天祝高寒草地退化原因分析與治理策略

徐長(zhǎng)林，魚小軍

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院 草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部省部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070)

草地退化是草地生態(tài)系統(tǒng)背離頂級(jí)的一種逆向演替過程，是草地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能衰退，最終導(dǎo)致物種豐富度降低、優(yōu)良牧草減少、毒雜草增加、草地植物群落的高度和蓋度降低[1-3]。草地退化的問題嚴(yán)重地影響著牧區(qū)牧民的生活、當(dāng)?shù)嘏c周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，如何從根本上遏制草地生態(tài)環(huán)境惡化，已成為草地生態(tài)環(huán)境植被修復(fù)、提高草地初級(jí)生產(chǎn)和次級(jí)生產(chǎn)能力、促進(jìn)草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

天祝藏族自治縣是甘肅省九大牧業(yè)縣之一。20世紀(jì)80年代初，輕度、中度和重度退化面積分別為3.54萬、0.51萬和0.59萬hm2，共占草原總面積的30.11%；21世紀(jì)初，天然草地已普遍發(fā)生退化，其中嚴(yán)重退化的占天然草原總面積的34.41%[4]?；趯?duì)天祝高寒草地退化的因素與機(jī)理的認(rèn)識(shí)，探討草地退化的原因以及生態(tài)改善策略，以期為退化高寒草地的恢復(fù)和未退化草地的治理提供基礎(chǔ)。

1 草地退化的原因與機(jī)制

草地退化是內(nèi)因和外因綜合作用的結(jié)果[5]。天祝高寒草地生境的脆弱性是草地退化的內(nèi)部因素，人為干擾和氣候變化是外部因素。

1.1草地的生境脆弱性 草地的生境脆弱性主要表現(xiàn)在其地表組成物質(zhì)與地形特征的脆弱性和氣候水熱因子的匹配性差兩個(gè)方面[6]。天祝高寒草地易受到放牧家畜或人類活動(dòng)的干擾，使土壤質(zhì)地破壞、肥力下降、土壤通透性變差，也易受水蝕和風(fēng)蝕，使地表裸露，春季融凍層也容易被剝離。天祝高寒草地多分布于高海拔區(qū)域，氣候類型復(fù)雜多變，降水量少蒸發(fā)量大，無霜期短或無絕對(duì)無霜期，熱量相對(duì)較差，限制了草地植物的生長(zhǎng)發(fā)育，使退化的草地不易恢復(fù)。在金強(qiáng)河地區(qū)，土層薄、質(zhì)地粗，強(qiáng)烈的融凍作用很容易使上層土壤發(fā)生開裂并在重力作用下由高向低蠕動(dòng)，造成局部性滑坡，這種現(xiàn)象在該地區(qū)較為普遍，在海拔3 000～3 700 m 的范圍內(nèi)均有發(fā)生；夏季微濕的土壤堅(jiān)實(shí)，土壤的滲水能力、通透性較差，增加了土壤的徑流和土壤的侵蝕量[7]。天祝高寒地區(qū)季節(jié)冷熱、土壤干濕交替，草皮層冬季常形成多邊形或者不規(guī)則形的龜裂，龜裂縫隙口徑2～4 cm；龜裂處的植物根系被拉斷，造成植物死亡，引起草皮層沿?cái)嗝婊禄蚵懵丁?/p>

1.2氣候變化 20世紀(jì)50年代到80年代末，金強(qiáng)河河流幾十年從未斷流；但20世紀(jì)90年代末夏季出現(xiàn)斷流。另外，馬牙雪山和雷公山20世紀(jì)60-70年代積雪夏季沒有完全融化，90年代到目前每年夏季山頭積雪融化，這表明當(dāng)?shù)氐臍鉁爻噬仙厔?shì)。白小明和蒲小鵬[8]對(duì)1980-2000年甘肅省天祝縣金強(qiáng)河地區(qū)草地氣候變化規(guī)律研究表明，20年間的年均溫呈增長(zhǎng)趨勢(shì), 增幅約為0.060 9 ℃/a；年降水量波動(dòng)較大，1991-2000年的年均降水量比1980-1990年減少約4.7%，草原濕潤(rùn)度值年均減少0.000 8。氣候變暖，促使土地水分減少、干旱化，加劇水分對(duì)草地植物的脅迫作用，抑制牧草生長(zhǎng)，使植物生產(chǎn)層-動(dòng)物生產(chǎn)層受損，直接影響草地畜牧業(yè)生產(chǎn)能力。

1.3人為因素

1.3.1人口數(shù)量增加，文化水平普遍低 天?？h20世紀(jì)90年代初農(nóng)牧業(yè)人口14.891 4萬(1990年)，90年代中為18.991 3萬(1995年)，20世紀(jì)初22.84萬(2001年)，12年人口增加7.948 6萬。天?？h抓喜秀龍鄉(xiāng)南泥溝村總?cè)丝冢?971年為195人，2007年為521人；紅疙瘩村1971年為509人，2004年為746人。人口尤其戶數(shù)增加導(dǎo)致家畜頭數(shù)增加，家畜數(shù)量不斷上升，最終使草地承受更大壓力，加劇了草地的退化進(jìn)程，因此人口增加成為影響草地退化的因素。

20世紀(jì)90年代以來，農(nóng)村勞動(dòng)力的科技文化水平有了很大的提高，但依實(shí)際情況而言，仍然不能滿足農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的需要。廣大牧民文化和科技素質(zhì)低，發(fā)展頭數(shù)畜牧業(yè)，對(duì)季節(jié)畜牧業(yè)的認(rèn)識(shí)不足，違背能量轉(zhuǎn)化功能，畜群結(jié)構(gòu)不合理，盲目追求家畜頭數(shù)，周轉(zhuǎn)慢違背市場(chǎng)調(diào)節(jié)功能，重畜輕草，重利用輕投入，靠天養(yǎng)畜，違背生態(tài)系統(tǒng)平衡功能。

1.3.2超載過牧 對(duì)草地資源掠奪式的長(zhǎng)期過度放牧，盲目增加牲畜頭數(shù)。天祝縣牲畜數(shù)量由1949年的17.4萬頭(只)發(fā)展到 2004年的65.0萬頭(只)，增加2.7倍[9]，畜均草地面積由2.25 hm2下降到0.61 hm2，超載23.85%，造成草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的植物生產(chǎn)層和家畜生產(chǎn)層雙向受損，即牧草生產(chǎn)能力降低，家畜體質(zhì)量降低。

1.3.3樵采 一些地區(qū)為了擴(kuò)大草地利用面積，對(duì)灌木盲目采取刈割砍伐和火燒的方法，致使灌叢遭到破壞，也未達(dá)到預(yù)期所要的效果[10]。天祝縣抓喜秀龍鄉(xiāng)的牧民，每年每人砍燃料灌木4～7捆，每捆干柴20～30 kg?？撤サ闹饕獙?duì)象頭花杜鵑(Rhododendroncapitatum)、百里香杜鵑(R.thymifolium)和柳(Salixspp.)的地上生物量，4月份干物質(zhì)分別為201.9、168.7和118.4 g/m2，前兩者樵采一捆柴所要的面積為29.6 m2，平均每戶每年砍伐兩種杜鵑148.24 m2?？撤ゲ粌H造成了生態(tài)系統(tǒng)的逆行演替，而且由于家畜和人類活動(dòng)，灌叢稀疏，苔蘚不能成片，高寒灌叢-苔蘚植被呈現(xiàn)出斑塊狀分布，群落內(nèi)的水土涵養(yǎng)功能受到嚴(yán)重破壞[11]。因此，大面積灌叢草地遭到破壞和退化。

1.3.4挖藥材和采集蘑菇 由于天?？h高寒草地盛產(chǎn)多種中草藥，如：冬蟲夏草(Cordycepssinenis)、羌活(Cnotopteygiumforbesi)、麻花艽(Gentianastraminea)、達(dá)烏里秦艽(G.dahurica)、祖師麻(Daphnetangutica)、鐵棒錘(Aconitumpendulum)、甘青烏頭(A.tanguticum)等[4]，食用菌有多種蘑菇(Agaricusspp.)。據(jù)筆者調(diào)查統(tǒng)計(jì)，僅2008、2009年天?？h抓喜秀龍鄉(xiāng)就有1萬以上的人采挖蟲草，草地上布滿了8 cm×9 cm的小坑。這種掠奪式的采集，致使草地上大量的草皮層受到破壞。這樣不僅使中草藥資源日趨枯竭，更嚴(yán)重的是致使草地植被和草皮層土壤遭受負(fù)面效應(yīng)。采集蘑菇時(shí)的踐踏影響牧草生長(zhǎng)，致使牧草大量倒伏、植株受損。

1.3.5采礦 采礦不僅造成草皮層土壤被剝離，而且使深層土壤結(jié)構(gòu)破壞，土壤沙石塊掩埋草地植被，徹底破壞了草原生態(tài)系統(tǒng)和自然景觀。據(jù)觀察，雙龍溝和代乾開采沙金，炭山嶺開采煤炭等資源，采礦區(qū)沙石塊的廢棄物、生活垃圾、材料堆放、搭建房屋等造成河流水源大量減少，河水污染，盛夏時(shí)河水出現(xiàn)斷流，水土流失滲漏，農(nóng)牧民生活用水受到污染，徹底毀壞了草原原生植被和土壤，原本較豐茂的草地短期內(nèi)變成不毛之地，完全失去其可持續(xù)生產(chǎn)能力。

1.3.6草地道路建設(shè) 近幾年道路建設(shè)對(duì)草地的破壞主要是取土和挖草皮，導(dǎo)致草地土壤破壞、植物根系死亡。道路上被車碾過的土壤微粒在風(fēng)蝕的作用下，不僅被風(fēng)吹走，而且形成沙塵天氣，污染大氣環(huán)境，導(dǎo)致草地植物萎蔫、生產(chǎn)能力下降，最終致使草地退化。

1.3.7牧道狹窄，踐踏過度 牧民為了擴(kuò)大自己的草地面積，在圍欄時(shí)留出的牧道十分狹窄，家畜出牧、歸牧和轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)踐踏強(qiáng)度很大，因此造成草原植被禿斑化或植物死亡。據(jù)多年的觀察，在牧道較寬時(shí)，牦牛和綿羊行走造成草地土壤堅(jiān)實(shí)度增大，植被禿斑或植物死亡；在牧道較窄時(shí)造成草地全部毀壞，形成下陷。由于牧道植被覆蓋很少，雨季受雨水的侵蝕作用，造成水土流失；氣候干旱時(shí)受鳳蝕作用，破碎的土壤隨風(fēng)飄揚(yáng)，造成環(huán)境污染，最終導(dǎo)致草地?cái)r蓄、貯存水分、抵抗踐踏和抵抗土壤侵蝕的能力下降，加速了土壤退化。

1.3.8家畜糞便的流失 在“土-草-畜”草地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中，營(yíng)養(yǎng)元素在土壤、植物、動(dòng)物和凋落物之間流通和遷移。土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過植物根系的吸收轉(zhuǎn)移到草地植物中，然后一部分通過自然生長(zhǎng)過程直接轉(zhuǎn)移到凋落物中，一部分通過采食關(guān)系轉(zhuǎn)移到草食動(dòng)物體上，再經(jīng)排泄過程轉(zhuǎn)移到糞便中，最后通過分解者對(duì)凋落物和糞便的分解而返還到土壤中。但長(zhǎng)期以來，牦牛糞是牧民做飯取暖的燃料，因此牦牛糞的燃燒導(dǎo)致牛糞無法返還草原，草地土壤營(yíng)養(yǎng)長(zhǎng)期虧缺，草地植物得不到所需要的營(yíng)養(yǎng)，最終導(dǎo)致草地退化[12]。另一方面，牦牛糞中有一定數(shù)量的草地植物種子，牦牛糞的撿走導(dǎo)致草地土壤種子庫中的種子減少，草地植物群落物種多樣性趨于簡(jiǎn)單化，密度降低，植物稀疏化，造成草地退化。

1.3.9其他人類活動(dòng) 由于人畜劇增，為解決糧草問題，從而大規(guī)模開墾草地。如，抓喜秀龍鄉(xiāng)金強(qiáng)河的北坡，大面積草地墾荒后的撂荒，造成原生植被破壞，水土流失加重，形成禿斑化，草地恢復(fù)困難。

1.4鼠害 鼢鼠活動(dòng)加劇草地退化，造成草地禿斑化。金強(qiáng)河地區(qū)，鼢鼠挖掘的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)(3月底-10月初)。鼢鼠通過挖掘及將土壤推至地表形成土丘是此類動(dòng)物對(duì)土壤最直接、最明顯的影響，造成洞道上層牧草萎蔫或死亡，形成面積大小不等的裸露土丘(最小面積10 cm×10 cm，最大面積200 cm×150 cm)。一般當(dāng)年的新土丘面積小，次年開始從上一年土丘的外圍挖洞，將土推出地面，土丘漸漸增大。鼠兔也造成大面積的草地退化[13]。近年來，旱獺數(shù)量不斷上升，其采食和踐踏活動(dòng)造成草產(chǎn)量下降。

1.5植物間的化感作用和自毒作用 化感作用指一種植物或微生物(供體)向環(huán)境釋放某些化學(xué)物質(zhì)而影響其他有機(jī)體包括植物、微生物和動(dòng)物(受體)的生長(zhǎng)和發(fā)育的化學(xué)生態(tài)學(xué)現(xiàn)象，包括促進(jìn)和抑制兩方面[14-16]。當(dāng)受體和供體同屬于一種植物時(shí)產(chǎn)生抑制作用的現(xiàn)象，稱為植物的自毒作用，即植物自身的分泌物、淋溶物及殘?bào)w分解產(chǎn)物所產(chǎn)生的有毒物質(zhì)累積較多抑制根系生長(zhǎng)，降低根系活性，改變土壤微生物區(qū)系的作用，這種作用有助于病原菌的繁殖，并導(dǎo)致植物生長(zhǎng)不良、發(fā)病、死亡[16-18]。在自然界中，水溶性的化感物質(zhì)主要通過雨水和霧滴等的淋溶而進(jìn)入土壤[19]。當(dāng)化感物質(zhì)在土壤中積累一定量后，就會(huì)抑制植物種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)、植物的競(jìng)爭(zhēng)力[20]，進(jìn)而在植物群落演替中起重要作用。數(shù)千年來，由于毒、雜草的異株克生和牧草的自毒作用等化感物質(zhì)的積累，必將起到抑制牧草的生長(zhǎng)、發(fā)育和更新，當(dāng)家畜過度放牧使得毒雜草更具備競(jìng)爭(zhēng)力時(shí)，這種化感作用更強(qiáng)，將導(dǎo)致草地退化。張寶琛等[21]曾報(bào)道，植物間的化感作用可能是導(dǎo)致高寒草甸栽培草地退化過程的重要原因；馬瑞君等[22]對(duì)高寒草地的黃帚橐吾(Ligulariavirgaurea)研究發(fā)現(xiàn)，黃帚橐吾水浸液對(duì)同區(qū)域分布的牧草種子萌發(fā)以及幼苗生長(zhǎng)均表現(xiàn)出明顯的抑制作用，并認(rèn)為黃帚橐吾的化感作用在其生存競(jìng)爭(zhēng)、種群擴(kuò)大與入侵中起著重要作用，是造成高寒草地退化的重要原因；鮑根生等[23]的研究結(jié)果表明，甘肅馬先蒿(Pediculariskansuensis)植株水浸液對(duì)垂穗披堿草(Elymusnutans)、中華羊茅(Festucasinensis)等優(yōu)良牧草種子的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)起抑制作用。據(jù)筆者多年的觀察，在天祝高寒草地，不管是栽培的還是天然的垂穗披堿草草地，馬先蒿的入侵都會(huì)使其急劇退化。

2 退化草地的綜合治理措施

2.1以草定畜，降低存欄率 天祝高寒草地超載嚴(yán)重，必須確定科學(xué)、合理的載畜量，嚴(yán)格控制放牧強(qiáng)度。實(shí)行季節(jié)畜牧業(yè)生產(chǎn)，利用夏秋季節(jié)氣候溫暖、牧草營(yíng)養(yǎng)豐富、牲畜生長(zhǎng)快的特點(diǎn)，大量繁殖仔畜，實(shí)行季節(jié)畜牧業(yè)，對(duì)當(dāng)年?duì)倥?、羔羊進(jìn)行育肥，在冬季來臨前加快牲畜周轉(zhuǎn)、出欄，減輕草地放牧強(qiáng)度，使存欄牲畜在冷季有足夠的飼草，既保證草地的持續(xù)利用[24]，又促進(jìn)畜牧業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展，提高社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

2.2草地改良，建立栽培草地 草地改良是輕度和中度退化草地生態(tài)恢復(fù)的主要途徑，使得退化的草地處于草地恢復(fù)的良性循環(huán)中，其具體措施包括輕耙、淺耕翻、補(bǔ)播、施肥等。

重度和極度退化草地恢復(fù)潛力較小，恢復(fù)速度較慢，必須通過人工植被建設(shè)才能有效促進(jìn)草地群落的生態(tài)恢復(fù)[6]。在適宜地區(qū)建設(shè)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的栽培、半栽培草地生態(tài)系統(tǒng)，是解決草畜矛盾的重要途徑，是保證冷季放牧家畜營(yíng)養(yǎng)需要及維持平衡飼草的必要措施[25]。董世魁等[26]的研究表明，在天祝高寒地區(qū)建植多年生禾草混播草地，兩年內(nèi)就可使草地植被蓋度超過95%，草群高度明顯超過封育天然草地和未封育天然草地，可食牧草比天然草地提高23%，產(chǎn)量為封育天然草地和未封育天然草地的2.3和3.1倍。在建設(shè)栽培草地時(shí)，要選好牧草品種、混播比例，使栽培草地生態(tài)系統(tǒng)具有一定的多樣性、穩(wěn)定性和高產(chǎn)性。徐長(zhǎng)林[27-28]的研究表明，在天祝抓喜秀龍鄉(xiāng)，可選用燕麥(Avenasativa)的不同品種建立一年生高產(chǎn)栽培草地。

2.3加大鼠害的治理 草原鼠害的發(fā)生與猖獗是在一定氣候、土壤、植被條件下形成的，氣候干旱和草原退化為鼠害的發(fā)生與蔓延創(chuàng)造了條件。天?？h草原鼠害發(fā)生面積1.02萬hm2，鼠害密度每公頃新舊土丘為326～3 600個(gè)，占天然草地的36.7%。根據(jù)多年的滅鼠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于密度大危害嚴(yán)重的地段，可采用滅鼠器械進(jìn)行人工捕捉或藥物控制鼢鼠的數(shù)量。每年滅鼠兩次，必須在春季4月初和秋季9月底進(jìn)行，結(jié)合藥物進(jìn)行鼢鼠綜合防治。加強(qiáng)鼢鼠治理的宣傳力度，引起牧民的普遍關(guān)注和參與。鼢鼠的數(shù)量控制是當(dāng)前草原生產(chǎn)中的當(dāng)務(wù)之急，也是將來草地能否可持續(xù)發(fā)展的最為重要的因素。鼢鼠活動(dòng)利害轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵在于確定種群致災(zāi)密度，從而發(fā)揮其積極作用，維持高寒草地生態(tài)系統(tǒng)的平衡[29]。積極開發(fā)鼠蟲類產(chǎn)品，把它作為一種資源加以利用，達(dá)到既控制害鼠害蟲的數(shù)量又使鼠蟲類產(chǎn)品為人類服務(wù)的目的。如鼠類皮張、鼠骨酒的開發(fā)利用，能否從害蟲體內(nèi)提取具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值或藥用價(jià)值的物質(zhì)[30]或在害蟲數(shù)量多的草原地區(qū)進(jìn)行牧雞[31]均需探索研究。

2.4加大年底出欄率，減輕冷季草地放牧壓力 根據(jù)東祁連山生態(tài)環(huán)境和草地資源狀況，首先以草地面積、貯草量和栽培草地牧草產(chǎn)量決定年底家畜存欄，嚴(yán)格控制牲畜數(shù)量，實(shí)行季節(jié)畜牧業(yè)替代頭數(shù)畜牧業(yè)的傳統(tǒng)，在入冬前保留足夠的繁殖母畜，其余的公畜、閹畜、長(zhǎng)壽畜、不易作后備畜種的家畜可以一律出欄，增加商品率，提高經(jīng)濟(jì)收入，并減輕冷季草地放牧壓力及其踐踏對(duì)草地植被和土壤質(zhì)地的機(jī)械破壞率。

2.5培養(yǎng)人才，提高科技和文化素質(zhì) 加快科技成果的轉(zhuǎn)化和適用技術(shù)的推廣，組織常規(guī)技術(shù)的配套和普及，增強(qiáng)科技發(fā)展后勁，必須提高牧民種草養(yǎng)畜的能力，徹底改變靠天養(yǎng)畜的傳統(tǒng)觀念，消除追求頭數(shù)畜牧業(yè)的思想。另一方面，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)高寒草地生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。

3 結(jié)語

同青藏高原一樣，秉承“三生功能”即生態(tài)功能、生產(chǎn)功能和生活功能，天祝高寒草地已經(jīng)并將繼續(xù)支撐高原畜牧業(yè)發(fā)展、維系農(nóng)牧民生活水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)以及涵養(yǎng)水源、保護(hù)生物多樣性和固定碳素等功能[32]。但這種功能的高低取決于草地的健康程度。當(dāng)前，在天祝高寒草地嚴(yán)重退化的現(xiàn)狀下，必須清除一切外部壓力諸如超載過牧、撿取牛糞、濫墾、濫采亂挖和嚴(yán)重的鼠害等，依據(jù)草地退化程度和恢復(fù)潛力，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牟莸厣硹l件，采取合理的治理措施，促進(jìn)退化高寒草地的恢復(fù)演替。

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