青藏高原生态文明高地前沿研究：从理论到实践

张林 王金牛 赵旺林

1.中国科学院青藏高原研究所，北京 100101；2.西藏自治区科技信息研究所，拉萨 850008；3.中国科学院成都生物研究所，成都 610041

2023年9月1日，我国颁布的《中华人民共和国青藏高原生态保护法》正式实行，其中明确指出：“国家鼓励和支持开展青藏高原科学考察与研究，加强青藏高原气候变化、生物多样性、生态保护修复、水文水资源、雪山冰川冻土、水土保持、荒漠化防治、河湖演变、地质环境、自然灾害监测预警与防治、能源和气候资源开发利用与保护、生态系统碳汇等领域的重大科技问题研究和重大科技基础设施建设，推动长期研究工作，掌握青藏高原生态本底及其变化。国家统筹布局青藏高原生态保护科技创新平台，加大科技专业人才培养力度，充分运用青藏高原科学考察与研究成果，推广应用先进适用技术，促进科技成果转化，发挥科技在青藏高原生态保护中的支撑作用”，这为支撑与开展青藏高原生态文明高地建设的理论研究和应用实践提供了重要遵循与实现路径。

为展现青藏高原最新的生态学理论和实践研究进展，不断推进青藏高原生态文明高地和生态安全屏障建设步伐，推动《中华人民共和国青藏高原生态保护法》在西藏的先行先试，《西藏科技》编辑部特邀区内外10 家相关科研院所（中国科学院青藏高原研究所、中国科学院山地灾害与环境研究所、中国科学院成都生物研究所、中国科学院西北生态环境研究院、中国科学院水生生物研究所、兰州大学、武汉大学、西藏大学、国家林业和草原局昆明勘测设计院以及西藏自治区高原生物研究所）的多位专家和学者供稿，最终形成以11 篇文章为主体的青藏高原生态相关论文专辑。主要内容既涵盖了土壤有机碳、鸟类和水生生物多样性、苔藓的养分利用效率、植物功能性状等方面的高寒生态学基础与前沿理论研究，同时也涉及人工种草、退牧还草工程的气候效应、冻土保护与双碳目标以及拉萨南北山绿化等具体实践的应用研究话题（图1）。

图1 青藏高原生态文明高地前沿研究专辑框架图Figure 1 A scheme for this special issue focusing on the frontier research on eco-civilization Highland on the Tibetan Plateau

在基础理论方面，吕静雅等综述了土壤有机碳的四种分组方法（物理、化学、生物及模型分组）及其测定方式，同时概述了土壤稳定性响应植物、微生物及土壤矿物变化的机制，指出目前仍缺乏多因素耦合作用对有机碳稳定性影响的研究［1］。养分利用效率一直是生态学和农学关注的热点研究话题，现存大量研究报道多为农业作物［2］或高等植物［3］的方面的实例，涉及卷柏、苔藓等植物类群的具体案例并不多见。本专辑中刘鑫测定了四川黑水县亚高山冷杉林地表两种优势藓类（锦丝藓Actinothuidium hookeri和塔藓Hylocomium splendens）的氮、磷利用效率，发现两种苔藓表现出不同的养分利用策略，即塔藓的氮磷生产力更高，而锦丝藓的氮磷滞留时间更长，具有较保守的养分利用策略［4］。植物功能性状作为研究生态系统变化过程中的功能权衡的有效手段，张宁等调查了西藏东部芒康山莽措湖退化高寒草地狼毒（Stellera chamaejasme）的分枝与叶片性状，发现低海拔狼毒主要偏好于营养生长，即通过增加分枝的叶生物量分配来提高竞争力，而高海拔植株偏向于繁殖生长，通过增加花的生物量分配以提高传粉成功率，多样的生态适应性策略成为其在退化草地呈现为优势物种的关键机制之一［5］。同样针对高寒草地，夏茂林等分析了念青唐古拉山南坡当雄钉柱委陵菜（Potentilla saundersiana）叶片形态性状的海拔变化，发现掌状叶片的周长/面积比具有随海拔升高而显著增加的趋势，即随海拔增加，钉柱委陵菜通过减少叶面积、增加叶裂程度的方式适应胁迫生境［6］，这与前期在同一坡面发现的藏西风毛菊（Saussurea stoliczkai）通过降低叶片长宽比来适应海拔变化有所不同［7］，为探究植物生态适应性提供了简单易测的叶片形态指标新视角。在生物多样性方面，张健嵩等利用样线法详细调查了拉萨林周县甘曲湿地冬季鸟类多样性，共记录鸟类9 目22科38 种，包括国家一级重点保护鸟类1 种，国家二级重点保护鸟类3种；鸟类物种组成以雀形目为主，占调查鸟类总数的54.55%，而雁形目鸟类在个体数上具有绝对优势［8］。王有鑫等调查了拉萨河流域大佛岛水生生物的物种丰富度，在6 个采样断面共采集到底栖动物15 种(属)，7 科，隶属2 纲，其中以昆虫纲为主；共鉴定出浮游植物5 门58 属，主要为硅藻门，部分断面因修筑堤坝导致底栖动物数量明显低于自然生境［9］。拉鲁湿地享有拉萨的城市之肺的美誉，但由于紧邻城市所伴随的人类活动和气候变化的双重干扰，使得外来入侵植物风险加剧，但目前尚缺乏较为详实的调查报道。李森等通过在拉鲁湿地设置9 条样线74 个样点，发现以菊科（38%）、豆科（17%）和禾本科（14%）为主的入侵植物29 种。其中美洲起源的植物占据优势，亟需在今后的湿地防控中予以重点关注［10］。

在应用实践方面，青藏高原退耕还林还草、土地沙化治理以及天然林保护等重大生态工程的气候效应如何？魏达等人通过典型生态工程对比监测和数据资源整合，系统研究了退牧还草工程地-气间的碳水热效应，发现青藏高原高寒草地生态系统是重要的碳汇，而生态恢复工程能够显著提升其40～60%的碳汇。因此，退牧还草生态工程具有显著的碳水热效应，是我国应对气候变化中不容忽视的行动与措施［11］。在全球气候变暖背景下，以碳循环为基础的双碳目标提升到了前所未有的战略高度，而青藏高原作为我国乃至全球冻土分布的重要区域，且多年冻土也是陆地生态系统最大的土壤有机碳库，其冻土活动层变化直接影响碳排放过程，因此，构建近自然的冻土保护技术体系是减少温室气体排放的关键举措之一［12］。气候变化加剧了自然灾害发生风险，所导致的极端天气现象频发，直接影响青藏高原牧草生长与产量，开展人工种草以提供优质饲草补给成为高原牧业稳定发展的重要保障。本期专辑中，姜丽丽等人通过在那曲、当雄、拉萨等地连续3 年的野外大田种植实践，提出在西藏种植优质高产芜菁的建议，为解决西藏独特资源禀赋条件下饲草短缺问题提供了重要途径［13］。人工林的栽种与培育则更多的体现人们改造自然、美化环境、提升固碳潜力等生态效益的目标和决心。张林等从植被地带性分布角度分析，认为拉萨及周边自然植被主要发育为亚高山灌丛、草原，在未来进一步变暖背景下，自然植被仍将保持草灌丛类型，不大可能向较为湿润的疏林地带或温带森林发展；基于气温估算拉萨及周边地区潜在植被叶寿命在2.5～3.2 年之间，表明潜在植被为常绿森林，通过不同的物种选择和搭配，将人工建植群落叶寿命控制在理论值范围，可为拉萨南北山绿化及可持续发展提供科学依据［14］。

被赋予“世界屋脊”“地球第三极”“亚洲水塔”等盛名的青藏高原拥有多样的陆地生态系统，也是最容易受到全球气候变化影响的地区之一。本专辑的诸位作者均具有长期在高寒地带开展研究工作与实践行动的经验，通力协作的尝试能够对解决高寒生态环境问题以及构建青藏高原生态安全屏障提供具有现实指导意义的科学思路与研究案例。该专辑的内容既契合西藏“十四五”规划和二〇三五年远景目标中的具体建议条目，也是对总书记在中央第七次西藏工作座谈会上强调的“全面贯彻新时代党的治藏方略，建设团结富裕文明和谐美丽的社会主义现代化新西藏”“保护好青藏高原生态，将其打造成全国乃至国际生态文明高地”等重要指示与号召的响应。更是在全球变化背景下对解决全球环境风险认知的不确定性，搭建区域内科研人员、政策制定者和其他利益相关体进行有效沟通的平台，并为民众生计获取与人类福祉提升提供可持续的解决方案。