李易珺,楊自輝,滿多清,郭樹江,劉 瑞,杜 鵑,王繼卿
(1.甘肅民勤荒漠草地生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站 甘肅省治沙研究所,甘肅 蘭州730070;2.甘肅省草食動(dòng)物生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅 蘭州730070)
祁連山位于青藏、內(nèi)蒙古和黃土三大高原交匯地帶,它涵養(yǎng)并孕育了我國(guó)黑河、石羊河、疏勒河、哈爾騰河四大水系的57條內(nèi)陸河流,為下游76萬(wàn)hm2農(nóng)田、480萬(wàn)人口、500多萬(wàn)只牲畜的生存發(fā)展和內(nèi)蒙古西部綠洲的存亡提供了必需水源,被譽(yù)為河西走廊的“母親山”,在調(diào)解西北地區(qū)氣候、涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙、保持水土、改良土壤、培肥地力、凈化空氣及美化環(huán)境等方面起著至關(guān)重要的作用。祁連山動(dòng)植物資源豐富,有“生物多樣性寶庫(kù)”之稱。境內(nèi)有冬蟲夏草(Cordycepssinensis)等植物61科749種[1],野生動(dòng)物28目63科286種[1],其中有雪豹(Unicauncia)等9種國(guó)家一級(jí)保護(hù)野生動(dòng)物,還有39種國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物。同時(shí),祁連山廣闊的天然草地為發(fā)展草地畜牧業(yè)提供了先天條件,也為當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民提供了賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)和生活保障。祁連山還是漢族、藏族、裕固族、東鄉(xiāng)族、回族、蒙古族、土族、保安族等多民族聚居的地區(qū),以草地資源為核心的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式對(duì)提高當(dāng)?shù)厝嗣裆钏健⒕S護(hù)社會(huì)穩(wěn)定和民族團(tuán)結(jié)有著重要作用。因此,祁連山草地資源合理利用與生態(tài)環(huán)境維護(hù)、生物多樣性保持、牧民生活水平提高和民族團(tuán)結(jié)穩(wěn)定等息息相關(guān),是一項(xiàng)事關(guān)河西走廊乃至西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)安全的重大事宜。
近年來(lái),受氣候變化和人類活動(dòng)的影響,祁連山生態(tài)環(huán)境不斷惡化,林草植被持續(xù)退化,水源涵養(yǎng)功能下降,生物多樣性遭到嚴(yán)重破壞。森林覆蓋率由20世紀(jì)50年代的22.4%下降到現(xiàn)在的13.8%[2],可食牧草比重下降了18%[3],水土流失面積達(dá)20.12%。馬麝(Moschuschrysogaster)數(shù)量下降了68.4%[1],冬蟲夏草、雪豹等珍稀動(dòng)植物資源處于瀕危狀態(tài)。因此,本研究在明確了解地處祁連山北麓的天祝藏族自治縣天然草地退化現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,深刻解析退化原因,并有針對(duì)性地提出可持續(xù)發(fā)展措施,以期對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)起到指導(dǎo)作用,為祁連山地區(qū)草地資源的合理利用提供技術(shù)參考。
天祝藏族自治縣地處甘肅省中部,位于河西走廊和祁連山東段,102°07′~103°46′E,36°31′~37°55′N,面積7 149km2,海拔2 040~4 874m,年均氣溫-0.20~1.30℃,年降水量265.5~630.0 mm,≥0℃年積溫1 327.70~1 738.20℃·d,屬半干旱半濕潤(rùn)氣候(K值為0.50~1.29)。全縣有耕地2.12萬(wàn)hm2,天然草地39.14萬(wàn)hm2,天然林地19.13萬(wàn)hm2。主要農(nóng)作物有小麥(Triticumaestivum)、油菜(Brassicacampestris)、豌豆(Pisumsativum)、青稞(Avenachinensis)等,家畜有甘肅高山細(xì)毛羊、天祝白牦牛、河西絨山羊、岔口驛馬等。草地類型可分為干旱草地、山地草甸、灌叢草甸、疏林草甸、高寒草甸、灌叢林地6種,其中高寒草甸和灌叢林地是該縣草地的主要類型,分別占草地面積的26.16%和22.58%。土壤主要為山地栗鈣土和山地黑鈣土。
1983-2010年的27年間,天祝縣天然草地的退化面積和退化比例呈逐年增加趨勢(shì)。從退化面積來(lái)看,前20年內(nèi),以每年1.13%退化,退化面積增加了8.83萬(wàn)hm2。后7年內(nèi),草地退化速度加劇,每年為3.48%,退化面積比前20年的還多9.53萬(wàn)hm2;從退化類型來(lái)看,天然草地由輕度退化逐漸向中度和重度退化發(fā)展。20世紀(jì)80年代至今,輕度退化草地僅增加了2.13萬(wàn)hm2,而中度和重度退化草地分別增加了12.05萬(wàn)和4.18萬(wàn)hm2[4](表1)。草地退化引起牧草產(chǎn)草量明顯下降,2003年與20世紀(jì)50年代相比,草地覆蓋率下降了11.11%,高度下降了41.7%,牧草產(chǎn)量下降了30.4%[5]。目前,天??h天然草地仍以每年1.33萬(wàn)hm2速度在退化,照此速度發(fā)展下去,天??h的生態(tài)環(huán)境狀況令人堪憂。
表1 天??h天然草地退化面積及所占比例Table 1 Areas and proportion of degraded grassland in Tianzhu
3.1 氣候因素 天??h氣溫以每年0.04℃的速度在逐年上升(圖1)。20世紀(jì)80年代年平均氣溫為-0.28℃,20世紀(jì)90年代為0.43℃,2000年以后為0.78℃。從各年代草場(chǎng)退化面積可以看出,1983年到2003年的20年內(nèi),天祝縣氣溫升高了1.3℃(從-0.6℃升高到0.7℃),草場(chǎng)只退化了8.83萬(wàn)hm2。而2003年到2010年的7年內(nèi)天??h氣溫升高了0.1℃(從0.7℃升高到0.8℃),草場(chǎng)卻退化了9.53萬(wàn)hm2。因此,天??h氣溫升高只是加劇了天然草場(chǎng)的退化,但不是最主要原因。
天??h降水量呈波動(dòng)式變化(圖2),20世紀(jì)80年代年平均降水量為422.20mm,20世紀(jì)90年代為390.93mm,2000年以后為409.57mm。降水量與天然草地退化的關(guān)系因年度而異。2000年以后的降水量比20世紀(jì)90年代高18.64mm,但天然草地仍在退化,說(shuō)明降水量并不是引起20世紀(jì)90年代天??h天然草地退化的根本因素;該縣2010年草地退化面積較2003年增加了9.53萬(wàn)hm2,但2010年降水量較2003-2009年低32.73mm,說(shuō)明降水量減少可能加劇了天然草地的退化。由此可見,氣候因素與天??h草地退化并不呈強(qiáng)相關(guān)關(guān)系,它可能引起了天然草地的退化,但不是根本和決定性因素。
圖1 天??h1982-2010年的平均氣溫Fig.1 Average temperature from 1982to 2010in Tianzhu
圖2 天??h1982-2010年的降水量Fig.2 Precipitation from 1982to 2010in Tianzhu
3.2 超載過(guò)牧 隨著消費(fèi)觀念的逐步轉(zhuǎn)變,牛羊肉等低脂肪、低膽固醇畜產(chǎn)品日益受到廣大消費(fèi)者青睞,導(dǎo)致牛羊肉需求量逐年增加(據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局資料,中國(guó)家庭人均羊肉消費(fèi)量年均遞增6%)。同時(shí),當(dāng)?shù)啬撩駷榱藨?yīng)對(duì)災(zāi)年和提高生活水平,長(zhǎng)期以來(lái)一直把增加家畜存欄量作為發(fā)展畜牧業(yè)的標(biāo)準(zhǔn),把圈存家畜的多寡作為貧富的象征。因此,草地牛、羊載畜量迅速增加,使得牧區(qū)普遍處于超載過(guò)牧狀態(tài)。天??h天然草地理論載畜量為90萬(wàn)羊單位,而實(shí)際載畜量幾乎呈直線式增長(zhǎng)(圖3),引起天然草地退化面積增大、退化程度加劇。1983年該縣實(shí)際載畜量為94.65萬(wàn)羊單位,超載5.17%,天然草地已表現(xiàn)出退化跡象;2003年該縣實(shí)際載畜量為119.9萬(wàn)羊單位,超載33.22%,草地退化率達(dá)34.41%,退化面積比1983年增加了190.30%,且中度和重度退化面積大幅度提高;2010年該縣實(shí)際載畜量為154.1萬(wàn)羊單位,超載71.22%,草地退化率達(dá)58.76%,退化面積比1983年增加了395.69%,中度和重度退化面積是1983年的24.63倍和8.08倍。由此可見,天??h草地實(shí)際載畜量與草地退化面積和退化程度呈正相關(guān)。超載過(guò)牧是引起天??h天然草地退化的最根本原因。
圖3 天??h1983-2010年天然草地載畜量變化趨勢(shì)Fig.3 Grazing capacity change of natural grassland from 1983to 2010in Tianzhu
超載過(guò)牧使草地植物群落種類成分發(fā)生了顯著變化。適口性好的禾草和莎草等優(yōu)勢(shì)種葉面積不斷變小,光合作用效率降低,使得優(yōu)勢(shì)種的生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制,降低了與適口性差的毒雜草等物種的競(jìng)爭(zhēng)力,從而使毒雜草比重增大[6]。同時(shí),隨植物群落蓋度的降低,地表裸露面積增大,蒸發(fā)加劇,使土壤表層含水量降低,容重增加,pH值增加,鹽堿化程度增大,最終導(dǎo)致裸露堿斑出現(xiàn),為鼠類提供了良好的棲息地,使天然草地處于退化的惡性循環(huán)之中[7]。3.3鼠害 超載過(guò)牧引起草原退化,導(dǎo)致植被高度和蓋度下降,為高原鼠兔和高原鼢鼠等植食性危害動(dòng)物提供了適合生存繁衍的生活環(huán)境和豐富的食物,使其種群數(shù)量迅速增長(zhǎng),嚴(yán)重破壞了草地土壤結(jié)構(gòu)和植被根莖,形成寸草不生的“黑土灘”,最終導(dǎo)致草地荒漠化,使高寒草地陷入“超載過(guò)牧-草地退化-鼠害發(fā)生-草地退化”的惡性循環(huán)。天祝縣高原鼢鼠的密度超過(guò)37.5只·hm-2[8],鼠類活動(dòng)地帶平均牧草損失率為6.65%,全縣每年損失牧草3 449.42萬(wàn)kg,相當(dāng)于2.36萬(wàn)羊單位1年的采食量[4]。
4.1 以草定畜,制止超載過(guò)牧 天然草地退化的根本原因是超載過(guò)牧,因此實(shí)行以草定畜、嚴(yán)格控制放牧強(qiáng)度是解決這一問(wèn)題的最有效方法之一。因牧草品質(zhì)年度間有差異,草地管理部門應(yīng)每年核算出適宜的載畜量,制定獎(jiǎng)罰分明的管理制度,對(duì)落實(shí)程度好的牧民進(jìn)行補(bǔ)貼和政策扶持等獎(jiǎng)勵(lì)措施,對(duì)超載嚴(yán)重的牧民依法處罰,使以草定畜的政策深入人心,最終嚴(yán)格做到“有多少草,養(yǎng)多少畜”,真正給予天然草地休養(yǎng)生息的時(shí)間和空間,讓天然草地走上可持續(xù)發(fā)展的道路。寧夏鹽池縣實(shí)行以草定畜以來(lái),產(chǎn)草量平均提高30%,荒漠和干旱草地兩種主要草地類型植被覆蓋度分別提高30%和50%,羊只飼養(yǎng)量由以前的8.2×106只增加到1.0×107只,農(nóng)牧民人均收入增長(zhǎng)31%9。
4.2 人工種草,緩解冬季草地壓力 在海拔較低、降水量相對(duì)充足的地方,將退化嚴(yán)重的天然草地或產(chǎn)量較低的農(nóng)田建設(shè)為栽培草地,實(shí)行集約化經(jīng)營(yíng),為家畜越冬或短期集約化育肥準(zhǔn)備充足的飼草料,既能減輕冬季草地壓力,又能減少家畜越冬損失、提高養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。從高寒氣候適應(yīng)性、越冬率、產(chǎn)草量、牧草品質(zhì)、利用年限等方面綜合考慮,天祝縣適合種植的品種有燕麥(Avenasativa)、箭筈豌豆(Viciasativa)、披堿草(Elymusdahuricus)、無(wú)芒雀麥(Bromusinermis)、紫花苜蓿(Medicago sativa)等10多個(gè)品種。豆科牧草和禾本科牧草混播是栽培牧草中最為經(jīng)濟(jì)有效的方式,如箭筈豌豆和燕麥混播后鮮草產(chǎn)量較燕麥單播提高1.0~4.2 kg· m-2[10],甘肅紅豆草(Onobrychisviciifoliacv.Gansu)、阿爾岡金苜蓿(M.sativacv.Algonquin)、垂穗披堿草和無(wú)芒雀麥混播在甘南州等高寒牧區(qū)的產(chǎn)草量最高[11]。紫花苜蓿由于具有適口性好、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富、產(chǎn)量高、粗蛋白含量豐富、賴氨酸等動(dòng)物必需氨基酸含量高、可利用年限長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn),是家畜飼養(yǎng)的上等原料,應(yīng)在天??h大面積種植。
4.3 發(fā)展高效畜牧業(yè),降低草地載畜量 解決超載過(guò)牧的最根本方法是減少天然草地的載畜量。在家畜飼養(yǎng)數(shù)量減少的前提下,牧民經(jīng)濟(jì)收入是否受到影響,是草地載畜量能否減少的決定性因素。甘肅高山細(xì)毛羊占天??h家畜存欄量的80%以上,是該縣的支柱產(chǎn)業(yè)。若利用先進(jìn)的育種、飼養(yǎng)及生產(chǎn)技術(shù),發(fā)展高寒牧區(qū)高效肉羊產(chǎn)業(yè),提高羊只個(gè)體產(chǎn)肉量和經(jīng)濟(jì)效益,可減少草地載畜量。具體措施:1)確定肉羊精準(zhǔn)雜交模式。目前羊毛價(jià)格波動(dòng)較大、羊肉價(jià)格穩(wěn)中有漲,因此細(xì)毛羊由毛用向肉用轉(zhuǎn)型成為必然選擇。研究表明,特克塞爾是改良甘肅高山細(xì)毛羊的最佳父本,其生長(zhǎng)發(fā)育最快,胴體質(zhì)量較同齡母本品種甘肅高山細(xì)毛羊提高4.97kg[12],以當(dāng)前羊肉市場(chǎng)價(jià)44元·kg-1計(jì)算,個(gè)體可新增經(jīng)濟(jì)效益218.7元。因此,在天??h等細(xì)毛羊非核心產(chǎn)區(qū),應(yīng)以特克塞爾為父本雜交改良60%以上的基礎(chǔ)母羊群,利用雜種優(yōu)勢(shì)提高羊只個(gè)體產(chǎn)肉量。2)羔羊斷奶出欄。在天然放牧條件下,斷奶出欄是肉羊生產(chǎn)效益的最大化時(shí)期12,這樣既可避開高寒牧草秋季結(jié)籽和根部貯存養(yǎng)料等忌牧?xí)r期,又可減少草地載畜量、加快畜群周轉(zhuǎn),還能實(shí)現(xiàn)羔羊生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。3)發(fā)展“放牧+補(bǔ)飼”高效育肥?!胺拍粒a(bǔ)飼”是高寒牧區(qū)羊只的最優(yōu)育肥技術(shù)[13]。因此,天??h應(yīng)實(shí)行“牧區(qū)繁殖,農(nóng)區(qū)育肥,種草養(yǎng)畜”的育肥措施,使草地畜牧業(yè)由“靠天養(yǎng)畜”向“建設(shè)養(yǎng)畜”轉(zhuǎn)變,這樣既可以充分挖掘農(nóng)區(qū)的飼草料、減輕牧區(qū)草地的壓力,又可以最大限度地提高肉羊生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。4)提高綠色、有機(jī)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈條。從初級(jí)的原始牛、羊肉產(chǎn)品,通過(guò)延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈條,發(fā)展綠色產(chǎn)品,促進(jìn)產(chǎn)品增值,充分發(fā)揮綠色產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和價(jià)格優(yōu)勢(shì),提高養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,減少羊只飼養(yǎng)數(shù)量。
4.4 發(fā)展季節(jié)畜牧業(yè)和四季輪牧 天??h草地分布表現(xiàn)出明顯的垂直地帶性和季節(jié)性特點(diǎn),有發(fā)展季節(jié)畜牧業(yè)的天然優(yōu)勢(shì)。夏秋草地是最耐牧的時(shí)期,應(yīng)擴(kuò)大載畜量、提高利用率。在秋末冬季來(lái)臨前,應(yīng)根據(jù)適繁母畜數(shù)量計(jì)算出冬春草地載畜量,出售超載牲畜,減少因家畜冬季掉膘給牧民帶來(lái)的損失。同時(shí)進(jìn)行四季輪牧,對(duì)草地嚴(yán)重退化區(qū)實(shí)施強(qiáng)制性禁牧,最大限度地避免春季牧草萌發(fā)期和秋季種子成熟期的損害,使草地植物生長(zhǎng)速度和植被蓋度得到較大的提高,保持草地生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。
4.5 鼠害防治 物理法、化學(xué)法、生物法和生態(tài)控制法都可以防治草地鼠害,但大面積草地害鼠的防治主要以化學(xué)方法為主、生物和生態(tài)治法為輔,實(shí)施綜合防治。研究[14]表明,0.075%敵鼠鈉鹽、0.1%C型肉毒殺鼠素和0.1%D型肉毒殺鼠素對(duì)高原鼠兔均具有良好的滅效,它們的滅治率分別達(dá)到98.6%、95.5%和98.4%,并且殘效期短、不污染環(huán)境、無(wú)二次中毒,是良好的治鼠劑,經(jīng)過(guò)一個(gè)生長(zhǎng)期的綜合治理后,植物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化,人工與半人工治理區(qū)植被蓋度較退化草地分別增加2.4和1.7倍,草層高度也分別增長(zhǎng)1.8倍和1.5倍。
4.6 毒雜草防治 天??h天然草地有毒植物有12科22屬78種,分布面積為21.36萬(wàn)hm2,主要危害植物有棘豆(Oxytropisspp.)、狼毒(Stellera chamaejasme)及醉馬草(Achnatheruminebrians),分布面積為7.95萬(wàn)、0.67萬(wàn)和0.33萬(wàn)hm2,危害最嚴(yán)重的棘豆平均密度達(dá)24.20株·m-2,蓋度為23.0%~64.4%[15]。
毒草防治方法有人工拔除、化學(xué)滅除、替代控制及生物防治等方法[16]。傳統(tǒng)的化學(xué)滅除方法仍是目前最有效的毒草防治方法,針對(duì)大多數(shù)毒草的草甘膦、2,4D-丁酯、使它隆、茅草枯以及有針對(duì)性的滅狼毒、滅棘豆、狼毒凈等除草劑的單獨(dú)及混合使用,可以有效地滅除毒草。同時(shí)越來(lái)越多的研究表明,部分毒草有一定的利用價(jià)值。如季節(jié)性有毒的毒草,可在無(wú)毒季節(jié)進(jìn)行放牧;有些毒草經(jīng)過(guò)脫毒或青貯后,就可直接飼喂;狼毒全株可用于造紙[17],其有效成分可用于開發(fā)抗腫瘤藥、天然農(nóng)藥、抗菌藥物等[18];牛心樸子(Cynanchumkomarovii)是很好的固沙植物和上等的荒漠蜜源植物,有“西北蜜庫(kù)”之稱[19]。
4.7 天然草地退化監(jiān)控 天然草地易受放牧等活動(dòng)的影響,應(yīng)在以下幾方面加強(qiáng)對(duì)草地生態(tài)環(huán)境的監(jiān)控:1)土壤pH值。能顯示草地的鹽堿化趨勢(shì);2)根田鼠。根田鼠喜食單子葉植物、喜棲于較陰郁的生境類型[20-21],是未退化草地和輕度退化草地的優(yōu)勢(shì)種,可以作為指示草地質(zhì)量較好的一種標(biāo)志性動(dòng)物;3)植物類群。植物類群變化在一定程度上反映了草地的演替趨勢(shì)。如禾草和莎草比例增高,說(shuō)明草地向進(jìn)化演替;相反,若毒雜草比例升高,生物量下降,表明草地退化;4)植物蓋度。植物蓋度能指示草地退化強(qiáng)弱和是否發(fā)生荒漠化,根據(jù)其變化可調(diào)整放牧強(qiáng)度;5)檢測(cè)地面大氣濕度、含塵量和地面風(fēng)沙情況,為草地荒漠化程度提供具體指標(biāo)。
4.8 轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念,提高生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)傳統(tǒng)觀念是造成天然草地退化的重要人文因素。因此,應(yīng)加大科技培訓(xùn)和宣傳力度,讓牧民深刻體會(huì)養(yǎng)殖業(yè)由數(shù)量型向質(zhì)量效益型轉(zhuǎn)變的好處,明確天然草地在維護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境中的重要作用及其不易再生性,同時(shí)調(diào)整畜牧產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),改變以犧牲草地資源為代價(jià)的發(fā)展模式,延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈條,拓寬收入渠道,增加牧民預(yù)期收入,最終減少草地載畜量,減輕高寒牧區(qū)草地壓力。
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