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发布时间:2019-09-23 17:03所属平台:学报论文发表咨询网浏览: 次
摘要:为了深化理解我国北方草原的保护与利用,发展体系化的放牧及放牧场管理理论和技术,建立适宜的饲草场生产系统及其利用途径,文章概括总结了北美的放牧场管理原理和欧洲的饲草场管理实践。 放牧场和饲草场的研究及管理属于应用生态学范畴,放牧场需要针
摘要:为了深化理解我国北方草原的保护与利用,发展体系化的放牧及放牧场管理理论和技术,建立适宜的饲草场生产系统及其利用途径,文章概括总结了北美的放牧场管理原理和欧洲的饲草场管理实践。
放牧场和饲草场的研究及管理属于应用生态学范畴,放牧场需要针对具体单元或区域、具体牲畜种类及其牧食行为,研究其管理原理及管理实践;饲草场需要针对具体单元或区域,基于特定土壤,选择适宜的饲料作物种类或品种,研究其自然生长及再生长的产量过程及营养动态,利用途径及可持续性。依据相关标准,划分了我国放牧场及饲草场潜在的空间分布,及我国需要发展区域性放牧场和饲草场管理原理及实践。
关键词:牧场;放牧场;草场;饲草场;饲草;饲草作物;饲草生产系统
0引言
牧场(Rangeland)及放牧场(Range)为英格兰人到达北美后特指的一类土地利用类型,包括中部大平原草原、西南部荒漠化草地、灌丛及西北部山地稀疏森林、东部灌丛及稀疏森林,几乎凡属能用于放牧或野生动物牧食的未开垦的植被稀疏的广阔地区都称为牧场,有田野(Wildland)及人烟稀少的内陆(outback)等意思[1],用于放牧的牧场称为放牧场。牧场或放牧场尽管可能有引进的种类补播、围封、施肥及其它措施改良,但管理为自然生态系统[2]。
草场(Pastureland)及饲草场(Pasture)为英格兰、澳大利亚、新西兰及美国和加拿大所发展的一类土地利用类型,它是指周期性耕作,种植饲草或饲草作物,用于放牧、收获干草或青贮的地方,草场侧重描述地块,饲草场侧重描述草资源,类似我国的庄稼地、庄稼称谓,严格定义时还加上“围封”字样限定,管理为人工生态系统[3-4]。
饲草场包括除杂草、施肥、防病虫害、甚至灌溉等农艺措施;一般种植多年生饲草,几年耕作一次,也包括一年一种或一年二种的情形。早期到达北美的英格兰人称北美广大的草地为草甸(Meadow),到达的法国人称其为草原(Prairie),西班牙人称其为稀树草原(Savana)。北美本没有牛和羊,欧洲人同时带去了牛和羊,在他们所谓的草甸或草原上放牧形成了统一称谓的“牧场”及“放牧场”,并发展了放牧场原理与实践。
现在的美国人称他们在世界上首先建立了放牧场管理科学及实践,并尊最早开始从事牧场系统放牧研究、撰写第一本“放牧场管理”(RangeManagement)教材的作者ArthurSampson为放牧场管理之父(TheFatherofRangeManagment)[2]。
放牧场研究,包括草原、灌丛及稀疏森林的放牧研究,在美国始于1900年,1943年出版了《放牧场管理》教科书的第一版,以后陆续修订,至2011年出版至第六版[2],形成了系统的放牧场管理理论与实践。欧洲人到达北美后,广泛利用各种自然植被进行放牧的同时,他们带去了英格兰人的饲草场研究成果,在中东部开始建立饲草场,利用耕作技术生产饲草,饲养牲畜。英格兰人的研究结果指导美国人在牧场放牧及饲草场建设和利用持续了50年。
后来,美国的饲草场研究结果成熟,出版了《Forages,AnIntroductiontoGrasslandAgriculture》及《Forages,TheScienceofGrasslandAgriculture》教科书和著作,至2018年已出版到第7版[5]。欧洲的饲草场研究及管理开始最早,英国人陆续出版了《GrassFarming》[6]和《Grassland,It'sProduction&Utilization》[7],在指导美国研究利用饲草场的同时,推动了加拿大、澳大利亚及新西兰等世界各地的相关研究及实践。
放牧场和饲草场,在我国分别称为天然草地和人工草地或栽培草地,但美国的放牧场不仅指天然草地,还包括灌丛及稀疏森林,甚至沼泽、苔原及森林,所以在一些地区防止木本植物恢复及侵入是他们放牧场研究的一个重要领域;而饲草场是建设在优越的气候区、优质“农田”上。
近百年来,放牧场和饲草场管理理论与实践日臻完善,进入了一个从哲学理念到法规、政策及实践近乎完美的境地,特别是饲草场的研究及利用类似我国农田及其耕作的研究及实践水平,但管理者、研究者也在努力寻求突破跃迁,追求达到科学与技艺高度统一的境界。温故而创新、知不足而努力,本文概括总结了美国的放牧场研究历史、放牧场管理原理及欧洲、美国饲草场管理实践,希望对我国的草原保护与利用、草地农业及草地畜牧业发展有参考意义,构筑起完整的放牧及放牧场管理体系,确定适宜的饲草场生产系统及利用途径,最后,根据降水和温度分布状况,划分了我国放牧场、饲草场的潜在分布格局。
1放牧场管理研究简史
人类发展早期,经历了“采集-狩猎”而获取食物的阶段,并且这一阶段持续了很长时间。公元前7000-8000年间,人类驯化了水稻、小麦等谷物及牛、羊等家畜,开始了原始的种植业和养殖业[8],食物获取方式逐渐发生了变化。后来,相继发展出“逐水草而居”、“游牧”及“转场”等牲畜生产方式,或说是发展出以获取食物为主导的新生活方式。
公元前800年,大不列颠人开始用石头或带刺的灌木作围栏围封草甸,公元前750年,大不列颠开始用大镰刀收获制作干草,并储存干草用于冬季饲喂而不是游牧;公园后50年,罗马人详细记录了干草作物的种植及干草制作方法[9]。
早在1165年,苏格兰僧侣理解定期更新草地有利于牛羊健康,1400年,僧侣通过种植2年小麦后种5年饲草的方式进行粮草轮作,后来发展为粮草轮作种植体系(LeyFarming),此体系现在流行于一些国家和地区。公元1550年,意大利人培育了红三叶,后来分别在英格兰(1645年)和马萨诸塞(1747年)得到了应用发展。牧民不知道理由,但知道加入红三叶后的作用区别。
红三叶对欧洲农业文明的影响大于任何一种其他饲草植物[10]。美国东中部有广袤的草地,十六、十七世纪,早期到达的英格兰人称其为草甸(Meadow),到达加拿大的法国人称相似的草地为草原(Prairie),到达佛罗里达的西班牙人称当地的草地为稀树草原(Savana)。十八世纪,这些草地逐渐被称为牧场(Rangeland),开发成了放牧场(Range),美国人从土地利用意义上统一了其称谓,上面那3个术语也分别赋予了专门意义。
用火烧荒(Fire/burning)是土著美国人牧场管理的最古老办法,该方法延续了几千年,形成了“土壤-草-火-野牛-人”系统。野牛及其他野生动物是美洲本土草食动物,美洲原本没有我们现在说的奶牛、肉牛、绵羊及山羊,这些都是16-19世纪间欧洲人带去繁育发展而来。早期移殖到美国东海岸的英格兰人利用林间空地放牧饲养牛羊,并开始培育从英格兰引进的禾草及白三叶饲草作物。
1780-1820年间,英格兰人进行了很多饲草场种植及混播实验,对比研究草地产量及营养价值,这些成果被带入美国后,指导美国进行饲草场生产及管理持续了50多年。1865年,美国内战结束,连续颁布法案促进西部大开发,西部放牧业得到了极大发展,同时,草地被大面积开垦为农田。
30年后,草地发生严重退化、土地遭到广泛严重破坏,当时土地遭殃的新闻报道连篇累牍。1898年,美国政府开始通过发放执照、限制放牧牲畜数量,干预国有土地的超载放牧,情形有所好转,但私有土地超载放牧问题依然严重。1899年,Smith[11]发表“放牧产生的问题及怎样弥补”论述,总结了无度放牧产生的放牧场破坏,使得载畜率下降;不适口植物取代理想植物;牲畜践踏导致土壤紧实;植物盖度减少;土壤肥力下降;土壤对降雨的吸收减少,急降雨导致土壤流失;草原鼠、兔增加。
Smith首次建议,控制牲畜数量、建立饲草场休牧期、开发水源、控制灌木及补播等作为放牧场改良手段。美国人认为这些建议是其现今放牧场管理的基石。1900年代,美国开始了放牧场研究[12],ArthurSampson于1910-1915年间,首先开始了北美的放牧系统实验。他认为,延迟放牧至种子成熟期将保证后续幼苗建植,并补充地下根茎碳水化合物的储存,有利于放牧场改良。
1920年代,美国放牧场管理教育遍地开花,到1925年,15个学院开设放牧场管理课程。这期间,Clements[13]和Weaver[14]发展出许多基础生态学概念,Clements发展了演替理论,Weaver系统研究了草地植被及草地植物根的生长发育,并在美国出版了第一本“生态学”教科书。Clements强调了草地滥用问题,建议休牧、控制放牧季节、减少放牧数量、清除有毒植物、补播以控制草地破坏从而改良草地。
1923年,ArthurSampson撰写了第一本“放牧场管理”教材(没有该作者可引用的文献,猜测是个油印本)。现在,美国“放牧场管理”教科书认为,由于世界其他国家1900年之前没有论述放牧产生的问题的记载,也没有放牧场的科学研究,所以,“放牧场管理”是美国人建立的,ArthurSampson被尊为“放牧场管理之父”(TheFatherofRangeManagement)。
这其实是美国人和欧洲人的争辩,因为美国人同时承认,亚洲及非洲游牧部落有几千年的牧场放牧历史,游牧相当于采取轮流放牧制度,相似于美国现今采用的精致的放牧系统,维持了一个季节性“草畜平衡”体系,许多美国现今采用的放牧场管理实践在世界其他地区被采用了几世纪[15]。
美国人的这一标榜有突出区别于英国人最早研究了饲草场及草牧业,而他们研究了放牧场的意味。1930年代,美国中西部遭受了60多年的超载过牧、大面积开垦农田后果,爆发了大面积沙尘暴,甚至波及纽约、华盛顿等东海岸地区。1934年,美国联邦法律,泰勒放牧法案(TheTaylorGrazingAct)颁布,根据饲养所需要的全年饲草配置需求,特别是冬季所能提供饲草能力及水源,规定了国有土地放牧点和放牧权问题,抑制了事态发展。由于考虑全年配置饲草需要准确,推动了植被组成、草地生产力的相关研究。
1948年,美国放牧场管理学会成立(SocietyforRangeManagement),此学会凝聚放牧场研究和管理,完善出了一套规则、一门学科,并于1949年创办“放牧场管理杂志”(JournalofRangeManagement,2005年改名为“牧场生态与管理”(RangelandEcology&Management)),用于发表放牧场研究的科学发现。Dyksterhuis[16]在其上发表“基于数量生态学的放牧场状况和管理”一文,提议“用顶极群落残留量评估放牧场状况”,并引入了增加者(Increasers)、减少者(Decreasers)和入侵者(Invaders)评估植物对放牧的反应。
1940年代早期,发现生长素,开发了2-4-D农药,广泛用于放牧场控制灌木和有害植物;Cook和Harris[17-18]于1940年代后期,首次研究放牧场动物营养(NutritionofRangeAnimal),开始了放牧场饲草产量和质量耦合管理时代。1943年,美国出版“放牧场管理”(RangeManagement,PrinciplesandPractices)教科书第一版,后被陆续修订(1955、1975和2011),形成了其现今此行业知识体系。
1950年代,美国公有土地放牧场获得巨大改良,包括供水系统、灌木控制、补播、载畜率调整、放牧期调整。同时,集水区问题、放牧场营养问题引起广泛重视。此10年的研究多于以前各年研究的总和。1960年代,美国放牧场管理哲学发生变化,改变以前单一凝聚于生产饲草饲养牲畜观念,开始考虑多途径利用,包括野生动物保护、林木生产、休憩,并相继颁布“多途径利用法案”(1960)、“联邦土地政策和管理法案”(1976),促进了公众环境保护意识觉醒。
期间,VanDyne研究了“放牧场营养、植被、放牧场生态系统管理的模型模拟”,载入放牧场管理研究史。1970年代,公共放牧场“非消费性利用”(Nonconsumptiveuse)观念形成,至1990年代,联邦土地放牧率减少25%。由于信息宣传及教育普及,牧场主受教育程度提高,私有土地在1980年代至1990年代得到改良。
2放牧场管理原理
放牧场管理,基于可持续,为了获得最优化的产出商品和生态服务,对牧场组分进行调控操作(Manipulation)[20-21]。草原、灌丛甚至森林被用于放牧为几千年的人类生活方式,不放牧也无所谓管理不管理,放牧即发展为放牧场,牧场放牧是为了获取动物生产收益,不是为了管理草原,人们的“贪欲”希望短期高强度放牧获得更多,但高强度放牧导致放牧场退化,丧失长期效益并降低生态系统服务价值,甚至丧失游憩收入,因此放牧需要实现生态价值与经济价值的“双赢”,需要管理政策与实践符合“双赢”原则。
美国人一百多年的放牧场研究结果积累了一套相对完善的知识体系和经验[2],下面这些原理和经验对我们有积极的参考意义。-放牧场是可更新资源,放牧场植被类型及生产力决定于气候、土壤和地形;地形甚至是区域范围内生产力及其放牧场管理成败的决定因素。相比于耕作农田,放牧场为人类提供食物及纤维所花费的能量成本低;放牧场提供的产品除食物和纤维外,还有皮张、药材、水、野生动物、游憩、矿物、林木及场地;未来,放牧场的游憩、生物多样性保护价值可能高于商品价值。
-降水是决定植被类型和生产力的首要因子;各类型放牧场,降水量、降水时间、降水频次是制定放牧场管理对策的第一要素;特定气候区,土壤是决定饲草产量的主要因子,土壤形成缓慢而破坏很快,放牧场管理的最重要内容就是维持足够的植被盖度以保护土壤。-由于各放牧场的降水、土壤及地形各不相同,适合于某一植被类型的综合管理实践很少适合于另一种植被类型;为了持久维护放牧场的植被类型,需要管理投入,放牧本身是一种管理投入,但没有一个放牧体系适合所有植被类型及放牧场的管理目标。
-演替的驱动力为降水和温度,随降水和温度增加,放牧场对重度放牧表现出更强的退化阻抗,若重度放牧降为中度、轻度放牧,恢复速度加快。相比于湿润放牧场,干旱区牧场退化后的逆行演替少线性,多不可预测;干旱区,各类型退化反转为恢复很难,所以,干旱区需要更轻度的放牧强度。气候波动、放牧及火烧是引起放牧场植被变化的主要因子,分离开这些因子的影响作用是放牧场管理的重要工作。
3饲草场管理实践
欧洲英伦三岛地区多山地、阳光不充分、有效积温少,天然草地放牧及种草建设饲草场放牧,发展草牧业,为他们的传统农业模式,英格兰人也最早开始了草地农业及草牧业研究。英格兰人到达北美后,也带去了牛羊,继承欧洲传统,在林间草地放牧,后来广泛开发了中西部放牧,发展了放牧场。在天然草地、灌丛和林间草地放牧的同时,欧洲人也带去了英格兰人培育的禾草作物、豆草作物及相关研究知识,开始了耕地种草养牲畜,开发了饲草场及草地农业,逐渐发展出了草地农业科学及实践。
草地农业:培育饲草作物(Foragecrops)、饲草场(Pasture)及牧场(Rangeland),生产食物及纤维的科学与技艺[3]。生产实践中,草地农业表述为种植饲草作物,发展饲草场,用于放牧、收获干草或青贮,饲养牲畜的体系(GrasslandFarming)[22]。这非常相似于我们的农田,简单说就是种地,种饲草作物地,但我们的农田是收获籽粒或经济作物,而饲草场多用于饲养牲畜收获牲畜,少部分收获干草或青贮饲喂牲畜;利用饲草场饲养牲畜是饲草场建设及管理的核心。
所以说,饲草场也有放牧研究,但饲草场的放牧研究独立成体系,饲草场的放牧研究目标是维持饲草丛的最大光合作用、最优饲草营养利用、最佳化牲畜生长,并保持饲草场的可持续性(Persistence,即保持每次播种所建植的饲草场多用几年)[23],这是饲草场管理的四项基本原则。饲草场管理原理不同于放牧场管理原理,饲草场管理原理相似于农田管理原理;放牧场的放牧研究与饲草场的放牧研究有很大的区别,这一点需要充分认识。
这也是为什么山羊放牧研究多在放牧场(Range),而绵羊的放牧研究多在饲草场(Pasture),一般,饲草场不用于放牧山羊。美国的草地农业及草地农业科学主要针对的是饲草场,类似于我们的农田及农田耕作学及农艺学,但草地农业后面还有放牧及饲养[24],而不仅仅是目标于收获干草或青贮。饲草场、草地农业研究及管理的基本内容是饲草作物培育及其适宜性、饲草场农艺、饲草场利用,包括放牧、干草调制、青贮及饲养[5]。
培育及选择适宜饲草作物建植饲草场是基础,饲草再生及其储存在根茎或根颈部的碳水化合物转化是其利用的理论关键,产量过程耦合营养动态[25],结合动物营养需要的放牧或收获给喂饲养是目标。
4中国饲草生产系统
饲草生产系统(Foragesystem),基于气候,包括地下水及灌溉等水分条件和温度条件,确定形成的饲草种类及其组合的生产过程、生产模式。世界范围内,自然生长的饲草或种植的饲草作物发展形成了3类饲草生产系统。天然草地的饲草生产系统,天然草原,苔原、荒漠、灌丛或森林,所形成的饲草生产系统,主要采用低强度或保护性放牧,形成放牧场,并管理为自然生态系统。可补播或施加其他改良措施,维持稳定的地力和产量,一般产量为1~3t·hm-2。
干旱、半干旱区草原、苔原及灌丛甚至稀疏森林为此类饲草生产系统。饲草作物的饲草生产系统,通过种植饲草作物,并进行系列的农艺管理,形成饲草场的饲草生产系统,周期性耕作,管理为人工生态系统,多采用划区轮牧的放牧体系饲养牲畜,也用于收获干草或青贮给喂饲养牲畜,一般产量4~9t·hm-2。
半湿润区、湿润区发展的一类土地利用类型,黑麦草-白三叶饲草场为典型代表。饲料作物的饲草生产系统,通过种植高大高产饲料作物,并进行系列的农艺管理,所建植的饲草生产系统,周期性耕作,并管理为人工生态系统,多用于收获干草或青贮给喂牲畜,也用于带状放牧(Stripgrazing),一般干物质年产量>10t·hm-2,多达80t·hm-2。美国东部地区的青贮玉米及其大规模高效饲养为典型代表。
5结语
RANGE(放牧场)一词在我国多理解为天然草地或天然草场,这弱化了其为放牧所利用的标志属性,弱化了其牧食这一关键管理要素,理解为天然草地似可以不管理,但作为放牧场就需要管理,这也是美国标定“放牧场”为一类土地利用形式,而不是泛泛的草原或草地,进行以放牧管理为核心研究的原因。
另外,若将RANGE理解为天然草地,ArthurSampson被尊为天然草地管理之父,恐怕美国人都不会同意,也没必要再解释亚洲及非洲存在的放牧经验了。牧场几乎都在用于放牧而形成了放牧场,所以,牧场、放牧场二者多混用。英美的FARM或RANCH为我们称谓的有行政管理及设施的某某农场或某某牧场。
天然草原及其他自然植被用于放牧生产食物及纤维是人类几千年的生活方式,反刍动物及草食动物可以消化饲草中所固定的太阳能,转换给人类利用,为最经济有效的植物资源利用途径,也是大自然对人类的恩惠。人类对此做出回馈,通过研究牧食或放牧行为,建立适合的放牧场管理原理及实践,这是保持人与自然和谐相处的正确选择,草原放牧场的核心管理要素是放牧原理及实践[35]。
PASTURE(饲草场)一词在我国理解为人工草地或栽培草地,这弱化了其在欧洲、美洲、澳大利亚及新西兰为一类优质“农田”的意义,弱化了其后续放牧或收获给喂饲养,平行于我们的耕作农田,称其为“草田”或更准确。这里要特别说明,放牧场与饲草场的联系及区别,犹如我们常称谓的森林与果园、甚至是自然景观与园林景观等,有极密切的联系又有分异,但这样比拟还是弱化了其放牧利用。
草场、饲草场二者的意义区别微弱,但我们常称呼的“草场”则包括天然饲草部分。根据北美放牧场管理理论及实践、欧洲饲草场管理理论及实践,我国放牧场及饲草场研究及管理需要在概念抽象化的生态学理论指导下落实到具体的应用生态学层次,放牧场及饲草场的研究及管理属于应用生态学范畴。放牧场需要针对具体单元或区域,具体牲畜种类及其牧食行为,研究其管理原理及实践;饲草场需要针对具体单元或区域,基于特定土壤类型,选择适宜饲料作物种类或品种,研究其自然生长及再生的产量过程、营养动态,利用途径及可持续性。
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《放牧场和饲草场管理的原理与实践》