放牧食草動物是家畜在草地的一種牧食行為，是使人工管護下的草食動物在放牧地上採食牧草並將其轉化成畜產品的一種生產方式。在這種生產方式中，放牧家畜以草地為生活條件，一方面採食牧草，從放牧地攝取營養物質。另一方面，家畜在放牧中得到適當的運動，並接受日照和各種氣候環境的鍛鍊，為機體健康和良好生長、發育提供了優越條件。因此，放牧是家畜依賴放牧所提供的豐富營養和適宜的生活條件，在適當的飼養管理下，將利用光能生產的牧草轉化成畜產品，達到草原生產目的的主要生產方式。
基本介紹
- 中文名：放牧食草動物
- 外文名：grazing herbivor
- 食性選擇策略：經驗法則、邊際值法則等
- 研究方法：模擬法、三結合法等
- 影響：牧草死亡、草原荒漠化
- 監測系統：衛星定位設備
食性選擇策略,採食研究方法,對草地的影響,監測系統,
食性選擇策略
放牧家畜所面臨的採食環境極其複雜,複雜的採食環境可能為放牧家畜的採食造成各種生態制限(ecological constraints)，放牧條件下的草食動物為了生存、生長和繁殖後代，必須不斷對這些因素做出權衡(trade-off)。事實上，動物在這種複雜的環境下能夠成功地生存應歸功於動物具有的高度複雜的採食過程和行為對策。有關放牧家畜食性選擇策略的假說或理論已被提出.基於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、經驗法則(ruleof thumb，RT)
動物做出採食選擇是由本身的飢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後天的採食過程中不斷強化，逐漸在家畜的/腦中0形成某種經驗式的判斷，即經驗法則。RT是以動物/離開斑塊決定(patch-leaving decisions)0為判斷依據分析家畜在進行草地斑塊採食過程中的反應與行為對策的。RT有數量法則、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量、分布等特徵有差異時,可能採取不同的經驗法則，經驗法則為異質化草地放牧動物的採食決策提供了一個基本的理論解釋。然而，對於同質化的草地採食環境，用RT將很難解釋採食的最佳化問題。此外，當動物具有基本的認知和空間記憶時，RT在採食選擇過程中發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採食策略。按照MVT預測，動物在一個斑塊中採食，當採食速率低於它在整個生境的平均採食速率時，會立即離開這個斑塊。一些實驗驗證了MVT的正確性，也有研究發現，動物在斑塊中實際的滯留時間比MVT預測的長,採食速率比MVT預測的低。MVT對採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。MVT的一個前提假設是採食者不能收集有關斑塊特徵的信息，而一些實驗已經證明牛羊能夠積累有關斑塊特徵的經驗。
3、最佳化採食理論(optimal foraging theory，OFT)
最佳化採食理論認為,動物當前的採食行為是長期自然選擇的最佳化結果，動物在特定的環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得以套用的關鍵所在。一些學者已提出將採食速率、採食時間作為目標值(通貨)，還有學者建議,將建立OFT模型的目標確定為尋找一個最佳化的採食策略(如使採食成功最大化)，而不是一個能夠達到最大適合度的最佳化採食行為可能會更好。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複雜性，使人們很少進行有關草食動物OFT的研究，而更集中於建立放牧草地系統中家畜的最佳化採食模型。
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,並試圖將其套用於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下，對每種養分均需要一個最優供應率。超過這個值，就會引起動物的過食甚至中毒；低於這個值，就會造成動物對該養分的缺乏。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來適應因偏離最佳養分供應所帶來的不適感，但這並不意味著動物沒有產生不適感。動物每天對其採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生的不適信號總和降到最小為止。可見，MTD的關鍵問題是確定動物對各種養分的最優值。然而，在複雜的採食環境中，這種最優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。
採食研究方法
1、模擬法
Intake=放牧時間×採食速度×單口採食量
2、三結合法
食道瘺管採樣，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-剩餘量
破壞性測定：刈割法
非破壞性測定：測草盤；電容法
6、根據家畜性能估測牧草乾物質採食量
乾物質採食量 =（家畜維持代謝能EM+ 生產代謝能EP）/牧草乾物質中所含代謝能EH。
對草地的影響
放牧家畜通過採食、踐踏和排泄（糞和尿）對草地產生影響，這些因素影響草地牧草的產量、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，它們之間的因果關係很難加以區分。此外，許多影響還直接或間接地受到環境狀況（氣候與土地）的影響。
（一）采葉 家畜在草地放牧，主要是採食牧草莖葉，因此對牧草產量、牧草營養物質、牧草繁殖、草地植物學組成諸方面產生影響 。
1．采葉對牧草產量的影響 放牧家畜採食牧草莖葉，從放牧草地獲取營養物質，採食的次數和高低，直接影響牧草的分櫱與葉面積指數。葉片是牧草製造養料的器官，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。據測定，不同種類的牧草，光合速度為每小時製造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分供給的來源，此時牧草只能依靠貯藏營養物質進行生長，使生長發育受到抑制，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一的整體，放牧對牧草地下部分（主要是根系）生長發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係，根從莖葉獲得碳水化合物的供給，而莖葉所需水分、養分則從發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。反覆放牧的結果，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天產生生殖技，完成結籽也要延遲6～10天。過度放牧對牧草營養繁殖同樣產生重大影響。頻繁連年極度放牧，抑制了營養繁殖器官根莖的生長發育，作為生命活力重要指標的根莖重量減少。據呼盟草原站資料，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重大變化：草群中高大草類減少並逐漸消失，此時為下繁草的生長發育創造了有利條件；以種子繁殖的草類數量大大減少或完全消失；適口性好的牧草數量減少或消退，而適口性差牧草和家畜不食牧草的數量增加；草群中出現蓮座狀植物、根出葉植物和匍匐型植物。因為這些植物不易被家畜採食，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，家畜除採食牧草的莖葉外，總伴隨採食行為把植物整株從土中連根拔出，把發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，放牧後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築巢的材料，但大部分被白白浪費。
（三）畜蹄踐踏 家畜在草地放牧生產過程中，無不通過畜蹄的踐踏對草地的狀況產生重要影響。畜蹄踐踏對草地植被與土壤的作用，使草地的植物特性、土壤理化特性發生改變，從而對草地產生影響。
1．踐踏植物 踐踏對草地的影響常常可從牧草上看到，其對植物的直接影響是在家畜奔跑走動中可把植物踩碎、碰傷和折斷。據研究，在相當於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，而在夏季乾燥條件下影響最小。有人認為，在牧草生長早期適度踐踏和倒伏能增加牧草產量，但在花期和結果期，踐踏和倒伏將導致草地明顯減產。
2．踐踏土壤 家畜在草地放牧行走時，它們的重量對土壤產生壓力，畜蹄也會使草地表面的土壤產生位移與滑動。家畜體重的物理壓力導致土壤緊實，畜蹄的踐踏使表全鬆散和易受侵蝕。
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生的靜壓力，並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，結果使乾燥的土壤表面碎裂，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，生產能力下降。 （四）排泄糞尿 放牧家畜的糞尿對草地牧草的產量、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．營養物質的歸還 據測定，在放牧過程中由家畜排泄糞尿而歸還給草地營養物質的總量約為：氮 100～150kg/hm2，鉀 75～125kg kg/hm2，磷 10～20 kg/hm2。其量的大小取決於放牧頻率、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，這些數量貌視很大，但並非所有這些營養物質都是可自由利用的。其利用率主要取決於歸還的養分種類和方式，大約 60%～ 70%的排泄氮和 80%～ 90%的以尿排泄的鉀可自由利用。其餘部分則以糞的形式存在而被草地緩慢利用。養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，糞中的磷雖然決定於牧草含磷量，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於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分供給。尿中這兩種營養物質均可自由地被利用，由於這些養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生毒害作用，被污染的牧草通常在兩個月內也不為家畜所採食。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，常常產生相同的結果。
監測系統
在某一特定區域內（200平方公里），對大規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控而設計，通過給牛羊鹿等牲畜佩帶衛星定位設備，將牲畜編號、牲畜位置、移動路線等信息通過VHF頻率無線轉發到伺服器端，在後台處理後，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。同時，這套系統還可以對動物生活秉性研究，動物疾病預警及超區域活動報警等功能提供技術上保障。
牧場監測系統實現對牲畜個體或牲畜群位置的實時監測和定位，為搜尋牲畜提供技術手段。牧場監測系統主要由佩帶在牲畜上的信號發生器、分布在牧場周邊的若干個信號監測站和控制中心等組成。
信號發生器按設定周期連續發射無線電信號，該信號的頻率和功率都是相同的，波形採用脈衝方式，這樣有利於提高效率、降低功耗、採用電池供電，不同的牲畜其信號編碼不同，並在放牧前登記備案，這樣可以區別是牲畜個體或牲畜群。
信號監測站內含多台無線電接收機，分布在牧場周邊的若干個信號監測站共同工作，接收信號發生器發出的信號，數位化該信號，輸出數據，通過移動通信或計算機網路把這些數據傳輸到控制中心。
控制中心是一台計算機和通信設備，可以解碼該信號，獲得牲畜信息和信號發生器與信號監測站的狀態，通過採用信號到達時差定位技術實現對牲畜進行定位，通過顯示屏顯示信息、數據和位置，對這些數據進行記錄、回放和管理等，並可把相關信息傳輸到牧場主或相關人員的手機。
通過信息化技術,實現對牧群的監控、是科學牧業發展的需要,具有重要的研究意義。本系統使牧民不用外出放牧,通過電腦、手機就能掌握牧群動態,以達到對放牧工作的信息化管理。本系統同時可以和牧場環境監測、畜牧業產品的流通等數據集成，真正實現畜牧業的信息化。
