內蒙古大學生態(tài)與環(huán)境學院 熊英潔,梁存柱
中國草地面積遼闊,但退化危機十分嚴重,因此眾多學者從事草地恢復研究,。本文介紹了幾種草地恢復的方法。
中國草地的確切面積仍有爭議,依據(jù)我國草場資源普查資料和1:1000000中國植被圖確定中國草地面積的基本數(shù)據(jù)源,天然草地面積可能在2.80*106—3.93*106之間[1]。但確切值仍有待商榷,因為草地面積涉及的范圍廣,實地測量的可能性小且誤差大,而且由于人類活動的干擾,草地面積也有年際波動變化,每次測的數(shù)值不同。
因草地的植被組成主要是草本和灌木植物。依據(jù)1:1000000中國植被遙感圖,中國天然草地可以分為草原、草甸、草叢和草本灌木四大類型。這四類草地與氣候、土壤或地形因子結合,又可分為12類草地,包括高寒草甸、高寒草原、溫性草原、亞熱帶熱帶草叢、荒漠草原、巖生草甸、山地草甸、草甸草原、沼澤化草甸、寒溫帶溫帶沼澤、溫帶草叢和高寒沼澤。天然草地主要分布在西藏、內蒙古、青海、新疆、四川、甘肅、黑龍江以及云南等地,占全國草地總面積的80%以上[2]。
天然草地在干旱、風沙、水蝕、鹽堿、內澇、地下水位變化等不利自然因素的影響下,或因過度放牧與割草等不合理利用,或因濫挖、濫割、樵采被破壞,引起草地生態(tài)環(huán)境惡化,草地牧草生物產量降低,品質下降、草地利用性能降低甚至失去利用價值的過程稱為草地退化。草地退化包括草地退化、沙化和鹽漬化。草地退化程度分為輕度退化草地、中度退化草地、重度退化草地和極度退化草地(見表1)。
表1 中國草地不同退化程度狀況比較
目前草地退化的情況極其不樂觀,由于種種原因導致我國到20世紀末21世紀初已有90%可利用的草地出現(xiàn)不同程度的退化,其中,50%為中度及以上退化草地[3]。
造成草地退化的原因包括自然原因和人類活動。自然原因包括氣候變化和鼠害[4]。氣候變化主要體現(xiàn)在全球氣溫升高,即全球變暖。而全球變暖的原因又可以追溯到人類活動的間接影響上,大量化石燃料的燃燒以及大面積森林的砍伐,產生了大量溫室氣體,且森林面積減少、吸收能力下降,所導致的就是溫度升高,而降水的條件沒有得到滿足,所以水源更少,干旱更加嚴重,由此造成退化。而環(huán)境的惡化導致嚙齒動物鼠類大量繁殖,高溫環(huán)境下,幼鼠存活率上升,成熟后繼續(xù)繁殖,形成惡性循環(huán),導致草地退化嚴重。人類活動直接的影響就是過度放牧,放牧的數(shù)量遠遠高于載畜量,且一直持續(xù),草地沒有休養(yǎng)生息的機會,所產生的最終后果就是草地退化。草地退化導致了生產力下降、物種多樣性減少等一系列的惡劣影響。
針對草地退化的各種原因和現(xiàn)狀,對不同地區(qū)的草地進行治理治理需要因地制宜?;謴筒莸氐闹饕硎抢貌莸厣鷳B(tài)系統(tǒng)的恢復和調節(jié)能力,緩慢恢復。恢復的方法多種多樣,各有利弊,可以依據(jù)實際情況多種方法共同實施。
因為過度放牧被認為是導致天然草地退化最主要的原因,所以圍欄封育主要通過人為干預,降低或完全排除對草地生態(tài)系統(tǒng)的危害,使系統(tǒng)在自身的循環(huán)下得以恢復與重建。作為一種效率高并簡便易行的恢復措施,在我國草地管理中應用比較廣泛,并取得了良好的生態(tài)效益和經濟效益[5]。
圍欄封育措施可以明顯改善草地生態(tài)系統(tǒng),顯著增加牧草產量,逐步緩解草地沙化程度,有效控制土壤養(yǎng)分流失,提高土壤固碳能力,改善草地土壤結構和養(yǎng)分狀況,提升牧草品質[6-9]。劉美珍等對渾善達克退化沙地草地生態(tài)恢復試驗研究結果表明,自然力在渾善達克殺敵退化生態(tài)系統(tǒng)恢復中起到巨大的作用,群落生物量、平均高度和總蓋度都有明顯增加[9]。
圍欄封育恢復過程中,草地生態(tài)系統(tǒng)功能變化機理復雜、影響因素眾多,且隨著我國圍欄封育恢復草地時間的積累,長期圍欄封育對草地土壤性質與土壤肥力的恢復作用較明顯[10],但有部分研究表明,長期圍欄封育對草地群落物種多樣性的影響并不是積極的。王英舜等的研究表明,長期圍欄封育下總生物多樣性減少,隨著禁牧時間的增加,物種多樣性和豐富性都表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。朱新萍等以中科院新疆巴音布魯克草原生態(tài)站25年圍封樣地為對象,研究了亞高山草原、亞高山草原化草甸和亞高山草甸化草原的植物群落特征及物種多樣性,發(fā)現(xiàn)長期圍封多樣性降低、均勻度提高、物種單一。
圍欄封育恢復草地的優(yōu)點在與其實施簡單、易于操作,是目前使用最廣泛的恢復方法之一,取得了大量的成果。但所面臨問題是如何對退化的草地確定圍封的年限,年限的不定性對于牧民而言意味著家畜無法得到充足的口糧,而使自己的利益受損,就不會廣泛推廣。
主要是指在牧草生長期間禁止放牧,包括春季休牧和秋季休牧。春季休牧是給牧草地幼苗留下足夠的生長發(fā)育空間,快速進入生長期。秋季是牧草成熟期,休牧使種子入土,保障草地有充分的種質資源庫。在錫林郭勒草原上,春季休牧的生物量增加了1倍以上,植被蓋度也顯著提高。但對不同放牧強度的草原休牧后土壤養(yǎng)分和植物群落變化特征進行分析發(fā)現(xiàn),草地休牧時間過長,導致土壤鹽分降低,物種豐富性、多樣性和適口性牧草減少。
綜上,季節(jié)性休牧、禁牧的優(yōu)點是兼顧了草地的恢復和利用,缺點是退化嚴重,或放牧強度大時,草地難以得到恢復。而季節(jié)性休牧必須做到的就是保障合理的載畜量,維持合理的載畜量是保障草地恢復的關鍵。與此同時,還要合理了解草地類型不同時休牧和禁牧的強度區(qū)別,合理規(guī)劃季節(jié)性休牧、禁牧,控制休牧、禁牧的時間、頻率,讓草地得以修養(yǎng),做到生態(tài)、經濟效益都實現(xiàn)最大化。
劃區(qū)輪牧是將草原劃分為幾個輪牧小區(qū),按照一定的次序逐區(qū)放牧,輪替利用草地。在草甸草原區(qū),每家牧戶的草場以6-8個輪牧小區(qū)為宜,每小區(qū)每次放牧5-7天,輪牧周期40天,輪牧頻次4次,每個生長季的輪牧時間是6月4日至11月12日,放牧時間為160天。在典型草原區(qū),每家牧戶草場的輪牧小區(qū)數(shù)目以6-10個為宜,每小區(qū)每次放牧5-8天,放牧頻次3次,輪牧時間是5月28日至10月28日,放牧時間為150天左右。
劃區(qū)輪牧的優(yōu)點是給予了每個草場一段恢復生長的時間,劃區(qū)輪牧減少了家畜的游走,增加了其休息的時間,可以提高家畜的產量。但缺點也很明顯,劃區(qū)輪牧需要牧戶的配合和遵守,而且斥資巨大且每個牧區(qū)的水源也需要供應,這也是限制該方式使用的因子。
長期以來,草原牧區(qū)打草場一般連年打草,大量養(yǎng)分每年從系統(tǒng)中被移出而得不到補充,而年復一年地打草,破壞了系統(tǒng)的養(yǎng)分平衡,當累積效應超出了草地自我修復的閾值時,打草場就開始退化,連年打草也會影響土壤種子庫,特別是具有生命活力的種子顯著減少。傳統(tǒng)的打草場輪刈為草地恢復提供了休養(yǎng)生息的時間,但是,間隔打草很難保證家畜越冬飼草需求,而輪休年份購買牧草會產生經濟負擔。借鑒放牧場劃區(qū)輪牧的原理,探索了打草場的分區(qū)輪刈模式,一般把草地分成三個區(qū),每年只在兩個區(qū)打草,讓另外1/3的草地休養(yǎng)生息。同時,不打草的區(qū)域通過草地施肥、補充土壤養(yǎng)分可以加速草地的恢復。
這項措施主要對牧戶要求較高,如若配合,對草地的恢復很有效果,但牧戶需要付出的代價較大。
耕翻是退化草地人工改良的一項重要措施,其具有操作簡單、成本小、見效快等優(yōu)點,但其實施效果因草地類型、土壤、植被、干擾因素、耕翻深度等而不盡相同。淺耕翻的作用主要體現(xiàn)為改善土壤結構,促進養(yǎng)分循環(huán)和水分循環(huán),改變地表溫度和覆蓋物的密度結構。
淺耕翻可以在較短時間內有效提高草地生產力,降低侵蝕退化草地群落的物種豐富性和總蓋度,對提高退化草地植被均勻性和多樣性有積極作用,但是深翻處理下植被蓋度下降幅度較大。
劃破改良是人為破壞地表,增加了土地的通氣性和透水性,為微生物活動創(chuàng)造了條件,改善了環(huán)境。但可能會由于生態(tài)位空缺,引起外來物種的入侵,造成更大的未知的危害。
與圍欄封育相比,淺耕翻改良對某一草地類型生產力的恢復,尤其是羊草種群的恢復有更好的改良效果,但是,淺耕翻改良也會導致草地植被物種各項多樣性指數(shù)顯著下降。
人為影響干擾改變了整個區(qū)域小系統(tǒng)的成分,整體功能也可能發(fā)生改變,但恢復效果顯著,促進了物質循環(huán)和能量流動。除了翻耕深度還要注意推翻季節(jié)等其他因素,因為不同季節(jié)和深度對草地恢復也會產生影響。同時劃破改良還要適度,防止在此期間外來物種的入侵。
補播改良是在不破壞或少破壞原有植被的情況下,在草地上播種一些適應性強、飼用價值高的牧草,以增加草地群落結構、增加地面蓋度、提高草地產量與質量,是我國目前草地改良的主要方法之一,在一般退化草地植被恢復中已得到了廣泛應用,并取得了較好的效果[5]。
補播可以改變草地植被蓋度,改良土壤物理性質。張永超等在瑪曲高寒草甸進行試驗表明,補播能使地上生物量顯著增加。但補播成功與否與環(huán)境條件也密切相關,太干旱的條件,成活率低。草種的改變一定程度也可以改變植被群落結構,避免鼠害的發(fā)生。鼠類對于植物的選擇性也是較強的,改變了群系結構,可以避免,但也可能導致其他外來物種占據(jù)生態(tài)位,產生生物入侵的危害。
有研究表明,補播適用于植被蓋度在30%以下的中重度及以上退化草地,且補播草地擇在年降雨量不小于300mm或有灌水條件的地區(qū)進行,補播時間宜為雨季來臨前,補播草種以鄉(xiāng)土物種為主[3]。
草種補播可以改變群落結構,在一定程度上可以防止鼠害的發(fā)生。草種補播可以提高植被密度,但會造成物種單一抵抗力弱、改變群落結構。但對于退化高寒草地而言,補播是一種具有持久性的最簡單、最有效的植被恢復措施,使用時應考慮各方面綜合因素。
草地施肥主要是改善土壤肥力,為植被提供養(yǎng)分。有研究表明,短期內施肥是提高草地生產力的有效手段。
施肥對退化草地改良的研究結果[3]顯示,施肥改善草地養(yǎng)分,促進植物對養(yǎng)分的吸收和利用,進而提高產量。不同退化程度的草地所采用的方法不同,結果也不同。應選擇對當?shù)匚锓N危害小的肥料,減少破壞性。草地施肥舉措也是改變了當?shù)氐臈l件和結構,但在恢復的程度上可以取得效果,也可適當與其他舉措共同實施,恢復草地的效果更加值得期待。
草地恢復的方法大多是以上幾種的單一使用或綜合使用,保證草地的植被蓋度足夠支撐草地的自我修復和調節(jié)。對于不同程度退化的草地而言,根據(jù)退化情況,采取適當?shù)拇胧?,和牧民協(xié)商,讓草地得到修養(yǎng)恢復的時間。對于翻耕、劃破改良、補播和施肥都結合當?shù)氐膶嵡?,謹慎采取措施,確保不引進外來物種,不造成二次傷害。
目前中國草地退化程度、退化原因不同,所采取的恢復措施也不同,方法仍在探索中,具體實施的年限和措施仍需要結合當?shù)夭莸氐那闆r分析,因地制宜,也可以同時采用多種舉措。中國草地恢復研究還在不斷進步,方法也在改變,草地恢復程度也會更高。對于未來是采用綜合方法恢復還是采用單一方法恢復,目的都是相同的,把草地恢復到退化前,使其具有相同的生態(tài)系統(tǒng)功能,而不產生其他負面生態(tài)效應,確保功能的完善。