动物营养学报 >

2025 , Vol. 37 >Issue 9: 6358 - 6369

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2025.516

研究论文

高寒草甸典型放牧草场草畜营养盈亏平衡研究

  • 王振群 ,
  • 王迅 ,
  • 晁文菊 ,
  • 王宏力 ,
  • 马万浩 ,
  • 拜彬强 ,
  • 刘书杰 , * ,
  • 郝力壮 , *
展开
  • 青海大学,青海省高原放牧家畜动物营养与饲料科学重点实验室,西宁 810016
* 刘书杰,研究员,博士生导师,E-mail: ;
郝力壮,研究员,博士生导师,E-mail:

王振群(1981—),男,山东嘉祥人,博士研究生,从事草地放牧管理与草畜系统营养研究。E-mail:

Office editor: 武海龙

收稿日期: 2025-01-15

  网络出版日期: 2025-09-12

基金资助

青海省自然科学基金杰出青年基金(2024-ZJ-905)

国家重点研发子课题(2022YFD1302103)

国家重点研发子课题(2022YFD1602311)

收起

Nutritional Surplus or Deficiency Balance Between Forage and Livestock in Alpine Meadow Typical Grazing Pastures

  • WANG Zhenqun ,
  • WANG Xun ,
  • CHAO Wenju ,
  • WANG Hongli ,
  • MA Wanhao ,
  • BAI Binqiang ,
  • LIU Shujie , * ,
  • HAO Lizhuang , *
Expand
  • Key Laboratory of Plateau Grazing Animal Nutrition and Feed Science of Qinghai Province, Qinghai University, Xining 810016, China
* LIU Shujie, professor, E-mail: ;
HAO Lizhuang, professor, E-mail:

Received date: 2025-01-15

  Online published: 2025-09-12

Fold

摘要

本试验旨在探究天然草地与草畜平衡之间的关系,以期为高寒草甸草地与家畜平衡管理提供参考。以三江源地区高寒草甸典型嵩草草地为研究对象,通过实地监测枯草期、返青期、青草期和枯黄期4个时期牧草生物量,采用体外发酵法并结合常规营养成分分析法,分析了单位草地面积可食牧草、粗蛋白质和代谢能输出量,并核算了可食牧草、可消化粗蛋白质和代谢能承载力。结果表明:高寒草甸典型嵩草草地枯草期、返青期、青草期和枯黄期可食牧草产量分别为64.14、32.22、174.47和98.15 g/m2,可食牧草承载力分别为1.06、2.24、6.49和5.17 SHU/hm2,单位草地面积平均粗蛋白质输出量分别为2.35、4.76、20.78、5.18 g/m2。放牧家畜分别以维持需求、正常生长需求和优质生产需求为饲养目标时,可消化粗蛋白质承载力分别为0.72、6.87、16.01和5.05 SHU/hm2,0.46、4.43、10.33和3.26 SHU/hm2,0.40、3.87、9.02和2.85 SHU/hm2。枯草期、返青期、青草期和枯黄期单位草地面积代谢能产量分别为0.28、0.28、1.53和0.71 MJ/m2。放牧家畜分别以维持需求、正常生长需求和优质生产需求为饲养目标时,代谢能承载力分别为1.04、3.12、9.03和8.44 SHU/hm2,0.70、2.08、6.03和5.63 SHU/hm2,0.61、1.83、5.32和4.79 SHU/hm2。根据可消化粗蛋白质承载力,在枯黄期以维持需求、正常生长需求、优质生产需求为饲养目标时,青草期末期需减畜1.05~10.96 SHU/hm2、2.84~12.75 SHU/hm2、3.25~13.16 SHU/hm2,即减畜17.21%~68.46%、46.56%~79.64%、53.28%~82.20%。综上所述,建议根据物候期动态调控放牧强度,建立基于牧草营养动态的轮牧制度,青草期高效利用品质优良牧草,枯草期补充饲草或限制载畜量,实现草畜季节性平衡与草地资源可持续利用。

关键词： 三江源地区; 嵩草草地; 牧草营养品质; 承载力; 草畜平衡管理

本文引用格式

王振群 , 王迅 , 晁文菊 , 王宏力 , 马万浩 , 拜彬强 , 刘书杰 , 郝力壮 . 高寒草甸典型放牧草场草畜营养盈亏平衡研究[J]. 动物营养学报, 2025 , 37(9) : 6358 -6369 . DOI: 10.12418/CJAN2025.516

Abstract

This experiment aimed to explore the relationship between the natural grassland and the balance of grassland and livestock, in order to provide references for the management of the balance of alpine meadow grassland and livestock. The typical Kobresia a grassland in Sanjiangyuan region was taken as the research object, the edible forage, crude protein and metabolic energy output per unit grassland area were analyzed by monitoring forage biomass of four different periods (hay stage, regreening stage, grassy stage and withering stage) and using in vitro fermentation method combined with conventional nutritional analysis method, meanwhile, the carrying capacity of edible forage, digestible crude protein and metabolic energy were calculated. The results showed as follow: the yield of edible forage in alpine meadow of typical Kobresia grassland during hay stage, regreening stage, grassy stage and withering stage were 64.14, 32.22, 174.47 and 98.15 g/m2, the carrying capacity of edible forage were 1.06, 2.24, 6.49 and 5.17 SHU/hm2, and the output of crude protein per grassland unit area were 2.35, 4.76, 20.78 and 5.18 g/m2. When the feeding objectives of grazing livestock were maintain demand, normal growth demand and high-quality production demand, the carrying capacity of digestible crude protein were 0.72, 6.87, 16.01 and 5.05 SHU/hm2, 0.46, 4.43, 10.33 and 3.26 SHU/hm2, and 0.40, 3.87, 9.02 and 2.85 SHU/hm2. The output of metabolic energy per grassland unit area during hay stage, regreening stage, grassy stage and withering stage were 0.28, 0.28, 1.53 and 0.71 MJ/m2. When the feeding objectives of grazing livestock were maintain demand, normal growth demand and high-quality production demand, the carrying capacity of metabolic energy were 1.04, 3.12, 9.03 and 8.44 SHU/hm2, 0.70, 2.08, 6.03 and 5.63 SHU/hm2, and 0.61, 1.83, 5.32 and 4.79 SHU/hm2. According to the carrying capacity of digestible crude protein, 1.05 to 10.96 SHU/hm2, 2.84 to 12.75 SHU/hm2 and 3.25 to 13.16 SHU/hm2 stock reduction should be reduced at the end of the grassy stage, which were 17.21% to 68.46%, 46.56% to 79.64% and 53.28% to 82.20% stock reduction. In conclusion, it is recommended to dynamically regulate grazing intensity based on phenological stages, establish a rotational grazing system aligned with the nutritional dynamics of forage grass, efficiently utilize high-quality pasture during the green growth period, supplement feed or restrict stocking rates during the dormant season, thereby achieving seasonal forage-livestock balance and ensuring sustainable utilization of grassland resources.

Key words： Sanjiangyuan region; Kobresia grassland; forage nutrient quality; carrying capacity; forage-livestock balance management

草地畜牧业中的动物营养“盈亏”系统是某一地区一定时期内饲草料营养可供应量与家畜总需求量之间关系的表述[1]。草畜平衡是实现草地畜牧业可持续发展的有效途径[2],也是维持草地生态系统良性循环的关键调控手段[3-4],其核心问题在于草畜平衡管理和草地承载力核算[5],其中草地承载力核算是实现草畜平衡的基础和前提[6],同时也是畜牧业研究者和经营者等关注的核心问题。目前我国学者对于草畜平衡进行了诸多研究,在一定程度上推动了牧区草畜平衡理论的发展,但仍然存在很多问题和不足,主要表现为关于草地承载力核算的大多数研究集中于以牧草生长最旺盛时期的草地生物量作为草地供给量[7],或者集中于以年际平衡为主[8-9],对草地生产力和家畜需求的季节性差异等研究较少,而草地畜牧业是一个取决于饲草数量与质量的时间动态过程[10]。此外,仅从干物质(dry matter,DM)供需方面来指示草畜平衡,忽略了家畜在不同营养需求(维持代谢和正常生长)下对营养、能量需求的差异性[10-11]。因此,单纯从草畜干物质供需方面评价草畜平衡,既不能准确地揭示草地的载畜潜力,也无法实现放牧家畜的精准管理和科学补饲。核定草地承载力需要综合考虑草地牧草生产力的季节性差异及家畜维持代谢和进行生产时对牧草及其营养需求的差异性,采用营养承载力和可食牧草承载力相结合的评估方法[12-14],这样才能科学评估草地承载力,有效支撑草地的管理和决策[15]。
本研究选择三江源地区高寒草甸典型嵩草(Kobresia)草地为研究对象,通过实地监测枯草期(hay stage,HS)、返青期(regreening stage,RS)、青草期(grassy stage,GS)和枯黄期(withering stage,WS)4个时期牧草生物量,采用常规营养成分分析法并结合体外发酵法,综合评定4个时期草地营养供给潜力,计算和比较可食牧草承载力及可消化粗蛋白质(digestible crude protein,DCP)、代谢能(metabolic energy,ME)承载力;同时根据家畜不同饲养目标时营养需求的差异性,探讨了不同情形下的营养承载力及草畜平衡管理。通过确定可食牧草承载力和营养承载力,从不同层次全面反映该地区天然草地载畜能力,以期为这一地区和青藏高原其他地区放牧家畜的科学补饲和草畜平衡模式的建立、管理决策提供参考和示范。

1 材料与方法

1.1 研究地点及采样地概况

研究地点位于青海省玉树藏族自治州玉树市,位于青藏高原东部、青海省南缘,地理坐标介于东经95°41'~97°44',北纬32°41'~33°46',地貌以高山峡谷和山原为主,间或有许多小盆地和沼泽地,全境平均海拔4 498 m,属典型的青藏高原大陆性气候,气候只有冷暖之别,无四季之分,年平均气温-2.9 ℃,年降水量487 mm,多集中于6—9月份。草地类型主要为典型高寒草甸,其中嵩草草地是主要的草地类型,主要优势种有高山嵩草(Kobresia hastily)、线叶嵩草(Kobresia.capillifolia)、矮嵩草(Kobresia.humilis)等,典型的杂类草有藨草(Scripus triqueter)、珠芽蓼(Polygonum viviparum)、黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)等,是该地区放牧牦牛和藏羊主要的营养保障[16]。畜牧业为当地主要生产方式,放牧家畜主要为藏羊和牦牛。本研究以该地区主要草地类型——嵩草草地为研究对象,按照任继周[17]样地设置原则,分别在玉树市国营牧场及巴塘乡的上巴塘、下巴塘地区设置9个典型嵩草草地样地,在青草期确定各样地植被特征(表1)。
表1 样地植被特征

Table 1 Vegetation characteristics of sample plots %

样地
Sample plots		 主要草地物种群落
Mainly species of grassland community		 盖度
Cover degree
1 矮嵩草、线叶嵩草、小嵩草、赖草 64~89
2 高山嵩草、珠芽蓼、藨草、矮嵩草、草地早熟禾、黄花棘豆 80~93
3 线叶嵩草、小嵩草、珠芽蓼、矮嵩草、黄花棘豆 72~93
4 矮嵩草、珠芽蓼、线叶嵩草、小嵩草、赖草、黄花棘豆 71~92
5 线叶嵩草、针茅、草地早熟禾、羊茅、黄花棘豆 65~92
6 矮嵩草、线叶嵩草、草地早熟禾、针茅 41~63
7 矮嵩草、线叶嵩草、草地早熟禾、针茅 42~60
8 矮嵩草、针茅、委陵菜、狼毒、益母草 31~53
9 矮嵩草、针茅、委陵菜、狼毒、益母草 30~53

1.2 试验设计与方法

1.2.1 样品采集与前处理

本试验枯草期、返青期、青草期和枯黄期4个时期大致时间范围分别为11月至次年4月、4月中旬至6月上旬、6月至8月中下旬和9月至10月,采样时间分别为2月26—27日(枯草期)、5月20—21日(返青期)、8月23—25日(青草期)和10月1—2日(枯黄期),采集混合草样。每个样地内随机选取3个1 m×1 m重复样本,采用目测法[17]测定典型样地的植被覆盖度,采用刈割法[17]获取地上现存生物量,牧草样品留茬高度为2~3 cm,挑出不可食部分,称重并记录,带回实验室风干称重,粉碎过筛(筛网孔径1 mm)备用。

1.2.2 试验动物及管理

选择健康、体重接近的3岁3头安装有永久性瘤胃瘘管的成年大通牦牛作为瘤胃液供体,营养状况为1.5倍的维持水平。试验饲粮由精料、燕麦青干草和小麦秸秆组成,饲粮精粗比为30∶70。精料日供给量为每头400 g,分早、晚2次投喂,08:00在饲喂粗饲料前供给精料,待精料采食完毕后,自由采食燕麦干草和小麦秸秆混合牧草;18:00喂给剩余精料,自由饮水,预饲15 d后,开始正试期,晨饲前用真空泵抽取瘤胃液,装入保温桶内,并迅速带回实验室。

1.2.3 牧草常规营养测定指标及方法

干物质含量依据GB/T 6435—1986中方法,采用直接烘干法进行测定;粗蛋白质(crude protein,CP)含量依据GB/T 6432—1994中方法,采用半微量凯氏定氮法进行测定;粗脂肪(ether extract,EE)含量依据GB/T 6433—1994中方法,采用索氏脂肪提取法进行测定;粗纤维(crude fiber,CF)含量依据GB/T 6434—2022中方法进行测定;酸性洗涤纤维(acid detergent fibre,ADF)和中性洗涤纤维(neutral detergent fibre,DNF)含量依据Van Soest等[18]的方法进行测定;粗灰分(crude ash,Ash)含量依据GB/T 6438—1992,采用马福炉灼烧法进行测定。除干物质外,其余测定指标均以干物质为基础。

1.2.4 体外产气法估测牧草能值

体外产气法参考薛艳锋等[19]。通过瘤胃瘘管在晨饲前用真空泵抽取3头供饲牦牛瘤胃液,采用Menke等[20]的方法准备缓冲液,并将缓冲液与瘤胃液以2∶1的比例混合,然后混合培养。培养管装入人工瘤胃培养液,放置到培养箱中开始培养时计时,在1、2、3、4、5、6、8、10、12、16、20、24、28、32、36、42、48 h各时间点取出培养管并快速读数记录产气量,消化能和代谢能计算参考Menke等[21],具体计算公式如下:
消化能(MJ/kg)=0.138 4×GP+0.142×CP+0.111×EE+2.86;
代谢能(MJ/kg)=0.145 6×GP+0.076 75×CP+0.164 2×EE+1.198。
式中:GP为24 h产气量(mL);CP、EE分别为牧草草样粗蛋白质含量(%)、粗脂肪含量(%)。

1.3 放牧家畜承载力计算

1.3.1 计算参数

承载力计算主要依据中华人民共和国农业行业标准《天然草地合理载畜量的计算》(NY/T 635—2015)[22],计算标准羊单位的承载力。标准羊单位是指1只体重45 kg,日消耗1 800 g标准干草的成年绵羊。标准羊单位/公顷(SHU/hm2)指每公顷草地可承载的标准羊单位数量,是衡量草地或牧场载畜量的常用单位,反映草地的生产力或合理载畜量[22]。本研究中按照标准干草日食量,根据中华人民共和国农业行业标准《肉羊饲养标准》(NY/T 816—2021)[23],并参照郭雅婧等[11]对不同饲养目标的划分,每个标准羊单位维持需求、正常生长需求和优质生产需求粗蛋白质日需要量分别为80、124和142 g/d,代谢能日需要量分别为8.38、12.55、14.23 MJ/d。标准羊单位日增重100、200和300 g,则粗蛋白质日需要量分别为152、192和210 g。根据相关研究[6,13]和实地调查,将冷季牧草保存率核定为70%,冷、暖2季牧草平均利用率核定为50%;暖季牧草粗蛋白质消化率采用62.25%,冷季牧草粗蛋白质消化率采用39%[19,24]。结合该区放牧特点和牧民访谈核定放牧天数,分别核定为:返青期54 d,青草期101 d,枯黄期50 d,枯草期160 d。

1.3.2 计算方法

结合国内外对草地承载力的确定方法,本研究从2个层次即可食牧草承载力和营养承载力(可消化粗蛋白质承载力和代谢能承载力)表征该地区高寒草地典型嵩草草地的放牧家畜承载力。按照下列公式计算[15,25]:
可食牧草承载力(SHU/hm2)=(草场可食牧草干草产量×草场放牧利用率)/(放牧天数×标准羊单位的干物质日需要量);
可消化粗蛋白质承载力(SHU/hm2)=(草场可消化蛋白质产量×草场放牧利用率)/(放牧天数×标准羊单位的粗蛋白质日需要量);
代谢能承载力(SHU/hm2)=(草场代谢能输出量×草场放牧利用率)/(放牧天数×标准羊单位的代谢能日需要量)。

1.4 数据统计与分析

试验数据使用Excel 2021进行整理,采用SPSS 25.0统计分析软件进行单因素方差分析和Duncan氏法多重比较。结果以平均值±标准差(SD)表示,P<0.05表示差异显著。

2 结果

2.1 不同物候期典型嵩草单位草地面积营养输出量

2.1.1 单位草地面积常规营养输出量

由表2可知,青草期单位面积粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维输出量显著高于枯黄期、枯草期和返青期(P<0.05);枯黄期单位面积粗脂肪输出量显著高于枯草期和返青期(P<0.05);枯草期和枯黄期单位面积粗纤维和中性洗涤纤维输出量显著高于返青期(P<0.05);枯黄期单位面积粗灰分和酸性洗涤纤维输出量显著高于返青期(P<0.05)。
表2 单位面积常规营养输出量

Table 2 Output of conventional nutrient per unit area g/m2

项目
Item		 粗蛋白质
CP		 粗脂肪
EE		 粗纤维
CF		 粗灰分
Ash		 中性洗涤纤维
NDF		 酸性洗涤纤维
ADF
枯草期HS 2.35±0.69b 1.42±0.36c 19.37±5.25b 3.59±0.95bc 39.25±9.16b 28.46±6.91bc
返青期RS 4.76±0.54b 0.96±0.23c 7.60±1.56c 1.95±0.27c 16.43±9.78c 10.22±1.89c
青草期GS 20.78±4.22a 6.42±1.06a 39.77±5.50a 11.55±2.11a 78.12±11.57a 54.59±8.50a
枯黄期WS 5.18±0.67b 3.37±0.28b 26.81±2.02b 6.40±0.88b 55.90±4.36b 40.82±4.28b

同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。

In the same column, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.1.2 单位草地面积体外产气指标输出量

由表3可知,单位草地面积体外产气指标输出量总体表现为青草期>枯黄期>枯草期>返青期,其中,枯草期和返青期单位面积代谢能输出量相同。可食可消化干物质(edible digestible dry matter,EDDM)为综合评定天然草地优劣的一个重要指标[26]。在单位草地面积EDDM输出量中,青草期显著高于枯黄期、枯草期和返青期(P<0.05),枯黄期显著高于枯草期和返青期(P<0.05),而枯草期和返青期之间无显著差异(P>0.05)。单位草地面积消化能和代谢能输出量与EDDM统计结果一致。青草期24 h产气量和48 h产气量显著高于枯黄期、枯草期和返青期(P<0.05),枯黄期显著高于返青期(P>0.05)。
表3 单位面积体外指标输出量

Table 3 Output of fermentation parameter per unit area

项目
Items		 可食可消化干物质
EDDM/(g/m2)		 24 h产气量
GP/(L/m2)		 48 h产气量
GP/(L/m2)		 消化能
DE/(MJ/m2)		 代谢能
ME/(MJ/m2)
枯草期HS 23.44±6.11c 13.70±3.36bc 18.35±4.51bc 0.38±0.12c 0.28±0.10c
返青期RS 19.68±3.38c 7.62±1.38c 9.15±1.64c 0.32±0.06c 0.28±0.05c
青草期GS 89.41±14.20a 41.12±6.24a 50.27±7.34a 1.76±0.27a 1.53±0.23a
枯黄期WS 46.94±4.10b 18.49±1.63b 24.56±1.94b 0.84±0.06b 0.71±0.06b

2.2 不同物候期典型嵩草草地平均理论承载力

2.2.1 草地可食牧草产量和承载力

由表4可知,不同时期草地可食牧草承载力差异较大,其中枯草期最低,为1.06 SHU/hm2;青草期最高,为6.49 SHU/hm2;而返青期和枯黄期分别为2.24和5.17 SHU/hm2。青草期和枯黄期可食牧草产量和承载力显著高于枯草期和返青期(P<0.05)。
表4 草地可食牧草产量和承载力

Table 4 Yield and carrying capacity of edible forage of grassland

项目
Items		 鲜草产量
Fresh forage yield/
(g/m2)		 可食牧草产量
Yield of edible
forage/(g/m2)		 放牧天数
Grazing days/d		 放牧利用率
Grazing utilization
rate/%		 可食牧草承载力
Carrying capacity of edible
forage/(SHU/hm2)
枯草期HS 87.56±20.12b 64.14±15.96c 160 35 1.06±0.74b
返青期RS 80.38±28.80b 32.22±5.66c 54 50 2.24±0.16b
青草期GS 447.87±43.53a 174.47±28.24a 101 50 6.49±3.33a
枯黄期WS 126.07±29.39b 98.15±8.93b 50 35 5.17±1.33a

2.2.2 不同饲养目标下牧草可消化粗蛋白质承载力

由表5可知,在维持需求下,标准羊单位粗蛋白质日需要量为80 g/d,枯黄期、返青期、青草期和枯黄期可消化粗蛋白质承载力分别为0.72、6.87、16.01和5.05 SHU/hm2。在正常生长需求下,标准羊单位粗蛋白质日需要量为124 g/d,枯黄期、返青期、青草期和枯黄期可消化粗蛋白质承载力分别为0.46、4.43、10.33和3.26 SHU/hm2。在优质生产需求下,标准羊单位粗蛋白质日需要量为142 g/d,枯黄期、返青期、青草期和枯黄期可消化粗蛋白质承载力分别为0.40、3.87、9.02和2.85 SHU/hm2。3种饲养目标下可消化粗蛋白质承载力表现为青草期>返青期>枯黄期>枯草期,其中,青草期显著高于枯黄期、枯草期和返青期(P<0.05),枯黄期和返青期显著高于枯草期(P<0.05),而枯黄期和返青期之间无显著差异(P>0.05)。
表5 不同饲养目标下可消化粗蛋白质承载力

Table 5 Carrying capacity of DCP under different feeding objectives

项目
Items		 粗蛋白
质输出量
Output of CP/
(g/m2)		 维持需求
Maintain demand		 正常生长需求
Normal growth demand		 优质生产需求
High-quality production
demand
粗蛋白质
日需要量
Daily
requirement
of CP/
(g/d)		 可消化粗蛋
白质承载力
Carrying
capacity of
DCP/
(SHU/hm2)		 粗蛋白质
日需要量
Daily
requirement
of CP/
(g/d)		 可消化粗蛋
白质承载力
Carrying
capacity of
DCP/
(SHU/hm2)		 粗蛋白质
日需要量
Daily
requirement
of CP/
(g/d)		 可消化粗蛋
白质承载力
Carrying
capacity
of DCP/
(SHU/hm2)
枯草期HS 2.35±0.69b 80 0.72±0.60d 124 0.46±0.39d 142 0.40±0.34d
返青期RS 4.76±0.54b 80 6.87±2.21b 124 4.43±1.43b 142 3.87±1.24b
青草期GS 20.78±4.22a 80 16.01±10.28a 124 10.33±6.63a 142 9.02±5.79a
枯黄期WS 5.18±0.67b 80 5.05±1.86bc 124 3.26±1.20bc 142 2.85±1.05bc
由表6可知,以青草期为例,展示了标准羊单位不同日增重下可消化粗蛋白质承载力。根据《肉羊饲养标准》(NY/T 816—2021)[23],如果标准羊单位日增重为100 g时,粗蛋白质日需要量为152 g,则可消化粗蛋白质承载力为8.42 SHU/hm2;如果标准羊单位日增重为200 g时,粗蛋白质日需要量为192 g,则可消化粗蛋白质承载力为6.67 SHU/hm2;如果标准羊单位日增重为300 g时,粗蛋白质日需要量为210 g,则可消化粗蛋白质承载力为6.10 SHU/hm2。
表6 青草期标准羊单位日增重与可消化粗蛋白质承载力

Table 6 Daily gain of standard sheep unit and carrying capacity of DCP during GS

项目
Items		 粗蛋白质
输出量
Output of CP/
(g/m2)		 放牧天数
Grazing
days/d		 利用率
Utilization
rate/%		 日增重
Daily gain/
(g/d)		 粗蛋白质
日需要量
Daily requirement of
CP/(g/d)		 可消化粗蛋
白质承载力
Carrying capacity of
DCP/(SHU/hm2)


青草期GS		 20.78±4.22 101 50 100 152 8.42±5.41
20.78±4.22 101 50 200 192 6.67±4.28
20.78±4.22 101 50 300 210 6.10±3.91

2.2.3 不同饲养目标下牧草代谢能理论承载力

由表7可知,在维持需求下,标准羊单位代谢能日需要量为8.38 MJ/d,枯黄期、返青期、青草期和枯黄期代谢能承载力分别为1.04、3.12、9.03和8.44 SHU/hm2。在正常生长需求下,标准羊单位代谢能日需要量为12.55 MJ/d,枯黄期、返青期、青草期和枯黄期代谢能承载力分别为0.70、2.08、6.03和5.63 SHU/hm2。在优质生产需求下,标准羊单位代谢能日需要量为14.23 MJ/d,枯黄期、返青期、青草期和枯黄期代谢能承载力分别为0.61、1.83、5.32和4.97 SHU/hm2。3种饲养目标下代谢能承载力均表现为青草期和枯黄期显著高于枯草期和返青期(P<0.05),而青草期和枯黄期之间、枯草期和返青期之间无显著差异(P>0.05)。
表7 不同饲养目标下代谢能承载力

Table 7 Carrying capacity of ME under different feeding objectives

项目
Items		 代谢能
输出量
Output of ME/
(MJ/m2)		 维持需求
Maintain demand		 正常生长需求
Normal growth demand		 优质生产需求
High-quality production
demand
代谢能日
需要量
Daily
requirement of
ME/(MJ/d)		 代谢能
承载力
Carrying
capacity of
ME/(SHU/hm2)		 代谢能日
需要量
Daily
requirement of
ME/(MJ/d)		 代谢能
承载力
Carrying
capacity of
ME/(SHU/hm2)		 代谢能日
需要量
Daily
requirement of
ME/(MJ/d)		 代谢能
承载力
Carrying
capacity of
ME/(SHU/hm2)
枯草期HS 0.28±0.10c 8.38 1.04±1.06b 12.55 0.70±0.71b 14.23 0.61±0.63b
返青期RS 0.28±0.05c 8.38 3.12±1.59b 12.55 2.08±1.06b 14.23 1.83±0.94b
青草期GS 1.53±0.23a 8.38 9.03±4.36a 12.55 6.03±2.91a 14.23 5.32±2.57a
枯黄期WS 0.71±0.06b 8.38 8.44±1.93a 12.55 5.63±1.29a 14.23 4.79±1.14a

2.3 典型嵩草草地家畜营养需求与牧草营养供给平衡管理

由表8可知,以可消化粗蛋白质承载力为例,通过对不同饲养目标下枯黄期可消化粗蛋白质承载力估算,发现在维持需求、正常生长需求、优质生产需求和不同日增重情形时,均需采取不同程度的减畜。如果在枯黄期以维持需求为饲养目标,而在青草期以维持需求、正常生长需求、优质生产需求和日增重100、200、300 g为饲养目标时,分别在青草期末应减畜10.96、5.28、3.97、3.37、1.62和1.05 SHU/hm2。若在枯黄期进行正常生长需求,而在青草期以维持需求、正常生长需求、优质生产需求和日增重100、200、300 g为饲养目标时,分别在青草期末应减畜12.75、7.07、5.76、5.16、3.41和2.84 SHU/hm2。如果在枯黄期以优质生产需求为饲养目标,而在青草期以维持需求、正常生长需求、优质生产需求和日增重100、200、300 g为饲养目标时,分别在青草期末应减畜13.16、7.48、6.17、5.57、3.82和3.25 SHU/hm2。
表8 不同情形下青草期末理论减畜量

Table 8 Theoretical stock reduction in late GS under different conditions

项目
Items		 青草期可消
化粗蛋白
质承载力
Carrying
capacity
of DCP during
GS/(SHU/hm2)		 枯黄期维持需求
Maintain demand
during WS		 枯黄期正常生长需求
Normal growth demand
during WS		 枯黄期优质生产需求
High-quality production
demand during WS
可消化粗蛋
白质承载力
Carrying
capacity of
DCP/(SHU/hm2)		 减畜量
Stock
reduction/
(SHU/hm2)		 可消化粗蛋
白质承载力
Carrying
capacity of
DCP/(SHU/hm2)		 减畜量
Stock
reduction/
(SHU/hm2)		 可消化粗蛋
白质承载力
Carrying
capacity of
DCP/
(SHU/hm2)		 减畜量
Stock
reduction/
(SHU/hm2)


青草期
GS		 维持需求
Maintain
demand		 16.01±10.28 5.05±1.86 10.96 3.26±1.20 12.75 2.85±1.05 13.16
正常生
长需求
Normal
growth
demand		 10.33±6.33 5.28 7.07 7.48
优质生产
需求
High-quality
production
demand		 9.02±5.79 3.97 5.76 6.17


日增重
Daily gain/
(g/d)		 100 8.42±5.41 3.37 5.16 5.57
200 6.67±4.28 1.62 3.41 3.82
300 6.10±3.91 1.05 2.84 3.25

3 讨论

3.1 不同物候期典型嵩草草地放牧草场可食牧草承载力

评价某种草地类型营养输出能力的基本指标是天然牧草的产量,通常用鲜草产草量和干草产草量2个指标来描述[19]。产草量代表草地的生产状况和生产潜力,影响草地载畜量[27]。贺福全等[28]研究表明,青海省玉树藏族自治州巴塘乡返青期、盛草期和枯黄期可食牧草产量分别为77.04、125.75、121.31 g/m2。受水热环境的影响,本研究中4个时期典型嵩草草地干草产草量存在明显的季节性差异,可食牧草产量为青草期(174.47 g/m2)>枯黄期(98.15 g/m2)>枯草期(64.14 g/m2)>枯草期(32.22 g/m2)。由此可见,该区域典型嵩草草地类型的产草量整体上较低,主要归因于不同区域温度、水分等生态因子营造的局部小气候,导致植被生物量差异显著。
可食牧草承载力是核定区域承载能力最直观的指标[15]。本试验结果表明,典型嵩草草地放牧草场全年可食牧草承载力为青草期(6.49 SHU/hm2)>枯黄期(5.17 SHU/hm2)>返青期(2.24 SHU/hm2)>枯草期(1.06 SHU/hm2)。可食牧草承载力的核算主要取决于草场可食牧草输出量和放牧天数。青藏高原的草原冷季漫长,而暖季只有短短的几个月[29],夏秋季节牧草处于青草期,饲草丰富,能满足家畜对干物质的需求,而枯草期牧草经过冷季漫长的日照和风吹,单位面积可提供的牧草量降到最低[16],干物质供应不足,甚至严重匮乏。本研究中,枯草期的可食牧草承载力为1.06 SHU/hm2,与其他研究相比,高于三江源高寒草地(0.70 SHU/hm2)[15]和青藏苔草草原(0.31 SHU/hm2)[13],但低于冷季藏嵩草草甸(2.18 SHU/hm2)[13]和玛曲高寒草甸(2.98 SHU/hm2)[30]。主要原因在于本研究测得枯草期可食牧草产量为64.14 g/m2,高于三江源高寒草地(50.27g/m2)[15]和青藏苔草草原(21.08 g/m2)[13],低于玛曲高寒草甸(230.45 g/m2)[30];此外,不同研究核定放牧天数和草地放牧利用率标准不一致,导致可食牧草承载力的计算结果存在较大差异。

3.2 不同物候期典型嵩草草地放牧草场营养承载力

3.2.1 天然单位草地面积常规营养输出量

天然单位草地面积营养输出量决定了放牧家畜的承载力,可以较好地反映天然草地供应营养物质的能力,将草地可以给放牧家畜提供营养物质的潜力数量化[16]。本研究中,根据各物候期天然牧草干物质产量和常规营养含量,计算单位草地面积常规营养输出量,干物质、粗蛋白质和粗脂肪输出量均表现为青草期>枯黄期>返青期>枯草期,而可食牧草产量表现为青草期>枯黄期>枯草期>返青期,粗蛋白质输出量表现为青草期>枯黄期>返青期>枯草期,归因于该地区牧草粗蛋白质含量为青草期>返青期>枯黄期>枯草期,使得单位草地面积粗蛋白质输出量表现为返青期高于枯草期,但青草期可食牧草产量远高于返青期,所以青草期粗蛋白质输出量最高。枯草期单位草地面积营养输出量最低,证实了该地区枯草期相比于其他各期,无论从量上还是质上都处于一年中草地生产力的最低点,建议牧民进行精准补饲,合理利用草场资源。
牧草经体外发酵培养后,测得的各项指标反映了牧草过瘤胃后被家畜所利用的程度,根据天然牧草产量和体外产气法所测得消化率,由产气量结合牧草常规营养成分中粗蛋白质和粗脂肪含量估测出的消化能和代谢能,计算出单位草地面积体外产气指标输出量,在一定程度上可以较好地反映单位面积草地上被放牧家畜所能利用的牧草量。本试验测得,不同物候期EDDM、24 h产气量、48 h产气量、消化能和代谢能输出量变化范围分别为19.68~89.41 g/m2、7.62~41.12 L/m2、9.15~50.27 L/m2、0.32~1.76 MJ/m2、0.28~1.53 MJ/m2。典型嵩草草地青草期单位面积消化能和代谢能输出量较枯草期高出363.16%和446.43%。

3.2.2 高寒典型嵩草草地营养承载力

近年来,草地生态学家提倡根据饲用植物可利用营养物质来估测载畜量,即把饲用植物的营养供给同家畜的营养需要联系起来,把草地营养产量和家畜营养需求作为一个系统来看待,既能客观地反映草地的营养生产力,又能满足放牧家畜对营养的需求[11,31]。天然草地饲用植物营养品质具有明显的时空异质性,且可利用饲草量在时间上的差异比在空间上的差异对家畜影响大[31]。因此,比较科学的草地承载力评估方法是:在干物质供需方面评价草畜平衡的基础上,需要综合考虑草地牧草生产的季节性差异和家畜在不同饲喂目标下对牧草及其营养需求的差异性,采用营养载畜量和可食牧草载畜量相结合的评估方法[12,14,32]。本试验结果表明,在维持需求、正常生长需求和优质生产需求3个饲喂目标下,可消化粗蛋白质承载力均表现为青草期>返青期>枯黄期>枯草期。在正常生长需求下,枯草期、返青期、青草期和枯黄期可消化粗蛋白质承载力分别为0.46、4.43、10.33和3.26 SHU/hm2,相较于维持需求,全年相应时期分别降低了0.26、2.44、5.68和1.79 SHU/hm2;在优质生产需求下,枯草期、返青期、青草期和枯黄期可消化粗蛋白质承载力分别为0.40、3.87、9.02和2.85 SHU/hm2,相较于维持需求,相应时期分别降低了0.32、3.00、6.99和2.20 SHU/hm2。

3.3 天然牧草营养供给与放牧家畜营养需求平衡管理建议

合理放牧的关键是实现草地供给和家畜需求的平衡[33]。综合考虑天然草地生产力的季节性差异及放牧家畜需求的季节性差异[34],区分家畜在不同饲养目标(维持需求、正常生长需求及优质生产需求)时对牧草营养和能量需求的差异性,依据可食牧草的营养和能量产量分季节、饲喂水平核定承载力,可以有效利用天然草地资源,科学指导畜牧业可持续发展。枯黄期可食牧草数量和营养品质均无法满足放牧家畜营养需求,因此实施冷季休牧或减畜措施对恢复高寒草地功能、实现草地可持续利用具有重要意义。根据可消化粗蛋白质承载力,在枯黄期以维持需求、正常生长需求、优质生产需求为饲养目标时,青草期末期需减畜1.05~10.96 SHU/hm2、2.84~12.75 SHU/hm2、3.25~13.16 SHU/hm2,即减畜17.21%~68.46%、46.56%~79.64%、53.28%~82.20%。因此,家畜数量需要根据该区域草地承载力的动态变化进行动态调整。然而,核减放牧家畜数量势必会影响当地牧民经济收入,使得生态效益和经济效益兼顾的草畜平衡政策在牧区执行过程中受到阻滞。为达到生产效益最大化和草地合理利用的可持续发展,兼顾生态效益和经济效益,除综合比较可食牧草承载力和营养承载力确定科学合理的理论承载力并核算减畜量外,还需在秋冬季节进行科学补饲喂养和畜群结构调整,在为了缩短牲畜的出栏周期或面临天然饲草供应不足的情况下,辅之以优质干青草进行喂养,防止牲畜过载并实现草畜平衡,是实现区域草地有效利用和畜牧业可持续发展的有效途径。

4 结论

三江源地区天然放牧草地牧草产量和营养品质季节性变化大,应根据物候期动态调控放牧强度,枯黄期按饲养目标差异化减畜17.21%~82.20%,优先保障家畜维持需求。建议建立基于牧草营养动态的精准轮牧制度,青草期高效利用品质优良牧草,枯草期补充饲草或限制载畜量,实现草畜季节性平衡与草地资源可持续利用。

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