青藏高原高寒草地生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)性管理

孫 建，張振超,2，董世魁

（1.中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所/生態(tài)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101；2.北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，北京 100083；3.北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100875）

青藏高原總面積 2.5 × 108hm2，約占中國(guó) 26%的陸地國(guó)土總面積[1]，平均海拔4 000 m以上，被稱為世界屋脊[2]。高寒草地占青藏高原總面積的50.9%，是最主要的生態(tài)系統(tǒng)之一，不僅對(duì)畜牧業(yè)發(fā)展和牧民生活起到基礎(chǔ)的支撐作用，而且具有調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙、保持水土和固定碳素等生態(tài)功能效益，是我國(guó)的重要畜牧業(yè)基地和生態(tài)屏障[3]。青藏高原獨(dú)特的高海拔地形地貌特征、寒冷的氣候條件和嚴(yán)苛的植物生長(zhǎng)環(huán)境，致使高寒草地生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱。然而，當(dāng)前氣候變化和不斷增強(qiáng)的人類活動(dòng)等因素，正在改變著這塊廣袤無(wú)垠的土地。據(jù)報(bào)道，青藏高原有約 4.5 × 107hm2的草地發(fā)生了不同程度的退化，約占青藏高原1/3草地總面積的土地退化形勢(shì)嚴(yán)峻[1]。高寒草地退化造成生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性降低、結(jié)構(gòu)失調(diào)、功能減弱，為區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、牧民生產(chǎn)和生活、生態(tài)安全等帶來(lái)負(fù)面效應(yīng)[4]。適應(yīng)性管理在青藏高原高寒草地生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)施，對(duì)實(shí)現(xiàn)高寒草地生態(tài)系統(tǒng)健康及資源可持續(xù)利用，以及協(xié)調(diào)社會(huì)生產(chǎn)功能和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能具有重要意義。當(dāng)前，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究等一系列科技項(xiàng)目的實(shí)施恰逢其時(shí)，凸顯國(guó)家層面對(duì)青藏高原生態(tài)安全的重視，亦是山水林田湖草生命共同體建設(shè)的重要體現(xiàn)。

草地退化是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能耦合、物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)失衡的逆行演替過(guò)程，生態(tài)系統(tǒng)植物群落的組成結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)分配模式改變，原有的穩(wěn)態(tài)被打破，生產(chǎn)和生態(tài)服務(wù)功能下降，生態(tài)環(huán)境惡化[5]。草地退化包含植被退化和土壤退化兩個(gè)方面，植被表現(xiàn)為蓋度、生物量、物種多樣性、可食牧草比例等降低，毒雜草入侵，群落結(jié)構(gòu)失調(diào)、功能減弱；土壤表現(xiàn)為土壤理化性質(zhì)、微生物群落組成和酶活性等狀況惡化[6]。草地退化是自然因素和人類活動(dòng)綜合作用的結(jié)果[7]，自然因素主要有氣候變化、地形因素和凍融等[8]，人為因素主要有過(guò)度放牧、草地不合理利用、修路、采礦和藥材采集等[9]。青藏高原是氣候變化最敏感的地區(qū)，其氣候變化更具超前性和大幅度[10]等特征。研究指出，升溫導(dǎo)致地表蒸發(fā)加強(qiáng)，冰川融水和徑流大范圍減少，湖泊干涸[11-13]，加上氣候變化使青藏高原植物生長(zhǎng)季降水顯著減少，持續(xù)干旱導(dǎo)致的草地退化問(wèn)題突出[2, 14-15]。坡度、坡向和海拔等地形因素通過(guò)控制草地水熱分配、光等環(huán)境條件，影響植被空間分布及演替，驅(qū)動(dòng)草地退化[16-17]。青藏高原自然條件嚴(yán)酷，春冬季多大風(fēng)，夏季多強(qiáng)降雨，風(fēng)蝕、水蝕嚴(yán)重，凍融過(guò)程對(duì)高寒草原草皮層的物理撕裂導(dǎo)致高寒草地退化[18]。而過(guò)度放牧等人類活動(dòng)加劇了高寒草地的退化進(jìn)程，據(jù)統(tǒng)計(jì)，青藏高原約有牧場(chǎng)1.3億hm2，家畜約7 000萬(wàn)頭，是世界上最大的放牧生態(tài)系統(tǒng)之一[19]。放牧模式和強(qiáng)度直接影響草地的植被群落組成和生物量[9]，家畜的采食和踐踏移動(dòng)和破壞植物地上組織，影響植物生理過(guò)程和生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)能量循環(huán)[20-21]。過(guò)度放牧導(dǎo)致的植被蓋度和枯落物減少，增加了水蝕和風(fēng)蝕的發(fā)生[22]。持續(xù)過(guò)度放牧造成植被高度變矮，雜草增多，引發(fā)高原鼢鼠和屬兔大量增加，對(duì)草皮的挖掘和啃食進(jìn)一步加劇草地退化[1, 23]。

退化草地的修復(fù)措施很多，主要內(nèi)容是修復(fù)植被、改善土壤理化性質(zhì)和活化土壤種子庫(kù)[24]。通過(guò)多年實(shí)踐，圍欄封育和栽培草地建設(shè)成為使用最為廣泛和有效的措施[25]。研究發(fā)現(xiàn)，圍欄有助于提高土壤養(yǎng)分含量，利于植被恢復(fù)。但長(zhǎng)時(shí)間封育使草地物種多樣性降低[26]，枯落物大量聚集，影響生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量循環(huán)，造成草地資源的浪費(fèi)[27]?？蛇M(jìn)行適當(dāng)?shù)姆拍粱蜇赘罟芾?，促進(jìn)植株的更新，增加物種多樣性，使植被群落更加穩(wěn)定[26, 28-29]。青藏高原高寒草地生態(tài)系統(tǒng)土壤營(yíng)養(yǎng)和種子庫(kù)活性低，植被自我更新能力差[30]，有效的人為干擾可以彌補(bǔ)高寒草地“惰性”導(dǎo)致的自然恢復(fù)效率低的缺陷[31]。常見的人為干預(yù)的草地恢復(fù)措施包括栽培草地[32]、補(bǔ)播、鼠蟲害防治、毒雜草防除[33]以及建立自然保護(hù)區(qū)[34]等。針對(duì)不同草地退化階段，應(yīng)采取不同的治理方案，避免“一刀切”。通過(guò)鼠害防治、補(bǔ)播和圍欄封育對(duì)輕度和中度退化草地進(jìn)行恢復(fù)[35]；對(duì)于重度和極度退化的“黑土灘”，需通過(guò)建植栽培草地進(jìn)行改良和恢復(fù)[36]，對(duì)較厚的草氈層采取人工劃破草皮措施，增加水分入滲，提高種子萌發(fā)率[37]。

緩解和治理青藏高原草地退化，實(shí)現(xiàn)高寒草地的可持續(xù)利用，是關(guān)系到生態(tài)安全、當(dāng)?shù)厝嗣裆a(chǎn)和生活質(zhì)量、區(qū)域穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略問(wèn)題。要求我們從單一的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)向社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)的綜合功能目標(biāo)轉(zhuǎn)變，用生態(tài)理論指導(dǎo)生產(chǎn)、生活實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)草地的科學(xué)管理，統(tǒng)籌兼顧，既滿足畜牧業(yè)發(fā)展和牧民生活需要，實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，又保護(hù)草地植物多樣性和穩(wěn)定性，維持草地生態(tài)系統(tǒng)正常的生態(tài)功效[38-39]。規(guī)劃、管理和實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，主要從3個(gè)方面進(jìn)行。

首先，青藏高原草地的可持續(xù)利用需要實(shí)現(xiàn)草地生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)功能、經(jīng)濟(jì)功能和社會(huì)功能的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。對(duì)草地進(jìn)行全局規(guī)劃，根據(jù)不同地區(qū)的草地和社會(huì)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，劃分成生態(tài)保護(hù)優(yōu)先區(qū)、生態(tài)保護(hù)-生產(chǎn)發(fā)展并重區(qū)、生產(chǎn)發(fā)展優(yōu)先區(qū)等進(jìn)行劃區(qū)治理[40-42]。有學(xué)者提出實(shí)施“南草北調(diào)”，在藏南水分條件好的地區(qū)發(fā)展牧草種植，供應(yīng)藏北牧區(qū)發(fā)展畜牧業(yè)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，緩解藏北草畜矛盾，促進(jìn)退化草地的恢復(fù)[43]。

其次，科學(xué)養(yǎng)畜，優(yōu)化畜群年齡結(jié)構(gòu)，畜種比例。以草畜平衡為核心，依據(jù)草地生產(chǎn)力確定合理的載畜量、放牧強(qiáng)度和頻率[32, 44]。改變傳統(tǒng)粗放型、靠天養(yǎng)畜的放牧模式，實(shí)行集約化經(jīng)營(yíng)管理的生產(chǎn)方式，采取“春季延遲放牧，夏季游牧，秋季輪牧，冬季自由放牧”的放牧制度[45-46]。根據(jù)草地生長(zhǎng)的時(shí)空特點(diǎn)，發(fā)展季節(jié)性畜牧業(yè)，適當(dāng)延長(zhǎng)暖季牧場(chǎng)放牧?xí)r間和劃區(qū)輪牧，提高草地的載牧率[45, 47]；通過(guò)冬季暖棚育肥，解決家畜營(yíng)養(yǎng)需要和牧草生產(chǎn)的季節(jié)不平衡問(wèn)題，減輕冬春放牧草地的壓力，實(shí)現(xiàn)草地畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[48]。

最后，全面完善并落實(shí)《草原法》等法律法規(guī)，實(shí)施草地承包責(zé)任制，開展高寒草地適應(yīng)性管理的專題培訓(xùn)和技術(shù)示范，培養(yǎng)一批有文化和技術(shù)的草地管理人員，實(shí)施科學(xué)、高效的草地管理制度和開發(fā)方式[41]。建立高寒草地生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，推行圍欄草地、人工種草、定居點(diǎn)建設(shè)和暖棚建設(shè)的“四配套”計(jì)劃，引導(dǎo)牧民正確管理和使用草地[49-50]。

受自然和人為多種因素的影響，青藏高原草地退化表現(xiàn)為多狀態(tài)、多途徑的復(fù)雜過(guò)程[51]。關(guān)于草地退化和恢復(fù)的諸多問(wèn)題目前仍不完全清楚，譬如，草地退化定義尚未統(tǒng)一，草地退化的等級(jí)劃分體系繁雜，草地退化和沙化的生態(tài)過(guò)程和機(jī)制不清，草地恢復(fù)的分區(qū)、分段、分級(jí)模式需進(jìn)一步研究。未來(lái)的基礎(chǔ)性研究，可以多學(xué)科交叉，關(guān)注草地退化和沙化的預(yù)警指標(biāo)研究，草地退化過(guò)程中植被退化與土壤退化的聯(lián)系。需要強(qiáng)調(diào)的是，生態(tài)倫理學(xué)提出多年，也已然形成體系，但是目前為止，尚未很好地被應(yīng)用于高寒草地生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)管理中。因此，如何運(yùn)用生態(tài)倫理學(xué)來(lái)解決青藏高原高寒草地生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)性管理等問(wèn)題，值得我們思考、推進(jìn)和探索[44, 52]。在方法手段方面，應(yīng)該多尺度、多要素和多學(xué)科結(jié)合，通過(guò)定位觀測(cè)、樣帶調(diào)查、模擬實(shí)驗(yàn)和調(diào)查問(wèn)卷等方法，結(jié)合3S技術(shù)，進(jìn)行全面深入研究和評(píng)估[53]。

圍繞上述未知科學(xué)問(wèn)題，本專輯收錄了一線青年科學(xué)家關(guān)于青藏高原高寒草地不同退化過(guò)程土壤和植被的變化特征及作用機(jī)理，高寒草地對(duì)凍融、放牧、鼠害和氣候變化等的響應(yīng)過(guò)程和機(jī)制，圍欄封育等措施對(duì)草地恢復(fù)效果的定量評(píng)估等多個(gè)方面的研究成果，以期為青藏高原高寒草地生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)未來(lái)氣候變化和人類活動(dòng)的的適應(yīng)性管理提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)。