青藏高原退化草地恢复措施评价
时间：2023-02-22 13:45:07 来源：千叶帆 本文已影响人
常 涛，张中华，马 丽，佘延娣，秦瑞敏，苏洪烨，魏晶晶，周宸宇，周华坤
(1.中国科学院西北高原生物研究所，青海省寒区恢复生态学重点实验室，青海 西宁 810008；
2.中国科学院大学，北京 101408；
3.青海师范大学，青海 西宁 810008)
高寒草地作为青藏高原的主要生态系统，面积达160万km2，占青藏高原总面积近60%[1]。草地既有放牧生产作用，也有调节气候、涵养水源、防风固沙、固碳等生态功能。青藏高原生态脆弱，草地对气候和人为活动的响应极为敏感，草地极易发生退化。至今，高寒草地的退化仍在继续[2]。因此，对于退化高寒草地进行恢复尤其重要。
1.1 人为活动主导型
有学者认为高寒草地的退化主要原因是人为活动，过度放牧是人为活动的主要形式。持续过度放牧造成植被高度变矮，高原鼠兔大量增加，对草皮的挖掘和啃食导致进一步退化[3]。
1.2 全球变化主导型
有学者研究认为气候变化在退化成因中占比较大[4]，是草地退化的主要原因。随着全球变暖，冻融过程对高寒草原草皮层的物理撕裂也是退化的原因[5]。
草地退化主要表现在地上植被和地下土壤上，近年来，土壤微生物的变化也作为退化表现被重点关注。
2.1 地上植被特点
在高寒草地退化过程中，常表现为禾本科、莎草科等生物量下降，而毒杂草生物量增加。但草甸和草原退化的特征略有不同，高寒草原群落高度有显著下降，高寒草甸群落高度却表现出先增高后降低的特征[6]，水分因素可能是两者表现不同的原因。常见的高寒小嵩草草甸发生退化时，先是禾草群落和矮嵩草群落，最后是小嵩草群落[7]。因此，当高寒草地出现大量小嵩草并且其他植被群落变得稀少时，要引起高度重视。
2.2 地下土壤特点
土壤退化首先是土壤容重和土壤紧实度的改变，并因此引发土壤水分和碳氮含量等其他理化性质的改变。土壤有机碳和总氮与退化显著相关。在退化草地的土壤微生物数量中，细菌的数量占比很大。轻度退化高寒草地中，土壤细菌和放线菌数量有显著提高，中度退化和严重退化高寒草地中，土壤细菌和真菌数量有显著下降[8]。但有研究表明，随着退化程度加深，细菌和真菌数量均出现降低趋势[9]，这种情况发生的原因是退化导致土壤冻结状态和通透性改变，先导致微生物数量增加，后期因土壤有机质下降导致微生物数量下降。
3.1 围栏封育
围栏封育是使用最为广泛的恢复措施。围栏措施会增加地上生物量、植被高度和盖度。围栏有利于退化草地恢复，但存在时间上的局限性，长期封育不利于草地的物种多样性[10]，研究表明，4年是高寒草地围栏封育的最佳时间[11]。长期围栏能显著减少植被地下碳储量[12]。此外，围栏杜绝食草动物对草地的采食，切断围栏内外物质与能量交换通道。
3.2 施肥
施肥可以快速增加土壤养分，促进植物生长。施加氮肥较为常见，施加氮肥可以显著增加禾本科植物的植被高度，同时施加氮肥还能增加土壤养分和有机碳含量[13]。氮肥常见的形式为尿素，施加195 kg/hm2尿素加上围栏措施，利于轻度退化草地的恢复[14]。除单一施加氮肥，研究表明，氮磷组合添加对退化草地的生产力和盖度有所提高，并且能增加微生物生物量[15]。除化肥外，还可施加一些其他的肥料，如生物质剂、微生物菌肥等。对退化高寒沙化草地施加生物质剂，土壤养分、有机碳和有益微生物均有所提升。微生物菌肥对退化高寒草地速效氮会有显著增加[16]。可以尝试使用微生物菌肥对退化高寒草地进行恢复。
3.3 翻耕与人工建植
对于极度退化草地的恢复，常采用翻耕措施。翻耕后种草是黑土滩恢复的重要方法，对植物的盖度、高度、优良牧草量和地上植物量有显著提高。翻耕后建植6年左右，土壤固碳能力和持水能力恢复较好[17]。但翻耕适合根系较浅的植物，对深根系植物恢复不利。此外，翻耕不利于退化草地微生物的恢复[18]。
翻耕后常采用的恢复措施是人工草地建植。常见的人工建植有单播与混播，在相同建植年限下，对单一的草地早熟禾，冷地早熟禾与中华羊茅混播建植草地进行研究表明，两者在生物量上没有多大差异，但混播草地在物种多样性更丰富，因此，混播草地稳定性更强。马玉寿等[19]通过人工建植草地对黑土滩进行恢复，得出两套比较好的混播组合。研究表明，8年人工建植草地恢复效果最好，18年的效果趋于稳定，与天然围封草地的植物群落组成比较接近[20]。建植年限增加，草地的稳定性有所加强，原因可能是建植草地群落物种多样性提高的结果。
3.4 补播
对于中度退化草地，补播是一种相对比较快的恢复方法。补播物种多以禾本科牧草为主，有单一补播垂穗披碱草的[21]，也有多种组合补播的，例如垂穗披碱草、冷地早熟禾和中华羊茅混合补播[22]，补播的结果均是禾本科和莎草科的地上生物量有所提高，毒杂草占比有所下降。但值得注意的是，补播的垂穗披碱草为牧草，短期对退化草地的恢复会有一定作用[23]，但长期的恢复效果缺乏有力证据，还需进一步研究。
3.5 划破草皮
划破草皮可以改善土壤的水汽热交换，利于植物种子的着生。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[24]。划破草皮使禾本科植物比例增加，莎草科和杂草类植物比例减小，并且能显著提高地上植被的生产力[25]。对于退化的亚高山草甸，使用划破草皮加补播的方式对退化草地进行试验，恢复效果良好。划破草皮措施受坡度影响，划破草皮措施对平地的恢复效果远高于缓坡，划破草皮措施有利于平地禾草-嵩草草甸的改良，但以嵩草为优势种的缓坡地草甸的改良要慎重使用[26]。
3.6 鼠害防治
鼠类活动不是退化的主导因素，但是鼠类活动作为助推因子会加剧退化。在高原鼠兔重度干扰下，会降低群落的稳定性，加速草地的退化。高原鼠兔对2年生的人工建植草地影响较大[27]，原因可能是高原鼠兔喜食建植草种。灭鼠药是常见的防治措施，目前高原使用最广泛的灭鼠药是D型肉毒素[28]，此外还有世双鼠靶生物灭鼠剂[29]等。在高原野外布设招鹰架，利用天敌防治，也能起到防治效果。
3.7 草地管理
过度放牧是退化的主要原因之一，因此，合理放牧，对草地恢复非常重要。返青期休牧是草地管理的重要措施，具有畜牧和保护草地双重功能，春季返青期休牧对高寒草地的植物株高、群落盖度、地上生物多样性有显著提高，毒杂草比例下降，高原鼠兔有效洞口有所下降[30]。在休牧达到一定年限时，退化草地植被群落趋于稳定。返青期休牧会造成春季家畜饲料不足问题，青储饲料是解决这一问题的好办法，青储饲料的加工和储藏技术较成熟，方便经济，营养储存较完整。赵继丽等[31]对不同组合青储进行研究，得出燕麦+箭筈豌豆+黑麦种植模式青贮品质最好[31]。秋季成熟期休牧能提高种子库密度，特别是禾草植物等优良牧草的种子数量。同时秋季休牧更利于植被地上营养物质转移至地下根系部分，便于植物来年的萌发和生长[32]。还有学者提出实施“南草北调”，实现区域优势互补，缓解草畜矛盾，促进退化草地的恢复。赵新全等[33]针对三江源的生态恢复，提出了三区功能耦合模式，暖牧冷饲牧业生产新模式，区域生态牧业管理模式等管理措施。随着三江源国家公园建成，进一步提出了五个一管理模式。有望在综合管理基础上，切实促进退化草地的恢复。
恢复措施缺点图
恢复措施也具有不足之处。从时间上讲，围栏封育措施恢复效果较慢，不能满足草地生产功能，且长期围栏的效果可能不佳。从空间景观上讲，围栏的应用造成生境斑块化和破碎化，严重影响了野生动物迁徙和基因交流以及牲畜的流动，破坏完整性和原真性。
施肥是常见的恢复措施，但当下施肥恢复措施化学肥料大量使用，天然肥料施用量较少，菌肥和菌渣肥料还在进一步研究之中，尚不完善。化学肥料的施加需要合适的施用剂量，目前尚未系统研究。此外，化学肥料也容易带来土壤污染问题。
翻耕与人工建植对于极度退化草地的短期恢复效果良好，长期而言，人工建植的植物种类单一导致群落稳定性差，后期很容易造成二次退化。补播与人工建植还存在乡土草种种子不足和类型单一的问题。
鼠害防治措施主要重点是药物治理。药物毒害对目标物种有显著效果，但药物对生态系统其他组成的影响还不是很清楚。此外，灭鼠与藏文化不杀生观念之间存在冲突。
草地管理措施涉及区域多个部门管理职责，牧民奖补和草地合理利用等问题。需要多方协调，健全相关法律法规。
目前，对于退化高寒草地的恢复难点主要体现在技术上和管理上，技术上有许多难题亟待攻克，例如乡土种子库单一，育种技术，土壤微生物相关技术，生物结皮技术，等等。管理上，草畜矛盾，生产与生态的统一等问题尚有待解决。未来应该结合新技术，新方法和新理念，处理好生态保护和生产之间的关系，采取多种措施对退化高寒草地进行恢复实践。
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