中国南方喀斯特是世界三大喀斯特集中连片区之一,具有分布面积广、地貌类型多、发育序列全等特点,世界罕见。石漠化是该区域最严重最典型的生态环境问题,严重威胁了南方8省的生态安全与社会经济可持续发展。草畜工程是石漠化综合治理工程的重要组成部分,是快速修复喀斯特石漠化受损生态环境和发展经济的重要举措,对推动喀斯特石漠化地区生态重建与经济发展具有重要意义。本文根据地理学、岩溶学、生态学、草学、畜牧学等多学科交叉的系统理论与多元分析原理,针对石漠化草地建植与生态畜牧业拟解决的关键科技问题,在2012-2019年以代表中国南方喀斯特总体结构的贵州关岭-贞丰花江喀斯特高原峡谷中-强度石漠化综合治理示范区和毕节撒拉溪喀斯特高原山地潜在-轻度石漠化综合治理示范区为核心研究示范区,综合运用野外试验与监测、实验室分析法、对比分析法、数理统计与地理信息系统研究法等系统化研究技术方法,较为系统的研究了石漠化草地高效建植与优化机理及生态畜牧业健康养殖与策略机制,并在此基础上进行模式构建、技术研发、示范应用和推广研究,以期为喀斯特石漠化治理与经济产业发展提供科技支撑。具体研究内容及结论如下:(1)石漠化草地高效建植与优化机理通过镇压、覆膜、碎草覆盖以及不同覆土水平对牧草出苗试验进行对比分析。结果显示:紫花苜蓿等4种牧草出苗率均在中度覆土覆膜处理方式时出苗最短、出苗率最高,变异系数最稳定,其次是镇压和碎草覆盖处理,无处理措施表现最差。牧草出苗时间随覆土厚度增加而增加,中度覆膜覆土出苗率最高保水保墒的效果最好,是最佳牧草种植方式之一。通过对不同石漠化等级“花椒+紫花苜蓿”和“刺梨+多年生黑麦草”等15种林草配置模式的土壤理化性质恢复效果进行监测,结果显示:林草配置对土壤理化性质具有改善作用,随着年限的增长,其不同配置模式改善效果也有差异,但基本上呈趋于良好的态势。中-强度石漠化治理区的土壤理化性质改善速率要好于潜在-轻度区。林草配置模式的土壤物理性质基本优于纯林地,化学性质变化不明显。两个试验区的15种林草模式中均存在部分养分指标低于国家土壤养分标准值,需要针对性补充所缺乏营养元素。通过对紫花苜蓿等退化草地进行施肥改良试验,结果显示:除对照组外,3个退化草地类型施肥改良前后的土壤理化性质差异较大。改良后的土壤在钾:氮肥施肥比为60:60kg/hm~2时的土壤含水量、田间持水量、毛管持水量、总孔隙度和毛管孔隙度等物理性质显著改善(P<0.05)。各施肥处理的土壤氮、钾含量普遍高于未施肥的对照组,且所有施肥处理磷含量普遍偏低。(2)石漠化草地生态畜牧业健康养殖与策略机制草地分别施硫酸铵、硝酸铵和不施肥(对照)的试验结果显示:施硫酸铵肥的牧草硫的含量显著高于施硝酸铵肥组与对照组(P<0.01),但硝酸铵施肥与对照组之间无明显差异(P>0.05)。施硫酸铵肥的牧草硒含量极明显低于硝酸铵施肥草地与对照草地(P<0.01),而硝酸铵处理组与对照组之间的牧草硒含量无明显差异(P>0.05)。采食施硫酸铵肥牧草的贵州半细毛羊血液中硒、铜、铁、血红蛋白(Hb)等含量和红细胞压积容量(PCV)、血清铜蓝蛋白含量(Cp)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)、血液过氧化氢酶(CAT)和丙二醛(MD)极显著低于硝酸铵组和对照组(P<0.01)。草地施用硫酸铵肥会影响牧草微量元素含量以及家畜微量元素的生理代谢和血液生理生化参数。牧草中硒等微量元素含量低的草地更适合施用硝酸铵肥。在正常草地(对照组)与锌缺乏草地(试验组)开展贵州半细毛羊放牧对比分析试验。结果显示:试验组草地的土壤和牧草中锌含量极显著低于对照组(P<0.01),而其它元素没有明显差异(P>0.05)。试验组的贵州半细毛羊血液锌含量极显著低于对照组(P<0.01),其他元素无显著差异(P>0.01)。试验组血液中白细胞(WBC)、淋巴细胞(LY)和中性粒细胞(E)极显著低于对照组(P<0.01),Hb与对照组无显著性差异(P>0.01)。试验组血液生化参数中碱性磷酸酶(AKP)活性、SOD、GSH-PX和CAT的活力显著低于对照组(P<0.01),而血液MDA含量极显著高于对照组(P<0.01)。草地缺锌对家畜血液生理生化参数和机体抗氧化酶有显著影响,引起机体抗氧化系统功能和免疫功能出现异常,影响其正常生长发育。补锌对缺锌草地和家畜十分必要,是维持喀斯特畜牧产业健康可持续发展的重要途径。对关岭黄牛和贵州黑山羊、威宁黄牛和贵州半细毛羊开展不同日粮能蛋平衡对体重影响试验研究。结果表明:经过比较分析,试验后较试验前各处理均显著增重(P<0.05),但净增重差异不十分显著(P>0.05)。但从增重效果上看,表现出中能量中蛋白日粮增重绝对值最高,低能量高蛋白效果次之,高能量低蛋白效果最差的特点。牛羊采食“高蛋白低能量”日粮饲料时,日粮中的蛋白质难以较好的被牛羊利用,造成蛋白质营养浪费。适中蛋白-能量的饲料组合则是最佳能蛋平衡饲喂方式。对喀斯特地域特色家畜品种贵州半细毛羊与西南地区系列半细毛肉质横向比较。结果显示:贵州半细毛羊的氨基酸总量为18.34%,在西南系列半细毛羊中含量最高。在氨基酸计分、必须氨基酸指数(EAAI)评价、必需氨基酸化学评分(CS)中均是贵州半细毛羊肉质最优。通过西南系列半细毛羊的肉质常规营养成分、微量元素、氨基酸计分、必须氨基酸指数、必需氨基酸化学评分等综合比较,评价出贵州半细毛羊是优质的羊肉资源。通过综合常规营养和氨基酸含量等主要肉质评判指标得出,喀斯特地区的特色黄牛的肉质品质要好于西门塔尔牛。(3)模式构建与技术研发以适宜性与限制性理论、人地关系理论等理论为支撑,确定典型模式的构建边界条件,并结合模式的结构与功能特性进行对比分析,构建了关岭-贞丰花江石漠化逆境特色林草建植与特色健康养殖生态畜牧业模式和毕节撒拉溪石漠化草地高效生产与标准化特色健康养殖生态畜牧业模式。通过对现有技术与成熟技术进行总结,研发喀斯特地区牧草发芽实验装置及方法、石漠化地区牧草标准化建植等系列关键共性技术。喀斯特高原峡谷石漠化区应根据其干热河谷的特点,在保持水土恢复环境的前提下,研发暖季牧草高产等关键技术;喀斯特高原山地石漠化区根据其立地条件,研发冷季型牧草高效生产技术等急需关键技术。(4)示范应用与推广自2012年10月以来,在核心示范区累积建设各项示范面积约5000 hm~2,牛羊健康养殖等示范2300头/只。运用ArcGIS栅格数据空间分析等方法,对喀斯特高原峡谷(花江)和高原山地(撒拉溪)石漠化治理示范模式的推广适宜性评价。结果显示:在中国南方8省“花江模式”最适宜、较适宜、基本适宜、勉强适宜和不适宜推广面积分别为27.38×10~4 km~2、45.89×10~4 km~2、54.69×10~4 km~2、39.28×10~4 km~2、27.14×10~4 km~2;“撒拉溪模式”最适宜、较适宜、基本适宜、勉强适宜和不适宜推广面积分别为20.33×10~4 km~2、43.47×10~4 km~2、50.72×10~4 km~2、45.92×10~4 km~2、33.26×10~4 km~2。