青海湖流域天然草地資源年際動態(tài)分析

楊培宏，郭 婧，李積德，周華坤

(1.海南州林業(yè)站，青海 恰不恰 813099；2. 中國科學(xué)院西北高原生物研究所 青海省寒區(qū)恢復(fù)生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810001；3.青海省社會科學(xué)院 生態(tài)環(huán)境研究所，青海 西寧 810000；4.海東市樂都區(qū)中嶺鄉(xiāng)人民政府綜合服務(wù)中心，青海 碾伯 810799；5.中國科學(xué)院高原生物適應(yīng)與進(jìn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810001)

前言

青海湖流域位于青藏高原的東北部，是我國西北干旱區(qū)、西南高寒區(qū)和東部季風(fēng)區(qū)的交匯區(qū)，青海湖是青藏高原生態(tài)的重要水體，并對整個(gè)青海西部沙漠化起到屏障保護(hù)作用，是維系青藏高原東北部生態(tài)安全的重要屏障[1，2]。青藏高原廣泛分布著高寒草甸、高寒草原、溫性草原等草地生態(tài)系統(tǒng)[3]，青海湖流域是青藏高原東北部重要的牧區(qū)，也是青海省畜牧業(yè)生產(chǎn)的主要基地[4，5]。草地監(jiān)測是對草地資源動態(tài)監(jiān)控的基礎(chǔ)，國家自 2005 年起即對全國草原實(shí)行大范圍監(jiān)測，目的在于為當(dāng)?shù)卣r(nóng)牧業(yè)發(fā)展提供決策依據(jù)。本文對 2010～2019年草地生產(chǎn)力監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，旨在為高寒地區(qū)植被恢復(fù)、生態(tài)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究地區(qū)的自然地理特征概況

青海湖流域地處青藏高原東北部，祁連山系南麓，是青藏高原東北部最為重要的自然地理區(qū)域，流域總面積為29 661km2，地理位置介于36°15'～38°20' N 與 97°50'～101°20'E之間。地形復(fù)雜，四周環(huán)山，海拔在 3 242～5 279 m 之間。青海湖流域?qū)儆诘湫偷母咴箨懶詺夂?，年均溫?5～8.5 °C，年均降水量為50～550 mm，降水集中在6～9月，年平均蒸發(fā)量達(dá)到1 300～2 000 mm[6]。青海湖湖水補(bǔ)給來源為河水，雨水及地下水，每年獲得徑流補(bǔ)給主要來自布哈河、沙柳河、烏哈阿蘭河和哈爾蓋河。植被類型有草原植被(溫性草原和高寒草原)、灌叢植被(溫性河谷灌叢與高寒灌叢)、草甸(高寒草甸、鹽生草甸)和高山流石植被以及荒漠植被(高寒荒漠類和溫性荒漠類)等[7]。其中以草甸和草原為主，面積分別為16 557 km2和4 599 km2，占流域總面積 71.3%。草甸覆蓋了流域的大部分區(qū)域，草原主要分布在青海湖偏北部區(qū)域。灌叢、高山稀疏植被和荒漠在流域分布較少，分別占流域總面積的5.7%、3.2%和 3.0%[8]。

1.2 樣地設(shè)置

青海湖流域草地生態(tài)監(jiān)測區(qū)設(shè)在環(huán)青海湖的共和縣、天峻縣、剛察縣和海晏縣的25個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。根據(jù)青海湖流域草地生態(tài)監(jiān)測的目標(biāo)和草地類型監(jiān)測站點(diǎn)布設(shè)技術(shù)要求，在自然區(qū)域共設(shè)11個(gè)草地監(jiān)測樣點(diǎn)，涉及5個(gè)草地類，分別是溫性草原類的芨芨草型，西北針茅、細(xì)葉苔草型，西北針茅、青海固沙草型，西北針茅、雜類草型4個(gè)草地型；溫性荒漠草原類的短花針茅、青海固沙草型，短花針茅、雜類草型2個(gè)草地型；高寒草甸草原類的高山嵩草、紫花針茅型；高寒草原類的紫花針茅、雜類草型；高寒草甸類的高山嵩草型，矮生嵩草型，高山嵩草、雜類草型，禾葉嵩草型，高山嵩草、異針茅型等5個(gè)草地型。

1.3 監(jiān)測方法

草地植被監(jiān)測方法：設(shè)置固定樣地，其面積不小于10 hm2。一個(gè)樣地內(nèi)布設(shè)3個(gè)1×1 m樣方，樣方間隔距離不超過250 m。植被監(jiān)測于牧草生物量最高峰即7～8月進(jìn)行。首先，詳細(xì)記載樣地的基本特征，包括樣地所在行政區(qū)、草地類型、海拔高度、地理位置、地貌一般特征、土壤一般特征、水文和水文地質(zhì)條件、利用方式和利用狀況等。草本及半灌木草地布設(shè)樣方的面積1 m2，每個(gè)樣方3次重復(fù)，小喬木及灌木草地布設(shè)樣方的面積為100 m2，不做重復(fù)。具體如下：

草層高度：測定草地植物自然狀態(tài)下，草叢葉層集中分布部位的平均高度。

植被蓋度：樣地內(nèi)取1×1 m樣方3個(gè)，采用一個(gè)面積為1 m2并用細(xì)線分割成10×10 cm方格網(wǎng)的樣方置于草地上，按不同植物冠投影占有的方格數(shù)的方法統(tǒng)計(jì)蓋度[9]。

生物量測定：2010～2019年植物生長季7月上旬～8月上旬調(diào)查測產(chǎn)，采用齊地面刈割，鮮草裝袋稱重。

2 監(jiān)測結(jié)果

2.1 草層高度

2010～2019年青海湖流域自然區(qū)域草地植被草層高度(指植物營養(yǎng)枝高度，下同)歷年平均統(tǒng)計(jì)，溫性草原類草地為10.3 cm，溫性荒漠草原類草地為5.4 cm，高寒草甸草原類草地為5.3 cm，高寒草原類草地為9.4 cm，高寒草甸類草地為6.5 cm。10a監(jiān)測結(jié)果表明，天然草地植被在溫性草原類和高寒草原類長勢最好，草層高度明顯高于其他類型(圖1)。除高寒草原類的草層高度與2010年相比變矮(降低47.31%)外，其它4種類型草層高度均不同程度的高于2010年。草層增加幅度溫性草原、溫性荒漠草原、高寒草甸草原、高寒草甸平均分別是24.19%、20.00%、66.67%、18.10%。

圖1 監(jiān)測年度各類型草地草層高度變化

2.2 草地植被覆蓋度

與監(jiān)測起始年2010年相比較，在各年份各草地類植被覆蓋度中，溫性草原類草地在2014年和2018年高于監(jiān)測起始年，增幅4%～12%，其他年份均低于監(jiān)測起始年3%～34%；溫性荒漠草原類草地2015年與2010年持平，2019年和2018年高于監(jiān)測起始年4%～10%，其他年份均低于監(jiān)測起始年5%～26%；高寒草甸草原類草地均高于監(jiān)測起始年32%～46%；高寒草原類草地分別在2013年、2014年、2015年、2017年、2018年和2019年間高于監(jiān)測起始年，增加1%～25%，其他年份低于監(jiān)測起始年3%～9%；高寒草甸類草地2015年高于2010年1%，2012年、2014年和2016年植被覆蓋度與監(jiān)測起始年持平，其余年份均低于監(jiān)測起始年3%～15%(表1)。

從植被覆蓋度年際動態(tài)變化來看，監(jiān)測年度草地植被覆蓋度與2010年相比各草地類型呈現(xiàn)明顯的波動變化(圖2)，其中溫性草原類的植被覆蓋度分別在2014年和2018年達(dá)到最高值(均為77.0%)；溫性荒漠草原類的植被覆蓋度呈折線形變化趨勢，在2018年達(dá)到峰值，為86.0%；高寒草甸草原類從2011年起植被蓋度變化幅度較小，整體上植被覆蓋度保持在81%以上；高寒草原類則呈現(xiàn)“M”型動態(tài)變化，分別在2013年(94.0%)和2017年(88.0%)達(dá)到階段性最高值；而高寒草甸類的植被蓋度在監(jiān)測年度內(nèi)均較高，達(dá)到79%以上。

表1 青海湖流域各類型草地植被蓋度年度對比

圖2 監(jiān)測年度各類型草地植被覆蓋度年際變化

2.3 草地生物量年度動態(tài)變化

青海湖流域自然區(qū)域草地監(jiān)測10a期間，歷年平均產(chǎn)草量統(tǒng)計(jì)，溫性草原類、溫性荒漠草原類、高寒草甸草原類、高寒草原類和高寒草甸類草地歷年平均產(chǎn)草量分別為3 165.89 kg/hm2、2 323.41 kg/hm2、3 093.73 kg/hm2、3 361.41 kg/hm2、4 434.34 kg/hm2。2019年青海湖流域自然區(qū)域各草地類型產(chǎn)草量分別與歷年均值、監(jiān)測起始年(2010年)、2018年相比得出溫性草原類、高寒草原類、高寒草甸類3種草地類型均呈現(xiàn)不同程度的降低。例如，高寒草原類草地產(chǎn)量分別與歷年均值、監(jiān)測起始年、2018年比較，分別降低25.03%、13.55%、46.68%；高寒草甸類草地產(chǎn)量則分別降低25.97%、31.60%、49.05%。而溫性荒漠草原類草地產(chǎn)量分別增長60.18%、44.55%、22.43%；高寒草甸草原類草地產(chǎn)量同樣分別增長39.64%、14.41%、38.91%(表2)。

草地鮮草產(chǎn)量，高寒草甸類和高寒草原類明顯高于其他類型。且高寒草甸類除2018年度有所增長外(34.27%)，其余各監(jiān)測年度產(chǎn)量呈現(xiàn)下降趨勢，下降幅度3.20%～31.60%；高寒草原類在監(jiān)測年間的波動狀態(tài)整體呈現(xiàn)“M”型，分別在2012年和2018年達(dá)到峰值；上升幅度0.33%～0.54%；溫性草原類、溫性荒漠草原類和高寒草甸草原類均呈現(xiàn)出不規(guī)則的折線形波動，其中溫性草原類2013年、2019年產(chǎn)量分別下降50.89%、31.55%，在2018年產(chǎn)量上升了18.89%；溫性荒漠草原類在2017～2019年出現(xiàn)上升，幅度為20.47%～39.90%；高寒草甸草原類分別在2017年、2019年產(chǎn)量增加，達(dá)到30.60%和12.60%(圖3)。

表2 青海湖流域各類型草地產(chǎn)草量

圖3 監(jiān)測年度各類型草地生產(chǎn)力年際變化

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

10a的監(jiān)測結(jié)果顯示，青海湖流域與2010年生態(tài)保護(hù)工程實(shí)施以來相比，草地生態(tài)環(huán)境惡化局面得到了初步改善，草地植被生長狀況，無論是植被覆蓋度還是產(chǎn)草量均有提高。具體如下：

(1)2019年青海湖流域自然區(qū)域草地5個(gè)草地類草地植物平均高度為6.7 cm，植被平均總覆蓋度為80.3%，草地總產(chǎn)草量平均為3 301.21 kg/hm2。

(2)10a監(jiān)測結(jié)果表明：草層高度不同程度增加。溫性草原類、溫性荒漠草原類、高寒草甸草原類、高寒草甸類草層增加幅度平均分別是24.19%、20.00%、66.67%、18.10%。

(3)草地植被覆蓋度，溫性草原類、溫性荒漠草原類、高寒草甸草原類、高寒草原類、高寒草甸類草地分別為63%、67%、86%、76%、90%。

(4)溫性草原類、溫性荒漠草原類、高寒草甸草原類、高寒草原類和高寒草甸類草地歷年平均產(chǎn)草量分別為3 165.89 kg/hm2、2 323.41 kg/hm2、3 093.73 g/hm2、3 361.41 kg/hm2、4 434.34 kg/hm2。

3.2 建議

草地雖然受自然環(huán)境因素溫度、水分、光照等支配，但是同時(shí)也受人為因素合理利用和有效保護(hù)作用的影響[10]。因此，提出以下幾點(diǎn)建議： 一是積極實(shí)施生態(tài)保護(hù)工程，改善草地生態(tài)環(huán)境，以解決草畜矛盾突出的問題。二是建立健全草地監(jiān)測機(jī)制，依據(jù)草地生產(chǎn)力監(jiān)測結(jié)果，下達(dá)減畜計(jì)劃，對超載的牧戶，限當(dāng)年內(nèi)調(diào)減到規(guī)定適宜的載畜量范圍。三是加快牧區(qū)富裕勞動力轉(zhuǎn)移力度，減緩草地承載壓力，抓住國家重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)、資源開發(fā)、發(fā)展特色旅游、文化等產(chǎn)業(yè)的有利時(shí)機(jī)，大力開展勞動就業(yè)培訓(xùn)，使農(nóng)牧區(qū)有技能的富裕勞動力成為專業(yè)化的產(chǎn)業(yè)工人和職業(yè)化的服務(wù)員工。四是加大經(jīng)費(fèi)投入力度，提高監(jiān)測技術(shù)水平，加強(qiáng)草地監(jiān)測技術(shù)人員的長期培訓(xùn)工作。針對基層草原監(jiān)理站技術(shù)人員開展定期野外監(jiān)測培訓(xùn)，使當(dāng)年參與野外工作的人員深入了解地面監(jiān)測內(nèi)容并熟練掌握操作技術(shù)規(guī)程，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確度。五是利用“3S”技術(shù)等先進(jìn)手段進(jìn)一步建立草地生產(chǎn)力、草地退化以及草地災(zāi)害等的數(shù)據(jù)模型。進(jìn)一步加大草地監(jiān)測投入，利用“3S”技術(shù)建立起完善的草地監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)絡(luò)。