盧欣石

以草原生態(tài)平衡原則出發(fā)，從遙感監(jiān)測草地生產力，到設立電子虛擬圍欄，到羊群的放牧監(jiān)控管理，到舍飼管理和全混合日糧（TMR）配方補飼，再到最佳出欄時間調控，全程實現(xiàn)智能化管理，就可改造我國傳統(tǒng)落后的放牧管理，實現(xiàn)放牧管理制度的轉型升級。

一、放牧在草原生態(tài)系統(tǒng)中的角色

當160萬年前人類先祖走出森林，走向草原，隨水而遷，逐草而居，草原便成為人類賴以生存、進化和發(fā)展的重要場所。人類祖先將狩獵獲取的野生獵物馴養(yǎng)放牧在草原上，并由自由覓食活動逐步發(fā)展到有專人看管，開始向游走放牧過渡，這是我國草原最早的放牧形式。隨著社會的進步和發(fā)展，草原地區(qū)人口進一步增加，家畜數(shù)量逐漸增多，牧民游牧方式又開始由“逐水草而行”逐步演變?yōu)橄募灸翀?、冬季牧場。甚至四季牧場。為了合理有效利用草場，牧民依據放牧地的地形、植被、水源等自然條件和四季變換，將草場劃分為季節(jié)性營地，一年四季游走輪牧，營地扎寨，游牧制度向四季輪牧甚至半定居放牧和定居放牧演進。無論是游牧還是定居、半定居放牧，其放牧系統(tǒng)的維系都依賴于水草的豐足。在當時社會人口比較稀少、草原承載力比較充裕的情況下，草原放牧在提高生產力、增強人類對草原的影響力方面，表現(xiàn)出巨大的優(yōu)越性，它以極少的投入換取了人們所需的各種畜產品，而且能夠實現(xiàn)草原的天然更新與持續(xù)利用。

草原是一個龐大的生態(tài)系統(tǒng)，按照生態(tài)學原理，草原生態(tài)系統(tǒng)由生產者、消費者和分解者組成。草原生生不息的能量來源于三者之間的物質交換、流動和循環(huán)。據任繼周（1995年）草原氮循環(huán)數(shù)據，草原“生產者”牧草的氮素，通過“消費者”家畜放牧，被采食66%，通過消化可吸收其中的53%，此外還有35%轉化為家畜糞尿進入草原土壤，通過“分解者”微生物轉化，可再被牧草吸收利用其中的97%。在這個循環(huán)系統(tǒng)中，家畜放牧是草原生態(tài)系統(tǒng)的驅動力，牧草是草原的第一性生產，當牧草與家畜采食達到平衡時，這個放牧系統(tǒng)就會促進草原的不斷更新與持續(xù)利用。試驗證明，草原合理放牧還具有以下幾方面的功效：（1）放牧可有效控制草原鼠害的破壞。例如我國高寒草原鼠兔危害嚴重，每公頃草地鼠兔數(shù)量達444只，但通過牦牛合理放牧可有效控制至319只，通過牦牛和藏羊的混合放牧可以降低到233只。通過家畜放牧，鼠兔控制效果可以提高90.6%。（2）放牧可促進草原植被生產力和穩(wěn)定性以及土壤微生物的多樣性。東北師范大學王德利（2014年）在松嫩草原試驗證明，合理放牧與不放牧相比，地上生物量增加了52.9%，植物豐富度增加91.7%，種系多樣性增加了10%。（3）放牧可加速草原氮沉降和碳-氮營養(yǎng)循環(huán)，從而提高草原新陳代謝和物質交換。

二、放牧系統(tǒng)出現(xiàn)的問題

放牧對草原生態(tài)系統(tǒng)的物質交換和能量流動產生正向效應，但是不合理的過度放牧必將打破草原生態(tài)系統(tǒng)平衡，對草原造成破壞。2000年春天，北京沙塵暴引起了人們的深思，追根問源，原因之一就是過度放牧引起草原退化，形成大面積的流動沙地和鹽漬化裸地，成為京津地區(qū)重要的沙塵源之一。造成草原過度放牧的一個重要社會原因就是人口數(shù)量不斷增加，家畜飼養(yǎng)數(shù)量也不斷增加，而草原面積卻日益縮減，草原負荷日趨增重，草原生態(tài)系統(tǒng)平衡打破，草原承載力極度下降。

調查數(shù)據表明，21世紀初與20世紀50年代相比，我國增加了4億人口，其中五大牧區(qū)人口增加了6000萬，放牧家畜數(shù)量增加了1.7倍，但是草原放牧面積減少了3000）5公頃。按照國際公認的干旱草原區(qū)生態(tài)容量為5人/k²的標準，我國干旱草原區(qū)人口密度達到了11.2人/km²，超過國際標準2 24倍。在人口和家畜數(shù)量雙重壓力下，草原平均超載36%，和20世紀80年代相比超載程度增加了18%。新疆的數(shù)據表明，從20世紀50年代到80年代的30年問，全疆不同類型草場優(yōu)質牧草產量減少了30%～70%，載畜能力平均下降26.3%，春秋草場甚至下降到38.3%。草原長期得不到休養(yǎng)生息，導致生產力不斷下降。此外，開墾草原是增加草原放牧壓力的另一個重要原因。自20世紀50年代以來，為了滿足糧食生產的需求，我國累計開墾草原約2000多萬公頃，此外還有部分草原被工礦開采、道路修建、城鎮(zhèn)建設等占用，迫使草原超載過牧問題更加突出。草原地區(qū)的開墾多是廣種薄收、粗放經營，加之開墾區(qū)大都降雨量偏低，利用年限短，一經開墾，草原表土破壞，兩三年內就不得不棄耕撂荒，從而加快了土地沙化過程。此外，長期在草原上采挖藥材、樵灌伐草，同樣嚴重破壞草原植被和土壤表層結構，也加劇了草原的退化進程。據《內蒙古草業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究》（劉永志等，2006）報道，在鄂爾多斯草原，每采挖l公斤甘草要破壞0.22～0.33公頃的草原。由于采挖甘草和發(fā)菜破壞的草原面積達到1333萬公頃。

上述原因導致草原放牧系統(tǒng)出現(xiàn)了巨大的問題，家畜一牧草一環(huán)境之間的循環(huán)和平衡遭到破壞，造成草原大面積退化。據《中國草業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略》研究結果，20世紀70年代中期，全國退化草原面積約占15%：到21世紀初，已經增加到90%以上，嚴重退化草原達1.8億公頃，并且以每年200萬公頃的速度繼續(xù)擴張，天然草原面積每年減少約65～70萬公頃。草原放牧系統(tǒng)的惡變導致整體生態(tài)狀況惡化，草原生產潛力喪失，草原多功能性削弱，最終影響到區(qū)域經濟和社會可持續(xù)發(fā)展。

三、受損放牧生態(tài)系統(tǒng)的修復

面對草原植被恢復和生態(tài)修復問題，是放牧還是禁牧成為問題的焦點。2000年以來，國家先后啟動了天然草原植被恢復、草原圍欄封育、退牧還草和草原禁牧、休牧、輪牧以及“放牧+舍飼”等多項工程項目和政策，取得了一定的效果。多項禁牧休牧實驗證明：退化草地如果滿足休養(yǎng)生息的條件，是可以逐漸恢復的。呼倫貝爾草原工作站從20世紀80年代中期開始進行的草原封育改良實驗表明：經過10年封育的羊草草原，群落總生物量由1988年的126.8g/m²增加到237.8g/m²，并且恢復形成以大針茅、羊草、冰草為優(yōu)勢種的穩(wěn)定群落。但是，草場封育lO年之后是否需要解禁放牧，草原的放牧屬性如何實現(xiàn)管理，是亟需我們重視的問題。

據《中國草業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略》（杜青林，2006）報道，禁牧、休牧試點工作開展以來，內蒙古、陜西、寧夏、河北、吉林、云南、甘肅等省區(qū)禁牧、休牧面積已達2933.33）5公頃，其中完全禁牧面積已達733133萬公頃，休牧1200萬公頃。有的省區(qū)如寧夏、陜西已經實行全省區(qū)禁牧。牧民飼養(yǎng)家畜是其生產資料和生活依靠，長期禁牧和舍飼，減少了牧民家庭畜牧業(yè)的收入，增加了舍飼勞力和購買飼草的成本。寧夏可利用草原面積約65萬公頃，放牧家畜存欄1932萬個羊單位，畜牧業(yè)產值5913億元。如果全部禁牧，并且維持原畜牧業(yè)產值，按照每只羊單位消耗飼草700kg/年，每只羊每年舍飼成本約500元，全部放牧家畜需要提供人工種植飼草料1300萬噸，飼養(yǎng)成本約消費10億元。這是禁牧需要付出的巨大代價。

被動的防御就是進攻的突破口。牧民為了放養(yǎng)家畜，許多地區(qū)白天禁牧，夜間偷牧，占用、偷用和強用草原的現(xiàn)象時有發(fā)生。2016年違反禁牧休牧規(guī)定案件發(fā)案數(shù)量11828起，違反草畜平衡規(guī)定案件發(fā)案數(shù)量1029起，這也成為草原監(jiān)理執(zhí)法的高發(fā)案件（《全國草原監(jiān)測報告2016》）。所以在我國草原放牧過程中，一禁就死、一放就亂的問題始終存在，簡單、粗放的放牧管理制度長期影響著我國草原的合理利用和科學管理。

四、像管理共享單車一樣管理放牧家畜

2016年開始，我國的共享單車管理模式進入人們的視野。這是基于我國互聯(lián)網和大數(shù)據平臺，對每輛單車實行云端平臺的中控管理，并通過車控終端，實現(xiàn)車輛鎖控、GPS定位和數(shù)據傳輸及調度布局功能。到2017年7月，共有1600萬輛共享單車投放到我國主要城市。如果每只放牧羊相當一輛共享單車，按照共享單車的管理模式，實行放牧制度的云端中控，從草原生態(tài)平衡原則出發(fā)，從遙感監(jiān)測草地生產力，到設立電子虛擬圍欄，到羊群的放牧監(jiān)控管理，到舍飼管理和全混合日糧（TMR）配方補飼，再到最佳出欄時間調控，全程實現(xiàn)智能化管理，就可改造我國傳統(tǒng)落后的放牧管理，實現(xiàn)放牧管理制度的轉型升級。

根據我國現(xiàn)有的技術手段和成果積累，草原高效放牧系統(tǒng)的智能化管理是完全可以做到的。我們分析，在這個智能化放牧體系中，目前國內可以達到如下技術水平：

已建立數(shù)字草原的生產力數(shù)據庫標準

從20世紀80年代開始，歷經30余年，我國已經利用遙感技術（RS）、全球定位系統(tǒng)技術（GPS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）建立了成熟的數(shù)字草原數(shù)據庫，對草原要素信息、過程信息和管理信息中的對象、現(xiàn)象、過程的相關數(shù)據進行記錄和結果表述，包括野外調查數(shù)據的植被結構和生產力監(jiān)測數(shù)據、草原牧草生長發(fā)育模擬數(shù)據、不同尺度下草地面積、長勢、病蟲害、沙化退化等草原動態(tài)監(jiān)測數(shù)據以及草原不同類型草地邊界、行政管轄邊界、地形與地貌、氣候土壤、草地類型、草地利用狀況。可以采集的數(shù)據包括中分辨率成像光譜儀（MODIS）數(shù)據、Landsat TM/ETM數(shù)據，并且數(shù)字化精度對于圖形定位控制點方根誤差小于0.075m，對于工作地圖的掃描點位誤差不大于0.1mm。

已建立較為完整有效的數(shù)字草原信息管理系統(tǒng)

該套信息系統(tǒng)包括草原管理信息系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)和草原專家系統(tǒng)，其功能可以進行草原空間數(shù)據以及屬性數(shù)據的管理應用，包括草原資源分布、利用、草原經營狀況、畜群信息、牧戶區(qū)域、地點、草場位置、家畜數(shù)量等數(shù)據的雙向查詢、統(tǒng)計分析、數(shù)據添加、輸入輸出，能夠完成草地質量評價、載畜量分析、草地放牧設計、家畜放牧歸牧動態(tài)監(jiān)測等，可以實現(xiàn)對放牧決策的分析、畜群結構的配置，并可提出最佳放牧方案和調控閾值。目前，國內能夠達到如此草原信息管理水平的研究機構有3-5家。

實現(xiàn)“家畜移動身份證”的核心功能和產品設計

要實現(xiàn)像共享單車一樣的個體化管理，就需要對放牧家畜進行“移動身份”管理。目前國內已有多家智能科技公司和研究院所設計完成了各種標識，可用作放牧家畜的“移動身份證”，其功能不同于電子耳標，也不同于共享單車的車控終端，它的功能是對放牧牛羊進行智能化識別、定位、跟蹤、軌跡、報警、監(jiān)控和管理，牛羊佩戴該類放牧終端設備，可對家畜從出生到出欄的整個生長過程及日?；顒?、草場信息、防疫信息及視頻影像信息等進行記錄，客戶端每日可實時查看家畜的生長、活動狀態(tài)。終端承載了定位模組和物聯(lián)網通信模組，支持GPS，北斗定位，實時定位精度可達5米級。

可實現(xiàn)電子虛擬圍欄的牧場設計和配置

在草原信息決策系統(tǒng)的支持下，可以按照草地生態(tài)系統(tǒng)的平衡參數(shù)，設計放牧范圍和放牧時間。依靠放牧電子終端，根據專家決策系統(tǒng)確定草場承載力面積和牛羊群采食范圍及實際營養(yǎng)需要，自定義設置圓形、四邊形及不規(guī)則多邊形的電子圍欄，靈活適用于各種大小形狀的草場。牛羊牧野過程中，一旦超出電子圍欄所圈定范圍，則發(fā)出實時報警，實施糾偏，便于精細化管理。也可根據棚圈實地位置，在APP端地圖上設置棚圈位置，用以顯示牛羊與棚圈的實時距離。

可支持視頻監(jiān)控系統(tǒng)的接入、信息追溯和科學監(jiān)管

放牧終端系統(tǒng)可支持視頻監(jiān)控等系統(tǒng)的接入并有機結合，將視頻監(jiān)控設備安裝的實際位置的經緯度坐標投射到APP和PC端地圖上，并以圖標展示出來，可在地圖上定位牛羊位置、攝像設備圖標，可調取觀看實時的監(jiān)控畫面。在科學管理方面，可按區(qū)域（省、市、縣、鎮(zhèn)）多維度統(tǒng)計分析有關綁定時間、電子圍欄、監(jiān)控、圈棚位置、畜群類型、移動范圍等多項參數(shù)。通過信息溯源，確定生產過程、獲取綠色信任，促進產業(yè)長足穩(wěn)定發(fā)展。也可依據各環(huán)節(jié)及整個產業(yè)鏈數(shù)據的統(tǒng)計分析，挖掘關聯(lián)模型、數(shù)據特征，發(fā)現(xiàn)潛在規(guī)律和客觀聯(lián)系，形成專業(yè)性專題咨詢報告，為企業(yè)產業(yè)鏈升級、企業(yè)戰(zhàn)略決策，提供切實可信的數(shù)據分析依據。

已具備TMR日糧舍飼配套技術的成熟應用和示范

在智能化放牧管理中，依據草場利用程度和放牧壓力，會及時將放牧家畜從放牧場撤離進入棚圈舍飼，以確保草場休養(yǎng)生息和草畜平衡。進入舍飼期后，可以利用TMR飼喂技術，滿足家畜的營養(yǎng)需求。TM R是全混合日糧的英文簡稱，是指按照反芻動物不同生理階段的營養(yǎng)需要，把切碎（揉搓）適當長度的粗飼料、精飼料和各種營養(yǎng)添加劑按照一定的配比進行充分攪拌混合而得到的一種營養(yǎng)相對均衡的日糧。目前我國已經完成TMR機械設備的設計和制造，也已完成各類家畜不同生長階段的營養(yǎng)標準。TMR飼養(yǎng)技術在TMR機械的基礎上能夠保證家畜日糧的精粗比例穩(wěn)定、營養(yǎng)濃度一致。目前，這種成熟的家畜飼喂技術在以色列、美國、意大利、加拿大等國已經普遍使用，我國在奶牛飼養(yǎng)上正在逐漸推廣。

上述技術都是孤立的單項成果，如果將上述六個方面的智能化技術進行整合和串聯(lián)，就可以完成從草原承載力測定——放牧強度設計——虛擬圍欄設計——放牧周期管理——圈舍補飼——放牧評價——產業(yè)鏈追溯全過程的智能化管理。這樣，我國的放牧系統(tǒng)管理不僅可以確保草原生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)平衡，而且可以確保放牧畜牧業(yè)走在世界前列。

責任編輯：周立新 馬莉莎