草地畜牧業(yè)的生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益協(xié)同*?以青海省瑪多縣為例

陳瑤瑤 ,徐亢2, ,劉源 ,郭凱文 ,魏逸衡 ,姜璐 ,石岳,余露**,常錦峰**

(1.浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院 杭州 310058;2.無(wú)錫學(xué)院環(huán)境工程學(xué)院 無(wú)錫 214105;3.浙江大學(xué)公共管理學(xué)院 杭州 310058;4.北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部 北京 100080;5.中國(guó)科學(xué)院植物研究所植被與環(huán)境變化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100093)

草地生態(tài)系統(tǒng)(包括灌木和稀樹(shù)草原)覆蓋了全球陸地總面積的近40%、全球農(nóng)業(yè)用地的69%[1],是最重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)之一,具有糧食生產(chǎn)、土壤保持、固碳釋氧及涵養(yǎng)水源等重要的生態(tài)服務(wù)功能[2-3]。研究表明,全球近一半的天然草地正在發(fā)生退化,而在生態(tài)敏感地區(qū),這種退化尤為顯著[4]。當(dāng)前我國(guó)青藏高原地區(qū)近90%的草原由于人類活動(dòng)和氣候變化等因素發(fā)生退化[5-6]。天然草地放牧是草原的主要利用方式,但是由于寒冷、缺氧、植被生長(zhǎng)季短、冬春季雪覆蓋時(shí)間長(zhǎng)等自然地理因素,高寒牧區(qū)牲畜生產(chǎn)周期長(zhǎng)。同時(shí),由于傳統(tǒng)、文化、生態(tài)等因素的影響,當(dāng)?shù)啬撩穸鄶?shù)仍存有“惜殺惜售”的觀念,導(dǎo)致當(dāng)?shù)厣笮笕耗挲g結(jié)構(gòu)不合理、出欄率低、商品經(jīng)濟(jì)落后,造成了天然草料的浪費(fèi),進(jìn)而加劇了草原超載的發(fā)生[7]。此外,由于氣候環(huán)境惡劣以及經(jīng)濟(jì)條件的限制,大部分牧區(qū)缺少補(bǔ)飼的傳統(tǒng)且暫時(shí)不具備補(bǔ)飼的條件,每年冬季近7 個(gè)月的枯草期間,牲畜一直處于半饑餓狀態(tài),掉膘嚴(yán)重,甚至可能發(fā)生規(guī)模性死亡[8],使得當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的生產(chǎn)效率低下。

近年來(lái),青海確立了以建設(shè)包括綠色有機(jī)農(nóng)畜產(chǎn)品輸出地在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)“四地”為方向的發(fā)展目標(biāo),為青海畜牧產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展提供了根本遵循。天然草地畜牧業(yè)是青海有機(jī)農(nóng)畜產(chǎn)品的重要組成部分,2020年青海牧業(yè)產(chǎn)值占全省農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值58.2%。然而,作為我國(guó)主要牧場(chǎng)之一,青海畜牧業(yè)僅占全國(guó)畜牧業(yè)產(chǎn)值的0.73%[9],當(dāng)前的草業(yè)經(jīng)營(yíng)模式難以支撐起建設(shè)綠色有機(jī)農(nóng)畜產(chǎn)品輸出地的需求。因此,青海的天然草地畜牧業(yè)迫切需要轉(zhuǎn)型優(yōu)化。現(xiàn)有研究從農(nóng)牧業(yè)政策、氣候變化、自然條件、畜產(chǎn)品生產(chǎn)效率等視角,分析其對(duì)青藏高原地區(qū)農(nóng)畜產(chǎn)品生產(chǎn)力水平的影響[5,10-11],并從家畜放牧組合、轉(zhuǎn)變飼喂方式、集約化養(yǎng)殖、農(nóng)牧結(jié)合、發(fā)展生態(tài)草牧業(yè)等角度提出了在高寒草地開(kāi)展適應(yīng)性治理的建議[12-14]。此外,現(xiàn)有研究也顯示,青海高寒牧區(qū)牧民大多保留了傳統(tǒng)的畜牧經(jīng)營(yíng)方式,以粗放式經(jīng)營(yíng)為主[15],牧民惜殺惜售導(dǎo)致畜牧養(yǎng)殖低出欄率與低商品率[7,16]也是影響青海省畜牧產(chǎn)品輸出地建設(shè)的重要因素。其中,對(duì)于畜牧生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方式的優(yōu)化研究近年來(lái)引起較多關(guān)注,例如,一項(xiàng)根據(jù)數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(DEA)模型分析的研究表明,牧戶養(yǎng)殖數(shù)量為300～600 只羊單位時(shí),其規(guī)模養(yǎng)殖生產(chǎn)效率達(dá)到最高[15]。徐田偉等[17]提出通過(guò)開(kāi)發(fā)均衡營(yíng)養(yǎng)的補(bǔ)劑提高牲畜生長(zhǎng)性能及飼草轉(zhuǎn)化率,豐富文旅資源以延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈條等方式彌補(bǔ)傳統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方式的不足。但鮮有研究關(guān)注到牧民的心理與文化因素。在傳統(tǒng)牧區(qū),牲畜數(shù)量是一種家庭財(cái)富的象征,有時(shí)也被少數(shù)民族視作圖騰加以崇拜[18],因此牧民往往不愿將牲畜出欄,但目前對(duì)牧民惜殺惜售這一行為影響的相關(guān)研究較少,如何量化此因素對(duì)畜牧生產(chǎn)效率的影響尚未得到解決。

在中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和國(guó)家第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究(簡(jiǎn)稱“二次青藏科考”)項(xiàng)目的支持下,我們?cè)谇嗪Ｄ羺^(qū)開(kāi)展了牧區(qū)畜牧業(yè)生產(chǎn)、草場(chǎng)利用、氣候變化應(yīng)對(duì)等系統(tǒng)調(diào)研。本研究以青海省果洛藏族自治州瑪多縣為案例,基于實(shí)地調(diào)研中收集的畜牧業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與牧戶信息:1)估算了瑪多縣2012?2021 年平均家畜牧草消耗量、肉產(chǎn)量;2)量化牧區(qū)由于牧民“惜售”等原因,牲畜出欄時(shí)間推遲導(dǎo)致的浪費(fèi),探討瑪多縣畜牧業(yè)生產(chǎn)效率現(xiàn)狀,以及改善畜群結(jié)構(gòu)和出欄方式情境下的發(fā)展?jié)摿?3)結(jié)合衛(wèi)星遙感草地凈初級(jí)生產(chǎn)力產(chǎn)品計(jì)算可利用牧草量,提出在瑪多縣草地合理承載力以內(nèi),達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益雙贏的畜牧業(yè)經(jīng)營(yíng)模式的優(yōu)化路徑。以期為高寒地區(qū)草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展、牧民生計(jì)增長(zhǎng)、青海綠色有機(jī)農(nóng)畜產(chǎn)品輸出地建設(shè)與草原生態(tài)保護(hù)提供科技支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū) 瑪多縣介于33°50′～35°40′N,96°50′～99°20′E,位于青海省果洛藏族自治州西北部,全縣平均海拔4500 m 以上,地形起伏不大,相對(duì)平坦(圖1),屬波狀高平原地區(qū);瑪多縣一年之中無(wú)四季之分,只有冷暖之別,通常把冷暖兩季分別稱為冬季和夏季,冬季漫長(zhǎng)而嚴(yán)寒,干燥多大風(fēng),夏季短促而溫涼,多雨,屬高寒草原氣候[19]。

圖1 瑪多縣地形概況與可利用牧草分布Fig.1 Topographic feature and available pasture of Maduo County

瑪多縣草地面積172.29 萬(wàn)hm2,遼闊的天然草場(chǎng)為發(fā)展畜牧業(yè)生產(chǎn)提供了有利條件,境內(nèi)的有機(jī)牛羊肉是高原天然無(wú)公害綠色食品,市場(chǎng)前景廣闊。但由于缺乏合理使用和保護(hù),瑪多縣草場(chǎng)退化嚴(yán)重,載畜能力降低。作為黃河源頭的瑪多縣生態(tài)地位突出,是青藏高原的重要生態(tài)屏障。因此,必須對(duì)瑪多縣目前的畜牧業(yè)經(jīng)營(yíng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估及優(yōu)化,探尋一個(gè)兼顧經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的方案。

1.2 瑪多縣草地生態(tài)承載量評(píng)估

瑪多縣滿足生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的可利用牧草量(即草地生態(tài)承載量)的計(jì)算公式[20-21]為:

式中:DMgrass為 生態(tài)可承載范圍內(nèi)可利用牧草量,以干物質(zhì)量表示,t(DM)?a?1;A為草地可利用面積,m2;NPP 為草地凈初級(jí)生產(chǎn)力,g(C)?m?2?a?1;fBNPP為牧草地下凈初級(jí)生產(chǎn)力占總凈初級(jí)生產(chǎn)力的比,數(shù)據(jù)來(lái)自Sun等[22]基于207 個(gè)同時(shí)測(cè)量的地上和地下NPP樣點(diǎn)數(shù)據(jù),采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法構(gòu)建的全球fBNPP圖,瑪多縣所在格點(diǎn)的fBNPP均值為0.860;Use 為草地牧草利用率,瑪多縣以高寒草甸為主,本研究中按照中國(guó)農(nóng)業(yè)部頒布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《天然草地合理載畜量的計(jì)算》將其設(shè)為55%[23];0.45 為植物以碳形式植物生物量的轉(zhuǎn)換系數(shù)[21];106代表質(zhì)量單位克到噸的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

瑪多縣草地年凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)通過(guò)MOD17-A3HGF 提供的500 m 分辨率年NPP 數(shù)據(jù)結(jié)合同一分辨率的土地利用數(shù)據(jù)計(jì)算得到。本研究采用MCD12Q1.006 提供的土地覆被類型(Land Cover Type)數(shù)據(jù)(500 m 空間分辨率),根據(jù)國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃(IGBP)分類方法逐年提取瑪多縣的草地(Grassland)格點(diǎn)進(jìn)行后續(xù)平均歸一化植被指數(shù)(NDVI)和NPP的計(jì)算。

本研究采用2005?2021 年的MODIS 遙感產(chǎn)品MOD09GA 中提供的500 m 空間分辨率、1 d 時(shí)間分辨率的NDVI 數(shù)據(jù)產(chǎn)品結(jié)合土地覆被數(shù)據(jù),計(jì)算了瑪多縣草地平均月NDVI,由NDVI季節(jié)波動(dòng)判斷牧草生長(zhǎng)季(具體見(jiàn)2.1 節(jié))。

1.3 不同情景牲畜草料需求計(jì)算

1.3.1 情景設(shè)置

根據(jù)在瑪多縣政府與牧戶訪談信息,瑪多縣牧戶飼養(yǎng)的主要牲畜品種為牦牛和藏系綿羊,其中,公牛主要集中在5～6 歲出欄,母牛8～9 歲出欄,公羊4～5 歲出欄,母羊5～6 歲出欄(此處的公畜是指作為商品牛/羊出售的公牛與公羊,不包含種畜)。因此本研究共設(shè)置了1 個(gè)現(xiàn)實(shí)情景和2 個(gè)假設(shè)情景,分別計(jì)算這些情景下的草料需求(dry matter intake,縮寫(xiě)為DMI),以探尋當(dāng)?shù)靥烊徊莸匦竽翗I(yè)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)化路徑:

1)現(xiàn)實(shí)情景:根據(jù)瑪多縣2012?2021 年10 年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)推算的當(dāng)前實(shí)際年齡結(jié)構(gòu),其中公牛5～6歲出欄,公羊4～5 歲出欄,母牛8～9 歲出欄,母羊5～6歲出欄。

2)假設(shè)情景:由于牧區(qū)的傳統(tǒng),牧民往往將牛羊視為一種資產(chǎn),同時(shí)牧民也將飼養(yǎng)的牲畜看作一種生計(jì)保障方式,以應(yīng)對(duì)天氣災(zāi)害帶來(lái)的牲畜死亡給家庭生計(jì)帶來(lái)的潛在沖擊。出于對(duì)牧民固有資產(chǎn)期望的考慮,本研究假設(shè)一個(gè)存欄量穩(wěn)定的情景;出欄量是與產(chǎn)量粗略相關(guān)的指標(biāo),一定程度上與牧民對(duì)收入的期望掛鉤,因此本研究的第2 個(gè)假設(shè)情景為出欄量穩(wěn)定的情景。通過(guò)實(shí)地調(diào)研收集到牲畜分齡體重?cái)?shù)據(jù)以及計(jì)算得到的消化能消耗,可以比較牧草消耗速率與體重增長(zhǎng)速率,由此得出牦牛3 歲、藏系綿羊2 歲時(shí)出欄飼喂效率最高(具體說(shuō)明見(jiàn)1.3.3 節(jié))。

假設(shè)情景1:出欄量不變-提前出欄,以近10 年平均出欄量為基準(zhǔn),假設(shè)出欄量恒定的情況下,公牛出欄年齡提前至3 歲,公羊出欄年齡提前至2 歲,母羊出欄時(shí)間調(diào)整至4～6 歲。

假設(shè)情景2:存欄量不變-提前出欄,以近10 年平均存欄量為基準(zhǔn),假設(shè)公牛出欄年齡提前至3 歲,公羊出欄年齡提前至2 歲,母羊出欄時(shí)間調(diào)整至4～6 歲,同時(shí)存欄量仍保持恒定。

1.3.2 草料需求及浪費(fèi)計(jì)算

草料需求(DMI)以分齡單體牲畜的草料需求和分齡單體牲畜畜群數(shù)量乘積之和來(lái)計(jì)算,在全縣性別為g的i類牲畜(即牦?；虿叵稻d羊)y年草料需求量DMIg,i,y,計(jì)算公式如下:

式中:DMIi,j,k為i種牲畜單體j歲k天的牧草消耗量(區(qū)分公母),kg;MEi,j,k為i種牲畜j歲k天的消化能(metabolisable energy)消耗,MJ?d?1,具體計(jì)算見(jiàn)1.3.3節(jié);11.18 為天然牧草消化能,MJ?kg?1,本文采用青海典型高山嵩草的天然牧草消化能[24];DMIg,i,y代表性別為g的i種牲畜y年牧草消耗量,kg;DMIwaste,i,y為i種牲畜y年浪費(fèi)的牧草量,kg;STg,i,j,y代表性別為g、j歲的i種牲畜y年年內(nèi)存欄量,頭;d為牲畜開(kāi)始出欄的年齡,對(duì)于瑪多縣,公牛d=6,母牛d=8,公羊d=3,母羊d=5;w為本研究界定w歲后未出欄的公畜造成牧草消耗的浪費(fèi),在實(shí)際情景中,3 歲以上公牦牛、2 歲以上藏系綿羊消耗的草料定義為浪費(fèi)(具體說(shuō)明見(jiàn)1.3.3節(jié));274 代表本研究中根據(jù)實(shí)地訪談信息假設(shè)的出欄日(即9 月30 日)后的第一天,是一年中的第274 天,第274?365 天當(dāng)年出欄的牲畜不再產(chǎn)生能量消耗,需將此部分進(jìn)行扣除。

DMI 計(jì)算是以單體牲畜能量需求和畜群年齡結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的,而牲畜能量需求的計(jì)算與牲畜的體重及其變化密切相關(guān)。因此,在以下部分中,我們分別在1.3.3 節(jié)描述了牲畜能量需求計(jì)算,1.3.4 節(jié)描述了畜群日體重變化,畜群年齡結(jié)構(gòu)推算方法見(jiàn)電子版附件。

1.3.3 牲畜能量消耗計(jì)算

本研究選取瑪多縣的主要家畜類型?牦牛和藏系綿羊作為測(cè)算對(duì)象,采用《〈2006 年IPCC 國(guó)家溫室氣體清單指南〉2019 年改進(jìn)版》(下簡(jiǎn)稱IPCC 指南)提供的估算方法計(jì)算家畜能量需求[25]。具體計(jì)算公式如下:

式中:DEi,j,k為i種牲畜j歲k天的總消化能(digestable energy)消耗,MJ;NE為凈能量消耗,NEmaint,i,j,k、NEa,i,j,k、NEl,i,j,k、NEwork,i,j,k、NEp,i,j,k、NEg,i,j,k、NEwool,i,j,k為i種牲畜j歲k天分別用于維持體重、活動(dòng)、泌乳、勞役、妊娠、生長(zhǎng)以及生產(chǎn)羊毛的凈能量,MJ?d?1;REM為攝入的可消化能轉(zhuǎn)化為維持生命活動(dòng)所需能量的效率,無(wú)量綱;REG為攝入的可消化能轉(zhuǎn)化為生長(zhǎng)所需能量的效率,無(wú)量綱;NE、REM、REG的具體計(jì)算方式見(jiàn)電子版附件?？紤]到瑪多縣海拔高氣溫低,牲畜能量消耗比一般情況高,因此本研究采用IPCC 指南中的方法對(duì)每日凈能量消耗的系數(shù)根據(jù)當(dāng)日氣溫進(jìn)行了折算;同時(shí),考慮到當(dāng)?shù)厣蠖撅暡莶蛔?牲畜用夏秋季節(jié)儲(chǔ)存在體內(nèi)的脂肪進(jìn)行供能,掉膘明顯,因此本研究在計(jì)算能量和牧草需求時(shí)考慮了這部分掉膘對(duì)牲畜能量需求的影響,具體計(jì)算方式見(jiàn)電子版附件。

根據(jù)本節(jié)計(jì)算得到的消化能與體重的關(guān)系,可找出生產(chǎn)效率最高的年齡。如圖2 所示,兩種主要的牲畜均是越早出欄生產(chǎn)效率越高,但考慮種群延續(xù),公牛、公羊出欄時(shí)間不宜早于3 歲、2 歲。因此,本研究認(rèn)為,公牛3 歲出欄、公羊2 歲出欄能夠達(dá)到最高的生產(chǎn)效率,遲于此年齡出欄導(dǎo)致增加的牧草消耗,均可定義為浪費(fèi)。

圖2 瑪多縣典型牲畜牦牛(A)和藏系綿羊(B)消化能隨體重的變化Fig.2 Change in digestable energy of typical livestock yak (A) and Tibetan sheep (B) with live weight in Maduo County

1.3.4 日體重變化

根據(jù)瑪多縣2012?2021 年的NDVI 年內(nèi)波動(dòng)可知,5?9 月為牧草生長(zhǎng)期,因此,本研究將牲畜的生長(zhǎng)期定義為5?9 月。其中:5?6 月為牲畜的體況恢復(fù)期,牲畜采食牧草主要是用于恢復(fù)冬春季的掉膘;7?9 月為牲畜的抓膘、保膘期,牲畜持續(xù)增重;10月及以后為牲畜的掉膘期。成年牲畜在體況恢復(fù)期結(jié)束后,體重達(dá)到MWi,不再繼續(xù)增長(zhǎng)[26]。模擬的牲畜日體重變化曲線如圖3 所示。

圖3 瑪多縣典型牲畜公牦牛(A)和公藏系綿羊(B)日體重變化曲線Fig.3 Daily live weight curves of typical livestock male yak (A) and male Tibetan sheep (B) in Maduo County

2 結(jié)果與分析

2.1 瑪多縣草地生產(chǎn)力現(xiàn)狀

根據(jù)MODIS NPP 遙感產(chǎn)品結(jié)合土地覆被類型的計(jì)算結(jié)果(圖1),2012?2021 年的瑪多縣平均NPP 為(128.1±14.7) g(C)?m?2?a?1,平均海拔超過(guò)4500 m的瑪多縣地上部年均積累生物量為(39.9±4.6) g?m?2?a?1(干物質(zhì)量),略低于Chen等[27]在三江源地區(qū)海拔3876 m 處測(cè)得的地上部生物量60.3 g?m?2?a?1,與Sun等[28]發(fā)布的全球草地NPP 數(shù)據(jù)集顯示海拔在4400～4600 m 的青藏高原鄰近區(qū)域的地上部年積累生物量[(43.7±36.3) g?m?2?a?1]較為符合。根據(jù)第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查,瑪多縣草地面積172.29 萬(wàn)hm2,地上部牧草量為68.65 萬(wàn)t (干物質(zhì)量)。按照2015 年農(nóng)業(yè)部發(fā)布的農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《天然草地合理載畜量的計(jì)算》中55%牧草利用率,根據(jù)式(1),瑪多縣草地的生態(tài)承載量為平均每年37.76 萬(wàn)t。調(diào)研顯示瑪多縣以天然草地放牧為主,極少出現(xiàn)補(bǔ)飼的現(xiàn)象,因此牲畜的體重變化高度依賴天然牧草的長(zhǎng)勢(shì)。根據(jù)圖4 可知5?10月為瑪多縣牧草生長(zhǎng)期,牲畜的體重增長(zhǎng)集中在這段時(shí)期。而冷季(11 月到來(lái)年4 月)草地生產(chǎn)力低,飼草匱乏,且受雪災(zāi)等天氣的影響,因此牲畜普遍出現(xiàn)掉膘減重。

圖4 瑪多縣2012—2021 年逐年歸一化植被指數(shù)(NDVI)月波動(dòng)Fig.4 Monthly variations of normalized differential vegetation index (NDVI) of Maduo County from 2012 to 2021

2.2 瑪多縣畜牧業(yè)現(xiàn)狀

根據(jù)當(dāng)?shù)仃笈！⒉叵稻d羊分齡體重?cái)?shù)據(jù)以及當(dāng)?shù)啬撩窆浪愕哪坍a(chǎn)量數(shù)據(jù),計(jì)算得到瑪多縣各年齡段牛羊每年消耗的能量如表1、表2 所示,牛羊的消化能消耗均逐年升高。根據(jù)瑪多縣目前的畜牧業(yè)養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)和牧草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,瑪多縣近10 年平均每年需消耗約44.30 萬(wàn)t 牧草,結(jié)合上述計(jì)算的生態(tài)承載量37.76 萬(wàn)t 牧草,超載17.34%。

表1 瑪多縣不同類型不同年齡牦牛的消化能消耗Table 1 Digestable energy consumption of different types of yaks in different ages in Maduo County×103MJ?a?1?head?1

表2 瑪多縣不同類型不同年齡藏系綿羊的消化能消耗Table 2 Digestable energy consumption of different types of Tibetan sheep in different ages in Maduo County×103 MJ?a?1?head?1

2.3 現(xiàn)實(shí)情景下瑪多縣畜牧業(yè)浪費(fèi)情況

本研究量化了由于牧民“惜售”等原因,牲畜出欄時(shí)間推遲而導(dǎo)致的牧草浪費(fèi)?，敹嗫h當(dāng)前的牧草消耗情況如圖5 所示,牧草總浪費(fèi)量達(dá)13.69 萬(wàn)t,浪費(fèi)比例為牧草總消耗量的30.90%;其中,牛和羊晚出欄造成的牧草浪費(fèi)分別為12.33 萬(wàn)t 和1.35 萬(wàn)t 干物質(zhì)量,分別占當(dāng)前牦牛和藏系綿羊牧草總消耗的32.27%和22.27%。但若僅考慮公畜,公牛養(yǎng)殖的草料浪費(fèi)比例為72.74%,而公羊?yàn)?0.77%,公畜草料浪費(fèi)比例均大于實(shí)際所需的牧草比例。而其中,公牛的養(yǎng)殖牧草浪費(fèi)率高于公羊,公牛養(yǎng)殖效率有更大的提升空間。因此,畜牧業(yè)經(jīng)營(yíng)模式的改變,特別是牲畜出欄時(shí)間的優(yōu)化將有助于緩解天然草地放牧對(duì)草場(chǎng)退化的壓力,促進(jìn)當(dāng)?shù)氐牟莸厣鷳B(tài)保護(hù)。

圖5 現(xiàn)實(shí)情景下瑪多縣牧草消耗量(A)和牧草消耗比例(B)Fig.5 Forage consumption (A) and forage consumption ratio (B) of Maduo County in reality

2.4 不同假設(shè)情景下畜牧養(yǎng)殖肉類生產(chǎn)效率比較

2.4.1 不同情景畜牧業(yè)生產(chǎn)效率比較

不同情景下瑪多縣畜牧業(yè)生產(chǎn)牧草消耗量及肉產(chǎn)量如圖6 所示,現(xiàn)實(shí)情景的肉產(chǎn)量是最大的,為1741.99 t,分別比情景1、2 多262.46 t、230.84 t。然而,現(xiàn)實(shí)情景的牧草消耗量也是最大的,為44.30 萬(wàn)t,分別比情景1、2 多13.74 萬(wàn)t、23.62 萬(wàn)t。

圖6 不同情景瑪多縣畜牧業(yè)生產(chǎn)狀況[牧草消耗量(A)和肉產(chǎn)量(B)]Fig.6 Forage consumption (A) and meat production (B) of livestock production under different scenarios for Maduo County

若保持兩種假設(shè)情景的畜牧養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)不變,擴(kuò)大養(yǎng)殖規(guī)模,將畜牧業(yè)肉產(chǎn)量與近10 年平均水平(即現(xiàn)實(shí)情景的水平)保持一致,則相應(yīng)的牧草消耗量如圖7 所示,兩種假設(shè)情景的生產(chǎn)效率均比現(xiàn)實(shí)情景高。情景1,即出欄量不變情景,在滿足牧民心理收入預(yù)期的基礎(chǔ)上,平均每萬(wàn)噸牧草可以生產(chǎn)33.43 t牦牛肉或147.04 t 藏系綿羊肉;情景2,即存欄量不變情景,在滿足牧民心理存欄預(yù)期的基礎(chǔ)上,平均每萬(wàn)噸牧草可以生產(chǎn)56.22 t 牦牛肉或132.84 t 藏系綿羊肉。情景1 和情景2 的肉類總體生產(chǎn)效率分別為現(xiàn)實(shí)情景的1.23 倍和1.86 倍,但是,情景1 的羊肉生產(chǎn)效率更高。因此,若按照出欄不變假設(shè)(情景1)進(jìn)行藏系綿羊的養(yǎng)殖、按照存欄不變假設(shè)(情景2)進(jìn)行牦牛的養(yǎng)殖,總體生產(chǎn)效率可達(dá)到更高的水平,僅需消耗現(xiàn)實(shí)情景52.78%的牧草(圖7)即可生產(chǎn)出等量的牛羊肉。

圖7 不同情景瑪多縣畜牧業(yè)生產(chǎn)效率比較Fig.7 Comparison of livestock production efficiency under different scenarios for Maduo County

2.4.2 草畜平衡下最高肉產(chǎn)量預(yù)測(cè)

根據(jù)本研究計(jì)算的草地生態(tài)承載量和實(shí)際年均牧草消耗量,瑪多縣目前的畜牧業(yè)超載17.34%。然而,如果能夠?qū)崿F(xiàn)提前出欄,在本文的2 個(gè)提前出欄假設(shè)情景下,即使將養(yǎng)殖規(guī)模擴(kuò)大至現(xiàn)實(shí)情景下的年均肉產(chǎn)量1741.99 t (根據(jù)出欄量及出欄體重相應(yīng)計(jì)算得到),所消耗的牧草量均小于該縣的草地合理承載量(圖6)。因此,考慮到充分合理利用草地資源,進(jìn)一步計(jì)算了在草畜平衡情形下(即年消耗牧草在草地承載力37.76 萬(wàn) t 范圍內(nèi)),保持現(xiàn)實(shí)情景(當(dāng)前的年齡結(jié)構(gòu)和出欄年齡)與2 個(gè)提前出欄假設(shè)情景下牲畜的年齡結(jié)構(gòu),通過(guò)調(diào)整養(yǎng)殖規(guī)?？蛇_(dá)到的肉產(chǎn)量潛力。在草畜平衡情形下的肉產(chǎn)量潛力如圖8所示。按當(dāng)前實(shí)際牲畜年齡結(jié)構(gòu),肉產(chǎn)量?jī)H能達(dá)到1484.61 t;而如果采用提前出欄假設(shè)情景下牲畜的年齡結(jié)構(gòu),情景2 潛在肉產(chǎn)量最高可達(dá)2758.20 t,其中牦牛肉1656.57 t、藏系綿羊肉1101.63 t,按2021年青海省畜產(chǎn)品平均價(jià)格計(jì)算,通過(guò)出欄結(jié)構(gòu)與時(shí)間的調(diào)整,可帶來(lái)近6226 萬(wàn)元畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)收益增長(zhǎng);情景1 模式下,潛在肉產(chǎn)量為1827.65 t (牦牛肉1095.91 t、藏系綿羊肉731.73 t),可增加526 萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)收益。

圖8 不同情景年齡結(jié)構(gòu)瑪多縣畜牧業(yè)生產(chǎn)潛力Fig.8 Livestock production potential under scenarios with different age structures for Maduo County

3 討論與結(jié)論

青海地理優(yōu)勢(shì)得天獨(dú)厚,享有天然草地面積0.42 億hm2[29],是我國(guó)四大牧區(qū)之一,但是受人口增長(zhǎng)、氣候變化等因素影響,加之超載過(guò)牧等行為,草場(chǎng)退化日益嚴(yán)重,不利于當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)保護(hù)與畜牧業(yè)健康發(fā)展[30]。2020 年青海畜牧業(yè)產(chǎn)量為36.70 萬(wàn)t,產(chǎn)值295.1 億元[31],但畜牧業(yè)貢獻(xiàn)僅占全國(guó)畜牧業(yè)產(chǎn)值的0.73%[9],這種資源稟賦與畜牧業(yè)產(chǎn)出間的“背道而馳”有其天然的因素:高寒牧區(qū)牧草的生長(zhǎng)季短,冷季草地生產(chǎn)力低,冬季牲畜體重增長(zhǎng)消耗的能量更多,達(dá)到酮體重需要更長(zhǎng)時(shí)間;干旱與雪災(zāi)成為制約牲畜出欄的主要因素[32],且實(shí)地調(diào)研中發(fā)現(xiàn),高原缺氧也進(jìn)一步增加了牲畜體重增長(zhǎng)所需的時(shí)間。然而青海高寒畜牧業(yè)的出欄率低也與其生產(chǎn)模式有極大關(guān)系。傳統(tǒng)的牧業(yè)經(jīng)營(yíng)模式下,牧戶多有“惜售”的觀念,導(dǎo)致牲畜出欄時(shí)間晚、出欄率低[17]、出欄品質(zhì)低[33],難以充分發(fā)揮天然草原、綠色有機(jī)農(nóng)畜產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì),帶動(dòng)畜牧業(yè)穩(wěn)步增收。

本研究基于實(shí)地調(diào)研數(shù)據(jù),設(shè)定了2 個(gè)可能的優(yōu)化路徑,在充分考慮當(dāng)?shù)啬撩裥螽a(chǎn)品產(chǎn)量需求和心理存欄期望的基礎(chǔ)上,通過(guò)情景模擬,探尋最優(yōu)的畜牧業(yè)經(jīng)營(yíng)模式。研究結(jié)果顯示,兩個(gè)情景(情景1:出欄量不變;情景2:存欄量不變)下,通過(guò)適當(dāng)提早家畜的出欄時(shí)間均能夠在有效節(jié)約草地資源利用、加快生態(tài)恢復(fù)的基礎(chǔ)上達(dá)到甚至超過(guò)當(dāng)前的產(chǎn)量。通過(guò)出欄時(shí)間的優(yōu)化,畜牧業(yè)生產(chǎn)效率(即草料轉(zhuǎn)化率,以每萬(wàn)噸牧草干物質(zhì)可生產(chǎn)的肉產(chǎn)量衡量)在情景1 和情景2 的情況下可分別增長(zhǎng)23%和86%;生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)情景的等量牛羊肉的情況下,最高可節(jié)約近47%的天然草料(圖7)。在保證草畜平衡,即牧草消耗量不高于草地生態(tài)承載力(即37.76 t)的情況下,通過(guò)適當(dāng)提早家畜的出欄時(shí)間,肉產(chǎn)量潛力仍可分別達(dá)到1827.65 t (情景1:出欄量不變)和2758.20 t (情景2:存欄量不變),較當(dāng)前產(chǎn)量(1741.99 t)分別增長(zhǎng)近6%和58%,分別可帶來(lái)526 萬(wàn)元和6226 萬(wàn)元的畜牧業(yè)產(chǎn)值提升?？紤]到由于經(jīng)營(yíng)模式優(yōu)化可能帶來(lái)的畜產(chǎn)品質(zhì)量提升,以及牧畜產(chǎn)業(yè)規(guī)模化帶來(lái)的成本降低,產(chǎn)值增長(zhǎng)可能更進(jìn)一步攀升。

此外,瑪多縣當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的“惜售”觀念與畜牧經(jīng)營(yíng)模式,不僅難以支撐起建設(shè)綠色有機(jī)農(nóng)畜產(chǎn)品輸出地的政策需求,也會(huì)造成大量的飼草浪費(fèi)和草地超載,破壞草原的生態(tài)功能。根據(jù)前文計(jì)算的生態(tài)承載量,瑪多縣當(dāng)前超載17.34%,且平均每年30.90%的牧草消耗是由于牧民“惜售”晚出欄造成的浪費(fèi)。尤其是春秋季,由于天然草場(chǎng)大多遠(yuǎn)離牧民定居點(diǎn),家畜放牧的范圍、距離較遠(yuǎn),轉(zhuǎn)場(chǎng)會(huì)加劇牲畜能量消耗,導(dǎo)致飼草大量浪費(fèi)?，敹嗫h既是優(yōu)勢(shì)生態(tài)資源富集地,又肩負(fù)著國(guó)家生態(tài)安全屏障、落實(shí)三江源生態(tài)保護(hù)綜合治理二期、退牧還草生態(tài)修復(fù)等重大草原生態(tài)修復(fù)工程的重任[34],如何在保護(hù)天然草原的同時(shí),破除生產(chǎn)規(guī)模的掣肘,是建設(shè)綠色有機(jī)農(nóng)畜產(chǎn)品輸出地、推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵,也是當(dāng)下迫切需要解決的問(wèn)題。

因此,當(dāng)下急需優(yōu)化牧業(yè)經(jīng)營(yíng)模式,轉(zhuǎn)變牧民傳統(tǒng)的“惜售”的經(jīng)營(yíng)理念,科學(xué)設(shè)定牲畜出欄時(shí)間,從而在有限的草原條件下,增加出欄量,擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,建立起穩(wěn)定的輸出渠道?？紤]到依賴于天然放牧業(yè)的家庭飼養(yǎng)條件單一、飼養(yǎng)模式粗放,應(yīng)適當(dāng)轉(zhuǎn)變經(jīng)營(yíng)模式,充分利用家庭牧場(chǎng)、扶貧合作社等抓手,整合牧區(qū)的固定資產(chǎn)、草地、牲畜、研發(fā)創(chuàng)新與政策資源,投入并推廣畜種培育、飼養(yǎng)管理等改良技術(shù),以提高飼草消化效率,創(chuàng)新經(jīng)營(yíng)模式也將在畜產(chǎn)品精深加工及銷售渠道方面的拓展有所裨益。而本研究?jī)H僅考慮了牲畜出欄時(shí)間的影響,其他方式對(duì)畜產(chǎn)品產(chǎn)量與效益仍有一定的提升空間,值得后續(xù)探討研究。

其次,本研究?jī)H考慮了公畜推遲出欄導(dǎo)致的浪費(fèi),而未將高齡母畜遲遲不出欄的牧草消耗定義為浪費(fèi)。一方面,母畜的產(chǎn)仔率會(huì)隨著歲齡的增加而降低[35];另一方面,母畜的產(chǎn)奶量和產(chǎn)奶品質(zhì)也會(huì)逐年降低[36]。但是目前的數(shù)據(jù)主要針對(duì)工業(yè)化養(yǎng)殖的奶牛和肉牛,缺乏有關(guān)自然放牧的研究。因此,若有進(jìn)一步的調(diào)研數(shù)據(jù)或試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐,可以對(duì)不同年齡母畜的生殖效率和產(chǎn)奶效率進(jìn)行量化,借鑒公畜核算標(biāo)準(zhǔn),模擬出最高的生殖年齡及出欄年齡?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是,瑪多縣畜牧業(yè)仍有很大的生態(tài)節(jié)約潛力和經(jīng)濟(jì)效益潛力有待挖掘。

此外,高寒牧區(qū)冷季漫長(zhǎng),期間草地生產(chǎn)力難以滿足牲畜的營(yíng)養(yǎng)需求,自20 世紀(jì)60 年代以來(lái),草業(yè)科技工作者在青藏高原采集優(yōu)良天然草地牧草種質(zhì)資源,并引進(jìn)國(guó)外優(yōu)良牧草種質(zhì)資源,選育適應(yīng)青藏高原獨(dú)特地理位置和氣候條件的牧草新品種,并初步應(yīng)用于三江源生態(tài)環(huán)境治理中,但其研究利用的水平仍較為落后[37],未能改變當(dāng)下草地生產(chǎn)力低的局面。同時(shí),高原缺氧等因素也進(jìn)一步惡化了牲畜的生長(zhǎng)環(huán)境。夏季干旱疊加冬季雪災(zāi),可能導(dǎo)致牲畜大量死亡[據(jù)實(shí)地調(diào)研,2008 年雪災(zāi)瑪多縣共死亡各類牲畜35 855 頭(只、匹)],而牧民沒(méi)有長(zhǎng)期補(bǔ)飼的傳統(tǒng)。現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn),高寒草原地區(qū)推行冷季舍飼或牧歸補(bǔ)飼以有效緩解冷季牲畜掉膘甚至死亡的惡性循環(huán),是高寒牧區(qū)應(yīng)對(duì)極端氣候的必要措施[38-39]。極端的氣候變化也對(duì)進(jìn)一步完善防災(zāi)政策動(dòng)態(tài)調(diào)控體系,加強(qiáng)飼草料儲(chǔ)備,提升飼草空間調(diào)配能力,健全配套的棚圈、水利、機(jī)械化等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。而瑪多縣公路交通較為便利,共玉高速、214 國(guó)道為主干線的公路四通八達(dá),為補(bǔ)飼及異地育肥提供了可能。未來(lái)的研究可以進(jìn)一步量化補(bǔ)飼對(duì)于能量需求、肉奶產(chǎn)量以及肉奶品質(zhì)的影響,從投入產(chǎn)出的角度來(lái)進(jìn)一步探索補(bǔ)飼的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。

最后,本研究以瑪多縣為例,研究高寒草原的生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益,可以為青藏高原高海拔、生態(tài)脆弱、氣候敏感區(qū)的草地畜牧業(yè)經(jīng)營(yíng)模式優(yōu)化提供實(shí)踐參考。然而青海地區(qū)草地類型豐富、畜牧業(yè)傳統(tǒng)不同,經(jīng)營(yíng)方式差異顯著。例如位于中腹部的中海拔地區(qū)干旱、多風(fēng),有“夏放高山,秋放川,冬季防災(zāi)山窩里,春放圍欄或走圈”的畜牧經(jīng)營(yíng)傳統(tǒng),冬春季草場(chǎng)退化嚴(yán)重,牲畜普遍晚熟、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)[40];而東部青藏高原和黃土高原過(guò)渡地帶,海拔較低,地形復(fù)雜,土地利用類型為農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū),以舍飼與放牧相結(jié)合的粗放型畜牧業(yè)為主[41]。因此,未來(lái)有必要針對(duì)不同海拔地區(qū)開(kāi)展調(diào)研與具體分析,為青海地區(qū)乃至整個(gè)青藏高原的畜牧業(yè)經(jīng)營(yíng)模式優(yōu)化與草畜平衡政策提供科學(xué)依據(jù)。