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黃土丘陵溝壑區(qū)草地資源利用空間結(jié)構(gòu)研究安塞紙坊溝流域草地資源利用空間結(jié)構(gòu)及其畜牧業(yè)發(fā)展?jié)摿?/p>

干旱地區(qū)和半干旱氣候的黃土山區(qū)，植被是其重要的自然資源。但是,長期以來,不合理的土地利用方式導(dǎo)致區(qū)域草地嚴(yán)重退化,水土流失嚴(yán)重,給區(qū)域的生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展都帶來了不良影響。探索植被恢復(fù)途徑,遏制環(huán)境惡化趨勢,尋求區(qū)域發(fā)展始終是研究的熱點。隨著國家退耕還林(草)政策的實施,給區(qū)域天然草地的恢復(fù)與重建,以及人工草地的發(fā)展與利用帶來了新的契機。種草養(yǎng)畜以其環(huán)境親和特點,以及穩(wěn)定的生產(chǎn)和較高的產(chǎn)品商品率,在黃土丘陵溝壑區(qū)受到越來越多的重視。因此,在以往大量強調(diào)單一植被恢復(fù)與利用研究的基礎(chǔ)上利用GIS空間分析功能,綜合研究流域草地資源利用模式和規(guī)模,這對合理、有效地開發(fā)和利用區(qū)域草地資源具有重大的指導(dǎo)和實踐意義。1不同坡向的草地安塞紙坊溝流域?qū)儆邳S土高原典型的梁峁?fàn)钋鹆陞^(qū),處于暖溫帶森林草原過渡帶,植被以灌草為主。本流域草地植被主要為暖溫型干草原成分。陰坡(北向坡)、陽坡(南向坡)因水熱條件的差異,草地類型和組成上存在明顯不同。陽坡以旱生、中旱生植物為主,主要優(yōu)勢種為茭蒿、鐵桿蒿、白羊草、長芒草和白刺花等;陰坡以旱中生、中生植物為主,如鐵桿蒿、茭蒿和甘青針茅等;北坡封禁后有錦雞兒、柔毛繡線菊、虎榛子和丁香等灌木生長。天然草地的主要優(yōu)勢種白羊草是一種優(yōu)良牧草,適口性好,且有較高的蛋白質(zhì)含量。其它常見優(yōu)良牧草還有興安胡枝子、糙隱子草、山野豌豆、二裂葉委陵菜、白刺花和檸條錦雞兒等。但因超載過牧、草地退化嚴(yán)重,不僅產(chǎn)草量低,而且優(yōu)質(zhì)牧草比重下降,劣質(zhì)草比重增加。流域人工草地主要包括豆科及禾本科灌草,如沙打旺、苜蓿、紅豆草、檸條、無芒雀麥、白刺花、山野豌豆等。2社會經(jīng)濟狀況調(diào)查,即建立“流域地形對流域1997年1∶3.5萬航片進行目視解譯,結(jié)合2001年實地調(diào)查結(jié)果,繪制出紙坊溝流域土地利用現(xiàn)狀圖。通過數(shù)字化,提取流域等高線,生成流域地形圖。2001年3～4月份在該流域進行社會經(jīng)濟狀況調(diào)查,包括農(nóng)戶家庭土地利用比例,經(jīng)濟收入及構(gòu)成,以及勞動力年齡構(gòu)成、受教育程度等方面,有效樣本數(shù)為76,占研究對象的近70%。鑒于在該流域集中、定點的科學(xué)研究延續(xù)近30年,積累了大量豐富的信息,尤其是植被方面,作者主要通過收集近年有關(guān)該流域牧草研究方面的資料,結(jié)合土地利用圖,來研究流域草地資源特點及現(xiàn)狀。3分析與結(jié)果3.1發(fā)展畜牧業(yè)，豐富牧場資源，相對優(yōu)越的社會經(jīng)濟條件3.1.1土地利用狀況分析,主要有土地根據(jù)流域地形圖(圖1)可以看出,流域陡坡面積很大,>25°的面積占總面積的60%左右。在退耕還林中具有重要意義的15°～25°之間的土地面積也相對較多,占總面積的四分之一左右,而15°以下的面積只占到總面積的19%。原有種植在25°以上的坡耕地隨著國家退耕還林政策的實施,也將逐漸被解放出來。因此,該流域大部分地段不適合發(fā)展集約化種植業(yè)。通過流域土地利用狀況分析(見圖2)發(fā)現(xiàn),流域目前耕地面積只占到13.04%,其中梯田、川地面積占68.75%。整個流域草地面積較大,占整個流域面積的三分之一,加上分布在離村莊較遠的退耕地和遠山上的荒地,面積可占到51.4%,為畜牧業(yè)生產(chǎn)提供了豐富的土地資源。3.1.2牧草資源可再生資源豐富,生產(chǎn)力可顯著提高根據(jù)李代瓊等長期的試驗研究結(jié)果表明,區(qū)域人工牧草的水分利用效率高,通常是天然草地的2.2～7.1倍,而且人工牧草的水分有效利用系數(shù)(MAX=0.84)遠高于撂荒地的0.12。水分條件越好,利用效率越高。這對干旱、半干旱的黃土丘陵區(qū)來說十分重要。人工牧草的光合效率高。多年生草本,尤其是多年生豆科牧草在本區(qū)能比農(nóng)作物創(chuàng)造更多的光合產(chǎn)物,如苜蓿,在本區(qū)光合效率可達糧食作物的三倍。因而,牧草的干物質(zhì)產(chǎn)量高,產(chǎn)投比高于其它生產(chǎn)方式。人工牧草不僅能有效地利用水資源,而且生長期長,生長期內(nèi)光照時間長(見圖3),能充分利用當(dāng)?shù)刎S富的光照資源,從而土地生產(chǎn)力得以顯著提高(見表1)。一般來講,坡耕地作物平均單產(chǎn)600kg/hm2左右;天然草地因超載、過牧,一般鮮草產(chǎn)量為750～1800kg/hm2;而人工草地鮮草產(chǎn)量可達10t/hm2以上。大量研究證實,植被,尤其是草本植物的生長增加了土壤中氮和有機質(zhì)含量,同時改善了土壤結(jié)構(gòu),土壤水穩(wěn)性團粒結(jié)構(gòu)、孔隙率、水分滲透速率和持水能力大增。目前流域天然草地主要分布于溝谷陡坡,條件最惡劣,農(nóng)林生產(chǎn)難以利用的土地上。此外,溝間地亦有一些超過25°的陡坡地,由于被開墾為農(nóng)地,土壤侵蝕模數(shù)往往可達到2萬t/km2,一般每公頃糧食產(chǎn)量僅450～600kg。一旦退耕種草,土壤肥力和土地生產(chǎn)力便可以大幅度提高。在種過4～5年生沙打旺的土地上種谷、糜連續(xù)3年,產(chǎn)量為對照坡耕地的2.2～3.0倍。相同條件下,草灌地的減沙效益大于林灌地。3.1.3農(nóng)林牧用地結(jié)構(gòu)優(yōu)化,提高了土地產(chǎn)出根據(jù)2001年社會經(jīng)濟調(diào)查結(jié)果,以及以往的統(tǒng)計資料顯示,退耕以前,養(yǎng)殖業(yè)也曾是流域經(jīng)濟的重要組成部分。在調(diào)查的76位農(nóng)戶中,58戶有過養(yǎng)殖經(jīng)歷,其中養(yǎng)羊在20只以上的有18戶,最多達100多只?！捌呶濉币詠?為了保護果園和林草的發(fā)展,壓縮了羊只的生產(chǎn),導(dǎo)致牧業(yè)收入大大降低。大面積天然草地的存在,以及隨著退耕還林草政策的實施,流域出現(xiàn)大面積退耕荒地,為人工草地的建立提供了豐富的土地資源;遠離城市污染,加上天然的封閉地勢能有效阻止疾病的傳播,易于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)畜產(chǎn)品。此外,作為農(nóng)戶家庭收入來源的另一個重要組成部分——家庭果業(yè),近年來由于果品市場日漸飽和,競爭十分激烈,收入低且不穩(wěn)定。2001年,家庭果業(yè)收入近乎為零。同果品及農(nóng)產(chǎn)品比較而言,畜產(chǎn)品銷售靈活,市場相對穩(wěn)定,不致給養(yǎng)殖戶帶來大的經(jīng)濟壓力。徐學(xué)選(2001)等曾利用線性規(guī)劃方法,對黃土丘陵區(qū)的農(nóng)林牧用地結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計,以最大收入為目標(biāo)函數(shù),在生態(tài)、社會效益需求曲約束下.優(yōu)化后的用地結(jié)構(gòu)中牧草地占到37%。因此,人工種草,積極發(fā)展畜牧業(yè),不僅符合流域的生態(tài)利益,也有利于流域的生產(chǎn)發(fā)展。3.2生態(tài)生產(chǎn)區(qū)劃分根據(jù)流域地形特點、土地利用現(xiàn)狀以及流域生態(tài)生產(chǎn)特征,通過GIS空間分析,劃分流域生態(tài)生產(chǎn)區(qū):農(nóng)林果高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū),人工灌草高效牧業(yè)生產(chǎn)區(qū),天然喬灌草輪牧區(qū),以及天然植被恢復(fù)區(qū)(見圖4)。其分布特征及資源利用特點如下:3.2.1山地和丘陵主要是指環(huán)村中心地段,總面積約2.61km2。地形相對平緩,絕大部分地段坡度在25°以下,大于25°的土地占11%,溝谷地面積為0.36km2。除去大于25°以上的陡坡地和溝谷地,則實際可用于生產(chǎn)的面積為2.25km2。其中,川地、梯田和階地占到總面積的40%,有1.02km2是建設(shè)基本農(nóng)田、果園以及種植其它經(jīng)濟作物的中心地段。大面積平緩的陽坡、半陽坡為基本農(nóng)田和果園。15°上的坡地實行農(nóng)作物與灌草的輪間作,25°以上陰坡可人工種灌草,建立高效草地,發(fā)展畜牧業(yè);對于坡度較大的溝谷地段,則人工植灌草,主要起防護作用,并生產(chǎn)薪材。3.2.2特殊立地條件人工與自然生長相結(jié)合的草地主要是指距村莊800～1100m之間的地段,總面積為3.8km2。大部分地段坡度在15～35°之間,15°以下占5%左右,35°以上占22%,不適合集約的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。溝谷地以及大于35°以上的坡地面積為0.95km2,可用作人工灌草地的面積為2.85km2。坡地種植優(yōu)良灌草,如檸條、沙打旺、草木樨、苜蓿、紅豆草、無芒雀麥等,發(fā)展高效舍飼養(yǎng)殖業(yè);溝谷地植喬種灌,起防護作用;大于35°以上的坡地則自然封育植被。3.2.3適當(dāng)放牧的效果總面積約1.7km2,由于距村莊較遠,多陡坡,交通生產(chǎn)不便。但天然植被中有許多優(yōu)良牧草,在不引起草地退化的強度下適當(dāng)放牧,有助于減輕單位土地面積上的畜牧生產(chǎn)壓力。本區(qū)植被生長多處于恢復(fù)狀態(tài),其蓋度呈上升趨勢,大大減弱土壤侵蝕的機會和強度。3.2.4自然植被恢復(fù)區(qū)面積約0.29km2。本區(qū)處于流域邊緣地帶,生產(chǎn)交通不便,且海拔高,土地生產(chǎn)潛力小,利用困難,可作為天然植被恢復(fù)區(qū)。3.3高效人工草地帶類型內(nèi)的高效人工草地帶根據(jù)流域草地資源利用特點和規(guī)模,將其劃分為3種類型:高效人工草地帶;農(nóng)草、林草間輪作草地帶以及天然輪牧草地帶(見圖5),并分別計算其最大載畜量。3.3.1草地面積、密度分析紙坊溝流域多年種植人工草地66.7多hm2,但大部分草地分布在遠山,缺乏有效的經(jīng)營管理,生長不起來,難以利用,不能發(fā)揮種草地效益。根據(jù)土地利用空間結(jié)構(gòu)分析,人工草地主要建立在距村莊800～1100m之間的地段。除去溝谷地以及大于35°的坡地,總面積為2.85km2。為保證水分供應(yīng),若采取隔帶種植的方式,則實際草地面積可計算為1.43km2。人工草地以優(yōu)良的豆科、禾本科灌草為主,如檸條、沙打旺、草木樨、苜蓿、紅豆草、無芒雀麥等。根據(jù)梁一民等(1994)的研究結(jié)果計算,如以每公頃年產(chǎn)鮮草2.25萬kg計,則一年可產(chǎn)鮮草320.62萬kg,折合干草近107萬kg,可養(yǎng)2357個羊單位。3.3.2間作草地的選擇在黃土丘陵溝壑區(qū),農(nóng)草間輪作、林草間作是防止水土流失,改善土壤肥力的有效途徑。金招壽等(1990)通過長期的研究和實踐認為,在該類型區(qū),15°以上的坡耕地,實行草糧寬帶間輪作,能有效控制水土流失,提高土地生產(chǎn)力,同時促進農(nóng)牧業(yè)的協(xié)同發(fā)展。在流域農(nóng)林果高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)中,除去一部分的溝谷地、小于15°以下的坡耕地,以及1.02km2的川地、梯田和階地,則還有1.19km2的土地可用于農(nóng)草、或林草間輪作,其中還包括大于25°以上的陡坡地。為便于耕作和有效防止水土流失,農(nóng)草間作帶寬一般為10～20m,形成一個坡面上有數(shù)帶草和數(shù)帶農(nóng)作物相間的種植模式;輪作年限一般為2～4年。因此,間輪作草地一年可產(chǎn)鮮草268萬kg,折合干草近90萬kg,可養(yǎng)1970個羊單位。此外,一部分作物秸桿以及果園枯落物、剩余物也可用作飼料,則農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)總計可供養(yǎng)2000左右個羊單位。3.3.3草地載養(yǎng)量為5.天然輪牧草地總面積約1.7km2,占流域面積的30%。由于距村莊較遠,且多陡坡,交通生產(chǎn)不便,不宜做人工草地。天然草地由于長期的濫墾和過牧,草地質(zhì)量極度退化,生產(chǎn)力很低,每公頃鮮草產(chǎn)量不超過3000kg?？梢酝ㄟ^補播豆科、禾本科類灌草,如白刺花、檸條、沙打旺、山野豌豆等進行改良,提高草地質(zhì)量和產(chǎn)量。改良后的天然草地年產(chǎn)鮮草可達4500kg/hm2,若以放牧強度為30%計,則流域天然輪牧草地的載畜量為335個羊單位。綜上所述,流域草地載畜量可達4690個羊單位,其中,人工草地將起到主導(dǎo)作用,其羊只供養(yǎng)能力占到流域總數(shù)的50%,是高效舍飼畜牧業(yè)發(fā)展的前提和基礎(chǔ);農(nóng)草、林草間輪作草地占43%,是對人工草地的有力補充,并在一定程度上加強其作用;天然輪作草地對于流域生產(chǎn)和環(huán)境都起到一定的緩沖作用,三者在流域畜牧業(yè)生產(chǎn)中的比重:高效人工草場5%;農(nóng)草、林草間輪作草場43%;天然輪牧草場7%。4草地資源的開發(fā)利用4.1擴大草地面積,建立人工草地,發(fā)展舍飼養(yǎng)畜是紙坊溝流域未來草地資源利用的核心內(nèi)容。其中,建設(shè)基本農(nóng)田,提高農(nóng)業(yè)整體生產(chǎn)水平是發(fā)展畜牧業(yè)的前提;建立人工草地是畜牧業(yè)持續(xù)、高效發(fā)展發(fā)展的基礎(chǔ);健全放牧制度,合理安排放牧?xí)r間,避免超載過牧,是保證畜牧業(yè)生產(chǎn)的有效措施。此外,在大力發(fā)展人工草地的同時,應(yīng)加強牧畜品種的更新和改良,提高資源利用率和經(jīng)濟效率。4.2人工牧