1 中国牧区特点
1.1 自然特点
中国牧区总土地面积416万km2,占国土总面积的43.3%。牧区草原面积2.473亿hm2,占牧区总土地面积的60%。牧区气候的显著特点是大陆性气候强,海洋性气候弱。绝大部分地区年降水量在200mm以内,蒸发量在1000mm (E601)以上。其特征表现为冬季寒冷漫长,夏季炎热短促,年平均气温低,温差大,有效积温高,降水少,蒸发量大,气候干燥,日照充足,风沙,干旱、风、雪、寒潮、霜冻、冰雹等自然灾害频繁。
1.2 牧区畜牧业发展现状
目前,我国草地畜牧业的主要经营方式,仍然依靠天然放牧,不少地区仍未摆脱靠天养畜的状态,畜牧业发展速度低而不稳,生产水平较低。1989年牧区牲畜头数为1.147亿头只(22480.32万羊单位),而牧区适宜载畜量为17224.62万羊单位,超载30.5%。牧区可利用草地2.1亿hm2中,有7000万hm2草地是无水和供水不足草场,不能充分利用,使得有供水条件的1.4亿hm2有水草场的载畜量更加超载。加剧了有水草场的退化、沙化、水土流失,形成恶性生态循环,严重地阻碍了我国草地畜牧业的持续发展。
1.3 牧区水资源开发利用情况
牧区水资源总量约为5000亿m3,是全国年均水资源量的17.9%,牧区单位面积占有水资源量为12.02亿m3/(km2·a),相当于非牧区单位面积占有有水资源量的28.6%。牧区水资源利用总量为305.2亿m3/a,仅占牧区水资源总量的6.1%,不论地表水还是地下水的开发利用程度均很低,有待进一步提高。灌溉用水量263.9亿m3,其中草、林地灌溉用水量占22.7%,可见,我国牧区林草业还没有发展到相应的水平上。
水资源利用中存在着如下诸多问题:①在开发利用水资源上缺少全面规划;②水资源利用率低、开采难度大;③工程标准低、输配水措施差、灌溉方式落后,造成水资源损失浪费严重;④草场供水和牧区水质改良问题有待解决。
2 中国牧区草地畜牧业持续能力及影响因素
2.1 持续能力
2.1.1 光热资源丰富
我国牧区日照时间长,光能资源丰富。日照时间多在2000~3500小时,年太阳总辐射值570kJ(cm2·a),所在范围基本位于我国的西北部草原区。这一区域云量稀少,部分地区年太阳总辐射值可达712kJ(cm2·a)以上。绿色植物进行光合作用,只利用牧草生长期内太阳光谱中380mm~700mm波长的可见光部分,仅占太阳总辐射值的50%左右。我国草原区,天然草场植被覆盖度低,光合面积小,以人工牧草为例,干物质产量为3750kg/hm2~11250kg/hm2,光能利用率仅有1%~4%。有关专家曾对陆地生态系统的能量收入及潜在生产力进行估计,表明现在生产力与潜在生产力相差较大。我国草原畜牧业与国外畜牧业发达国家相比,一个很大的差距是未能充分发挥草原应有的生产潜力。
2.1.2 草地资源丰富
我国牧区草地面积2.473亿hm2,占全国草地总面积的63%,可利用草地2.1亿hm2。有水草场1.4亿hm2,占牧区可利用草地面积的66.7%。1989年,我国人工、半人工草场及饲草料地面积不足6.00亿hm2,灌溉天然草场及饲草料地不足3.33亿hm2。据资料分析约有1.33亿hm2可以优先开发为优质、高产的人工、半人工草场,可在灌溉条件下大幅度提高生产潜力。草原上的牧草是能够再生的,即牧草被刈割或放牧后具有重新恢复绿色林丛的能力,是永续性生物资源。能否
持续不断地供给人类更多的畜产品,一方面受自然条件的制约,更主要取决于人类如何保护和利用。
2.1.3 水资源分布不平衡,仍有相当大的生产潜力
我国牧区水资源不足,但因水资源分布不平衡,某些地区比较丰富,这为水资源集中开发、灌溉饲草料基地的建设创造了条件。牧区开发利用水资源,条件差、难度大,贫乏有限的水资源被利用程度低,损失浪费严重,地表水实际用水量(249.16亿m3)仅占P=75%水量(3688亿m3)的6.75%;地下水年开采量(包括人畜饮水及灌溉饲草料),仅占可开采利用量的13.0%。在牧区的各地区和流域上表现了开发利用的不平衡,有较大潜力可以挖掘。
2.2 影响因素
2.2.1 利用不当,破坏了草原生态环境
草原生态环境的破坏,除自然因素外,主要来自人类对自然资源的不合理利用,如:草地超载放牧,盲目开荒造田、砍挖植被、滥垦及工业的发展带来的环境污染等,造成草原生产力大幅度下降。据统计,草原自然生产力比60年代初平均下降40%以上。从草原载畜量来看,内蒙鄂尔多斯高原鄂托克旗,按适宜载畜量需1.46hm2养一个羊单位,而实际每一个羊单位只有0.867hm2。草地的超载过牧,使得有水草场加剧了牲畜频繁采食和践踏,失去休养生息的机会,其生产力逐渐下降,特别是优良牧草逐渐衰退,数量减少,杂类草及有毒有害植物大量滋生,草层结构简单化,草群变矮,草质变劣,致使草原产品降低。尤其在干旱气候作用下,使风沙活动加剧。大面积草地变成沙漠化土地。目前,牧区天然草地退化面积4128万hm2,沙化面积3121万hm2,碱化面积602万hm2,分别占牧区可利用草地的19.7%、14.9%和2.9%。水、草、畜三者不平衡发展,减少了可利用草原面积,降低了草地生产能力,严重影响畜牧业的发展。
2.2.2 水资源开发难度大,量少质差
牧区多处于干旱、半干旱地带,降水量少,蒸发量大。面积辽阔,水资源极为分散,可利用程度低,并且相当一部分牧区地下水矿化度较高,有的连灌溉标准也达不到。在本来就短缺的牧区水资源中,加上其时空分布的不平衡,水土条件的不协调,一部分有水地区,地少;大部分地区,水少。牧区人烟稀少,劳动力极缺,地理环境偏僻,交通不便,经济实力弱,加之牧区科技落后,人才缺乏,管理水平不高等原因,开发利用水资源和改善供水条件都十分困难。
水资源开发利用率低,量少质差,已成为畜牧业持续发展的制约因素。
2.2.3 资金投入不足,缺乏发展后劲
牧区地处边疆地区,生产落后,经济不发达,由于资金投入的严重不足,使草原的开发建设与利用受到很大制约,据统计,40年来,国家在草原上投入的资金,平均每年还不到0.6元/m2,投入水平远不能适应畜牧业的发展。我国80年代投入草原建设资金较70年代增加40%,但如考虑物价上涨因素,畜牧业生产扩大,草原灌溉面积的增加,实际每公顷投资较70年代相对有所减少,使畜牧业的发展缺乏后劲。
3 中国草地畜牧业持续发展战略措施
3.1 建立水、草、畜平衡发展系统
水、草、畜系统共同构成草原生态环境的基本结构。通过这一系统完成草原生态系统的循环与转化过程。在畜牧业发展中,完成一定数量畜产品的生产,需培育与产出一定数量和质量的牲畜,并供应相应的一定数量和质量的饲草料,根据草场理论载畜量计算,天然草场0.8hm2~1hm2可养1只羊(人工草地0.1hm2~0.2hm2可养1只羊),而生产这批饲草料必须保证其生长所需水分,即生产1kg干草需水600kg~700kg。因此,水、草、畜应保持一定比例平衡关系,即在可利用水资源总量确定的条件下,开发草地面积,并根据草地生产能力,发展牧畜头数,而且随着生产目标,科技管理水平,投入与产出不同,时间的变化,这种平衡是动态平衡关系。只有具备这种科学系统的动态平衡,中国草地畜牧业才得以持续稳定发展。
3.2 合理利用水资源,发展节水型灌溉
水利是畜牧业的命脉,是灌溉草业发展的主要限制因素,牧区处于全国水资源分布最少的地区,因此,在干旱缺水牧区,首先应把水利建设的重点逐步转移到缺水草场的开发及有水资源条件的天然草场的灌溉和人工饲草料地灌溉开发,制定合理的水资源利用规划,并在开发利用水资源的同时,开展节水型灌溉,即通过降低渠道水量损失,提高灌溉用水管理水平,采用节水型灌水方法和技术等措施,提高灌溉水的利用率,将有限的水资源,发挥最大的作用,以便扩大草场面积,使草场生产潜力达到最大值。
3.3 合理利用天然草场,建立永久性人工饲草料基地
根据一些草业专家们的估计,通过适当的改进放牧利用制度和技术,能提高草场生产力0.5倍~1.0倍。因此,在牧区应根据草场生产力确定适宜载畜量的前提下,全面推行划区轮牧的放牧制度,这是合理利用天然草场,确保草地资源永续为人类服务的重要措施。在可能提供的条件下,将低产退化草地,适当的进行草场封育、补播、施肥、灌水等改良技术措施,变天然草地为半人工草地,可提高草场生产力十几倍,甚至几十倍。
牧区永久性人工草场的建立是确保畜牧业持续发展的重要条件。当前国际上经济比较发达的国家,非常重视永久性人工草地的建设,并把人工种草发展畜牧业生产视为衡量一个国家或地区经济建设和农业生产水平的重要标志。所以经济发达国家一般人工种植牧草和饲草料作物的面积比重较大。如:西欧共同体9国9333万hm2的可耕地中,人工种植牧草和饲料作物面积占76%以上。而我国牧区现有饲草料地面积109万hm2,仅占牧区总面积的0.26%。因此,合理利用天然草场,建立永久性人工饲草料基地,发展灌溉草业,是实现我国畜牧业稳产、优质、高效发展和现代化的重要条件。
3.4 强化灌溉草业科研与科技推广力度
“科技是第一生产力”,振兴畜牧业必须依靠科技进步。灌溉草业是目前世界的短缺科学,也是我国的薄弱科学,它的部分内容既可借助于灌溉农业,又不同于灌溉农业,有些理论还不完全成熟,有待进一步深入开展灌溉草业试验研究,使科研成果尽快转化为生产力。建立起灌溉草业科技推广优化模式,并做好典型示范工作,同时配合其他农技措施,使灌溉草业除了为畜牧业提供牧草饲料外,还具有防风固沙、控制水土流失、改良土壤、增加土壤肥力、改善生态环境等多种用途,从而使灌溉草业发展提高到新的水平,并为我国畜牧业得以持续发展,提供科学依据。
4 牧区草地节水灌溉的主要技术
4.1 灌溉供水量的最优分配
在一定水资源条件下,灌溉水的合理利用应以节约灌溉用水量、扩大灌溉面积,使灌区总效益保持最高为目的。因此,最优分配的第一步:根据各种牧草产值及灌区总效益,将灌溉水源按照不同时间和不同供水量分配给不同牧草。第二步:各种牧草在获得一定供水量后,以其水分生产函数和缺水关键灌水期为依据,将有限水量在生育期内合理分配。采用这种多级优化灌溉制度,能较好地解决供水不足情况下多种牧草争水问题及水源优化供水问题,可节水30%,使单位水量投入的产出最大,同时创造出有利于草地畜牧业持续发展的草地生态环境。
4.2 节水型灌溉方法
灌水方法的好坏,直接影响灌水均匀程度和田间水量损失大小。采用喷灌具有省水、省工、适应草原的特点。喷灌喷水均匀,不产生深层渗漏,可省水20%~40%。特别是在渗漏性强的沙地可节省水量60%。同时节省了平地开渠等大量劳力。在坡度大的草场,又不破坏植被,效果更佳。
低压管道灌溉近几年来在我国北方,特别是在井灌区有较多发展。这种灌溉具有节水、节能、省地、省工等优点。利用低压塑料软管输水配水进行灌溉(俗称“小白龙”灌溉),可使水的利用率达97%~100%,单井灌溉面积扩大近一倍,可比土渠灌溉节电4.3%。从当前国力与牧民经济水平的角度而言,是最有推广潜力的节水灌溉技术。
据我所在内蒙古试验资料,喷灌人工牧草苜蓿干草产量为9975kg/hm2,比畦灌每公顷增产3480kg,比不灌每公顷增产9750kg。按畜牧业肉草折算比例,肉牛每增重1kg,需草6kg~8kg,采用喷灌比畦灌每公顷可增肉435kg~585kg,比不灌每公顷可增肉1215kg~1620kg。小白龙灌溉比畦灌节水20%以上,每公顷增产37500kg,每公顷增肉465kg~615kg,因此草地节水灌溉对畜牧业发展水平有明显的提高和促进作用。
4.3 优化种植结构节水技术
在降水不足,灌溉水缺乏地区,如何充分利用自然资源,提高牧草产量,是草地持续发展的关键技术。混、间播牧草作为一种立体栽培模式,采用禾本科和豆科两种以上牧草混合栽培。研究表明:混、间播牧草地上叶层分布合理,可充分利用当地光能资源,地下根系密度层可充分利用不同层次的土壤水分和养分。使土壤水分能够得到充分利用。而且产量较单播牧草提高20%~30%,混、间播牧草可形成较为适中的营养成分,提高了牲畜的适口性。因此,混、间播牧草作为一种优化栽培结构,越来越多被北方干旱牧区农牧民所接受。
4.4 充分利用天然降水节水技术
4.4.1 积雪灌溉
雪对于干旱、半干旱地区来说,同样也是一种宝贵的水资源。北方牧区受北部寒冷气流和太平洋、印度洋暖湿气流的共同作用,冷季往往有较大的降雪,但此时大风频繁,降雪往往被大风吹到避风处,不能很好的发挥作用。保存、积蓄冷季降雪,充分利用降雪资源,提高草场的土壤水分含量,可使草场达到冬、春灌溉的目的。保存、利用降雪的方法有:设置拦雪栅;种植滞雪林带;预留滞雪草带等方法。种植滞雪林带不仅起到防风、固土、积雪等综合作用,而且达到保护、改善草原生态环境的目的。
4.4.2 集雨灌溉
在北方大部分牧区,降水量虽少,但在时间上的分布却很不均匀,一般降雨延续时间短,降水强度大,加之天然草场因牲畜经常践踏,土壤渗吸速度小,又有一定的坡度存在,故降雨往往在草场地表形成一定径流。为充分利用天然来水(降雨),可采用挖水平沟或筑等高埂滞蓄地表径流,起到灌溉草地的作用。主要方法有:①在地表有较大倾斜的草场上,沿等高线挖水平沟蓄水;②在地表略有倾斜的草场上,沿等高线修筑等高土埂蓄水。集雨灌溉,可有效拦蓄天然降水,增加降雨入渗,并可使上游来水中挟和有机质,滞留在草地上,使草地生产力数倍增长。
上述技术问题的系统研究和深入探讨,可为我国牧区草地提高降水(灌溉水)的有效利用率,改变草地灌水方式,合理利用水草资源及光资源,发展节水型草地畜牧业提供科学的依据和有效途径,并创造出有利于中国牧区草地畜牧业持续发展的草原生态环境。