基于改進(jìn)關(guān)鍵場的干旱風(fēng)沙草原牧區(qū)草畜平衡評價

劉 輝，宋孝玉，覃 琳，文 望，劉曉迪，胡志強(qiáng)，劉 雨

（省部共建西北旱區(qū)生態(tài)水利國家重點實驗室（西安理工大學(xué)），西安 710048）

0 引 言

草畜平衡的內(nèi)涵是為保持草原生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，在一定區(qū)域和時間內(nèi)，使草原和其他途徑（如人工草地、農(nóng)作物、外購等途徑）提供的飼草料總量與牲畜所需的飼草料總量保持動態(tài)平衡[1-4]。維持牧區(qū)草畜平衡是實現(xiàn)中國草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心任務(wù)，載畜量的計算、確定適宜放牧強(qiáng)度則是進(jìn)行草畜平衡評價的最基礎(chǔ)工作。在已開展的牧區(qū)草畜平衡研究中，合理載畜量的確定大都采用現(xiàn)行規(guī)范《天然草地合理載畜量的計算》（NY/T 635—2015）[5]（簡稱“規(guī)范”）中提出的方法（傳統(tǒng)方法），李剛等[6]基于遙感監(jiān)測結(jié)合改進(jìn)的CASA模型對青藏高原草地產(chǎn)草量進(jìn)行了估算，采用傳統(tǒng)方法結(jié)合超載率指標(biāo)評價了青藏高原秸稈補(bǔ)飼條件下的草畜平衡狀況；李猛等[7]基于TEM模型評估了三江源建立自然保護(hù)區(qū)前后的草地產(chǎn)草量，并利用傳統(tǒng)方法結(jié)合草地載畜壓力指數(shù)分析了三江源地區(qū)的草畜平衡狀況；呂鑫等[8]利用遙感技術(shù)進(jìn)行草地產(chǎn)草量反演，采用傳統(tǒng)方法結(jié)合草畜平衡指數(shù)和草地載畜壓力指數(shù)對2006－2015年青海果洛與玉樹地區(qū)的草畜平衡動態(tài)進(jìn)行了分析。對于基于傳統(tǒng)方法的草畜平衡評價，陳全功[9]指出其計算得到的合理載畜量反映的是草地平均承載能力，載畜量評價過程與草地畜牧業(yè)生產(chǎn)的實踐相脫離；徐敏云[10]指出該平衡理論對草地生產(chǎn)力的年度和季節(jié)性差異以及家畜需求的季節(jié)性差異考慮不夠，是一種靜態(tài)平衡。李青豐[11]和覃琳等[12]指出該平衡理論只是“草地面積與家畜的平衡”，簡化了草地系統(tǒng)和畜牧系統(tǒng)之間的聯(lián)系，不利于現(xiàn)代畜牧業(yè)的發(fā)展。2005年陳全功[9]在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上從草地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的角度出發(fā)，針對季節(jié)性牧場提出了關(guān)鍵場方法；之后，儲少林等[13]基于MODIS-NDVI數(shù)據(jù)建立了新疆克州天然草地生物量估測模型，并利用關(guān)鍵場方法分析了該地區(qū)草地載畜能力；李文娟等[14]基于MODIS-NDVI數(shù)據(jù)建立了青海省天然草地產(chǎn)量估算模型，采用關(guān)鍵場方法結(jié)合草畜平衡指數(shù)研究了青海省草畜平衡狀況。然而，徐敏云[10]指出關(guān)鍵場方法尚不能很好解決草畜時空動態(tài)差異，可能會導(dǎo)致草地資源浪費；覃琳等[12]指出關(guān)鍵場方法對草畜過程平衡分析不夠深入，忽視了牲畜需草過程的動態(tài)變化。可見，傳統(tǒng)方法和關(guān)鍵場方法在季節(jié)性牧區(qū)草畜平衡評價的實際應(yīng)用中均存在不足。

鄂托克旗位于中國鄂爾多斯高原，擁有豐富的草地資源，草原類型主要為干旱風(fēng)沙草原，是鄂爾多斯市最大的牧業(yè)旗，但受不合理放牧影響，牧區(qū)天然草地退化、沙化、鹽堿化問題突出[15]，生態(tài)功能衰退嚴(yán)重，為修復(fù)和保護(hù)天然草原生態(tài)系統(tǒng)，牧區(qū)實施季節(jié)性牧場間歇放牧制度。本研究以鄂托克旗牧區(qū)作為干旱風(fēng)沙草原牧區(qū)的典型代表，深入分析傳統(tǒng)方法和關(guān)鍵場方法在季節(jié)性牧區(qū)草畜平衡評價的實際應(yīng)用中存在的不足，在此基礎(chǔ)上提出一種兼顧草原生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和牧區(qū)草畜供需動態(tài)過程的改進(jìn)關(guān)鍵場方法，可為干旱風(fēng)沙草原牧區(qū)草畜平衡評價以及區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)和草原生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)支撐。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

鄂托克旗（106°41′E～108°54′E，38°18′N～40°11′N，圖1）地處中國內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市西南部，總面積2.04×104km2，海拔在962～2 063 m，呈西北高、東南低走勢，多年平均氣溫7.7 ℃，年平均降水量僅241.2 mm，寒暑變化大，風(fēng)多雨少，氣候干燥，蒸發(fā)強(qiáng)烈，日照時數(shù)長，晝夜溫差大，是典型的干旱、半干旱大陸性氣候區(qū)。全旗依據(jù)流域水系特征共劃分為3個水資源分區(qū)，分別為：桌子山及山前平原分區(qū)（分區(qū)Ⅰ）、都斯圖流域分區(qū)（分區(qū)Ⅱ）以及內(nèi)流河分區(qū)（分區(qū)Ⅲ）。鄂托克旗擁有天然草地面積197.45 萬hm2，占全旗總面積的94%，同時還是內(nèi)蒙古自治區(qū)重要的人工飼草料基地，考慮研究區(qū)資料序列的完整性，選取2016年作為現(xiàn)狀年開展研究，現(xiàn)狀年實際用于放牧的天然草地面積為112.76 萬hm2，人工草場面積為2.50 萬hm2。

1.2 草畜供需節(jié)律分析

依據(jù)相關(guān)研究成果[16-18]和收集的牧區(qū)基礎(chǔ)資料，可獲得鄂托克旗現(xiàn)狀年天然草地和人工草地可利用產(chǎn)草量（標(biāo)準(zhǔn)干草）以及牧區(qū)實際載畜量數(shù)據(jù)，見表1。本研究中牲畜數(shù)量均已折合為羊單位[5]（sheep unit）。

表1 現(xiàn)狀年草地可利用產(chǎn)草量及牧區(qū)實際載畜量Table 1 Available forage yield and stocking rate of meadows in the status quo year

依據(jù)對鄂托克旗牧區(qū)草畜供需自然節(jié)律的認(rèn)知，本研究提出并繪制了牧區(qū)草畜供需節(jié)律匹配示意圖（圖2）。

供草過程分析：供草過程劃分為3個階段，主要受控于鄂托克旗牧區(qū)實行的間歇性放牧制度（見圖2中放牧制度）。階段1：1－3月為冷季放牧，共90 d，該階段利用冷季草場放牧同時補(bǔ)飼人工牧草，補(bǔ)飼標(biāo)準(zhǔn)為0.75 g/(羊單位·d) 的標(biāo)準(zhǔn)干草；階段2：4－6月屬于禁牧季舍飼，共91 d，主要利用人工牧草進(jìn)行舍飼，舍飼標(biāo)準(zhǔn)為1.80 kg/(羊單位·d) 的標(biāo)準(zhǔn)干草；階段3：7－12月為暖季放牧，共計184 d，利用暖季草場放牧，不再進(jìn)行補(bǔ)飼。

需草過程分析：需草過程由2個階段構(gòu)成，主要取決于牧區(qū)牲畜數(shù)量的變化，而牲畜數(shù)量的變化則受控于牧區(qū)的牲畜生產(chǎn)節(jié)律（見圖2中載畜量變化過程）。鄂托克旗草原牧區(qū)牲畜數(shù)量動態(tài)變化的節(jié)點是產(chǎn)羔和出欄，分別在4月和9月，據(jù)此將全年牲畜數(shù)量變化過程劃分為2個階段，也就是牲畜的需草過程。階段1：5－9月，由于4月份牲畜產(chǎn)羔過程結(jié)束，牲畜數(shù)量出現(xiàn)激增并達(dá)到最高，采用6月份的牲畜年中統(tǒng)計量表示，該階段飼草資源豐富、載畜量高、需草量大，牧民主要依靠這個階段的牲畜育肥、產(chǎn)毛等獲取經(jīng)濟(jì)收益，因此也稱為“育畜收益”階段；階段2：10－4月（翌年），隨著牲畜的出售出欄，牲畜數(shù)量再一次調(diào)整而達(dá)到最低，采用牲畜年末存欄量表示，該階段牲畜數(shù)量減少為年末存欄量，需草量相應(yīng)減少，牧民需克服冷季飼草不足困難以及抵抗冬季惡劣的環(huán)境條件，維持一定數(shù)量的存欄牲畜，以保證翌年的牲畜繁殖和數(shù)量恢復(fù)，因此又稱為“保畜越冬”階段。

草畜供需節(jié)律關(guān)系分析：在一個牧業(yè)年度周期內(nèi)，鄂托克旗牧區(qū)不同放牧階段內(nèi)的載畜量不是固定不變的，放牧制度中的3個時間節(jié)點（3月31日、6月30日、12月31日）與牲畜數(shù)量變化過程中的2個時間節(jié)點（4月30日、9月30日）相互交叉，形成了包含5個供需子過程的動態(tài)周期（見圖2中子過程及持續(xù)天數(shù)），并與草場利用類型構(gòu)成3種對應(yīng)關(guān)系，分別為：子過程①、②對應(yīng)暖季草場；子過程③對應(yīng)冷季草場+人工草場；子過程④、⑤對應(yīng)人工草場。可見鄂托克旗牧區(qū)草畜供需關(guān)系具有獨特的復(fù)雜性，因此需進(jìn)一步細(xì)化草畜平衡管理，才能實現(xiàn)牧區(qū)“真實”的動態(tài)草畜平衡。

1.3 分析方法

1.3.1 傳統(tǒng)方法

傳統(tǒng)方法主要采用“草畜平衡原理”進(jìn)行草地承載能力計算[5]。依據(jù)鄂托克旗牧區(qū)的間歇性放牧制度可推求不同草場及全年總的合理載畜量，計算公式如下：

式中Aw、Ac、Ah、Ay分別為基于傳統(tǒng)方法的牧區(qū)暖季草場、冷季草場、人工草場及全年總的合理載畜量，羊單位；Fw、Fc、Fh分別為暖季草場、冷季草場、人工草場的可利用標(biāo)準(zhǔn)干草量，kg；I為1羊單位標(biāo)準(zhǔn)日食量，kg/(羊單位·d)；Is為1羊單位冷季補(bǔ)飼標(biāo)準(zhǔn)，kg/(羊單位·d)；Dw、Dc、Dh分別是暖季、冷季、禁牧季天數(shù)，d。

1.3.2 關(guān)鍵場方法

關(guān)鍵場方法[9]認(rèn)為在一個放牧系統(tǒng)中，受草場面積、草地類型、產(chǎn)草量、草地利用率、畜群結(jié)構(gòu)、放牧天數(shù)等因素的影響，不同草場載畜量之間有著顯著的差異，將放牧系統(tǒng)中載畜量最小的草場定義為關(guān)鍵場，則關(guān)鍵場決定整個草地放牧系統(tǒng)的最大牲畜承載能力。鄂托克旗牧區(qū)不同草場及全年總的合理載畜量為

式中Ak,w、Ak,c、Ak,h、Ak,y為基于關(guān)鍵場方法的牧區(qū)暖季草場、冷季草場、人工草場及全年總的合理載畜量，羊單位。

1.3.3 改進(jìn)的關(guān)鍵場方法構(gòu)建

傳統(tǒng)方法和關(guān)鍵場方法在季節(jié)性牧區(qū)合理載畜量確定的應(yīng)用中，很大程度上弱化了草地生產(chǎn)力時空分異、牲畜數(shù)量生產(chǎn)性浮動等因素的影響，對草畜供需的自然節(jié)律匹配關(guān)系考慮不夠充分，均是近乎靜態(tài)的草畜平衡分析方法，此外關(guān)鍵場方法易造成非關(guān)鍵場的草地資源利用不充分，且利用其確定的合理載畜量過小會影響牧民收益?；谏鲜鲈?，立足草原生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)并結(jié)合草畜供需自然節(jié)律提出改進(jìn)關(guān)鍵場方法。

改進(jìn)關(guān)鍵場方法的構(gòu)建思路：針對牧區(qū)草畜供需的5個子過程、3種對應(yīng)關(guān)系，同樣采用“草畜平衡原理”進(jìn)行等式關(guān)系構(gòu)建，在此過程中引入牧區(qū)草畜平衡動態(tài)參數(shù)——載畜量年內(nèi)波動系數(shù)η和不同降水情景下的草地生產(chǎn)力豐平枯系數(shù)μ，利用構(gòu)建的等式關(guān)系分別計算暖季牧場、冷季牧場、人工草場對應(yīng)的年中統(tǒng)計量（或年末存欄量，二者可由η相互推算），取數(shù)值最小者對應(yīng)的草場作為關(guān)鍵場，關(guān)鍵場的載畜量即年中統(tǒng)計量（或年末存欄量）合理控制指標(biāo)。牧區(qū)各草場及全年總的合理載畜量按照規(guī)范[5]并結(jié)合牧區(qū)草畜供需節(jié)律匹配關(guān)系逐一求得。

載畜量年內(nèi)波動系數(shù)η，定義為年末存欄量與年中統(tǒng)計量的變化值同年中統(tǒng)計量的比值，η越大表明載畜量波動程度越大，這一系數(shù)反映了牧區(qū)年內(nèi)載畜量動態(tài)變化過程。草地生產(chǎn)力豐平枯系數(shù)μ，代表不同年降水情景對草地生產(chǎn)力的影響，本研究將不同降水情景簡化為3種水文年型，即豐水年、平水年、枯水年，以現(xiàn)狀年草地生產(chǎn)力為基礎(chǔ)可推求其他水文年型草地生產(chǎn)力；依據(jù)相關(guān)成果[16-18]和收集的數(shù)據(jù)，不同降水情景的草地生產(chǎn)力豐、平、枯系數(shù)近似取為1.38、1.00和0.58。

改進(jìn)關(guān)鍵場方法構(gòu)建過程具體如下：

式中a、b分別為牧區(qū)牲畜年中統(tǒng)計量和年末存欄量，羊單位。依據(jù)鄂托克旗2008－2016年畜牧業(yè)統(tǒng)計資料可知，鄂托克旗牧區(qū)的η取多年均值0.35。

對于子過程①、②，采用暖季牧場放牧，可構(gòu)建等式關(guān)系見式（7），利用式（6）和式（7）可推求出基于暖季草場供應(yīng)能力的牲畜年中統(tǒng)計量，記為a′，見式（8）。

式中DIK,1、DIK,2分別為子過程①、②持續(xù)的天數(shù)，d。

對于子過程③，采用冷季牧場放牧并輔以人工牧草補(bǔ)飼，可構(gòu)建等式關(guān)系見式（9），利用式（6）和式（9）可推求出基于冷季草場供應(yīng)能力的牲畜年中統(tǒng)計量，記為a″，見式（10）。

式中DIK,3為子過程③持續(xù)的天數(shù)，d。

對于子過程④、⑤，采用人工牧草進(jìn)行舍飼，可構(gòu)建等式關(guān)系見式（11），利用式（6）和式（11）可推求出基于人工草場供應(yīng)能力的牲畜年中統(tǒng)計量，記為a?，見式（12）。

式中DIK,4、DIK,5分別為子過程④、⑤持續(xù)的天數(shù)，d。依據(jù)關(guān)鍵場方法基本原理，a′、a″、a?中的最小值即為牧區(qū)牲畜年中統(tǒng)計量的合理控制值，記為aT，與之相對應(yīng)的草場即為關(guān)鍵場，利用式（6）可推求出相應(yīng)的年末存欄量合理控制值，記為bT。牧區(qū)暖季草場、冷季草場、人工草場及全年總的合理載畜量計算公式如下：

式中AIK,w、AIK,c、AIK,h、AIK,y為基于改進(jìn)關(guān)鍵場方法的牧區(qū)暖季草場、冷季草場、人工草場及全年總的合理載畜量，羊單位。

本研究中，基于改進(jìn)關(guān)鍵場方法的草畜平衡評價是將改進(jìn)關(guān)鍵場方法與草畜平衡指數(shù)（Balance of Grassland and Livestock Index，BGLI）[1,8,12,19]相結(jié)合進(jìn)行牧區(qū)草畜平衡狀況評價，計算公式見式（19）。參考已有研究[1,8,12,19]，同時考慮生態(tài)保護(hù)優(yōu)先的原則，可依據(jù)BGLI值將載畜情況劃分為6個等級，分別為極度超載（BGLI≥150%）、嚴(yán)重超載（80%≤BGLI ＜150%）、超載（20%≤BGLI ＜80%）、臨界超載（0≤BGLI ＜ 20%）、平衡（-20%≤BGLI ＜ 0）、欠載（BGLI ＜ -20%）。

式中Ai為合理載畜量，羊單位，取值為AIK,w、AIK,c、AIK,h、AIK,y；Li為實際載畜量，羊單位，取值為LIK,w、LIK,c、LIK,h、LIK,y。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同降水情景合理載畜量計算

以2016年草地資源數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用μ推演不同降水情景下的草地資源狀態(tài)，然后分別利用上述3種方法對鄂托克旗牧區(qū)不同降水情景下的合理載畜量進(jìn)行計算。根據(jù)鄂托克旗及其周邊3個氣象站的1960－2016年降水資料計算可知，2016年全旗降水頻率為23.5%，屬豐水年，則鄂托克旗牧區(qū)2016年不同降水情景下的合理載畜量計算結(jié)果見表2。

表2 不同降水情景合理載畜量計算結(jié)果Table 2 Calculated results of theoretical carrying capacity in different precipitation scenarios ×104 sheep unit

計算結(jié)果表明，鄂托克旗牧區(qū)暖季草場和冷季草場的載畜能力隨來水情況的減少而下降，而人工草場和牧區(qū)全年的載畜能力主要受計算方法的不同表現(xiàn)出明顯差異。傳統(tǒng)方法計算結(jié)果顯示，不同降水情景各分區(qū)冷季草場合理載畜量約為暖季草場的2倍；人工草場合理載畜量隨降水的減少而增加；現(xiàn)狀年各分區(qū)全年合理載畜量分別為15.83、80.36和61.32萬羊單位。關(guān)鍵場方法計算結(jié)果顯示，關(guān)鍵場載畜能力是牧區(qū)各草場及全年總的合理載畜量的唯一控制值，隨降水的減少分區(qū)Ⅰ和分區(qū)Ⅲ的關(guān)鍵場未發(fā)生變化，而分區(qū)Ⅱ的關(guān)鍵場由人工草場轉(zhuǎn)為暖季草場；關(guān)鍵場方法確定的合理載畜量遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)方法確定的合理載畜量；現(xiàn)狀年各分區(qū)全年合理載畜量分別為8.19、11.57和0萬羊單位。改進(jìn)關(guān)鍵場方法計算結(jié)果顯示，不同水文年型，各分區(qū)合理載畜量大小順序為：Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅰ，不同草場合理載畜量大小順序為：人工草場＞暖季草場＞冷季草場；隨著降水減少，天然草場的可利用產(chǎn)草量下降，各分區(qū)的關(guān)鍵場逐漸由人工草場轉(zhuǎn)向暖季草場，各草場及全年總的合理載畜量均呈下降趨勢；現(xiàn)狀年各分區(qū)全年合理載畜量分別為8.60、53.49和27.66萬羊單位，計算結(jié)果明顯異于前兩種方法。

傳統(tǒng)方法計算結(jié)果中，分區(qū)Ⅲ在豐水年和平水年出現(xiàn)了無載畜能力的情況，是因為降水條件與天然草地生產(chǎn)力存在一定的正相關(guān)關(guān)系[20-21]，進(jìn)而影響了天然草場的載畜能力，同時該方法未考慮牧區(qū)草畜供需過程的自然節(jié)律配匹配關(guān)系，各草場合理載畜量計算相對獨立，分區(qū)Ⅲ在豐水年和平水年的冷季草場合理載畜量核算結(jié)果相對較高，冷季補(bǔ)飼消耗人工飼草過多至超出人工草場的供應(yīng)能力，進(jìn)而導(dǎo)致禁牧季無料可用；此外，現(xiàn)狀年各分區(qū)全年實際載畜量分別為12.53、55.03和56.52萬羊單位，均未達(dá)到該方法確定的合理載畜量值，但實際情況是牧區(qū)天然草地仍處于超載過牧狀態(tài)。關(guān)鍵場方法以傳統(tǒng)方法計算結(jié)果中的最小值作為各草場及全年合理載畜量的唯一控制值，同樣存在分區(qū)Ⅲ在豐水年和平水年無載畜能力的情況，并且其確定的合理載畜量明顯低于其他2種方法，這是因為關(guān)鍵場方法重點強(qiáng)調(diào)對草原生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)，事實上牧區(qū)牲畜數(shù)量會隨產(chǎn)羔和出欄發(fā)生突變，而并非定值，所以關(guān)鍵場方法在牧區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展方面的指導(dǎo)意義不夠。改進(jìn)關(guān)鍵場方法則是基于牧區(qū)草畜供需自然節(jié)律的客觀事實構(gòu)建的，考慮了牲畜數(shù)量變化及草場利用轉(zhuǎn)換的動態(tài)關(guān)系，確定的合理載畜量整體介于傳統(tǒng)方法和關(guān)鍵場方法的計算結(jié)果，且未出現(xiàn)人工草場失去承載能力的情況，冷季草場合理載畜量僅為傳統(tǒng)方法計算結(jié)果的1/3左右，說明牧區(qū)冷季草場占比過高，草地資源利用不充分。綜上分析可知，改進(jìn)關(guān)鍵場方法在實際應(yīng)用中更為合理。

2.2 基于改進(jìn)關(guān)鍵場方法的草畜平衡評價

采用改進(jìn)關(guān)鍵場方法結(jié)合草畜平衡指數(shù)對鄂托克旗現(xiàn)狀年草畜平衡狀況進(jìn)行評價，結(jié)果見表3。

表3 牧區(qū)現(xiàn)狀年草畜平衡評價結(jié)果Table 3 Evaluation results of forage-livestock balance in pasture in the status quo year

分析可知，鄂托克旗牧區(qū)現(xiàn)狀年的分區(qū)Ⅰ各類草場及牧區(qū)全年均處于超載狀態(tài)，BGLI值分別為46.24%、41.74%、47.43%、45.7%；分區(qū)Ⅱ各類草場及牧區(qū)全年均處于臨界超載狀態(tài)，牧區(qū)草畜平衡狀況相對良好；而分區(qū)Ⅲ各類草場及牧區(qū)全年均處于嚴(yán)重超載狀態(tài)，BGLI值分別為103.87%、106.96%、103.19%、104.34%。對于分區(qū)Ⅰ和分區(qū)Ⅲ，超載狀況若不加以控制和改善，會導(dǎo)致草地資源的持續(xù)退化，不利于區(qū)域草地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，尤其是分區(qū)Ⅲ。保持載畜量年內(nèi)波動系數(shù)η不變，分區(qū)Ⅰ暖季草場、冷季草場和人工草場實際載畜量應(yīng)分別減少4.12、2.93、4.53、3.93萬羊單位，對應(yīng)年中統(tǒng)計量減少5.31萬羊單位方能達(dá)到牧區(qū)現(xiàn)狀年的草畜平衡；而分區(qū)Ⅲ的暖季草場、冷季草場和人工草場實際載畜量則需分別減少29.76、24.14、31.69、28.86萬羊單位，對應(yīng)年中統(tǒng)計量減少35.39萬羊單位方能達(dá)到牧區(qū)現(xiàn)狀年的草畜平衡。

3 討 論

本研究提出的牧區(qū)草畜供需節(jié)律匹配關(guān)系剖析了草地供草過程和牲畜需草過程的自然關(guān)系，是構(gòu)建改進(jìn)關(guān)鍵場方法的有力支撐?；诟倪M(jìn)關(guān)鍵場方法開展的鄂托克旗牧區(qū)草畜平衡評價表明鄂托克旗牧區(qū)整體處于超載狀態(tài)，這與戴微著等[22-23]對鄰近年（2015年）內(nèi)蒙古載畜情況的調(diào)研結(jié)果相一致，即內(nèi)蒙古典型牧區(qū)普遍存在超載過牧現(xiàn)象。依據(jù)改進(jìn)關(guān)鍵場方法可知，當(dāng)a′=a″=a?時，是牧區(qū)暖季草場、冷季草場和人工草場載畜能力分配的最理想狀態(tài)，對于鄂托克旗各分區(qū)的冷季草場占比過高問題，可適當(dāng)調(diào)整部分冷季草場進(jìn)行暖季放牧或發(fā)展人工草場以提升草場劃分的合理性，改善草地載畜能力、增強(qiáng)抵抗極端天氣的能力，同時能夠兼顧對草原生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)。改進(jìn)關(guān)鍵場方法還給出了牧區(qū)年中統(tǒng)計量和年末存欄量的合理控制值，二者作為牧區(qū)最直觀的牲畜數(shù)量控制參數(shù)，更具實際指導(dǎo)意義和可操作性。

改進(jìn)關(guān)鍵場方法中引入了2個動態(tài)參數(shù)η和μ。對于η，增加年中統(tǒng)計量a或減小年末存欄量b即可提高η值，這也意味著需增加出欄牲畜數(shù)量，進(jìn)而可以提升牧民的經(jīng)濟(jì)收入，但是對于鄂托克旗牧區(qū)a的增加或b的減小會進(jìn)一步加劇暖季草場的載畜壓力或冷季草場資源的浪費程度，此外b值過小會造成牧區(qū)年末存欄不足，影響翌年牲畜數(shù)量的繁殖恢復(fù)；減小a或增加b即降低η值，則會減少出欄牲畜數(shù)量，可以改善鄂托克旗牧區(qū)暖季、冷季草場的利用狀態(tài)，但這與牧區(qū)的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)相違背，因此，對于鄂托克旗牧區(qū)草畜平衡管理應(yīng)協(xié)同考慮牧區(qū)草場劃分調(diào)整、η調(diào)整并保證年末存欄量和母畜比例等，以優(yōu)化鄂托克旗牧區(qū)載畜過程[24]。對于μ，則是一個非人為可控的自然因子，主要通過降水情景與草地生產(chǎn)力長序列數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析獲取[20-21]，可利用該參數(shù)結(jié)合長序列氣象數(shù)據(jù)對未來某年的牧區(qū)草地生產(chǎn)力和草畜平衡調(diào)控進(jìn)行預(yù)判和指導(dǎo)，μ的準(zhǔn)確性直接影響天然草地生產(chǎn)力及其承載能力的確定，進(jìn)而影響草畜平衡評價成果，實際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)牧區(qū)草地生產(chǎn)力對降水情況的敏感程度設(shè)置降水情景數(shù)量及對應(yīng)的μ值。

4 結(jié) 論

1）西北干旱風(fēng)沙草原牧區(qū)受其草場類型和放牧制度的影響，牧區(qū)不同草場的供給周期與牲畜需草過程存在明顯的非一致性，其關(guān)鍵節(jié)點相互交叉而形成了5個動態(tài)供需子過程，草畜供需過程具有獨特的復(fù)雜性，這一結(jié)論是提出改進(jìn)關(guān)鍵場方法的重要支撐。

2）針對傳統(tǒng)方法和關(guān)鍵場方法在干旱風(fēng)沙草原牧區(qū)合理載畜量計算中存在的不足，引入反映牧區(qū)草畜供需自然節(jié)律復(fù)雜關(guān)系的2個動態(tài)因子——載畜量年內(nèi)波動系數(shù)和草地生產(chǎn)力豐平枯系數(shù)，構(gòu)建了能夠動態(tài)評估牧區(qū)合理載畜量的改進(jìn)關(guān)鍵場方法，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)方法和關(guān)鍵場方法的進(jìn)一步完善；對比3種方法確定的鄂托克旗牧區(qū)合理載畜量結(jié)果，改進(jìn)關(guān)鍵場方法更具實際指導(dǎo)意義和可操作性，基于該方法的合理載畜量計算結(jié)果表明牧區(qū)冷季草場占比過高，其載畜能力均在關(guān)鍵場載畜能力的2倍以上，現(xiàn)狀年桌子山及山前平原分區(qū)、都斯圖流域分區(qū)以及內(nèi)流河分區(qū)的全年合理載畜量分別為8.60、53.49和27.66萬羊單位。

3）利用改進(jìn)關(guān)鍵場方法結(jié)合草畜平衡指數(shù)評價了鄂托克旗牧區(qū)現(xiàn)狀年的草畜平衡狀況，表明都斯圖流域分區(qū)的草畜平衡狀況相對良好，但各草場及全年總實際載畜量也均達(dá)到了臨界超載狀態(tài)；桌子山及山前平原分區(qū)各類草場及牧區(qū)全年均處于超載狀態(tài)，草畜平衡指數(shù)值均在40%以上；而內(nèi)流河分區(qū)的草畜平衡狀況最不樂觀，各類草場及牧區(qū)全年均處于嚴(yán)重超載狀態(tài)，草畜平衡指數(shù)值均在105%左右?？傮w而言，鄂托克旗牧區(qū)草畜平衡狀況并不理想，應(yīng)給予高度重視。