草地放牧系统优化模型的研究进展[1]

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1、第15卷第6期草业学报1-8Vol.15,No.6ACTAPRATACULTURAESINICA12/2006草地放牧系统优化模型的研究进展3宫海静,王德利(东北师范大学草地科学研究所植被生态科学教育部重点实验室,吉林长春130024)摘要:生态学研究的定量化发展,以及环境资源管理的迫切需求,伴随着计算机的广泛使用,生态模型作为生态系统研究的重要工具,从19世纪20年代至今发展十分迅速,在生态系统研究的各个领域都有很好的应用。草地放牧系统作为生态系统重要组成部分,对其研究自然也离不开模型的应用。本研究对草地放牧系统优化模型的研究进行了评述。具体阐述了以下几个方面:1)草

2、地放牧系统的概念以及与草地生态系统的区别与联系;2)基于环境资源的不断恶化以及生产实践的迫切要求讨论了草地放牧系统优化的意义;3)从植物生产亚系统、动物生产亚系统、管理亚系统3个方面阐述草地放牧系统优化模型的研究进展,以及其中存在的问题;4)主要集中在模型目标、技术手段和实证问题几个方面对于草地放牧系统的发展方向进行了展望。关键词:优化;模型;草地放牧系统中图分类号:S815.2文献标识码:A文章编号:100425759(2006)0620001208草地放牧系统(grasslandgrazingsystem)是近年提出的概念。草地放牧系统显然与草地生态系统密切相关,而

3、其涵义又有差异。草地放牧系统的概念,虽然也赋予系统的功能与结构协调平衡基础上的生产与生态功效[1～6]的结合意义,而无疑突出系统生产的最高目的性。草地放牧系统突出了被研究目标对象的经济生产价值,实际上强调草地植被生产与放牧生产2个关键环节,以获得系统的最高净能或畜产品为目的。草地上的牧草资源是放牧家畜的主要食物来源,草地放牧系统可持续发展的前提条件就是草地的健康或不退化。由于放牧家畜、草地植物种群结构的生物与生产特点不同,所以只有最大效率的利用、转化有限的植物资[2]源,才能在保证一定生产力的前提下有效地控制放牧强度。放牧系统包含2个界面过程:1)草与地境(含土壤[7]

4、和大气环境);2)草与动物。放牧是草与动物界面的关键活动,对草地的作用是多方面、复杂的。正确认识和掌握家畜与草地之间的相互作用规律,充分利用第一性生产力(牧草生产),提高第二生产力(家畜生产),制定科学[1]的放牧管理制度,以维持和提高草地放牧系统的总体效率,是放牧生态学研究的最终目标。草地放牧系统是一个被管理生态系统(managedecosystem)。对放牧系统的研究应更注重系统的持久稳定[2,8～10]性(sustainablestability)。由于天然草地放牧系统对人为干扰有着内在的自我调节稳态机制,在一定时间条件下,能够保证其持久的功能与结构的稳定性。但是

5、当放牧系统受到强烈的人为调控或干扰,系统时常出现失调,或呈现不稳定状态,如果进行适当的人为调控,实现系统的稳定性可能会相对简便和省时。因而,需要对草地放牧系统加强人为调控,保证系统的持久稳定。目前,草地放牧系统的研究,多数是基于对草地植被的初级生产[5,6,11～14]与放牧家畜的次级生产的共同研究,力求使系统持续稳定并获最大的系统生产量。1草地放牧系统优化的意义[15,16]根据我国草地资源的经营现状,开展草地放牧系统优化(optimizationofgrasslandgrazingsystem)模型研究具有重要意义。现代草地资源的经营应遵循可持续利用原则,在保证生态

6、环境良性健康发展中寻求经济利益的最大化。草地放牧系统优化模型的建立可以综合考虑各方面因素,从不同的角度和尺度衡量系统,使得各个管理目标达到平衡。同时,建立草地放牧系统优化模型能够定量指导系统管理,为系统管理决策提供依据,预测系统的发展。收稿日期:2004212220基金项目:国家自然科学基金(30070545,30270251)资助。作者简介:宫海静(19812),女,吉林延吉人,在读硕士生。E2mail:gonghj991@nenu.edu.cn3通讯作者。2ACTAPRATACULTURAESINICA(Vol.15,No.6)12/20062草地放牧系统优化模型研

7、究的进展[17]在理论生态学研究中,生态模型的研究方法与技术至关重要。多年来,生态学家与数学家一直寻求有关某一问题的基本、普适性模型。事实上,这种愿望仅在种群增长模型与捕食模型中得到体现,大部分生态过程模[18]型都是特殊的或特定模型。草地放牧系统的优化内涵似乎很简单,可实际上优化的目标很难把握,这涉及很多深奥、难测的科学课题。[19]VanDyne和Abramsky曾将随机过程和分隔分析方法引进农业生态系统,包括放牧系统,并且与Wieg2[20][21,22]ert总结了很多优化模型及方法与技术。但是没有考虑气候因素的生态系统是不符合实