计[14-15]，不能满足牧区现代畜牧业发展和生态草原建设的需要。

对此，国内专家学者针对草畜平衡做了一系列的研究，陈全功[16]针对西部牧区季节放牧的现状，提出了放牧系统关键场理论，并应用于阿勒泰地区平衡载畜量研究。杨博等[17]利用代谢能模拟了家畜放牧过程的能量需求，进行牧区草畜代谢能平衡分析，用于指导牧区草地管理和家畜生产。赵有益等[18]针对以往草畜平衡理论指导的滞后性，构建高精度的灰色-马尔科夫残差预测模型用于牧区平衡载畜量的短期预测，为牧区草畜平衡管理提供决策依据。李梦娇等[19]考虑牧草生产的时空异质性，利用遥感数据反演牧区牧草资源量，分析区域草畜平衡，并基于牧草生产的主要驱动因素，提出相应的调控方式。划区轮牧是目前公认的集约化的草地放牧管理方式[20-22]，它根据牧区不同草地类型的生长状况和牲畜需草量的特点将牧区草地区块化[23]，按照制定的放牧顺序和放牧时间进行交替放牧，实现草地的间歇性休牧，维持草原生态的多样性[24-25]。经过多年的技术研究和推广，当前，划区轮牧已经普遍应用于中国西部牧区[26-27]，但关于牧区牧草利用和牲畜放牧管理的过程平衡研究成果较少。因此，本文以肃南县祁连山北麓轮牧牧区为研究对象，模拟基于划区轮牧理论不同降水情景下轮牧牧区可利用饲草量及牲畜的需草过程，进行轮牧区动态草畜平衡分析，为祁连山草原生态畜牧业的发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

肃南裕固族自治县（简称肃南县，97°20′－102°12′E，37°28′－39°04′N，见图1。）隶属于甘肃省张掖市，地处祁连山北麓、河西走廊中段，总面积2.38万km2。全县海拔在1 500～5 500 m之间，多年平均降水量267.1 mm，年蒸发量在800～1 400 mm之间，属于典型的高寒山地半干旱气候。肃南县是祁连山国家级自然保护区最大的资源主体，占祁连山北麓总面积的75%，县域面积的58.4%在祁连山国家级自然保护区。作为祁连山山区典型的畜牧业县，肃南县祁连山北麓牧区共分为皇城、马蹄、康乐、大河和祁丰五个牧区，共有天然草原面积175万hm2，其中实际利用天然草原面积118.5万hm2。

图1 肃南县祁连山北麓牧区地理位置示意图

1.1.1 牧草生长及利用过程

肃南县共存在9种不同的草原类型，其中以温性类和高寒类草原为主，牧草以针茅为优势种，因此以针茅作为肃南县代表牧草，分析肃南县天然牧草的生长特性（表1）。肃南县针茅的物候期从4月中旬开始返青，到10月初开始枯黄，整个生长期近148 d。

表1 肃南县针茅牧草的生长过程

通过草原围栏，当前肃南县共分为冷季牧场和暖季牧场，实行冷、暖2季轮牧，其中暖季牧场从6月下旬开始放牧，轮牧140d。到10月下旬牲畜转场进入冷季牧场，直到第二年的6月下旬，轮牧225 d。

冷、暖两季牧场的草地生产力数据采用赵忠等[28]关于肃南县草原资源调查中肃南县不同草地类型干草产量的研究成果，结合肃南县祁连山北麓牧区各类型草地面积，计算得出相应各牧区冷暖草场的生产力（表2）。冷、暖轮场对应的牧场合理利用率参考肃南县草原工作站的数据，分别取冷季草场利用率为0.65，暖季草场利用率为0.68。

除此之外，牧区还拥有人工草地973 hm2，人工草地产草量主要用于冷季补饲。按当地人工草地实际，人工草地生产力为9 000 kg/hm2，人工草地牧草的利用率为0.9。

表2 肃南县祁连山北麓牧区现状

1.1.2 牲畜的需草过程

肃南县的需草过程主要体现在牲畜数的变化导致的牲畜需草量的变化，而牧区牲畜数的变化主要体现在牧区牧民牲畜生产的节律。根据2015年肃南县畜牧业生产经营情况年度报表，肃南县草场牲畜饲养主要以高山细毛羊为主，因此参考杨博等[17]关于肃南县康乐乡牧户高山细毛羊的生产节律调查，可知对牧区牲畜数影响最大的产羔和牲畜出栏分别发生在3－4月和9－11月。据此可以将全年牲畜数分为2个阶段，第一阶段为5－11月，由于4月母羊生产完毕，因此牲畜数量出现激增，此阶段牲畜数表示为年中牲畜统计量。第二个阶段为12－4月，随着牲畜的出栏，牧户牲畜的数量再一次调整，牲畜数量减少，此阶段牲畜数表示为年末牲畜存栏量。

肃南县牲畜统计数据来源于2015年肃南县畜牧业生产经营情况年度报表，标准羊单位的转化采用天然草地合理载畜量的计算（NY/T 635-2015）[29]中的推荐指标，牲畜的出栏率按照近5年肃南县牲畜的出栏情况取0.45。

1.2 研究方法

通过分析牧区理论载畜量和牧区实际载畜量之间的差值来衡量牧区草畜的平衡状况是目前国内草畜平衡研究的主要思路。本次研究将同时结合草畜平衡研究中较具有代表性的传统草畜平衡分析方法和基于关键场理论的牧区草畜平衡计算方法进行对比研究。

1.2.1 传统草畜平衡计算方法

传统的牧区草畜平衡计算方法多采用天然草地合理载畜量的计算中推荐的方法。先计算出各轮牧牧区草地的理论载畜量，再将各成年家畜根据相应的折算系数折算成标准羊单位得到牧区实际载畜量，最后进行牧区草畜平衡分析。牧区草地理论载畜量的计算公式为

式中表示牧区理论载畜量，标准羊单位；A表示暖季牧场合理载畜量，标准羊单位；D表示暖季牧场的利用天数，d；A表示冷季牧场合理载畜量，标准羊单位；D表示冷季牧场的利用天数，d。

不同季节轮牧牧场的合理载畜量计算公式

式中A表示季节轮牧牧场理论载畜量，标准羊单位；Y表示季节轮牧牧场草地生产力（干草），kg/hm2；U表示季节轮牧牧场草地的牧草利用率；S表示季节轮牧牧场草地的面积，hm2；表示标准羊单位的日食草量（干草），kg/d；D表示季节轮牧牧场放牧利用的天数，d。

牧区实际载畜量的计算以当地牲畜的年中统计量和年末统计量为依据，按照对应的折算系数统一折算成标准羊单位。将牲畜的年中统计量当作暖季牧场的实际载畜量，年末统计量当成冷季牧场的实际载畜量，牧区全年的实际载畜量按照冷暖牧场的载畜量与其对应的放牧时间比例之和。具体公式如下

式中，表示牧区实际载畜量，标准羊单位；L表示暖季牧场实际载畜量，标准羊单位；L表示冷季牧场实际载畜量，标准羊单位。

将计算得到的牧区理论载畜量和当年牧区实际载畜量进行草畜平衡分析，进而得到牧区当年草畜平衡等级（表3），即

式中，表示牧区牲畜的超载率。

表3 牧区草畜平衡等级划分

注：表示牧区牲畜的超载率。

Note:represents overload rate of livestock in pastoral area.

1.2.2 基于关键场理论的牧区草畜平衡计算方法

关键场理论认为对于季节轮牧牧场的草地畜牧业放牧系统，传统方法计算的理论载畜量进行冷暖两季牧场的理论载畜量的综合取值实际忽略了冷暖两季牧场牧草隔离的事实，导致整个牧区理论载畜量偏大，从而造成冷季牧场超载[16]。关键场理论认为整个系统更符合系统学中的木桶理论，决定牧区理论载畜量的是牧区载畜量最小的季节轮牧牧场，该季节轮牧牧场即为牧区的关键场。

因此基于关键场理论的牧区草畜平衡计算方法计算的各季节草场的理论载畜量A采用式（2）进行计算，而整个牧区草场的理论载畜量则由牧区关键场的理论载畜量决定。计算公式表达为

牧区实际载畜量的计算则采用当地牲畜的年中统计量，按照对应的折算系数统一折算成标准羊单位，利用式（4）进行草畜平衡分析。

1.2.3 基于划区轮牧理论的牧区草畜平衡计算方法

传统的草畜平衡计算方法多为牧区草畜资源量的一种静态平衡，而没有考虑牧区产草利用与牲畜需草的过程关系，因此计算的理论载畜量在某些季节牧场出现草畜不平衡的情况。而关键场理论对于草畜过程平衡分析的程度较低，仅描述了牲畜需草过程的结果，因此导致计算出来的理论载畜量远小于传统方法计算的结果。基于划区轮牧理论的牧区草畜平衡计算方法根据牧区划区轮牧的现状，从牧区草地的产草过程和牲畜的需草过程着手，分析牧区的草畜平衡情况。

1）不同降水情景草地产草过程模拟

划区轮牧通常将牧区天然草地划分成个独立的轮牧草地单元，各草地单元轮牧时间为D。考虑中国西部干旱、半干旱牧区生态系统主要受降水驱动的特征[30-31]，根据牧区降水情况，设置丰、平、枯3个降水情景，分别对应降水频率为25%、50%和75%。同时引入对应的降水情景的牧区产草量丰枯系数，模拟牧区不同降水情景下轮牧草地的可利用产草量，计算方法如下

式中，F表示轮牧草地单元可利用产草量，kg；表示不同降水情景对应的产草量丰枯系数，参考廖梓龙等[13]关于不同降水年青储玉米的试验结果，取丰、平、枯3个降水情景的产草量的丰枯系数分别为1.30、1.00和0.64；Y表示轮牧草地单元种草地类型的天然草地生产力，kg/hm2；S表示轮牧草地单元种草地类型的面积，hm2；0表示轮牧前轮牧草地单元牧草的生长时间，d。

人工草地由于人为活动的干扰，其可利用产草量受天然降水的影响较小，而主要受人工灌溉的影响，因此通常作为独立的牧草来源对牲畜进行补饲和舍饲，这种利用特点决定了不同轮牧时段人工草地的可利用产草量与人工草地规划种植面积、灌溉水量以及牧区人工牧草的利用方式息息相关。人工草地可利用产草量

式中，F表示用于轮牧草地单元的人工草地可利用产草量，kg；U表示人工草地的饲草利用率；Y表示人工草地生产力，kg/hm2；S表示用于轮牧草地单元人工草地种植面积，hm2；表示人工草地的灌溉系数，目前肃南县人工草地基本按照人工草地定额进行灌溉，因此取1。由于目前肃南县人工草地的利用为冷季补饲，因此本次计算将人工草地可利用产草量累加到冷季牧场的产草量中。

2）牲畜需草过程模拟

牲畜需草量的计算面临的最大问题就是牧区牲畜数量的确定，根据牧区牲畜的年中和年末统计，这两者不同时期牲畜统计量实则差异很大，导致牲畜对各轮牧草地的需求发生变化。因此，根据牧区牲畜的产羔、出栏、死亡等因素，引入牲畜数量的浮动系数，得到轮牧草地单元牲畜的需草量

式中，E表示轮牧草地单元牲畜的需草量，kg；max表示牧区饲养的最大的牲畜数，标准羊单位；nk表示轮牧草地不同牲畜数放牧利用的天数，d；表示轮牧期间牲畜数量的浮动次数，根据前面的肃南县牲畜的需草过程分析，肃南县牲畜数浮动次数为2，分别表现为牲畜的产羔和出栏。因为本次计算采用的牲畜数为年中牲畜统计数，为计算牲畜产羔后的最大值，因此产羔对应的浮动系数即为1。而出栏对应的浮动系数即为肃南县牲畜的出栏率。

3）草畜平衡分析

根据产草过程和牲畜的需草过程，进行轮牧草地单元草畜平衡分析，在轮牧时间D内，当其草地的可利用草量与牲畜的需草量相等，即可实现轮牧单元草畜平衡，此时有max等于轮牧单元理论载畜量A。

对于整个牧区，只有当各草地单元均实现草畜平衡，才能实现整个牧区的草畜平衡，此时牧区的理论载畜量等于各草地单元载畜量的最小值，按照公式（5），得到整个牧区理论载畜量。将得到的牧区理论载畜量和当年牧区牲畜的年中统计量A进行比较，根据公式（4）计算得到当年牧区草畜平衡现状。

根据李青丰[32]等的研究，牧区天然牧草产量的月动态是相对稳定的，因此引入牧区天然草地产草量月动态系数，根据牧区理论载畜量，计算轮牧草地的月余缺草量，进行各轮牧区动态草畜平衡分析，余缺草量计算公式如下

式中，DF表示轮牧草地单元月份牧区草地的余缺草量，万kg；DF-1表示轮牧草地单元月份月初牧区草地的剩余草量，当1月轮牧草地小于等于0，则在计算公式（10）时取0值，万kg；表示各月天然草地产草量动态系数，参考杨博[33]关于肃南县康乐草原不同草地牧草生长期约生长量的成果进行取值（表4）；F表示月份计划用于补饲的人工产草量，万kg；E表示月份牲畜的需草量，万kg。

表4 不同月份轮牧草地产草量的动态系数

2 结果与分析

2.1 不同降水情景下可利用产草量

根据肃南县祁连山北麓牧区草地面积、草地生产力、草地可利用率和草地的丰枯系数等相关参数，利用不同降水情景草地产草过程模拟的计算公式，模拟不同降水频率下轮牧区的可利用产草量，结果见表5。

表5 不同降水频率下肃南县各牧区可利用产草量

从表5中的计算结果可以看出，肃南县祁连山北麓牧区平水年（降水频率50%）可利用产草量共71 904.1万kg，其中冷季牧场可利用产草量27 722.8万kg，暖季牧场可利用产草量43 392.8万kg，人工草地可利用产草量788.4万kg。可见肃南县祁连山北麓牧区草地利用以天然草地为主，人工草地为辅。虽然人工草地可利用产草量有限，但是由于人工灌溉，其可利用产草量相对稳定可控。而天然轮牧草地可利用产草量易受当地降水条件的影响，当牧区出现雨水较多的丰水年（降水频率25%），整个牧区可利用产草量会增加到93 266.3万kg；当牧区出现枯水年（降水频率75%），牧区可利用产草量锐减为45 993.7万kg，不同降水频率下可利用产草量相差幅度大，不利于牧区对畜群数量的控制。

2.2 草畜平衡分析

2.2.1 不同水平年理论载畜量计算

分别利用3种计算方法计算不同降水情景肃南县祁连山牧区理论载畜量，并将3种方法计算的理论载畜量进行对比。由于传统草畜平衡计算方法计算草畜平衡时使用的牧区实际载畜量并非牲畜年中统计量，因此其计算的理论载畜量与其他2种方法对比不存在可比性，因此利用出栏率对公式（1）计算出的理论载畜量进行转化，使其平衡对应的牧区实际载畜量为年中统计量。3种方法的计算结果对比见表6。

表6 3种方法计算的肃南县各牧场理论载畜量

基于划区轮牧理论计算的肃南县祁连山北麓牧区在平水年（50%降水频率）理论载畜量为100.9万标准羊单位，丰水年（25%降水平率）和枯水年（75%降水频率）理论载畜量分别为130.3万标准羊单位和65.1万标准羊单位。可见降水状况是影响牧区载畜量的关键因素，丰水年与枯水年理论载畜量之间相差近1倍，因此在有条件的天然草地进行适度的人工灌溉，增加枯水年天然牧草的生产能力，能够有效地提高枯水年牧区的载畜能力。

此外，冷季牧场是肃南县祁连山北麓牧区载畜量最小轮牧场，它决定了整个划区轮牧系统的理论载畜量，是肃南县祁连山北麓牧区载畜量的关键场。和暖季牧场相比，冷季牧场理论载畜明显小于暖季牧场理论载畜量，其中康乐、大河和祁丰3牧场冷暖牧场理论载畜量相差0.8倍以上，表明当前肃南县祁连山北麓牧区冷暖牧场面积划分不合理，导致牧区暖季牧草资源的浪费。因此可以适当减少暖季牧场面积而增加牧区冷季牧场面积，合理配置轮牧区草地资源，从而可以增加整个系统的载畜量。

分析3种方法计算的平水年理论载畜量，基于关键场理论计算的理论载畜量为70.4万标准羊单位，比基于划区轮牧理论计算的少30.5万标准羊单位。而传统方法计算的结果为109.4万标准羊单位，比基于划区轮牧理论计算的多8.5万标准羊单位。从5个牧场总体来看，传统方法计算的理论载畜量最高，其次是基于划区轮牧理论计算的载畜量，而基于关键场理论计算的理论载畜量最低。这与前面提到的传统的草畜平衡计算方法没有考虑牧区产草利用与牲畜需草的过程关系有关，因此计算结果比基于划区轮牧理论的计算结果偏大；而基于关键场理论的仅描述牲畜需草过程的结果，保证整个牲畜需草连续，而没有考虑牲畜需草过程的牲畜数的动态变化，因此计算的结果小于基于划区轮牧理论的计算结果，说明基于划区轮牧理论计算的草畜平衡结果是合理的。

2.2.2 现状草畜平衡分析

以2015年作为现状年进行肃南县祁连山北麓牧区现状草畜平衡分析（表7），根据肃南县周边酒泉、高台、张掖等气象站1961－2016年的降雨资料做泰森多边形分析，2015年肃南县降雨量为293mm，属于丰水年，因此肃南县祁连山北麓牧区理论载畜量按照丰水年计算。

表7 牧区现状草畜平衡分析结果

由表7可知，2015年肃南县祁连山北麓皇城牧区和康乐牧区实际载畜量远大于理论载畜量，属于牲畜严重超载；马蹄牧区和大河牧区属于载畜平衡；而祁丰牧区表现为现状载畜不足，欠载牲畜31.4万标准羊单位。造成这种原因主要表现在：1）当前肃南县畜牧业产业布局不平衡。高山细毛羊作为肃南县畜牧业的主导品牌，目前已经建成70万只高山细毛羊生产基地，而高山细毛羊分布以皇城牧区和康乐牧区为主[34]，从而造成了2牧区牲畜严重超载的现状。2）轮牧面积划分的不合理。不少研究表明，相比于理论载畜量，牧民会主动根据放牧状况对畜群的数量进行调整[35]，而当前暖季轮牧草场饲草量偏多给牧民错误载畜信息，造成牧区实际放牧量往往靠近于暖季牧场载畜量。

因此针对肃南县祁连山北麓牧区草畜平衡现状，控制皇城牧区和康乐牧区放牧牲畜数、发展祁丰牧区畜牧业和合理配置牧区轮牧草地资源将是今后肃南县祁连山北麓牧区生态畜牧业建设的主要手段。此外考虑由于牧区降水随机性带来的理论载畜量的变化和牲畜管理的需求，宜将平水年牧区的理论载畜量作为今后牧区畜牧业管理的主要参考指标，将丰水年的多余产草作为草原的生态补偿，同时在适当的地方进行天然草地灌溉，解决枯水年牧草产量的不足。其次，加快皇城牧区和康乐牧区人工草地的建设也是适当缓解皇城牧区和康乐牧区人草畜矛盾的重要措施。

2.2.3 平水年草畜年内动态平衡分析

分析肃南县祁连山北麓牧区平水年产草过程和基于理论载畜量的牲畜需草动态（图2）。牧区牧草的生长集中在5－10月，并为全年的牲畜提供饲草，各月牲畜需草量随着牲畜数量和放牧天数的变化而波动变化。整体牲畜需草量分为2个阶段：在5－11月，随着4月牧区母畜产羔结束，牧区牲畜数量出现激增，表现为牲畜需草量的跳跃上升；在12－4月，随着11月份牲畜出栏的结束，牧区牲畜的数量再一次调整，牲畜数量减少，表现为牲畜需草量的跳跃式下降。

注：a表示牲畜动态需草过程；b、c分别表示牧区冷季、暖季牧场产草过程。

Note: a represents dynamic forage requirement process of livestock；b and c represent grass production process in cold season meadow and warm season meadow, respectively.

图2 肃南县牲畜动态需草过程、牧区冷季牧场和暖季牧场产草过程

Fig.2 Dynamic forage requirement process of livestock and grass production process in cold season meadow and warm season meadow

根据牧区产草过程和牲畜需草动态进行轮牧区动态草畜平衡分析（图3）。牲畜6月初进入暖季牧场放牧，此时正处于牧草的生长季，当牧草生长量大于牲畜需草量时（7－8月），月末余草量上升。当牧草生长量小于牲畜需草量时（9－10月），月末余草量逐渐下降。10月下旬牲畜转场冷季牧场，由于牧草不再生长，牧场可利用饲草量随着牲畜的采食而降低，直至翌年6月或饲草消耗殆尽。

注：Ⅰ，传统方法；Ⅱ，基于划区轮牧理论方法；Ⅲ，基于关键场理论方法。

Note:Ⅰrepresents traditional method; Ⅱrepresents rotational grazing theory method; Ⅲ represents key pasture theory method.

图3 肃南县牧区冷暖轮牧动态草畜平衡分析

Fig.3 Analysis of dynamic forage-livestock balance in cold and warm rotational pastoral area

对比3种计算方法的动态草畜平衡过程，3种方法在暖季牧场均能实现动态草畜平衡，但是转场前暖季牧场余草量超过12 000万kg。可见由于草场轮牧，暖季牧场可利用饲草不能被完全利用，同时暴露出肃南县祁连山北麓牧区暖季牧场面积分配过多。与其他2种方法相比，基于关键场理论的暖季牧场剩余草量明显要高，可见基于关键场理论的计算方法没有考虑轮牧牲畜数量变化从而造成更多的可利用饲草的浪费；在冷季牧场，基于划区轮牧理论和基于关键场理论计算方法均能实现冷季牧场的动态草畜平衡，但是按传统方法载畜放牧，在3月份就会耗光牧场的可利用饲草和补饲牧草，这是因为传统方法认为所有的可利用产草量都会被牲畜采食，忽略了牧场轮牧过程中产生的草资源利用在时间和空间上的隔离（暖季牧场转场前的剩余草量无法利用），从而导致冷季牧场无法实现动态草畜平衡。

牧区草畜平衡分析作为现行草原生态奖补政策中控制牧区牲畜饲养量的主要依据，现行的传统草畜平衡计算方法在面对季节草场时不能保证各季节草场的草畜平衡。通过前面的分析，虽然肃南县现状实际放牧量137.1万标准羊单位与传统草畜平衡计算方法计算出的理论载畜量142.0万标准羊单位两者相差无几，但是实际上肃南县牲畜会在3月份就消耗完轮牧牧场的可利用产草，过牧也就由此产生，草原生态保护的目的就会大打折扣。而采用基于划区轮牧理论的草畜平衡计算方法计算的牧区理论载畜量由于考虑牧区轮牧过程的草畜动态平衡，能保证整个牧区草畜平衡，保证草原生态保护的目的落实。

从现行的草原生态奖补政策实施效果来看，在草原生态得到了大范围的改善的同时，现行牧区禁牧和减畜为主草原生态奖补政策实则削弱了牧民生产的积极性，因此依然存在部分地区禁牧效果不理想，人草畜矛盾依然突出的问题[36-37]。以肃南县为例，目前肃南县牧区人草畜的主要矛盾主要集中在牧民增加收入的愿望和传统的畜牧业生产方式。随着牧区消费水平的提高，牧民需要更多的收入才能维持现有的生活开销。而放牧作为牧民收入的主要来源，传统的畜牧业生产方式通过扩大和维持放牧畜群的规模来增加产出，因此当饲养牲畜数超过牧区可承载量，造成草原生态平衡破坏。所以政策不仅要从补贴着手，更应该着重奖励先进的畜牧业生产方式，激发牧民主动接受新的生产方式的积极性。以出栏率为例，从基于划区轮牧理论和基于关键场理论的草畜平衡分析的结果可以看出，牲畜出栏迅速减少了牧区放牧牲畜量，减轻冷季牧场的放牧压力，在仅0.45出栏率的情况下，两者平水年理论载畜量相差能达到30.5万标准羊单位。但是，按照牧区传统畜牧业的生产方式，高的出栏率会导致存栏数的不足，进而影响翌年牲畜畜群数量，导致牲畜出栏率不能过高。因此草原生态奖补政策可以通过奖励鼓励牧民提高畜群的出栏率，扶持以地方集体为主的现代牲畜生殖技术支撑产业，为当地畜牧业提供仔畜。这样不仅能够提高牧场载畜能力，增加当地牧民的收入，激发当地牧民的政策参与的积极性，同时也能真正实现牧区草原生态的保护。

3 结 论

本研究以肃南县祁连山北麓牧区为研究区，基于划区轮牧理论模拟了不同降水情景下轮牧区可利用产草量和理论载畜量，分析了现状牧区草畜平衡状况，并且模拟了划区轮牧牧区产草需草过程，进行牧区动态草畜平衡分析，主要结论如下：

1）降水是影响牧区载畜能力的主要因素。肃南县祁连山北麓牧区丰水年可利用产草量共93 266.3万kg，理论载畜130.3万标准羊单位；平水年可利用产草量共71 904.1万kg，理论载畜100.9万标准羊单位；枯水年可利用产草量共45 993.7万kg，理论载畜65.1万标准羊单位。

2）冷季牧场是肃南县祁连山北麓轮牧牧区的关键场，同时冷暖牧场理论载畜量差距大，草地资源配置不合理。现状年牧区草畜平衡问题主要出现在皇城、康乐和祁丰牧区，其中皇城牧区和康乐牧区牲畜严重超载，而祁丰牧区则为载畜不足。这与当前肃南县畜牧业产业布局及冷暖牧场配置不合理密不可分。

3）通过与基于关键场理论方法及传统方法理论载畜量计算及动态平衡分析的对比，基于划区轮牧理论方法同时考虑轮牧过程草资源的时空隔离和牲畜的数量的动态变化，轮牧草场资源分配合理的牧区不仅能保持较高的理论载畜量，同时能满足各轮牧场的草畜动态平衡，促进饲草的高效利用，在轮牧牧区草畜平衡分析计算中具有一定的优越性。

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Forage-livestock dynamic balance of pasturing area based on rotational grazing theory in northern slope of Qilian Mountains

Qin Lin, Song Xiaoyu※, Feng Xianghua

((),710048,)

Overgrazing is an important reason for grassland ecological destruction in Qilian Mountains. In order to resumes and protects grassland ecosystem and constructs ecological animal husbandry in the northern slope of Qilian Mountains. In this paper, we selected the northern slope of Qilian Mountains in Sunan County as the study area, simulated the proper stocking capacity for livestock from different precipitation scenarios in grassland and analyzed the present forage-livestock balance status based on rotational grazing theory, researched the process of pasture production and demand with the proper stocking capacity in rotational pasturing area, carried out the dynamic forage-livestock balance analysis, and compared the result with the key pasture theory method and traditional method. The result showed that the change of precipitation greatly influences the proper stocking capacity for livestock of pasturing area in the northern slope of Qilian Mountains in Sunan County, the proper stocking capacity for livestock was 1.303 million sheep unit, 1.009 million sheep unit, and 65.1 million sheep unit in high, normal, and low flow years, respectively. In analysis of the proper stocking capacity for livestock calculated by three methods in different precipitation, we found that the result calculated by the traditional grassland-livestock balance method was the largest, and the result calculated by the grassland and livestock balance method based on key pasture theory was the lowest. This is because the traditional grassland-livestock balance method does not consider the relationship between the process of grassland production and demand of livestock in pastoral areas, the traditional grassland-livestock balance method does not consider the dynamic change of livestock number in the process of grassland demand of livestock. Therefore, we proposed that the proper stocking capacity for livestock in the normal flow year was 1.009 million sheep unit as the main reference indexes of animal husbandry management in the future. There were both existence overgrazing and under load problem in pasturing area in 2015, and the proper stocking capacity for livestock in cold season meadow was obviously different in warm, it should be adjusted to the current development of animal husbandry structure and rational allocation of cold and warm season meadow in the future. The proper stocking capacity for livestock calculated by the traditional grassland-livestock balance method would deplete the available forage in cold season meadow in March, which would lead to overgrazing. The proper stocking capacity for livestock calculated by the grassland and livestock balance method based on key pasture theory can ensure the dynamic balance of the grassland resources and livestock in the whole pasture area, but it produced a lot of waste of forage in the whole pasture. By contrast the results with the other two methods, the rotational grazing theory method not only can ensure the dynamic forage-livestock balance in different rotational pastoral areas, but also can maintain the efficient utilization of forage, and it showed that the rotational grazing theory method had certain superiority in analysis of forage-livestock balance in the rotational pastoral area. The results can provide a scientific basis for the restoration and protection of grassland ecology in Qilian Mountains and the development of ecological animal husbandry in Sunan County.

ecology; forage-livestock balance; rotational grazing theory; northern slope of Qilian Mountains; dynamic balance analysis; Sunan County

2018-12-21

2019-05-10

国家重点研发计划项目（2016YFC0400301）资助

覃 琳，博士生，主要从事水文学及水资源方向的研究。Email：1292601966@qq.com.

宋孝玉，博士，教授，博士生导师，主要从事水文学及水资源方向的研究。Email：songxy@xaut.edu.cn.

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.11.030

S811.5

A

1002-6819(2019)-11-0256-09

覃 琳，宋孝玉，冯湘华. 基于划区轮牧理论的祁连山北麓牧区动态草畜平衡研究[J]. 农业工程学报，2019，35(11)：256－264. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.11.030 http://www.tcsae.org

Qin Lin, Song Xiaoyu, Feng Xianghua. Forage-livestock dynamic balance of pasturing area based on rotational grazing theory in northern slope of Qilian Mountains[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(11): 256－264. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.11.030 http://www.tcsae.org