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2022 , Vol. 37 >Issue 7: 1903 - 1917

DOI: https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20220717

其他研究论文

甘南地区草畜平衡动态评估

  • 张聪 , 1, 2 ,
  • 闫慧敏 , 2, 3 ,
  • 姚晓军 1
展开
  • 1.西北师范大学地理与环境科学学院,兰州 730070
  • 2.中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101
  • 3.中国科学院大学,北京 100049
闫慧敏（1974- ）,女,内蒙古锡林郭勒人,博士,副研究员,主要从事土地利用与生态系统变化研究。E-mail:

张聪（1995- ）,男,甘肃天水人,博士研究生,主要从事环境科学与地理信息系统研究。E-mail:

收稿日期: 2021-03-22

  修回日期: 2021-06-23

  网络出版日期: 2022-09-28

基金资助

第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK1006)

中国科学院战略性先导科技专项（A类）资助(XDA23100202)

收起

Dynamic assessment of grass-livestock balance in Gannan

  • ZHANG Cong , 1, 2 ,
  • YAN Hui-min , 2, 3 ,
  • YAO Xiao-jun 1
Expand
  • 1. College of Geography and Environmental Science, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China
  • 2. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
  • 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received date: 2021-03-22

  Revised date: 2021-06-23

  Online published: 2022-09-28

Fold

摘要

过度放牧是导致草原退化和沙化的重要原因之一,草畜平衡管理是保障草原牧区可持续发展的关键。基于多时相遥感和畜牧业统计数据,以甘南地区为研究区,构建逐月草畜平衡动态评估的核算方法,探讨畜牧业生产管理过程中优化时空布局的必要性。主要结论如下：（1）基于产草量—饲草需求量—饲草存量动态关系的逐月核算方法实现了季节性的草畜平衡动态评估;（2）甘南地区的草畜平衡矛盾主要表现为家畜对牧草的稳定需求与天然牧草供给的季节性波动,逐月逐乡镇的饲草缺口核算为精准补饲提供科学依据;（3）州—县—乡尺度的草畜平衡状态表明甘南地区全域草量富富有余但部分县乡超载,揭示了跨行政边界的轮牧措施可以缓解因局地的季节性过载造成的草地退化。

关键词： 草畜平衡; 产草量; 尺度; 甘南地区

本文引用格式

张聪 , 闫慧敏 , 姚晓军 . 甘南地区草畜平衡动态评估[J]. 自然资源学报, 2022 , 37(7) : 1903 -1917 . DOI: 10.31497/zrzyxb.20220717

Abstract

Grass-livestock balance management is the key to ensuring the sustainable development of grassland pasture areas. Based on remote sensing images and livestock research data, this study took Gannan as the study area, constructed a month-by-month accounting method for assessing the dynamics of grass-livestock balance, and explored the necessity of optimising the spatial and temporal layout in the process of grass-livestock production management. The main conclusions are as follows: (1) The month-by-month accounting method based on the dynamic relationship between grass production-forage and demand-forage stock realizes the dynamic assessment of seasonal grass-livestock balance. (2) The contradiction of forage balance in Gannan is mainly reflected in the stable demand of livestock for forage and the seasonal fluctuation of natural forage supply, and the month-by-month, township-by-township forage shortage accounting can provide a scientific basis for accurate forage replenishment. (3) The state of forage balance at the state-county-township scale indicates that there is a surplus of forage in the whole Gannan region but some counties and townships are overloaded, which reveals that rotational grazing measures across administrative boundaries may alleviate the seasonal overload. This suggests that rotational grazing across administrative boundaries may alleviate the degradation of grassland caused by seasonal overload in local areas.

Key words： grass-livestock balance; grass productivity; scale; Gannan

作为我国最大的陆地生态系统,草地约占我国国土面积的42%,在维持生态环境健康和推动社会经济发展等方面起着十分重要的作用[1]。而20世纪70年代以来我国青藏高原[2⇓⇓⇓⇓-7]、内蒙古[8⇓⇓⇓-12]和新疆[13⇓-15]等地区的天然草地呈现出较为明显的退化趋势,具体表现为草地面积和生物多样性的减少、生产力和盖度高度的降低以及草地虫鼠害和生物入侵日趋严重等[16]。草地退化程度的加剧使得草地覆盖度、生产力和优势草种所占比例均呈现下降趋势,土壤有机质含量降低,草地资源供给、水源涵养和防风固沙等生产和生态功能衰退[17]。草地退化是草地在自然演替和人类活动共同作用下的产物,夏季降水的减少和干旱时间的延长直接影响牧草生长,而长期超载过牧是导致草地退化的最主要的因素[18⇓⇓⇓-22]。据全国草原监测报告数据显示,近十年来我国天然草地平均超载率为30%,青海省超载率为27%[23],内蒙古自治区高达102%[24],过度放牧直接导致草地生物量降低30%~50%[25]。为了保护和合理利用草地资源,2002年国务院发布的《国务院关于加强草原保护与建设的若干意见》和2003年修订的《中华人民共和国草原法》均把草畜平衡政策视为保护草地的重要措施之一,2005年农业部颁布《草畜平衡管理办法》,2006年相继实施禁牧和休牧等保护恢复草地生态环境的政策,国务院于2011年相继实施草原生态保护补助奖励政策,主要目的在于“遏制草原生态退化趋势,增强牧区经济可持续发展能力,平稳提高牧民经济收入”,具体包括禁（休）牧政策、草畜平衡政策、牧草良种补贴政策和牧民生产资料综合补贴政策。21世纪以来全国草地整体退化的趋势已得到初步遏制,目前基本呈现“整体恢复、局部恶化”的态势[26,27]。
草畜平衡是指为了维持草地生态系统的良性循环,由草原使用者或承包经营者通过多种途径获取的可利用饲草料总量与其饲养牲畜所需的饲草饲料量保持动态平衡,实质是“人—畜—草”的平衡问题[28,29],主要包括可利用饲草料总量和家畜干物质总采食量的平衡、既满足家畜需求又保证草地生物多样性良性演替的平衡和草地生态系统可持续发展的平衡三个层次[30]。由于现行的草畜平衡评估未考虑草地生产力和家畜饲草需求的季节性变化、畜牧业生产方式的多元化和草原管理等多种因素[31⇓-33],通常表现为回顾检验式评估[33⇓-35],与现代化的畜牧业生产和草原管理的适应程度较低,相关研究成果无法满足生产实践的实际需求[36⇓⇓⇓-40]。为实现时空尺度更加精准的草畜平衡动态评估,本文以甘南地区作为研究区,基于遥感产草量数据、畜牧业生产统计年鉴数据和畜牧业养殖管理方式的调研数据,根据研究区牧户在不同季节的放牧及饲养方式,依据现行草畜平衡计算体系的相关参数,构建逐月的草畜平衡动态核算方法,并对2020年甘南地区州—县—乡三个空间尺度的草畜平衡状况进行评估,以验证新的草畜平衡评估体系的准确性和实用性。并基于草畜平衡结果探讨草地畜牧业生产管理过程中优化空间布局的必要性,旨在为解决当前草畜平衡政策实施过程中出现的“整体好转、局部退化”问题提供方法和科学依据。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究区概况

甘南藏族自治州（33°06′~35°44′N,100°46′~104°44′E）位于甘肃省西南部,东西长约360 km,南北宽约270 km,下辖1市7县、99个乡镇（街道办）和664个行政村,州公署驻地在合作市（图1）。其中合作市、夏河县、碌曲县和玛曲县属于牧业区,临潭县、卓尼县和迭部县属于半农半牧区,舟曲县属于农业区。从地理区位来看,其位于青藏高原与黄土高原之间,东连秦陇,西接雪域,南邻天府,北与临夏回族自治州接壤。甘南地区是第一阶梯向第二阶梯的过渡地带,地势整体呈现西北高、东南低,地貌较为复杂,高原、山地、丘陵、河谷和盆地均有分布[41]。区域内部气候类型多样,季风气候、大陆性气候和高寒气候交错分布。受海拔和气候等多种自然因素的共同影响,境内植被呈现较为明显的垂直地带性差异,随海拔上升依次呈现干热河谷灌丛、阔叶落叶林及针阔叶混交林、亚高山落叶和常绿针叶林、高山灌丛草甸和冷石滩稀疏植被等植被类型。全域天然草地面积272.30×104 hm2,占土地面积的71.08%;可利用草原面积253.90×104 hm2,占草地面积的93.24%;草地类型主要包括高山草甸、亚高山草甸、亚高山灌丛草甸、林间草甸、山地草原等垂直地带性植被以及盐生草甸和沼泽草甸等非地带性植被;草地资源主要分布在西部的玛曲县（34.04%）、夏河县（19.08%）和碌曲县（14.98%）,东部（临潭县、卓尼县、迭部县和舟曲县）的草地面积仅占26.29%。
图1 甘南地区土地覆被

Fig. 1 Land cover in Gannan

作为全国30个少数民族自治州和10个藏族自治州之一,甘南地区有效传承了藏汉文化的精髓,被誉为“青藏高原的窗口”。2018年总人口74.86万,其中少数民族人口47.87万,藏族42.12万,回族5.43万;城镇人口23.28万,城市化率为31.10%。GDP为1.56×106万元,其中第一产业所占比例为23.68%,畜牧业产值占第一产业产值的89.14%。其中,合作市、夏河县、碌曲县和玛曲县是牧业县,临潭县、卓尼县和迭部县是半农半牧业县,舟曲县是农业县。甘南地区饲养牲畜主要包括牛、马、驴、骡、绵羊和山羊,2020年饲养牲畜3.41×106头（只）,其中大牲畜1.37×106头,羊2.04×106只。牧业县饲养牲畜2.44×106头（只）,天然草地资源较为丰富,以自然放牧和划区轮牧为主;半农半牧业县和农业县饲养牲畜0.97×106头（只）,天然草地资源较少,6-8月以自然放牧为主,其余月份以人工舍饲养殖为主。

1.2 评估指标体系的构建

草畜平衡评估的关键在于草地与家畜生产信息数据的收集,主要包括草地生产力、饲草消化率、牲畜品种、家畜生理阶段和营养需求、畜群结构和生产繁殖节律时间等[42]。本文中的草畜平衡评估主要包括两个环节：饲草需求量和可利用饲草量的计算,涉及到的参数包括：实际载畜量、饲草需求量、产草量、饲草余量和饲草存量,基于饲草需求量和饲草存量的关系确定草畜平衡指数和草畜平衡状态。

1.2.1 实际载畜量和饲草需求量

实际载畜量（Practical Carrying Capacity,PCC）是一定的草地面积和利用时间内实际饲养的牲畜数量,以羊单位为标准。
P C C = ∑ N U M i × I i
式中：NUMi表示第i种牲畜的数量（头）;Ii表示羊单位转换系数。本文中主要基于获取的统计年鉴数据中乡镇尺度将牲畜划分为大牲畜和羊两种类型,由于甘南地区整体处于青藏高原,羊以藏系绵羊为主,牛以牦牛为主。牦牛的羊单位折算系数取自甘南州草原站公布的《甘南州天然草原监测报告》,大牲畜和羊分别按5个和1个羊单位计算[43]。
由于在月际尺度上的实际饲养量缺乏准确的统计数据,本文基于统计数据中已有的牲畜年际数量和调研获得的当地牲畜繁殖与出栏动态来进行实际饲养量的月际估算。统计数据中牲畜年际数量一般会提供年末存栏量、出栏量和繁殖成活数量三个变量。其中,年末存栏量一般是指当年12月末的存栏量,而出栏量和繁殖成活数量一般是在每个月均有变化,研究中二者是根据实地调研获得的牲畜生长习性和出栏时间所描述的牲畜生长过程曲线来确定（图2）。牲畜出栏时间主要集中在6月;牦牛主要生活在海拔3000 m以上的高原地区,3岁后开始配种繁殖,平均为6~7胎,两年一产或三年两产,一胎一犊,7-9月配种,孕期250天,羿年4-6月产犊;藏系绵羊一般在30月龄开始繁殖,繁殖5~6年,一年一羔,7-9月配种,孕期150天,12月至羿年2月产羔。
图2 甘南地区主要牲畜养殖过程示意图

Fig. 2 Diagram of livestock growth curve of Gannan

基于《甘南藏族自治州统计年鉴》（ http://tjj.gnzrmzf.gov.cn/ztlm/gntjnj.htm）可获取牲畜年末存栏数量、年中出栏数量和幼崽存活数量,2020年月际牲畜数量变化可分为三个阶段：（1）2020年1-2月的牲畜数量以2019年年末存栏量为标准;（2）2020年 3-6月的大牲畜保持不变,羊在1-2月饲养量的基础上需要加上羊羔数量（幼崽成活量）;（3）2020年7-12月保持不变,大牲畜在3-6月饲养量的基础上需要加上幼犊（幼崽成活量）再减去出栏量,羊在3~6饲养量的基础上需要减去出栏量。
饲草需求量（Forage Demand,FD）是指能够满足饲养牲畜需求的草量,主要由实际载畜量和饲养天数决定。
F D = P C C × Q × T × F R f w
式中：PCC代表实际载畜量（羊单位）;Q代表羊单位日食干草量,为1.8 kg/(羊单位·天);T为饲养时间（天）;FRfw为牧草鲜干比,基于调研数据设置为3.2。

1.2.2 产草量和可利用饲草量

此部分是草畜平衡动态评估的基础和难点。本文以天然草场为基础,探讨甘南地区2020年的月际草畜平衡状态。天然草场的产草量基于甘南草原监测报告中的产草量和植被净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）反演得到,NPP数据基于MODIS数据和VPM模型[44⇓⇓-47]计算得到,时空分辨率分别为8 d、500 m,在此基础上基于时序拟合法[48]与Landsat EVI数据进行融合得到8 d、30 m的NPP数据。具体步骤包括：将2012年和2015—2018年甘南地区草原监测报告中的县域产草量与同时段同区域的草地NPP进行正比例函数的拟合,基于拟合关系与NPP数据计算2020年的月际产草量。为了更加精确地提取草地范围,本文使用空间分辨率为30 m的土地利用数据,由中国科学院资源环境科学数据中心（ http://www.resdc.cn）提供。
参与计算的草量主要包括三个变量,分别是产草量（FY）、饲草余量（FM）和饲草存量（FS）。其中产草量是草地天然生长中的新增草量,饲草余量是指在满足牲畜生长需求的草量后月末剩余的草量,饲草存量是指上个月饲草余量和当月新增草量的总和。鉴于甘南草地和农作物的熟制基本为一年一熟制,草地生长季是5-9月,所以仅有5-9月的产草量大于0,其余月份均设置为0。
F M = F S - F D
F S = F Y + F M '
式中：FD、FY、FM和FS分别代表当月的饲草需求量、产草量、饲草余量和饲草存量（108 kg）;FM'代表上月的饲草余量（108 kg）。

1.2.3 草畜平衡指数和草畜平衡状态

草畜平衡指数（GLBI）是基于饲草需求量和饲草存量的关系来反映监测单元的草畜平衡程度。
G L B I = F S - F M F M × 100 %
式中：GLBI表示草畜平衡指数（%）。
草畜平衡状态是基于GLBI和多年生态供给总量的变化进行等级划分[49],将草畜平衡等级分别划分为无天然饲草、严重超载、超载、临界超载、草畜平衡、盈余和富富有余七级,对应的GLBI分别为：GLBI= -100%、-100%<GLBI≤ -45%、-45%<GLBI< -15%、-15%≤GLBI≤15%、15%<GLBI≤45%、45%<GLBI≤75%和GLBI>75%（表1）。阈值划分基于多年生态供给变化区间确定,2000—2019年甘南地区生态供给总量最大值和最小值分别为17.03 Tg C和13.06 Tg C,二者相差30%,故以 [-15%, 15%] 作为临界超载的阈值,且以30%作为划分草畜平衡等级的基础。当GLBI<0时,饲草供给无法满足饲草需求,不同亏缺程度分别对应无天然饲草、严重超载、超载和临界超载状态。无天然饲草状态定义为月初的饲草存量为0,此时对应的GLBI= -100%;当GLBI>0时,饲草存量能够满足饲草需求,程度大小对应草畜平衡、盈余和富富有余状态[50⇓⇓-53]。
表1 草畜平衡状态分级

Table 1 The grade of grass-livestock balance (%)

草畜平衡状态 无天然饲草 严重超载 超载 临界超载 草畜平衡 盈余 富富有余
草畜平衡指数 -100 (-100, -45] (-45, -15) [-15, 15] (15, 45] (45, 75] (75, +∞)

2 结果分析

2.1 甘南地区草地畜牧业结构与饲草需求量动态

甘南地区各县域和乡镇牲畜的数量和结构空间布局差异较大。2020年甘南地区年末牲畜饲养量为803×104羊单位,总体呈现西多东少的空间分布格局。其中位于西部的玛曲县、碌曲县和夏河县饲养牲畜数量分别为224×104、152×104和126×104羊单位,占全境的比例分别为27.93%、18.93%和15.68%,三者总和占全境的62.54%;而位于东部的卓尼县、迭部县、临潭县和舟曲县,其年末牲畜饲养量之和仅占全境的27.58%。基于乡镇级尺度比较,年末牲畜饲养量最大和最小的分别是碌曲县的尕海镇（59.66×104羊单位）和舟曲县的大川镇（0.08×104羊单位）,二者相差近750倍。年末牲畜饲养量大于20×104羊单位的乡镇共有 14个,其中仅有卓尼县的尼巴镇分布在甘南地区的东部县域,其余乡镇均分布在甘南地区的西部县域。14个乡镇的牲畜总量占甘南地区牲畜总量的57.20%,相当于48.85%的草地面积提供了51.21%的产草量并饲养着57.20%的牲畜。年末牲畜饲养量小于1×104羊单位的乡镇个数为22个,均分布在甘南地区的东部县域。此外,基于比较甘南地区乡镇和县域的牲畜饲养结构（图3）可得,2020年甘南地区年末牲畜饲养量中大牲畜和羊所占比例分别为76.99%和23.01%。除临潭县（53.27%）、夏河县（44.13%）和卓尼县（24.96%）外,其余县域饲养羊的比例均低于20%,舟曲县饲养羊的比例仅占5.90%。基于乡镇级尺度比较,饲养大牲畜比例最大和最小的分别是舟曲县的八楞乡（99.25%）和临潭县的王旗镇（3.64%）,饲养大牲畜的比例小于50%的乡镇共有12个,主要分布在夏河县（6个）、临潭县（3个）和卓尼县（3个）。
图3 2020年甘南地区县域和乡镇域的牲畜饲养结构和数量

Fig. 3 Livestock rearing structure and number in counties and townships of Gannan

基于实际饲养的牲畜数量计算可得,2020年甘南地区全年饲草需求量为180.39×108 kg（图4）,月际饲草需求量呈现波动变化趋势,其中3月和5月的饲草需求量最大,为16.82×108 kg,9月和11月的饲草需求量最小,为13.69×108 kg,二者相差18.61%。玛曲县在3月和5月的饲草需求量为4.71×108 kg,舟曲县在9月和11月的饲草需求量为0.26×108 kg,二者相差18倍。与牲畜饲养量的空间分布格局类似的是,玛曲县、碌曲县和夏河县的年际饲草需求量分别为51.00×108 kg、33.53×108 kg和30.99×108 kg,共占全境年际饲草需求量的64.04%,临潭县和舟曲县的年际饲草需求量仅占全境的2.90%和1.90%,饲草需求量总体呈现西多东少的空间格局。
图4 2020年甘南地区县域月际饲草需求量

Fig. 4 Inter-monthly forage demand by county in Gannan

2.2 甘南地区饲草供给量动态

甘南地区草地生长季逐月产草量和全年产草量（图5）空间分布数据显示,产草量高值区主要分布在玛曲县黄河沿岸、碌曲县中部和夏河县北部,低值区主要分布在卓尼县和迭部县的交界地带以及舟曲县,该区域是甘南地区的主要林区,草地零星分布。各县域天然草地产草量与牲畜饲草需求量的空间布局较为一致,饲草需求量最大的县（玛曲县、夏河县和碌曲县）产草量亦最高,年产草量分别为55.06×108 kg、32.57×108 kg和24.18×108 kg,饲草需求量最小的县（临潭县和舟曲县）产草量亦最低,年产草量分别为4.56×108 kg和5.69×108 kg。全域产草量最高的月份在7月,产草量达81.35×108 kg,6月（39.19×108 kg）和8月（34.76×108 kg）产草量尚不足7月的一半,5月（5.53×108 kg）和9月（3.90×108 kg）则仅相当于6月和8月的12%左右。
图5 2020年甘南地区草地生长季月际和年际产草量空间分布

Fig. 5 Inter-monthly and inter-annual spatial distribution of forage yield in Gannan during the growing season in 2020

2020年各月甘南地区饲草存量均为盈余状态,但饲草余量具有明显的季节性差异。1-4月甘南地区处于“冷季”或“非产草季”,没有新的增量补充,饲草余量从1月的63.23×108 kg减少至4月末的15.52×108 kg;5月的产草量和饲草需求量分别为5.53×108 kg和16.82×108 kg。但由于甘南地区草地的返青期为4月中旬至5月上旬,草地返青期间实行季节性休牧政策,相当一段时间内无法放牧,只能以人工补饲的形式进行喂养或舍饲养殖,而4月末的饲草余量略低于5月的饲草需求量,因此从全域的产草能力来看,5月尚需人工饲草料补给。7-12月的饲草余量和存量均大于需求量,饲草料充足。
2020年甘南地区县域饲草余量月际差异较大（图6）,夏河县、玛曲县、迭部县和舟曲县各月饲草余量均大于0,理论上不存在饲草短缺的情况。合作市（2-5月和12月）、卓尼县（5月）、碌曲县（4-5月）和临潭县（3-5月）在不同时段存在饲草余量为0的情况,仅考虑天然草场供给的前提下需要减少牲畜饲养量来维持草畜平衡。此外,各县域月际饲草余量的变化一般分为三个阶段：1-5月、5-8月和8-12月,均呈现“减少—增加—减少”的趋势。虽然月际产草量最大值均出现在7月,但由于8月产草量均大于当月饲草需求量,8月饲草仍有盈余,故8月饲草余量呈现最大值。而传统平衡性范式下的以载畜量为主的放牧管理并未考虑气温和降水的年际波动带来的不确定性和草地资源的异质性,导致在实际应用中出现了较为严重的社会和生态问题[37]。问题的源头出现在家畜对牧草营养需求较为稳定,天然饲草的生长也是一个过程,矛盾主要体现在天然草地季节性供给的不稳定性。虽然甘南地区2020年全年饲草较为充足,在满足牲畜需求的基础上仍有剩余,但从乡镇域月际饲草余量的结果来看,“季节性缺草”仍成为一个草地畜牧业发展过程中不容忽视的问题。2020年1-5月饲草余量为0的乡镇个数分别为29个、 36个、43个、47个和51个,呈现增加的趋势,处于无天然饲草供给的状态。
图6 2020年甘南地区县域月际饲草产量、存量、需求量和余量

Fig. 6 Inter-monthly forage yield, stock, demand and margin by county in Gannan in 2020

2.3 甘南地区州—县—乡草畜平衡状态

由以上对天然草地逐月产草量和需求量的分析可以看出,甘南地区全域天然饲草充足,在满足牲畜需求的基础上仍有剩余。2020年甘南地区州域草畜平衡状态较好,除5月呈现盈余状态外,其余各月份均呈现富富有余状态。但实则在县域,月际天然饲草供给并不能完全满足饲草需求（图7）。合作市、卓尼县、碌曲县和临潭县在不同时段呈现超载现象。3月,合作市呈现无天然饲草可利用的状态,临潭县开始超载;4月,合作市和临潭县均呈现无天然饲草可利用的状态,碌曲县也严重超载;5月开始有新生的饲草,理论上合作市、临潭县和碌曲县的草畜矛盾有所缓解,但由于甘南地区处于草原返青期的休牧时期,实际上仍没有当年的鲜草可用于补给。而在夏河县、玛曲县、迭部县和舟曲县,全年各月的草畜平衡状态均呈现富富有余。
图7 2020年甘南地区—县域月际草畜平衡状态

Fig. 7 The state of inter-monthly grass-livestock balance in Gannan city and counties in 2020

与州域和县域状态相比,乡镇域月际草畜平衡状态的空间分布格局更加复杂（图8）。除7月外,其余的月份均有乡镇呈现过载甚至无天然饲草供给状态。其中在草地的非生长季（1-4月和11-12月）均有乡镇呈现无天然饲草供给的状态,乡镇个数分别为29个、 36个、43个、46个、36个和42个,占所有乡镇的28.16%、34.95%、41.75%、34.95%和40.78%;超载状态（临界超载、超载和严重超载）主要分布在5月和10月,超载区域占乡镇总数的49.52%和16.51%;虽然6月处于草地生长季,但仍有8个乡镇的天然饲草存量无法完全满足牲畜需求。即使在非生长季,甘南地区仍有43~58个乡镇呈现天然饲草富富有余或者盈余状态,这些乡镇主要分布在夏河县、玛曲县和迭部县。由此可见,乡镇域草畜平衡状态的空间差异体现了畜牧业生产规模的空间布局并不均衡,天然饲草供需平衡状态、尤其是县域和乡镇域的饲草盈亏状态的差异可作为划区轮牧的依据。
图8 2020年甘南地区乡镇域月际草畜平衡状态

Fig. 8 The state of inter-monthly grass-livestock balance in townships of Gannan in 2020

3 结论与讨论

3.1 结论

本文以甘南地区为研究区,发展了基于天然草地产草量—饲草需求量—饲草存量之间动态关系的草畜平衡核算方法,实现了逐月的草畜平衡动态核算,并对2020年甘南地区不同空间尺度的草畜平衡状况进行评估。新的评估方法定量解释了研究区传统的轮牧方式对缓解季节性饲草不足的重要作用,同时也揭示了全域饲草供给总量充足但仍有局部乡镇超载的畜牧业生产空间结构布局不均衡问题。主要结论如下：
（1）甘南地区牲畜的养殖结构以大牲畜为主（76.99%）,羊的数量仅占23.01%;养殖规模总体上呈西多东少的空间格局。玛曲县、碌曲县和夏河县的牲畜共占甘南地区牲畜总量的62.54%。年末牲畜饲养量大于20×104羊单位的乡镇共有14个,其中仅有卓尼县的尼巴镇分布在甘南地区的东部县域,14个乡镇的牲畜总量占甘南地区牲畜总量的57.20%,草地面积和产草量分别占全域的48.85%和51.21%。
（2）甘南地区的草畜平衡矛盾主要体现在家畜对牧草的稳定需求与天然牧草供给的季节性波动之间的矛盾。全域产草量最高的月份在7月,6月和8月产草量尚不足7月的一半,5月和9月则仅相当于6月和8月的12%左右。与州域相比,甘南地区县域的草畜平衡季节性矛盾较突出,合作市、临潭县、碌曲县和卓尼县无天然饲草存量的月份个数分别为5个、3个、2个和1个。
（3）不同空间尺度的草畜平衡状态评估结果揭示了甘南地区全域草量富富有余却有局部区域牲畜超载的空间布局不合理的问题。尽管甘南地区全域除5月呈现草畜平衡状态外,其余各月份均呈现富富有余状态;但在乡镇尺度,事实上除7月外其余的月份均有乡镇呈现过载甚至无天然饲草供给状态,虽然6月处于草地生长季,但仍有8个乡镇天然饲草存量无法完全满足所有的牲畜需求。即使在非生长季,甘南地区仍有43~58个乡镇天然饲草富富有余或者盈余,这些乡镇主要分布在夏河县、玛曲县和迭部县。天然饲草供需平衡状态、尤其是县域和乡镇域的饲草盈亏状态差异可作为划区轮牧的依据。

3.2 讨论

本文通过不同空间尺度的逐月草畜平衡动态评估,揭示了甘南地区虽然在州域空间尺度下各月份均不存在饲草短缺问题,但在县域尺度下合作市（2-5月和12月）、临潭县（3-5月）、碌曲县（4-5月）和卓尼县（5月）均存在饲草短缺问题。合作市、临潭县和碌曲县在4月饲草缺口最大,分别为-1.51×108 kg、-0.50×108 kg和-2.81×108 kg,卓尼县5月饲草缺口为-0.22×108 kg;乡镇域尺度的饲草缺口分布则更为复杂严峻,全年除7-8月外,均存在季节性饲草短缺的问题。其中4月共有47个乡镇存在饲草缺口,主要分布在半农半牧区,缺口总量为-9.36×108 kg。
补饲是解决季节性天然饲草不足最直接有效的手段。牧户通常为了缩短牲畜的出栏周期或是在面临天然饲草供给不足的情况下,辅之以优质干青草和青贮玉米进行喂养,防止牲畜过载并实现草畜平衡[54]。近年来,政府和牧民都在积极通过补饲确保草地畜牧业可持续发展。政府主要积极推进草地畜牧业的转型升级,以农牧结合和适度规模为基础,形成资源统筹、农牧结合的现代化畜牧业生产模式[55,56];牧民通过选择不同的草种[57,58]、营养物质[59]和补饲方式[60⇓⇓⇓⇓-65],并结合长期的畜牧业生产中积累的活动经验[66,67],依靠技术的进步实现科学补饲。甘南地区位于青藏高原和黄土高原的过渡地带,复杂多样的地理环境使得境内农牧交错带分布较广,临潭县、卓尼县和迭部县属于半农半牧区,舟曲县属于农区。在半农半牧区和农区的中低产田区域实行“草田轮作”制度,实现“粮—草—畜”系统化管理,对完善草地畜牧业发展的系统结构和维护粮食安全是十分有效的途径[54]。2015年农业部出台“粮改饲”政策,引导种植青贮玉米,发展草食畜牧业。甘肃省是最早响应国家“粮改饲”政策的区域之一,以凉州区、甘州区和环县为示范区,大力推广“粮改饲”全株青贮技术,成功探索出“养殖企业+合作社+农户”发展模式[68],这些成功案例必然会为解决甘南的季节性饲草不足提供充分的经验。
除了粮改饲的方式外,也应该注意到,甘南地区的草畜平衡状况从全州的尺度来评估其牧草量在各月份都是充足的,而在县域、尤其是乡镇域却出现季节性的饲草短缺。合作市（2-5月和12月）、卓尼县（5月）、碌曲县（3-5月）和玛曲县（3-5月）均在不同月份表现出饲草短缺现象,乡镇域表现为除7月外,其余各月均有饲草短缺现象的存在,以1-5月和10-12月饲草短缺较为普遍。这揭示了甘南地区畜牧业生产空间时空布局合理性可能存在优化的机会,如调整畜牧业生产规模布局或推行跨行政边界的轮牧措施,将会是促进全域草地畜牧业的可持续管理的可能途径。

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