我国草地面积大、类型丰富,是重要的家畜生产和生态安全区域。在长期粗放的生产经营模式下,我国草地畜牧业生产经营处于长期落后状况,草地生态退化得不到有效缓解。家庭牧场是我国北方草地利用的主要经济体。由于历史传承、利益驱动、气候变化等原因使得超载放牧、草地退化在家庭牧场尺度上成为常态。为了缓解牧场生产经营效率低下,促进农牧民脱贫增收,摆脱恶劣环境的限制,急需通过高效、精准的生产经营模式来替代传统模式,实现草畜资源的优化配置,而模拟模型的使用是快速实现这一目标的有力工具。本文应用畜牧学原理、生态学原理,借鉴澳大利亚ACIAR系列模型StageTWO的建模方法,通过建立模拟放牧草畜代谢能平衡子模型、经济分析子模型和家畜放牧草畜平衡子模型,自主设计和开发了最优经营方式的规划求解算法。同时,本文于2011～2014年期间,在内蒙古自治区草甸草原、典型草原和荒漠草原区通过半结构式问卷调查和牧场控制性对比试验监测数据,依据家庭牧场经营模式和草地生态状况调查结果,将牧户分为实验户和对照户,基于实验户成功经营经验,将家畜生产理论与实际生产经营结合,结合前期研究成果,对自主开发的家庭牧场优化生产管理模型进行验证。研究结果表明:(1)家庭牧场优化生产管理模型的求解过程引入家畜采食限制因素和采食喜好问题,使用VC++编程,完全底层开发了具有自主知识产权的家庭牧场优化生产模型。该模型运行于Windows系统,共有15296行代码,运行模块仅3.5 MBytes,软件无需安装,操作简单。(2)模型通过对草地、家畜、经济、环境和生产管理参数的输入设置,自主进行决策运行,确定最高经济收入时的生产经营方案。该最佳方案以图表的形式进行展现,包括不同自然气候条件的家庭牧场生产经营净收益最高时的载畜率、人工草地建植组合,家畜逐月补饲种类和数量,并基于上述优化经营方式分析家庭牧场的经济收支情况,设计出最优经营方案的家畜生产日历和家畜放牧行为。(3)通过在内蒙古不同草地类型区的家庭牧场进行验证分析表明,该模型模拟结果与实验结果吻合度高,适合于不同草地类型家庭牧场生产经营管理决策,具体优化决策结果包括:①内蒙古地区鄂温克族自治旗草甸草原、正镶白旗典型草原和四子王旗荒漠草原最适合的载畜率分别是1.2羊单位/公顷/年、1.0羊单位/公顷/年和0.7羊单位/公顷/年。②冷季补饲是家庭牧场主要支出,不同草原类型地区补饲占总支出比例在55%～63%之间,人工草地经营可以显著减少补饲支出,建议鄂温克族自治旗草(?)草原区家庭牧场在条件允许的情况下发展高产人工草地。③生产优化管理可以显著提高单位家畜净收益,鄂温克族自治旗草甸草原、正镶白旗典型草原和四子王旗荒漠草原模拟值比对照户可分别提高26.6%、39.6%和 98.3%。④牧场优化管理对不同草原区喜食多年生和一年生牧草的高度、密度、生物量均有所提高,不喜食多年生牧草也有基本相同的变化趋势,但值得注意的是,不喜食多年生牧草密度和生物量在草甸草原会出现显著下降。⑤根据生产优化模型决策分析,不同草原区推迟产羔时间可以减少补饲支出,提高生产效益。