秦冬梅，馮 今

（1.甘肅農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730020；2.甘肅省草原技術(shù)推廣總站）

甘南天然草地生產(chǎn)潛力與載畜量研究

秦冬梅1，馮 今2

（1.甘肅農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730020；2.甘肅省草原技術(shù)推廣總站）

甘肅甘南天然草地氣候生產(chǎn)潛力主要受水分因素和返青期溫度因素的制約，夏河縣氣候生產(chǎn)潛力受降水影響大，而瑪曲和碌曲受返青期溫度影響較大。甘南天然草地現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力占草地生產(chǎn)潛力的61.5%，還具有一定開(kāi)發(fā)空間。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析得出，瑪曲縣最大載畜量為246×104羊單位，適宜為168×104羊單位；碌曲縣最大載畜量為102×104羊單位，適宜為72×104羊單位；夏河縣最大載畜量為208×104羊單位，適宜為121×104羊單位；全州估算最大載畜量為668×104羊單位，適宜為424×104羊單位。甘南州平均超載率為74.3%，瑪曲縣為72.0%，碌曲縣為71.5%，夏河縣最低，為41.3%。甘南天然草地均處在超載狀況，一般認(rèn)為70%以上的超載率就已經(jīng)造成草地的過(guò)度利用，人為因素在草地退化中占主導(dǎo)地位。甘南高寒草地的開(kāi)發(fā)潛力較大，但因?qū)嶋H載畜過(guò)多，超載嚴(yán)重，導(dǎo)致草地退化，成為限制草地質(zhì)量提高的主要因素，降低載畜量已成為提高甘南高寒牧業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

甘南；草地生產(chǎn)潛力；遙感；載畜量；超載率

甘南草地位于甘肅省西南部的甘州藏族自治州境內(nèi)。西與青海省為界，南鄰四川省，東接本省的武都、天水、定西3個(gè)地區(qū)，北連臨夏回族自治州。土地面積38 311.6 km2，其中天然草地面積272.3×104hm2，占土地面積的70.28%，可利用草地面積253.9×104hm2，占草地面積的93.42%。甘南草地，是甘肅省重要的畜牧業(yè)生產(chǎn)基地，也是全國(guó)主要的天然草場(chǎng)之一，天然草地資源豐富，具產(chǎn)量高、質(zhì)量好、耐牧性強(qiáng)、分布較為集中等特點(diǎn)。目前，由于載畜量的增加及對(duì)草場(chǎng)的不合理利用，導(dǎo)致草場(chǎng)退化，優(yōu)良牧草減少，有毒植物大量滋生，造成天然草場(chǎng)的生產(chǎn)力下降，品質(zhì)退化。本文通過(guò)對(duì)甘南高寒草地生產(chǎn)力與載畜量的研究，為甘南高寒牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展和高寒生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 研究方法

草畜平衡的宏觀估算在全州進(jìn)行，采用遙感估算現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力時(shí)以瑪曲、碌曲、夏河純牧業(yè)縣為主要研究對(duì)象。本文采用定性研究與定量研究相結(jié)合，為使研究更加深入、準(zhǔn)確，盡可能多地運(yùn)用定量研究的方法。但由于可能受數(shù)據(jù)獲取過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)的不利影響，以及在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，定量分析所得結(jié)論不一定能真實(shí)、全面地反映實(shí)際情況，因此，要始終堅(jiān)持定性定量相結(jié)合，采取調(diào)研、訪談、專家咨詢、查閱資料等多種方式及時(shí)對(duì)定量研究所得結(jié)論進(jìn)行修正，使定量分析為定性分析提供支撐［1］。

在甘南州布設(shè)40個(gè)固定監(jiān)測(cè)樣地，200個(gè)隨機(jī)監(jiān)測(cè)樣地，2007年6—8月，每月完成700余個(gè)生產(chǎn)力測(cè)定樣方。面調(diào)查主要內(nèi)容包括記錄樣地草地類型，用GPS測(cè)定的樣方點(diǎn)經(jīng)緯度、海拔高度，記錄土壤類型、地形地貌，記錄樣方內(nèi)主要植物的名稱、蓋度、高度、地上生物量等植物群落數(shù)量信息。

1.2 遙感估測(cè)

采用美國(guó)NASA LP DAAC（The Land Processes Distributed Active Archive Center)提供的16 d合成的250 m MOD13 Q1植被指數(shù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)集包含2種植被指數(shù)產(chǎn)品（NDVI，EVI）和對(duì)應(yīng)的2個(gè)質(zhì)量信息波段、最終合成植被指數(shù)的3個(gè)原始波段等共11個(gè)波段的信息，統(tǒng)一采用SINGRID投影。該產(chǎn)品已經(jīng)經(jīng)過(guò)了去云、輻射校正、大氣校正等處理。

利用MRT投影轉(zhuǎn)換工具，對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為等經(jīng)緯度坐標(biāo)投影，基準(zhǔn)面為WGS-84坐標(biāo)系，

并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波處理，剔除噪音點(diǎn)。同時(shí)對(duì)每月兩旬產(chǎn)品進(jìn)行最大值合成處理，生成MODIS月植被指數(shù)集。按照瑪曲縣行政區(qū)劃圖，裁出研究區(qū)域2007年8月。在ArcGIS中，導(dǎo)入野外監(jiān)測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度，在NDVI植被指數(shù)圖上提取野外監(jiān)測(cè)點(diǎn)的NDVI植被指數(shù)值［2］。

利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)野外監(jiān)測(cè)點(diǎn)的地上生物量和NDVI植被指數(shù)間進(jìn)行回歸分析，得出退牧還草工程區(qū)內(nèi)外地上生物量同植被指數(shù)間的數(shù)學(xué)模型，并反演出瑪曲縣高寒草甸地上生物量圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣候生產(chǎn)潛力估算

目前，國(guó)際上計(jì)算草地氣候生產(chǎn)潛力的方法很多。其中采用最多也較為成熟的方法當(dāng)數(shù)Miami模型［3］。該模型通過(guò)計(jì)算某地區(qū)年降水量和年均氣溫等主要?dú)夂蛞貨Q定生物生產(chǎn)潛力。再據(jù)Lielig定律選擇較低的一個(gè)作為該區(qū)草地氣候生產(chǎn)潛力，基本計(jì)算公式為：

這種情況下，西王方面緊急行動(dòng)，首先是用摒棄前嫌請(qǐng)來(lái)了落跑外援勞森，然后用“小詹姆斯”桑普森臨時(shí)替換莫泰；針對(duì)本土球員戰(zhàn)斗力不強(qiáng)的弱點(diǎn)，吳慶龍請(qǐng)來(lái)了自己的老搭檔、遼寧老鄉(xiāng)接君……

上兩式中：Yt、Yr分別表示草地溫度生產(chǎn)潛力和降水生產(chǎn)潛力，單位kg/（hm2·a），t是年平均氣溫（℃），r是年降水量（mm）。據(jù)（1）、（2）式計(jì)算的甘南州瑪曲縣、碌曲縣和夏河縣高寒草地氣侯生產(chǎn)潛力見(jiàn)表1。

表1 甘南州3縣高寒草地氣候生產(chǎn)潛力

甘南高寒區(qū)草地氣候生產(chǎn)潛力主要受降水條件的制約，氣溫對(duì)返青期的影響較大。如果降水量大，且返青期未遭受低溫侵襲，這年將為豐年。

2.2 草地生產(chǎn)潛力

草地生產(chǎn)潛力是指在現(xiàn)實(shí)光溫水土條件下草地可以達(dá)到的最大生產(chǎn)力，可以看成是草地氣候土壤生產(chǎn)潛力。可由下式計(jì)算：

式中，YGS代表草地生產(chǎn)潛力，YGC是草地氣候生產(chǎn)潛力，可由（1）、（2）式計(jì)算，RGS是草地土地質(zhì)量系數(shù)，簡(jiǎn)稱草地質(zhì)量系數(shù)。RGS是特定條件下草地利用程度的綜合指標(biāo)，是草地自然生產(chǎn)能力的相對(duì)反映，是對(duì)特定區(qū)域草地質(zhì)量的整體概括，其計(jì)算公式為：

式中，Ai表示第i等級(jí)草地的相對(duì)面積，即第i等級(jí)草地占該區(qū)域總宜用草地面積的比例，Ri代表第i等級(jí)草地相應(yīng)的等級(jí)系數(shù)值。

2.3 遙感進(jìn)行現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力估測(cè)

圖1 2007年甘南州及碌曲、瑪曲、夏河現(xiàn)實(shí)平均產(chǎn)草量

2.4 草地生產(chǎn)潛力開(kāi)發(fā)度

草地現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力占草地生產(chǎn)潛力的百分比稱為草地生產(chǎn)潛力開(kāi)發(fā)度，也就是蘊(yùn)涵的生產(chǎn)潛力。甘南天然草地生產(chǎn)潛力開(kāi)發(fā)度見(jiàn)表2，開(kāi)發(fā)度達(dá)到什么程度是合理的還需進(jìn)一步研究。

表2 甘南州草地生產(chǎn)潛力開(kāi)發(fā)度

甘南全州目前的實(shí)際產(chǎn)草量水平僅相當(dāng)于草地氣候生產(chǎn)潛力的37.7%，相當(dāng)于草地生產(chǎn)潛力的61.5%，尚具有一定的開(kāi)發(fā)空間。生產(chǎn)中應(yīng)積極改良草場(chǎng)，強(qiáng)化草原基本建設(shè)，不斷提高草地質(zhì)量系數(shù)和草地生產(chǎn)潛力開(kāi)發(fā)度，推動(dòng)高寒草地畜牧業(yè)的發(fā)展。

2.5 理論載畜量

載畜量是指草地適度利用條件下，單位面積可以承載的放牧家畜折綿羊單位數(shù)。理論載畜量就是草和畜的物質(zhì)平衡的前提下，不破壞草地生態(tài)系統(tǒng)的平衡，適宜的放牧羊單位。甘南州的理論載畜量見(jiàn)表3。

表3 甘南州理論載畜量

2.6 草畜平衡現(xiàn)狀

在草畜平衡基本概念的基礎(chǔ)上，還可以將草畜平衡分為狹義草畜平衡和廣義的草畜平衡。單純從物質(zhì)平衡的角度，不考慮人口等社會(huì)因素的深刻影響的草畜平衡是狹義的草畜平衡。對(duì)狹義的草畜平衡也就是草和畜的物質(zhì)平衡狀況進(jìn)行定量的分析和判斷，是采取措施促進(jìn)實(shí)現(xiàn)草畜平衡的前提［4］。

定量分析的基本點(diǎn)在于比較草原理論載畜量和實(shí)際載畜量的差異，從而確定草原是否超載及超載的程度，在此基礎(chǔ)上再確定需要采取的措施。但目前對(duì)草畜平衡狀況進(jìn)行測(cè)算，無(wú)論是在計(jì)算的方法上還是在數(shù)據(jù)的取得上都存在不少困難，尤其在計(jì)算方法的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題上學(xué)術(shù)界缺乏統(tǒng)一權(quán)威的定論。計(jì)算時(shí)還是沿用傳統(tǒng)方法。

從表4可見(jiàn)，甘南州平均超載率74.3%，夏河縣41.3%，相對(duì)較低，說(shuō)明甘南州各縣實(shí)際全部處于超載狀況，給甘南州草地生態(tài)環(huán)境和畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)巨大的影響，70%以上的超載率就認(rèn)為已經(jīng)對(duì)草地過(guò)度利用了，人為因素在草地退化中占主導(dǎo)地位。

表4 甘南天然草地載畜量現(xiàn)狀 ×104羊單位

3 結(jié)論

1）甘南天然草地氣候生產(chǎn)潛力主要受水分因素和返青期溫度因素的制約，夏河縣氣候生產(chǎn)潛力受降水影響大，而瑪曲和碌曲受返青期溫度影響較大。

2）甘南天然草地現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力占草地生產(chǎn)潛力的61.5%，尚具有一定的開(kāi)發(fā)空間。

3）經(jīng)過(guò)計(jì)算分析得出，瑪曲縣最大載畜量為246× 104羊單位，適宜為168×104羊單位；碌曲縣最大載畜量為102×104羊單位，適宜為72×104羊單位；夏河縣最大載畜量為208×104羊單位，適宜為121×104羊單位；全州估算最大載畜量為668×104羊單位，適宜為424×104羊單位。

4）甘南州平均超載率74.3%，瑪曲縣72.0%，碌曲縣71.5%，夏河縣最低，為41.3%。甘南天然草地都處在超載狀況，一般認(rèn)為70%以上的超載率就已經(jīng)對(duì)草地過(guò)度利用了，人為因素在草地退化中占主導(dǎo)地位。

5）甘南高寒草地的開(kāi)發(fā)潛力較大，但因?qū)嶋H載畜過(guò)多，超載嚴(yán)重,導(dǎo)致草地退化，成為限制草地質(zhì)量提高的主要因素，降低載畜量已成為提高甘南高寒牧業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

［1］李貴才.基于MODIS數(shù)據(jù)和光能利用率模型的中國(guó)陸地凈初級(jí)生產(chǎn)力估算研究［D］.北京：中國(guó)科學(xué)院研究生院（遙感應(yīng)用研究所），2004.

［2］梁天剛，崔霞，馮琦勝，等.2001—2008年甘南牧區(qū)草地地上生物量與載畜量遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2009（6）：12-22.

［3］楊正禮，楊改河.中國(guó)高寒草地生產(chǎn)潛力與載畜量研究［J］.資源科學(xué)，2000（4）：72-77.

［4］劉黎明，張鳳榮，趙英偉.2000—2050年中國(guó)草地資源綜合生產(chǎn)能力預(yù)測(cè)分析［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2002（1）：76-83.

S812.8

A

2095-3887（2014）05-0040-03

10.3969/j.issn.2095-3887.2014.05.012

2014-07-14

秦冬梅（1976-），女，講師，長(zhǎng)期從事草坪教學(xué)工作。