中国的草畜平衡研究和实践以平衡理论为基础, 认为草原动态存在平衡态, 其顶级群落取决于其土壤和气候条件, 放牧对植被产生影响并使其处于亚顶级状态^[7]。因此, 草原管理者的任务就是平衡植物的再生和控制牧压的大小^[23], 草原管理的目的就是要恢复到平衡状态, 放牧利用不应超过能够被科学计算的载畜量阈值^[7]。

但许多研究表明, 中国北方草场大部分都属于干旱、半干旱草地, 草地生态系统主要由随机的非生物因素 (主要指降水) 驱动^[27], 降水量变异大, 草地生产力具有高度变异性和不可预测性, 草地并不只有一个平衡态^{[14, 28]}, 具有明显的非平衡特征^[15]。草地生态系统可视为环境的非线性动态变化函数, 发生变化的时间不确定, 导致变化的非人为外在因子在时空上随机分布^[29]。因此, 牲畜数量的变化不是植被变化的原因, 而是植被变化的结果, 难以按照平衡理论计算其承载力阈值^[30]。另一方面, 干旱地区生产力的季节和年际变率很大, 根据平均生产力和家畜平均采食量计算的草地承载力很不可靠; 草-畜的时空关系十分复杂, 大区域的平均承载力很难反映实际情况^[31]。相反, 机会主义对策使牧民能够根据牧草产量时空上的变化及时调整家畜数量, 畜群调整和放牧压力具有较高的机动性, 是最适的生态对策^[31]。此外, “ 平衡“ 和“ 非平衡” 应视为连续波谱的两极状态, 草地生态系统同时兼具“ 平衡” 和“ 非平衡特征” ^{[32, 33]}, 单纯地使用平衡生态系统理论来指导草场管理不合时宜^[16]。

草畜平衡的核心是饲草可供给量与家畜需求的即时平衡, 而现行草畜平衡制度主要以草地面积和草地初级生产力为基础, 适当考虑其他来源的饲料, 按照家畜营养需求, 确定单位面积草地上可养的家畜数目^[34]。这种平衡仅考虑草地的面积和静态产量, 而对草地生产力的年度和季节性差异, 以及家畜需求的季节性差异考虑不够^{[34, 35]}, 实际上是草地面积与家畜的平衡^{[3, 4]}, 受到多方质疑^{[25, 26]}。现代畜牧业生产体系趋向于集约化、专业化, 饲料调配、异地育肥模式的发展, 家畜饲养已不仅依赖于饲草料的贮存和囤积, 以草地面积为主要指标的静态草畜平衡制度, 不利于现代产业结构的形成^[3]。

草地资源具有时空变异性, 其数量和质量的空间异质性和时间动态对草地牲畜生产过程都很重要^[17], 草畜之间存在时间相悖、空间相悖和种间相悖^[36]。中国草原地区普遍存在夏秋饲草丰裕、冬春严重匮乏现象, 草地可利用饲草量在时间上的差异对家畜和草地的影响要远比在空间上差异的影响大^[34]。冬春季节严重缺草造成牲畜掉膘和死亡是制约牧区草地畜牧业发展的瓶颈^[37]。如不考虑季节变化, 单纯以饲草总产量确定载畜量, 不能有效地解决中国草原地区普遍存在的季节性草地超载问题^[34]。此外, 草地产量存在的歉、丰年变化, 也给载畜量确定带来很大困难, 即使用平均产草量计算, 仍然不能很好地解决歉年牧草不足的问题^[2]。北方干旱、半干旱草原, 空间异质性特点十分突出, 有研究甚至认为草地产量空间上的差异比时间上的差异还要大^{[13, 38]}。

任继周等^[37]提出“ 季节畜牧业” 解决草畜时空相悖, 一方面是指在牧草生长旺季割草贮备, 保障家畜安全过冬, 可以称之为“ 以畜应草” ; 其二是牧草生长旺季饲养家畜数量多, 枯草季淘汰部分家畜, 可以称之为“ 以草定畜” 。 陈全功^[1]提出关键场理论试图弥合草畜之间的时空分歧, 规定载畜量最小的季节放牧场为“ 关键场” 来决定放牧系统的最大承载能力。任继周等^[37]的“ 季节畜牧业” 和陈全功^[1]的“ 关键场” 理论, 在秋末入冬前, 调整畜群数量到合理范围, 使家畜对营养的稳定需求与牧草生长的季节性、地域性相协调, 达到最大的生态和经济利益, 这是一种科学的时空对策^[37]。但季节畜牧业是传统畜牧业的延续, 仍非动态的即时平衡。此外, 牧草贮备过程, 会导致50%以上营养物质损失^[37], 未必能保障家畜的安全越冬。以载畜量最小的季节放牧场决定整个放牧系统的最大承载能力的“ 关键场” 理论, 可能会导致草地的不充分利用, 造成草地资源浪费。

中国学术界很早就提出了“ 以草定畜、草畜平衡” 的概念^[2], 20世纪50年代就指出中国牲畜的最大敌人是病多与草缺^[39]。但草畜平衡研究多数是基于生态载畜量的估算, 即根据产草量和家畜采食量的比值来估算。动物采食量等于牧草生长量时, 植物与动物之间达到供需平衡, 草地载畜量达到饱和。“ 以草定畜” 估算的生态载畜量不能明确判定草地的超载程度, 无法准确反映草地的载畜能力, 缺乏直接、广泛的生产实用性^{[13, 40]}。有研究指出^[18]草地合理放牧率应是低于生态载畜量但又可获得可持续最佳经济收益的放牧率, 即经济载畜量。经济载畜量是指动物出栏率达到最大, 经济效益最佳时家畜数量, 这时草地的可持续生产能力最强^{[18, 41]}。也有研究^{[20, 42]}则认为经济最佳放牧率仅适用于管理良好的草地, 获得地上最大初级生产力时的放牧率, 可实现牧草最大补偿生长效应, 更具有广泛的适用性。要实现干旱半干旱区草地的持续利用和畜牧业可持续发展, 必须彻底摒弃传统的片面追求牲畜数量、轻草重畜的粗放型草地畜牧业发展思路, 努力提高单位畜产品的经济效益^{[43, 44, 45]}。

草地畜牧业生产是一个取决于饲草数量与饲草质量的时间动态过程^[17], 以干物质为评价指标评定草畜平衡状况虽然简便, 但受草地类型, 植物种类, 牧草成熟度等因素影响, 不能反映特定时段和全年草畜平衡的真实状况和动态变化^[46], 准确性差, 其结果对畜牧业和草地管理的指导意义有限^[47]。牧草营养价值的评价结果可以直观地体现天然草地营养物质供应特点, 为合理制定天然草地载畜量提供客观依据^[48], 载畜量的估算要考虑草地营养供给和家畜营养需要。有研究^[19]提出应利用牲畜补偿代谢特点, 冬春枯草季对不同的牲畜采取不同的营养水平, 保障畜群规模, 提高草地载畜能力。近年来, 有一些研究^{[49, 50, 51, 52]}采用家畜营养需求法评估草地营养载畜量, 结果显示, 一般是营养载畜量高于产量载畜量^[53], 但此类研究依然不多, 结果合理性也没有得到有效验证^{[54, 55]}, 而且传统的总可消化养分法(TDN)也存在不足^{[56, 57]}, 以至被代谢能(ME)体系所替代^{[58, 59, 60, 61]}。

草畜平衡核算需要测定草地产量, 但缺乏合理、经济、有效的测产方法。实测产量法^[62]较为准确, 但耗时费力, 适用于草地生产力的采样调查^[63]。生态因子和模型法生态参数有限^[9], 模拟结果是潜在生产力, 一般远大于实际生产力^[63], 准确性受到质疑^{[64, 65]}。遥感评估法费用低、数据获取速度快、范围广^[63], 可获得大面积、宏观的、多时相性的草地生物量估算值^{[66, 67]}, 但由于草场资源的异质性和波动性, 通过现有手段难以使草畜平衡落实到牧户尺度^{[2, 13]}。草畜平衡实践中, 草地生物量是单位草地面积内某一时刻的地上现存量, 但对草地动态放牧而言难有指导价值^[17], 平均生产力也不易反映草地畜牧业系统中能流、物流的瓶颈^[1]; 巨大的产草量波动将导致如果严格按照载畜量标准调节牲畜数量会更加恶化牧民的市场地位, 增加牧民的损失^[13]。载畜量作为评价草地生产力的指标, 其缺点是载畜量的评价过程与草地畜牧业生产的实践相脱离^[1]。

草地利用率大小受植被状况、物种组成、放牧时间、家畜种类及地形等因素的影响, 其变化程度将使“ 载畜量” 成倍的变化^[23]。全国各地的可利用草地系数、可食牧草系数和草地利用系数, 可依据《中国草业开发与生态建设专家系统》的空间数据库推算出来^{[68, 69]}。但在实际工作中, 草地利用率往往以牧草总量的50%~70%, 或出于使用方便以50%作为牧草的可利用率^[53], 忽略了草地利用率受气候、季节、地形等影响只能达到20%~40%的事实^[70]。草地牲畜生产实质是一个营养的时间过程, 理解草地饲草的数量过程、营养过程、牲畜生长过程是草地饲养的基础^[17]。但有研究^[17]认为, 在中国北方以羊草(Leymus chinensis)为代表的根茎禾草和以针茅(Stipa capillata)为代表的丛生禾草两大类优势禾草草地中, 仅对根茎禾草的生长过程有一些信息^[71], 但对放牧条件下草地的反应包括再生了解的并不多^[17]。对草地再生影响下的草地利用率决策信息了解的仍然不够^[17]。也有研究以最大个体增重、最大公顷增重、最大经济效益、草地最大净初级生产力等作为合理利用率的标准^[72]。

牲畜头数有两个统计数字, 分别为日历年度(也称年末)统计数和牧业年度(也称年中)统计数^{[2, 73]}。受牲畜繁殖、出栏等因素的影响, 年中的家畜数量要高于年末的数量^{[3, 34]}。在草畜平衡核算中, 家畜存栏数量核算目前有3种不同做法:使用年底存栏头数; 使用年初存栏头数及当年出栏头数(即饲养量); 以及使用牧业年度存栏数^[74]。有学者^[34]主张使用牧业年度数据, 主要基于:各种家畜在6月底基本完成产仔、家畜数目最高且比较稳定; 而日历年度数据受出栏、产羔等因素影响较大, 往往是根据家畜出栏、死亡等数据推算所得, 准确性不及牧业年度数据。牧业年度家畜数目代表着放牧家畜数目, 与草地的草畜平衡密切相关; 而日历年度家畜数目则是冬季圈养的家畜, 与草地放牧的关系相对远一些。此外, 年底为家畜的产仔旺季, 家畜数量变动较大, 故年末数量不适合作为统计数据^[73]。草畜平衡实践中, 为留有较大的养畜(增畜) 空间, 采用较低的年末统计数核算草畜平衡, 并不是真正的草畜平衡^[3]。有学者^[2]则认为牧业年度存栏量是在传统饲养方式下产羔结束后的存栏数量, 随着饲养方式的改变, 传统繁殖方式变为一年两次产羔, 因此6月末的存栏数字就不能代表总饲养量, 而只是一个阶段性的统计数, 载畜量应以年末存栏量计算。还有学者^[74]认为日历年度数据更合理, 其他算法重复计算了新产羔的数量。也有研究^[19]指出, 仅核定载畜量总量有较大的局限性, 还应关注畜群结构, 特别是决定翌年及今后较长一段时期内的牲畜存栏数量的能繁母畜数量。

家畜单位转换, 国际上主要使用牛单位^[75]。在我国, 早在1936年开始使用牛单位这一指标^[76], 1981年全国首次草地资源统一调查规定^[77], 南方草地载畜量用标准黄牛单位表示^{[77, 78, 79]}。中国北方干旱区草地以养羊为主, 故多采用羊单位^[78]。我国学者早于1955年^[80]提出了标准羊单位的定义。现行羊单位^[81]变化不大, 1个羊单位是活重为40 kg的绵羊及其哺乳羔羊, 日食饲草(青草)5.0~7.5 kg。相关研究^[23]指出, 在研究草地载畜量时, 不考虑草原群落密度、家畜选择性采食、采食时间、牧草季节可利用性变化以及家畜体重季节性变化等影响采食量的变动因素, 是造成载畜量估算偏差的重要因素之一^[23]。山羊的食量虽然只有绵羊的9/10, 由于其特有的采食习性, 常被认为对草地具有较大的破坏性, 确定山羊的载畜量时, 往往不是依据其实际采食量而是采用惩罚性加倍计算方式来限制山羊的发展, 以求达到草畜平衡^[3]。再者, 我国家畜单位研究与实践通常以家畜活重为基础, 在大范围的草地上, 只考虑活重或许是充分的, 但基于活重的家畜单位没有对家畜生长阶段、体型等做合理的区分, 也没有考虑生理阶段对采食量的影响, 目前缺乏这方面的研究和实践。

草畜平衡核算中, 规定了羊单位的采食量^{[2, 82, 83, 84, 85]}, 但对于鲜草的质量并没有明确, 关于此方面的研究资料缺乏。然而不同的草地类型鲜草质量的差异是很大的^[2]。对于天然放牧地, 牧草生长期和牧草枯黄期牧草的营养价值差别较大, 所以不同的放牧季, 一个羊单位对牧草的需求量也是不同的。我国草地管理实践提出了标准干草^[86]的概念, 有学者^[85]提出以苜蓿(Medicago sativa)作为标准干草。

3.1.1 草畜适应性管理制度 对于一个动态变化的多平衡生态系统, 确定“ 合理” 载畜率不一定能使草地生态系统最终达到稳定平衡^[16]。已有的草原管理模式难以应对草原生态系统的动态性、不确定性等复杂性特征^[87], 应放弃追求气候顶级的传统管理理念, 根据生态系统管理的新理论, 采用草原适应性管理^[87], 解决草原资源的保护问题^{[29, 87]}。遵循草原的可更新性和季节生长规律, 通过科学的草畜关系、放牧时间、放牧强度、放牧方式及牧场轮换等集成配套, 建立一套综合利用草原的“ 适应性放牧利用制度” ^[88]。调整草地的适应性管理对策, 包括牧业生产体系、草地管理体系、牧区社会体系、草地政策体制^[89]。草畜平衡管理应该由狭义的草畜数量平衡管理转变为广义的草畜平衡管理, 也就是放弃对饲草量和牲畜数量之间平衡的管理, 而转变为依据草地生态系统质量变化来调节牲畜数量的管理, 采用国际认可的以生态系统作为管理的最基本单位自然资源管理模式^[7]。

3.1.2 动态平衡 延续多年的现行载畜量计算方法主要以草地面积和草地初级生产力为基础, 以1年为时间尺度^[38], 对草地生产力的季节性变化适当考虑(划分冷、暖季), 根据相应参数及家畜营养需求, 确定单位面积上可放养的家畜数目, 并普遍以冷季载畜量作为限制因子衡量草地是否超载^[90], 应归类为静态平衡。草畜平衡应是一定时间内饲草供应与家畜需求的动态平衡, 有学者^{[3, 4, 91]}提出“ 草地资源限量, 时间机制调节, 经济杠杆制约” 新草畜平衡管理制度, 这一制度以休牧时间为主要指标, 在计算草畜平衡时引入“ 牧草月产量动态系数” ^[92]和“ 家畜数目月动态系数” ^[91], 确定草地可以放牧利用以及必须舍饲圈养的时间, 饲草可利用量和家畜需草量可以实现逐月对应, 是引导生产者主动规划生产规模的一种尝试。

3.1.3 草畜平衡核算方法 计算载畜量的传统方法只表明了核定时段内的平均载畜量, 未充分考虑畜群结构、牲畜所需营养水平、草地时空异质性^[2]、草地生态功能、周期性气候风险(雪灾、旱灾)等因素^[19]。在草畜平衡核算上, 有研究^[40]认为放牧容易导致干旱、半干旱区草地土壤侵蚀和草地退化, 传统方法确定的载畜量会高于真正适宜的载畜量, 草地真正适宜的载畜量是超过有效覆盖度的牧草所能供养的牲畜数量。科学的放牧系统还需兼顾“ 地下生物量” 和“ 土壤侵蚀” , “ 以草定畜” 应兼顾“ 以土定畜” ^[93]。还有研究^[19]从农牧民经济发展和保护草原生态环境的角度, 采用草原生态功能保护系数、气候风险系数等系数, 提出草畜资源优化配置条件下生态载畜量测算方法。

3.2.1 注重“ 人-草” 平衡, 保障牧民生活 草畜平衡有3个层次, 分别为草地产草量和家畜干物质采食量需求的平衡; 满足家畜需求又保证草地生物多样性良性演替的草畜平衡; 草地生态系统可持续发展的草畜平衡^[47]。草畜平衡从长期看与牧民生计之间不存在矛盾, 但短期内会对牧民的生产生活造成负面影响^[3]。草畜平衡不仅要考虑草地生产, 还要考虑经济效益^[6]。多年来在牧区推行草畜平衡成效不大的主要原因是牧区人口不断增长, 而增加的人口要维持基本生活水平, 就必然要增加牲畜的头数^[2]。研究表明, 牧区需100 羊单位/人, 才能维持基本生活^[94]。在自然生产力条件下草原放牧系统的草畜平衡阶段, 草畜平衡的关键是发挥天然草场的生产潜力^[2]。当牧区社会经济发展到一定的阶段以后, 特别是人口增加到较高水平时, 草原管理的关键就不仅是管理载畜量的问题, 而是“ 载人量” 的问题, 更确切地说是“ 人-草” 平衡问题, 这需要更高水平的管理^[2]。草畜平衡, 并不是简单地降低家畜头数或载畜量, 还牵涉到复杂的社会问题, 特别是牧民的生活和增收, 草畜平衡核算应更注重生态经济的理论与方法^[95]。

3.2.2 协调生产功能与生态功能 在系统耦合潜势释放^{[96, 97]}及增草增畜政策导向下, 改良天然草原和栽培草地面积大幅增加。这种实现草畜平衡的管理措施, 虽然具有经济可行性, 但容易使天然生态系统转变为人工、半人工生态系统, 导致在突发灾害时期牧民的损失^[98]。建设栽培草地的关键是水草平衡^[99], 因此, 水利部提出“ 以草定畜、以水定草” 的概念^[2]。由于我国80%的草地分布在干旱、半干旱地区, 地下水资源过度开采, 浅层地下水濒于枯竭, 人畜饮水只能依靠深层地下水, 形成超采漏斗^[100]。而生产要素投入不足, 我国畜产品生产需求增长与生态功能保护需求的矛盾愈加突出^[100]。因此, 在突出生产功能的政策导向下, 不能忽视草地相对独立的生态和社会经济功能^[21]。

中国第一代草业政策以追求载畜量为特征; 第二代草业政策以追求草业生态环境功能为特征, 但由于忽略牧区的经济发展要求而使政策失效; 第三代草业政策强调生态经济目标, 以草地生态经济综合开发为特征^[101]。目前的草畜平衡管理模式不但没有降低对草原的利用, 反而有可能会刺激牧民为了避免超载的惩罚而利用增加科技、资金投入等方式提高天然草原的产草量; 更多地将天然草地生态系统转变为栽培草地生态系统, 威胁到草地生态经济系统的弹性^{[7, 98]}, 造成不超载情况下的过牧^[7], 影响草地生态系统的可持续发展。有学者^[102]认为目前的草原生态建设措施仅抓住草畜矛盾这一表象, 是压力转移模式, 强制压缩牲畜头数, 将放牧压力从一处移向另一处或从草原移出。由于压力转移模式无内生变革力量, 大都由外力强制执行, 因而不具有大规模推广的现实意义。有研究^[101]指出市场和政府配置失灵是草地生态环境问题产生的制度根源。具有增长型机制的草业经济活动对草地资源需求的无限性和具有稳定型机制的草地生态环境对资源供给的有限性之间的矛盾^[101], 是造成草地退化的主要原因。政府出台的一系列政策不完善, 在客观上造成了生态建设的“ 政策失灵” ^{[103, 104]}。中国草地资源可持续开发的关键是制度创新, 构建绿色经济制度^[101], 通过草原生态补偿来购买草原生态系统服务功能, 建立健全草原生态补偿机制, 推进草原保护制度的落实, 更好地协调草原保护与利用的关系^[105]。