我国草原生产力

侯扶江，王春梅，娄珊宁，侯向阳，呼天明

（1. 草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学草地学业科技学院，兰州 730020；2. 中国农业科学院草原研究所，呼和浩特010010；3. 西北农林科技大学动物科技学院，陕西杨凌 712100）

我国草原生产力

侯扶江1，王春梅1，娄珊宁1，侯向阳2，呼天明3

（1. 草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学草地学业科技学院，兰州 730020；2. 中国农业科学院草原研究所，呼和浩特010010；3. 西北农林科技大学动物科技学院，陕西杨凌 712100）

分析我国草原植物生产和动物生产，比较国内外草原生产力。结果表明，在过去的30余年中，我国一部分草原产草量下降，局部变化不显著。世界草原对畜产品生产的贡献率为40.08 %，中等收入国家为67.35 %。全球24.1 %的牛肉和31.9 %的羊肉来自草原，低收入国家草原载畜量分别高出高收入国家和中等收入国家87.4 %和66.4 %，畜产品生产分别只有两者的37.3 %和71.9 %。适宜的放牧利用，可使我国的草原生产能力达到6.35×109畜产品单位（APU）；全国草原单纯依靠放牧每年可产肉2.959×106t，占全国肉类总产量的3.5 %，占全国牛羊肉总产量的27.4 %。通过草原畜牧业的现代化转型可接近高收入国家水平，增产潜力约为50 %～200 %。

草原生产力；产草量；放牧；载畜量；畜产品单位（APU）

DOI 10.15302/J-SSCAE-2016.01.011

一、前言

草原占地球陆地面积的一半以上，其植物生产占全球总量的30 %～35 %，是家畜生产的主要基地，养活了世界上约1/3的人口。草原也是我国面积最大的陆地生态系统，占国土总面积的41.7 %，

是保障我国生态安全和食物安全的重要基地。我国虽然是草原大国，却不是草原生产大国和强国，主要因为相对于美国、澳大利亚等其他草原大国，我们的草原退化较为严重，草原生产力总体较低，与国家需求的差距较大。改革开放以来，国家对草原的战略需求由畜产品生产逐渐转向“生态与生产并重、生态优先”，草原生产方式发生了根本性的变化。因此，有必要分析我国草原植物生产和动物生产特征及其时空动态、草原生产的经济效益以及世界草原生产的特点，为草原可持续利用这一国家战略提供决策依据。

广义的草原生产力指一个生产单元的草原在一个生产周期里为人类提供的生态服务总量。其中，生态服务包括人类可直接或间接消费的产品，或可消费的有形或无形产品，用固碳量、产草量、载畜量、旅游人数、货币等测度；生产单元包括全球或一个国家、县、乡、村、牧场、季节放牧地，或单位面积（如1 hm2，1 m2）等不同空间尺度；生产周期多以年计，也有用天、月，或10年等不同时间尺度。狭义的草原生产力指草原提供特定生态服务的能力，常用牧草产量（第一性生产），本文还包括家畜生产力（第二性生产）。

二、我国草原的产草量

根据《中国草原发展报告（2011）》[1]和历年《全国草原监测报告》[2～9]，近十年来，全国草原产草量2009年最低，鲜草产量为9.38×108t；2011年突破1.0×109t；2013年鲜草总产量达到1.056×109t，折合干草约3.25×108t，均为2005年以来最高（见图1）。

图1 我国草原产草量动态

我国北方草原生产力与年降水量有显著的正相关关系。在年降水50～700 mm范围内，降水每增加1 mm，产草量平均增加6.9 kg·hm–2（见图2）。

图2 我国草原第一性生产力与年降水量的关系[10]

以往较长一段时间内，草原产草量变化表现出生态区域间差异。通过收集、分析大量报道的数据，过去20至30年或更长的时期，内蒙古草原西部产草量呈显著下降趋势，随着降水逐渐增加，东部的产草量变化趋于复杂。阿拉善荒漠定点监测数据显示，1993—2008年产草量呈逐年下降的趋势，年均降幅达6.11 kg·hm–2；多个监测点调查数据也显示，1963—2013年产草量年均减少14.26 kg·hm–2。乌兰察布荒漠草原1984—2013年产草量有上升的趋势，但是没有达到显著水平（P ＞ 0.05），年均增幅达14.31 kg·hm–2。锡林郭勒典型草原多点监测数据显示，1984—2013年，产草量平均以每年42.62 kg·hm–2的速度下降；锡林浩特市的数据表现相同的趋势，年降幅达24.33 kg·hm–2；但是乌审旗和西乌珠穆沁旗的监测数据则表明产草量略有增加，但不显著（P ＞ 0.05）。呼伦贝尔草甸草原两个长期观测点的产草量表现出截然相反的变化：1985—1995年，陈巴尔虎旗产草量呈现年均30 kg·hm–2的递减趋势（P ＜ 0.05），鄂温克旗的产草量平均以111.7 kg·hm–2的速度递增（P ＞ 0.01）。

青藏高原若尔盖高寒草甸2006—2011年产草量平均以40.03 kg·hm–2的速度下降；1984—2009年，贵南高寒草原的产草量无明显变化趋势，若尔盖高寒草原则年均降幅达34.5 kg·hm–2；1994—2004年，格尔木高寒荒漠产草量以每年22.81 kg·hm–2的速度上升，但趋势不显著。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为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为2.22 kg·hm–2和11.11 kg·hm–2。

实测数据表明，过去的30余年，我国草原产草量总体下降，局部变化不显著，近5年来有持续增长恢复的趋势。基于气候的模型预测（见表1），长期以来，一些草原类型生产力上升，尤其是国家实施重大草原生态工程以来，模型预测值与草原现实情况的差异体现出草原利用与管理对于生产力的重要性。

表1 模型模拟的我国部分草原生产力动态

三、草原与家畜生产的关系

世界各国草原面积与国内生产总值（GDP）、肉产量、草食家畜肉产量显著正相关（见图3a～图3c）。草原面积每增加1×108hm2，国内生产总值平均提高1.22万亿美元，肉产量平均上升1.897× 107t，草食家畜肉产量提高4.686×106t。草食家畜肉产量与肉总产量的比值分别与草原面积/国土面积比值、草原面积/农业用地面积比值正相关（见图3d和图3e）。

根据联合国粮农组织（FAO），按照人均国内生产总值将世界各国分为：高收入国家，人均年国内生产总值＞$20 000，即发达国家；中等收入国家，人均年国内生产总值 $1 000～$20 000，即发展中国家；低收入国家，人均年国内生产总值＜$1 000，即贫穷国家。根据耕地/草地与家畜的关系，全世界的家畜生产系统可划分为四类：以天然草原放牧为主的草原–家畜系统，以栽培草地放牧为主的草田轮作–畜系统，以耕地种草放牧/舍饲为主的作物–家畜系统，以购买饲料舍饲为主的家畜专门化生产系统。全球24.1 %的牛肉和31.9 %的羊肉来自以草原为基础的家畜生产系统；包括较为普及的草原放牧–农区育肥系统以耕地为基础的系统生产了69.5 %的牛肉和67.2 %的羊肉；55.5 %的猪肉和71.6 %的禽肉来自以饲料为基础的舍饲系统（见图4a）。发展中国家31.7 %的牛肉和27.1 %的羊肉来自草原，发达国家则分别为16.1 %和44.1 %；发展中国家耕地系统生产了67.6 %的牛肉和71.7 %的羊肉，发达国家生产了71.5 %的牛肉和55.8 %的羊肉。发达国家和发展中国家分别有12.4 %和0.6 %的牛肉来自以饲料为基础的舍饲系统；发展中国家有1.2 %的羊肉完全依靠饲料舍饲，发达国家则没有（见图4b和图4c）。

高收入国家草原占农业用地的比例较低；中等

收入国家次之，接近世界平均水平；低收入国家这个比例较高（见图5a）。草原既是重要的生产资料，也是环境严酷的标志，这是国家贫穷的原因之一，但不是最重要原因。事实上，美国的草原与农业用地的比例超过50 %，澳大利亚超过33.3 %；我国的草原面积也超过农业用地的70.0 %，超过世界水平55.3 %。与此相反，高收入国家栽培草地占农业用地面积比例、栽培草地与草原面积的比例均较高，中等收入国家居中，低收入国家较低；我国这两项指标分别只有世界平均水平的54.2 %和34.9 %。

人均肉产量和人均草食畜产品产量在高收入国家最高，而低收入国家最低，分别只有高收入国家的11.4 %和22.6 %；我国人均肉产量高于世界平均水平40.6 %，但人均草食家畜肉类产量仅为世界平均的85.4 %（见图5b）。低收入国家草原家畜产品生产能力分别只有高收入国家和中等收入国家的37.3 %和71.9 %。草地生产力和肉类畜牧业生产所占农业生产总值平均随人均国内生产总值增加而增加（见图5c）；中等收入地区栽培草地占天然草地的面积比例和人均畜产品产量显著低于世界平均水平，像我国一样处于食物结构转型期且具较大发展潜力，未来畜产品尤其是草食畜产品消费潜力上升空间巨大，因此，这些地区的栽培草地面积和畜产品生产有扩大的必要性。在贫穷地区，由于侧重于作物生产，温饱问题尚未解决。

图3 世界各国草原面积与家畜生产的关系

农业土地对全世界畜产品生产贡献，最大者为耕地，贡献率为57.93 %，其中35.41 %来自栽培草地；其次是草原为40.08 %，林地贡献较小，这其中草原和栽培草地贡献了75.49 %的畜产品（见表2）。在高收入国家，肉类生产更多地依靠耕地和林地，因为林地开垦后适宜种植作物、尤其是饲草作物，如英国等欧洲国家和新西兰；或林下种草适

宜放牧，如美国和澳大利亚；草原贡献较小，原因是美国、澳大利亚、加拿大等面积广大的国家草原放牧–农区育肥生产模式较为普遍，而且草原开垦的部分是其作物主产区，譬如美国、加拿大的小麦带和玉米带，澳大利亚的小麦带。中等收入国家肉类生产主要依托草原，耕地其次；低收入国家家畜生产主要来自于耕地，其次是草原，这是因为家畜在草原放牧后，主要依靠耕地生产的作物副产品。

图4 世界家畜生产系统结构

全球草食家畜的肉类生产主要来自耕地，贡献率为58.08 %，其中20.53 %来自栽培草地，草原贡献率为41.16 %，草原和栽培草地生产了61.69 %的草食家畜产品（见表2）。但是，高收入国家的草食家畜生产主要利用耕地种植饲草作物，这些耕地主要来自林地开垦，如美国中东部的玉米带、新西兰、西欧和北欧的奶牛和肉羊主产区。在中等收入国家，草食家畜生产主要来自草原，贡献率为66.93 %；而低收入国家的耕地贡献了绝大多数的草食家畜肉类，草原的直接贡献微弱，如非洲。然而，在发展中国家，草原放牧家畜向作物地转移养分是维持耕地生产力的重要基础，这是作物/草原–家畜综合生产系统物质与能量平衡的关键机制之一[25]，尼泊尔草原与耕地面积比为3∶1、西非草原/耕地比旱季为10∶1～40∶1或雨季为3∶1～10∶1可满足30至40年作物生产的营养需求，草原输出的养分由矿化作用、生物固氮和大气沉降补充；我国黄土高原的草原–家畜生产系统，草原产出中畜产品仅占46.4 %，畜力和粪便占一半以上，都流向了耕地[26]。可见，在发展中国家，耕地生产的畜产品仍有相当比例间接来自草原的贡献。

全球无论是家畜总的肉类生产、还是草食家畜的肉类生产，均可用耕地、栽培草地、草原和林地面积很好地预测（见表3）。

无论全国尺度，还是牧区、半农半牧区或农区等区域尺度，我国肉类生产和草食家畜肉类生产贡献最大者均为耕地。然而，草原对肉类生产的贡献在各个地区均不容忽视。需要注意的是，半农半牧区林地对草食家畜肉类生产的贡献超过草原，原因是林下放牧，这类土地历史上作为放牧地使用，等同于草原[27]。其他未明确因素对我国肉类生产的贡献远高于世界水平，与我国饲料进口量大致相符（见表4）。我国肉类总产量和草食家畜肉类产量可以用耕地、林地和草地面积很好地预测。

表2 世界农业土地对肉类生产的贡献率 (%)

表3 畜产品生产预测

四、我国草原的家畜生产

2013年，我国牛肉和羊肉产量分别为6.74×106t

和4.08×106t，占全国肉类总产量的12.7 %。其中，牧区牛肉和羊肉产量分别超过全国总产量的1/3和1/2，而且牧区牛羊肉产量及其占全国牛羊肉产量的比例呈上升趋势；农区牛、羊存栏量比十年前分别下降了45 %和34 %。若我国草原放牧家畜出栏率平均按65.8 %计算，屠宰率平均按52 %计算，当前全国草原年实际产肉4.376×106t，占全国肉类总产量的5.1 %，占全国牛羊肉总产量的40.4 %。

草原的家畜生产水平与湿润度k值（年降水量×10/年≥0 ℃积温）显著正相关，除高寒地区外的世界其他地区，在k≤4.5范围内，k值每增加1，家畜生产力提升8.705 APU·hm–2，相当于放牧率增加0.387个羊单位·hm–2（见图6a）；在高寒地区，在k≤5范围内，k值每增加1，草原生产力提升3.788 APU·hm–2，相当于载畜量增加0.168个羊单位·hm–2（见图6b）。草原的动物生产水平以亚热带森林灌丛放牧系统和热带森林灌丛放牧系统最高，一般在20 APU·hm–2以上，多数区域超过35 APU·hm–2，部分在45 APU·hm–2以上；荒漠放牧系统生产力绝大多数区域低于5 APU·hm–2，最高不超过10 APU·hm–2。

表4 我国农用土地对肉类生产的贡献率[27,28](%)

图6 草原家畜生产最适水平与湿润度的关系

放牧研究表明，草原载畜量以亚热带森林灌丛放牧系统较高（见表5），荒漠放牧系统较低。2006—2014年，我国草原载畜能力（Y，亿头）与超载率（X1，%）极显著负相关关系（Y = – 0.014X1+ 2.808，R² = 0.787，P = 0.003），与火灾次数（X2，次·年–1）和虫害面积（X3，104ha）显著负相关（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）预测。

根据我国草原适宜的家畜生产力的分布，适宜放牧利用下，我国草原家畜生产能力平均为18.04 APU·hm–2，总计达6.35×109APU，占世界的7.3 %（见表6）。全国草原单纯依靠放牧每年可产肉2.959×106t，占全国肉类总产量的3.5 %，占全国牛羊肉总产量的27.4 %。

2005年以来，全国草原载畜能力2009年最低约为23 098.8万羊单位，此后持续增加，2013年最高约为25 579.2万羊单位（见图7a）。全国重点草原超载率2009年达到最高，半牧区超载率总体上高于牧区（见图7b）。

新中国成立以来，我国草原的家畜生产呈指数上升趋势，但是草原类型之间有显著差异。以内蒙古自治区为例，总国内生产总值、农业国内生

产总值、牧业国内生产总值及其人均国内生产总值均呈指数增长（见图8a和图8b）；总国内生产总值与牧业国内生产总值线性相关极显著，随着牧业国内生产总值/农业国内生产总值的比例指数上升（见图8c）。牧业国内生产总值增速超过农业和总国内生产总值；人均牧业产值增速虽高于农业整体，但低于全区整体。总国内生产总值随牧业国内生产总值变化而变化，且在牧业国内生产总值达700亿元时具有明显的拐点（见图8d）。

表5 我国草原适宜的放牧率

表6 我国草原的生产潜力

图7 我国重要草原超载动态

图8 内蒙古自治区草原畜牧业生产现状[49]

2002—2012年，内蒙古自治区四种主要草原类型家畜承载量典型草原最高，平均高于草甸草原48.1 %和159.2 %，是荒漠的28.8倍；单位面积肉生产能力平均分别超过草甸草原、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产肉能力分别以每年0.935 kg·hm–2、0.376 kg·hm–2和0.335 kg·hm–2的速度递增；四类草原单位面积的产值呈指数增长，增幅依次为典型草原、荒漠草原、荒漠和草甸草原（见图9a）。单位产肉量的经济效益则是典型草原最高，草甸草原次之，荒漠草原最小（见图9b），说明典型草原家畜生产力提升具有较高的经济回报（见图9c和图9d）。

图9 内蒙古自治区草原生产动态

新疆维吾尔自治区人均生产总值、人均农业生产总值、牧业生产总值和肉类总产量均是半农半牧区最高；草食家畜肉类产量占肉类总产量的比例和牧业产值占农业总产值的比例均是牧区最高，农区最低（见图10）。

青海省牧区人均产奶量和人均产肉量分别是半农半牧区的3.7倍和2.5倍，半农半牧区人均产奶量年增幅是牧区的2.5倍，而且其人均产肉量平均以10.1 kg的年增幅上升，而牧区的增加趋势不明显；牧区人均牧业国内生产总值是半农半牧区的2.7倍，两者均呈显著上升趋势，牧区的年增幅是半农半牧区的1.8倍（见图11）。

近十年来，内蒙古自治区半农半牧区牛羊肉产量2004年超过牧区，2009年达到峰值，此后逐渐下降，与全国趋势略有差异；然而，牧区牛羊肉产量仍缓慢上升；牧区牛羊饲养量低于半农半牧区，近十年变化不大，2009年后半农半牧区牛羊饲养量不再增长；牧区单位家畜的牛羊肉生产效率平均高于半农半牧区27.9 %，牧区和半农半牧区的生产效

率分别在2009年和2010年达到最高；2020年半农半牧区和牧区人均国内生产总值较为接近，此后两者均呈指数增长，差距逐渐拉大，牧区和半农半牧区的人均牧业国内生产总值也呈指数上升，均是牧区较高（见图12）。

图10 新疆维吾尔自治区家畜生产情况

图11 青海省牧业家畜生产情况

我国草原放牧系统动物生产的总体水平与美国和澳大利亚等高收入国家相比，荒漠不到1/3，典型草原约为1/3～2/3，草甸草原不到2/3，差距明显（见表7）。但是，改进后，荒漠的生产水平超过高收入国家的一半，典型草原为50 %～90 %，草甸草原则

能够达到高收入国家水平，差距可以大幅度缩小。由此可见，我国草原生产力水平如果接近高收入国家水平，增产潜力约为50 %～200 %，即年增产牛羊肉2.184×106～8.734×106t ，关键是全面实行草原畜牧业的现代化转型，以划区轮牧为核心，配合基础设施和社会保障系统等建设，建成人–草地–家畜的草原生态系统[48,49]。

图12 内蒙古自治区牧业家畜生产情况

五、结语

过去30余年，我国草原产草量很多地区呈现连年下降的趋势，也有部分地区变化不显著。2013年，全国草原鲜草产量达到峰值1.056×109t。我国北方草原生产力严重依赖于降水量，在年降水为50～700 mm范围内，降水每增加1 mm，产草量平均上升5.8 kg·hm–2。

世界各国草原面积与国内生产总值、肉产量、草食家畜肉产量显著正相关，全球24.1 %的牛肉和31.9 %的羊肉来自草原。高收入国家草原占农业用地的比例较低，中等收入国家次之，极端低收入国家比例较高，表明极端低收入国家生态环境严酷，可耕地较少，而草原开垦也是发展过程中难以避免的趋势。低收入国家草原家畜承载量分别高出高收入国家和中等收入国家87.4 %和66.4 %，但畜产

品生产力分别只有两者的37.3 %和71.9 %。耕地对世界畜产品生产贡献率为57.93 %，其中35.41 %来自栽培草地，作物/草原–家畜综合生产系统中耕地的贡献还有相当比例来自草原提供的物质和能量；草原贡献率为40.08 %，中等收入国家草原对肉类生产的贡献率为67.35 %，草原生产功能向生态功能转变是国家发展的战略方向。

当前全国草原牧区年产肉达4.376×106t，占全国肉类总产量的5.1 %，占全国牛羊肉总产量的40.4 %。湿润度k值每增加1，高寒地区草原生产力提升3.788 APU·hm–2，其他地区提升8.705 APU·hm–2。我国草原生产能力平均为18.04 APU·hm–2，总计达6.35×109APU，占全世界总量的7.3 %[29]。如果通过草原畜牧业的现代化转型，提高草原生产力接近高收入国家水平，增产潜力约为50 %～200 %，即年增产牛羊肉2.184×106～8.734×106t。全国草原单纯依靠放牧每年可产肉达2.959×106t，占全国肉类总产量的3.5 %，占全国牛羊肉总产量的27.4 %。典型草原家畜承载量平均高于草甸草原和荒漠草原48.1 %和159.2 %，产肉量超过68.9 %和189.7 %；典型草原家畜承载量是荒漠的28.8倍，产肉量是荒漠的58.4倍。典型草原单位产肉量的经济效益最高，多途径地开展农牧耦合，可以提高草原经济产出。

表7 我国部分放牧系统与国外类似系统的生产力比较

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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，兰州大学草地农业科技学院，草地农业生态系统国家重点实验室，教授，研究方向为草原管理；E-mail: cyhoufj@lzu.edu.cn

中国工程院重大咨询项目“中国草地生态保障与食物安全战略研究”（2012-ZD-7，2013-GCK-ZD-3）长江学者和创新团队发展计划项目“草地农业系统耦合与管理”（IRT13019）

本刊网址：www.enginsci.cn