永昌縣花草灘荒漠草地產(chǎn)草量及放牧家畜營養(yǎng)平衡分析

王子雄，俞聯(lián)平,2，史兆國

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院，甘肅 蘭州 730070；

2.甘肅省草原技術(shù)推廣總站，甘肅 蘭州 730010）

近年來，隨著遙感技術(shù)（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）的一體化發(fā)展，為在時空上進行快速、精確、大尺度草地資源信息的采集、定位、存貯、管理、分析和應(yīng)用提供了技術(shù)支持[1-2]。本研究將3S技術(shù)與傳統(tǒng)地面測產(chǎn)、實驗室化驗分析技術(shù)相結(jié)合，選擇河西走廊干旱氣候區(qū)具有代表性的永昌縣花草灘土質(zhì)溫性荒漠草地進行產(chǎn)草量、荒漠草地植被養(yǎng)分含量以及放牧家畜營養(yǎng)平衡狀況的分析和評價，為河西走廊乃至類似地區(qū)草地資源評價及放牧家畜營養(yǎng)平衡分析提供借鑒和指導。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

永昌地處甘肅河西走廊東部、祁連山北麓、阿拉善臺地南緣，位于東經(jīng) 101°04′～102°43′，北緯37°47′～38°39′，總面積 453 102.69 hm2。境內(nèi)地勢以山地、平原為主，南北山嶺夾峙，與平原相間排列，平原地帶綠洲與荒漠戈壁交錯，沿東西方向綿延，海拔1 452～4 442 m，平均2 000 m，屬溫帶大陸性干旱氣候區(qū)，年日照時數(shù)2 884 h，平均降水量僅185.1 mm，主要集中于6～9月，年蒸發(fā)量2 000.6 mm，年平均氣溫4.8℃，≥10℃積溫2011℃，無霜期134 d 左右[3]。

1.2 分析方法

1.2.1 花草灘荒漠草地估產(chǎn)模型的構(gòu)建及產(chǎn)量估算 以LANDSAT TM影像為數(shù)據(jù)源（中國科學院遙感衛(wèi)星地面站提供，接受時間：2009/9/21，研究區(qū)無云），結(jié)合2010年地面路線及樣地調(diào)查數(shù)據(jù)，進行草地歸一化植被指數(shù)（NDVI）的提取、草地產(chǎn)草量估產(chǎn)模型的建立及產(chǎn)量估算。（1）歸一化植被指數(shù)（NDVI）提取。利用ENVI遙感影像處理軟件直接從 LANDSAT TM 第 3、4波段提取 NDVI數(shù)據(jù)。NDVI計算公式見式（1）[4]。（2）草地可食鮮草產(chǎn)量計算公式見式（2）[5-7]。與永昌縣平均降水量相比，2010年上半年天氣比較干旱，對牧草生長構(gòu)成了一定影響，參考《天然草地合理載畜量的計算》（NY/T635-2002）[5]，草地牧草再生率按4%，草地產(chǎn)草量年變率按85%對草地可食牧草產(chǎn)量進行校正。

式中：ρnir為紅外光波段反射率，ρred為紅光波段反射率。

1.2.2 牧草營養(yǎng)成分及放牧家畜營養(yǎng)平衡分析（1）牧草營養(yǎng)成分分析方法。測定指標為粗蛋白（CP）、粗纖維（CF）、粗脂肪（EE）、無氮浸出物（NFE）、鈣（Ca）、磷（P）。用凱氏定氮法測定粗蛋白，用索氏脂肪提取法測定粗脂肪，采用酸堿法測定樣品中粗纖維的含量，用600℃燒灼殘渣法測定粗灰分，鈣測定用草酸銨-高錳酸鉀法，磷的測定用磷-釩-鉬酸銨法。（2）營養(yǎng)平衡分析。根據(jù)不同月份草地粗蛋白、鈣和磷等營養(yǎng)物質(zhì)的供給量與放牧家畜營養(yǎng)需求之間的數(shù)量關(guān)系，分析花草灘放牧家畜營養(yǎng)平衡狀況。

2 結(jié)果與分析

2.1 永昌縣荒漠草地估產(chǎn)模型構(gòu)建及產(chǎn)草量估算

根據(jù)2010年9月初對花草灘荒漠草地植被可采食部分鮮重的定位點實測數(shù)據(jù),結(jié)合相應(yīng)點NDVI采樣值，建立花草灘荒漠草地產(chǎn)草量估產(chǎn)模型（y=0.352 2 e0.0387x，R2=0.588 2，指數(shù)模型），經(jīng)實測點草地產(chǎn)草量與相應(yīng)點NDVI采樣值的相關(guān)分析，NDVI與產(chǎn)草量之間存在正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)r=0.80，p<0.01）。

以NDVI為基礎(chǔ)，利用該模型估測花草灘荒漠草地可食鮮草產(chǎn)量及其載畜能力（見表1）。

表1 花草灘荒漠草地面積及可食鮮草產(chǎn)量

由表1可知，花草灘土質(zhì)溫性荒漠總面積2.53萬hm2，其中可利用草地面積2.03萬hm2，可食牧草鮮草產(chǎn)量4 430.03 kg/hm2，總產(chǎn)可食鮮草量為8.98萬t。

根據(jù)馬成杰[8]多年研究確定的荒漠草地產(chǎn)草量月動態(tài)變化系數(shù)，結(jié)合荒漠草地放牧利用率（按40%）[8]推算，不同月份花草灘荒漠草地放牧家畜可利用鮮草產(chǎn)量如表2。

表2 不同月份荒漠草場提供放牧家畜可利用鮮草產(chǎn)量

從表2可知，不同月份花草灘荒漠草地可提供放牧利用的鮮草產(chǎn)量以7～10月為高，占3～12月草地可利用牧草產(chǎn)量的56.00%。其中，以8、9月為最高，分別占草地可利用牧草產(chǎn)量的15.00%和18.00%。

2.2 花草灘荒漠草地植被養(yǎng)分含量及放牧家畜營養(yǎng)平衡分析

2.2.1 荒漠植被養(yǎng)分含量及不同月份放牧家畜可利用的粗蛋白、鈣和磷等營養(yǎng)含量 花草灘荒漠草地植被以珍珠和鹽爪爪為主(細枝鹽爪爪和圓葉鹽爪爪)，伴生種主要有合頭草和紅沙，呈區(qū)域性分布，驢驢蒿、籽蒿等一年生植物依降雨情況年度差異較大。花草灘荒漠植被可食部分常規(guī)營養(yǎng)成分如表3。

由表3可知，花草灘植被屬典型荒漠植被，植被灰分含量較高，混合樣可食部分鮮草粗灰分含量高達12.71%，水分含量達64.52%，粗蛋白含量僅4.61%，含鈣0.38%，含磷僅0.043%。

表3 花草灘荒漠植被營養(yǎng)成分含量（風干樣） （%）

按不同月份草地可提供放牧家畜利用的鮮草產(chǎn)量計算，不同月份花草灘荒漠草地提供放牧利用的粗蛋白、鈣和磷等營養(yǎng)含量如表4。

表4 不同月份荒漠草場可提供放牧家畜利用的粗蛋白、鈣和磷等營養(yǎng)含量 （t）

與不同月份荒漠草地可放牧利用鮮草產(chǎn)量一致，不同月份放牧家畜可利用的粗蛋白、鈣和磷等營養(yǎng)含量以7～10月為高，以8、9月為最高。全年花草灘荒漠草地共提供放牧家畜可利用的粗蛋白1 615.95 t，鈣 134.81 t，磷 15.49 t。

2.2.2 放牧家畜營養(yǎng)平衡分析 經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計，2009～2010年在花草灘長期放牧的各類綿山羊約3.12萬只，駱駝320峰，馬30匹，折合羊單位約2.44萬只。每羊單位按日采食鮮草6.2 kg，粗蛋白180g，鈣 7.5g，磷 4.7 g推算（NY/T 816-2004 肉羊飼養(yǎng)標準[9]，泌乳母羊每日營養(yǎng)需要量），不同月份放牧家畜營養(yǎng)物質(zhì)需求量如表5，各月份放牧家畜營養(yǎng)平衡分析見表6。

表5 不同月份花草灘荒漠草地放牧家畜營養(yǎng)物質(zhì)需求量 （t）

從表5中看出，在現(xiàn)有放牧家畜存欄的情況下，粗蛋白月平均需求量134.07 t，鈣5.59 t，磷3.50 t。全年放牧家畜約需粗蛋白1 608.84 t，鈣67.08 t，磷 42.00 t。

表6 不同月份花草灘荒漠草地放牧家畜營養(yǎng)平衡分析結(jié)果 （t）

不同月份放牧家畜營養(yǎng)平衡分析結(jié)果（見表6）表明，6～10月花草灘荒漠草地放牧家畜可利用牧草所提供的粗蛋白含量能滿足放牧家畜需求，而1～5月和11～12月不能滿足現(xiàn)有放牧家畜正常生產(chǎn)對蛋白質(zhì)的需要，但從全年草地粗蛋白產(chǎn)量與家畜總需求來看，基本上能夠保持總量平衡（粗蛋白：總產(chǎn)量-總需求=1 615.95-1 608.84=7.11）；花草灘荒漠草地植被鈣含量豐富，而磷含量不足，3～12月份草地植被提供的可利用鈣均大于放牧家畜需求，能滿足全年放牧的需要，而全年放牧家畜始終處于缺磷狀態(tài)（全年累計缺磷26.50 t）。

綜上所述，為保證花草灘放牧家畜正常生產(chǎn)，冬春季為其進行補飼是必要的，尤其要重視補飼富含蛋白質(zhì)的豆科牧草和餅粕類飼料；由于花草灘荒漠植被含鈣豐富而普遍含磷量不足，因此應(yīng)注意全年長期補磷，優(yōu)化鈣磷比例，提高鈣磷利用率，確保放牧家畜的營養(yǎng)平衡及健康。

3 結(jié) 論

花草灘土質(zhì)溫性荒漠作為干旱氣候區(qū)具有代表性的典型荒漠類草地，其土壤背景有別于礫石質(zhì)和沙質(zhì)溫性荒漠，采用歸一化植被指數(shù)構(gòu)建其產(chǎn)草量估產(chǎn)模型，估測該類型草地產(chǎn)草量，具有較好的代表性和準確性。花草灘土質(zhì)溫性荒漠總面積2.53萬hm2，其中可利用草地面積2.03萬hm2，可食牧草鮮草產(chǎn)量為4 430.03 kg/hm2，總可食鮮草產(chǎn)量為8.98萬t。花草灘植被屬典型荒漠植被，植被灰分含量較高，混合樣可食部分鮮草粗灰分含量高達12.71%，含鈣0.38%，水分含量達64.52%，而粗蛋白和磷含量分別為4.61%和0.043%。6～10月，花草灘荒漠草地提供的可放牧利用牧草能滿足放牧家畜對粗蛋白的需求，而1～5月和11～12月不能滿足其需要，但能保持全年總量基本平衡。花草灘荒漠草地植被鈣含量豐富而磷含量不足，能滿足放牧家畜對鈣的需求，而全年放牧家畜始終處于缺磷狀態(tài)。為保證放牧家畜正常生產(chǎn)，冬春季應(yīng)補飼豆科牧草和餅粕類等蛋白質(zhì)飼料，全年需進行磷的補飼。

[1] 韓蘭英，陳全功，韓 濤，等.基于3S技術(shù)的棉花面積估測方法研究[J].干旱區(qū)研究，2008，（2）：207-211.

[2] 俞聯(lián)平，程文定，李興海，等.河西走廊3縣草地資源現(xiàn)狀及草地生產(chǎn)力評價[J].干旱區(qū)研究，2010，27（5）：712-718.

[3] 甘肅農(nóng)村年鑒編委會.2006甘肅農(nóng)村年鑒[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2006.

[4] 趙文吉，段福州，等.ENVI遙感影像處理專題與實踐[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，2008.

[5]NY/T635-2002，天然草地合理載畜量的計算[S].

[6] 王曉芳，宗 剛.草場資源生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展協(xié)調(diào)性評價——以西藏那曲地區(qū)為例[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，（7）：3673-3675.

[7]豐 驍，王 晶，施麗娟，等.金強河流域不同退化草地牧草營養(yǎng)成分研究[J].湖南農(nóng)業(yè)科學，2010，（1）：116-118.

[8]馬成杰.論草原放牧牲畜營養(yǎng)供需平衡 [J].內(nèi)蒙古草業(yè)，2007，19（4）：49-51.

[9]NY/T 816-2004，肉羊飼養(yǎng)標準[S].