青藏高原高寒草地生态系统的适应性管理

孙 建，张振超,2，董世魁

（1.中国科学院地理科学与资源研究所/生态网络观测与模拟重点实验室，北京 100101；2.北京林业大学水土保持学院，北京 100083；3.北京师范大学环境学院，北京 100875）

青藏高原总面积 2.5 × 108hm2，约占中国 26%的陆地国土总面积[1]，平均海拔4 000 m以上，被称为世界屋脊[2]。高寒草地占青藏高原总面积的50.9%，是最主要的生态系统之一，不仅对畜牧业发展和牧民生活起到基础的支撑作用，而且具有调节气候、涵养水源、防风固沙、保持水土和固定碳素等生态功能效益，是我国的重要畜牧业基地和生态屏障[3]。青藏高原独特的高海拔地形地貌特征、寒冷的气候条件和严苛的植物生长环境，致使高寒草地生态系统非常脆弱。然而，当前气候变化和不断增强的人类活动等因素，正在改变着这块广袤无垠的土地。据报道，青藏高原有约 4.5 × 107hm2的草地发生了不同程度的退化，约占青藏高原1/3草地总面积的土地退化形势严峻[1]。高寒草地退化造成生态系统稳定性降低、结构失调、功能减弱，为区域社会经济发展、牧民生产和生活、生态安全等带来负面效应[4]。适应性管理在青藏高原高寒草地生态系统的实施，对实现高寒草地生态系统健康及资源可持续利用，以及协调社会生产功能和生态系统服务功能具有重要意义。当前，国家重点研发计划和第二次青藏高原综合科学考察研究等一系列科技项目的实施恰逢其时，凸显国家层面对青藏高原生态安全的重视，亦是山水林田湖草生命共同体建设的重要体现。

草地退化是系统结构和功能耦合、物质循环、能量流动失衡的逆行演替过程，生态系统植物群落的组成结构和营养分配模式改变，原有的稳态被打破，生产和生态服务功能下降，生态环境恶化[5]。草地退化包含植被退化和土壤退化两个方面，植被表现为盖度、生物量、物种多样性、可食牧草比例等降低，毒杂草入侵，群落结构失调、功能减弱；土壤表现为土壤理化性质、微生物群落组成和酶活性等状况恶化[6]。草地退化是自然因素和人类活动综合作用的结果[7]，自然因素主要有气候变化、地形因素和冻融等[8]，人为因素主要有过度放牧、草地不合理利用、修路、采矿和药材采集等[9]。青藏高原是气候变化最敏感的地区，其气候变化更具超前性和大幅度[10]等特征。研究指出，升温导致地表蒸发加强，冰川融水和径流大范围减少，湖泊干涸[11-13]，加上气候变化使青藏高原植物生长季降水显著减少，持续干旱导致的草地退化问题突出[2, 14-15]。坡度、坡向和海拔等地形因素通过控制草地水热分配、光等环境条件，影响植被空间分布及演替，驱动草地退化[16-17]。青藏高原自然条件严酷，春冬季多大风，夏季多强降雨，风蚀、水蚀严重，冻融过程对高寒草原草皮层的物理撕裂导致高寒草地退化[18]。而过度放牧等人类活动加剧了高寒草地的退化进程，据统计，青藏高原约有牧场1.3亿hm2，家畜约7 000万头，是世界上最大的放牧生态系统之一[19]。放牧模式和强度直接影响草地的植被群落组成和生物量[9]，家畜的采食和践踏移动和破坏植物地上组织，影响植物生理过程和生态系统的物质能量循环[20-21]。过度放牧导致的植被盖度和枯落物减少，增加了水蚀和风蚀的发生[22]。持续过度放牧造成植被高度变矮，杂草增多，引发高原鼢鼠和属兔大量增加，对草皮的挖掘和啃食进一步加剧草地退化[1, 23]。

退化草地的修复措施很多，主要内容是修复植被、改善土壤理化性质和活化土壤种子库[24]。通过多年实践，围栏封育和栽培草地建设成为使用最为广泛和有效的措施[25]。研究发现，围栏有助于提高土壤养分含量，利于植被恢复。但长时间封育使草地物种多样性降低[26]，枯落物大量聚集，影响生态系统物质和能量循环，造成草地资源的浪费[27]。可进行适当的放牧或刈割管理，促进植株的更新，增加物种多样性，使植被群落更加稳定[26, 28-29]。青藏高原高寒草地生态系统土壤营养和种子库活性低，植被自我更新能力差[30]，有效的人为干扰可以弥补高寒草地“惰性”导致的自然恢复效率低的缺陷[31]。常见的人为干预的草地恢复措施包括栽培草地[32]、补播、鼠虫害防治、毒杂草防除[33]以及建立自然保护区[34]等。针对不同草地退化阶段，应采取不同的治理方案，避免“一刀切”。通过鼠害防治、补播和围栏封育对轻度和中度退化草地进行恢复[35]；对于重度和极度退化的“黑土滩”，需通过建植栽培草地进行改良和恢复[36]，对较厚的草毡层采取人工划破草皮措施，增加水分入渗，提高种子萌发率[37]。

缓解和治理青藏高原草地退化，实现高寒草地的可持续利用，是关系到生态安全、当地人民生产和生活质量、区域稳定和经济发展的重大战略问题。要求我们从单一的经济目标向社会、经济和生态的综合功能目标转变，用生态理论指导生产、生活实践，实现草地的科学管理，统筹兼顾，既满足畜牧业发展和牧民生活需要，实现最大的经济效应，又保护草地植物多样性和稳定性，维持草地生态系统正常的生态功效[38-39]。规划、管理和实现以上目标，主要从3个方面进行。

首先，青藏高原草地的可持续利用需要实现草地生态系统生态功能、经济功能和社会功能的协调和统一。对草地进行全局规划，根据不同地区的草地和社会经济特点，划分成生态保护优先区、生态保护-生产发展并重区、生产发展优先区等进行划区治理[40-42]。有学者提出实施“南草北调”，在藏南水分条件好的地区发展牧草种植，供应藏北牧区发展畜牧业，实现区域优势互补，缓解藏北草畜矛盾，促进退化草地的恢复[43]。

其次，科学养畜，优化畜群年龄结构，畜种比例。以草畜平衡为核心，依据草地生产力确定合理的载畜量、放牧强度和频率[32, 44]。改变传统粗放型、靠天养畜的放牧模式，实行集约化经营管理的生产方式，采取“春季延迟放牧，夏季游牧，秋季轮牧，冬季自由放牧”的放牧制度[45-46]。根据草地生长的时空特点，发展季节性畜牧业，适当延长暖季牧场放牧时间和划区轮牧，提高草地的载牧率[45, 47]；通过冬季暖棚育肥，解决家畜营养需要和牧草生产的季节不平衡问题，减轻冬春放牧草地的压力，实现草地畜牧业的可持续发展[48]。

最后，全面完善并落实《草原法》等法律法规，实施草地承包责任制，开展高寒草地适应性管理的专题培训和技术示范，培养一批有文化和技术的草地管理人员，实施科学、高效的草地管理制度和开发方式[41]。建立高寒草地生态补偿机制，推行围栏草地、人工种草、定居点建设和暖棚建设的“四配套”计划，引导牧民正确管理和使用草地[49-50]。

受自然和人为多种因素的影响，青藏高原草地退化表现为多状态、多途径的复杂过程[51]。关于草地退化和恢复的诸多问题目前仍不完全清楚，譬如，草地退化定义尚未统一，草地退化的等级划分体系繁杂，草地退化和沙化的生态过程和机制不清，草地恢复的分区、分段、分级模式需进一步研究。未来的基础性研究，可以多学科交叉，关注草地退化和沙化的预警指标研究，草地退化过程中植被退化与土壤退化的联系。需要强调的是，生态伦理学提出多年，也已然形成体系，但是目前为止，尚未很好地被应用于高寒草地生态系统可持续管理中。因此，如何运用生态伦理学来解决青藏高原高寒草地生态系统的适应性管理等问题，值得我们思考、推进和探索[44, 52]。在方法手段方面，应该多尺度、多要素和多学科结合，通过定位观测、样带调查、模拟实验和调查问卷等方法，结合3S技术，进行全面深入研究和评估[53]。

围绕上述未知科学问题，本专辑收录了一线青年科学家关于青藏高原高寒草地不同退化过程土壤和植被的变化特征及作用机理，高寒草地对冻融、放牧、鼠害和气候变化等的响应过程和机制，围栏封育等措施对草地恢复效果的定量评估等多个方面的研究成果，以期为青藏高原高寒草地生态系统应对未来气候变化和人类活动的的适应性管理提供理论基础和实践指导。