我國草地退化原因及治理對策

孫小富 唐華江 楊紅文 廖加法 宋福元 王勇

摘要? 我國擁有草地面積近4億hm2，占國土面積的40%以上。草地在畜牧業(yè)和環(huán)境保護(hù)方面發(fā)揮著重要作用。盡管我國已經(jīng)采取了許多措施來遏制草地退化，但由于過度放牧、濫用耕地以及氣候變化等因素，草地退化依然在廣泛蔓延。對我國草地退化的現(xiàn)狀進(jìn)行了具體分析，并對草地退化機(jī)理、草地生態(tài)系統(tǒng)功能、草地退化診斷方法、草地恢復(fù)與改善、利用地理空間技術(shù)進(jìn)行草地管理等進(jìn)行了探討。同時，結(jié)合我國草地退化的基本現(xiàn)狀，深入分析了草地退化原因、表現(xiàn)特征和治理對策，以期為我國草地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)提供理論支撐，指導(dǎo)退化草地的改良和修復(fù)，推動我國草地生態(tài)畜牧業(yè)持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞? 草地退化；放牧；改良；監(jiān)測；對策

中圖分類號? S812.6? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ?A? 文章編號? 0517-6611（2024）09-0039-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.09.010

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

The Causes of Grassland Degradation and Countermeasures in China

SUN Xiao-fu1，TANG Hua-jiang2，YANG Hong-wen1 et al

（1.Weining Plateau Grassland Test Station，Weining，Guizhou 553100;2.Guizhou Institute of Prataculture，Guiyang，Guizhou 550006）

Abstract? The grassland area is nearly 400 million hm2 in China，accounting for more than 40% of the land area.Grassland plays an important role in animal husbandry and environmental protection.Although China has taken many measures to curb grassland degradation，grassland degradation is still widely spreading due to overgrazing，abuse of arable land，climate change and other factors.In this paper，the present situation of grassland degradation in China was analyzed in detail.At the same time，the grassland degradation mechanism，the grassland ecosystem function，the grassland degradation diagnosis methods，the grassland restoration and improvement，the utilization of geospatial technology and the grassland management methods were discussed in depth.Whats more，the roots of grassland degradation，the characteristics of grassland degradation，and the control strategies of grassland degradation were analyzed deeply based on the basic situation of grassland degradation in China.The research results not only provide theoretical support for the restoration of grassland ecosystem，but also guide the improvement and restoration of degraded grassland and promote the sustainable development of the grassland ecological animal husbandry in China.

Key words? Grassland degradation;Grazing;Improvement;Monitoring;Countermeasures

基金項(xiàng)目? 貴州省科技廳科技支撐計劃項(xiàng)目 （黔科合支撐〔2018〕2261號）；貴州省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展項(xiàng)目“生態(tài)牧場建設(shè)技術(shù)示范推廣”。

作者簡介? 孫小富（1994—），男，貴州盤縣人，畜牧師，碩士，從事牧草種質(zhì)資源研究。*通信作者，正高級畜牧師，碩士，從事分子遺傳學(xué)與動物育種研究。

收稿日期? 2023-02-14

草地退化是由于自然因素和人為因素導(dǎo)致草原的草群組成和土壤性質(zhì)變劣、產(chǎn)草量下降、草質(zhì)變差、載畜量減少甚至不宜放牧的自然演變過程［1-3］。草地退化是一種涉及土壤條件的變化、生物多樣性、生物生產(chǎn)力和社會經(jīng)濟(jì)影響的綜合性復(fù)雜概念，是草地在受到自然因素和人為活動的共同擾動下，牧草生長受阻、土壤質(zhì)量惡化、草地生產(chǎn)和生態(tài)服務(wù)價值降低的自然演替過程［4］。Zhou等［5］提出，草地退化是草地的植被物種和生長方式朝管理目標(biāo)反向變化的過程，Su等［6］提出，草地退化是草地植被覆蓋度、密度和產(chǎn)草量等多項(xiàng)植被特征量降低的過程。

研究表明，草地退化是由于過度放牧、不正確的農(nóng)業(yè)管理、不合理采集木材作為燃料和藥材以及嚙齒動物的破壞等因素造成的。雖然我國在草地退化方面做了大量研究，草地退化有所改善，但退化現(xiàn)象仍在繼續(xù)加劇。Yang等［7］根據(jù)國家和地方層面的荒漠化評估報告指出，退化評估存在基線評估和指標(biāo)系統(tǒng)的不確定性以及誤用遙感數(shù)據(jù)源2個主要問題。也有研究者根據(jù)我國東北和內(nèi)蒙古地區(qū)草地退化的資料分析認(rèn)為，草地退化主要是由土壤的鹽堿化和沙粒漂移引起的，草地退化面積占草地總面積的1/3，地上生物量從20世紀(jì)50年代的2.2～3.0 t/hm2下降到90年代的0.7～0.9 t/hm2［8-10］?，F(xiàn)階段，我國草地依然在持續(xù)退化，退化草地已超過866.7萬hm2，嚴(yán)重制約了我國草地畜牧業(yè)的發(fā)展，因此研究草地退化的原因及治理對策十分緊迫。

草地生態(tài)系統(tǒng)由于其面積大、活性炭周轉(zhuǎn)率高、易受干擾等特點(diǎn)，近年來受到越來越多的關(guān)注。據(jù)報道，陸地生物群落中25%的碳儲存在草地生態(tài)系統(tǒng)中。在我國北方，高寒草地退化依然在加劇。

楊秀春等［11］提出了一個測量草產(chǎn)量（grass production，GP）和動物采食量（herbage intake，HI）的系統(tǒng)，此系統(tǒng)可用于預(yù)測草地狀況，指出草產(chǎn)量是由氣候、土壤、植物種類等因素決定，而動物采草量則取決于放牧強(qiáng)度，包括載畜率、動物種類、適口性等。該系統(tǒng)可以利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)（R/S）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）和數(shù)學(xué)模型實(shí)時監(jiān)測GP和HI。

該研究對我國草地退化的現(xiàn)狀進(jìn)行了具體分析，并對草地退化機(jī)理、草地生態(tài)系統(tǒng)功能、草地退化診斷方法、草地恢復(fù)與改善、利用地理空間技術(shù)進(jìn)行草地管理等進(jìn)行了探討。同時，根據(jù)我國草地退化的基本狀況，深入分析了草地退化成因、影響和治理對策，以期為我國草地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)提供科學(xué)基礎(chǔ)，指導(dǎo)退化草地的改良和修復(fù)，推動我國草地生態(tài)畜牧業(yè)持續(xù)發(fā)展。

1? 我國草地退化的現(xiàn)狀

我國草地資源十分豐富，主要以天然草地為主，全國共有天然草地約4億hm2，約占世界草地面積的12%，是世界上第二大草地資源大國，草地面積占我國國土面積的40.90%，是全耕地面積的2.91倍、森林面積的1.89倍［12-13］。因?yàn)檫^度放牧、不適當(dāng)?shù)拈_墾以及氣候變化所帶來的季節(jié)性干旱、病蟲害等因素的影響，我國約90.00%的可利用草地出現(xiàn)不同程度的退化，中度及以上退化面積高達(dá)50.00%［14］。盡管我國已經(jīng)采取了諸多措施來遏制土地沙漠化，但由于過度放牧、濫用耕地和不規(guī)范地采集燃料和藥用植物，草地退化依然在廣泛蔓延。

艷燕等［15］利用遙感影響對內(nèi)蒙古錫林郭勒盟草原1975—2009年草地退化態(tài)勢進(jìn)行研究得出，1975—2000年錫林郭勒盟草原一直呈現(xiàn)持續(xù)、加速退化趨勢，2000年之后草地退化態(tài)勢得到遏制和緩解，但草地退化依然在延續(xù)，草地破碎化嚴(yán)重，蓋度逐漸降低。沈海花等［12］對我國天然草地的退化情況進(jìn)行研究指出，我國天然草地地上生物量為178.0 g/m2，1982—2011年平均每年增加0.4 g/m2。Akiyama等［9］對長江黃河源區(qū)的野外調(diào)查結(jié)果表明，長江黃河源區(qū)約有34%的草地（357×104 hm2）發(fā)生不同程度的退化，其中重度退化草地占整個研究區(qū)草地面積的21%（74×104 hm2），并得出草地退化的原因是由于長期過度放牧導(dǎo)致的結(jié)論。

我國人工草地面積約為2.09×107 hm2，僅占天然草地的5.23%，人工草地生產(chǎn)能力［平均為1 158.00 g/（cm2·a）］約是天然草地［平均為176.00 g/（cm2·a）］的6倍之多［12］。由于天然草地管理粗放，生產(chǎn)力較低，草地載蓄能力較低，很多地區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重超載現(xiàn)象，嚴(yán)重影響我國草地生物多樣性，深入研究過牧等因素對我國草地資源的數(shù)量和質(zhì)量的影響具有較大意義。

2? 草地退化機(jī)理

草地退化是整個生態(tài)系統(tǒng)的退化，在不合理利用下，草地生態(tài)系統(tǒng)逆行演替，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征、能量流動與物質(zhì)循環(huán)等相關(guān)功能逐漸喪失，草地生產(chǎn)力降低、草地相關(guān)功能逐漸喪失［16-17］。草地退化主要包括草地植被的退化和草地土壤的退化，草地植被的退化主要是因?yàn)椴莸刂脖坏纳w度、生產(chǎn)力、植物生物多樣性等草地植被性狀改變，草地土壤的退化主要表現(xiàn)在土壤理化性質(zhì)的改變，包括土壤動物和微生物特征發(fā)生不利于植被生長的變化［16，18］。致使草地退化的因素復(fù)雜多樣，其中主要的原因包括自然因素和人為因素。

2.1? 自然因素的誘導(dǎo)

2.1.1? 降水和氣候變化的不確定性。

溫度和降水是對草地影響較大的氣候因素，二者通過相互作用，共同影響草地植被的生長［19］。溫度是草地植被物候?qū)夂蜃兓淖钪饕页Ｓ玫囊蜃樱瑢Σ莸刂脖坏纳L具有“雙重性”。適當(dāng)?shù)臏囟瓤稍黾硬莸氐厣仙锪?，而溫度過高時，草地植被中的葉綠體結(jié)構(gòu)、光合色素等遭到破壞，蛋白質(zhì)發(fā)生變性，細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性被破壞，膜上離子載體的種類和作用發(fā)生改變，光合速率降低，草地植被生長受到抑制，草地凈生產(chǎn)力減少，加速了雜草的入侵，原有草地的優(yōu)勢種逐漸被代替，加速了草地的退化［20］。研究表明，在一定范圍內(nèi)，隨著氣溫逐漸升高，草地植物群落地上生物量、平均高度、蓋度逐漸增加，當(dāng)月均溫度超過20 ℃時，植被的歸一化植被指數(shù)（normalized difference vegetation index，NDVI）呈下降趨勢［21］。隨全球溫室效應(yīng)加劇、氣溫逐漸升高，土壤有機(jī)碳的分解加速，大氣的碳釋放量增加，植被覆蓋度和草地面積逐漸減少，土壤水分損失增大，導(dǎo)致區(qū)域干旱化，草本植被的高度不斷下降，加速了草地中鼠蟲的大量繁殖，對區(qū)域內(nèi)的植被根系造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致草地單位面積的產(chǎn)草量顯著降低。

2.1.2? 蟲鼠害加劇。

據(jù)統(tǒng)計，我國北方鼠害成災(zāi)面積達(dá)2 000萬hm2。由于鼠類的增多，加劇了鼠與畜的沖突，加重了草地的退化。鼠害對草地的破壞力較大，挖洞、穴居是鼠類的生活習(xí)性，挖洞和啃食草根破壞了牧草的根系，從而引起牧草成片死亡。鼠丘是導(dǎo)致草地退化的原因之一，在青藏高原出現(xiàn)的黑土灘正是害鼠破壞而造成的，部分地方的土壓草地植被引起牧草死亡轉(zhuǎn)變?yōu)榇紊愕兀?2］。由于近年來草地面積的大幅減小，區(qū)域內(nèi)植被遭受破壞，導(dǎo)致其草地生態(tài)嚴(yán)重失調(diào)，區(qū)域環(huán)境不斷趨于惡化，草地鼠蟲病害頻繁，每年造成的損失十分嚴(yán)重。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計得知，我國北方草原區(qū)域內(nèi)蝗蟲的種類多達(dá)150余種。此外，不同種類的病蟲害在部分草地上愈發(fā)嚴(yán)重，特別是蝗蟲和鼠害種類繁多，危害嚴(yán)重。這樣的背景加深了區(qū)域內(nèi)的草畜矛盾，阻礙當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)穩(wěn)定與發(fā)展。韋麗軍等［23］對寧夏鹽池縣草場退化原因進(jìn)行分析得出，在2000年至2004年期間，寧夏鹽池縣草場鼠害逐年加重，鼠兔活動非常猖獗，甚至嚴(yán)重成災(zāi)，草地鼠兔密度超過了100只/hm2，嚴(yán)重危害農(nóng)作物和草地植被。

2.1.3? 其他自然因素。

土壤和植被的反射率能夠反映草地的狀況。馬耀明等［24］使用衛(wèi)星遙感和實(shí)地觀測的參數(shù)化相結(jié)合的方法對我國西北干旱地區(qū)非均質(zhì)沙漠化的區(qū)域地表變量、植被變量和地表熱流通量等分布情況進(jìn)行分析得出，地表反射率、地表溫度、植被覆蓋度和凈輻射具有合理的區(qū)域分布。Li等［25］在內(nèi)蒙古內(nèi)曼沙質(zhì)牧場設(shè)置了4個不同地塊對綿羊進(jìn)行放牧試驗(yàn)，采用鮑文比能量平衡法對微氣象資料進(jìn)行分析表明，反照率是潛在草地退化的一個重要指標(biāo)。此外，凈輻射或凈有效輻射與太陽輻射之比隨放牧強(qiáng)度的增加有降低的趨勢。

草地群落的演替能夠反映草地退化的現(xiàn)狀。烏云娜等［26］利用衛(wèi)星圖像進(jìn)行了分析研究，繪制了內(nèi)蒙古草地景觀分布圖，確定了發(fā)達(dá)植被、退化林分和農(nóng)田等景觀單元，并調(diào)查了景觀單元內(nèi)植物群落的區(qū)系組成。結(jié)果表明，草地發(fā)育的總面積在減少，冷蒿群落的占地面積在增加，表明草地在退化。

草地的退化程度與土壤的特性息息相關(guān)，具有風(fēng)蝕性土壤的沙質(zhì)草地較易發(fā)生退化。Xiao等［27］提出了一種利用現(xiàn)場光譜反射率的測量和實(shí)驗(yàn)室土壤物理分析檢測表土粒度組成的新指標(biāo)，表土的粒度組成能夠表征土壤質(zhì)地和其他物理性質(zhì)，表層土壤粒度指數(shù)（GSI）與沙粒含量呈正相關(guān)關(guān)系。表土粒度的變化有助于利用遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測沙漠化，表土粒度的粗化（從黏土和粉砂到沙子）是土地退化的一個指標(biāo)。Li等［28］對青藏高原草地進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，結(jié)果表明淤泥的比例從初始階段的12%下降到極重度階段的1%，黏土的比例從初始階段的71%下降到極重度階段的42%，砂的比例從初始階段的17%上升到極重度階段的93%。隨著土壤性質(zhì)的變化，植被的分布格局也發(fā)生了變化。Wang等［29］對我國的沙塵暴的原因進(jìn)行分析指出，沙塵暴與人類活動和氣候變化密切相關(guān)，沙塵最可能來自退化的草地、戈壁、沖積物、湖泊沉積物和沙漠外緣的河床。退化草地的末端湖床（下游干涸的湖泊）是產(chǎn)生風(fēng)沙最多的原因，輸沙率的差異主要是由于沙區(qū)植被覆蓋度和土壤表面硬度等地表性質(zhì)的差異所致。

草地退化與土壤結(jié)構(gòu)、土壤動物及土壤微生物息息相關(guān)。Okamoto等［30］對我國東北草地植被類型與土壤性質(zhì)關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，植被因子（蓋度、物種數(shù)和多樣性指數(shù)）與其表層土壤因子（pH和土壤電導(dǎo)率）呈負(fù)相關(guān)，植被類型的空間分布主要受表層土壤鹽堿化程度的影響。Wang等［31］在內(nèi)蒙古典型草地研究了土壤含水量和植被結(jié)構(gòu)在小型哺乳動物物種空間分布中的作用。線性回歸分析表明，土壤含水量與小型哺乳動物種類數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。此外，Hongo等［32］在黃土高原灌叢草地植被中的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，田鼠破壞了草地植被和土壤結(jié)構(gòu)。朱瑞芬等［33］研究了我國東北羊草草地土壤微生物分解速率的季節(jié)變化，結(jié)果表明分解速率與土壤溫度、土壤含水量具有較高的相關(guān)性。丁一秀等［34］研究了內(nèi)蒙古范圍內(nèi)土壤微生物及其活性，測定了4種類型草地的生物量和酶活性。結(jié)果表明，草甸草地和典型草地生物量最高，酶活性由高到低分別是典型草地、草甸草地、草地-荒漠和荒漠草地。

2.2? 人為因素的干擾

2.2.1? 過度放牧。

放牧是草原利用的重要途徑之一。就放牧草地來說，不同放牧強(qiáng)度對草地生態(tài)系統(tǒng)的影響各不相同（表1）［9，35］。Tsuyoshi等［9］對草地退化的研究中指出，草地的可持續(xù)利用是由草產(chǎn)量（GP）和家畜采食量（HI）的平衡決定的。當(dāng)HI高于GP時，草地會退化；當(dāng)GP大于HI，草地將得到保護(hù)，土地得到恢復(fù)（圖1）。適當(dāng)?shù)姆拍翉?qiáng)度能夠利用家畜糞便增加土壤肥力，促進(jìn)草地植被的生長，牛羊啃食會刺激植物新葉的生長，使植物葉片保持嫩綠狀態(tài)提高植物的光合作用，促進(jìn)牧草的再生［36］。過度放牧則會影響草地植被生物量和土壤緊實(shí)度，植被受頻繁而又嚴(yán)重的啃食，葉量逐漸減少，光合能力降低，植被生長受到抑制，牛羊過度啃食會降低牧草與其他雜草的競爭力，在生長季末還會影響植被的越冬性，進(jìn)而影響牧草第二年春季的生長發(fā)育［37］。此外，放牧強(qiáng)度還會影響草地生態(tài)系統(tǒng)的土壤呼吸速率，草地土壤空隙度變小，土壤透水、通氣、蓄水、保肥能力和土壤微生物活動大大降低，土壤生產(chǎn)力顯著下降，種子繁殖和營養(yǎng)更新受阻，嚴(yán)重的超載過牧使地表結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，土層受到侵蝕，土壤粒徑變大，逐步荒漠化［38-39］。因此，超載過牧對草地植被和土壤質(zhì)量的破壞，直接促進(jìn)了草地生態(tài)系統(tǒng)的逆向演替。Cao等［40］在青藏高原高寒草甸測定了高強(qiáng)度放牧（5.35羊/hm2）和低強(qiáng)度放牧（2.55羊/hm2）的土壤呼吸速率，結(jié)果表明，在生長季節(jié)，低強(qiáng)度放牧區(qū)域的CO2外流是高強(qiáng)度放牧區(qū)域的2倍。低強(qiáng)度放牧試驗(yàn)區(qū)域向大氣的凈生態(tài)系統(tǒng)CO2交換量［2 040 g/（m2·y）］比高強(qiáng)度放牧區(qū)域的CO2交換量［1 530 g/（m2·y）］多出約1/3。Hirota等［41］研究了青藏高原高寒草甸的碳通量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)放牧條件下CO2釋放量和甲烷通量分別比非放牧條件下高5.6倍和11.3倍。

2.2.2? 不適當(dāng)?shù)拈_墾。

草地過度開墾是造成草地退化沙化的重要原因，不適當(dāng)開墾使草地遭到嚴(yán)重破壞，草地植被逐漸減少，草原退化，原生土層裸露松散，沙化、鹽漬化和土壤貧瘠化逐漸加劇。自1949年以來，新疆先后開墾草地超過300.00萬hm2，但目前實(shí)際耕種的僅為180.00萬hm2，大量的土地因沙化、鹽漬化、貧瘠化而被棄耕［42］。青海湖環(huán)湖地區(qū)草原開墾約有21.25萬hm2，但目前青海湖環(huán)湖地區(qū)可利用的耕地面積僅有10.60萬hm2，僅占開墾面積的50.00％左右［43］。在黃土高原地區(qū)，草地開發(fā)總墾殖率高達(dá)24.00%，大多地區(qū)廣種薄收，實(shí)行“游耕”制，表土被翻耕多次，草地生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞，生態(tài)環(huán)境逐步惡化［44］。有研究表明，在青藏高原地區(qū)每挖采1.00 kg發(fā)菜將會破壞4.00～5.00 hm2的草地，直接造成牧草根系裸露、株叢破碎［45］。Hao等［46］利用衛(wèi)星影像對我國土地利用類型及其轉(zhuǎn)換與沙漠化的關(guān)系進(jìn)行了分析，結(jié)果表明不適當(dāng)?shù)耐恋乩棉D(zhuǎn)變可能加速沙漠化，林地或草地向耕地的轉(zhuǎn)化會加速沙漠化的發(fā)展，反之則會減緩沙漠化的發(fā)展。

3? 草地退化特征

草地退化是一個動態(tài)過程，既是漸進(jìn)式的又具有階段性，主要表現(xiàn)是草地植被的高度、密度、蓋度下降，草地質(zhì)量、產(chǎn)草量下降，物種豐富度降低、生物多樣性銳減，載蓄能力降低、家畜生產(chǎn)性能下降，土壤生境惡化、生產(chǎn)能力和生態(tài)功能衰退，按其退化程度分為未退化、輕度退化、中度退化和重度退化（表2）［47］。從草地退化的本質(zhì)與草地植被特征來看，草地退化一般經(jīng)歷量變階段、量變與質(zhì)變交互階段、質(zhì)變階段3個發(fā)展過程［48］。量變階段是草地退化的起始階段，是治理退化草地最容易的階段，此階段主要表現(xiàn)為草地產(chǎn)量減少、植被高度降低，群落高度、蓋度等數(shù)量特征的降低及產(chǎn)量的少量下降［48］。量變與質(zhì)變交互階段，草地優(yōu)勢種顯著減少，優(yōu)勢物種重要值變低，草地“四度一量”（多度、高度、蓋度、密度和生物量）降低，伴生種、侵入種的種群密度隨之增加［48］。質(zhì)變階段，草地群落發(fā)生改變，群落優(yōu)勢種逐漸被取代，有毒有害雜草增多，草地質(zhì)量發(fā)生劣變，載蓄能力逐漸下降［48］。

3.1? 牧草生產(chǎn)力下降

草地退化的直接表現(xiàn)是草地植被覆蓋度降低、植被群落結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化、物種多樣性下降、裸地面積擴(kuò)大，優(yōu)良牧草數(shù)量減少，有毒有害、適口性差和營養(yǎng)價值低的植物品種增多，草群中原來的建群種和優(yōu)勢種逐漸減少，原有次要物種逐漸增加，大量非原有的侵入種成為優(yōu)勢植被，原有優(yōu)質(zhì)牧草的生長發(fā)育水平下降，可食產(chǎn)草量下降，營養(yǎng)價值降低，牧草品質(zhì)降低，草地生產(chǎn)力大幅減弱［49］。李夢瑤等［50］對退化草地牧草營養(yǎng)成分分析得出，與未退化草地相比，退化草地牧草的全N、全P含量大幅下降，但中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和纖維素含量明顯增加，牧草整體營養(yǎng)價值下降。草地牧草的營養(yǎng)成分與草地植被構(gòu)成密切相關(guān)，李碩等［51］研究發(fā)現(xiàn)，退化草地優(yōu)良牧草數(shù)量減少，草地建群種演變?yōu)橐吧滩蓠R唐+白三葉，并且隨著禾草/白三葉草地退化程度的加深，白三葉的數(shù)量逐漸減少，而多年生雜類草如火絨草和白苞蒿等植物數(shù)量不斷增加，蓋度可達(dá)調(diào)查面積的80%。

3.2? 草地載畜量下降

草地退化的又一原因是受傳統(tǒng)農(nóng)耕思想和人口壓力的影響，農(nóng)民毀林毀草、廣種薄收，導(dǎo)致水土流失進(jìn)一步加重，自然災(zāi)害頻繁，草地植被破壞嚴(yán)重；此外，大量濫采藥材以及隨意捕殺野生動物也導(dǎo)致了草地鼠蟲害、有毒有害牧草的蔓延。隨著草地退化程度的加重，物種的豐富度和均勻度降低，草地物種多樣性指數(shù)降低，草地生態(tài)優(yōu)勢度指數(shù)升高［52］。草地退化還會使草地物種構(gòu)成變得單一、草地植被蓋度降低、毒雜草的種類和數(shù)量增加，草地質(zhì)量整體下降，載畜量下降［53］。

3.3? 草地生境逐漸惡化

土地退化的主要表現(xiàn)形式為荒漠化，而草原退化則是造成草地生態(tài)系統(tǒng)退化的最直接因素，荒漠化對我國中西部草地退化影響最為顯著。文亦芾等［54］通過對云貴高原紅壤退化禾草/白三葉草地的研究發(fā)現(xiàn)，退化草地全P、全K、全N、速效P和堿解N含量均明顯降低，土壤的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)特征發(fā)生改變。隨著草地退化程度的增加，植被覆蓋度降低，土壤流失程度加大，土壤下層的石粒顯露，使得表層土壤容重降低，而土壤相對含水量增加。陶正綱等［53］研究表明，退化草地會使土壤變得緊實(shí)，透水通氣能力降低，土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，部分土壤酶活性降低。

4? 草地退化診斷和監(jiān)測

草地退化的程度和表現(xiàn)是關(guān)系草地退化治理的關(guān)鍵。草地退化監(jiān)測可運(yùn)用遙感生態(tài)學(xué)、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）對草地進(jìn)行遙感監(jiān)測，利用GPS對放牧家畜進(jìn)行的數(shù)據(jù)跟蹤，分析估算草地植物生物量與放牧強(qiáng)度的相關(guān)性，確定草地的放牧量，推測草地是否發(fā)生退化［11，14］。同時，可利用中分辨率成像光譜儀（moderate-resolution imaging spectroradiometer，MODIS）和植被光譜指數(shù)（vegetation indices，VI）有效檢測草地草區(qū)物候、牧草數(shù)量和質(zhì)量，從而判斷草地退化的程度［55］。

農(nóng)業(yè)遙感使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和研究從傳統(tǒng)階段進(jìn)入細(xì)化、定量和機(jī)理階段［56］。我國已經(jīng)探索和開展了遙感影像的應(yīng)用，特別是在高分辨率遙感影像識別草地類型和退化程度（沙漠化、石漠化、鹽漬化）方面的應(yīng)用。Landsat遙感影像分辨率約為30 m，ETM+傳感器有6～7個可見光波段和近紅外波段，包含豐富的光譜信息，可以有效反映土壤、植被、水、巖石等信息，甚至可以識別特定的植物種類［57-58］。因此，Landsat遙感影像在草原類型識別和退化程度評價方面具有很大的優(yōu)勢。其中利用Landsat 8遙感影像提取調(diào)查斑塊光譜特征，是草地類型判定的依據(jù)［59］。利用Zonal Statistics空間分析工具，計算了斑塊的光譜特征，包括每個波段的均值和方差，建立了樣本斑塊與遙感圖像之間的空間相關(guān)性，從每個樣本斑塊提取光譜特征集，區(qū)分不同草地類型的光譜特征，各草地類型的光譜特征可通過多樣本光譜特征的均值得到，經(jīng)過樣品光譜特征統(tǒng)計分析，可形成不同草地類型的光譜特征，并根據(jù)光譜特征區(qū)間確定草地性質(zhì)［60］。

草地類型與地理緯度、海拔和坡度有直接關(guān)系，根據(jù)這些因素進(jìn)行草地分配更為準(zhǔn)確。趙連春等［61］利用1∶50 000數(shù)字高程模型（digital elevation model，DEM）提取緯度、高程和坡向信息，采用權(quán)值原理、光譜特征或現(xiàn)場調(diào)查互補(bǔ)法，對草地類型賦值，從而判別草地的屬性。閆俊杰等［62］利用MODIS NDVI數(shù)據(jù)及像元二分模型，結(jié)合數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)及Getis-Ord Gi冷/熱點(diǎn)分析方法，對伊犁河谷2001—2015年草地退化的時空特征進(jìn)行分析得出，2001—2015年伊犁河谷退化草地逐步向高海拔區(qū)域擴(kuò)展，草地退化面積達(dá)46.18%。

5? 退化草地的治理對策

退化草地的恢復(fù)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及牧草育種學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、草地資源學(xué)、牧草栽培學(xué)、土壤學(xué)等學(xué)科體系。退化草地恢復(fù)的首要條件是消除施加給草地的超負(fù)荷利用問題，將其降低到草地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力的閾限［63］。同時，加強(qiáng)牧草新品種的選育，加快優(yōu)良牧草品種的推廣利用，提高牧草的區(qū)域適應(yīng)性，合理解決草畜平衡問題，有效防止草地退化。

5.1? 合理規(guī)劃利用草地資源

合理利用草地資源是防止草地退化的有效措施之一。封育禁牧是退化草地恢復(fù)和管理的一種重要手段［64］。解除放牧壓力，讓草地進(jìn)行自然恢復(fù)是一項(xiàng)低投入、經(jīng)濟(jì)的措施［65］。建植人工草料地提高人工飼草料生產(chǎn)能力是退化草地恢復(fù)和重建的有效支撐，對減緩天然草地退化態(tài)勢、提高畜牧生產(chǎn)能力具有重大作用。只有通過擴(kuò)大人工草料地的種植面積，提高人工草料生產(chǎn)能力，增強(qiáng)家畜生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，提高牲畜個體生產(chǎn)性能，加快牲畜周轉(zhuǎn)，才能實(shí)現(xiàn)“退牧還草”，促進(jìn)草原畜牧業(yè)從傳統(tǒng)單一的粗放經(jīng)營方式向集約、半集約化經(jīng)營方式轉(zhuǎn)變［66］。通過施肥可以合理補(bǔ)充草地土壤對牧草養(yǎng)分的供給，使牧草獲得較高的生物量，提高草地生產(chǎn)力和載蓄能力［67］。Kawanabe等［68］研究指出，土壤有機(jī)質(zhì)積累與植被發(fā)育密切相關(guān)，草地植被的發(fā)展與土壤肥力的改善相一致。同時，要充分運(yùn)用“生態(tài)置換”原理，提倡推廣“1/10遞減治理模式”，即“建植1畝人工草地，可使10畝天然草地得以合理利用，從而使100畝沙化退化草地得以恢復(fù)重建”。

5.2? 加快牧草新品種的選育

草地退化往往伴生草地土壤的鹽堿化和荒漠化，耐鹽堿牧草品種能夠有效緩解氣候變化等自然因素導(dǎo)致的草地退化。Kawanabe等［68］為研究我國東北地區(qū)在放牧條件下土壤堿化和植被之間的關(guān)系，理清草地植被現(xiàn)狀和利用情況，對牧草、放牧和保護(hù)草地進(jìn)行了植被調(diào)查。結(jié)果表明，放牧草地土壤pH為8.47～8.90，刈割草地為6.17～6.46，在重度放牧條件下，耐堿堿蓬（Suaeda glauca）取代羊草（Aneurolepidium chinense）。這一事實(shí)表明，如果一年生植物和耐堿物種侵入退化放牧草地，則會受到重放牧的干擾，放牧草地土壤理化性質(zhì)受到嚴(yán)重破壞。不同植被類型pH由大到小依次為：裸地、賴草屬、堿蓬屬、綠蕨屬、蒿屬、茶茅屬、野古草屬。土壤堿度和過度放牧是草場退化的主要原因，低堿度土壤可改善退化植被，耐鹽牧草能夠緩解草地退化進(jìn)程［69］。

5.3? 建立草地保護(hù)區(qū)

建立草地保護(hù)區(qū)（grassland protection areas，GPA）是防止草原退化、沙化和鹽堿化、保護(hù)國家重點(diǎn)野生動物和重點(diǎn)植物、維護(hù)草原生物的多樣性的有效措施。目前，我國已建成39個草地保護(hù)區(qū)，建成草原草甸類自然保護(hù)區(qū)的面積約為2.18×106 hm2，但保護(hù)區(qū)建設(shè)力度依然不夠，部分保護(hù)區(qū)建設(shè)和科研經(jīng)費(fèi)投入不足，嚴(yán)重制約了保護(hù)區(qū)的發(fā)展［69］。He等［70］提出了一種利用元胞自動機(jī)（cellular automata，CA）模型與地理信息系統(tǒng)（GIS）相結(jié)合的草原保護(hù)區(qū)劃方法，利用該方法對錫林格勒草原進(jìn)行評價得出，該方法能夠快速識別出滿足分區(qū)要求的候選GPA。因地制宜選擇草地保護(hù)區(qū)，健全草地保護(hù)區(qū)的管理機(jī)制，建立健全草地生態(tài)和物種監(jiān)測體系，優(yōu)化草地保護(hù)區(qū)空間結(jié)構(gòu)，防止不合理的開發(fā)利用，防止草地的持續(xù)退化。

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