我國草原生產力

侯扶江，王春梅，婁珊寧，侯向陽，呼天明

（1. 草地農業生態系統國家重點實驗室，蘭州大學草地學業科技學院，蘭州 730020；2. 中國農業科學院草原研究所，呼和浩特010010；3. 西北農林科技大學動物科技學院，陜西楊凌 712100）

我國草原生產力

侯扶江1，王春梅1，婁珊寧1，侯向陽2，呼天明3

（1. 草地農業生態系統國家重點實驗室，蘭州大學草地學業科技學院，蘭州 730020；2. 中國農業科學院草原研究所，呼和浩特010010；3. 西北農林科技大學動物科技學院，陜西楊凌 712100）

分析我國草原植物生產和動物生產，比較國內外草原生產力。結果表明，在過去的30余年中，我國一部分草原產草量下降，局部變化不顯著。世界草原對畜產品生產的貢獻率為40.08 %，中等收入國家為67.35 %。全球24.1 %的牛肉和31.9 %的羊肉來自草原，低收入國家草原載畜量分別高出高收入國家和中等收入國家87.4 %和66.4 %，畜產品生產分別只有兩者的37.3 %和71.9 %。適宜的放牧利用，可使我國的草原生產能力達到6.35×109畜產品單位（APU）；全國草原單純依靠放牧每年可產肉2.959×106t，占全國肉類總產量的3.5 %，占全國牛羊肉總產量的27.4 %。通過草原畜牧業的現代化轉型可接近高收入國家水平，增產潛力約為50 %～200 %。

草原生產力；產草量；放牧；載畜量；畜產品單位（APU）

DOI 10.15302/J-SSCAE-2016.01.011

一、前言

草原占地球陸地面積的一半以上，其植物生產占全球總量的30 %～35 %，是家畜生產的主要基地，養活了世界上約1/3的人口。草原也是我國面積最大的陸地生態系統，占國土總面積的41.7 %，

是保障我國生態安全和食物安全的重要基地。我國雖然是草原大國，卻不是草原生產大國和強國，主要因為相對于美國、澳大利亞等其他草原大國，我們的草原退化較為嚴重，草原生產力總體較低，與國家需求的差距較大。改革開放以來，國家對草原的戰略需求由畜產品生產逐漸轉向“生態與生產并重、生態優先”，草原生產方式發生了根本性的變化。因此，有必要分析我國草原植物生產和動物生產特征及其時空動態、草原生產的經濟效益以及世界草原生產的特點，為草原可持續利用這一國家戰略提供決策依據。

廣義的草原生產力指一個生產單元的草原在一個生產周期里為人類提供的生態服務總量。其中，生態服務包括人類可直接或間接消費的產品，或可消費的有形或無形產品，用固碳量、產草量、載畜量、旅游人數、貨幣等測度；生產單元包括全球或一個國家、縣、鄉、村、牧場、季節放牧地，或單位面積（如1 hm2，1 m2）等不同空間尺度；生產周期多以年計，也有用天、月，或10年等不同時間尺度。狹義的草原生產力指草原提供特定生態服務的能力，常用牧草產量（第一性生產），本文還包括家畜生產力（第二性生產）。

二、我國草原的產草量

根據《中國草原發展報告（2011）》[1]和歷年《全國草原監測報告》[2～9]，近十年來，全國草原產草量2009年最低，鮮草產量為9.38×108t；2011年突破1.0×109t；2013年鮮草總產量達到1.056×109t，折合干草約3.25×108t，均為2005年以來最高（見圖1）。

圖1 我國草原產草量動態

我國北方草原生產力與年降水量有顯著的正相關關系。在年降水50～700 mm范圍內，降水每增加1 mm，產草量平均增加6.9 kg·hm–2（見圖2）。

圖2 我國草原第一性生產力與年降水量的關系[10]

以往較長一段時間內，草原產草量變化表現出生態區域間差異。通過收集、分析大量報道的數據，過去20至30年或更長的時期，內蒙古草原西部產草量呈顯著下降趨勢，隨著降水逐漸增加，東部的產草量變化趨于復雜。阿拉善荒漠定點監測數據顯示，1993—2008年產草量呈逐年下降的趨勢，年均降幅達6.11 kg·hm–2；多個監測點調查數據也顯示，1963—2013年產草量年均減少14.26 kg·hm–2。烏蘭察布荒漠草原1984—2013年產草量有上升的趨勢，但是沒有達到顯著水平（P ＞ 0.05），年均增幅達14.31 kg·hm–2。錫林郭勒典型草原多點監測數據顯示，1984—2013年，產草量平均以每年42.62 kg·hm–2的速度下降；錫林浩特市的數據表現相同的趨勢，年降幅達24.33 kg·hm–2；但是烏審旗和西烏珠穆沁旗的監測數據則表明產草量略有增加，但不顯著（P ＞ 0.05）。呼倫貝爾草甸草原兩個長期觀測點的產草量表現出截然相反的變化：1985—1995年，陳巴爾虎旗產草量呈現年均30 kg·hm–2的遞減趨勢（P ＜ 0.05），鄂溫克旗的產草量平均以111.7 kg·hm–2的速度遞增（P ＞ 0.01）。

青藏高原若爾蓋高寒草甸2006—2011年產草量平均以40.03 kg·hm–2的速度下降；1984—2009年，貴南高寒草原的產草量無明顯變化趨勢，若爾蓋高寒草原則年均降幅達34.5 kg·hm–2；1994—2004年，格爾木高寒荒漠產草量以每年22.81 kg·hm–2的速度上升，但趨勢不顯著。2001—2010年，天山北坡山地荒漠草原和山地草原化荒漠年均增速為7.22 kg·hm–2

和4.44 kg·hm–2，而山地草原和低地草甸草原年均降幅為2.22 kg·hm–2和11.11 kg·hm–2。

實測數據表明，過去的30余年，我國草原產草量總體下降，局部變化不顯著，近5年來有持續增長恢復的趨勢。基于氣候的模型預測（見表1），長期以來，一些草原類型生產力上升，尤其是國家實施重大草原生態工程以來，模型預測值與草原現實情況的差異體現出草原利用與管理對于生產力的重要性。

表1 模型模擬的我國部分草原生產力動態

三、草原與家畜生產的關系

世界各國草原面積與國內生產總值（GDP）、肉產量、草食家畜肉產量顯著正相關（見圖3a～圖3c）。草原面積每增加1×108hm2，國內生產總值平均提高1.22萬億美元，肉產量平均上升1.897× 107t，草食家畜肉產量提高4.686×106t。草食家畜肉產量與肉總產量的比值分別與草原面積/國土面積比值、草原面積/農業用地面積比值正相關（見圖3d和圖3e）。

根據聯合國糧農組織（FAO），按照人均國內生產總值將世界各國分為：高收入國家，人均年國內生產總值＞$20 000，即發達國家；中等收入國家，人均年國內生產總值 $1 000～$20 000，即發展中國家；低收入國家，人均年國內生產總值＜$1 000，即貧窮國家。根據耕地/草地與家畜的關系，全世界的家畜生產系統可劃分為四類：以天然草原放牧為主的草原–家畜系統，以栽培草地放牧為主的草田輪作–畜系統，以耕地種草放牧/舍飼為主的作物–家畜系統，以購買飼料舍飼為主的家畜專門化生產系統。全球24.1 %的牛肉和31.9 %的羊肉來自以草原為基礎的家畜生產系統；包括較為普及的草原放牧–農區育肥系統以耕地為基礎的系統生產了69.5 %的牛肉和67.2 %的羊肉；55.5 %的豬肉和71.6 %的禽肉來自以飼料為基礎的舍飼系統（見圖4a）。發展中國家31.7 %的牛肉和27.1 %的羊肉來自草原，發達國家則分別為16.1 %和44.1 %；發展中國家耕地系統生產了67.6 %的牛肉和71.7 %的羊肉，發達國家生產了71.5 %的牛肉和55.8 %的羊肉。發達國家和發展中國家分別有12.4 %和0.6 %的牛肉來自以飼料為基礎的舍飼系統；發展中國家有1.2 %的羊肉完全依靠飼料舍飼，發達國家則沒有（見圖4b和圖4c）。

高收入國家草原占農業用地的比例較低；中等

收入國家次之，接近世界平均水平；低收入國家這個比例較高（見圖5a）。草原既是重要的生產資料，也是環境嚴酷的標志，這是國家貧窮的原因之一，但不是最重要原因。事實上，美國的草原與農業用地的比例超過50 %，澳大利亞超過33.3 %；我國的草原面積也超過農業用地的70.0 %，超過世界水平55.3 %。與此相反，高收入國家栽培草地占農業用地面積比例、栽培草地與草原面積的比例均較高，中等收入國家居中，低收入國家較低；我國這兩項指標分別只有世界平均水平的54.2 %和34.9 %。

人均肉產量和人均草食畜產品產量在高收入國家最高，而低收入國家最低，分別只有高收入國家的11.4 %和22.6 %；我國人均肉產量高于世界平均水平40.6 %，但人均草食家畜肉類產量僅為世界平均的85.4 %（見圖5b）。低收入國家草原家畜產品生產能力分別只有高收入國家和中等收入國家的37.3 %和71.9 %。草地生產力和肉類畜牧業生產所占農業生產總值平均隨人均國內生產總值增加而增加（見圖5c）；中等收入地區栽培草地占天然草地的面積比例和人均畜產品產量顯著低于世界平均水平，像我國一樣處于食物結構轉型期且具較大發展潛力，未來畜產品尤其是草食畜產品消費潛力上升空間巨大，因此，這些地區的栽培草地面積和畜產品生產有擴大的必要性。在貧窮地區，由于側重于作物生產，溫飽問題尚未解決。

圖3 世界各國草原面積與家畜生產的關系

農業土地對全世界畜產品生產貢獻，最大者為耕地，貢獻率為57.93 %，其中35.41 %來自栽培草地；其次是草原為40.08 %，林地貢獻較小，這其中草原和栽培草地貢獻了75.49 %的畜產品（見表2）。在高收入國家，肉類生產更多地依靠耕地和林地，因為林地開墾后適宜種植作物、尤其是飼草作物，如英國等歐洲國家和新西蘭；或林下種草適

宜放牧，如美國和澳大利亞；草原貢獻較小，原因是美國、澳大利亞、加拿大等面積廣大的國家草原放牧–農區育肥生產模式較為普遍，而且草原開墾的部分是其作物主產區，譬如美國、加拿大的小麥帶和玉米帶，澳大利亞的小麥帶。中等收入國家肉類生產主要依托草原，耕地其次；低收入國家家畜生產主要來自于耕地，其次是草原，這是因為家畜在草原放牧后，主要依靠耕地生產的作物副產品。

圖4 世界家畜生產系統結構

全球草食家畜的肉類生產主要來自耕地，貢獻率為58.08 %，其中20.53 %來自栽培草地，草原貢獻率為41.16 %，草原和栽培草地生產了61.69 %的草食家畜產品（見表2）。但是，高收入國家的草食家畜生產主要利用耕地種植飼草作物，這些耕地主要來自林地開墾，如美國中東部的玉米帶、新西蘭、西歐和北歐的奶牛和肉羊主產區。在中等收入國家，草食家畜生產主要來自草原，貢獻率為66.93 %；而低收入國家的耕地貢獻了絕大多數的草食家畜肉類，草原的直接貢獻微弱，如非洲。然而，在發展中國家，草原放牧家畜向作物地轉移養分是維持耕地生產力的重要基礎，這是作物/草原–家畜綜合生產系統物質與能量平衡的關鍵機制之一[25]，尼泊爾草原與耕地面積比為3∶1、西非草原/耕地比旱季為10∶1～40∶1或雨季為3∶1～10∶1可滿足30至40年作物生產的營養需求，草原輸出的養分由礦化作用、生物固氮和大氣沉降補充；我國黃土高原的草原–家畜生產系統，草原產出中畜產品僅占46.4 %，畜力和糞便占一半以上，都流向了耕地[26]。可見，在發展中國家，耕地生產的畜產品仍有相當比例間接來自草原的貢獻。

全球無論是家畜總的肉類生產、還是草食家畜的肉類生產，均可用耕地、栽培草地、草原和林地面積很好地預測（見表3）。

無論全國尺度，還是牧區、半農半牧區或農區等區域尺度，我國肉類生產和草食家畜肉類生產貢獻最大者均為耕地。然而，草原對肉類生產的貢獻在各個地區均不容忽視。需要注意的是，半農半牧區林地對草食家畜肉類生產的貢獻超過草原，原因是林下放牧，這類土地歷史上作為放牧地使用，等同于草原[27]。其他未明確因素對我國肉類生產的貢獻遠高于世界水平，與我國飼料進口量大致相符（見表4）。我國肉類總產量和草食家畜肉類產量可以用耕地、林地和草地面積很好地預測。

表2 世界農業土地對肉類生產的貢獻率 (%)

表3 畜產品生產預測

四、我國草原的家畜生產

2013年，我國牛肉和羊肉產量分別為6.74×106t

和4.08×106t，占全國肉類總產量的12.7 %。其中，牧區牛肉和羊肉產量分別超過全國總產量的1/3和1/2，而且牧區牛羊肉產量及其占全國牛羊肉產量的比例呈上升趨勢；農區牛、羊存欄量比十年前分別下降了45 %和34 %。若我國草原放牧家畜出欄率平均按65.8 %計算，屠宰率平均按52 %計算，當前全國草原年實際產肉4.376×106t，占全國肉類總產量的5.1 %，占全國牛羊肉總產量的40.4 %。

草原的家畜生產水平與濕潤度k值（年降水量×10/年≥0 ℃積溫）顯著正相關，除高寒地區外的世界其他地區，在k≤4.5范圍內，k值每增加1，家畜生產力提升8.705 APU·hm–2，相當于放牧率增加0.387個羊單位·hm–2（見圖6a）；在高寒地區，在k≤5范圍內，k值每增加1，草原生產力提升3.788 APU·hm–2，相當于載畜量增加0.168個羊單位·hm–2（見圖6b）。草原的動物生產水平以亞熱帶森林灌叢放牧系統和熱帶森林灌叢放牧系統最高，一般在20 APU·hm–2以上，多數區域超過35 APU·hm–2，部分在45 APU·hm–2以上；荒漠放牧系統生產力絕大多數區域低于5 APU·hm–2，最高不超過10 APU·hm–2。

表4 我國農用土地對肉類生產的貢獻率[27,28](%)

圖6 草原家畜生產最適水平與濕潤度的關系

放牧研究表明，草原載畜量以亞熱帶森林灌叢放牧系統較高（見表5），荒漠放牧系統較低。2006—2014年，我國草原載畜能力（Y，億頭）與超載率（X1，%）極顯著負相關關系（Y = – 0.014X1+ 2.808，R2 = 0.787，P = 0.003），與火災次數（X2，次·年–1）和蟲害面積（X3，104ha）顯著負相關（Y = – 0.001X2+ 3.307，R2 = 0.611，P = 0.017；Y = 5 .067 – 0.352lnX3，R2 = 0.504，P = 0.048），可以用Y = 33.869 – 2.633X1– 1.879X2– 0.128X3（R2 = 0.895，P = 0.020）預測。

根據我國草原適宜的家畜生產力的分布，適宜放牧利用下，我國草原家畜生產能力平均為18.04 APU·hm–2，總計達6.35×109APU，占世界的7.3 %（見表6）。全國草原單純依靠放牧每年可產肉2.959×106t，占全國肉類總產量的3.5 %，占全國牛羊肉總產量的27.4 %。

2005年以來，全國草原載畜能力2009年最低約為23 098.8萬羊單位，此后持續增加，2013年最高約為25 579.2萬羊單位（見圖7a）。全國重點草原超載率2009年達到最高，半牧區超載率總體上高于牧區（見圖7b）。

新中國成立以來，我國草原的家畜生產呈指數上升趨勢，但是草原類型之間有顯著差異。以內蒙古自治區為例，總國內生產總值、農業國內生

產總值、牧業國內生產總值及其人均國內生產總值均呈指數增長（見圖8a和圖8b）；總國內生產總值與牧業國內生產總值線性相關極顯著，隨著牧業國內生產總值/農業國內生產總值的比例指數上升（見圖8c）。牧業國內生產總值增速超過農業和總國內生產總值；人均牧業產值增速雖高于農業整體，但低于全區整體。總國內生產總值隨牧業國內生產總值變化而變化，且在牧業國內生產總值達700億元時具有明顯的拐點（見圖8d）。

表5 我國草原適宜的放牧率

表6 我國草原的生產潛力

圖7 我國重要草原超載動態

圖8 內蒙古自治區草原畜牧業生產現狀[49]

2002—2012年，內蒙古自治區四種主要草原類型家畜承載量典型草原最高，平均高于草甸草原48.1 %和159.2 %，是荒漠的28.8倍；單位面積肉生產能力平均分別超過草甸草原、荒漠草原和荒漠68.9 %、189.7 %和58.4 %，典型草原、草甸草原和荒漠草原產肉能力分別以每年0.935 kg·hm–2、0.376 kg·hm–2和0.335 kg·hm–2的速度遞增；四類草原單位面積的產值呈指數增長，增幅依次為典型草原、荒漠草原、荒漠和草甸草原（見圖9a）。單位產肉量的經濟效益則是典型草原最高，草甸草原次之，荒漠草原最小（見圖9b），說明典型草原家畜生產力提升具有較高的經濟回報（見圖9c和圖9d）。

圖9 內蒙古自治區草原生產動態

新疆維吾爾自治區人均生產總值、人均農業生產總值、牧業生產總值和肉類總產量均是半農半牧區最高；草食家畜肉類產量占肉類總產量的比例和牧業產值占農業總產值的比例均是牧區最高，農區最低（見圖10）。

青海省牧區人均產奶量和人均產肉量分別是半農半牧區的3.7倍和2.5倍，半農半牧區人均產奶量年增幅是牧區的2.5倍，而且其人均產肉量平均以10.1 kg的年增幅上升，而牧區的增加趨勢不明顯；牧區人均牧業國內生產總值是半農半牧區的2.7倍，兩者均呈顯著上升趨勢，牧區的年增幅是半農半牧區的1.8倍（見圖11）。

近十年來，內蒙古自治區半農半牧區牛羊肉產量2004年超過牧區，2009年達到峰值，此后逐漸下降，與全國趨勢略有差異；然而，牧區牛羊肉產量仍緩慢上升；牧區牛羊飼養量低于半農半牧區，近十年變化不大，2009年后半農半牧區牛羊飼養量不再增長；牧區單位家畜的牛羊肉生產效率平均高于半農半牧區27.9 %，牧區和半農半牧區的生產效

率分別在2009年和2010年達到最高；2020年半農半牧區和牧區人均國內生產總值較為接近，此后兩者均呈指數增長，差距逐漸拉大，牧區和半農半牧區的人均牧業國內生產總值也呈指數上升，均是牧區較高（見圖12）。

圖10 新疆維吾爾自治區家畜生產情況

圖11 青海省牧業家畜生產情況

我國草原放牧系統動物生產的總體水平與美國和澳大利亞等高收入國家相比，荒漠不到1/3，典型草原約為1/3～2/3，草甸草原不到2/3，差距明顯（見表7）。但是，改進后，荒漠的生產水平超過高收入國家的一半，典型草原為50 %～90 %，草甸草原則

能夠達到高收入國家水平，差距可以大幅度縮小。由此可見，我國草原生產力水平如果接近高收入國家水平，增產潛力約為50 %～200 %，即年增產牛羊肉2.184×106～8.734×106t ，關鍵是全面實行草原畜牧業的現代化轉型，以劃區輪牧為核心，配合基礎設施和社會保障系統等建設，建成人–草地–家畜的草原生態系統[48,49]。

圖12 內蒙古自治區牧業家畜生產情況

五、結語

過去30余年，我國草原產草量很多地區呈現連年下降的趨勢，也有部分地區變化不顯著。2013年，全國草原鮮草產量達到峰值1.056×109t。我國北方草原生產力嚴重依賴于降水量，在年降水為50～700 mm范圍內，降水每增加1 mm，產草量平均上升5.8 kg·hm–2。

世界各國草原面積與國內生產總值、肉產量、草食家畜肉產量顯著正相關，全球24.1 %的牛肉和31.9 %的羊肉來自草原。高收入國家草原占農業用地的比例較低，中等收入國家次之，極端低收入國家比例較高，表明極端低收入國家生態環境嚴酷，可耕地較少，而草原開墾也是發展過程中難以避免的趨勢。低收入國家草原家畜承載量分別高出高收入國家和中等收入國家87.4 %和66.4 %，但畜產

品生產力分別只有兩者的37.3 %和71.9 %。耕地對世界畜產品生產貢獻率為57.93 %，其中35.41 %來自栽培草地，作物/草原–家畜綜合生產系統中耕地的貢獻還有相當比例來自草原提供的物質和能量；草原貢獻率為40.08 %，中等收入國家草原對肉類生產的貢獻率為67.35 %，草原生產功能向生態功能轉變是國家發展的戰略方向。

當前全國草原牧區年產肉達4.376×106t，占全國肉類總產量的5.1 %，占全國牛羊肉總產量的40.4 %。濕潤度k值每增加1，高寒地區草原生產力提升3.788 APU·hm–2，其他地區提升8.705 APU·hm–2。我國草原生產能力平均為18.04 APU·hm–2，總計達6.35×109APU，占全世界總量的7.3 %[29]。如果通過草原畜牧業的現代化轉型，提高草原生產力接近高收入國家水平，增產潛力約為50 %～200 %，即年增產牛羊肉2.184×106～8.734×106t。全國草原單純依靠放牧每年可產肉達2.959×106t，占全國肉類總產量的3.5 %，占全國牛羊肉總產量的27.4 %。典型草原家畜承載量平均高于草甸草原和荒漠草原48.1 %和159.2 %，產肉量超過68.9 %和189.7 %；典型草原家畜承載量是荒漠的28.8倍，產肉量是荒漠的58.4倍。典型草原單位產肉量的經濟效益最高，多途徑地開展農牧耦合，可以提高草原經濟產出。

表7 我國部分放牧系統與國外類似系統的生產力比較

[1] 中華人民共和國農業部. 中國草原發展報告(2011)[M]. 北京:中國農業出版社, 2013. Ministry of Agriculture of the People's Republic of China. Report on the Development of Grassland in China (2011) [M]. Beijing: China Agricultural Press, 2013.

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Rangeland Productivity in China

Hou Fujiang1, Wang Chunmei1, Lou Shanning1, Hou Xiangyang2, Hu Tianming3
(1.State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystem, College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China; 2. Grassland Research Institute, Chinese Academy of Agriculture Science, Hohhot 010010, China; 3. College of Animal Science and Technology, Northwest A & F University, Yangling712100, Shanxi, China)

Through analyzing the plant production and animal production of grassland in China and comparing the grassland productivity at home and abroad, the author finds that, in the past over 30 years, the grass production of grassland declined slightly in some regions of China. Among the global animal products, 40.08% came from the world's grassland and 67.35% was from middle income countries. 24.1% of the global beef production and 31.9% of the global mutton production were supported by grassland. The grazing capacity of the grassland of low income countries was 87.4% higher than that of high income countries and 66.4% higher than that of middle income countries. However, their output of animal products respectively accounts for 37.3% and 71.9% of that of high and middle income countries. With appropriate grazing utilization, the productivity of grassland in China can reach 6.35×109APU. The meat production from animal grazing grassland can reach 2.959×106t, accounting for 3.5% of the national meat production and 27.4% of the national beef and mutton production. After the transformation of modernization of grassland animal husbandry, China's grassland productivity will be close to that of high income countries with a potential increase of about 50%–200%.

grassland productivity; grass production; grazing; grazing capacity; animal product unit (APU)

S812

A

2015-12-10；

2016-01-11

侯扶江，蘭州大學草地農業科技學院，草地農業生態系統國家重點實驗室，教授，研究方向為草原管理；E-mail: cyhoufj@lzu.edu.cn

中國工程院重大咨詢項目“中國草地生態保障與食物安全戰略研究”（2012-ZD-7，2013-GCK-ZD-3）長江學者和創新團隊發展計劃項目“草地農業系統耦合與管理”（IRT13019）

本刊網址：www.enginsci.cn