長期生態(tài)學(xué)研究和試驗示范為草原生態(tài)保護(hù)和草牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐*

白永飛 王 揚(yáng)

中國科學(xué)院植物研究所 植被與環(huán)境變化國家重點(diǎn)實驗室 北京 100093

長期生態(tài)學(xué)研究和試驗示范為草原生態(tài)保護(hù)和草牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐*

白永飛 王 揚(yáng)

中國科學(xué)院植物研究所 植被與環(huán)境變化國家重點(diǎn)實驗室 北京 100093

長期以來，我國在畜牧業(yè)生產(chǎn)中過度利用草地的生產(chǎn)功能，忽視其生態(tài)功能，造成草地大面積退化，草-畜關(guān)系失衡，傳統(tǒng)草原畜牧業(yè)難以為繼，亟須探索適宜于牧區(qū)特點(diǎn)的生態(tài)保護(hù)與草牧業(yè)發(fā)展新模式，依靠科技創(chuàng)新推動草牧業(yè)發(fā)展。中科院內(nèi)蒙古草原生態(tài)系統(tǒng)定位研究站（以下簡稱“內(nèi)蒙古站”）自建站以來，立足于我國溫帶草原，長期開展草原生態(tài)系統(tǒng)水、土、氣、生等要素監(jiān)測，草原生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)研究，以及退化草地恢復(fù)、人工草地建設(shè)和生態(tài)系統(tǒng)管理等方面的應(yīng)用研究，并通過示范推廣為內(nèi)蒙古草原的保護(hù)和可持續(xù)利用提供科技支撐。基于長期監(jiān)測、養(yǎng)分添加和放牧控制試驗，揭示了內(nèi)蒙古草原生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的維持機(jī)制，主要發(fā)現(xiàn)：（1）不同物種和功能群之間的補(bǔ)償效應(yīng)是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性維持的重要機(jī)制；（2）物種和群落水平的化學(xué)計量內(nèi)穩(wěn)性是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性維持的基礎(chǔ)，由化學(xué)計量內(nèi)穩(wěn)性高的物種占優(yōu)勢的群落，具有更高的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性；（3）混合利用方式（放牧和打草輪換）有利于多樣性、生產(chǎn)力和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的維持。基于以上基礎(chǔ)研究和長期試驗示范，內(nèi)蒙古草原站研發(fā)了多年生混播人工草地的草種配置及高效人工草地建植技術(shù)體系。該體系提高了多年生人工草地的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性，延長了人工草地的利用年限，提高了牧草品質(zhì)。為了進(jìn)一步探索適宜于牧區(qū)特點(diǎn)的生態(tài)保護(hù)與草業(yè)發(fā)展新模式，內(nèi)蒙古站提出了草地生產(chǎn)功能與生態(tài)功能合理配置技術(shù)體系。該體系通過建設(shè)高效人工草地和基本草牧場，解決飼草的生產(chǎn)問題，同時通過退化草地恢復(fù)和天然草地合理利用，提升草地的生態(tài)功能。這些研究成果不僅使我國的草地生態(tài)學(xué)研究達(dá)到國際先進(jìn)水平，也使得內(nèi)蒙古站成為草原科技成果轉(zhuǎn)化的基地和開展國內(nèi)外合作研究的重要平臺。

補(bǔ)償效應(yīng)，化學(xué)計量內(nèi)穩(wěn)性，人工草地，物種配置，草地管理

DOI10.16418/j.issn.1000-3045.2017.08.013

我國擁有草地近4×108hm2，約占國土總面積的41.7%，是耕地面積的 3.2 倍、林地面積的 2.5倍[1]。然而，我國的天然草地有 90% 左右處于不同程度的退化之中，其中嚴(yán)重退化草地占 60% 以上[2,3]。人為因素和氣候干旱，特別是草地管理政策的偏差和管理水平的落后是導(dǎo)致我國北方草地退化的主要因素。針對我國傳統(tǒng)的草原畜牧業(yè)難以為繼的現(xiàn)實，亟須探索適宜于牧區(qū)特點(diǎn)的生態(tài)保護(hù)與草牧業(yè)發(fā)展新模式，依靠科技創(chuàng)新推動草牧業(yè)發(fā)展。

中科院內(nèi)蒙古草原生態(tài)系統(tǒng)定位研究站（以下簡稱“內(nèi)蒙古站”），建于 1979 年 3 月，是我國在溫帶草原區(qū)建立的第一個草原生態(tài)系統(tǒng)長期定位研究站。經(jīng)過近 40 年的發(fā)展，內(nèi)蒙古站圍繞草原生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能的維持機(jī)制，草原生態(tài)系統(tǒng)對全球變化關(guān)鍵驅(qū)動因子的響應(yīng)，以及退化草地恢復(fù)、草原生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性管理等基礎(chǔ)科學(xué)研究和服務(wù)國家需求目標(biāo)，開展了水、土、氣、生等要素的長期監(jiān)測和控制試驗，揭示了草原生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能的維持機(jī)制，以及全球變化生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)影響機(jī)制。同時，內(nèi)蒙古站始終堅持把研究成果服務(wù)于社會，研發(fā)了休牧、輪牧、割草地輪刈、放牧—割草輪換利用等天然草地合理利用技術(shù)，沙地和沙化草地綜合治理技術(shù)，多年生人工草地的草種配置和建植技術(shù)體系，以及草地生產(chǎn)功能和生態(tài)功能合理配置技術(shù)等生態(tài)草牧業(yè)技術(shù)體系；通過試驗示范實現(xiàn)了科研成果的轉(zhuǎn)化，為內(nèi)蒙古草原的生態(tài)保護(hù)、科學(xué)利用和社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力的科技支撐，為草原牧區(qū)的生態(tài)文明建設(shè)提供了重要的科技支撐，得到了國家有關(guān)部門和內(nèi)蒙古自治區(qū)各級政府的高度評價。

1 內(nèi)蒙古草原生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的維持機(jī)制

生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性維持機(jī)制是國際生態(tài)學(xué)研究和爭論的熱點(diǎn)[4,5]。長期以來，內(nèi)蒙古站以蒙古高原草地生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，通過對代表性草原類型的長期監(jiān)測、養(yǎng)分添加試驗、放牧控制的研究，揭示了蒙古高原草原生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的維持機(jī)制。

內(nèi)蒙古站研究團(tuán)隊在系統(tǒng)分析羊草（Leymus chinensis）草原群落和大針茅（Stipa grandis）草原群落連續(xù) 24 年（1980—2003年）長期定位監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地研究了內(nèi)蒙古草原生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與補(bǔ)償效應(yīng)的關(guān)系。主要發(fā)現(xiàn)：（1）每年 1—7月份的降雨量是導(dǎo)致草原生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力波動的主要驅(qū)動因子；（2）生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性沿不同組織水平，從植物種、功能群到群落，逐漸增加。成熟草原的群落，其物種多樣性、初級生產(chǎn)力和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性均達(dá)到了最高；（3）不同物種和功能群之間的補(bǔ)償效應(yīng)是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性維持的重要機(jī)制（圖 1）[6]。該研究成果的科學(xué)意義主要體現(xiàn)在3 個方面：（1）從理論上揭示了生物多樣性的重要性及其對生態(tài)系統(tǒng)功能的影響機(jī)制，為指導(dǎo)草原生物多樣性保護(hù)提供了詳實的科學(xué)依據(jù)。（2）該成果對于指導(dǎo)退化草地的生物多樣性恢復(fù)，提升其生產(chǎn)功能和生態(tài)功能，實現(xiàn)草地的可持續(xù)利用具有重要意義。（3）對于指導(dǎo)人工草地的建植具有重要意義。內(nèi)蒙古站的重要技術(shù)成果“多年生混播人工草地建植技術(shù)”就是在這一理論指導(dǎo)下，充分利用了物種的補(bǔ)償性效應(yīng)。

化學(xué)計量內(nèi)穩(wěn)性（環(huán)境或者食物中的養(yǎng)分組成發(fā)生變化而生物體維持元素相對不變的一種能力）是生物在長期進(jìn)化過程中適應(yīng)環(huán)境變化的結(jié)果，是生理和生化調(diào)節(jié)的反映。內(nèi)蒙古站基于 2 年的氮磷添加試驗，結(jié)合 1 200 km 的樣帶調(diào)查和 27 年（1980—2007年）的長期監(jiān)測數(shù)據(jù)，首次從時間和空間尺度研究了植物化學(xué)計量內(nèi)穩(wěn)性與生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)系，證明了內(nèi)穩(wěn)性高的物種具有較高的優(yōu)勢度和穩(wěn)定性，內(nèi)穩(wěn)性高的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性（圖 2）。該研究拓展了生態(tài)化學(xué)計量學(xué)研究的范疇，也為生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系的研究提供了重要的理論基礎(chǔ)[7]。

圖 1 內(nèi)蒙古草原生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與補(bǔ)償效應(yīng)

圖2 化學(xué)計量內(nèi)穩(wěn)性高的植物具有高的優(yōu)勢度和穩(wěn)定性

內(nèi)蒙古站以羊草草原作為模式生態(tài)系統(tǒng)，依托植物功能群剔除實驗平臺，進(jìn)一步證明了補(bǔ)償效應(yīng)是草原生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能維持的重要機(jī)制[8]。研究發(fā)現(xiàn)，隨著植物功能群的剔除，生態(tài)系統(tǒng)的各項功能均表現(xiàn)為下降趨勢，但其幅度因去除功能群的不同而存在顯著差異：同時去除兩個優(yōu)勢功能群會導(dǎo)致多個生態(tài)系統(tǒng)功能的顯著降低，經(jīng)過 6 年的時間各種功能尚不能恢復(fù)。

放牧和打草是內(nèi)蒙古草原的主要利用方式。內(nèi)蒙古站通過分析連續(xù) 17 年（1982—1998年）的割草實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，人為干擾引起了群落結(jié)構(gòu)的漸變式改變，而生態(tài)系統(tǒng)功能則在群落結(jié)構(gòu)變化積累到一定程度后出現(xiàn)躍變式改變。草地生態(tài)系統(tǒng)依賴于群落結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整來維持其功能的相對穩(wěn)定性，但群落結(jié)構(gòu)變化到一定程度也會導(dǎo)致功能的衰退[9]。同時，基于長期放牧和割草控制實驗研究發(fā)現(xiàn)，不同草地利用和管理方式（傳統(tǒng)利用和混合利用）對物種多樣性、生產(chǎn)力和穩(wěn)定性具有重要影響。與傳統(tǒng)的草地利用方式相比（即放牧場只放牧，打草場只打草），混合利用方式（放牧和割草每年輪換利用），更有利于物種多樣性、生產(chǎn)力和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的維持，進(jìn)而有利于內(nèi)蒙古草原的可持續(xù)利用[10]。

2 多年生人工草地的草種配置與建植技術(shù)體系

根據(jù)生態(tài)位理論、物種補(bǔ)償作用和植物群落演替理論，內(nèi)蒙古站提出了多年生混播人工草地草種科學(xué)配置的 5 個組合，即：長壽命草種與短壽命草種組合，深根型草種與淺根型草種組合，豆科與禾本科牧草組合，耐旱草種與喜濕草種組合，一年生草種與多年生草種組合（圖 3）。該技術(shù)體系通過草種科學(xué)配置顯著提高了多年生人工草地的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性，延長了草地的利用年限，提升了牧草品質(zhì)。在草地管理方面，實現(xiàn)了旱作條件下人工草地建植的全程機(jī)械化，不僅提高了播種質(zhì)量，還通過機(jī)械化中耕和雨季施肥，實現(xiàn)了“肥跟水走”的科學(xué)理念，顯著提高了草地的水分和養(yǎng)分利用效率，為實現(xiàn)人工草地的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，以及延長草地的利用年限提供了科學(xué)依據(jù)和技術(shù)保障。該技術(shù)體系于2007 年獲得兩項國家發(fā)明專利（專利號：ZL353706、ZL396567，圖 4）。

該技術(shù)體系的創(chuàng)新之處主要體現(xiàn)在 6 個方面：（1）通過長壽命牧草與短壽命牧草組合，充分利用了人工草地群落不同演替階段各牧草品種的產(chǎn)量優(yōu)勢，解決了目前人工草地在種植早期產(chǎn)草量低和后期衰退現(xiàn)象嚴(yán)重的關(guān)鍵問題，延長了人工草地的利用年限。（2）通過深根型牧草與淺根系牧草組合，以及非固氮的禾本科牧草與固氮的豆科牧草組合，發(fā)揮了不同牧草在水分和養(yǎng)分利用方面的互補(bǔ)性和互惠性，實現(xiàn)了對水分和土壤養(yǎng)分資源的高效利用。（3）通過一年生牧草的保護(hù)播種，在種植當(dāng)年有效地抑制了田間雜草對多年生牧草幼苗的危害。同時，一年生牧草收獲后的留茬較高，有利于冬季增加草地積雪覆蓋，減少春季風(fēng)蝕，進(jìn)而有利于多年生牧草的越冬，并確保播種當(dāng)年有一定產(chǎn)草量，提高了經(jīng)濟(jì)效益。（4）通過耐旱品種與喜濕品種間在不同年份產(chǎn)草量的補(bǔ)償關(guān)系，降低了干旱年份與濕潤年份的產(chǎn)草量差異，實現(xiàn)了人工草地的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。（5）在牧草品種選擇上，根據(jù)不同地區(qū)的生態(tài)環(huán)境條件，選擇適應(yīng)性較強(qiáng)的國產(chǎn)優(yōu)良牧草品種，解決了進(jìn)口牧草品種抗旱性差，越冬率低等方面的問題，也避免了盲目引進(jìn)外來牧草品種可能帶來的生態(tài)問題。（6）在人工草地的建植過程中，實現(xiàn)了精量播種、雜草防除、中耕、雨季施肥、收獲與加工的全程機(jī)械化，提高了播種質(zhì)量和田間管理水平。特別是通過機(jī)械化中耕和雨季施肥，提高了草地的水分利用效率，確保了“肥跟水走”，為人工草地實現(xiàn)高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)提供了保障。

圖 4 多年生混播人工草地（ZL353706）和豆科牧草防倒伏（ZL396567）國家發(fā)明專利

3 草地生產(chǎn)與生態(tài)功能合理配置

當(dāng)前，我國的草牧業(yè)正經(jīng)歷著由草地傳統(tǒng)利用和管理模式向現(xiàn)代草牧業(yè)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)型。在此過程中，退化草地恢復(fù)和天然草地的合理利用是基礎(chǔ)，人工草地建設(shè)是關(guān)鍵，而草地生產(chǎn)功能和生態(tài)功能的合理配置是轉(zhuǎn)型成功與否的標(biāo)志[11]。所謂生產(chǎn)功能與生態(tài)功能的合理配置，就是在一定的地理區(qū)域內(nèi)或行政管理單元（例如，牧民合作社、嘎查（行政村）、蘇木（鄉(xiāng)）、旗（縣）、盟（市），通過在優(yōu)質(zhì)的土地上種植一定比例（1/20—1/10）的高產(chǎn)高效人工草地，在優(yōu)質(zhì)的天然草地上建設(shè)基本草牧場，把傳統(tǒng)畜牧業(yè)對天然草地的依賴轉(zhuǎn)移到人工草地和基本草牧場，由人工草地和基本草牧場承擔(dān)起主要的生產(chǎn)功能，使大部分天然草地的功能回歸到其本來的自然生態(tài)屬性，恢復(fù)和提升其生態(tài)功能，從而實現(xiàn)我國草牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，高效人工草地和基本草牧場建設(shè)是實現(xiàn)生產(chǎn)功能與生態(tài)功能合理配置的關(guān)鍵，建設(shè)人工草地和基本草牧場可以大大提高草地的產(chǎn)草量，并改善牧草品質(zhì)。例如，苜蓿人工草地的產(chǎn)量可達(dá) 22.5 t/hm2，是天然草地的 11 倍左右；羊草人工草地的產(chǎn)量可達(dá) 24 t/hm2，是天然草地的 12 倍；青貯玉米的干物質(zhì)產(chǎn)量可達(dá) 45 t/hm2，是天然草地的 23 倍[1]。由此可見，建設(shè)優(yōu)質(zhì)高效人工草地和基本草牧場可以使飼草產(chǎn)量提高 10—20 倍，有望解決草地的飼草生產(chǎn)問題，并從根本上遏制過度放牧引起的草地大面積退化，生態(tài)功能嚴(yán)重衰退等生態(tài)安全問題[11]。

實現(xiàn)天然草地的合理利用，使天然草地發(fā)揮其生態(tài)功能，是實現(xiàn)生產(chǎn)功能與生態(tài)功能合理配置的基礎(chǔ)。天然草地的合理利用技術(shù)包括：（1）退化草地封育技術(shù)。針對退化草地，通過建設(shè)圍欄或禁止放牧等措施，免除草地繼續(xù)受到家畜的干擾，依靠其自然修復(fù)能力，逐步提高草地生產(chǎn)力、多樣性和穩(wěn)定性。迄今，草地封育是最有效的退化草地恢復(fù)技術(shù)之一，也是其他恢復(fù)技術(shù)實施的前提。（2）劃區(qū)輪牧技術(shù)。該技術(shù)是保護(hù)與利用相結(jié)合的、有計劃的放牧利用技術(shù)；該技術(shù)使得牧場有一個休息恢復(fù)的時期，是天然草地合理利用的中心環(huán)節(jié)[10]。（3）季節(jié)性休牧技術(shù)。該技術(shù)包括春季休牧和秋季休牧。其中春季休牧是指每年牧草返青期（4 月下旬—6 月中旬）禁止放牧，使退化草地得以休養(yǎng)生息。秋季休牧是指每年秋季牧草進(jìn)入結(jié)實期（8 月中旬—9月中旬），停止放牧，使牧草的種子得以成熟入土，以維持草地土壤種子庫具有充足的種源。（4）割草地輪刈技術(shù)。該技術(shù)有利于保存草地土壤種子庫的密度，減緩連續(xù)刈割引起的草原群落退化，促進(jìn)草地的長期利用。（5）沙地治理的“三分模式”。針對占 1/3 面積的風(fēng)蝕坑、流動沙丘（光頭頂）、半流動沙丘等，采取工程措施（生物網(wǎng)格 + 固沙先鋒植物）進(jìn)行治理；對于占 2/3 面積的植被覆蓋度較低的沙化退化草地通過圍封禁牧，依靠其自我修復(fù)能力，加速植被的自然恢復(fù)，提升草地的生態(tài)功能。

4 結(jié)語

“十三五”期間，內(nèi)蒙古站將圍繞中科院加快實現(xiàn)“四個率先”目標(biāo)和中科院植物所建設(shè)“世界上有重要影響的一流研究機(jī)構(gòu)”的發(fā)展目標(biāo)，不斷完善和提升野外臺站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加強(qiáng)天-空-地一體化的生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測和信息化管理系統(tǒng)建設(shè)，提高科研團(tuán)隊和技術(shù)輔助團(tuán)隊的能力建設(shè)和管理與服務(wù)水平。內(nèi)蒙古站的發(fā)展目標(biāo)是在長期生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)研究和解決國家需求方面達(dá)到國際同類研究領(lǐng)先水平，同時將內(nèi)蒙古站建設(shè)成為草原科技成果的轉(zhuǎn)化基地、國內(nèi)外高水平合作研究的平臺、優(yōu)秀科學(xué)家團(tuán)隊的培養(yǎng)搖籃。

1 杜青林. 中國草業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2006.

2 中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部. 中國環(huán)境狀況公報 2005. 北京：中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部, 2006.

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11 白永飛, 潘慶民, 邢旗. 草地生產(chǎn)與生態(tài)功能合理配置的理論基礎(chǔ)與關(guān)鍵技術(shù). 科學(xué)通報, 2016, 61： 201-212.

白永飛中科院植物所研究員、博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院大學(xué)崗位教授，中科院內(nèi)蒙古草原生態(tài)系統(tǒng)定位研究站站長。1966 年 10月出生。1998 年在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)獲得博士學(xué)位，1998 至 2000 年在中科院植物所從事博士后研究，2000 年留所工作，2004—2006 年赴美國亞利桑那州立大學(xué)開展合作研究。2008 年國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，2010年入選中國科學(xué)院“百人計劃”，2011 年入選內(nèi)蒙古自治區(qū)“草原英才”，2014 年入選國家百千萬人才工程國家級人選。近年來，主持和承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目課題、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（“973”）項目課題、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項課題、自然科學(xué)基金重點(diǎn)和面上項目等10 余項，共發(fā)表各類研究論文 140 余篇，其中 SCI 論文 90 余篇。目前擔(dān)任中國植物學(xué)會植物生態(tài)學(xué)專業(yè)委員會主任、中國生態(tài)學(xué)會長期生態(tài)學(xué)研究專業(yè)委員會副主任，先后擔(dān)任 Rangeland Ecology & Management 副主編（2009—2011年）、《植物生態(tài)學(xué)報》副主編（2009—2014年）、《植物學(xué)報》副主編（2015至今），以及 Journal of Arid Environments、《科學(xué)通報》《植物生態(tài)學(xué)報》《生態(tài)學(xué)報》《生物多樣性》《植物科學(xué)學(xué)報》《生命世界》編委等學(xué)術(shù)兼職。E-mail： yfbai@ibcas.ac.cn

Bai YongfeiPrinciple Investigator and Ph.D. supervisor of Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences (CAS), and Professor of the University of CAS. He is the director of the Inner Mongolia Grassland Ecosystem Research Station, CAS. He received his Ph.D. from Inner Mongolia Agriculture University in 1998, pursued postdoctoral training in Institute of Botany from 1998 to 2000, and then worked as a Visiting Research Fellow at School of Life Sciences, Arizona State University from 2004 to 2006. Prof. Bai is recognized by the National Natural Science Foundation of China (NSFC) as a distinguished young scholar, the “One Hundred Talents Program” of CAS, and a national member of the “New Century Hundreds and Thousands of Talents Project”. He is also the President of the plant ecology branch of the Chinese Society for Plant Sciences. His main research areas include： relationships between plant functional traits, functional diversity, and multiple ecosystem functions; sensitivity, mitigation, and adaptation of ecosystem services to global change drivers; and adaptive management of grassland ecosystems. He has published more than 140 papers in peer reviewed journals, such as Nature, Ecology, Journal of Ecology, and Global Change Biology. E-mail： yfbai@ibcas.ac.cn

Long-term Ecological Research and Demonstrations Support Protection and Sustainable Management of Grassland Ecosystems

Bai Yongfei Wang Yang
（State Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China）

The grassland ecosystems in China have experienced widespread deterioration in functioning and services during the last few decades, caused primarily by overusing the production functions of grasslands at the cost of their ecological functions. Therefore, it is urgently needed to develop a new paradigm for ecological restoration and sustainable grassland husbandry based on basic research and demonstrations in grassland science. Since the establishment in 1979, the research at Inner Mongolia Grassland Ecosystem Research Station (IMGERS) of Chinese Academy of Sciences focuses on long-term monitoring of key biotic and abiotic factors driving ecosystem processes in temperate grasslands; researches on structure and functions of grasslands, biodiversity-ecosystem stability relationship, and responses and feedbacks of grassland ecosystems to global climate changes; development of practical techniques for restoration of degraded grasslands, establishment of cultivated pastures, and sustainable management of natural grasslands. The main findings include： (1) compensatory interactions among major components at both species and functional group levels are important mechanisms contributing to ecosystem stability; (2) stoichiometric homoeostasis at both species and community levels is an important process maintaining ecosystem stability, indicating that communities dominated by homoeostatic species tend to have high productivity and high stability; (3) mixed management systems (grazing and haymaking rotate annually) can mitigate grazing-induced biodiversity loss, promote the primary productivity and stability, and thereby provide an important contribution to sustainable land-use of grasslands. Based on the findings from basic research and demonstrations, IMGERS developed a series of effective techniques for forage species disposition and establishment of perennial mixed sowing pastures, which increased productivity and stability, extended productive life, and improved forage quality of the cultivated pastures. IMGERS also proposed a new paradigm for optimizing production functions and ecological functions in grassland ecosystems. The new paradigm include two main principles： (1) optimizing the production functions through establishment of productive cultivated pastures and prime pastures; (2) improving ecological functions through restoration of degraded grasslands and sustainable utilization of natural grasslands. These research activities support IMGERS as a frontier in grassland research, a base for translating scientific knowledge of basic research into practice of grassland management, and a platform for international collaborations.

compensatory interactions, stoichiometric homoeostasis, cultivated pastures, forage species disposition, grassland management

*資助項目：國家重點(diǎn)研發(fā)計劃課題（2016YFC05008000 4）

修改稿收到日期：2017年8月11日