草地生态系统多功能性与可持续发展目标的实现＊

李通，崔丽珍，朱佳佩，陈劭锋，董祚继，崔骁勇⑤，刘雅莉，王艳芬⑤ ，宁瑶

①中国科学院大学，北京 100149；②格里菲斯大学，布里斯班 4111, 澳大利亚；③中国科学院燕山地球关键带与地表通量观测站，北京 100049；④中国科学院科技战略咨询研究院，北京 100190；⑤中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心，北京 100101

草地是陆地生态系统的重要组成部分，聚集了大约38%的世界人口，是人类重要的居住和生活场所[1]，对维系生态平衡、区域经济、人文历史具有重要的价值。草地生态系统储存着约34%的全球陆地总碳量，维持了约30%的净初级生产力[2]，为全球提供30%～50%的畜产品[1,3-4]。草地资源是各国重要的生态资源，在维系全球可持续发展过程中起重要作用。

中国是一个草地资源大国，拥有各类天然草地约3.93亿hm2(1 hm2=104m2)，占全球草原面积的12%[1]。在发挥生态系统服务功能、保障国家食物安全、维护社会和谐稳定等方面，草地具有十分重要的作用和地位[5-6]。中国传统牧区草原以集中连片的天然草原为主，主要分布在西藏、内蒙古、新疆、青海、四川、甘肃等6省(区)。这六大牧区省份草原面积共2.93亿hm2，约占全国草原面积的75%，形成以内蒙古高原为中心，呈连续分布的温性草原、青藏高原和高寒草原为主体的草原空间分布格局，是中国北方地区重要的生态安全屏障[2,7]，也是黄河、长江、澜沧江等河流的发源地和重要的水源涵养区[8-9]。

在“人类世(Anthropocene)”中，草地经历着全球气候变化和人类活动的干扰，导致中国约有90%的天然草地处于不同程度的退化之中，其中严重退化的占60%以上，严重制约区域生态、经济、社会的可持续发展[2,10-11]。2015年，《2030年可持续发展议程》在联合国大会第70届会议上通过并于2016年1月1日正式启动，该议程涵盖17项宏伟的全球可持续发展目标(sustainable development goals，SDGs)，呼吁各国采取行动努力在今后15年实现17项可持续发展目标。SDGs建立在联合国千年发展目标(millennium development goals，MDGs)所取得的成就之上，适用于所有国家，包含经济增长、社会包容和环境保护可持续三个发展维度，致力于消除一切形式的贫困。其中，16项目标直接或间接与草地生态系统有关，因此草地生态系统的多功能性必将在全球可持续发展目标的实现中提供重要保障。

1 草地生态系统多重服务及其多功能性目标特征

根据千年生态系统评估报告和Costanza等提出的生态统服务评价的概念，草地生态系统服务功能是指草地生态系统及其生态过程所形成及维持的人类赖以生存的自然环境条件与从草地生态系统中获得的全部利益，包括支持服务、调节服务、供给服务和文化服务等四部分[12]。支持服务是其他所有生态系统服务功能实现的基础服务，一般对人类产生的效用都是非直接性的，具有明显的时空尺度效应。调节服务是指人类从生态系统结构-过程-功能调节中所获得的直接或间接利益。支持服务和调节服务是草地生态系统生态功能属性的反映，具体表现为土壤形成、气候调节、干扰调节、水源涵养等[13-15]。供给服务是指人类从生态系统中直接或者间接获得可利用的资源要素，是草地生态系统生产生活功能属性的反映，具体表现为初级产品(植物产品等)和次级产品(奶肉毛皮等)的输出等。文化服务是指生态系统提供的非物质文化元素的惠益，给人以精神满足、审美体验和文明发展，是草地生态系统社会功能属性的具体反映，是生态和生产功能综合福祉的有效评估，也是传承独特草原文化的载体。生态功能属性是基础，是系统维持和健康发展的前提条件；生产生活功能属性是过程，是触发草地生态系统服务功能发生改变的触发点和重要干扰；社会功能属性是集成，是生态功能和生产生活功能的平衡关系和管理状况的综合输出，体现社会-经济-生态发展水平(表 1)。

2 草地生态系统支撑全球可持续发展目标

全球可持续发展的17项目标是对经济、社会和环境可持续发展的总体预期。可持续发展目标以人为本，致力于保护人类共同的地球家园，旨在消除一切形式的贫困。其中16项目标直接或间接与草地生态系统有关(表1)。

表1 草地生态系统服务及功能目标特征

2.1 支撑农业生产与健康粮食的提供(可持续发展目标1～3、8、10、12和13)

根据中国科学院院士、著名生态学家侯学煜先生提出的“大粮食”观，草地生态系统中植物群落所能提供的初级生产力和次级生产力，都可以理解为粮食。这为扩展传统农业和土地利用方式提供了新的粮食生产路径，为解决饥饿和贫困问题创造了条件。特别是在人口增长、全球气候变化的大环境背景下，如何养活更多的人口成为全球各国政府与学者共同关注的问题。一些学者提出一个全新的方法：发展草地农业。草地农业是将牧草或其他饲料作物的生产、利用引入农业生产体系，通过粮、草、畜的有机结合，建立起“土地植物产品、动物产品”生产链条，最大限度地生产植物产品和动物产品的农业生产形式。通过推广牧草种植，将单纯的粮仓变为“粮仓+奶罐+肉库”，实现粮食-经济作物的二元结构向粮食-经济-饲料作物的三元结构的转变。农业自古以来是人类生存的基础，草地农业是对人类生存基础的延伸，是提高粮食选择范围、解决饥饿的有效拓展。因此，草地生态系统的支持、调节和供给服务是“大粮食”安全供应的根本。

民以食为天，粮以土为本，土以安为要，一切形式的农业生产根基在于健康的土壤。全球气候变暖和人类活动的加剧，导致草地出现大面积的退化[1]，势必会使地上初级生产力和次级生产力降低，在某种意义上就是粮食减产。因此，在保证“基本粮”维持生计和社会运转的前提下，不断提升草地健康指数，对于消除贫困和饥饿十分重要，从而对发展经济、减少不平等、增进人类福祉等都具有重要意义。

2.2 有效减缓气候变化(可持续发展目标3、11～13、17)

草地生态系统在调节大气成分过程中扮演重要角色。草地是个巨大的碳库，而且减排增汇潜力巨大[2]。全球草地总碳储量约308 Pg(1 Pg=1015g)，中国草地生态系统碳库大小约28.95 Pg，约占世界草原总碳储量的10%，其中植被碳储量约1.82 Pg，土壤有机碳储量约27.13 Pg[2-3]。中国草地碳密度和碳储量从空间上看，呈现从西北向东南逐渐降低的趋势。其中，内蒙古、新疆、青海和西藏4个省份草地分布面积最广、碳储量最大(分别为6.80、6.13、5.68和5.40 Pg)，约占我国草地总碳储量的60%。

从全球区域尺度上看，土壤有机碳的空间分布受温度、降水、植被以及人类活动的影响[2,4]，退化草地在植被恢复过程中可以固定大量的碳，会显著提升草地的固碳功能[5]。因此，应以增加地上生产力和降低碳排放为前提，不断通过适当措施提高草地生态系统的管理水平，如适量灌溉、合理放牧等，继续实施退耕/牧还草工作将有助于提高草地生态系统土壤碳固持能力[6]，从而实现全球碳减排，遏制全球气候变化。

2.3 提供清洁的水(可持续发展目标3、6和11、13、15)

草地生态系统的水分调节功能主要体现在水资源供给和水源涵养等方面。三江源是长江、黄河、澜沧江等众多河流的发源地，是著名的亚洲水源涵养区。草地是该地区主要的生态资源要素，对长江总水量的25%、黄河总水量的49%和澜沧江总水量的15%的供应起到重要保障作用，使三江源成为中国乃至亚洲的重要水源地，素有“亚洲水塔”之称。基于土地植被、降水、NDVI等数据，采用降水贮存量法估算得出，中国草地1980—2000年平均水源涵养量为1.161 7×1011m3·a-1，2000—2010年中国草地平均水源涵养量为1.183 8×1011m3·a-1。其中北方草地水源涵养服务区主要集中于青藏高原和内蒙古高原中东部。草地恢复有助于促进水源涵养能力提升。对三江源实施生态工程前后的水源涵养能力进行估算，结果显示生态工程实施前8年(1997—2004年)草地生态系统平均水源涵养量为1.43×1010m3·a-1，工程实施后8年(2005—2012年)平均水源涵养量为1.65×1010m3·a-1，相比于工程实施前增加15.60%[7]。因此，保护草地生态系统就是保护清洁的水资源。

2.4 保护生物多样性(可持续发展目标1、3、6、13、15)

草原生态系统孕育了丰富多彩的草原动植物资源。据不完全统计，我国草地植物共计254科、4 000多属、9 700多种，还有数百种常见的可作为药用、工业用、食用的经济物种植物，如麻黄草、冬虫夏草、苁蓉、防风、柴胡等。草原野生动物与草地的关系十分密切，它们与植物、微生物共同参与草原生态系统的物质和能量循环。我国草原区繁衍的野生动物有2 000多种，包括鸟类1 200多种、兽类400多种、爬行类和两栖类500多种。此外，我国草原有250多种放牧家畜品种，主要为绵羊、山羊、牦牛等。丰富的生物多样性资源构成我国野生动植物资源基因库，为耐旱、耐寒、耐盐和药用动植物的选育提供基因库，同时包括许多濒危、孑遗、珍稀种等，也是许多作物和牲畜起源中心。目前，受长期过度放牧、气候变化以及生物入侵等因素的影响，草地生物多样性明显降低[21-23]。

2.5 促进可持续社区建设(可持续发展目标1、3～5、8、11～13、17)

联户放牧是当前我国草地管理模式中相对于草地承包到户后单户经营而自发形成的一种新兴合作经济模式。对联合放牧和持续放牧对比分析发现，联户放牧能明显降低草地家畜温室气体排放强度[8]，保持土壤肥力[9]，改善草场质量。联户经营可明显约束牧户的投机行为，避免草地无人监管的弊端[10]，具有更高的生态效率[11]，实现草地的可持续利用[12]。相对于单户经营，联户经营有更高的制度收益，有利于规模经济的实现[13]、能显著提高家庭收入、改善性别关系，促进教育发展[12]、传承藏族文化[14]。因此，为能减少温室气体排放和改善草地质量，促进社区良好的伙伴关系，牧区应继续保持以社区为基础的季节性联合放牧。

3 草地生态系统管理与可持续发展目标的实现

草原被认为是地球上最大的管理生态系统，同时也是受到人类活动和全球气候变化综合影响较大的生态系统。科学有效的管理方式直接决定了草地生态系统生产、生态功能的时空动态平衡，对于其健康发展具有重要意义。草地生态系统管理的发展趋向是“适应性管理”，本质上就是可持续发展管理，特别是对全球气候变化和干扰多变条件的适应。由于草地生态系统的多功能性和多重服务的属性[15]，草地可持续发展管理的未来发展方向应该体现在对“草地生态系统多功能”目标实现的管理上。

草地管理涉及多个方面，其中家畜管理是核心，对草地多功能性有重要影响[15]。家畜管理主要是通过放牧制度、放牧行为或相关技术来实现草地的可持续利用和生态系统功能的完整性。放牧具有流动性、适应性、多样性及地带性[16]，又具有很强的可控制性。放牧行为的可控性决定了草地可持续发展的方向。在传统的放牧视角下，放牧管理制度根据放牧强度可分为不同的组合形式(图1)[17-19]。良好的放牧管理助力实现可持续发展目标具体体现在这几个方面：有助于提高生物多样性，提升植被生产力，促进SDG15实现；有助于提高草地的固碳能力，缓解气候变化，促进SDG13实现；有助于遏制草地退化，改良土壤性质，促进SDG2实现；有助于提升生态系统碳氮功能循环，促进SDG6实现。草地正常的生态功能是实现草地可持续利用，体现其生产功能的先决条件，而生活功能是生态功能和生产功能的综合体现 (“人-草-畜-生态-文化”有机结合的载体)。因此，以“草地生态多功能”为基础的草地管理是实现人类对草地“生产-生态-生活”多功能需求的内在要求，也是有效实现可持续发展的关键选择。

图1 草地管理措施、生态系统服务及可持续发展目标之间的级联关系

4 草地生态系统保障全球可持续发展目标实现的路径选择

实现草地可持续发展必须要坚持生态优先，优化草地生产功能与生态功能的时空配置，统筹“山水林田湖草”一体化保护和修复，构建数字草原信息网络，提高监测预警能力，提升生态安全屏障体系，同步推进牧民生计多样化，不断完善草原监管法制法规，统筹推进生态文明建设，从而实现绿色发展和高质量发展。为此，本文提出了4项措施以保障实现全球可持续发展目标。

4.1 划定生态保护红线，优化草地生产功能与生态功能的时空配置，科学布局草地生态安全空间

基于草地生态系统的特殊性、时空异质性和生态敏感性，确定生态保护红线，优化以国家公园为主体的自然保护地体系，不断推进国家公园体制试点工作，努力保持草地生态系统的原真性和完整性，保护生物多样性，保护生态安全屏障。完善国家级自然保护区空间布局，优化草地生产功能与生态功能的时空配置，筑牢和优化国家生态安全屏障体系，协调推进草地生态安全格局建设。同时，加强草地生态功能区划实施同《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划(2021—2035年)》(以下简称《总体规划》)的衔接，统筹“山水林田湖草”一体化保护和修复，科学地布局全国重要生态系统保护和修复的重大工程。从自然生态系统演替规律和内在机理出发，着力提高生态系统自我修复能力，增强生态系统的稳定性，促进草地生态系统质量和生态产品供给能力的整体改善。目前，我国草地生产功能整体向好[5]，但生态功能研究仍有差距，应依托生态系统野外科学观测研究站网络和自然保护区监测体系，统筹“山水林田湖草”系统治理，为实现草地可持续发展提供重要科技支撑。

4.2 鼓励发展草地农业，推进牧民生计多样化，促进牧区协调可持续性发展

基于草地生态系统的多功能性和多重服务，“大粮食”生产是有效推进可持续发展的重要基础，也是优化平衡居民膳食结构的重要依托。因地制宜大力发展草地农业，有效保证牧草饲料的充分生产，确保国家“大粮食”安全，把中国人的饭碗牢牢端在自己手中，是草地生态系统生产生态功能的优化升级；同步推进牧民生计策略多样化，优化牧区产业结构，促进产业结构调整，加快转变牧业生产方式升级。不断推进农业供给侧结构性改革，完善农业支持保护制度，发展多种形式适度规模经营，培育新型农业经营主体，健全农业社会化服务体系，实现小农户和现代农业发展有机衔接；促进牧区农村一二三产业融合发展，支持和鼓励农牧民就业创业，拓宽增收渠道，统筹协调农村-城镇区域可持续发展。

4.3 构建数字草原信息网络，提高监测预警能力，实现知识和数据共享

为更好地实现草地数字化精准监管，要努力发挥信息化引领创新和驱动转型的先导力量，加快推动云计算、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术在草原上的创新应用、集成应用。完善草地生态系统管理制度，主要从放牧强度、载畜量和放牧方式等方面加以控制，制定有效的家畜配置方案。提高草原监测预警能力，全面推动草原治理体系和治理能力现代化。同时，加强生态公益岗信息辅助和动态观测，构建草原生态大数据，实现数据共治共享。以建设国家生态大数据中心和省级草原数据中心的生态大数据体系为抓手，推进生态大数据交换共享标准体系建设，完善草原数据资源协同共享平台，全面实现智慧草原建设。

4.4 建立和完善草原法制，凝聚社会共识，加快推进草原生态文明建设

草地生态系统多功能性和多重服务的实现需要良好的法制体系作为保障。以生态文化的核心理念推进生态文明制度建设，建立健全草原、湿地等自然资源保护监管方面的法律法规，全面清理、修订现有法律法规中与生态文明制度建设不相适应的内容，增强自然生态系统保护管理的科学性、协同性和有效性，由注重保护管理草地资源向注重保护管理整个草地生态系统转变。全面加强草地监督管理，严厉打击各类破坏草原的违法行为，不断推动形成“政府倡导、社区推动、民众参与”的良好社会氛围，让公众充分感受到草原生态系统的多种生态功能和生态服务价值[2]。提高全民草地生态保护意识，强化草原资源国情宣传，普及相关法规、科学知识等，引导全社会像重视生命一样重视草地生态系统。

5 结语

草地生态系统是人类健康、可持续生存与发展的基础，为人类提供着不可替代的生态系统服务。全球气候变化和人类活动导致草地出现不同程度的退化，严重影响了其生态、生产生活和社会属性功能。合理利用和规范管理是有效解决草地退化的重要举措和出路。当前国家对“草”的重视力度已经达到从未有过的历史高度。我国现阶段的诸多优先战略领域都与草地生态系统有着高度密切的联系，“山水林田湖草”系统治理、国家公园建设等，既是自身推进生态文明，建设“美丽中国”，实现人与自然和谐共生的国家重大科技需求，也是有效落实联合国《2030年可持续发展议程》的重要体现。合理利用草地资源和适应性管理草地生态系统，采取最严格的保护制度、最精准的监测体系、最高效的生计模式，同时全社会以更加全面、系统的观点审视草地生态系统在可持续发展中的作用，统筹协调推进草地生态系统、生态生产资源要素的均衡化，将为实现联合国可持续发展目标提供中国范式。