青藏高原生態(tài)文明高地前沿研究：從理論到實(shí)踐

張林 王金牛 趙旺林

1.中國科學(xué)院青藏高原研究所，北京 100101；2.西藏自治區(qū)科技信息研究所，拉薩 850008；3.中國科學(xué)院成都生物研究所，成都 610041

2023年9月1日，我國頒布的《中華人民共和國青藏高原生態(tài)保護(hù)法》正式實(shí)行，其中明確指出：“國家鼓勵和支持開展青藏高原科學(xué)考察與研究，加強(qiáng)青藏高原氣候變化、生物多樣性、生態(tài)保護(hù)修復(fù)、水文水資源、雪山冰川凍土、水土保持、荒漠化防治、河湖演變、地質(zhì)環(huán)境、自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與防治、能源和氣候資源開發(fā)利用與保護(hù)、生態(tài)系統(tǒng)碳匯等領(lǐng)域的重大科技問題研究和重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動長期研究工作，掌握青藏高原生態(tài)本底及其變化。國家統(tǒng)籌布局青藏高原生態(tài)保護(hù)科技創(chuàng)新平臺，加大科技專業(yè)人才培養(yǎng)力度，充分運(yùn)用青藏高原科學(xué)考察與研究成果，推廣應(yīng)用先進(jìn)適用技術(shù)，促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化，發(fā)揮科技在青藏高原生態(tài)保護(hù)中的支撐作用”，這為支撐與開展青藏高原生態(tài)文明高地建設(shè)的理論研究和應(yīng)用實(shí)踐提供了重要遵循與實(shí)現(xiàn)路徑。

為展現(xiàn)青藏高原最新的生態(tài)學(xué)理論和實(shí)踐研究進(jìn)展，不斷推進(jìn)青藏高原生態(tài)文明高地和生態(tài)安全屏障建設(shè)步伐，推動《中華人民共和國青藏高原生態(tài)保護(hù)法》在西藏的先行先試，《西藏科技》編輯部特邀區(qū)內(nèi)外10 家相關(guān)科研院所（中國科學(xué)院青藏高原研究所、中國科學(xué)院山地災(zāi)害與環(huán)境研究所、中國科學(xué)院成都生物研究所、中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境研究院、中國科學(xué)院水生生物研究所、蘭州大學(xué)、武漢大學(xué)、西藏大學(xué)、國家林業(yè)和草原局昆明勘測設(shè)計(jì)院以及西藏自治區(qū)高原生物研究所）的多位專家和學(xué)者供稿，最終形成以11 篇文章為主體的青藏高原生態(tài)相關(guān)論文專輯。主要內(nèi)容既涵蓋了土壤有機(jī)碳、鳥類和水生生物多樣性、苔蘚的養(yǎng)分利用效率、植物功能性狀等方面的高寒生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)與前沿理論研究，同時(shí)也涉及人工種草、退牧還草工程的氣候效應(yīng)、凍土保護(hù)與雙碳目標(biāo)以及拉薩南北山綠化等具體實(shí)踐的應(yīng)用研究話題（圖1）。

圖1 青藏高原生態(tài)文明高地前沿研究專輯框架圖Figure 1 A scheme for this special issue focusing on the frontier research on eco-civilization Highland on the Tibetan Plateau

在基礎(chǔ)理論方面，呂靜雅等綜述了土壤有機(jī)碳的四種分組方法（物理、化學(xué)、生物及模型分組）及其測定方式，同時(shí)概述了土壤穩(wěn)定性響應(yīng)植物、微生物及土壤礦物變化的機(jī)制，指出目前仍缺乏多因素耦合作用對有機(jī)碳穩(wěn)定性影響的研究［1］。養(yǎng)分利用效率一直是生態(tài)學(xué)和農(nóng)學(xué)關(guān)注的熱點(diǎn)研究話題，現(xiàn)存大量研究報(bào)道多為農(nóng)業(yè)作物［2］或高等植物［3］的方面的實(shí)例，涉及卷柏、苔蘚等植物類群的具體案例并不多見。本專輯中劉鑫測定了四川黑水縣亞高山冷杉林地表兩種優(yōu)勢蘚類（錦絲蘚Actinothuidium hookeri和塔蘚Hylocomium splendens）的氮、磷利用效率，發(fā)現(xiàn)兩種苔蘚表現(xiàn)出不同的養(yǎng)分利用策略，即塔蘚的氮磷生產(chǎn)力更高，而錦絲蘚的氮磷滯留時(shí)間更長，具有較保守的養(yǎng)分利用策略［4］。植物功能性狀作為研究生態(tài)系統(tǒng)變化過程中的功能權(quán)衡的有效手段，張寧等調(diào)查了西藏東部芒康山莽措湖退化高寒草地狼毒（Stellera chamaejasme）的分枝與葉片性狀，發(fā)現(xiàn)低海拔狼毒主要偏好于營養(yǎng)生長，即通過增加分枝的葉生物量分配來提高競爭力，而高海拔植株偏向于繁殖生長，通過增加花的生物量分配以提高傳粉成功率，多樣的生態(tài)適應(yīng)性策略成為其在退化草地呈現(xiàn)為優(yōu)勢物種的關(guān)鍵機(jī)制之一［5］。同樣針對高寒草地，夏茂林等分析了念青唐古拉山南坡當(dāng)雄釘柱委陵菜（Potentilla saundersiana）葉片形態(tài)性狀的海拔變化，發(fā)現(xiàn)掌狀葉片的周長/面積比具有隨海拔升高而顯著增加的趨勢，即隨海拔增加，釘柱委陵菜通過減少葉面積、增加葉裂程度的方式適應(yīng)脅迫生境［6］，這與前期在同一坡面發(fā)現(xiàn)的藏西風(fēng)毛菊（Saussurea stoliczkai）通過降低葉片長寬比來適應(yīng)海拔變化有所不同［7］，為探究植物生態(tài)適應(yīng)性提供了簡單易測的葉片形態(tài)指標(biāo)新視角。在生物多樣性方面，張健嵩等利用樣線法詳細(xì)調(diào)查了拉薩林周縣甘曲濕地冬季鳥類多樣性，共記錄鳥類9 目22科38 種，包括國家一級重點(diǎn)保護(hù)鳥類1 種，國家二級重點(diǎn)保護(hù)鳥類3種；鳥類物種組成以雀形目為主，占調(diào)查鳥類總數(shù)的54.55%，而雁形目鳥類在個體數(shù)上具有絕對優(yōu)勢［8］。王有鑫等調(diào)查了拉薩河流域大佛島水生生物的物種豐富度，在6 個采樣斷面共采集到底棲動物15 種(屬)，7 科，隸屬2 綱，其中以昆蟲綱為主；共鑒定出浮游植物5 門58 屬，主要為硅藻門，部分?jǐn)嗝嬉蛐拗虊螌?dǎo)致底棲動物數(shù)量明顯低于自然生境［9］。拉魯濕地享有拉薩的城市之肺的美譽(yù)，但由于緊鄰城市所伴隨的人類活動和氣候變化的雙重干擾，使得外來入侵植物風(fēng)險(xiǎn)加劇，但目前尚缺乏較為詳實(shí)的調(diào)查報(bào)道。李森等通過在拉魯濕地設(shè)置9 條樣線74 個樣點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)以菊科（38%）、豆科（17%）和禾本科（14%）為主的入侵植物29 種。其中美洲起源的植物占據(jù)優(yōu)勢，亟需在今后的濕地防控中予以重點(diǎn)關(guān)注［10］。

在應(yīng)用實(shí)踐方面，青藏高原退耕還林還草、土地沙化治理以及天然林保護(hù)等重大生態(tài)工程的氣候效應(yīng)如何？魏達(dá)等人通過典型生態(tài)工程對比監(jiān)測和數(shù)據(jù)資源整合，系統(tǒng)研究了退牧還草工程地-氣間的碳水熱效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)青藏高原高寒草地生態(tài)系統(tǒng)是重要的碳匯，而生態(tài)恢復(fù)工程能夠顯著提升其40～60%的碳匯。因此，退牧還草生態(tài)工程具有顯著的碳水熱效應(yīng)，是我國應(yīng)對氣候變化中不容忽視的行動與措施［11］。在全球氣候變暖背景下，以碳循環(huán)為基礎(chǔ)的雙碳目標(biāo)提升到了前所未有的戰(zhàn)略高度，而青藏高原作為我國乃至全球凍土分布的重要區(qū)域，且多年凍土也是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的土壤有機(jī)碳庫，其凍土活動層變化直接影響碳排放過程，因此，構(gòu)建近自然的凍土保護(hù)技術(shù)體系是減少溫室氣體排放的關(guān)鍵舉措之一［12］。氣候變化加劇了自然災(zāi)害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，所導(dǎo)致的極端天氣現(xiàn)象頻發(fā)，直接影響青藏高原牧草生長與產(chǎn)量，開展人工種草以提供優(yōu)質(zhì)飼草補(bǔ)給成為高原牧業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的重要保障。本期專輯中，姜麗麗等人通過在那曲、當(dāng)雄、拉薩等地連續(xù)3 年的野外大田種植實(shí)踐，提出在西藏種植優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)蕪菁的建議，為解決西藏獨(dú)特資源稟賦條件下飼草短缺問題提供了重要途徑［13］。人工林的栽種與培育則更多的體現(xiàn)人們改造自然、美化環(huán)境、提升固碳潛力等生態(tài)效益的目標(biāo)和決心。張林等從植被地帶性分布角度分析，認(rèn)為拉薩及周邊自然植被主要發(fā)育為亞高山灌叢、草原，在未來進(jìn)一步變暖背景下，自然植被仍將保持草灌叢類型，不大可能向較為濕潤的疏林地帶或溫帶森林發(fā)展；基于氣溫估算拉薩及周邊地區(qū)潛在植被葉壽命在2.5～3.2 年之間，表明潛在植被為常綠森林，通過不同的物種選擇和搭配，將人工建植群落葉壽命控制在理論值范圍，可為拉薩南北山綠化及可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)［14］。

被賦予“世界屋脊”“地球第三極”“亞洲水塔”等盛名的青藏高原擁有多樣的陸地生態(tài)系統(tǒng)，也是最容易受到全球氣候變化影響的地區(qū)之一。本專輯的諸位作者均具有長期在高寒地帶開展研究工作與實(shí)踐行動的經(jīng)驗(yàn)，通力協(xié)作的嘗試能夠?qū)鉀Q高寒生態(tài)環(huán)境問題以及構(gòu)建青藏高原生態(tài)安全屏障提供具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義的科學(xué)思路與研究案例。該專輯的內(nèi)容既契合西藏“十四五”規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)中的具體建議條目，也是對總書記在中央第七次西藏工作座談會上強(qiáng)調(diào)的“全面貫徹新時(shí)代黨的治藏方略，建設(shè)團(tuán)結(jié)富裕文明和諧美麗的社會主義現(xiàn)代化新西藏”“保護(hù)好青藏高原生態(tài)，將其打造成全國乃至國際生態(tài)文明高地”等重要指示與號召的響應(yīng)。更是在全球變化背景下對解決全球環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知的不確定性，搭建區(qū)域內(nèi)科研人員、政策制定者和其他利益相關(guān)體進(jìn)行有效溝通的平臺，并為民眾生計(jì)獲取與人類福祉提升提供可持續(xù)的解決方案。