新疆草地退化原因及對土壤生態(tài)和生物多樣性的影響

田新春

（新疆維吾爾自治區(qū)草原總站，新疆烏魯木齊 830000）

我國天然草地面積近4億hm2，占世界總草地面積的13%，占國土總面積的41%。中國近80%的草地位于干旱和半干旱地區(qū)[1]。作為我國最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)，草原具有很高的生態(tài)價值和經(jīng)濟(jì)價值。它在調(diào)節(jié)區(qū)域氣候中起著關(guān)鍵作用，同時也是生態(tài)環(huán)境保護(hù)的主要目標(biāo)，特別是北方偏遠(yuǎn)地區(qū)。

大量研究表明，在長期的過度放牧和人為干擾下，我國草地已經(jīng)嚴(yán)重退化[2-3]，出現(xiàn)草地沙漠化、生物多樣性降低和碳匯損失等一系列問題。這些問題威脅著中國畜牧業(yè)、生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展[4]。近年來，許多研究集中在界定草地退化的指標(biāo)上，但對草地退化對生態(tài)的影響及后期發(fā)展則研究較少。

新疆維吾爾自治區(qū)作為我國五大牧區(qū)之一，其草地資源總面積達(dá)5 725.87萬hm2，占新疆總面積的34.44%，畜牧業(yè)生產(chǎn)與草地資源相互制約[5]。然而，近年來草地退化現(xiàn)象逐步嚴(yán)重，對新疆畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重影響，同時加劇了沙漠綠洲生態(tài)環(huán)境的脆弱性。調(diào)查數(shù)據(jù)表明，草地加速退化，不僅給新疆畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來嚴(yán)重威脅，也導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化。

本文探討了新疆草地退化的原因，分析了草地退化對土壤生態(tài)及生物多樣性的影響，指出了草地退化帶來的嚴(yán)重危害，并提出了建議，以期為草地的可持續(xù)利用和管理提供參考。

1 新疆草地退化現(xiàn)狀

調(diào)查報告顯示，新疆80%以上的草原均有不同程度的退化現(xiàn)象，其中退化較為嚴(yán)重的草地面積達(dá)2 880萬hm2，占全區(qū)可利用草地面積的60%，草地產(chǎn)草量比20世紀(jì)80年代下降高達(dá)50%，嚴(yán)重的甚至高達(dá)80%；2009年資料顯示，新疆牧區(qū)和半牧區(qū)天然草原產(chǎn)草量平均下降了3.4%。

2010年新疆畜牧科學(xué)院等多家機構(gòu)對新疆6個牧業(yè)縣（市）退化草原抽樣調(diào)研，結(jié)果表明，產(chǎn)草量比20世紀(jì)80年代下降30%～70%。隨著草原退化加重，有害草種類頻增、泛濫，優(yōu)質(zhì)牧草種類大幅減少。

2 新疆草地退化的原因

2.1 鼠蟲病害加劇

近年來，草地鼠蟲害日益加重，導(dǎo)致草地生態(tài)失調(diào)，已成為造成草地退化、水土流失等現(xiàn)象的重要因素之一。全國草原監(jiān)測報告顯示，2015年全國草原鼠害危害面積達(dá)2 908.4萬hm2，約占全國草原總面積的7.4%；全國草原蟲害危害面積1 254.7萬hm2，約占全國草原總面積的3.2%。2005年新疆鼠蟲危害面積為289.97萬hm2，至2009年鼠蟲危害面積增加到761.11萬hm2。徐瑤[6]研究發(fā)現(xiàn)，在退化草地中，鼠害的發(fā)生率為100%。2014年巴州草原站以阿爾金山草原為對象，通過實地調(diào)查初步計算鼠蟲危害面積達(dá)520萬hm2，對當(dāng)?shù)夭菰鷳B(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的負(fù)面影響。

2.2 過度放牧與開墾

新疆草地生態(tài)系統(tǒng)具有分布廣、面積大、類型多樣的特征，利用天然草場放牧是新疆草地畜牧業(yè)的特色。中華人民共和國成立以來，隨著草原畜牧業(yè)的快速發(fā)展，牲畜數(shù)量逐步增加，草地資源承載壓力越來越大。20世紀(jì)90年代以后，新疆牧民人口增加，1984年牧民人口49.74萬人，2008年底增長4.5倍。1949年新疆牲畜存欄數(shù)為1 038.22萬頭 （只），到2014年末達(dá)4 763.46萬頭（只），超載48%。20世紀(jì)80年代，全疆草原理論載畜量為3 224.86萬頭（只），2013年載畜量為24 29.08萬頭（只），載畜量下降了24.68%。此外，不同地區(qū)的草地類型不同，下降幅度參差不齊。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，草原不斷被開發(fā)，部分地區(qū)存在亂開濫墾現(xiàn)象，或未妥善處理旅游開發(fā)與草原生態(tài)之間的關(guān)系，加劇了草地沙化和水土流失。

2.3 氣候環(huán)境改變和人為活動不合理

隨著溫室氣體排放的增加，全球平均氣溫持續(xù)升高，在過去的幾十年里，我國氣溫上升趨勢明顯[7]。有研究表明，降水是影響草地生長的主要氣候因子，特別是在干旱或半干旱地區(qū)的荒漠草地和高寒草地。當(dāng)氣候轉(zhuǎn)變?yōu)楦珊禋夂驎r，原有草地植被隨著氣候的轉(zhuǎn)變發(fā)生演替或改變，土壤中長期積累的有機物、養(yǎng)分和黏粒物質(zhì)逐步減少。慈龍駿等[8-9]調(diào)查研究表明，氣溫升高將導(dǎo)致干旱程度加劇，荒漠化區(qū)域面積增加。與2004年相比，2009年荒漠化草地面積增加了9 037.35 km2，增加了1.77%[10]，而南疆盆地和東疆盆地蒸發(fā)量增加了1/3以上。

氣候環(huán)境變化和人為活動共同作用加速了草地生態(tài)系統(tǒng)的退化。幾年前，我國大力推行牧民定居安置工程和草場承包制度，修建房屋畜棚和圍欄、人工種植等[11]，導(dǎo)致中高覆蓋度的草地面積直線下降，草地退化嚴(yán)重，影響面積大、持續(xù)時間長。凈初級生產(chǎn)力（NPP）是指單位面積、單位時間內(nèi)植被通過光合作用積累的有機物總量[12]。NPP對氣候變化和人類活動尤為敏感，能夠準(zhǔn)確反映植被生長對氣候和人為因素的響應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，比較植被實際凈初級生產(chǎn)力（ANPP）和潛在凈初級生產(chǎn)力（PNPP）能夠定量評價人類對植被生產(chǎn)力的影響[13]。楊紅飛等[14]在近10年新疆草地生態(tài)系統(tǒng)ANPP研究中發(fā)現(xiàn)，草地植被在6—8月期間NPP占全年NPP的63.17%，雖然不同草地類型的平均NPP月變化差異較大，但均在7月達(dá)到峰值。

此外，水資源利用不合理是流域中下游草地荒漠化的主要因素，哈密盆地、吐魯番盆地、天山北麓東段、天山北麓中段、渭干河流域等區(qū)域水資源利用全部超載[15]。河道上游的不合理引水、開荒等，使平原水域面積減少，優(yōu)勢草種大量消失[16-17]。

3 草地退化的影響

3.1 草地退化對土壤生態(tài)的影響

從生物學(xué)角度分析，草地退化通常被認(rèn)為是土壤基底覆蓋量的減少。草地退化降低了凈初級生產(chǎn)力，進(jìn)而降低了土壤肥力和土壤有機碳儲量。土壤中的有機碳主要來源于植物殘體、根系及其分泌物。

以根系分泌物為例，根系分泌物是植物生長過程中由根系的不同部位溢出或分泌的一些無機離子、質(zhì)子和有機化合物的統(tǒng)稱[18]。根系分泌物主要由碳基化合物組成[19]，其對土壤碳循環(huán)有直接影響。研究發(fā)現(xiàn)，與凋落物和根系周轉(zhuǎn)相比，根系分泌物在很大程度上有助于土壤碳輸入[20]。

此外，草地退化會增加土壤中CO和CO2含量?？梢姡莸赝嘶瘜ν寥乐械奶加绊戄^顯著[21]。

3.2 草地退化對生物多樣性的影響

人為活動是草地退化中最重要的影響因素，如將自然草地生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成可供人類利用的農(nóng)業(yè)、工業(yè)等生產(chǎn)系統(tǒng)，如放牧、濫采濫挖、旅游開發(fā)、氣候變化等，將引起草地大面積退化，對生物多樣性產(chǎn)生有利或不利的影響[22]。

以放牧為例，放牧過程中牲畜通過啃食、踐踏破壞了草地環(huán)境，進(jìn)而改變了草地群落結(jié)構(gòu)[23]。從遺傳多樣性分析，過度放牧使物種繁育受阻，如生殖枝數(shù)量減少、結(jié)實率降低或植株還未開花就被啃食，有性繁殖減少，個體間、種群間基因交流減少，故而降低了遺傳多樣性。從物種多樣性分析，放牧采食或踐踏降低了優(yōu)勢種的優(yōu)勢度，為競爭力較弱物種拓寬了生存空間，使物種的種類和數(shù)量發(fā)生了變化，導(dǎo)致物種多樣性發(fā)生了變化。

以文化旅游為例，旅游過程中因游客選擇性的采摘、挖掘等，植被的群落結(jié)構(gòu)及多樣性受到不同程度的影響。大量旅游項目的開發(fā)建設(shè)等，嚴(yán)重破壞了植被景觀、群落結(jié)構(gòu)及多樣性[24]。

此外，人為過度刈割，可改變植物個體形態(tài)、地上和地下生物量分布、營養(yǎng)物質(zhì)含量，改變物種在群落中的地位及占比；人為開墾導(dǎo)致農(nóng)耕地數(shù)量大量減少[25]。不適宜的開墾使草地植被退化、土壤沙化，加劇了土壤鹽堿化，進(jìn)而降低了植物多樣性。同時，土壤中的碳、氮、磷元素是植物賴以生長的重要養(yǎng)分元素，人為亂墾嚴(yán)重破壞了土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)。

新疆地區(qū)環(huán)境干燥，草地生態(tài)系統(tǒng)敏感脆弱，易受人類活動的影響。2008年新疆牧區(qū)有近44%的天然草場發(fā)生不同程度的退化。朱美玲等[26]對新疆7個牧業(yè)縣和半牧業(yè)縣的草地退化數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，過度放牧是造成草地退化的決定性因素，牧民超載放牧是導(dǎo)致草原生態(tài)環(huán)境惡化的主要原因。隨著草地畜牧業(yè)的快速發(fā)展，牲畜數(shù)量劇增，在草場面積固定的情況下，草地載畜量持續(xù)增加，逐漸超出草場的實際承載力[26]。

4 建議

退化草地的植被量減少，故根系生物量減少，在生長季根系分泌物釋放量也隨之降低，影響了土壤碳輸入，對草原生態(tài)系統(tǒng)安全造成了嚴(yán)重威脅。因此，相關(guān)人員要進(jìn)一步研究，制定有效的草地退化防治策略，實現(xiàn)土壤碳固定。

草地資源的退化受牧區(qū)生態(tài)條件、文化、技術(shù)、政策、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等多種因素的影響，牧民擴(kuò)大養(yǎng)殖規(guī)模是草地退化的主要因素。新疆牧區(qū)長期不合理放牧，影響了草地植被生長發(fā)育、降低了ANPP，造成了草地退化，進(jìn)而影響了草地生態(tài)系統(tǒng)。因此，調(diào)控放牧是保護(hù)草地資源的最重要手段。此外，還應(yīng)考慮多種因素，有效結(jié)合草地開發(fā)與利用，制定與當(dāng)?shù)匕l(fā)展相匹配的策略，從而促進(jìn)草地資源可持續(xù)利用。