新疆阿勒泰地区草地生产力变化及对策研究

摘要： 通过遥感技术、地理信息技术和地面实地调查技术的结合运用，将阿勒泰的历史资料（1985年前草地类型图、草地等级图、放牧利用图）与2009年遥感影像资料、野外测产资料进行对比分析，确定了阿勒泰地区可利用草地系数K1、可食牧草系数K2、草地利用系数K3，建立了各季节牧场产量模型，计算出阿勒泰地区及各县市草地的产草量、理论载畜量、季节牧场载畜量和草地分级资料，对全区及各县理论载畜量、临界载畜量和实际载畜量进行了对比分析，提供阿勒泰地区及各县草地生产力变化的信息和相关对策。

关键词： 遥感；地理信息；草地产量；载畜量

中图分类号： S 812文献标识码： A

文章编号： 1009-5500(2011)03-0020-07

阿勒泰地区位于阿尔泰山脉中段南麓，新疆维吾尔自治区的北端，E 85°31′～91°04′，N 45°21′～49°11′，是全国重点牧区之一。阿勒泰草地资源丰富，拥有天然草地面积9 842 387 hm2，占阿勒泰地区土地总面积的83.4%，是我国草地类型多，面积大，分布集中的地区之一[1]。

畜牧业是阿勒泰地区经济的主体，种植业比重小，生产水平低。据2001年统计，全区农林牧渔业总产值163 087.42万元，农业收入68 173.58万元，牧业收入91 421.08万元，牧业收入为农业收入的1.34倍[2]。畜牧业以放牧为主，全年分夏场、春秋场、冬场3种，少数情况下冬春秋3季共用同一草地，季节牧场的划分和季节牧场生产力是影响当地畜牧业生产最重要的因素之一[3]。

草地生产力包括产草量及载畜量两个部分[4]。产草量的常规测定方法是在夏季一次性测产，并在此基础上计算草地载畜量，这样计算的产草量及载畜量分别称之为理论产草量，理论载畜量[5]。由于产草量的动态变化以及放牧和其他因素的影响，在一次性测产的基础上计算的理论载畜量对实际载畜量不易进行准确估计，这一方法的另一缺陷是没有充分考虑冷季牲畜的放牧需要[6]。

此次研究是以阿勒泰地区为单位，突破以往以样点为单位的局限，发挥遥感手段全局性和多次重复观测的特点，对阿勒泰草地生产力的变化及其对策进行研究，同时突出季节畜牧思想，做到以限制性的放牧场定畜。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

新疆维吾尔族自治区阿勒泰地区土地总面积1 180.4万hm2[7]，其中,草地面积9 640 497.335 hm2，可利用草地面积为7 090 894.132 hm2，森林480 433 hm2，耕地161 267 hm2，其他用地1 319 473 hm2[8]。该区包括阿勒泰市、哈巴河县、布尔津县、福海县、富县、青河县及吉木乃县7县（市）[9]。

阿勒泰地区位于欧亚腹地，远离海洋，属大陆性寒温带气候区，据统计，阿勒泰地区平均气温4.5 ℃，年降水量256.6 mm，日照时数3 010.8 h[10]。阿勒泰地区位于荒漠气候控制之下，草地类型以荒漠类草地占优势，成为阿勒泰地带性草地类型的基带，随山地海拔高度的变化，草地类型分布呈现明显的垂直地带性规律，分别出现草原化荒漠类、荒漠草原类、山地草原类、山地草甸草原类、山地草甸类、高寒草原类及高寒草甸类草地，同时还有隐域性沼泽类及低平地草甸类草地分布[11]。阿勒泰地区具有丰富的家畜品种资源，主要饲养家畜为牛、马、绵羊、山羊、骆驼、驴，其中,包括一批适应当地自然条件的优良家畜，如阿勒泰大尾羊、哈萨克山羊、哈萨克马、哈萨克牛、双峰驼等优良畜种[12]。

1.2 方法与步骤

阿勒泰地区草地生产力变化及其对策研究，以遥感技术为主，把遥感技术与地理信息技术和地面实地采样技术相结合，将阿勒泰的历史资料（1985年前草地类型图，草地等级图，放牧利用图）与2009年资料（MODIS资料，野外测产资料）相结合，经图像处理和综合评判后，提供阿勒泰地区草地面积，阿勒泰地区及各县产草量，载畜量[13-15]（理论载畜量，季节牧场载畜量，临界载畜量），草地级别等方面的资料和图件。

遥感图像处理和地理信息系统使用的是ERDAS和ARC-INFO软件[16]；2009年8月野外实地采样使用GPS技术定位；MODIS资料由甘肃省气象局提供；1985年前阿勒泰地区及各县产草量，载畜量，草地级别图件由阿勒泰地区草原站提供。2009年遥感调查的工作程序如下：

1.2.1 历史资料的收集和分析 本次遥感调查收集有阿勒泰地区草地类型图、草地等级图、季节放牧图（图件均为1∶20万）。

1.2.2 野外草地样点调查 2009年8月，进行了野外草地样点调查[17]，用GPS定位，收集了68个样点的景观、产量、植物组分资料。

1.2.3 遥感资料的准备和处理(1)植被指数的提取。本次遥感调查提取的是归一化植被指数，其定义为：

NDVI＝（CHD2－CH1）/（CHD2＋CH1）

共提取了4幅MODIS影像（2009年7月15日，8月1日，8月31日，9月15日），按下式做了拉伸和平均：

RNDVI＝［NDVIm+Min(NDVIm)]×255/［Max（NDVIm）+Min(NDVIm)]

m=1,2,3,4

ARNDVI=(∑RNDVIm)/4

（2）图像几何纠正。图像纠正使用的是UTM投影系统[18]。

2 结果与讨论

2.1 阿勒泰地区草地面积及其特点

阿勒泰地区的草地分夏场、春秋场、冬场、冬春秋场，2009年全区共有夏场1 186 159.0 hm2，冬场有4 560 301 hm2，春秋场有3 665 670hm2，冬春秋场有224 271 hm2，总草地面积9 640 497.34 hm2，以可利用草地计算，夏场1 077 729.00 hm2，冬场3 079 708.00 hm2，春秋场2 803 712.00 hm2，冬春秋场185 189.00 hm2，可利用草地面积总计7 090 894.13 hm2（表1）。可利用草地系数、可食牧草系数、草地可利用系数根据《中国草业开发与生态建设专家系统》确定。

夏场分布于阿勒泰的中高山带和萨吾尔山高山带，由高寒草甸类，山地草甸类，山地草甸草原类，山地草原类及高寒草原类组成，可利用草地系数，可食牧草系数，草地利用系数均为各季节牧场之首，分别为0.91，0.90和0.60，其次为冬春秋场，分布于阿勒泰地区中山带的几个断陷盆地，由荒漠草原类，草原化荒漠类，荒漠类草地组成，可利用草地系数0.83，可食牧草系数0.85，草地利用系数0.50，春秋场分布于低山带及两河之间平原荒漠，由荒漠草原类，草原化荒漠类，荒漠类及少量低平草甸类草地构成，可利用草地系数0.76，可食牧草系数0.85，草地可利用系数0.50，冬场分布在各河谷，古尔斑古特沙漠，萨吾尔山的中低山带，少量分布于阿尔泰山阳坡和沟谷，由荒漠类，低平地草甸类，荒漠草原类，草原化荒漠类，山地草原类，山地草甸草原类组成，可利用草地系数，可食牧草系数，草地可利用系数最低，分别为0.67，0.80，0.50。

2.2 产草量模型

用遥感技术测定草地产草量具有快速、精确和经济的优点[19-21]，可以方便地运用于大规模的草地估产，与地面样方收获法同步使用，可在遥感影像资料与样方产草量资料之间建立准确的相关关系，建立从遥感影像估计草地生产力的预测模型[22]。

在不同条件下，归一化的植被指数NDVI与草地产草量之间的回归模型是不相同的[23]。在不同时期对新疆昌吉回族自治州和青海省达日县分别得到y=13.1556 ×1.0136x和y=249.137×l gx-347.213回归模型，前者为指数模型，后者为对数模型，说明不同条件下，产草量的变化模式是不同的。

2009年阿勒泰地区实际测产样方产量资料及相应规一化植被指数如表2所示，共获得68组数据资料，其中，春秋场18组，冬场16组，冬春秋场14组，夏场20组，依次用逐步回归法求得产量回归模型如下：

上述模型全为线性模型，在每个季节牧场中，随植被指数区间不同，用两条直线回归产草量，依然表明产草量的空间变化模式具有不均一的特点。

2.3 草地生产力分析

以分类的植被指数为基础，将产草量公式、可利用草地系数K1，可食牧草系数K2，牧草利用系数K3，以及区县季节牧场的数字化图件代入运算叠加[24]，即可输出产草量、理论载畜量、季节牧场载畜量（表3）、草地分级表（表4）。

结果表明，2009年阿勒泰地区总的草地面积为9 640 504.24 hm2，其中4级草地3 369 543.53 hm2、6级草地3 206 317.53 hm2，7级草地1 414 357.39 hm2，5级草地1 267 035.32 hm2，分别占总草地面积的34.95%，33.26%，14.67%，13.14%，该区理论产草量，可食牧草量和采食总量分别为3 580.00 万t，2 303.13万t，1 200.57 万t，理论载畜量658.40 万羊单位，其中夏场载畜量161.20 万羊单位，春秋场载畜量318.49 万羊单位，冬场载畜量178.71 万羊单位。

在夏场、春秋场、冬场（冬春秋场并入冬场）载畜量中，夏场最低，春秋场最高，因此季节牧场生产力是不相同的，以限制性季节牧场（夏场）计算出临界载畜量为1 612 038 羊单位，理论载畜量比临界载畜量超载4 971 967 羊单位，超载308%，全区实际载畜量为7 887 390 羊单位（表5），比理论载畜量超载1 303 385 羊单位，超载20%，比临界载畜量超载6 275 352 羊单位，超载率389%（图1）。

因此，从全地区来看，实际载畜量为超载过牧情况，限制性的季节牧场已由1985年草地调查时的“夏场优势”转为夏场弱势，夏场成为关键场，出现临界夏场载畜量的情况。要逐步控制载畜量的增加，从利用“夏场优势”到增加对春秋场、冬场、冬春秋场的利用时间，尤其是春秋场的利用时间，缩短夏场的利用时间。

各县（市）草地生产力基本情况如表3、4、5。

哈巴河县产草量2 702 177 431 kg，载畜量为505 354 羊单位，冬场为关键场，载畜量最低，临界载畜量为400 909羊单位，理论载畜量大于临界载畜量，超载26.05%，实际载畜量比临界载畜量超载166.85%。应注意春秋场和夏场的利用，克服冬场不足。

阿勒泰市产草量3 883 395 619 kg，载畜量为800 538 羊单位，冬场为关键场，载畜量最低，临界载畜量为218 000羊单位，理论载畜量和实际载畜量均大于临界载畜量，前者超载267.22%，后者超载578.97%，实际载畜量比理论载畜量超载84.89%，应注意夏场和春秋场的利用，克服冬场不足。

布尔津县产草量3 106 389 633 kg，载畜量为636 704 羊单位，冬场为关键场，临界载畜量368 308羊单位，理论载畜量和实际载畜量均大于临界载畜量，前者超载72.8%，后者超载142.94%，实际载畜量比理论载畜量超载40.53%。要加强对夏场优势的利用，在增加对夏场、春秋场利用的前提下，相对缩短对冬场的利用。

福海县产草量8 832 606 987 kg，载畜量为1 482 294 羊单位，夏场为关键场，载畜量最低，临界载畜量578 324羊单位，理论载畜量比临界载畜量超载156.31%，实际载畜量比临界载畜量超载92.38%，实际载畜量低于理论载畜量，超载－24.94%。冬场和春秋场潜力很大，要缩短对夏场的利用时间，延长在春秋场和冬场上的利用时间。

富蕴县产草量9 815 273 622 kg，载畜量为1 839 285 羊单位，冬场为关键场，临界载畜量926 792羊单位，理论载畜量比临界载畜量超载98.46%，实际载畜量比临界载畜量超载83.73%，实际载畜量低于理论载畜量，超载-7.42%。要增加对春秋场和夏场的利用，缩短对冬场的利用。

青河县产草量4 270 231 223 kg，载畜量761 401羊单位，夏场为关键场[25]，临界载畜量56 549羊单位，理论载畜量比临界载畜量超载1 246.45%，实际载畜量比临界载畜量超载94.13%。实际载畜量比理论载畜量超载26.52%。要缩短对夏场的利用时间，增加对春秋场、冬场利用时间。

吉木乃县产草量3 224 543 578 kg，载畜量为558 428 羊单位，夏场为关键场，临界载畜量为145 224 羊单位，理论载畜量比临界载畜量超载284.53%，实际载畜量比临界载畜量超载357.15%，实际载畜量低于理论载畜量，超载-18.88%，要缩短对夏场的利用时间，增加对春秋场和冬场的利用时间。

实际载畜量比理论载畜量超载的县，即哈巴河县、阿勒泰市、布尔津县，青河县要控制载畜量的增加。

3 讨论

草地产草量是草地生产力高低的重要衡量指标，同时也是制定畜牧业生产和管理规划的基础[26]。草地建设、利用、保护是一项系统工程，必须采取统一规划、防治并重、治用结合、综合治理、注重实效一系列措施，大力促进草地资源的可持续利用和生态、经济、社会的协调发展。

阿勒泰地区的草地放牧系统已由原来的“夏场优势”变成现在的“夏场弱势”。要想扩大整个放牧系统的载畜量，就必须采取诸如增加夏场产草量，延长冬、春、秋场的放牧时间、调整畜群结构、增大喜食春秋场牧草的家畜比例等有针对性的措施，以减轻夏场(关键场)的压力。调整后的放牧系统，正常运行一段时间后，又会产生新的问题。要依据关键场载畜量定畜的原则进行新的评估，采取新的、有针对性的措施，使放牧系统可持续发展。

目前阿勒泰地区的实际载畜量为超载过牧，主要原因是由于限制性的季节牧场已由过去的夏场优势转为夏场弱势，夏场成为关键场，并出现临界夏场载畜量的情况。因此首先要严格控制载畜量，以最新的理论载畜量和临界载畜量来判定实际载畜量，以使中长期载畜量变化不影响草地生产力的变化，逐步控制载畜量的增加[27]，从利用“夏场优势”到增加对春秋场、冬场、冬春秋场的利用时间，尤其是春秋场的利用时间，缩短夏场的利用时间；其次在综合治理退化草地生态环境、提高产草量的同时，积极开展人工半人工草地建设，从而尽量减少超载过牧的发生，防止草地退化；第三，要科学配置载畜量，合理利用草地，转变牧民粗放型经营方式，使畜牧业经济从数量型向质量型、效益型转变，科学合理的制定载畜量，真正做到以草定畜，对大面积天然草地实行划区轮牧，退化草地实行休牧或禁牧，让草地得以休养生息，提高产草量，实现草畜平衡，加强饲养管理，调整优化畜群结构。

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Change of grassland productivity and countermeasure

in Aletai Prefecture, Xinjiang Province

WAN Li-qiang，LI Xiang-lin，HE Feng

(Institute of Animal Sciences，CAAS，Beijing 100193，China)

Abstract: Based on the integration of remote sensing and geographic information system and field survey,the study collected the historical dates(grassland classification map,grassland gradation map,grazing map before 1985)to combine MODIS data in 2009 and the yield data in field for research analysis and management strategies. The ratios of available grassland(K1),edible forage(K2),and grassland use(K3),were determined,forage yield model for each type of seasonal grassland was established,forage yield,theoretic stocking rate,seasonal grassland stocking rate and grassland gradation for whole prefecture and each county were calculated,the comparison analysis of theoretic,threshold and practical stocking rate were provided,as well as information of grassland productivity change and relevant countermeasure for whole prefecture and each county.

Key words: grassland productivity change；remote sensing；GIS；grassland yield；stocking rate

注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”