草原生态系统的破坏与恢复

草原生态系统的破坏与恢复•定义：草原生态系统是草原地区生物〔植物、动物、微生物〕和草原地区非生物环境构成的，进行物质循环与能量交换的基本机能单位。草地与森林一样，是地球上最重要的陆地生态系统类型之一。世界草原总面积约2.4×107km2，为陆地总面积的1/6，大部分地段作为天然放牧。•草原生态系统成分•(1)非生物部分太阳能是所有生命的源泉。此外，包括无机物质包括氧、氮、二氧化碳、磷、钾、钙、镁、水以及植物所需要的微量元素和有机物质等。•(2)草本群落在草原生态系统中，绿色植物的主体是禾本科和豆科等草本植物。阔叶杂草灌木，也能在某些草地群落中占居优势地位。它们是生产者。•(3)消费者草原生态系统的消费者有牛、羊、鹿等反刍性动物及马、驴、兔、植食性昆虫、鸟类、啮齿动物等初级消费者，还有蛙、蛇、鹰、狼等二级、三级和四级消费者，人是最高位的消费者。•(4)分解者它由微生物区系和动物区系组成，前者包括细菌、真菌、放线菌以及土壤中腐生性微生物等。•草原生态系统的空间结构•(1)木本层部分草原有少量木本层，有少量乔木和灌木，但这不是草原生态系统的主体。•(2)草本层这一层是草原生态系统的主体，占有草原的最大面积和空间。•(3)土壤层由草原土壤组成。•(4)动物由草原生存的动物组成。草地草原草甸温带草原热带草原草地可分为草原与草甸两大类。草原以旱生草本植物占优势，是半湿润和半干旱气候条件下的地带性植被；而一般的草甸属于非地带性植被，可出现在不同植被带内。在湿润气候区，草甸可以伴同针叶林或落叶阔叶林出现。根据草原的组成和地理分布，可分为热带草原与温带草原两大类。草原的分类热带草原分布在热带、亚热带，其特点是在高大禾草（常2~3m）的背景上常散生一些不高的乔木，故被称为稀树草原或萨王纳。这里终年温暖，雨量常达1000mm以上，在高温多雨影响下，土壤强烈淋溶，以砖红壤化过程占优势，比较贫瘠。但一年中存在1~2个干旱期，加上频繁的野火，限制了森林的发育。一年中大部分时间土壤保持较低的含水量，从而限制了微生物活动和养分的循环，植被以热带型干旱草本植物占优势。非洲萨王纳以金合欢属构成上层疏林为特征，树木具有小叶和刺，有些旱季落叶。非洲萨王纳生长的草食动物有斑马、野牛、长颈鹿、犀牛等。肉食动物数量大，如狮、豹、鬣狗等。•温带草原•分布在南北两半球的中纬度地带，如亚欧大陆草原、北美大陆草原和南美草原等。这里季节温和，冬季寒冷，春季或晚夏有一明显的干旱期，年降雨量250~600mm。由于低温少雨，草群较低，其地上部分高度多不超过1m。以耐寒的旱生禾草为主。土壤中以钙化过程占优势。•原始的温带草原动物有迁徙性的成群食草动物、龋齿类和相应的食肉动物组成，如：狼、鼬、猛禽等。我国的草原分布•我国是世界上草原资源最丰富的国家之一，草原总面积占全国土地总面积的40%，为现有耕地面积的3倍。•中国草原广泛分布于东北的西部、内蒙古、西北荒漠地区的山地和青藏高原一带，横亘于北纬30～50°之间，蜿蜒万里，十分广阔。从行政区来看，主要分布在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、宁夏、甘肃、青海、新疆、陕西、河北、山西和四川等12个省区。•根据自然地理及行政区划，中国草原一般可划分为5个大区，即东北草原区、蒙宁甘草原区、新疆草原区、青藏草原区和南方草山草坡区。•（一）东北草原区•东北草原区包括黑龙江、吉林、辽宁三省和内蒙古的东北部，地处大陆性气候与海洋季风的交错地带，受东亚季风影响，属于半干旱半湿润地区，冬长而干寒，夏短而湿润。雨量充沛，且多集中在夏季。•这里土地肥沃，地势平坦，景观开阔，植物种类多，野生牧草达400余种，优良牧草近百种，主要有羊草、无芒雀麦、披碱草、鹅观草、冰草、草木栖、花苜蓿、山野豌豆、五脉山黧豆、胡枝子等，亩产鲜草300～400公斤，是中国最好的草原之一。羊草鹅观草花苜蓿山野豌豆三河牛•（二）蒙宁甘草原区•蒙宁甘草原区包括内蒙古、甘肃两省区的大部和宁夏的全部以及冀北、晋北和陕北草原地区。•高原是构成这一草原区的主要地貌特征，此外，还有部分山地、低山丘陵、平原和沙地等。是典型的季风气候。牧草种类丰富，饲用植物达900多种，其中优良牧草200多种，如羊草、披碱草、雀麦草，狐茅、针茅、隐子草、冰草、早熟禾、野苜蓿、草木栖、冷蒿、野葱、锦鸡儿等，青嫩多汁，营养丰富，各种牲畜都爱吃。本区的牲畜主要有牛、马、绵羊、山羊和骆驼等。地方优良品种以滩羊、中卫山羊最多，阿拉善的骆驼为全国之首。冷嵩狐茅早熟禾锦鸡儿中卫山羊骆驼绵羊马•（三）新疆草原区•新疆草原区位于中国西北边陲，北起阿尔泰山和准噶尔界山，南至昆仑山与阿尔金山之间，面积约占全国草原总面积的22％以上。地处大陆中心，距海洋十分遥远，周围高山环耸，湿润的海洋气流无法到达这里，因而干燥少雨，是典型的大陆性气候。•狐茅、鸭茅、苔草、车轴草和胡枝子等各种牧草遍地丛生。主要牲畜有全国著名的新疆细毛羊、三北羔皮羊、伊犁马等，其中三北羔皮羊占全国羔皮羊总数的3/4。鸭茅车轴草苔草主要植物三北羔皮羊伊犁马新疆细毛羊主要动物•（四）青藏草原区•以“世界屋脊”称著的青藏草原区，位于中国的西南部，北至昆仑山、祁连山，南至喜马拉雅山，西接帕米尔高原，是世界上独一无二的高原草原区，也是我国历史悠久的畜牧业基地之一，盛产牦牛、藏羊和犏牛、黄牛等。•牲畜主要有羊、牦牛、黄牛、马、驴和骆驼等，其中分布最广、数量最多的是藏羊和牦牛。黄牛犏牛牦牛藏羊•（五）南方草山草坡区•在中国南方诸省，除了广大的肥田沃土以外，还有大片的草山草坡，比比皆是的林间草地，以及大量零星分布的“三边”草地，这些统称为南方草山草坡区。•主要牧草有孟加拉野古草、丈野古草、龚氏金茅、白茅等，以高大的禾本科草为主，豆科草种类较多，但所占比重则较小，毒害草种类亦多。•历来就有养牛的习惯，曾被列为全国耕畜十大繁殖基地之一。白茅水牛孟加拉谷草南方草山草坡生物•草原生态系统的作用一、草原生态系统有丰富的生物资源；二、草原生态系统是太阳能转化为化学能的绿色能源库；三、草原生态系统在水土保持、防风固沙以及气候调节方面也有不容忽视的重要作用。目前对草原生态系统的开发和利用•一、发展畜牧业；•二、矿产开发；•三、发展旅游业。草原生态系统的局限与缺点•动植物结构单一，生态系统调节和恢复能力差草原生态环境现状•20世纪60年代以来，草原生态系统普遍出现草原退化现象•20世纪70年代中期，我国退化草原面积占草原总面积的15％；•20世纪80年代中期，增加到30％以上；•20世纪90年代中期，增加到50％以上；•21世纪初，达到90%以上。•全国草原退化面积以1000－2000万亩的速度扩展。中国草场现状：退化和沙化情况严重•草原退化的主要特征：群落优势种和结构发生改变；生产力低下，产草量下降；草原土壤生态条件发生巨变，出现沙化(sandification)和风暴;固定沙丘复活、流沙在掩埋草场；鼠害现象严重；动植物资源遭破坏，生物多样性下降。1、可利用草原面积减少,生产力下降据奈曼旗1982年草原普查结果,可利用草原面积为40.8万hm2,可食草产量64.2万t;到2019年,可利用草原面积减少至10.0万hm2,仅为1982年的24.5%,可食草产量减少至13.2万t,仅为1982年的20.6%。2、载畜量下降草原理论载畜量,为可食草产量与每羊单位年食草量的比值,据测算,按每个羊单位平均日采食牧草5.2kg,每只羊全年需鲜草1.9t,则1982年奈曼旗草原理论载畜量为33.8万个羊单位;而到2019年减少至7.0万个羊单位,仅为1982年的20.6%。3、植被组成变化显著奈曼旗草原植被组成变化,主要表现为:多年生牧草种减少,一、二年生杂类草增加;优良牧草减少,适口性差的植物种增加;草本植物在草群中的比率减少,沙生灌木、半灌木比率增加。20世纪80年代初,优势植物中,草本主要有麻黄、白草、赖草等;灌木、半灌木主要为差不嘎蒿、小叶锦鸡儿等。2019年三芒草、沙蓬、猪毛菜等一年生植物在群落中所占比例日益增加。气候变化与草原退化的关系（1）气候与降水量气候变化对草原的影响十分复杂,气温升高,一方面可使草原面积显著减少;另一方面可使草原生产力明显下降。温度和降水量是决定某个地区湿润程度的主要因子。降水量与湿润度呈正相关,而温度与湿润度则呈负相关。对奈曼旗而言,40年来气温的持续上升与降水量的波动状下降,共同导致了该地区湿润程度的下降。三、生态诊断分析（2）、地温变化奈曼旗近40年的地温呈不同程度的上升趋势(图2)。植物的根系活动与0~20cm地温有直接关系,在牧草生育期间,地温与草产量大多处于较高的负相关。由于4月份地温与冬季地温呈显著正相关,春季气温偏高,导致冬春土壤过早解冻,蒸发力增强,致使土壤贮水散失严重。春季干旱天气的胁迫,对牧草的萌动发芽与返青极为不利。（3）霜冻、大风图3示出,近40年无霜期呈下降趋势。无霜期的减少,标志着草原植物生活周期的缩短。图3还显示,1984-1993年,大风日数的10年变率高达42.1%,但1994-2019年,大风日数的10年变率为-10.8%,大风日数低于40年平均值。自1978年“三北”防护林工程开始实施以来,奈曼旗的森林覆盖率由1978年的12.7%,提高到2019年的25.1%,增加了近一倍。人类活动与草原退化的关系（1）人口失控20世纪初期,奈曼旗人口仅6.75万人。1953年第一次人口普查时为16.40万人,到2000年第五次人口普查时增至42.87万,是1953年的2.6倍,是20世纪初期的6.4倍(表2)。人口增长失控及后来一系列不合理的社会经济活动,包括盲目垦荒、无计划地扩大牲畜头(只)数,导致草原生态系统严重失衡。（2）过度放牧不合理的畜牧业生产方式导致食草家畜头(只)数的迅猛增加。1947-1963年16年间牲畜总头数增加了45.6万头(只),折合羊单位99.4万只,是1947年的4.5倍。其中大牲畜增加13.4万头,羊增加了32.2万只。分别是1947年的3.9倍和7.1倍。表2和图4中可看出,牲畜头(只)数同人口数量相伴增加,二者的迅猛增长均开始于20世纪50年代初期。此后,随着人口的增加,牲畜头(只)数迅速增长,畜草矛盾日益尖锐,因此,该地区将人口控制在20世纪50~60年代的数量,即20万人左右为宜。（3）人类其他的活动影响人类不合理的活动,包括草原垦荒,乱开乱伐,采挖治沙植物和药材等,其规模相对于放牧家畜对草原的破坏也很有限,但它已对草原生态系统构成严重威胁。当草原生产力与放牧家畜间的供需平衡遭到破坏时,草原生态系统将会自动反馈调节,但当这种自我调节超出了一定限度时,生态系统将会逆行演替,甚至瓦解。根据北京林业大学对奈曼旗40年来气候变化分析表明:气温、生长季(4-10月份)地温的增加和降水量、无霜期的减少,均在一定程度上造成了该地区生态环境的劣变,但如果没有人为的干扰,这种变化绝不会像目前这样剧烈。人类不适当地利用,是导致草原退化的根源。草原生态系统的恢复措施•1．实行科学管理：我国草原生态系统遭受破坏的主要原因之一就是长期以来缺乏科学的、有效的管理措施。改革某些落后的经营方针，实行适度放牧、以草定畜、推行季节牧业以减轻草场压力，给牧草提供休养生息的时机使得以恢复和发展的各种措施，实行科学化管理方式。•2．发展人工草场：建立围栏，实行分区轮放，合理利用草场等，都是保护和恢复草原生态系统结构和功能的有效措施。•3．建立牧业生产新体系：当前，畜牧业(特别是食草动物)的比重日益增加，由以农业向以牧业为主或农牧并重的转变是合理的发展趋势。1、控制人口数量,加强农牧民生产技术培训将人口数量严格控制在合理的范围内,当正常的农牧业生产不能满足他们的需求时,他们就会通过不合理的社会活动来达到自己的目的。因此,要想从根本上退化的草原,首先要控制住人口的增加四、具体恢复对策2、选育优良牧草种采用现代生物技术措施，选育出新的抗旱、耐旱的牧草品种，以适应内蒙古严酷的自然条件。从国内外引进优良牧草，通过引进驯化、培育和改良，选出最优最适的牧草。3