[科普中國]-放牧食草動物

食性選擇策略

放牧家畜所面臨的采食環(huán)境極其復雜,復雜的采食環(huán)境可能為放牧家畜的采食造成各種生態(tài)制限(ecological constraints)，放牧條件下的草食動物為了生存、生長和繁殖后代，必須不斷對這些因素做出權衡(trade-off)。事實上，動物在這種復雜的環(huán)境下能夠成功地生存應歸功于動物具有的高度復雜的采食過程和行為對策。有關放牧家畜食性選擇策略的假說或理論已被提出.基于這些理論或假說建立食性選擇預測模型,可以對動物食性選擇進行定量預測.

1、經(jīng)驗法則(ruleof thumb，RT)

動物做出采食選擇是由本身的饑餓生理需求及自身能力決定的。動物的自身能力，特別是認知及學習判斷能力在后天的采食過程中不斷強化，逐漸在家畜的/腦中0形成某種經(jīng)驗式的判斷，即經(jīng)驗法則。RT是以動物/離開斑塊決定(patch-leaving decisions)0為判斷依據(jù)分析家畜在進行草地斑塊采食過程中的反應與行為對策的。RT有數(shù)量法則、時間法則、放棄時間法則與速率法則，動物在不同植物斑塊的數(shù)量、分布等特征有差異時,可能采取不同的經(jīng)驗法則，經(jīng)驗法則為異質化草地放牧動物的采食決策提供了一個基本的理論解釋。然而，對于同質化的草地采食環(huán)境，用RT將很難解釋采食的優(yōu)化問題。此外，當動物具有基本的認知和空間記憶時，RT在采食選擇過程中發(fā)揮作用的程度仍不清楚。目前仍缺少足夠的試驗來證實該假設。

2、邊際值法則(marginal value theorem，MVT)

Charnov(1976)提出用邊際值法則來描述動物利用斑塊化草地的采食策略。按照MVT預測，動物在一個斑塊中采食，當采食速率低于它在整個生境的平均采食速率時，會立即離開這個斑塊。一些實驗驗證了MVT的正確性，也有研究發(fā)現(xiàn)，動物在斑塊中實際的滯留時間比MVT預測的長,采食速率比MVT預測的低。MVT對采食行為的分析解釋相對簡單，沒有考慮斑塊的質量因素以及動物的密度和生理狀態(tài)。MVT的一個前提假設是采食者不能收集有關斑塊特征的信息，而一些實驗已經(jīng)證明牛羊能夠積累有關斑塊特征的經(jīng)驗。

3、優(yōu)化采食理論(optimal foraging theory，OFT)

優(yōu)化采食理論認為,動物當前的采食行為是長期自然選擇的優(yōu)化結果，動物在特定的環(huán)境中總是選擇最佳的食物,使其適合度(fitness)達到最大化。而適合度的測量是困難的甚至是不可能的，因此試圖找到一個與適合度相關的通貨(currency)，即OFT模型目標值的確定，是OFT得以應用的關鍵所在。一些學者已提出將采食速率、采食時間作為目標值(通貨)，還有學者建議,將建立OFT模型的目標確定為尋找一個優(yōu)化的采食策略(如使采食成功最大化)，而不是一個能夠達到最大適合度的優(yōu)化采食行為可能會更好。OFT的提出已有相當長一段時間，但是人們對這一概念的認識仍有分歧。草食動物消化生理的復雜性，使人們很少進行有關草食動物OFT的研究，而更集中于建立放牧草地系統(tǒng)中家畜的優(yōu)化采食模型。

4、最小總不適感(minimal total discomfor，tMTD)

Forbes提出了放牧家畜尋求獲得最小總不適感的概念,并試圖將其應用于預測放牧家畜的食性選擇。他認為，動物在某一既定的生理狀態(tài)下，對每種養(yǎng)分均需要一個最優(yōu)供應率。超過這個值，就會引起動物的過食甚至中毒；低于這個值，就會造成動物對該養(yǎng)分的缺乏。事實上，如果這種過食和缺乏不十分嚴重時，動物能通過代謝調節(jié)來適應因偏離最佳養(yǎng)分供應所帶來的不適感，但這并不意味著動物沒有產(chǎn)生不適感。動物每天對其采食的食物量以及在不同食物間的選擇進行試驗，直到由食物成分過量或缺乏而產(chǎn)生的不適信號總和降到最小為止?？梢?，MTD的關鍵問題是確定動物對各種養(yǎng)分的最優(yōu)值。然而，在復雜的采食環(huán)境中，這種最優(yōu)值的確定是相當困難的。因此，如何利用MTD進行食性選擇的預測仍需進一步深入研究，相對其它理論來說，MTD仍是一個較新的概念。1

采食研究方法1、模擬法

Intake=放牧時間×采食速度×單口采食量

2、三結合法

食道瘺管采樣，離體消化法測定牧草消化率，三氧化二鉻指示劑估測排糞量

3、內外指示劑結合法

外指示劑三氧化二鉻測排糞量，食道瘺管法收集牧草標樣，內指示劑鹽酸不溶灰分測定牧草消化率

4、內源指示劑－鏈烷法（Alkane technique)

5、差額法

進食量=草地供給量-剩余量

破壞性測定：刈割法

非破壞性測定：測草盤；電容法

6、根據(jù)家畜性能估測牧草干物質采食量

干物質采食量 =（家畜維持代謝能EM+ 生產(chǎn)代謝能EP）/牧草干物質中所含代謝能EH。2

對草地的影響放牧家畜通過采食、踐踏和排泄（糞和尿）對草地產(chǎn)生影響，這些因素影響草地牧草的產(chǎn)量、品質和植物學組成；反之，這些因素又受草地牧草屬性的影響。所以，它們之間的因果關系很難加以區(qū)分。此外，許多影響還直接或間接地受到環(huán)境狀況（氣候與土地）的影響。

（一）采葉 家畜在草地放牧，主要是采食牧草莖葉，因此對牧草產(chǎn)量、牧草營養(yǎng)物質、牧草繁殖、草地植物學組成諸方面產(chǎn)生影響 。

1．采葉對牧草產(chǎn)量的影響 放牧家畜采食牧草莖葉，從放牧草地獲取營養(yǎng)物質，采食的次數(shù)和高低，直接影響牧草的分蘗與葉面積指數(shù)。葉片是牧草制造養(yǎng)料的器官，葉面積與光照、溫度等因素一樣，直接

影響著牧草光合作用的速度。據(jù)測定，不同種類的牧草，光合速度為每小時制造0.8—1.8g糖/m2葉面積。在過度放牧的情況下，牧草葉面積不斷減少，有時甚至全部喪失。這樣就使牧草減少或失去養(yǎng)分供給的來源，此時牧草只能依靠貯藏營養(yǎng)物質進行生長，使生長發(fā)育受到抑制，嚴重時便招致牧草死亡。

2．采葉對根系的影響 牧草的地上部分和地下部分是統(tǒng)一的整體，放牧對牧草地下部分（主要是根系）生長發(fā)育的影響也是十分明顯的。

根與牧草的莖葉生長有相互依賴的關系，根從莖葉獲得碳水化合物的供給，而莖葉所需水分、養(yǎng)分則從發(fā)育健全的根系得到保證。一般來說，在過度利用的情況下，牧草根系變短，根量減少。在牧草生長盛期，過度利用會導致根系向上生長，根系的功能隨之而減退

3．采葉對牧草繁殖的影響 頻繁采葉對牧草的繁殖也有一定影響。反復放牧的結果，牧草生殖枝幾乎全部被牧食掉，牧草正常的貯藏物質的積累也因此而遭到破壞，妨礙了種子的形成。過度放牧的草地，牧草在春季要晚4～7天產(chǎn)生生殖技，完成結籽也要延遲6～10天。過度放牧對牧草營養(yǎng)繁殖同樣產(chǎn)生重大影響。頻繁連年極度放牧，抑制了營養(yǎng)繁殖器官根莖的生長發(fā)育，作為生命活力重要指標的根莖重量減少。據(jù)呼盟草原站資料，如以適度放牧的根莖重量為100%。則過度放牧為61.5%，極度放牧則為28%。

4．采葉對草地植物學成分的影響 研究表明，放牧密度與時間對草地植物學成分具有很大影響。在放牧下，草地植物學成分將出現(xiàn)重大變化：草群中高大草類減少并逐漸消失，此時為下繁草的生長發(fā)育創(chuàng)造了有利條件；以種子繁殖的草類數(shù)量大大減少或完全消失；適口性好的牧草數(shù)量減少或消退，而適口性差牧草和家畜不食牧草的數(shù)量增加；草群中出現(xiàn)蓮座狀植物、根出葉植物和匍匐型植物。因為這些植物不易被家畜采食，對放牧有較強的適應性，在某些地段可使草群中灌木增加。

（二）遺棄牧草 在放牧過程中，家畜除采食牧草的莖葉外，總伴隨采食行為把植物整株從土中連根拔出，把發(fā)育中的草莖和它們的葉鞘撕裂，把它們不吃的草弄碎和遺棄。在各類放牧草地上，放牧后都能看到被拔出的和被遺棄的植物殘體，這些被遺棄的植物很可能一部分被草地動物用作筑巢的材料，但大部分被白白浪費。

（三）畜蹄踐踏 家畜在草地放牧生產(chǎn)過程中，無不通過畜蹄的踐踏對草地的狀況產(chǎn)生重要影響。畜蹄踐踏對草地植被與土壤的作用，使草地的植物特性、土壤理化特性發(fā)生改變，從而對草地產(chǎn)生影響。

1．踐踏植物 踐踏對草地的影響常?？蓮哪敛萆峡吹剑鋵χ参锏闹苯佑绊懯窃诩倚蟊寂茏邉又锌砂阎参锊人?、碰傷和折斷。據(jù)研究，在相當于正常放牧強度的情況下，多年生黑麥草和草地早熟禾非常耐踐踏，而紅三葉則非常敏感。在單播草地上，抗踏種類的產(chǎn)量只減少5%，而敏感種類的減少則可高達50%。混播牧草依草地植物學成分變化總產(chǎn)量只減少5%～ 10%。在潮濕情況下，踐踏對草地的影響最大，而在夏季干燥條件下影響最小。有人認為，在牧草生長早期適度踐踏和倒伏能增加牧草產(chǎn)量，但在花期和結果期，踐踏和倒伏將導致草地明顯減產(chǎn)。

2．踐踏土壤 家畜在草地放牧行走時，它們的重量對土壤產(chǎn)生壓力，畜蹄也會使草地表面的土壤產(chǎn)生位移與滑動。家畜體重的物理壓力導致土壤緊實，畜蹄的踐踏使表全松散和易受侵蝕。

由上述資料可以看出，對草地土壤而言，家畜的站立對草地所產(chǎn)生的靜壓力，并沒有超過土壤的支撐能力。當家畜在草地上行走或跑動時，其對土壤的壓力往往超過土壤的承壓能力，結果使干燥的土壤表面碎裂，微濕的土壤緊實，潮濕的土壤變形。壓實使土壤孔隙度變小，密度增大，從而導致土壤的透水性、通氣性、蓄水能力、根的穿透深度和土壤微生物的活動大大減弱，最終導致草地退化，生產(chǎn)能力下降。 （四）排泄糞尿 放牧家畜的糞尿對草地牧草的產(chǎn)量、質量、適口性和植物學成分均有局部影響，但對草地的總體影響不十分明顯。

1．營養(yǎng)物質的歸還 據(jù)測定，在放牧過程中由家畜排泄糞尿而歸還給草地營養(yǎng)物質的總量約為：氮 100～150kg/hm2，鉀 75～125kg kg/hm2，磷 10～20 kg/hm2。其量的大小取決于放牧頻率、放牧家畜的大小和年齡及牧草的適口性和化學成分同正常施肥量相比，這些數(shù)量貌視很大，但并非所有這些營養(yǎng)物質都是可自由利用的。其利用率主要取決于歸還的養(yǎng)分種類和方式，大約 60%～ 70%的排泄氮和 80%～ 90%的以尿排泄的鉀可自由利用。其余部分則以糞的形式存在而被草地緩慢利用。養(yǎng)分的利用率還受牧草消化率與成分的影響，通常尿中的磷很少，糞中的磷雖然決定于牧草含磷量，但它被利用的速度是最慢的。

2．影響草地利用面積 在一年中，大約有 4%～ 20%放牧草地的面積會在一定時間被畜尿覆蓋，覆蓋率的高低則取決于放牧強度和家畜種類。在這樣的覆蓋率下，牧草可從尿中獲得相氮和鉀的養(yǎng)分供給。尿中這兩種營養(yǎng)物質均可自由地被利用，由于這些養(yǎng)分的轉入則可緩慢地刺激牧草生長達6個月之久。不足之點是有時會對牧草生理產(chǎn)生毒害作用，被污染的牧草通常在兩個月內也不為家畜所采食。每年被家畜糞塊覆蓋的放牧草地約占總面積的1%～5%。就整體而論，對放牧草地有積極的影響，亦有不利影響的一面。放牧強度和放牧管理的差異、原土地肥力與施肥的差異，常常產(chǎn)生相同的結果。

監(jiān)測系統(tǒng)在某一特定區(qū)域內（200平方公里），對大規(guī)模多用戶集中放牧牛羊鹿等牲畜或對多種群動物位置實時監(jiān)控而設計，通過給牛羊鹿等牲畜佩帶衛(wèi)星定位設備，將牲畜編號、牲畜位置、移動路線等信息通過VHF頻率無線轉發(fā)到服務器端，在后臺處理后，使牧民能夠在遠離牛羊時也能查看到自己牛羊的位置，實施牧養(yǎng)。同時，這套系統(tǒng)還可以對動物生活秉性研究，動物疾病預警及超區(qū)域活動報警等功能提供技術上保障。

牧場監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)對牲畜個體或牲畜群位置的實時監(jiān)測和定位，為搜索牲畜提供技術手段。牧場監(jiān)測系統(tǒng)主要由佩帶在牲畜上的信號發(fā)生器、分布在牧場周邊的若干個信號監(jiān)測站和控制中心等組成。

信號發(fā)生器按設定周期連續(xù)發(fā)射無線電信號，該信號的頻率和功率都是相同的，波形采用脈沖方式，這樣有利于提高效率、降低功耗、采用電池供電，不同的牲畜其信號編碼不同，并在放牧前登記備案，這樣可以區(qū)別是牲畜個體或牲畜群。

信號監(jiān)測站內含多臺無線電接收機，分布在牧場周邊的若干個信號監(jiān)測站共同工作，接收信號發(fā)生器發(fā)出的信號，數(shù)字化該信號，輸出數(shù)據(jù)，通過移動通信或計算機網(wǎng)絡把這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行摹?/p>

控制中心是一臺計算機和通信設備，可以解碼該信號，獲得牲畜信息和信號發(fā)生器與信號監(jiān)測站的狀態(tài)，通過采用信號到達時差定位技術實現(xiàn)對牲畜進行定位，通過顯示屏顯示信息、數(shù)據(jù)和位置，對這些數(shù)據(jù)進行記錄、回放和管理等，并可把相關信息傳輸?shù)侥翀鲋骰蛳嚓P人員的手機。

通過信息化技術,實現(xiàn)對牧群的監(jiān)控、是科學牧業(yè)發(fā)展的需要,具有重要的研究意義。本系統(tǒng)使牧民不用外出放牧,通過電腦、手機就能掌握牧群動態(tài),以達到對放牧工作的信息化管理。本系統(tǒng)同時可以和牧場環(huán)境監(jiān)測、畜牧業(yè)產(chǎn)品的流通等數(shù)據(jù)集成，真正實現(xiàn)畜牧業(yè)的信息化。