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林克剑等:草原生态修复亟需多样化集成化技术

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  我国草原幅员辽阔,覆盖着2/5的国土,是我国面积最大的陆地生态系统,具有防风、固沙、保土、调节气候、净化空气、涵养水源等重要的生态功能,对维系国家生态安全、地区经济、人文历史等具有重要的价值。草原生态系统是草原地区生物(植物、动物、微生物)与其环境构成的功能统一体。草原生态状况的好坏,直接关系着国家整体的生态安全。从总体上看,我国草原还存在不同程度的退化、沙化、石漠化、盐渍化等现象,是我国生态空间中受人为干扰最大、破坏最为严重的生态系统,亟需采取有效的措施大力开展保护修复。但是,我国草原类型多样,大都分布在降水较少或土壤脆弱区域,由于各种原因造成草原退化类型多样化,意味着草原生态系统修复没有“一招鲜”的技术,保护和治理难度非常大,迫切需要更多的技术支撑和系统的解决方案。

  一、退化草原类型多样化要求修复技术多样化

  我国退化草原类型多样复杂,主要类型包括:一是长期过度放牧退化草原,系主要草原退化类型,退化特征为土壤硬实板结严重、植物矮小、优良牧草大量减少、生产力衰减,生态系统各要素的协同恢复较为缓慢;二是刈割致退化草原,其生态系统成熟种子的补充受到影响,地表立枯物、凋落物大幅减少,优良牧草减少并发杂草种类和数量增多,植物根系在耙搂过程中受损,养分抽提归还率低且缓慢;三是风蚀沙化草原,主要出现在沙地、河湖湿地边缘,或地形起伏较大的风蚀积沙区,可发生大范围或者小范围的沙化或形成风蚀坑,自然恢复困难,人工补播成功率低,治理成本高;四是草原撂荒地,其恢复长期以来以自然修复为主,部分区域选用沙打旺治理,二次退化现象严重,撂荒地恢复初期一、二年生植物大量定植,生态系统稳定性较差,若没有人工干预,短时期难以恢复到周边天然草原生态系统演替轨道;五是矿区受损草原,其治理因矿区人为扰动大,生态系统受损严重,以植被重建为主,且矿区土壤受污染严重,排土场土质差且大都十分紧实,微环境恶劣,草原生态系统重构难度非常大。除此之外,还有半牧区退耕地、南方石漠化草原以及青藏高原多见的退化草原黑土滩等都是草原退化治理中亟待解决的重大难题。

  二、草原生态恢复的系统化要求修复技术集成化

  目前,比较成熟的草原修复技术有:一是围栏封育,是一种低成本的草原生态修复技术。二是飞播种草,是利用飞机在空中以一定高度和速度将牧草种子撒到经规划设计的地块上的一种种草方法,它具有投资少、面积广、速度快等优点;三是浅耕翻,是通过浅耕(15~20厘米),破坏原有草皮,增加土壤通透性,促进土壤微生物的活动和有机质的分解,增加土壤积温,促进根对水分和矿物质养分吸收的效率,为牧草更好地生长和繁殖创造了新的良好条件;四是免耕补播,是不经过常规的土壤耕作措施、耕作程序,而是利用先进的免耕机械在松土的同时直接播种的耕作方法,其特点是避免表土外翻,减少土壤水分蒸发和有机质损失,实现松土、切割土壤根茎和播种一次性完成。此外,还有划区轮牧和限时放牧等。但是,目前针对我国退化草原不同的分布类型及退化程度的受损生态系统,尚未形成合理的成熟的修复技术集成化模式,缺乏强有力的科技供给和科技支撑。

  围栏封育可能被社会公众认为是恢复退化草原省钱、省力、最为可行的方法,能更好地促进土壤有机质的形成和积累。但是,仍存在以下认识误区:一是围栏封育不是自然恢复方式,而是一种人为干扰。多数人认为围封是一种自然恢复方式,其未添加任何处理措施。但实际上围封完全排除了草原上动物对草原的调控作用。这种排除家畜影响的方式势必因为植物超补偿生长,导致退化草原的强烈反弹,因而长期围封禁牧不是一种天然草原的自然恢复措施。二是围栏封育时间的延长对草原恢复不起作用。长期围封在短期内对草原恢复起到缓解作用,但距离草原整体的恢复相差甚远。围封下所谓草原恢复,只是一种短期反弹,是草原失衡的表现,其对原生植被的恢复所起作用不大。而且,长期围封恢复下杂草占有较大空间,是一种单纯封闭和不稳定不完善的生态系统。三是大面积围封恢复草原的推广不利于草原恢复。围封恢复草原的大面积推广从根本上改变草原牧区的生产生活方式,是非常有害的。随处可见的围栏,既影响了交通和动物的活动,也对草原植被的自身发展规律造成影响。围栏不仅对风滚植物迁徙产生影响,而且也对自然状态下的积沙、积雪造成影响,从根本上改变了草原生态系统的特征。为此,迫切需要根据不同退化草原类型及不同退化程度,因地制宜、精准施策,瞄准主攻方向,采取科学的手段和有效的治理措施,集成创新草原生态修复技术体系和发展模式,为各地如何因地适宜开展草原生态修复提供科技支撑。

  三、草原生态恢复的多样化要求监测评价科学化

  从整体上讲,草地退化导致整个草地生态系统退化,抵抗干扰和维持平衡的能力减弱。以内蒙古典型草原为例。由于放牧时长或放牧强度增加,以羊草为主的根茎禾草群落逐渐退化为以大针茅和克氏针茅建群的丛生禾草群落,再经低矮的糙隐子草丛生禾草群落,逐渐退化为冷嵩建群的杂类草群落,假如过度放牧持续进行,则草原将进一步退化为以星毛委陵菜为优势物种的星毛委陵菜沙化草原。所以说,草原生态系统退化不仅包括植被群落盖度发生变化,还包括优势植物物种发生变化,牧草品质和产量下降,物种多样性的流失,进而影响生态系统的结构和功能。为此,不能简单从草原植物的高度、密度和生物量来判断草原恢复,而是要从草原生态系统的多样性、稳定性、结构功能的完善程度建立判别标准。

  目前,常用的草原修复监测评价指标是植被盖度。植被盖度主要通过植被指数(NDVI)的数据来反映,但由于数据精确性的限制以及对植被物种的判识度不够,该方法可能仍不能够真实反映草地退化的状况,还需要进行大量的原位监测提高草地生态系统退化程度判别的精确度,为更加精准地实施草地生态系统修复提供支撑。同时,在评价草原生态恢复时要更加注重对土壤恢复的质量评价。

  众所周知,土壤是草地植物群落生长的主要环境因子,是草地生产力、生态功能维持和可持续发展的物质基础。植被-土壤相互依赖相互依存,密不可分。植物群落的演替变更可以影响土壤的性状,然而土壤任何性状的改变也能够影响植物群落的发生、结构、生产力和演替。对植物而言,土壤就像是植被生长发育的温床,不断起到支撑作用,而且还提供了其生长发育所需要的水分、能量、营养物质。土壤在整个地球生态系统中的重要性不言而喻,在草原生态修复过程中应该得到足够的重视。在草原生态修复工作中,应充分了解土壤的退化程度,因地制宜地采取措施才能收到良好效果。所以,在草原生态修复过程中不能简单地看植被覆盖度,应注重草地生态系统退化与生态演替的规律,要认识到土壤对草地生态系统修复的重要性,最终达到整体草原生态系统恢复。

  (作者系澳门威斯尼斯赌城官网草原研究所副所长林克剑和草原生态保护与恢复创新团队成员丁勇、张玉娟)

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