草原退化過程的實(shí)驗(yàn)監(jiān)測與退化演替機(jī)制的討論

1、草原退化過程的實(shí)驗(yàn)監(jiān)測與退化演替機(jī)制的討論1草原退化的含義及動(dòng)力因素草原退化是指不合理的管理與超限度的利用在不利的生態(tài)地理?xiàng)l 件下所造成的草原生產(chǎn)力衰退與環(huán)境惡化的過程。從生態(tài)學(xué)規(guī)律來認(rèn) 識(shí)，草原退化屬于逆行生態(tài)演替。草地退化又往往是多因素疊加耦合 作用的復(fù)雜過程。其主要表現(xiàn)是草原生物組成與植被退化、土壤退化、 水文循環(huán)系統(tǒng)的惡化、近地表小氣候環(huán)境的惡化等。過大的牧壓和超 負(fù)荷的收割，突破了草地一些植物的再生能力和群落組織力，使植被 的生物量減少，群落稀疏矮化，利用價(jià)值優(yōu)良的草群衰減，劣質(zhì)草種 增生。伴隨著植被的退化，動(dòng)物種群（如鼠類、昆蟲、土壤動(dòng)物等） 也發(fā)生消長?？傊?，草原退化是土地荒漠化

2、的重要表現(xiàn)形式和類型， 也是草原生態(tài)系統(tǒng)健康閾值的衰退。水分因素是溫帶的干旱、半干旱區(qū)以及半濕潤地區(qū)的偏干旱區(qū)（以 下簡略統(tǒng)稱“廣義干旱區(qū)”）生物生產(chǎn)的限制因素。因此某地區(qū)的氣 候干燥度往往決定該地區(qū)草原生物群落自我維持的閾限，超越這一閾 限必然打破草原的再生能力，導(dǎo)致退化。風(fēng)力是廣義干旱區(qū)頻率與強(qiáng)度很高的自然地理營力，地表植被的 衰退（稀疏矮化）往往使風(fēng)力侵蝕作用增強(qiáng)，引起土壤養(yǎng)分、水分 流失和土壤結(jié)構(gòu)惡化。這種土壤退化過程又會(huì)加劇植物與生態(tài)系統(tǒng)的 退化。水熱組合的季節(jié)差異與年際波動(dòng)是草原生產(chǎn)力的制約因素，草地利用 與管理必須適應(yīng)或設(shè)法彌補(bǔ)這一波動(dòng)效應(yīng)的限制作用，一旦突破其限 度，也會(huì)引入草

3、原退化過程。過度地、不合理地利用草地資源，使草原第一性生產(chǎn)者一綠色植 物的生物量減少，飼用品質(zhì)惡化，以致喪失利用價(jià)值。這是草原生態(tài) 系統(tǒng)自我調(diào)控功能和機(jī)制的受損，是利用方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擾動(dòng)的反饋 與響應(yīng)。過度放牧利用往往使家畜不可食、不喜食的植物比例增加； 割草導(dǎo)致低矮的植物種占優(yōu)勢等都體現(xiàn)了這種反饋調(diào)節(jié)。因此，退化 草地所處的系統(tǒng)狀態(tài)尚處于系統(tǒng)調(diào)節(jié)閾限之內(nèi)。但是隨著退化程度的 加劇，系統(tǒng)的穩(wěn)定性尤其對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境的適應(yīng)能力將下降。強(qiáng)烈的 地理營力可能導(dǎo)致系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能受損，以至系統(tǒng)的崩潰（System breakdown）。草原生態(tài)系統(tǒng)的退化最終將趨向于崩潰的系統(tǒng)。從草原植物群落演替趨勢來討

4、論草地退化，可以看出：草原利用 方式，利用強(qiáng)度不同，生境不同，退化演替的方向，退化群落的性質(zhì) 和特征各有所不同。即沿著不同的軌跡發(fā)生演替，成為不同的群落。 例如，地帶性典型草原過度放牧可形成以冷蒿(Artemisia frigida)、 糙隱子草(Cleistogenes squarrosa)占優(yōu)勢的退化群落；長期持續(xù)割 草，導(dǎo)致洽草(Koeleria cristata)等矮小禾草的相對(duì)生物量明顯增長； 在地下水埋深較淺的草甸上，過度放牧往往向鹽生群落發(fā)生退化演 替。在相似的生境和相同利用方式下，因利用頻率和每次利用強(qiáng)度的 差異也會(huì)導(dǎo)致演替趨勢的不同，例如典型草原群落的退化可能分別形 成以冰草

5、(Agropyron michnoi)、冷蒿、星毛萎陵菜(Patentilla acaulis)、 雙齒蔥(Allium bidentaum)、瑞香狼毒(Stellera chamaejasme)等物 種占優(yōu)勢的不同群落。總之，草原生態(tài)系統(tǒng)退化，使其物質(zhì)與能量流程及收支平衡失調(diào)，打 破了系統(tǒng)自我調(diào)控的相對(duì)穩(wěn)態(tài),下降到低一級(jí)能量效率的系統(tǒng)狀態(tài)，是 草原退化的生態(tài)學(xué)實(shí)質(zhì)。2草原退化中生態(tài)條件的變化與效應(yīng)隨著草原退化的加劇，植被蓋度、高度、密度都將減低，使得地 面裸露度加大。隨之，在大風(fēng)季節(jié)，近地面風(fēng)力作用增強(qiáng)，使物理性 粘粒甚至砂粒的搬運(yùn)量增大；地面長波幅射增強(qiáng)，近地表氣溫升高， 水汽通量增大。這

6、些變化的生態(tài)效應(yīng)主要包括：地表風(fēng)蝕加強(qiáng)將導(dǎo)致 表土粗質(zhì)化：地表輻射熱升高使植物呼吸消耗增加；地表蒸發(fā)加大會(huì) 使土壤水分減少；地表溫度升高能加速死地被物的分解等。這些效應(yīng) 又將引起一部分敏感植物種群衰減?？梢钥闯觯翰菰嘶霈F(xiàn)的小環(huán) 境變化將對(duì)草原植被發(fā)生影響，使過度利用而退化的草原植被適應(yīng)變 化了的小環(huán)境。在水平空間上，隨著退化草原面積的增大，由島狀分布向網(wǎng)狀， 乃至向大片連續(xù)分布擴(kuò)展，地面環(huán)境的作用得以加強(qiáng)，將產(chǎn)生更為廣 泛的影響。如風(fēng)力對(duì)地表作用的增強(qiáng)，大氣中粉塵量的增加，區(qū)域性 地表輻射熱增高和氣溫變幅增大等區(qū)域性氣候變化趨勢往往與地表 裸露程度的增加相關(guān)聯(lián)。土壤是草原生態(tài)系統(tǒng)的重要資源

7、庫，一些作為限制性因子的資源 均在土壤中進(jìn)行分配和周轉(zhuǎn)。由于土壤在草地生態(tài)系統(tǒng)中的穩(wěn)定性高 于植被，尚未退化到土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，資源儲(chǔ)備與周轉(zhuǎn)功能尚 未明顯衰退的條件下，土壤中的資源對(duì)于草原生物生產(chǎn)力大幅度下降 的植被而言是充裕的。即顯著減少了生物量的植物群落不能充分利用 土壤中現(xiàn)有的全部資源。植被的退化，生物生產(chǎn)力下降，飼用價(jià)值降 低，植物對(duì)土壤養(yǎng)分的消耗量會(huì)趨于減少，所以土壤退化常常滯后于 植被的退化。土壤中的水資源量通常與大氣降水相關(guān)，植被退化不足 以影響區(qū)域大氣降水，因而并不減少大氣降水對(duì)土壤水分的補(bǔ)給，但 隨著植被退化，地表裸露度的增大，土壤水分蒸發(fā)強(qiáng)度趨于增高。在地下水位較高的

8、地段，草原退化可能會(huì)導(dǎo)致土壤鹽漬化，鹽化 的土壤對(duì)植物產(chǎn)生的脅迫可使不耐鹽的植物種群衰退。沙質(zhì)草地的退 化則使基質(zhì)流動(dòng)性增強(qiáng)，沙生植物可能逐漸侵入。長期放牧的退化草 原，因牲畜的活動(dòng)往往會(huì)引起表層土壤結(jié)構(gòu)的變化，使表土的緊實(shí)及 容重增大，從而也會(huì)影響到土壤蒸發(fā)作用及植物生長。3草原退化過程中生物組成的變化退化草原的植物組成取決于利用方式和強(qiáng)度，并受生境條件的制 約，退化草原植物組成的變化趨勢總是適應(yīng)于一定的放牧壓力。例如 在典型草原區(qū)，在過度放牧的條件下，家畜選擇性采食使飼用品質(zhì)差 的物種種群逐漸擴(kuò)大，以至成為群落中的主要成員，而飼用品質(zhì)好的 牧草日益減少，乃至消失；在割草利用方式下，由于割草

9、作業(yè)必須保 持一定高度的留茬，連年割草的結(jié)果使高大的牧草衰減，低矮的禾草 增加，從而使割草效率降低，單位面積收割量減少。在沙質(zhì)土地、鹽 堿化土地上過度利用的后果是沙生、鹽生植物的增長和繁殖。這些植 物是在過度利用和特定生境因素的脅迫條件下發(fā)生的，往往飼用價(jià)值 降低。退化草原土壤庫中資源尚未枯竭，退化植物群落又不能充分利 用這些資源，致使一、二年生植物與先鋒植物得以侵入或大量發(fā)生。 例如典型草原放牧場、割草場上出現(xiàn)的黃蒿(Artemisia scoparia)、 豬毛菜(Salsola collina)、刺穗藜(Chenopodium aristatum)；荒漠 草原中出現(xiàn)的櫛葉蒿(Neopal

10、lasia pectinata)、冠芒草(Enneapogon borealis)、畫 眉草(Eragrostis pilosa)、三芒草(Aristida adscenionis)； 沙地草場出現(xiàn)的沙竹(Psammochloa villosa)、沙蒿(Artemisiaspp)； 堿化草地上的虎尾草(Chloris virgata)等。植物組成的變化是草原退化的明顯標(biāo)志，也是草原生態(tài)系統(tǒng)反饋 調(diào)節(jié)的途徑。退化草原植物的飼用品質(zhì)下降對(duì)草原生產(chǎn)性能的影響是 深刻的。例如以狼毒為主的退化草地，盡管其生物產(chǎn)量下降不十分顯 著，但利用價(jià)值明顯改變。草原退化對(duì)野生動(dòng)物種群也有明顯影響，隨草叢變矮、隱蔽性

11、下 降、枯落物減少等因素影響到草原鼠類種群的消長，在退化草原上布 氏田鼠明顯增多，取代了黃鼠和鼠兔的地位。因草原退化發(fā)生的東亞 飛蝗又為草原百靈等鳥類育雛提供了豐富的食物來源。4退化草原初級(jí)生產(chǎn)力的衰退在內(nèi)蒙古典型草原帶未退化的草原在正常的年份，地上現(xiàn)存量可 達(dá)到300g/m2，條件較差的年份可下降到200g/m2左右，平均為 250g/m2左右。退化群落恢復(fù)8-10年以后，生產(chǎn)力已接近未退化群落， 據(jù)測定，4年平均224g/m2。而III度退化群落的測值僅達(dá)到74g/m2, 大約是未退化群落的30%。適口性差、嗜食率低的植物在退化草原群落中占了較大比例。在 夏季家畜不喜食的冷蒿、變蒿占群落地

12、上現(xiàn)存量的38%;利用價(jià)值較 低的糙隱子草占12%，帶刺的小葉錦雞兒占4%,而飼用品質(zhì)較好的 羊草、大針茅和冰草僅占15%。以冷蒿為主要優(yōu)勢種的退化群落中至 少有50%的地上生物量是由家畜不喜食、不可食或難以采食的植物所 組成。而在未退化群落中這些植物僅占4%。當(dāng)草原退化成冷蒿群落時(shí)， 其生產(chǎn)性能約為未退化群落的1/3 x 50%=16.7%?？梢?，退化群落處 于可利用性很低的狀態(tài)。退化草原繼續(xù)放牧利用，可維持在當(dāng)前利用 強(qiáng)度下退化群落的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)然，減輕放牧利用強(qiáng)度，群落的 恢復(fù)使退化草原的可用性增強(qiáng)。在退化草原上放牧，家畜采食強(qiáng)度與 恢復(fù)進(jìn)程處于動(dòng)態(tài)平衡中，群落保持相對(duì)穩(wěn)態(tài)。初級(jí)生產(chǎn)

13、力的衰退是草原退化的基本特征，也是草原生態(tài)系統(tǒng)以 反饋方式調(diào)節(jié)過度利用強(qiáng)度的調(diào)控機(jī)制，生產(chǎn)力下降包含著植物產(chǎn)量 下降和植物飼用品質(zhì)惡化。草原初級(jí)生產(chǎn)力衰退的原因是過度利用，目前對(duì)草地資源的利用 方式均有一定的選擇性，例如家畜的選擇性采食，割草因留茬而選擇 刈割高大草本植物等。群落中高大的草本植物通常既是優(yōu)勢植物又是 草地中利用價(jià)值最優(yōu)的植物?；蛘哒f草原與家畜協(xié)同進(jìn)化過程中，作 為優(yōu)勢種出現(xiàn)的高大禾草成為家畜最豐富和適口性良好的食物源，但 過度放牧使高大禾草最容易衰退。高大草本植物是構(gòu)成草原初級(jí)生產(chǎn) 力的主體。在地上，高大草本植物在單位面積上光能利用率最高；在 地下，高大草本植物可以利用較深土壤

14、層次中的資源。例如在未退化 的羊草及大針茅群落中，羊草(Leymus chinensis)、大針茅(Stipa grandis )和西伯利亞羽茅(Achnatherum sibiricum)三個(gè)種的生物量 就占了群落生物量的75%，由此可見，高大草本植物的衰退使群落中 的可利用資源空間顯著縮小，主要利用淺層土壤資源的低矮植物的繁 盛，則不能擴(kuò)大利用資源空間，也是草原初級(jí)生產(chǎn)力衰退的機(jī)制。隨著草原退化出現(xiàn)的小環(huán)境變化和土壤狀況的變化對(duì)草原初級(jí)生 產(chǎn)力衰退也是相關(guān)的制約因素，在沙質(zhì)草地、鹽化草地上更為突出。 小環(huán)境和土壤狀況構(gòu)成脅迫使一些不適應(yīng)的種群消退，促進(jìn)了生產(chǎn)力 衰退。5草原生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)與

15、能量流程及收支平衡的失調(diào)草原植被是系統(tǒng)中的能量固定源，土壤是物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)的營養(yǎng)庫。當(dāng) 草原生態(tài)系統(tǒng)在原生狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)各單元間物質(zhì)能量貯量設(shè)為一常 數(shù)，即各單元的瞬時(shí)變化量dv/dt=dl/dt=dm/dt=ds/dt=0當(dāng)經(jīng)濟(jì)收益的因素納入草原生態(tài)系統(tǒng)，并刺激家畜數(shù)量擴(kuò)大，即 d1/dt0時(shí)，植被也隨之發(fā)生變化，將使能流的流速增大，進(jìn)而導(dǎo)致 dv/dt80優(yōu)勢植物種群衰減率15-3031-5051-7575優(yōu)質(zhì)草種群產(chǎn)量下降率30-4546-7071-9090不可食植物產(chǎn)量下降率10-2526-4041-6060退化演替指示植物增長率10-2021-4546-6565植叢高度下降（矮化）率20-

16、3031-5051-7070植物群落蓋度下降率20-3031-4546-6060輕質(zhì)土壤侵蝕程度10-2021-3031-4040中、重質(zhì)土壤容重、硬度增高5-1011-1516-2020可逆性與恢復(fù)年限（年）2-55-1010-1515草原群落 優(yōu)勢植物I度退化種群土 II度退化種群土 羊草草原羊 草 大針茅 糙隱子草 冷 蒿-28.3-32.2+ 5.5+21.5大針茅-30.55-48.2-55.0+6.3+37.2-52.6III度退化種群 %-68.6-77.6+1.8+66.4-75.8大針茅草原糙隱子草+ 8.8冷 蒿 +22.8+10.5+33.3小針茅小針茅草原無芒隱子草 小

17、亞菊-31.0+10.6+24.0-49.6+8.2+41.4+6.2+61.4-49.6+8.2+41.4IV度退化種群 %-94.5-96.0+2.6+68.7-95.4-5.4+67.1-81.7-20.4+68.2表3三種草原群落退化過程中優(yōu)勢種的消長率表內(nèi)數(shù)字以未退化群落為基數(shù)按生物量比率計(jì)算。濫挖亂栽美麗的草原傷痕累累長期濫挖藥材使美麗的草原變得千瘡百孔，放著荒山荒坡不去治理，卻在植被完好的草場上挖坑栽樹，記 者近日在位于科爾沁草原北部的扎魯特旗采訪時(shí)發(fā)現(xiàn)，這里的草原生態(tài)遭到人為破壞。牧民逐小利草原遭大殃前不久，記者采訪途經(jīng)扎魯特旗北部的巴雅爾吐胡碩鎮(zhèn)、阿日昆都楞蘇木、烏蘭哈達(dá)蘇木

18、、格爾朝魯 蘇木等地時(shí)發(fā)現(xiàn)，人們在草原上長期挖藥材留下的“疤痕”十分顯眼，新坑疊舊坑，大堆連小堆，破壞嚴(yán) 重的地方已呈沙化趨勢。當(dāng)?shù)啬撩窀嬖V記者，這還是連續(xù)幾天來的大雨將過去挖得小一點(diǎn)的坑都沖沒了， 由于今年天旱，藥草出葉少，不好找，挖的人遠(yuǎn)沒有往年多。等雨后幾天藥草一出葉，來挖的人可就多了。在位于巴雅吐胡碩鎮(zhèn)南部的海日罕林場附近，記者見到了正在挖藥材的林場職工老白。他告訴記者， 他家4 口人只有16畝甸子地，再無別的收入，和他一樣，每天在林場周圍挖藥材的有幾十人，場里50多 戶職工大部分靠挖藥材撈兩個(gè)現(xiàn)錢。老布也是這個(gè)林場的職工，他是收購這些藥材的小販子，他說自己本 錢小，只是小打小鬧，每天

19、也就收個(gè)百十來斤，一年也就掙個(gè)1.31.5萬元。據(jù)牧民講，草原上的藥材品種很豐富，有防風(fēng)草、桑竹、白鮮皮等，可現(xiàn)在這些東西都快被挖完了， 也沒有誰來管一管。在草原上挖藥材的除了本旗各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)牧民外，還有興安盟、霍林郭勒市、赤峰市甚至 遼寧等地的一些農(nóng)牧民。一個(gè)人每天至少能挖56斤，剛挖下來的防風(fēng)草每斤能賣7元，晾干后每斤能賣 20多元，一年光挖藥材掙個(gè)萬元以上的極為普遍，少的也能掙個(gè)五六千元。記者在現(xiàn)場數(shù)了數(shù)，一平米少 說也有三四個(gè)坑，最深的坑大約有1米多深，挖出來的土形成一個(gè)個(gè)小土堆。完好的草場竟然挖坑種樹記者乘車從扎魯特旗政府所在地魯北鎮(zhèn)出發(fā)，順著304國道到這個(gè)旗的北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)采訪，一路上，車上 的人指著車窗外議論紛紛。見記者疑惑，巴雅爾吐胡碩鎮(zhèn)一位中學(xué)退休教師對(duì)記者說：“你看看這算啥事 兒？這么好的草場都挖了坑種了樹，牧民意見大哩！”果然，記者一路看到公路兩旁上了圍欄的草場上， 都栽滿了小樹，有的已成片成片地干枯。隨后，記者走訪發(fā)現(xiàn)，巴雅爾吐胡碩鎮(zhèn)巴雅爾吐胡碩嘎查、圖布信嘎查、阿拉哈達(dá)嘎查、304國道兩 旁等多處植被完好的草場上都栽滿了小樹，阿日昆都侖蘇木門前也栽上了小樹，與周