不同放牧方式对草场放牧压力的影响研究

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  摘  要:以中蒙边境内蒙古那仁宝拉格苏木和蒙古国纳兰苏木牧户的绵羊群为例,通过aLocoh和Kernel Density Estimator法,结合实地植物采样,对不同放牧方式下绵羊群日运动轨迹进行了对比研究,结果表明:定居放牧方式下绵羊群对草场的采食压力较大,不利于草场的自我修复,草场生产力下降几率高于游牧方式;定居放牧方式下绵羊群对活动草场的踩踏压力值高,草原生态退化的风险几率高于游牧方式;不同的放牧方式可能导致草原生产力的降低和草原生态系统的破坏。
  关键词:放牧方式;羊群日运动轨迹;草原生态;中蒙对比研究
  中图分类号 S812 文献标识码 A   文章编号 1007-7731(2018)23-0102-04
  Abstract:The article takes the sheep flock of Narenbaolago Sumu in Inner Mongolia and Nalan Sumu in Mongolia as an example. The methods of aLocoh and Kernel Density Estimator combined with field plant sampling were used to compare the trajectories of the flocks in different grazing patterns. The conclusions are as follows: First, under the pattern of Settled grazing, the flocks have a greater pressure on the grassland, which is not conducive to the self-repair of the pasture, and the probability of decline in grassland productivity is higher than that of nomadic pattern; Second, the risk of stepping on the grassland is high under the method of colonization and rotation, and the risk of grassland ecological degradation probability is higher than the nomadic way; Finally, Different grazing patterns may lead to a decline in grassland productivity and destruction of grassland ecosystems.
  Key words:Grazing patterns;Flock daily movement track;grassland ecology;Comparative study of China and Mongo
  蒙古高原草原是蒙古族等游牧民族祖祖辈辈赖以生存的坏境,也是我国冬季风的主要来源地,其自然坏境极其脆弱,破坏后难以修复[1]。当前,放牧干扰是蒙古高原草原最主要的利用方式,不当的放牧方式会引起草原放牧草场放牧压力的增加,导致草场生产力退化和生态环境破坏[2],甚至导致沙尘暴等具有强烈破坏力的自然灾害频发[3]。关于放牧方式与草场放牧压力的关系,国内外已有大量研究,但大部分学者[4-6]都是从人的视角,即不同的放牧方式、放牧强度等角度分析草场生态系统变化;也有学者[2,7]试图从放牧家畜的视角阐释家畜与草场生态之间的关系,但都未能详尽描述,且以家畜为核心讨论放牧方式与草场生态的论文极其有限。为此,本文试图从绵羊群的日运动轨迹视角出发,通过3S技术和草地植物样方数据分析,阐释中蒙两国不同放牧方式下绵羊群对草场放牧压力的具体表现,以期为牧户合理规划绵羊群放牧路线和利用草场提供理论指导,最终促进蒙古高原“人—草—畜”系统的稳定。
  1 材料与方法
  1.1 材料和样地 2个苏木地处(43°04′~44°47′N,113°27′~114°11′E),其中那仁宝拉格苏木(以下简称那仁苏木)位于内蒙古自治区锡林郭勒盟阿巴嘎旗西北,纳兰苏木位于蒙古国苏赫巴托省南部,2个苏木以长约75km的边境线接壤。气候均为温带半干旱性大陆气候,年降水量250mm左右,降雨主要集中在6—8月份;全年最高温度40℃,最低温度-42℃,年平均气温0.7℃;地形為南高北低,呈波状起伏的波状高平原,局部低山丘陵交错相间;土壤主要为栗钙土;自20世纪90年代以来,那仁苏木主要放牧方式为定居两季轮牧,纳兰苏木为限定区域(以苏木为单位)四季游牧,当出现灾害时,纳兰苏木仍有走“敖特尔”(游牧文化的特色,即当年牧民放牧区域内草场受灾无法放牧,牧户去附近寻找没有受灾的牧户草场进行借草场放牧,或别的区域牧户受灾,本草场接受受灾牧户放牧)现象。此外,为保证实验的科学性,所选2个牧户放牧羊群总数,大小羊总数基本一致。
  1.2 GPS信息收集法 2016年6月末至7月初,在内蒙古选取那仁苏木牧户家(以下简称牧户A)绵羊群,通过挂载GPS记录绵羊群1天的活动,蒙古选取纳兰苏木牧户家(以下简称牧户B)绵羊群.晚上活动绵羊回到休息处时,取下GPS并将获得的数据进行备份保存。其中GPS数据包括日期,时间,移动距离,移动速度,地理位置信息。此外,为了探明牲畜的采食与践踏作用和环境适应特征,GPS设备的时间分辨率可设定为每10s定位1次。
  1.3 aLocoh和Kernel Density Estimator处理工具 “aLocoh”是一种分析动物活动轨迹范围的ArcGis工具插件。该工具可以利用GPS数据,通过每个位置产生的时间信息,生成空间使用模型,从而生成牲畜活动范围;“Kernel Density Estimator”(KDE)是用于计算动物利用草场范围的ArcGis工具插件。该工具可以利用GPS数据,从而获得牲畜常用草原范围。   1.4 植被样方数据 对研究区绵羊群活动草场,进行1m×1m的植被样方采集,记录每个样方的植物种类,植物的高度,多度,盖度和生物量。所有样方都记录GPS定位数据,生境和样方周围可见植物。本次共采得样方中蒙两国各9个,共18个。
  1.5 数据处理和分析工具 数据的汇总、校对和初步分析采用Windows版EXCEL 2016完成,相关数据分析采用Windows版IBM SPSS Statistic 22和ArcMap 10.5共同完成。
  2 结果与分析
  2.1 植物样方种群特征 植物平均重要值由(植物平均高度+植物平均盖度+植物平均频度)×100/3计算得出。通过剔除频度小于10%的物种后,2个牧户草场样地植物样方总表如表1所示。其中,牧户B家草场样地样方中,主要植物科类为禾本科(Gramineae)、藜科(Chenopodiaceae)、百合科(liliaceae)和莎草科(Eriophorum),占比为30.49%、16.04%、13.5%和13.30%。优势种为寸苔草(Carex duriuscula C)、大针茅(Stipa grandis)、克氏针茅(Stipa krylovii)、银灰旋花(Convolvulus ammannii Desr)和羊草(Leymus chinensis),占比为12.30%、10.36%、7.8%、7.01%和6.78%。样地中一年植物、半灌木植物和多年生植物占比分别为13.35%、14.56%和72.10%;牧户A家草场样地样方中,主要植物科类为禾本科、菊科(Asteraceae)、藜科和蔷薇科(Rosaceae),占比为22.81%、19.80%、16.88%和10.02%。优势种为栉叶蒿(Neopallasia pectinata)、尖头叶藜(Chenopodium acuminatum)、寸苔草、星毛委陵菜(Potentilla acaulis L.)和鹤虱(Lappula myosotis V.),占比为13.23%、9.81%、8.50%、8.22%和8.04%。样地中一年植物、半灌木植物和多年生植物占比分别为37.12%、6.44%和56.44%。2个牧户草场样方的植物种类结构差异显著。
  2.2 中蒙绵羊群活动时间比例 从图1可知,牧户A家绵羊群的食草时间和走动时间分别为3.08h和10.67h,占总走动时间的比例为22%和78%;牧户B家的绵羊群的食草时间和走动时间分别为4.12h和6.94h,占比为37%和63%。2个牧户家绵羊群活动时间占比差异达到15个百分点,具有较明显的活动差异。
  2.3 中蒙绵羊群移动速度 将GPS记录的绵羊群活动数据进行分析后得知,牧户A家绵羊群的平均移动速度为(0.76±0.16)km/h;牧户B家绵羊群的平均移动速度为(1.24±0.14)km/h,详见表2。2个牧户家绵羊群的平均移动速度差异幅度为0.18~0.78km/h,移动速度差异较显著。
  2.4 中蒙绵羊群移动周长 2个牧户家绵羊群的平均移动周长分别为,牧户A家(10.12±2.3)km,牧户B家为(13.29±0.35)km,详见图2和表3。牧户B和B家绵羊群活动周长差异幅度为0.52~5.8km,存在一定差距,但差异不明显。
  2.5 中蒙绵羊群活动面积 结合图3和表4可知,50%aLocoh活动面积下,牧户A家绵羊群活动面积为(4527.87±67.89)m2,牧户B家绵羊群活动面积为(24737±169.60)m2;90%aLocoh活动面积下,牧户A家绵羊群活动面积为(70183±293.32)m2,牧户B家绵羊群活动面积为(164455±459.01)m2。2种算法下,牧户A家绵羊群的活动面积均显著低于牧户B家的绵羊群。
  2.6 中蒙绵羊群草地重访频度 通过对GPS所获取的经纬度和高程信息进行汇总分析,对GPS点位置出现频度≥20次筛选,发现牧户A家和牧户B家绵羊群均只出现1次,差异不明显;当GPS点位置出现频度≥10次时,发现2个苏木牧户活动绵羊群重返频度出现差异。其中牧户A家绵羊群出现次数为26次,牧户B家绵羊群为9次;最后对频度≥5次筛选时,牧户A家绵羊群出现次数为167次,牧户B家绵羊群出现次数为35次,详见图3。可见,牧户A家牧户绵羊群的活动重访频度显著高于牧户B家。
  3 结论与讨论
  3.1 不同放牧方式下绵羊群对草场采食的压力 那仁苏木牧户A家采用的放牧方式为定居轮牧,即在固定的草原面积下进行季节性放牧,纳兰苏木牧户B家采用的是限定区域(以苏木为单位)游牧。在2种不同放牧方式下,通过活动绵羊群的50% Locoh 和90% Locoh算法,牧户A家的绵羊群活动面积显著低于牧户B家绵羊群活动面积,可见牧户A的放牧强度要高于牧户B。此外,牧户A家草场内可利用资源即适口性相对好的植物,如寸苔草,冷蒿(Artemisia frigida)和羊草等占比低于牧户B家,可见,绵羊群对牧户A家草场采食压力要显著大于牧户B。其次,定居轮牧放牧方式下,A牧户家绵羊群对限定草场利用时间为3个月,超过游牧方式下B牧户1个月的放牧时长,而任继周等[8]学者认为草场放牧后修整一至两周,能让草原生产力达到最高水准,即草原牧草补偿机制理论。综上可见,与牧户B相比,牧户A家定居轮牧方式下绵羊群对草场的采食压力较大,草场的自我修复能力减弱,容易导致放牧草场生产力下降。
  3.2 不同放牧方式下绵羊群对草场的踩踏压力 海山等[7]认为游牧文化中,牧民每天放牧的回归路线都尽量避免相同,在相同草场得停留时间不超过两周,体现了牧民规避蹄灾,防止牲畜过度踩踏破坏草原生态智慧。侯扶江等[8]认为家畜对草场的践踏强度与牲畜的放牧行为(如行走,奔跑和站立等)、不同行为的持续时间、家畜体重、践踏面积和坡度等因素相关,故而提出面积表示法,频度表示法和重力表示法3种方法测算家畜地草场的践踏强度。可见,踩踏压力与草原生态紧密相关。通过数据分析结果发现,在2个牧户家草场可利用资源差异下,活动绵羊群对草场的踩踏压力主要表现在以下几个方面:(1)牧户A家绵羊群的采食、走动时间比例与牧户B家绵羊群存在显著差异。其中,牧户A家绵羊群因网围栏导致活动区域的面积受限制,活动觅食而走动的时间高于牧户B家绵羊群,导致绵羊群对草场的踩踏几率升高;(2),在网围栏对活动区域的限定下,牧户A家绵羊群活动的速度慢于牧户B家绵羊群,活动羊群不停地在有限的草场资源下寻找食物导致2个牧户家羊群最终活动的周长接近,使得牧户B家绵羊群对草场的踩踏压力要高于牧户B家绵羊群;(3)GPS点重复的频度分析,即绵羊群对某点的重返頻度。发现牧户A家绵羊群的重返频度(重返次数≥5次)的几率要显著高于牧户B家绵羊群,绵羊群反复踩踏和采食同一地点,容易引起该处的草场退化。综上可见,牧户A家绵羊群对活动草场的踩踏压力值要高于牧户B家绵羊群,那仁苏木牧户A家绵羊群草原生态退化的风险几率显著高于纳兰苏木牧户B家。
  4 结论
  通过中蒙两国不同放牧方式下,2个苏木牧户家绵羊群日活动轨迹的对比研究,结果表明:处于定居轮牧方式下绵羊群对放牧草场的采食压力较大,不利于草场的自我修复,草场生产力下降几率高于游牧方式;处在定居轮牧方式下绵羊群对放牧草场的踩踏压力值高,草原生态退化的风险几率高于游牧方式。不同的放牧方式可能导致草原生产力的降低和草原生态系统的破坏。
  参考文献
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  (责编:张宏民)
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