張掖市退化草原生態(tài)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用分析

陳 斌，魯延芳，甘輝林，馬埡杰，夏 丹

（1.張掖市林業(yè)科學(xué)研究院/張掖市林業(yè)科學(xué)研究院協(xié)同創(chuàng)新基地，甘肅 張掖 734000；2.張掖市草原工作站，甘肅 張掖 734000）

草原是中國(guó)面積最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)［1，2］，在維持生物多樣性、調(diào)節(jié)全球氣候、涵養(yǎng)水源、發(fā)展畜牧業(yè)以及匯碳降塵等方面具有舉足輕重的作用［3，4］。同時(shí)，草原作為游牧文明的發(fā)祥地，孕育了燦爛的草原文化［5］。中國(guó)草原面積近4 億hm2，約占國(guó)土面積的41.7%［6，7］。20 世紀(jì)80 年代以來，在自然因素和人為因素的共同影響下，中國(guó)草地生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)了不同程度的衰退，生產(chǎn)力、經(jīng)濟(jì)潛力及服務(wù)功能都有所降低［8］。加強(qiáng)草原保護(hù)，合理利用草原，不僅是推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展、保障國(guó)家生態(tài)安全的重要任務(wù)，也是牧區(qū)振興、改善民生和建設(shè)美麗中國(guó)的重要舉措［9，10］。嚴(yán)格保護(hù)、科學(xué)利用、合理開發(fā)草原資源，對(duì)維護(hù)國(guó)家生態(tài)安全和食物安全，保護(hù)人類生存環(huán)境，構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義［11，12］。

張掖市位于甘肅省西北部，河西走廊中段，是古絲綢之路的重鎮(zhèn)，自古以來有“金張掖，銀武威”的美譽(yù)［13］。由于青藏高原與蒙古高原的交匯作用，張掖地區(qū)形成了較為復(fù)雜多樣的草地類型，張掖市總土地面積419.24 萬hm2，草地面積254.65 萬hm2，可利用草地面積215.83 萬hm2，占全市土地面積的51.5%，載畜能力175.5 萬羊單位［14］。隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高和飲食習(xí)慣的改善，張掖市天然草原的載畜量不斷攀升，草原存在不同程度的超載放牧問題，加之全球氣候變暖等自然災(zāi)害頻發(fā)［15］，使張掖市的各類型草原都發(fā)生了不同程度的退化、沙化和鹽漬化，生產(chǎn)功能和生態(tài)功能均有所降低［16］。

基于Web of Science 平臺(tái)軟件分析表明，1998—2017 年國(guó)際草地退化及恢復(fù)治理研究年發(fā)文量呈先穩(wěn)定后增加的趨勢(shì)，中國(guó)和美國(guó)是草地退化及恢復(fù)治理研究的核心力量［17］。國(guó)內(nèi)已經(jīng)開展了大量的研究，退化草地的治理集中在建設(shè)人工和半人工草地、減輕牧壓、施肥、圍欄封育、滅毒雜草及補(bǔ)播等恢復(fù)措施方面［17，18］，雖然部分新技術(shù)在張掖市草原保護(hù)中有一定的應(yīng)用，但其效果還沒有系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。為此，分析張掖市草原退化的情況，結(jié)合主流恢復(fù)技術(shù)，對(duì)不同恢復(fù)技術(shù)在草原改良中的應(yīng)用效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，旨在為張掖市草原的恢復(fù)、可持續(xù)利用和保護(hù)提供參考。

1 張掖市草原概況

1.1 草原類型

張掖市草原類型較多，按照不同的分類方式，有不同的分類結(jié)果，其中最常見的是按照生產(chǎn)區(qū)劃分。一是祁連山山地草原區(qū)，總面積177.24 萬hm2，占草原總面積的69.6%，該區(qū)草原植被較好，產(chǎn)草量較高，是張掖市主要草原畜牧業(yè)基地。二是河西走廊中部草地區(qū)，該地區(qū)由于灌溉便利，農(nóng)田集中，天然草地分布相對(duì)零散，甘州、臨澤、高臺(tái)3 縣（區(qū)）分布有不連片的低濕地草甸，總面積20.37 萬hm2，占草原總面積的8.0%。三是北部荒漠草地區(qū)，位于綠洲外圍沙漠邊緣，由于氣候條件相對(duì)惡劣，干旱少雨，大部分為缺水草原，戈壁灘分布廣，產(chǎn)草量極低（每3.00 hm2草原僅載畜1 羊單位），是保護(hù)河西走廊脆弱生態(tài)環(huán)境的天然屏障，是重點(diǎn)草原保護(hù)區(qū)，總面積57.04 萬hm2，占草原總面積的22.4%。

1.2 草原退化的自然原因

由于全球氣候變暖、中國(guó)內(nèi)陸干旱少雨等自然因素的影響，干旱已成為影響張掖市山地草原生態(tài)環(huán)境的主要因素。干旱缺水，造成草原快速向荒漠化、沙漠化演替。據(jù)氣象資料統(tǒng)計(jì)，20 世紀(jì)80 年代以來，祁連山北麓草原分布面積最大的肅南裕固族自治縣（以下簡(jiǎn)稱肅南縣）氣溫明顯上升，降水量逐年下降。年均最高氣溫2010 年比1986 年升高1.38 ℃，年均最低氣溫2010年比1986年上升0.65 ℃；年平均降水量不到260 mm，比1986 年減少90 mm，特別是每年的4—6 月，平均降水量只有60 mm，致使牧草不能正常返青，生長(zhǎng)發(fā)育不良，產(chǎn)草量明顯降低，全縣天然草原產(chǎn)草量較1986 年平均減少40%以上。2010 年，干旱草原面積達(dá)到87 萬hm2，占全縣可利用草原面積的50%以上。此外，鼠蟲害一直暴發(fā)頻繁，種類多，分布面積大，為害程度重［19］。草原鼠蟲害問題愈加突出，2020 年全市草原鼠害為害面積34.00 萬hm2，嚴(yán)重為害面積19.03 萬hm2；全市草原蟲害為害面積38.07 萬hm2，嚴(yán)重為害面積20.13 萬hm2；全市毒害草為害面積26.80 萬hm2，嚴(yán)重為害面積4.13 萬hm2。

1.3 草原退化的人為原因

放牧是草原的主要利用形式，但過高的載畜量也是導(dǎo)致草地退化的主要原因［20，21］。2015 年“祁連山問題”約談后，為有效整治草原超載放牧、草原生態(tài)局部退化問題，張掖市制定了《祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)張掖段草原減畜方案》，核定祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)張掖段理論載畜量為85.38 萬羊單位，但實(shí)際載畜量為106.00 萬羊單位，超載20.62 萬羊單位，超載率為24.15%。超載過牧使植物群落結(jié)構(gòu)中優(yōu)質(zhì)牧草比例下降，狼毒、馬先蒿等毒草、雜草比例上升，植物群落構(gòu)成退化直接導(dǎo)致草原上的動(dòng)物區(qū)系種群陷入危機(jī)，有益昆蟲和鼠蟲害的天敵減少。

在張掖市的部分草原，一些農(nóng)牧民為了增加收入，在天然草原上挖蟲草、蕨麻、發(fā)菜等藥材，造成原生植被受損，破壞了草原生態(tài)。因草原臨時(shí)征占用審核審批制度、草畜平衡制度、基本草原保護(hù)制度等不夠完善，且草原執(zhí)法力量薄弱，破壞草原的事件時(shí)有發(fā)生。違法開墾、亂征亂占、濫采濫挖的行為也會(huì)造成局部草原退化。據(jù)統(tǒng)計(jì)，“十三五”期間，張掖市草原違法案件發(fā)案163 起，查處結(jié)案147 起。

2 張掖市草原主要生態(tài)修復(fù)技術(shù)

退化草地主要表現(xiàn)在兩個(gè)層面：一是植被退化，主要表現(xiàn)是植被的覆蓋率、高度、產(chǎn)量和質(zhì)量下降；二是土壤生境退化，主要表現(xiàn)是土壤以及土壤中的微生物不利于植被的生長(zhǎng)［22］。20 世紀(jì)80 年代以來，張掖市草原開始大面積退化，張掖市草原工作者在天然草地恢復(fù)治理的技術(shù)適應(yīng)性方面進(jìn)行了有益探索，主要包含兩個(gè)方面：一是放牧管理制度的優(yōu)化，主要包括圍封禁牧、季節(jié)性休牧和打草場(chǎng)輪刈；二是人為輔助改良，主要包括退化草地淺耕和松耙、免耕補(bǔ)播、草地施肥和擴(kuò)大人工栽培草地等措施。

2.1 放牧管理制度的優(yōu)化

2.1.1 圍封禁牧 過度放牧是導(dǎo)致天然草地退化的主要原因，圍封禁牧就是通過建設(shè)圍欄，禁止在退化草地上放牧，依靠草原自身的修復(fù)能力，使草地群落的植被覆蓋度、高度、生產(chǎn)力水平和優(yōu)質(zhì)牧草比例逐步恢復(fù)［23］。張掖市于2011 年實(shí)施了第一輪草原補(bǔ)獎(jiǎng)?wù)撸?016 年實(shí)施了新一輪草原補(bǔ)獎(jiǎng)?wù)?，兩輪補(bǔ)獎(jiǎng)?wù)邔?shí)施范圍的禁牧草原面積均為104.78 萬hm2，其中肅南縣插花型禁牧45.33 萬hm2，山丹縣插花型禁牧12.00 萬hm2，甘州區(qū)、臨澤縣、高臺(tái)縣和民樂縣天然草原實(shí)施完全禁牧，荒漠草原植被恢復(fù)明顯。圍封禁牧相比其他草原恢復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，通過行政命令可以實(shí)施。但其缺點(diǎn)也很明顯，圍封禁牧只強(qiáng)調(diào)了草地恢復(fù)，沒有真正考慮牧民的實(shí)際生產(chǎn)需求。隨著養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟(jì)效益不斷攀升，部分牧戶心存僥幸，禁牧區(qū)偷牧現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，從而影響了實(shí)施效果。

2.1.2 季節(jié)性休牧 在張掖市季節(jié)性休牧主要包括春季休牧和秋季休牧兩種方式［24］，春季休牧是指每年牧草返青期停止放牧，使牧草能夠盡快進(jìn)入快速生長(zhǎng)期，秋季休牧是指每年秋季牧草進(jìn)入結(jié)實(shí)期，停止放牧使牧草的種子得以成熟入土，以維持草地土壤種質(zhì)庫(kù)具有充足的種源。張掖市肅南縣（除明花鄉(xiāng)外）實(shí)行季節(jié)性放牧，效果與常年放牧地相比，季節(jié)性休牧的優(yōu)點(diǎn)是兼顧草地恢復(fù)與利用，缺點(diǎn)是如果退化非常嚴(yán)重或者休牧結(jié)束后放牧強(qiáng)度很大，草場(chǎng)還是難以恢復(fù)。因此，季節(jié)性休牧一定要控制好載畜量，在放牧期間維持合理的載畜量非常重要。

2.1.3 打草場(chǎng)輪刈 長(zhǎng)期以來，草原牧區(qū)打草場(chǎng)一般連年打草［25］。一方面打草場(chǎng)連年打草造成養(yǎng)分每年從草場(chǎng)中被移出而得不到補(bǔ)充，年復(fù)一年地打草，破壞了草原的養(yǎng)分平衡，超出了草地自我修復(fù)范圍，打草場(chǎng)就開始退化。另一方面，連年打草，植物不能完成生育期，影響土壤種質(zhì)庫(kù)。張掖市雖嚴(yán)格意義上沒有專門用來刈割曬制干草的天然草地，但山丹馬場(chǎng)部分退耕還草（林）禁牧區(qū)域草原植被較好，枯落物較多，為減輕草原防火壓力，每年秋季進(jìn)行刈割管理。

2.2 人為輔助改良

2.2.1 草地淺耕和松耙 由于家畜的踐踏作用導(dǎo)致的土壤板結(jié)是退化草地的顯著特征［26］。淺耕或松耙可以有效地緩解這一問題。淺耕或松耙一方面可以改善土壤通氣透水性能，增強(qiáng)土壤微生物活性，促進(jìn)各種養(yǎng)分釋放；另一方面改變?nèi)郝涞叵赂档姆植?、改善群落結(jié)構(gòu)，促進(jìn)根莖型禾草的生長(zhǎng)、增加其在群落中的比例，從而加速退化草地的恢復(fù)［27］。張掖市草原技術(shù)推廣機(jī)構(gòu)在肅南縣皇城鎮(zhèn)和山丹馬場(chǎng)降雨較好的山地草原區(qū)開展過小面積的試驗(yàn)推廣，但牧民對(duì)在淺耕后造成暫時(shí)性的土壤和根系裸露于地表的現(xiàn)象接受程度較低，推廣困難。

2.2.2 免耕補(bǔ)播 天然草地退化嚴(yán)重，草地補(bǔ)播是一項(xiàng)重要的草地改良措施［28］。家畜一般喜食優(yōu)質(zhì)的牧草，過度放牧的草地由于家畜的選擇性采食導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)牧草的比例顯著降低。“十三五”期間，張掖市落實(shí)退牧還草資金1.39 億元，完成退化草原補(bǔ)播改良4.00 萬hm2；落實(shí)中央財(cái)政草原生態(tài)修復(fù)治理資金0.35 億元，治理退化草原2.27 萬hm2；落實(shí)祁連山黑河流域山水林田湖生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程“三化”草原綜合治理項(xiàng)目資金2.03 億元，完成退化草原補(bǔ)播改良1.83 萬hm2、沙化草原補(bǔ)播改良1.33 萬hm2、鹽堿化草原補(bǔ)播改良0.80 萬hm2。但是，由于新播種的牧草競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)較弱，或者播后遇到長(zhǎng)時(shí)間的干旱，牧草補(bǔ)播效果存在較大差異，這與播后的管理水平密切相關(guān)。牧草補(bǔ)播的優(yōu)點(diǎn)是直接播種優(yōu)質(zhì)牧草，而且結(jié)合補(bǔ)播可以進(jìn)行草地施肥，如果播后降水良好、管理得當(dāng)可以起到較好的效果。其缺點(diǎn)是一次性投入較大，如果遇到干旱年份，即使播種的牧草能夠出苗也很難存活，因此存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.3 草地施肥 施肥是改良草地并獲得高產(chǎn)的有效方式，通過施肥措施可以改變土壤的物理性質(zhì)，提高草地的生產(chǎn)力［29］。中國(guó)草地施肥尚處于試驗(yàn)示范階段，草地施肥因草地類型、肥料種類、施肥量和施肥時(shí)間而存在較大爭(zhēng)議。依托祁連山國(guó)家公園體制試點(diǎn)項(xiàng)目，張掖市在肅南縣大河鄉(xiāng)和民樂縣的溫性草原采取補(bǔ)播改良+黃腐酸治理方式改良退化草原0.33 萬hm2，改良效果還需進(jìn)一步觀測(cè)研究。

2.2.4 擴(kuò)大人工栽培草地 由于國(guó)家政策和農(nóng)戶思想的轉(zhuǎn)變，牧區(qū)舍飼半舍飼養(yǎng)殖的理念逐漸深入人心，人工草地的種植面積在逐年擴(kuò)大［30］，只有大力發(fā)展高產(chǎn)高效人工草地，才能減輕家畜對(duì)天然草原的過度依賴。

3 建議及展望

加強(qiáng)張掖市草地生態(tài)保護(hù)和建設(shè)不僅促進(jìn)張掖市農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)踐科學(xué)發(fā)展觀，也是保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、協(xié)調(diào)發(fā)展的根本要求，是實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的重要抓手。張掖市政府出臺(tái)了一系列加快草產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策，在確保農(nóng)牧民生活和收入水平不降低的前提下實(shí)施草原的綜合保護(hù)與建設(shè)。草原建設(shè)的力度逐步加大，建設(shè)速度逐年提高，質(zhì)量和效益也越來越好。

3.1 科學(xué)規(guī)劃，分區(qū)治理

張掖市草原類型豐富，各類型的草原退化程度不同，但草原修復(fù)治理措施單一、治理效果不明顯。因此選擇張掖市不同代表性的退化草原開展治理試驗(yàn)，探索不同草原類型、不同退化程度草原的修復(fù)措施十分必要。有針對(duì)性地明確各縣區(qū)的草原類型和退化程度，進(jìn)而明晰各縣區(qū)主攻方向和建設(shè)任務(wù)，分區(qū)域推進(jìn)草原生態(tài)保護(hù)建設(shè)工作。

3.2 因地制宜，綜合施策

恢復(fù)張掖市退化的草原，首先要推廣先進(jìn)的草原恢復(fù)技術(shù)，其次要積極推廣祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)張掖段草原減畜形成的山繁川育、人工種草、異地借牧、優(yōu)化畜群結(jié)構(gòu)等措施來減輕天然草原放牧壓力，改善傳統(tǒng)落后的草地畜牧業(yè)。通過綜合采取自然恢復(fù)、工程恢復(fù)和草地資源精細(xì)化管理等有針對(duì)性的對(duì)策措施，確保草原保護(hù)建設(shè)取得實(shí)效。

3.3 突出重點(diǎn)，分步實(shí)施

張掖市積極推行草場(chǎng)承包經(jīng)營(yíng)責(zé)任制和草原生態(tài)保護(hù)補(bǔ)獎(jiǎng)機(jī)制，大力實(shí)施退牧還草、人工種草與天然草地改良等工程項(xiàng)目，天然草場(chǎng)得到一定保護(hù)。但草原生態(tài)保護(hù)綜合治理和可持續(xù)利用水平仍是制約草原生態(tài)保護(hù)和發(fā)展的關(guān)鍵因素，需建立草原生態(tài)文明制度體系，落實(shí)好草原保護(hù)建設(shè)利用政策項(xiàng)目，讓透支的草原得到休養(yǎng)生息。草原保護(hù)建設(shè)利用涉及的草原面積大、地區(qū)廣、內(nèi)容復(fù)雜，工作量比較大，需突出重點(diǎn)，有計(jì)劃、分步驟實(shí)施，形成以點(diǎn)帶面、有序推進(jìn)的工作格局。

3.4 加強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè)，做好技術(shù)推廣

退化草地修復(fù)是一項(xiàng)長(zhǎng)期復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，各類政策落實(shí)、生態(tài)保護(hù)項(xiàng)目實(shí)施和新技術(shù)推廣均需要專業(yè)技術(shù)人員作為支撐。2019 年機(jī)構(gòu)改革后，張掖市草原保護(hù)和技術(shù)推廣隊(duì)伍結(jié)構(gòu)調(diào)整較大，人員少、身份復(fù)雜、結(jié)構(gòu)不合理的問題突出，不能適應(yīng)新時(shí)代的草原保護(hù)工作；部分草原管理和草原生態(tài)修復(fù)治理技術(shù)還停留在科研階段，沒有在實(shí)踐中大面積推廣應(yīng)用；部分成熟技術(shù)集成研究和推廣應(yīng)用欠缺，單一的修復(fù)措施和技術(shù)難以滿足實(shí)際草地生態(tài)修復(fù)需要。因此，要進(jìn)一步加強(qiáng)草原保護(hù)和技術(shù)推廣隊(duì)伍建設(shè)，提高專業(yè)技術(shù)人員素養(yǎng)，加強(qiáng)應(yīng)用性科技成果研發(fā)，加快科技成果轉(zhuǎn)化和示范推廣，加速草地建設(shè)和保護(hù)進(jìn)程。