青藏高原高寒草地的退化及其恢复_贺有龙

草业与畜牧

2008年第11期总第156期

CAOYEYUXUMU

综述

青藏高原高寒草地的退化及其恢复

贺有龙1,周华坤2*,赵新全2,来德珍1,赵建中3

(1. 青海省果洛州草原站,青海大武814000;2. 中科院西北高原生物研究所,青海西宁810001;

)3. 青海省草原总站,青海西宁810008

摘要:述评了青藏高原高寒草地的退化及其恢复治理。青藏高原高寒草地是世界著名的放牧生态系统之一,严重的草地退化正在危及着高原的生态环境,三分之一的高原草地已经退化。“黑土滩”退化草地,作为高原上严重退化草地的一种特殊形式,已经从上世纪80年代的396.57×104公顷增加到90年代的703.19×104公顷。然而,迄今为止青藏高原高寒草地的退化趋势仍然没有改变。研究表明高寒草地的退化是一种连续的过程,遵循如下的次序:未退化草地-轻度退化草地-中度退化草地-重度退化草地。高寒草地退化的原因包括人为和自然因素的影响。人为因素包括季节性过度放牧、盲目开垦草地、采矿、道路建设、开矿采金等等。自然因素包括气候变暖变干、鼠虫害影响、风和水的侵蚀、草皮层冻融等等。需要强调的是在许多高原地区过度放牧总是草地退化的主要原因。面临着这个严峻的形势,许多科学家和当地政府从20世纪80年代起充分重视退化草地恢复,以达到保护天然牧场和生态环境的目的。基于恢复生态学的原理,针对退化草地的恢复,一些有效的实践及综合治理的对策已经在青藏高原得到发展。退化草地恢复的实践包括围栏封育、松耙、补播、施肥、草皮移植、啮齿类动物及杂草的控制、选择和筛选优良牧草、建植人工半人工草地、优化家畜结构等等。基于这些实践,退化草地的综合恢复,人工草地建植及持续利用在青藏高原高寒草地分布区应进一步加强。

关键词:草地退化;过度放牧;气候变暖;害虫破坏;综合治理中图分类号:S812.8

文献标识码:A

文章编号:1673-8403(2008)11-0001-09

青藏高原位于中国西南部,大约占中国土地面积

的25%,包括西藏自治区、青海省、四川省西北部、甘肃省南部。青藏高原的形成和进化影响了欧亚大陆中低纬度的大气循环模式,促使了高原季风的形成,并自第三纪以来改变了当地的生态环境[1]。青藏高原的高寒草地是世界上最著名的放牧生态系统和最大的草地系统之一,大约有1.3亿公顷的牧场和7000万的家畜。

青藏高原的主要草地植被种类包括高寒草甸、高寒灌木、高寒草地、高寒荒漠。胡自治将青藏高原的高寒草地分为以下五个亚区:Ⅰ.西藏西北部的高寒草地和沙漠;Ⅱ.西藏西南部的温带山湖盆地和高寒草地;Ⅲ.祁连山脉及环青海湖区域的温带草地、高

收稿日期:2008-06-17

基金项目:中科院西部行动计划二期项目第二课题(KZCX2-)、国家科技支撑课题第一专题(XB2-06-022006BAC01A02-)、“西部之光”人才培养计划()、国家自然科012004年度学基金面上项目()和中科院知识创新工程重要方30700563向项目课题()KSCX2-YW-N-040-01*通讯作者

寒草地和高寒草甸;Ⅳ.青藏高原东部的高寒草甸;Ⅴ.喜马拉雅山脉南部的山谷暖灌木草甸和山脉草甸(见表1)。第四亚区是高原上最重要的一个,它具有最大的草地面积和理论载畜量。

在独特的地理环境和气候条件的影响下,高原上有许多特有植物和动物,例如独一味、华福花、藏羚羊、普氏原羚、高原鼠兔、喜马拉雅旱獭等等。因此,高原生物多样性的保护至关重要。除了作为独特的地理单元和世界上独特的生物多样性价值,青藏高原的草地还因为两个原因而显得尤为重要。其一,草地生态系统是一些主要河流的上游环境。长江、黄河起源于青藏高原,他们在上部流域的作用对下游区域有着深远的影响。其二,草地为放牧家畜提供了饲草料。由于种植农业在草地上并不可行,动物的放牧可使牧民们将植物的生物量转变成动物产量,这既可被他们自己消费,也可将其买卖转化成收入。

这个区域处在一个关键时刻。严重的草地退化正在危及着高原的生态环境,大约有0.45×108公顷的退化草地,占总调查高原草地的三分之一,并且退化草地的面积正在增加。在过去的几十年里这些草地退

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表1青藏高原草地种类的区域分布及主要特征

亚区I II III

行政区域西藏那曲,阿里

海拔(m )4500~5300

降雨量

(mm)150~300200~400200~595

平均温度()℃-0.6~0.10.5~8.3-0.5~8.7

草地面积

(×104m 2)4849.81912.6943.5

理论载畜量

()×104羊单位

1372.91897.8932.8

植物特征物种多样性、植物密

度和牧草产量低植物密度高, 草本质

量低高丰富度, 高盖度,

高草本产量嵩草草甸占优势,高

低丰富度, 高盖度,

草本产量高丰富度, 中盖度和

草本产量

西藏拉萨,山南和日喀则4000~6000青海海北,海南,海东,

2000~3500

海西,黄南;甘肃河西走廊

青海玉树,果洛,黄南和唐古拉;西藏昌都,林

3500~4500

芝;甘肃甘南州;四川甘

孜州和阿坝州西藏林芝,山南和日喀则;

1500~4500

云南迪庆,丽江和怒江

IV 100~700-6.0~8.04991.84610.1

V //338.5415.4

注:表中的亚区是:I. 西藏西北部高寒草地和沙漠;II. 西藏西南部温带山湖盆地和高寒草地;III. 祁连山脉及环青海湖区域温带草地、高寒草地和高寒草甸;IV. 青藏高原东部高寒草甸;V. 喜马拉雅山脉南部山谷暖灌木草甸和山脉草甸。

化严重,许多研究表明,高寒草地当前的生产量相比二十年前已经下降了30%。另据青海省的研究表明,30年间地上生物量下降超过了73%,而有毒植物增加了5.6倍[2]。同时,本地的动物类群已经大大减少,几乎每个大中型的哺乳动物都已受到威胁。

青藏高原高寒草地生态系统正面临着丢失许多本地生物物种,打破草地生态平衡,打破可持续放牧的能力以及区域主要经济活动的危险。青藏高原高寒草地的环境退化相当显著以至于不仅引起了生态学家而且是政府官员的注意。面临着这个严峻的形式,当地政府以及来自中科院、青海省、西藏自治区、欧盟及美国的科学家已经对当地草地退化给予了足够重

4]

。为了恢复退化草地,保护自然牧场和生态环视[3,

境,一系列的试验和综合的草地管理做法已经从20世纪80年代起在高原退化草地上进行[5]。1青藏高原高寒草地退化的基本信息

青藏高原退化草地有关“黑土”的现象是最早被Ekvall[6]报道的,这在30年代是一种特别严重的高原退化草地。随着人口的增长和经济的发展,建国以来青藏高原高寒草地的退化越来越厉害。20世纪末,青藏高原的草地退化已经成为了一个特别的生态环境危机。高寒草地的退化是一个连续的过程。它的顺序如下:未退化草地-轻度退化草地-中度退化草地-重度退化草地[2]。高寒草甸是青藏高原上主要的牧场种类[7](见表1)。刘伟等[8]指出了青藏高原高寒草地退化的相对数量标准。根据地上生物量、植物覆盖度、优良牧草比率、土壤硬度的相对价值,所有的草地被划分为4个种类,它们分别是未退化草地、轻度退化草地、中度退化草地、重度退化草地(见表2)。未2

退化草地总是被嵩草属()植物所支配,例Kobresia

如矮嵩草、小嵩草以及藏嵩草,伴有禾草和一些杂类草[2],植被覆盖度通常超过85%,并且没有明显裸露的土地斑块。在轻度退化草地上,早熟禾、垂穗披碱草、羊茅是优势种,取代了嵩草。嵩草和一些非禾本科草本植物成为伴生种,草地开始退化并且小的裸露土地斑块随机出现。中度退化草地总是出现在轻度退化草地之后,由禾草和非禾本科草本植物共同支配。植被覆盖度下降,裸露的土地在退化期间出现得越来越多。草地虫害开始毁灭草皮,影响整个系统。在重度退化草地上,优势植物被典型的有毒植物和非禾本科草本植物代替,如白苞筋骨草、棘豆、鹅绒委陵菜、短穗兔耳草、肉果草、矮火绒草、甘肃马先蒿、茉苓草等等,禾草和莎草的比率非常低。一些重度退化草地有明显的裸露景观特征。在这个阶段,啮齿类动物通过挖掘和过度撕咬毁灭植被,风和水的侵蚀现象同时出现。这些草地不再适合放牧,不能维持牧民的生计。总的来说,随着退化的水平由轻到重,地表生物量、植被覆盖度、优良禾草的比率、土壤硬度、土壤湿度和有机物含量一同下降[2](见表2)。Wang等的研究表明从未退化草地到重度退化草地,根据主成份分析方法,植物的多样性和丰富度指数有下降的趋势。例如刘伟等[8]调查了青藏高原上40个0.25m2的样地,退化草地上只有8.7个物种,46%的植被覆盖率。在一个未退化的草地上,取样调查的物种数目及其盖度是其两倍。在退化的草地上,单子叶植物种类下降了,而不适合动物取食的双子叶植物增加了。需要强调的是重度退化草地是一种被习惯称为“黑土滩”的退化草地,是青藏高原的一个特别类型[6]。它

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指的是最初矮嵩草占优势的高寒草甸退化后,或从最初的植被退化到裸露土地后的次生裸地或严重毁灭的草皮景观的大片区域。“黑土滩”退化草地广泛分布

退化水平未退化草地轻度退化草地中度退化草地重度退化草地

地上生物量比例()%

10070~8550~69.9

在海拔3700m或更高的高原。因为退化区域的土看

、“黑坡”或起来很黑,所以又可以叫它们“黑滩”

“黑山”。

优良牧草比例()%

>7050~7030~49.9

土壤硬度(·)kg cm -2

>43~42~2.9

表2青藏高原草地退化相对标准

盖度()%>8570~8550~69.9

在20世纪90年代青藏高原退化草地的总面积是

4251×104公顷,占可利用草地的32.69%。“黑土滩”退化草地的总面积从20世纪80年代的396.57×104公

地点

可利用草地面积

2

(×104hm )

顷增加到90年代的703.19×104公顷,而比率从

12.74%增加到16.54%(见表3),高寒草地的退化趋势仍然没有好转。

“黑土滩”退化草地“黑土滩”退化草地占

2

面积(×104hm )

表3青藏高原退化草地的分布和面积

退化草地的面积

2

(×104hm )

退化草地比例()%1980s 18.1228.7927.3144.3621.42

1990s 30.0031.8233.0049.0032.69

退化草地的比例()%1980s 15.3513.209.008.0012.74

1990s 16.4421.1813.2112.8416.54

1980s

西藏青海四川西北甘肃南部合计

6636.123161.031416.041607.1612820.35

1202.59910.28386.67712.873212.41

1990s 1990.841005.52467.29787.454251.10

1980s 184.60120.1434.8057.03396.57

1990s 327.33213.0361.71101.12703.19

2高寒草地退化的原因

高寒草地退化的原因是由人为和自然因素的综合影响造成的[2]。人为因素包括季节性过度放牧、盲目开垦草地、采矿、修路、采金挖沙等[9]。自然因素包括气候变暖干化、鼠虫害、风和水的侵蚀、冻融等[10]。

2.1高寒草地退化的人为因素2.1.1过度放牧

青藏高原的草地生态系统是地球上最大最宏伟的区域,是一个有价值的资源。草地放牧家畜的历史悠久,许多放牧土地达到了几个世纪,草食家畜放牧的很多区域已经达到成千上万年[7]。所以,家畜对很多地区的植物和生态系统的过程有直接重要的影响[11]。

12]

许多研究[11,表明,放牧强度和放牧模式对植物群落结构和地上生物量有重要的影响。家畜的放牧能够通过改变组成、结构、生产率来影响草地植物[11]。家畜影响草地的直接方式包括通过移动和破坏地上植物组织来影响生理和形态上的植物过程,并且通过粪和尿来改变草地的有机和矿物属性。通过减少植被覆盖和枯枝落叶的数量,增加水的径流和土壤侵蚀,减少水渗透。

青藏高原过度放牧的形势是由增加的人口和家畜

造成的[13]。如今每个牧民家庭拥有比以前更多的家畜。位于黄河源区的玛多县,50年来家畜数量的变动见图1。家畜的数量在1960年迅速增长,家畜数量的最大值出现在70年代末80年代初。因为有限的牧场面积和载畜能力,草地被过度放牧,继而引起退化。因此,玛多县家畜数量自1980年缓慢下降。

图1玛多县家畜数量的变化

在内蒙古的温带草地和黑龙江的针茅草地具有类似的草地退化原因。家畜的过度放牧造成了动植物种群组成的重要改变。在高寒草地,禾草和枯草的比率降低而非禾本科草本植物随着放牧强度的增加而增加[12]。白苞筋骨草、棘豆、鹅绒委陵菜、短穗兔耳草、肉果草、矮火绒草、甘肃马先蒿、茉苓草和其他非禾本科草本植物,作为高寒草地退化的指示植物种,大多不适合饲养藏系绵羊和牦牛。杂类草本植物

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正如上所述,随着放牧强度的增加而迅速增加。长期的严重放牧明显影响了草地,造成了草地的退化。优良牧草植物首先随着重牧而消失。家畜集中的地方易导致过度放牧,严重践踏,粪尿排泄物中有机化学物质的积累和集中,能够随着渗透增加沉淀物的产量。长期的严重放牧也能耗尽土壤的营养物质。家畜放牧引起的植物群落的改变对野生动物有许多次生影响。例如,家畜放牧通过灌木及草本植物覆盖度的下降来改变鸟及小哺乳动物的组分。持续的、严重的放牧造成野生动物栖息地的实质性改变,影响灌丛结构,并随后影响鸟类的种群和多样性。植物群落组成的改变

县那曲比如班戈索县玉树河南阿坝若尔盖石渠甘南

实际载畜量()×104羊单位

182.5093.32111.1958.30

251.90158.74824.01128.91320.46693.81

导致了啮齿类群落的改变,并且小型哺乳动物种群的生存主要依赖于植物种群所提供的栖息地模式和食物因素。因为过度放牧,高原鼠兔和鼢鼠的数量在植物群落的高度变矮后迅速增加。

过度放牧已经导致了青海省海北地区30%的草地退化。事实上,过度放牧的现象,特别在高原冷季草地上非常普遍[2]。青藏高原一些县具有超负载率,其实际家畜承载量与理论承载量相比高出许多(见表4)。因此,过度放牧应该是造成青藏高原高寒草地退化的最重要因素[2]。

表4青藏高原不同县实际和理论载畜量的比较

理论载畜量()×104羊单位

105.1046.0086.0052.00

170.90156.78763.97120.78235.23619.45

超载率()%

73.64102.8729.2912.11

35.331.257.86.7336.2312.00

西藏

青海

四川西北甘肃南部

注:上表中的数据来自Wang 等。理论载畜量=(牧草产量×牧草利用率)/(日放牧采食量×放牧天数);超载率=(实际载畜量-理论载畜量)/理论载畜量×100%。

2.1.2草地生态系统及家畜管理不当

由于高海拔气候、不发达的科学技术和管理水平,畜牧业的生产通常采用传统落后和单调的游牧方式。草地退化也与忽视保护和建设草地资源有关。人口和家畜的增加使得草地资源更加短缺。母畜比例低下,出栏率小,以及家畜饲养周期长都是由于畜牧业结构不合理造成的。草地对家畜承载力的下降,对青藏高原游牧民及下一代的生计都产生了严重的后果。

许多草地放牧家畜的消极影响是由放牧压力的空间分布造成的。被牛羊空间流动性改变所影响的最重要的生态因素是有差别的利用季节性草地,被称为夏

暖季牧秋草地和冬春草地。在青藏高原,夏秋牧场(

场)面积比冬春牧场(冷季牧场)要大,而放牧时间前者却短于后者。以上差异使过度放牧现象更为明显,特别在冬春牧场。矛盾存在于草的供给和家畜在枯草期间所造成的草地对家畜容纳能力的下降,这些强烈地影响了冷季草场的生长,使大多数家畜营养供给水平降低。高原畜牧业处在如下的恶性循环中:草地退化-草畜矛盾加剧-生态环境恶化。2.1.3人为不合理的干扰4

人为不合理的干扰包括盲目的开垦草地、采矿、道路建设、采金挖沙等也同样加速了草地退化的过程。20世纪50年代末60年代初(大跃进时期),大量开垦草地成为农田,增加农作物产量的政策,被认为是大跃进时期的生态灾难。1956到1959年,青海省将667000公顷的草地开垦为农田。由于水资源供给不充足和不适合作物生长的温度,大多数农田被快速遗弃,三十年后,这些遗弃的土地并没有完全恢复,植物处在次级演替阶段,啮齿类动物的数量远远高于正常条件下的草地。

采矿、道路建设、采金挖沙等严重破坏了草皮层,由于高原上多强烈的大风[10],加速了草地的退化。同时,当地牧民为了寻找药用植物和虫草,将完整草皮挖出,并砍伐灌木,对草地的危害亦十分严重。例如,

)的根总是在高寒草甸上麻花艽(Gentiana straminea

因为药用目的而被采挖。伴随着风水的侵蚀和冻害,破坏的草地容易变成典型的“黑土滩”退化草地[13]。2.2高寒草地退化的自然因素2.2.1气候变暖变干

全球气候改变是世界环境的焦点。据全球气候模

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型预测,全球气温在下个世纪将增加1.5 ̄4.5℃。作为世界的第三极,青藏高原气候变暖趋势和世界的其他地方类似,并且高原平均空气温度的增加率是0.16℃/10a,高于世界的0.03 ̄0.06℃/10a及中国的0.04℃/10a[1]。张国胜等发现总降雨量和以前相同,而降雨的季节性在高原上不同。降雨量在冬春季节是增加的,而在夏秋季节下降。降雨季节性分布的改变导致草地明显干旱。

高海拔生态系统被预言为地球上栖息地中最敏感最易受到气候变化影响的生境[1]。青藏高原上气候变暖变干严重影响了草本植物的物候、植物群落结构、草本产量和群落演替。草本植物产量下降,高寒草地的群落结构变得单一,草畜矛盾变得明显。所有这些负面影响是草地退化的基本驱动因素。气候变暖变干影响了高寒草地和高山沼泽草甸的群落结构和功能。由于有限的降雨量和增加的干旱指数,这些湿地植物将首先退化消失。由于气候干旱不利于矮嵩草群落的生长,青藏高原高寒草甸因气候改变的影响已经相当显著,在黄河源区气候改变已经证明是草地退化的主要原因[13]。另外,在气候变化的影响趋势下,永久冻土将退化,表层土的水容量将下降,沼泽湿地将变干,植物优势种将演替退化。2.2.2啮齿类动物的危害

)及高原鼢鼠高原鼠兔(Ochotona curzoniae

)是高寒草地上天然的小型哺乳动(Myospalax baileyi

物,属于高原土著啮齿类动物,它们广泛分布在青藏高原上,在青海、西藏、四川西北部和甘肃南部的分布面积分别为633万公顷、644万公顷、186万公顷和267万公顷。青藏高原至少拥有6×108只高原鼠兔和1×108只高原鼢鼠,它们每年耗费1.5×1010kg新鲜草料,这可以饲养1.0×107只藏羊。它们在高密

适度放牧

度时和家畜在牧草方面的竞争最为严重,据调查在达日县高原鼠兔种群密度高达374只/公顷。这些小型哺乳动物通过挖掘啃咬草皮对高寒草地造成巨大破坏。这些活动通过疏松草皮层破坏根系而加速了侵蚀及退化率[4]。高原鼠兔和高原鼢鼠对土壤及植物界面都产生了一定的干扰,据报道,在重度退化草地它们的存活率较高。在草地严重放牧干扰下,它们的增殖率也非常高。这些小型哺乳动物的增殖也是草地退化程度最严重的外向指标,被它们毁坏的草地最终易转变成次生裸地。青藏高原高寒草地上退化裸地的面积大约是7.03×106公顷,这覆盖了16.54%的退化草地。2.2.3土壤侵蚀及草皮层冻融过程

青藏高原以严酷的生态环境而著名。在高原的大部分地区,强风(>17.2m/s)通常发生在冬天(从11月到翌年4月)。夏季有丰富的降水,而冬天不够充足,由局部强风和阵雨造成的土壤侵蚀十分明显[9]。一般而言,日常和季节性的冻融过程及干湿变动在高原上十分强烈,这容易导致草皮层的疏松和坍塌毁灭。夏季多降雨,冬春季节多大风,草皮层冻融过程等外界驱动因素为退化草地的形成创造了合适的外部条件。3高寒退化草地的恢复和更新

Noss和Cooperrider认为理解草地生态功能和过程是保护青藏高原生物多样性和恢复退化草地的基础。植物对环境压力如何反应的规律性认识及对它们合理管理的实践,对合理管理高寒草地及退化草地的恢复至关重要。Rikhari等报道了在中喜马拉雅高寒草甸人工诱导次级演替的过程和特征。周兴民等最先报道了青藏高原高寒草地演替的过程和动植物群落协同演变的机制。在高原面上过度放牧扮演了高寒草地退化过程的最重要角色(见图2)。

啮齿类控制补播

适度放牧过度放牧过度放牧

围栏

适度放牧

过度放牧

图2青藏高原高寒草地地上植物和小型哺乳动物群落的演替过程和机制

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高寒草地生长季节短、生物量季节增长低及高寒植物有性繁殖体较少等特点,使在没有人为干扰恢复下的退化草地自然恢复效率极其低下[7]。以前用来恢复退化高寒草地的方法包括播种、个体移植和草皮移植。用生态学的原理筛选退化草地恢复有效的办法,将为该区退化草地治理提供有效的策略,用以维护和增强草地资源的重要生态功能。有效的恢复策略包括进行鼠虫害控制、引进目标种的繁殖体、恢复适当的干扰机制和管理等。利用演替的过程和高寒草地的退化机制(见图2),基于生态学的恢复原理,恢复高寒草地的一些有效实践和综合策略已经在高寒草地得到发展[2]。3.1恢复策略3.1.1围栏封育

围栏封育在恢复黄土高原过度退化的草地及欧洲退化的沙滩植物中证明是一种有效的方法,对于青藏高原退化的嵩草草甸也应是一个重要的恢复治理策略,特别对轻度退化和中度退化草地[2]。优良草本例如针茅属和羊茅属及嵩草属的一些种类在退化草地围封两三年时即可完成生命周期。围封使优良牧草的分蘖能力和丛径增强,植物种群的密度、盖度及产量增大。群落结构及功能的改变将加速退化草地的恢复过程。笔者的研究表明:五年围栏的处理大大影响了退化的矮嵩草草甸,优良牧草在退化草甸的比率从0.29迅速增加到0.48,并且矮嵩草草甸的草地质量指数迅速增加。这个封育策略是青海省一直大力推广的“四配套”计划的一项内容(围栏草地、人工种草、定居点建设和暖棚建设)。这个策略在不发达的高原牧区被证明是有效和成功的。青藏高原上超过80%的牧民家庭在政府的补贴下建立了围栏[4]。3.1.2松耙、补播、施肥和草皮种植

草地恢复包括针对废弃的草地进行适当管理,恢复技术的再引进,可耕作土地上再建立物种丰富的草地等[18]。耙土和浅耕能够改进土壤结构,施肥、补播乡土草种能够加速植物演替的恢复速率。对于石油污染的阿拉斯加北极苔原,施肥和播种对植物的恢复具有一定影响。对于恢复重度退化草地,特别是青藏高原上独特的“黑土滩”退化草地,松耙、补播和施肥等被证明是有效的策略。很多研究报道了用禾草的优势来恢复退化草地,因为它们通常是干扰迹地的早期天然殖民者。这些实践正如上述讨论的对于禾草和莎草产量有积极的影响。它们不仅能改善生态环境,增加太阳能利用,而且增加了植物群落物种的丰富度、盖6

度、优良牧草比例、有效的土壤营养物含量,并且加速了物质的最佳循环。在高寒草地进行补播时,优良牧草比例的增加是因为杂草植物被抑制了。

移植草皮作为一种恢复高山退化环境的技术在北美高山草地被广泛应用。在青藏高原,这种技术仅仅用于青藏铁路的建设来防止工程建设引起高山植被的退化[21]。

3.1.3啮齿类动物和杂草的控制

啮齿类动物的破坏是高寒草地退化的一个原因[2]。啮齿类动物的控制,特别是对高原鼠兔的控制,是防止草地退化的必然手段[2]。Smith和Foggin[3]认为,由于高原鼠兔在高寒草地生态系统功能中的关键角色,高原鼠兔是青藏高原上的关键种。它的挖洞活动使土壤得到再利用,它的挖洞为各种鸟类和蜥蜴提供了住所,并且它是高原上大多食肉动物和猛禽的主要猎物。然而,在青海省果洛州中度退化草地的研究表明,高原鼠兔消费了比家畜更多的草地饲草[4],草地植物由于啮齿类动物的破坏而不易恢复。在青海,据当前估计啮齿类动物(高原鼠兔或高原鼢鼠)分布面积达到447.2万公顷,当啮齿类动物密度超过了其危害阈值便开始造成草地的退化时,必须进行有效控制[3]。当密度超过48只高原鼠兔/公顷和4只高原鼢鼠/公顷,控制就应该开始以便减少经济损失[22]。为了控制啮齿类动物的数量,恢复退化草地,人工毒杀和使用不育剂等方法被用于高原鼠兔和鼢鼠种群的控制[4]。用燕麦种子拌种的一种抗凝剂药物对它们具有很高的控制率。C型或D型肉毒素也在目前的三江源治理工程中被广泛推荐和使用,并对其它哺乳动物无害。另外,为了决定最佳时间和方法控制啮齿类的密度,监测啮齿类种群的动向是十分重要的。整合的治理策略建议是控制种群的数量而不是彻底根除啮齿类动物。施银柱认为,控制高原鼠兔造成破坏最有效的方法就是改善草地条件,通过对栖息地特征改变,用生态控制法来抑制高原鼠兔的种群密度。按一般的认识和经验,植物群落特征的改变(产量、盖度、物种数目)被用来作为退化草地的主要指标。杂草在中度退化和重度退化草地的比例非常高(见表2),这消耗了许多资源,而草地的经济利用价值却不高。通过控制杂草来改善和恢复退化草地很有必要。筛选试验证明,2,4-D丁酯、草甘膦、使它隆及甲磺隆和苯磺隆混合除草剂控制毒杂草非常有效。杂草控制使牧草产量、盖度、优良牧草比例迅速增加。这个技术策略是恢复退化草地综合对策中的一项重要技术。

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3.1.4利用遥感和地理信息系统技术

地理信息系统(GIS)技术是一个用来分析植物恢复改变趋势的好方法。分析当前及历史的景象来追踪退化草地,特别是“黑土滩”蔓延的程度,对于退化草地的恢复十分重要。利用RS和GIS技术的结果能帮助政府人员和技术员做出有关牧群活动和草地资源的正确实用的政策[4]。基于RS和GIS技术,陈全功等分析了青海省达日县草地退化的面积和形成原因。可用草地、可用草本及食用草本植物产量的比例,通过1985到1997年草地资源遥感资料及其识别和校正,建立了草地资源的RS动态监测模型,用来测量总的牧草产量,不同草地的理论载畜量及在达日县每个镇的草地变化动态。另外,调查了退化草地空间分布程度,并且绘制草产量和草地退化图。结果显示,RS和GIS技术能为系统监测草地资源提供参考基础,并对草地退化管理制定政策。因此,为了高原退化草地的综合治理,在其它区域该技术应该被大量使用。3.1.5优良牧草品种的筛选

植物群落是由不同物种组成。筛选好的牧草取代那些低质的牧草对于补播十分必要。一些一年生和多

)产量年生牧草(如燕麦、披碱草、羊茅、早熟禾等

高,对严酷气候的适应力强,已被筛选作为补播的当家牧草品种。它们是本地种,在恢复过程中经常扮演先锋种的角色。这个策略是在重度退化高寒草地上建设人工、半人工草地的基础。然而,一些易于形成草皮层且具地下茎的矮禾草,需要进一步加强筛选。3.1.6建设人工、半人工草地

建设人工、半人工草地能够在天然草地上减轻放牧压力(特别在冬春牧场),缓解草地在时空利用上不平衡的矛盾。这是目前恢复和更新退化高寒草地的主要方法。人工草地选择建设在“黑土滩”退化草地上,这里植物盖度少于30%并且农业机械能够很好得到使用。其耕作技术是“深翻耕+播种+施肥+鼠虫害和毒杂草控制”。半人工改良草地选择建设在重度退化草地上,这里植物盖度大于30%,土层并不很厚,农业机械化不易使用。其耕作技术是“松耙+补播+施肥+鼠虫害和毒杂草控制”。由于建设人工、半人工草地能够获得较高的牧草产量和盖度,这激发了当地牧民在“黑土滩”上建设此类草地的积极性。然而,这种恢复策略应该基于当地的自然环境条件和经济社会的发展水平,建设过多的人工草地对于脆弱的生态系统和高原上不发达的经济来说是目光短浅的。3.1.7家畜生态结构的最佳化

因为绵羊和牦牛随着性别和年龄组的不同生产能力各不同,就有一个年龄组和性别比的最佳结构使草地-家畜生态系统的产量和效益最大化。实现家畜生态结构的最佳化将会在根本上降低天然草地放牧压力,有效地防止草地退化。在理论研究上,周立等的研究表明,按家畜数量算,30%应该是牦牛,70%应该是绵羊和山羊,母畜比例应该占48% ̄50%。大约30%的家畜应该在入冬前出栏,以保证拥有一个3 ̄4年的合理周转期,如今5到6岁母羊因为藏民的文化传统而不愿意宰杀。位于海北藏族自治州门源县的中国科学院海北高寒草甸生态系统研究站,自1993年起已经开始了针对邻近的门源马场和一些个体牧民的引导示范工程,优化家畜生态结构,结果显示在增加收入和草地保护方面非常成功。由于教育水平低,此类科学试验的结果和先进的技术没能有效地在海北地区推广应用。遗憾的是,这项管理技术也未能广泛地在三江源高寒草地地区应用。3.1.8高寒草地和家畜的合理管理

利用和管理草地生态系统的失败必然导致草地的退化。管理和利用好这些放牧土地,为当地农牧民生产生活提供可以利用的家畜和生产资料,维护生态结构和功能,保护生物多样性及恢复退化草地,这在合理管理高寒草地和家畜的情况下完全可以实现。将放牧压力调整到一个合理水平,保护好放牧草地,草地生态系统会进入到一个良性循环状态。

合理地管理高寒草地和家畜能减轻放牧强度和预防草地的退化演替。放牧强度应该合理科学的制定。周立等的研究表明每个季节45%的草本利用率适合草地和家畜的生产。季节性的畜牧业应该按照草地生长特征的时空特点执行,具体方法包括在暖季充分利用牧场,迅速转化草地牧草成为家畜产量,保护扩大冷季牧场的面积,基于牧草产量决定家畜的数量。建议通过畜种改良来发展季节性的家畜生产;在冬季建立塑料温棚来保护家畜从而减少维持体温的能量消耗;在冬季通过补饲手段来育肥牛羊等。3.2退化草地的综合恢复治理

青藏高原退化草地的植被恢复必须与可持续利用青藏高原的经济资源相协调。因此,草地畜牧业的进一步发展必须以合理的生态原理为根本。如上所述,有很多方法可以防止草地退化。按照草地退化的不同阶段,应该采取综合的方法降低鼠虫害,减轻放牧压力来保护草皮层。利用生态学原理和生物学过程,放

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牧模式、放牧强度、家畜年龄结构、绵羊和牦牛的家庭牧场家畜结构都需要更进一步优化。如上述所说的利用各种治理策略,对不同的退化草地种类因地制宜地进行有效恢复[2]。

图3阐述了在青藏高原高寒草地的综合治理背景下退化草地的恢复演替过程[2]。在重度退化草地上,通过松耙、耕作、补播、施肥及对啮齿类和杂草的控制等措施,用以建设人工半人工草地。这些治理措施将使重度退化草地恢复到中度退化草地。通过鼠害控制、补播、施肥、围栏、减轻放牧强度的干扰等,中度退化草地将恢复到轻度退化草地。简单的一些干扰措施,例如围栏和减轻放牧强度将使轻度退化草地恢复到未退化状态。高寒草地和家畜的合理管理将最终使畜牧业健康发展。这些综合恢复的方法已经在青海省海北州和果洛州的退化草地上执行了,并呈现出一定的效果。

图3青藏高原退化草地的恢复演替

4结论和建议

4.1严重的草地退化正危及青藏高原的生态环境。青藏高原高寒草地生态系统正处于丢失许多本土生物多样性,草地生态平衡被破坏,畜牧业可持续发展能力被打破,区域主要经济活动受到影响的危机之中。本项研究表明高寒草地退化是一种逆向演替过程。它遵循如下的演替动态:未退化草地-轻度退化草地-中度退化草地-重度退化草地。许多野外调查和研究表明,草地退化的典型特征包括植物盖度和生物多样性降低、优良牧草比例下降、生物量降低、啮齿类动物的破坏严重等等。草地退化破坏了草地生境,影响了生物多样性,甚至影响了碳循环和土壤营养,所有这些影响是全球变化研究和生物多样性保护的焦点。8

因此,草地退化造成的生物学和生态学影响在将来应该给予更多的关注。

4.2高寒草地退化是由综合的人为和自然因素影响造成的。高寒草地退化的原因在青藏高原各不相同。人为因素包括季节性过度放牧、盲目开垦草地、采矿、道路建设、采矿挖金等。自然因素包括气候变暖变干、鼠虫危害、风水侵蚀、草皮层冻融等。主要原因是长期过度放牧和继而引起的啮齿类动物的破坏及气候变暖加速了草地退化的过程。

在长期的演替、进化、适应后,高寒草地由于某种放牧干扰处在偏离演替顶级的稳定状态,它被矮嵩草、高山嵩草及多年生地下茎禾草如垂穗披碱草、羊茅、针茅、早熟禾等所占据。在没有人为干扰下有害生物增加非常缓慢以致不能加速草地退化的过程。自然因素造成的草地退化总是伴随着较慢的退化速度,需要很长时间。如果没有长期过度放牧的干扰,高寒草甸生态系统因为自身调节能力而不可能明显退化。因此,过度放牧是高寒草地退化的主要原因。放牧伴随着自然和人为因素,已经对植物演替有了累积的影响,很难将其从众多相互作用的环境参数中分开。有害鼠虫的破坏,人类不合理的活动及全球气候变化造成草地退化并破坏了生态环境。由于在几乎没有人为干扰条件下,气候变暖对黄河源区草地退化起到主要的作用。因此,高寒草地退化的原因应该在高原的不同地区分别进行研究。4.3一些有效的恢复策略(例如围栏、松耙、耕作、补播、施肥、草皮种植、啮齿类动物和杂草的控制、选择筛选优良牧草、建设人工半人工草地、合理管理高寒草地和家畜及家畜结构的最优化)和恢复退化草地的综合治理对策已经在青藏高原上得到发展。退化草地对这些治理策略有不同的反应。按照草地退化的阶段,针对恢复退化草地而言应该选用不同的方法。4.4群落稳定性、物种多样性、草地利用、放牧管理的研究应该在退化草地恢复和治理后给于充分关注。4.5当啮齿类动物密度超过其危害阈值,即开始造成草地退化时,啮齿类动物的控制十分必要。如果啮齿类的密度低于阈值,作为高寒草地生态系统的关键种,则不应根除。

4.6高寒草地退化机制十分混乱,下一步的研究十分必要。草地退化与采样点及相对标准有关。对草地退化的评判,不同的高寒草地应该有不同的标准。青藏高原草地退化的相对标准在表2中给予了比较详细的阐述,但仍然需要补充完善。

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参考文献

[]郑度,林振耀,张雪芹. 青藏高原与全球环境变化研究进展1

[J ](1). 地学前缘,2002,9:95-102.

[]周华坤,周立,赵新全,等. 江河源区“黑土滩”型退化草场的2

(5):形成过程与综合治理[J ]. 生态学杂志,2003,2251-55. []Smith ,3A. T. ,and J. M. Foggin. The Plateau Pika Is A Keystone

Species For Biodiversity On The Tibetan Plateau. Pages 211-221in P. J. Schei ,S. Wang and Y. Xie ,editor. Conserving )China's Biodiversity (II . China Environmental Science Press ,Beijing. 1996.

[4]Limbach ,W. E. ,J. B. Davis ,T. A. Bao ,D. J. Shi ,and C. F.

Wang. The Introduction of sustainable development practices of the Qinghai livestock development project. Pages 509-522editor. Formation and evolution ,environment in Zheng Du ,

changes and sustainable development on the Tibetan Plateau. Beijing. 2000. Academy Press ,

[]彭立鸣,阎新文. 青海省玉树州曲麻莱秃斑地及其改造[J ]5.

中国草原,(4):1980,27-17.

[]Ekvall ,6R. B. 1968. Fields on the Hoof :Nexus of Tibetan Nomadic

Illinois. Pastoralism. Waveland Press. Prospect Heights ,

[]周兴民,赵新全,王启基. 中国嵩草草甸[M].北京:科学出版7

社,2001.

[]刘伟,王启基,王溪,等. 高寒草甸“黑土型”退化草地的成因8

(4);和生态过程[J ]. 草地学报1999,7300-307.

[]李希来,黄褒宁. 青海“黑土滩”草地成因及治理途径[J ]9. 中国

草地,1995,4:64-67,51.

[]李希来. 青藏高原“黑土滩”形成的自然因素与生物学机制10

[J ](1):. 草业科学,2002,1920-22.

[]周华坤,周立,赵新全,等. 放牧干扰对高寒草场的影响[J ]11.

中国草地,(5):2002,2453-61

[12]Zhou H ,K. ,Y. H. Tang ,X. Q. Zhao ,L. Zhou Long -term

grazing alters species composition and biomass of a shrub [J ]meadow on the Qinghai -Tibet plateau . Pakistan Journal (4):2006,381055-1069. of Botany ,

[]王根绪,陈国栋. 江河源区的草地资源特征与草地生态变13

化[J ](2):. 中国沙漠,2001,21101-107.

Alpine Grassland Degradation and Its Restoration on Qinghai-Tibet Plateau

HEYou-long1,ZHOUHua-kun2*,ZHAOXin-quan2,LAIDe-zhen1,ZHAOJian-zhong3

(1.Grassland Station of Guoluo Prefecture ,Dwu814000,China;

2.Northwest Plateau Institute of Biology ,the Chinese Academy of Sciences ,Xining810001,China;

3.Grassland Station of Qinghai Province ,Xining810008,China)

Abstract :WereviewedalpinegrasslanddegradationanditsrestorationonQinghai-TibetPlateauinChina.ThealpinegrasslandofQinghai-TibetPlateauisoneoftheworld’smostremarkablegrazinglandecosystems.Seriousgrasslanddegradationisendangeringeco-environmentoftheplateau.Thereisabout0.50×108hm2degradedgrassland,onethirdofallgrasslandintheplateau.Theareaof“BlackSoilType”degradedgrassland,aspecialformofseveredegradedgrasslandintheplateau,isincreasedfrom396.57×104hm2in1980sto703.19×104hm2in1990s.However,thedegradingtrendofgrasslandisstillnotreversedintheplateau.Thestudiessuggestedthatalpinegrasslanddegradationwasaprocessofreversingsuccessionwithfollowingorder:non-degradedgrassland-lightlydegradedgrassland-moderatelydegradedgrassland-heavilydegradedgrassland.Alpinegrasslanddegradationwascausedbytheintegratedeffectofanthropogenicandnaturalfactors.Anthropogenicfactorsincludeseasonalover-grazing,blindreclamationofgrassland,mining,roadconstruction,goldandsandcollection,etc.Naturalfactorsincludeclimatewarminganddrying,rodentandinsectpest,windandwatererosions,freeze-thawstripingofsodlayer,etc.Itneedstoemphasizethatover-grazingisalwaystheprincipalcauseofgrasslanddegradationinmanyplacesoftheplateau.Facingthisserioussituation,manyscientistsandlocalgovernmentpaidfullattentiontograsslanddegradationinordertorestoredegradedgrassland,protectnaturalpastureandeco-environmentsince1980s.Utilizingthesuccessionalprocessandsuccessionalmechanismofalpinegrassland,basedontheprinciplesofrestorationecology,someeffectivepracticesandintegratedcountermeasuresforrestorationofdegradedgrasslandhavebeendevelopedinQinghai-TibetPlateau.Practicesofthedegradedgrasslandrestorationincludeasfollowed,suchasfencing,scarification,plowing,reseeding,fertilizing,turftransplant,rodentandruderalcontrol,selectionandscreeningofgrasslandforages,constructionofplantedandsemi-plantedgrassland,rationalmanagementofalpinegrasslandandoptimizingstructureoflivestockaswell.Basedonthesepractices,integratedrestorationofdegradedgrassland,revegetationandsustainableutilizationshouldbedevelopedandimplementedonQinghai-TibetPlateau.

Key words :Grasslanddegradation;Over-grazing;Climatewarming;Pestdestruction;Integratedtreatment

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青藏高原高寒草地的退化及其恢复

贺有龙1,周华坤2*,赵新全2,来德珍1,赵建中3

(1. 青海省果洛州草原站,青海大武814000;2. 中科院西北高原生物研究所,青海西宁810001;

)3. 青海省草原总站,青海西宁810008

摘要:述评了青藏高原高寒草地的退化及其恢复治理。青藏高原高寒草地是世界著名的放牧生态系统之一,严重的草地退化正在危及着高原的生态环境,三分之一的高原草地已经退化。“黑土滩”退化草地,作为高原上严重退化草地的一种特殊形式,已经从上世纪80年代的396.57×104公顷增加到90年代的703.19×104公顷。然而,迄今为止青藏高原高寒草地的退化趋势仍然没有改变。研究表明高寒草地的退化是一种连续的过程,遵循如下的次序:未退化草地-轻度退化草地-中度退化草地-重度退化草地。高寒草地退化的原因包括人为和自然因素的影响。人为因素包括季节性过度放牧、盲目开垦草地、采矿、道路建设、开矿采金等等。自然因素包括气候变暖变干、鼠虫害影响、风和水的侵蚀、草皮层冻融等等。需要强调的是在许多高原地区过度放牧总是草地退化的主要原因。面临着这个严峻的形势,许多科学家和当地政府从20世纪80年代起充分重视退化草地恢复,以达到保护天然牧场和生态环境的目的。基于恢复生态学的原理,针对退化草地的恢复,一些有效的实践及综合治理的对策已经在青藏高原得到发展。退化草地恢复的实践包括围栏封育、松耙、补播、施肥、草皮移植、啮齿类动物及杂草的控制、选择和筛选优良牧草、建植人工半人工草地、优化家畜结构等等。基于这些实践,退化草地的综合恢复,人工草地建植及持续利用在青藏高原高寒草地分布区应进一步加强。

关键词:草地退化;过度放牧;气候变暖;害虫破坏;综合治理中图分类号:S812.8

文献标识码:A

文章编号:1673-8403(2008)11-0001-09

青藏高原位于中国西南部,大约占中国土地面积

的25%,包括西藏自治区、青海省、四川省西北部、甘肃省南部。青藏高原的形成和进化影响了欧亚大陆中低纬度的大气循环模式,促使了高原季风的形成,并自第三纪以来改变了当地的生态环境[1]。青藏高原的高寒草地是世界上最著名的放牧生态系统和最大的草地系统之一,大约有1.3亿公顷的牧场和7000万的家畜。

青藏高原的主要草地植被种类包括高寒草甸、高寒灌木、高寒草地、高寒荒漠。胡自治将青藏高原的高寒草地分为以下五个亚区:Ⅰ.西藏西北部的高寒草地和沙漠;Ⅱ.西藏西南部的温带山湖盆地和高寒草地;Ⅲ.祁连山脉及环青海湖区域的温带草地、高

收稿日期:2008-06-17

基金项目:中科院西部行动计划二期项目第二课题(KZCX2-)、国家科技支撑课题第一专题(XB2-06-022006BAC01A02-)、“西部之光”人才培养计划()、国家自然科012004年度学基金面上项目()和中科院知识创新工程重要方30700563向项目课题()KSCX2-YW-N-040-01*通讯作者

寒草地和高寒草甸;Ⅳ.青藏高原东部的高寒草甸;Ⅴ.喜马拉雅山脉南部的山谷暖灌木草甸和山脉草甸(见表1)。第四亚区是高原上最重要的一个,它具有最大的草地面积和理论载畜量。

在独特的地理环境和气候条件的影响下,高原上有许多特有植物和动物,例如独一味、华福花、藏羚羊、普氏原羚、高原鼠兔、喜马拉雅旱獭等等。因此,高原生物多样性的保护至关重要。除了作为独特的地理单元和世界上独特的生物多样性价值,青藏高原的草地还因为两个原因而显得尤为重要。其一,草地生态系统是一些主要河流的上游环境。长江、黄河起源于青藏高原,他们在上部流域的作用对下游区域有着深远的影响。其二,草地为放牧家畜提供了饲草料。由于种植农业在草地上并不可行,动物的放牧可使牧民们将植物的生物量转变成动物产量,这既可被他们自己消费,也可将其买卖转化成收入。

这个区域处在一个关键时刻。严重的草地退化正在危及着高原的生态环境,大约有0.45×108公顷的退化草地,占总调查高原草地的三分之一,并且退化草地的面积正在增加。在过去的几十年里这些草地退

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表1青藏高原草地种类的区域分布及主要特征

亚区I II III

行政区域西藏那曲,阿里

海拔(m )4500~5300

降雨量

(mm)150~300200~400200~595

平均温度()℃-0.6~0.10.5~8.3-0.5~8.7

草地面积

(×104m 2)4849.81912.6943.5

理论载畜量

()×104羊单位

1372.91897.8932.8

植物特征物种多样性、植物密

度和牧草产量低植物密度高, 草本质

量低高丰富度, 高盖度,

高草本产量嵩草草甸占优势,高

低丰富度, 高盖度,

草本产量高丰富度, 中盖度和

草本产量

西藏拉萨,山南和日喀则4000~6000青海海北,海南,海东,

2000~3500

海西,黄南;甘肃河西走廊

青海玉树,果洛,黄南和唐古拉;西藏昌都,林

3500~4500

芝;甘肃甘南州;四川甘

孜州和阿坝州西藏林芝,山南和日喀则;

1500~4500

云南迪庆,丽江和怒江

IV 100~700-6.0~8.04991.84610.1

V //338.5415.4

注:表中的亚区是:I. 西藏西北部高寒草地和沙漠;II. 西藏西南部温带山湖盆地和高寒草地;III. 祁连山脉及环青海湖区域温带草地、高寒草地和高寒草甸;IV. 青藏高原东部高寒草甸;V. 喜马拉雅山脉南部山谷暖灌木草甸和山脉草甸。

化严重,许多研究表明,高寒草地当前的生产量相比二十年前已经下降了30%。另据青海省的研究表明,30年间地上生物量下降超过了73%,而有毒植物增加了5.6倍[2]。同时,本地的动物类群已经大大减少,几乎每个大中型的哺乳动物都已受到威胁。

青藏高原高寒草地生态系统正面临着丢失许多本地生物物种,打破草地生态平衡,打破可持续放牧的能力以及区域主要经济活动的危险。青藏高原高寒草地的环境退化相当显著以至于不仅引起了生态学家而且是政府官员的注意。面临着这个严峻的形式,当地政府以及来自中科院、青海省、西藏自治区、欧盟及美国的科学家已经对当地草地退化给予了足够重

4]

。为了恢复退化草地,保护自然牧场和生态环视[3,

境,一系列的试验和综合的草地管理做法已经从20世纪80年代起在高原退化草地上进行[5]。1青藏高原高寒草地退化的基本信息

青藏高原退化草地有关“黑土”的现象是最早被Ekvall[6]报道的,这在30年代是一种特别严重的高原退化草地。随着人口的增长和经济的发展,建国以来青藏高原高寒草地的退化越来越厉害。20世纪末,青藏高原的草地退化已经成为了一个特别的生态环境危机。高寒草地的退化是一个连续的过程。它的顺序如下:未退化草地-轻度退化草地-中度退化草地-重度退化草地[2]。高寒草甸是青藏高原上主要的牧场种类[7](见表1)。刘伟等[8]指出了青藏高原高寒草地退化的相对数量标准。根据地上生物量、植物覆盖度、优良牧草比率、土壤硬度的相对价值,所有的草地被划分为4个种类,它们分别是未退化草地、轻度退化草地、中度退化草地、重度退化草地(见表2)。未2

退化草地总是被嵩草属()植物所支配,例Kobresia

如矮嵩草、小嵩草以及藏嵩草,伴有禾草和一些杂类草[2],植被覆盖度通常超过85%,并且没有明显裸露的土地斑块。在轻度退化草地上,早熟禾、垂穗披碱草、羊茅是优势种,取代了嵩草。嵩草和一些非禾本科草本植物成为伴生种,草地开始退化并且小的裸露土地斑块随机出现。中度退化草地总是出现在轻度退化草地之后,由禾草和非禾本科草本植物共同支配。植被覆盖度下降,裸露的土地在退化期间出现得越来越多。草地虫害开始毁灭草皮,影响整个系统。在重度退化草地上,优势植物被典型的有毒植物和非禾本科草本植物代替,如白苞筋骨草、棘豆、鹅绒委陵菜、短穗兔耳草、肉果草、矮火绒草、甘肃马先蒿、茉苓草等等,禾草和莎草的比率非常低。一些重度退化草地有明显的裸露景观特征。在这个阶段,啮齿类动物通过挖掘和过度撕咬毁灭植被,风和水的侵蚀现象同时出现。这些草地不再适合放牧,不能维持牧民的生计。总的来说,随着退化的水平由轻到重,地表生物量、植被覆盖度、优良禾草的比率、土壤硬度、土壤湿度和有机物含量一同下降[2](见表2)。Wang等的研究表明从未退化草地到重度退化草地,根据主成份分析方法,植物的多样性和丰富度指数有下降的趋势。例如刘伟等[8]调查了青藏高原上40个0.25m2的样地,退化草地上只有8.7个物种,46%的植被覆盖率。在一个未退化的草地上,取样调查的物种数目及其盖度是其两倍。在退化的草地上,单子叶植物种类下降了,而不适合动物取食的双子叶植物增加了。需要强调的是重度退化草地是一种被习惯称为“黑土滩”的退化草地,是青藏高原的一个特别类型[6]。它

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指的是最初矮嵩草占优势的高寒草甸退化后,或从最初的植被退化到裸露土地后的次生裸地或严重毁灭的草皮景观的大片区域。“黑土滩”退化草地广泛分布

退化水平未退化草地轻度退化草地中度退化草地重度退化草地

地上生物量比例()%

10070~8550~69.9

在海拔3700m或更高的高原。因为退化区域的土看

、“黑坡”或起来很黑,所以又可以叫它们“黑滩”

“黑山”。

优良牧草比例()%

>7050~7030~49.9

土壤硬度(·)kg cm -2

>43~42~2.9

表2青藏高原草地退化相对标准

盖度()%>8570~8550~69.9

在20世纪90年代青藏高原退化草地的总面积是

4251×104公顷,占可利用草地的32.69%。“黑土滩”退化草地的总面积从20世纪80年代的396.57×104公

地点

可利用草地面积

2

(×104hm )

顷增加到90年代的703.19×104公顷,而比率从

12.74%增加到16.54%(见表3),高寒草地的退化趋势仍然没有好转。

“黑土滩”退化草地“黑土滩”退化草地占

2

面积(×104hm )

表3青藏高原退化草地的分布和面积

退化草地的面积

2

(×104hm )

退化草地比例()%1980s 18.1228.7927.3144.3621.42

1990s 30.0031.8233.0049.0032.69

退化草地的比例()%1980s 15.3513.209.008.0012.74

1990s 16.4421.1813.2112.8416.54

1980s

西藏青海四川西北甘肃南部合计

6636.123161.031416.041607.1612820.35

1202.59910.28386.67712.873212.41

1990s 1990.841005.52467.29787.454251.10

1980s 184.60120.1434.8057.03396.57

1990s 327.33213.0361.71101.12703.19

2高寒草地退化的原因

高寒草地退化的原因是由人为和自然因素的综合影响造成的[2]。人为因素包括季节性过度放牧、盲目开垦草地、采矿、修路、采金挖沙等[9]。自然因素包括气候变暖干化、鼠虫害、风和水的侵蚀、冻融等[10]。

2.1高寒草地退化的人为因素2.1.1过度放牧

青藏高原的草地生态系统是地球上最大最宏伟的区域,是一个有价值的资源。草地放牧家畜的历史悠久,许多放牧土地达到了几个世纪,草食家畜放牧的很多区域已经达到成千上万年[7]。所以,家畜对很多地区的植物和生态系统的过程有直接重要的影响[11]。

12]

许多研究[11,表明,放牧强度和放牧模式对植物群落结构和地上生物量有重要的影响。家畜的放牧能够通过改变组成、结构、生产率来影响草地植物[11]。家畜影响草地的直接方式包括通过移动和破坏地上植物组织来影响生理和形态上的植物过程,并且通过粪和尿来改变草地的有机和矿物属性。通过减少植被覆盖和枯枝落叶的数量,增加水的径流和土壤侵蚀,减少水渗透。

青藏高原过度放牧的形势是由增加的人口和家畜

造成的[13]。如今每个牧民家庭拥有比以前更多的家畜。位于黄河源区的玛多县,50年来家畜数量的变动见图1。家畜的数量在1960年迅速增长,家畜数量的最大值出现在70年代末80年代初。因为有限的牧场面积和载畜能力,草地被过度放牧,继而引起退化。因此,玛多县家畜数量自1980年缓慢下降。

图1玛多县家畜数量的变化

在内蒙古的温带草地和黑龙江的针茅草地具有类似的草地退化原因。家畜的过度放牧造成了动植物种群组成的重要改变。在高寒草地,禾草和枯草的比率降低而非禾本科草本植物随着放牧强度的增加而增加[12]。白苞筋骨草、棘豆、鹅绒委陵菜、短穗兔耳草、肉果草、矮火绒草、甘肃马先蒿、茉苓草和其他非禾本科草本植物,作为高寒草地退化的指示植物种,大多不适合饲养藏系绵羊和牦牛。杂类草本植物

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正如上所述,随着放牧强度的增加而迅速增加。长期的严重放牧明显影响了草地,造成了草地的退化。优良牧草植物首先随着重牧而消失。家畜集中的地方易导致过度放牧,严重践踏,粪尿排泄物中有机化学物质的积累和集中,能够随着渗透增加沉淀物的产量。长期的严重放牧也能耗尽土壤的营养物质。家畜放牧引起的植物群落的改变对野生动物有许多次生影响。例如,家畜放牧通过灌木及草本植物覆盖度的下降来改变鸟及小哺乳动物的组分。持续的、严重的放牧造成野生动物栖息地的实质性改变,影响灌丛结构,并随后影响鸟类的种群和多样性。植物群落组成的改变

县那曲比如班戈索县玉树河南阿坝若尔盖石渠甘南

实际载畜量()×104羊单位

182.5093.32111.1958.30

251.90158.74824.01128.91320.46693.81

导致了啮齿类群落的改变,并且小型哺乳动物种群的生存主要依赖于植物种群所提供的栖息地模式和食物因素。因为过度放牧,高原鼠兔和鼢鼠的数量在植物群落的高度变矮后迅速增加。

过度放牧已经导致了青海省海北地区30%的草地退化。事实上,过度放牧的现象,特别在高原冷季草地上非常普遍[2]。青藏高原一些县具有超负载率,其实际家畜承载量与理论承载量相比高出许多(见表4)。因此,过度放牧应该是造成青藏高原高寒草地退化的最重要因素[2]。

表4青藏高原不同县实际和理论载畜量的比较

理论载畜量()×104羊单位

105.1046.0086.0052.00

170.90156.78763.97120.78235.23619.45

超载率()%

73.64102.8729.2912.11

35.331.257.86.7336.2312.00

西藏

青海

四川西北甘肃南部

注:上表中的数据来自Wang 等。理论载畜量=(牧草产量×牧草利用率)/(日放牧采食量×放牧天数);超载率=(实际载畜量-理论载畜量)/理论载畜量×100%。

2.1.2草地生态系统及家畜管理不当

由于高海拔气候、不发达的科学技术和管理水平,畜牧业的生产通常采用传统落后和单调的游牧方式。草地退化也与忽视保护和建设草地资源有关。人口和家畜的增加使得草地资源更加短缺。母畜比例低下,出栏率小,以及家畜饲养周期长都是由于畜牧业结构不合理造成的。草地对家畜承载力的下降,对青藏高原游牧民及下一代的生计都产生了严重的后果。

许多草地放牧家畜的消极影响是由放牧压力的空间分布造成的。被牛羊空间流动性改变所影响的最重要的生态因素是有差别的利用季节性草地,被称为夏

暖季牧秋草地和冬春草地。在青藏高原,夏秋牧场(

场)面积比冬春牧场(冷季牧场)要大,而放牧时间前者却短于后者。以上差异使过度放牧现象更为明显,特别在冬春牧场。矛盾存在于草的供给和家畜在枯草期间所造成的草地对家畜容纳能力的下降,这些强烈地影响了冷季草场的生长,使大多数家畜营养供给水平降低。高原畜牧业处在如下的恶性循环中:草地退化-草畜矛盾加剧-生态环境恶化。2.1.3人为不合理的干扰4

人为不合理的干扰包括盲目的开垦草地、采矿、道路建设、采金挖沙等也同样加速了草地退化的过程。20世纪50年代末60年代初(大跃进时期),大量开垦草地成为农田,增加农作物产量的政策,被认为是大跃进时期的生态灾难。1956到1959年,青海省将667000公顷的草地开垦为农田。由于水资源供给不充足和不适合作物生长的温度,大多数农田被快速遗弃,三十年后,这些遗弃的土地并没有完全恢复,植物处在次级演替阶段,啮齿类动物的数量远远高于正常条件下的草地。

采矿、道路建设、采金挖沙等严重破坏了草皮层,由于高原上多强烈的大风[10],加速了草地的退化。同时,当地牧民为了寻找药用植物和虫草,将完整草皮挖出,并砍伐灌木,对草地的危害亦十分严重。例如,

)的根总是在高寒草甸上麻花艽(Gentiana straminea

因为药用目的而被采挖。伴随着风水的侵蚀和冻害,破坏的草地容易变成典型的“黑土滩”退化草地[13]。2.2高寒草地退化的自然因素2.2.1气候变暖变干

全球气候改变是世界环境的焦点。据全球气候模

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型预测,全球气温在下个世纪将增加1.5 ̄4.5℃。作为世界的第三极,青藏高原气候变暖趋势和世界的其他地方类似,并且高原平均空气温度的增加率是0.16℃/10a,高于世界的0.03 ̄0.06℃/10a及中国的0.04℃/10a[1]。张国胜等发现总降雨量和以前相同,而降雨的季节性在高原上不同。降雨量在冬春季节是增加的,而在夏秋季节下降。降雨季节性分布的改变导致草地明显干旱。

高海拔生态系统被预言为地球上栖息地中最敏感最易受到气候变化影响的生境[1]。青藏高原上气候变暖变干严重影响了草本植物的物候、植物群落结构、草本产量和群落演替。草本植物产量下降,高寒草地的群落结构变得单一,草畜矛盾变得明显。所有这些负面影响是草地退化的基本驱动因素。气候变暖变干影响了高寒草地和高山沼泽草甸的群落结构和功能。由于有限的降雨量和增加的干旱指数,这些湿地植物将首先退化消失。由于气候干旱不利于矮嵩草群落的生长,青藏高原高寒草甸因气候改变的影响已经相当显著,在黄河源区气候改变已经证明是草地退化的主要原因[13]。另外,在气候变化的影响趋势下,永久冻土将退化,表层土的水容量将下降,沼泽湿地将变干,植物优势种将演替退化。2.2.2啮齿类动物的危害

)及高原鼢鼠高原鼠兔(Ochotona curzoniae

)是高寒草地上天然的小型哺乳动(Myospalax baileyi

物,属于高原土著啮齿类动物,它们广泛分布在青藏高原上,在青海、西藏、四川西北部和甘肃南部的分布面积分别为633万公顷、644万公顷、186万公顷和267万公顷。青藏高原至少拥有6×108只高原鼠兔和1×108只高原鼢鼠,它们每年耗费1.5×1010kg新鲜草料,这可以饲养1.0×107只藏羊。它们在高密

适度放牧

度时和家畜在牧草方面的竞争最为严重,据调查在达日县高原鼠兔种群密度高达374只/公顷。这些小型哺乳动物通过挖掘啃咬草皮对高寒草地造成巨大破坏。这些活动通过疏松草皮层破坏根系而加速了侵蚀及退化率[4]。高原鼠兔和高原鼢鼠对土壤及植物界面都产生了一定的干扰,据报道,在重度退化草地它们的存活率较高。在草地严重放牧干扰下,它们的增殖率也非常高。这些小型哺乳动物的增殖也是草地退化程度最严重的外向指标,被它们毁坏的草地最终易转变成次生裸地。青藏高原高寒草地上退化裸地的面积大约是7.03×106公顷,这覆盖了16.54%的退化草地。2.2.3土壤侵蚀及草皮层冻融过程

青藏高原以严酷的生态环境而著名。在高原的大部分地区,强风(>17.2m/s)通常发生在冬天(从11月到翌年4月)。夏季有丰富的降水,而冬天不够充足,由局部强风和阵雨造成的土壤侵蚀十分明显[9]。一般而言,日常和季节性的冻融过程及干湿变动在高原上十分强烈,这容易导致草皮层的疏松和坍塌毁灭。夏季多降雨,冬春季节多大风,草皮层冻融过程等外界驱动因素为退化草地的形成创造了合适的外部条件。3高寒退化草地的恢复和更新

Noss和Cooperrider认为理解草地生态功能和过程是保护青藏高原生物多样性和恢复退化草地的基础。植物对环境压力如何反应的规律性认识及对它们合理管理的实践,对合理管理高寒草地及退化草地的恢复至关重要。Rikhari等报道了在中喜马拉雅高寒草甸人工诱导次级演替的过程和特征。周兴民等最先报道了青藏高原高寒草地演替的过程和动植物群落协同演变的机制。在高原面上过度放牧扮演了高寒草地退化过程的最重要角色(见图2)。

啮齿类控制补播

适度放牧过度放牧过度放牧

围栏

适度放牧

过度放牧

图2青藏高原高寒草地地上植物和小型哺乳动物群落的演替过程和机制

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高寒草地生长季节短、生物量季节增长低及高寒植物有性繁殖体较少等特点,使在没有人为干扰恢复下的退化草地自然恢复效率极其低下[7]。以前用来恢复退化高寒草地的方法包括播种、个体移植和草皮移植。用生态学的原理筛选退化草地恢复有效的办法,将为该区退化草地治理提供有效的策略,用以维护和增强草地资源的重要生态功能。有效的恢复策略包括进行鼠虫害控制、引进目标种的繁殖体、恢复适当的干扰机制和管理等。利用演替的过程和高寒草地的退化机制(见图2),基于生态学的恢复原理,恢复高寒草地的一些有效实践和综合策略已经在高寒草地得到发展[2]。3.1恢复策略3.1.1围栏封育

围栏封育在恢复黄土高原过度退化的草地及欧洲退化的沙滩植物中证明是一种有效的方法,对于青藏高原退化的嵩草草甸也应是一个重要的恢复治理策略,特别对轻度退化和中度退化草地[2]。优良草本例如针茅属和羊茅属及嵩草属的一些种类在退化草地围封两三年时即可完成生命周期。围封使优良牧草的分蘖能力和丛径增强,植物种群的密度、盖度及产量增大。群落结构及功能的改变将加速退化草地的恢复过程。笔者的研究表明:五年围栏的处理大大影响了退化的矮嵩草草甸,优良牧草在退化草甸的比率从0.29迅速增加到0.48,并且矮嵩草草甸的草地质量指数迅速增加。这个封育策略是青海省一直大力推广的“四配套”计划的一项内容(围栏草地、人工种草、定居点建设和暖棚建设)。这个策略在不发达的高原牧区被证明是有效和成功的。青藏高原上超过80%的牧民家庭在政府的补贴下建立了围栏[4]。3.1.2松耙、补播、施肥和草皮种植

草地恢复包括针对废弃的草地进行适当管理,恢复技术的再引进,可耕作土地上再建立物种丰富的草地等[18]。耙土和浅耕能够改进土壤结构,施肥、补播乡土草种能够加速植物演替的恢复速率。对于石油污染的阿拉斯加北极苔原,施肥和播种对植物的恢复具有一定影响。对于恢复重度退化草地,特别是青藏高原上独特的“黑土滩”退化草地,松耙、补播和施肥等被证明是有效的策略。很多研究报道了用禾草的优势来恢复退化草地,因为它们通常是干扰迹地的早期天然殖民者。这些实践正如上述讨论的对于禾草和莎草产量有积极的影响。它们不仅能改善生态环境,增加太阳能利用,而且增加了植物群落物种的丰富度、盖6

度、优良牧草比例、有效的土壤营养物含量,并且加速了物质的最佳循环。在高寒草地进行补播时,优良牧草比例的增加是因为杂草植物被抑制了。

移植草皮作为一种恢复高山退化环境的技术在北美高山草地被广泛应用。在青藏高原,这种技术仅仅用于青藏铁路的建设来防止工程建设引起高山植被的退化[21]。

3.1.3啮齿类动物和杂草的控制

啮齿类动物的破坏是高寒草地退化的一个原因[2]。啮齿类动物的控制,特别是对高原鼠兔的控制,是防止草地退化的必然手段[2]。Smith和Foggin[3]认为,由于高原鼠兔在高寒草地生态系统功能中的关键角色,高原鼠兔是青藏高原上的关键种。它的挖洞活动使土壤得到再利用,它的挖洞为各种鸟类和蜥蜴提供了住所,并且它是高原上大多食肉动物和猛禽的主要猎物。然而,在青海省果洛州中度退化草地的研究表明,高原鼠兔消费了比家畜更多的草地饲草[4],草地植物由于啮齿类动物的破坏而不易恢复。在青海,据当前估计啮齿类动物(高原鼠兔或高原鼢鼠)分布面积达到447.2万公顷,当啮齿类动物密度超过了其危害阈值便开始造成草地的退化时,必须进行有效控制[3]。当密度超过48只高原鼠兔/公顷和4只高原鼢鼠/公顷,控制就应该开始以便减少经济损失[22]。为了控制啮齿类动物的数量,恢复退化草地,人工毒杀和使用不育剂等方法被用于高原鼠兔和鼢鼠种群的控制[4]。用燕麦种子拌种的一种抗凝剂药物对它们具有很高的控制率。C型或D型肉毒素也在目前的三江源治理工程中被广泛推荐和使用,并对其它哺乳动物无害。另外,为了决定最佳时间和方法控制啮齿类的密度,监测啮齿类种群的动向是十分重要的。整合的治理策略建议是控制种群的数量而不是彻底根除啮齿类动物。施银柱认为,控制高原鼠兔造成破坏最有效的方法就是改善草地条件,通过对栖息地特征改变,用生态控制法来抑制高原鼠兔的种群密度。按一般的认识和经验,植物群落特征的改变(产量、盖度、物种数目)被用来作为退化草地的主要指标。杂草在中度退化和重度退化草地的比例非常高(见表2),这消耗了许多资源,而草地的经济利用价值却不高。通过控制杂草来改善和恢复退化草地很有必要。筛选试验证明,2,4-D丁酯、草甘膦、使它隆及甲磺隆和苯磺隆混合除草剂控制毒杂草非常有效。杂草控制使牧草产量、盖度、优良牧草比例迅速增加。这个技术策略是恢复退化草地综合对策中的一项重要技术。

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3.1.4利用遥感和地理信息系统技术

地理信息系统(GIS)技术是一个用来分析植物恢复改变趋势的好方法。分析当前及历史的景象来追踪退化草地,特别是“黑土滩”蔓延的程度,对于退化草地的恢复十分重要。利用RS和GIS技术的结果能帮助政府人员和技术员做出有关牧群活动和草地资源的正确实用的政策[4]。基于RS和GIS技术,陈全功等分析了青海省达日县草地退化的面积和形成原因。可用草地、可用草本及食用草本植物产量的比例,通过1985到1997年草地资源遥感资料及其识别和校正,建立了草地资源的RS动态监测模型,用来测量总的牧草产量,不同草地的理论载畜量及在达日县每个镇的草地变化动态。另外,调查了退化草地空间分布程度,并且绘制草产量和草地退化图。结果显示,RS和GIS技术能为系统监测草地资源提供参考基础,并对草地退化管理制定政策。因此,为了高原退化草地的综合治理,在其它区域该技术应该被大量使用。3.1.5优良牧草品种的筛选

植物群落是由不同物种组成。筛选好的牧草取代那些低质的牧草对于补播十分必要。一些一年生和多

)产量年生牧草(如燕麦、披碱草、羊茅、早熟禾等

高,对严酷气候的适应力强,已被筛选作为补播的当家牧草品种。它们是本地种,在恢复过程中经常扮演先锋种的角色。这个策略是在重度退化高寒草地上建设人工、半人工草地的基础。然而,一些易于形成草皮层且具地下茎的矮禾草,需要进一步加强筛选。3.1.6建设人工、半人工草地

建设人工、半人工草地能够在天然草地上减轻放牧压力(特别在冬春牧场),缓解草地在时空利用上不平衡的矛盾。这是目前恢复和更新退化高寒草地的主要方法。人工草地选择建设在“黑土滩”退化草地上,这里植物盖度少于30%并且农业机械能够很好得到使用。其耕作技术是“深翻耕+播种+施肥+鼠虫害和毒杂草控制”。半人工改良草地选择建设在重度退化草地上,这里植物盖度大于30%,土层并不很厚,农业机械化不易使用。其耕作技术是“松耙+补播+施肥+鼠虫害和毒杂草控制”。由于建设人工、半人工草地能够获得较高的牧草产量和盖度,这激发了当地牧民在“黑土滩”上建设此类草地的积极性。然而,这种恢复策略应该基于当地的自然环境条件和经济社会的发展水平,建设过多的人工草地对于脆弱的生态系统和高原上不发达的经济来说是目光短浅的。3.1.7家畜生态结构的最佳化

因为绵羊和牦牛随着性别和年龄组的不同生产能力各不同,就有一个年龄组和性别比的最佳结构使草地-家畜生态系统的产量和效益最大化。实现家畜生态结构的最佳化将会在根本上降低天然草地放牧压力,有效地防止草地退化。在理论研究上,周立等的研究表明,按家畜数量算,30%应该是牦牛,70%应该是绵羊和山羊,母畜比例应该占48% ̄50%。大约30%的家畜应该在入冬前出栏,以保证拥有一个3 ̄4年的合理周转期,如今5到6岁母羊因为藏民的文化传统而不愿意宰杀。位于海北藏族自治州门源县的中国科学院海北高寒草甸生态系统研究站,自1993年起已经开始了针对邻近的门源马场和一些个体牧民的引导示范工程,优化家畜生态结构,结果显示在增加收入和草地保护方面非常成功。由于教育水平低,此类科学试验的结果和先进的技术没能有效地在海北地区推广应用。遗憾的是,这项管理技术也未能广泛地在三江源高寒草地地区应用。3.1.8高寒草地和家畜的合理管理

利用和管理草地生态系统的失败必然导致草地的退化。管理和利用好这些放牧土地,为当地农牧民生产生活提供可以利用的家畜和生产资料,维护生态结构和功能,保护生物多样性及恢复退化草地,这在合理管理高寒草地和家畜的情况下完全可以实现。将放牧压力调整到一个合理水平,保护好放牧草地,草地生态系统会进入到一个良性循环状态。

合理地管理高寒草地和家畜能减轻放牧强度和预防草地的退化演替。放牧强度应该合理科学的制定。周立等的研究表明每个季节45%的草本利用率适合草地和家畜的生产。季节性的畜牧业应该按照草地生长特征的时空特点执行,具体方法包括在暖季充分利用牧场,迅速转化草地牧草成为家畜产量,保护扩大冷季牧场的面积,基于牧草产量决定家畜的数量。建议通过畜种改良来发展季节性的家畜生产;在冬季建立塑料温棚来保护家畜从而减少维持体温的能量消耗;在冬季通过补饲手段来育肥牛羊等。3.2退化草地的综合恢复治理

青藏高原退化草地的植被恢复必须与可持续利用青藏高原的经济资源相协调。因此,草地畜牧业的进一步发展必须以合理的生态原理为根本。如上所述,有很多方法可以防止草地退化。按照草地退化的不同阶段,应该采取综合的方法降低鼠虫害,减轻放牧压力来保护草皮层。利用生态学原理和生物学过程,放

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牧模式、放牧强度、家畜年龄结构、绵羊和牦牛的家庭牧场家畜结构都需要更进一步优化。如上述所说的利用各种治理策略,对不同的退化草地种类因地制宜地进行有效恢复[2]。

图3阐述了在青藏高原高寒草地的综合治理背景下退化草地的恢复演替过程[2]。在重度退化草地上,通过松耙、耕作、补播、施肥及对啮齿类和杂草的控制等措施,用以建设人工半人工草地。这些治理措施将使重度退化草地恢复到中度退化草地。通过鼠害控制、补播、施肥、围栏、减轻放牧强度的干扰等,中度退化草地将恢复到轻度退化草地。简单的一些干扰措施,例如围栏和减轻放牧强度将使轻度退化草地恢复到未退化状态。高寒草地和家畜的合理管理将最终使畜牧业健康发展。这些综合恢复的方法已经在青海省海北州和果洛州的退化草地上执行了,并呈现出一定的效果。

图3青藏高原退化草地的恢复演替

4结论和建议

4.1严重的草地退化正危及青藏高原的生态环境。青藏高原高寒草地生态系统正处于丢失许多本土生物多样性,草地生态平衡被破坏,畜牧业可持续发展能力被打破,区域主要经济活动受到影响的危机之中。本项研究表明高寒草地退化是一种逆向演替过程。它遵循如下的演替动态:未退化草地-轻度退化草地-中度退化草地-重度退化草地。许多野外调查和研究表明,草地退化的典型特征包括植物盖度和生物多样性降低、优良牧草比例下降、生物量降低、啮齿类动物的破坏严重等等。草地退化破坏了草地生境,影响了生物多样性,甚至影响了碳循环和土壤营养,所有这些影响是全球变化研究和生物多样性保护的焦点。8

因此,草地退化造成的生物学和生态学影响在将来应该给予更多的关注。

4.2高寒草地退化是由综合的人为和自然因素影响造成的。高寒草地退化的原因在青藏高原各不相同。人为因素包括季节性过度放牧、盲目开垦草地、采矿、道路建设、采矿挖金等。自然因素包括气候变暖变干、鼠虫危害、风水侵蚀、草皮层冻融等。主要原因是长期过度放牧和继而引起的啮齿类动物的破坏及气候变暖加速了草地退化的过程。

在长期的演替、进化、适应后,高寒草地由于某种放牧干扰处在偏离演替顶级的稳定状态,它被矮嵩草、高山嵩草及多年生地下茎禾草如垂穗披碱草、羊茅、针茅、早熟禾等所占据。在没有人为干扰下有害生物增加非常缓慢以致不能加速草地退化的过程。自然因素造成的草地退化总是伴随着较慢的退化速度,需要很长时间。如果没有长期过度放牧的干扰,高寒草甸生态系统因为自身调节能力而不可能明显退化。因此,过度放牧是高寒草地退化的主要原因。放牧伴随着自然和人为因素,已经对植物演替有了累积的影响,很难将其从众多相互作用的环境参数中分开。有害鼠虫的破坏,人类不合理的活动及全球气候变化造成草地退化并破坏了生态环境。由于在几乎没有人为干扰条件下,气候变暖对黄河源区草地退化起到主要的作用。因此,高寒草地退化的原因应该在高原的不同地区分别进行研究。4.3一些有效的恢复策略(例如围栏、松耙、耕作、补播、施肥、草皮种植、啮齿类动物和杂草的控制、选择筛选优良牧草、建设人工半人工草地、合理管理高寒草地和家畜及家畜结构的最优化)和恢复退化草地的综合治理对策已经在青藏高原上得到发展。退化草地对这些治理策略有不同的反应。按照草地退化的阶段,针对恢复退化草地而言应该选用不同的方法。4.4群落稳定性、物种多样性、草地利用、放牧管理的研究应该在退化草地恢复和治理后给于充分关注。4.5当啮齿类动物密度超过其危害阈值,即开始造成草地退化时,啮齿类动物的控制十分必要。如果啮齿类的密度低于阈值,作为高寒草地生态系统的关键种,则不应根除。

4.6高寒草地退化机制十分混乱,下一步的研究十分必要。草地退化与采样点及相对标准有关。对草地退化的评判,不同的高寒草地应该有不同的标准。青藏高原草地退化的相对标准在表2中给予了比较详细的阐述,但仍然需要补充完善。

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参考文献

[]郑度,林振耀,张雪芹. 青藏高原与全球环境变化研究进展1

[J ](1). 地学前缘,2002,9:95-102.

[]周华坤,周立,赵新全,等. 江河源区“黑土滩”型退化草场的2

(5):形成过程与综合治理[J ]. 生态学杂志,2003,2251-55. []Smith ,3A. T. ,and J. M. Foggin. The Plateau Pika Is A Keystone

Species For Biodiversity On The Tibetan Plateau. Pages 211-221in P. J. Schei ,S. Wang and Y. Xie ,editor. Conserving )China's Biodiversity (II . China Environmental Science Press ,Beijing. 1996.

[4]Limbach ,W. E. ,J. B. Davis ,T. A. Bao ,D. J. Shi ,and C. F.

Wang. The Introduction of sustainable development practices of the Qinghai livestock development project. Pages 509-522editor. Formation and evolution ,environment in Zheng Du ,

changes and sustainable development on the Tibetan Plateau. Beijing. 2000. Academy Press ,

[]彭立鸣,阎新文. 青海省玉树州曲麻莱秃斑地及其改造[J ]5.

中国草原,(4):1980,27-17.

[]Ekvall ,6R. B. 1968. Fields on the Hoof :Nexus of Tibetan Nomadic

Illinois. Pastoralism. Waveland Press. Prospect Heights ,

[]周兴民,赵新全,王启基. 中国嵩草草甸[M].北京:科学出版7

社,2001.

[]刘伟,王启基,王溪,等. 高寒草甸“黑土型”退化草地的成因8

(4);和生态过程[J ]. 草地学报1999,7300-307.

[]李希来,黄褒宁. 青海“黑土滩”草地成因及治理途径[J ]9. 中国

草地,1995,4:64-67,51.

[]李希来. 青藏高原“黑土滩”形成的自然因素与生物学机制10

[J ](1):. 草业科学,2002,1920-22.

[]周华坤,周立,赵新全,等. 放牧干扰对高寒草场的影响[J ]11.

中国草地,(5):2002,2453-61

[12]Zhou H ,K. ,Y. H. Tang ,X. Q. Zhao ,L. Zhou Long -term

grazing alters species composition and biomass of a shrub [J ]meadow on the Qinghai -Tibet plateau . Pakistan Journal (4):2006,381055-1069. of Botany ,

[]王根绪,陈国栋. 江河源区的草地资源特征与草地生态变13

化[J ](2):. 中国沙漠,2001,21101-107.

Alpine Grassland Degradation and Its Restoration on Qinghai-Tibet Plateau

HEYou-long1,ZHOUHua-kun2*,ZHAOXin-quan2,LAIDe-zhen1,ZHAOJian-zhong3

(1.Grassland Station of Guoluo Prefecture ,Dwu814000,China;

2.Northwest Plateau Institute of Biology ,the Chinese Academy of Sciences ,Xining810001,China;

3.Grassland Station of Qinghai Province ,Xining810008,China)

Abstract :WereviewedalpinegrasslanddegradationanditsrestorationonQinghai-TibetPlateauinChina.ThealpinegrasslandofQinghai-TibetPlateauisoneoftheworld’smostremarkablegrazinglandecosystems.Seriousgrasslanddegradationisendangeringeco-environmentoftheplateau.Thereisabout0.50×108hm2degradedgrassland,onethirdofallgrasslandintheplateau.Theareaof“BlackSoilType”degradedgrassland,aspecialformofseveredegradedgrasslandintheplateau,isincreasedfrom396.57×104hm2in1980sto703.19×104hm2in1990s.However,thedegradingtrendofgrasslandisstillnotreversedintheplateau.Thestudiessuggestedthatalpinegrasslanddegradationwasaprocessofreversingsuccessionwithfollowingorder:non-degradedgrassland-lightlydegradedgrassland-moderatelydegradedgrassland-heavilydegradedgrassland.Alpinegrasslanddegradationwascausedbytheintegratedeffectofanthropogenicandnaturalfactors.Anthropogenicfactorsincludeseasonalover-grazing,blindreclamationofgrassland,mining,roadconstruction,goldandsandcollection,etc.Naturalfactorsincludeclimatewarminganddrying,rodentandinsectpest,windandwatererosions,freeze-thawstripingofsodlayer,etc.Itneedstoemphasizethatover-grazingisalwaystheprincipalcauseofgrasslanddegradationinmanyplacesoftheplateau.Facingthisserioussituation,manyscientistsandlocalgovernmentpaidfullattentiontograsslanddegradationinordertorestoredegradedgrassland,protectnaturalpastureandeco-environmentsince1980s.Utilizingthesuccessionalprocessandsuccessionalmechanismofalpinegrassland,basedontheprinciplesofrestorationecology,someeffectivepracticesandintegratedcountermeasuresforrestorationofdegradedgrasslandhavebeendevelopedinQinghai-TibetPlateau.Practicesofthedegradedgrasslandrestorationincludeasfollowed,suchasfencing,scarification,plowing,reseeding,fertilizing,turftransplant,rodentandruderalcontrol,selectionandscreeningofgrasslandforages,constructionofplantedandsemi-plantedgrassland,rationalmanagementofalpinegrasslandandoptimizingstructureoflivestockaswell.Basedonthesepractices,integratedrestorationofdegradedgrassland,revegetationandsustainableutilizationshouldbedevelopedandimplementedonQinghai-TibetPlateau.

Key words :Grasslanddegradation;Over-grazing;Climatewarming;Pestdestruction;Integratedtreatment


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