草地资源管理的几项原则.pdf

第 1 2卷 Vo 1 1 2 第 4期 NO 4 草 地 学 报 ACTA AGRES TI A S I NI CA 2 0 0 4年1 2月 Dec 2 00 4 文章编号 1 0 0 7 0 4 3 5 2 0 0 4 0 4 0 2 6 1 0 4 草地资源管理的几项原则 任 继 周 侯 扶 江 兰州 大学草地农 业科技 学院 甘肃草原 生态研究所 甘肃 兰州 7 3 0 0 2 0 摘要 中国草地资源丰富 近年来 由于管理不当造成草地退化 生态失调和巨大经济损失 本文就草地资源管理需遵循 的原则进行了研究和阐述 提出草地生态系统持续生存 生态生产力 顶级群落与前顶级群落相结合 系统耦合 克服系 统相悖 草地资源开发与景观匹配等指导草地资源管理的 6项原则 指出实行草地农业系统是解决草地植物生产和动物 生产矛盾 的根本 出路 关键 词 草原 学 草地资源 管理 生态 系统 系统耦合 中图分类号 8 1 2 5 文献 标识码 A Pr i nc i p l e s o f Gr a s s l a nd Re s o u r c e s M a na g e me nt REN J i z h o u HoU Fu j i a n g Co l l e ge o f Pa s t o r a l Agr i c u l t u r a l S c i e n c e a n d Te c h n o l o gy La nz h o u Uni v e r s i t y Ga ns u Gr a s s l a n d Ec o l o g i c a l I n s t i t u t e La nz h o u Ga ns u Pr o v i nc e 7 3 0 0 2 0 Chi n a Abs t r a c t Chi n a S va s t gr a s s l a nd r e s o ur c e s h a ve de t e r i or a t e d i n r e c e nt y e a r s du e t o m i s m a n a ge me nt c a u s i ng i l l ba l a n c e d e c o s y s t e m a nd e c on omi c l os s e s Th e pr e s e nt pa p e r s t a t e s t he pr i nc i pl e s of gr a s s l a nd r e s our c e s ma n a g e me n t t h e i mr o r t a n c e o f s u s t a i n a b l e p r o d u c t i o n a n d e c o l o g i c a l p r o d u c t i v i t y c o mb i n a t i o n o f c l i ma x a n d p r e c l i ma x c o mmu n i t y s y s t e m c o u p l i n g p r e v e n t i o n o f i n c o mp a t i b l e s y s t e m ma t c h i n g d e v e l o p me n t o f t h e g r a s s l a nd r e s ou r c e s a nd l a nd s c ap e Th e g r a s s l a nd a g r i c ul t u r e s y s t e m i s t h e b e s t wa y t o s o l ve t he c o nt r a di c t i o n b e t we e n p l a n t a n d a n i ma l p r o d u c t i o n Ke y wo r d s Gr a s s l a n d s c i e n c e Gr a s s l a n d r e s o u r c e s Ma n a g e me n t Ec o l o g i c a l s y s t e m S y s t e m c o u p l i n g 草地资源 的监测与管理问题 随着环境 问题 的 日 益突出 为社会各界人士所关注 管理的方法是各式各 样 的 因地而异 因时而异 难以一一备述 近来见到有 些草原管理的议论 多有见地 但也有些议论背离草原 管理原则 可能导致资源管理失误 引发生态失调和经 济损 失 笔者谨就个人管见 提 出有关草原管理 的原 则 以供有关方面参考 1 维持草地生态系统持续生存的原则 生态系统是有生命的 任何生命的维持 都要保持 代谢机能的正常运行 这就是说不仅它们的能量输入 与输 出需保持相对平衡 还要保持它的物质 能量交换 的稳定程序 我们统称为生态系统 的 序 1 它主要指 能量与物质被生态 系统纳入系统内部和输 出系统外部 的流程结构与通量 如果把 生态 系统 的能 物流程 打乱 了 甚至 割断 了 就会影响其健康和生存 举几个常见 的例子 譬如 剧毒灭鼠 鼠类被灭杀后 其 天敌也因取食 中毒的鼠类 而二次 间接 中毒 而鼠类繁殖速度远胜于天敌 留存 的啮齿类动物反而得到大量繁殖 的环境 又如 一块割 草地 连续割草三年而不施肥 则土壤中的养分损失过 多 打乱了草地本身养分的平衡规律 必然衰败 草地 与放牧家畜 是 自然界形成 的矛盾 的双方 草地要适度 地放牧 以维持其高产稳产和 良好 的结 构 家畜也要通 过放牧才能维持其健康和生产水平 但放牧过重和过 轻 甚至完全不放牧 对草地和家畜两者都没有好处 2 遵循生态生产力的原则 生态生产力就是在不破坏草地生态 系统的健康状 态下所表现 的生产水平 也 只有符合生态 生产 力的 收稿 日期 2 0 0 4 0 9 2 8 修回 日期 2 0 0 4 1 2 0 6 作者筒 介 任继周 1 9 2 4 一 男 山东平原人 中国工程院院 士 主要从 事草地农业研究 专著 有 草地农业生态学 等 l I t 一 F j i I i l l T 慝 融 霹 黪 一 臻罄 l 0 维普资讯 2 6 2 草 地 学 报 第1 2 卷 原则 生态系统才能持续生产 2 1 生态生产力具有三种品格内涵 2 1 1 向社会系统输 入有用 的产品并接 受来 自系统 以外的 自然的 社会 的 投入 2 1 2 消纳整合系统本身和系统外部输入 的废弃物 2 1 3直接 向人类社会 提供广 泛的可以货币化或难 以货币化 的环境福利 如清洁 的空气 水源及优美景观 等 三种 品格经常联系出现是任何生态系统本质所决 定 的 因此在生产层面很难区分哪些是生态效益 哪些 是生产效益 两者总是形影相随 2 2 伴随生态生产 力的特征 生态健康F 也有三种表 现 2 2 1 保持生态系统本身特征的基本结构 或使其不 断完善 2 2 2 保持生态系统本身的基本功能 或使其不断提 高 2 2 3 生态系统所处 的环境 因子与生态系统保 持稳 定和谐 的趋势 在认识生态生产力 以前 我们 曾经付 出了高 昂代 价 在漫长的历史过程中 由于人们 的无知和贫困 对 于 自然资源 尤其是土地资源 靳丧失度 像 中国这样 的古老农业国家 损失更为惨重 3 顶级群落与前顶级群落相结合的原则 在 自然状态下 任何生态系统都有其特殊的结构 功能和与之相适应的生产力 因为生态系统处 于不断 变化之中 它 的生产力也随之起伏 从本质上讲 这种 变化取决于系统 中能的动态 3 1 在一定温度条件下 当系统的总能 E 生产较多 而熵 少时 自由能 F 增 大 3 F E一丁 其 中 丁 为绝对温度 自由能的积累 使系统 进入非平衡态 自 由能积累到一定程度 就成为不稳定 的势能 它需要寻 找 出路 或通过信息反馈 使系统降低 自由能的积累 这时生态系统呈现功能萎缩 4 在 自然生态系统中 功能萎缩是一种 自我调节 它 使生态系统遵循最经济原则 维持 自我存活 通过萎缩 过程的渐进 可能达到总能的产生与熵接近平衡 这就 是我们通常所认识的系统的 顶级 状态 这时 自由能 的积 累趋近于 0 作 为 自由能 的异化物 生态系统的 产品 当然也就无从谈起 系统的顶级状态 由于它的消耗最少 最为稳定 对于那些 自然生态系统来说 维持系统 的顶 级状 态无 疑是必要的 至于农业生产系统 则应依据农业生态生 产力的原则 对生产资料 劳动力与生产环境进行优化 组合 合理运转 在保持生态 系统健康 的前 提下 提高 生态系统 自由能 的积累和产品输 出能力 3 2 保持草地生态系统的前顶级状态 是保持生态系 统健康 提高生产水平 的有效手段 具体办法如下 3 2 1 保持 生态 系统 的非成 熟阶段作为有生命 的 生态系统 当它达到成熟 阶段的 顶级 以前 具有较强 的生活力 达到 顶级 以后 生活力锐减 因为具有非 成熟特征 的生态系统 其 系统内具有不饱和性 它的各 个组分之 间 包括子系统之 间 具有较多 的外接键能 也就是有更大的开放性 这使它们具有不可遏制 的活 力 因而可以产生较多 的 自由能和它 的异化物一 产 品 这是在提高生产水平 的措施 中 我们所常用的优化方 法 使系统 内各个组分 子系统 之 间保持较强的外接 键 以增 加其不饱 和性 来加重系统 的非成熟 阶段 保 持系统 内部各个组分对另外组分 的依赖性和互补性 也就是增加其开放性 草食 动物对植物性产品的消耗 是保持植被非成熟阶段 的常用措施 3 2 2 保持生 态系统 中若干组分的非成 熟状 态 生 物具有趋向成熟的内在动力 这种非成熟阶段较强 的 生 活力 正是我们 可以用来提高生 态系统功能强度 的 手段 这一点 草本植物表现得最清楚 给草丛以适 当 的刈割或放牧 不仅可以成倍提高草本植物生物量 还 有助于植被成分 的稳定和健康 同样 的原理 也适用于 灌丛和林地的更新 在植物生产 中 除了以收获籽实为 目的的作物必须促其成熟 以外 为了得到较高 的生产 水平 都应保持其非成熟状态 以达到提高农业生产水 平的 目的 对 于如此广泛存在 的 适 于非成熟状态利用 的植 被 是植物生产的重要组成部分 对于非成熟状态的植 物 只有草食动物才能充分利用 因此可 以认 为 草食 动物不仅是保持整体系统 非成熟阶段的重 要手段 而 它本身也是创建生态系统生产力的组成部分 4 系统耦合的原则 4 1两个或两个 以上性质相近似的生态系统具有互 相亲和的趋势 当条件成熟时 它们可以结合为一个新 的 高一级 的结构一 功能体 这就是系统耦 合口 系统耦 合可将催化潜势 位差潜势 稳定潜势和管理潜势解放 而提高生产水平 4 1 1 催化潜势 在农业生态系统中 最常用 而未被 充分认识的催化手段就是在生态系统的适当环节上 以 维普资讯 第4 期 任继周等 草地资源管理的几项原则 2 6 3 生产资料的形式投入能量或元素 如耕作 灌溉 施肥 施药等各种农业措施 这是正向催化 也可以农产品收 获的方式取走能量和元素 以减少 自由能的积累 是为 负向催化 催化保持农业生态系统 中能量 元素有序而 畅通地定向流动 从而获得较多的产品 而草地资源生 态系统耦合过程 中 既有系统间的正向催化作用 又有 负向催化作用 尤应特别强调这两种催化作用同时发生 于耦合系统内部 其生产力的提高是显而易见的 4 1 2 位差潜势两个系统之间因 自由能积累量 的 不同 形成势能位差 位差即潜势 中国东南部为农耕 区 西北部为畜牧区 在两 区交会的边缘 从西南到东 北划一条斜线 在沿线地带 历史上曾分布着一 系列 茶马市场 这就是农耕系统与畜牧系统这两个生态 系统之间位差势能异化为商品经济的反映 这种位差 潜势 往往表现为市场价格之差 这是农产品商品化过 程 中不同生态系统间能量位差的异化 4 1 3 稳定潜势系统耦合增加了系统的多样性 多 样性 系数较高的系统 在一定范围 内 具有更好 的弹 性 因而耦合农业系统具有更大的抗逆性 总体功能趋 向稳定 4 1 4 管理潜势 在草地农业生态系统中 不同的生 产层之间和不同地区之间具有系统耦合 的潜在势能 因为系统耦合 是在原有系统之上 把它所用以构建的 低层系统加以综合 任何综合都有简化 的内涵 而产生 的高一级系统 这就形成等级系统 施行管理简化而管 理力度增加的分级管理 为现代化的生产所必需 4 2 草地农业系统含有 4个生产层I 6 前植物生产层指风景 旅游 绿地 水土保持等 不 以收获植物或动物产品为 目的 以 景观资源 表现其 生产意义 植物生产层以收获植物营养体 籽实 纤维 脂肪 分泌物等为 目的 以植物资源表现其生产意义 动物生产层以收获动物 动物产品为 目的 以动物资源 表现其生产意义 后生物生产层是植物 动物产品的加 工和流通 草地生态系统的任何两个或两个以上的生 产层都有可能进行系统耦合 达到持久 稳 产 丰产的 目的 理论证明 只要把植物生产层与动物生产层这 两个系统加 以初步耦合 就可 以 1 O倍地 提高生产水 平 如再把前植物生产层与外生物生产层加以耦合 其 生产潜势还会有长足的增长 5 克服系统相悖的原则 两个或两个以上的系统 在进行系统耦合时 所发 生的系统性的不协调称为系统相悖 任继周等 1 9 9 4 它们成为系列的 相悖群 系统相悖往往造成重大而 持久的损失 我们通常所说 的草原退化 实质就是系统 相悖的结果 系统相悖的克服蕴藏着巨大潜力 我 国北方草原畜牧业问题丛集 牵连甚广 涉及复 杂的 自然环境 社会经济 管理体制等众多方面 由于 前植物生产层 后生物生产层所形成的系统相悖也有 所存在 但 目前还没有形成主流 从理论上看 似可主 要地归结为动物生产系统与植物生产系统之间的系统 相悖 动物生产与植物生产各有 自己的节律 亦即从发 生学的层次来说 动物生产是 以植物生产为依据的 植 物生产又是以环境 因素为依据的 环境是初始因素 在 一 定环境基础上 发生与之相关的植物生产系统 在植 物生产系统前提下 发生与之相适应的动物生产系统 但 草原生产作为农业生产系统的一部分 受到人为干 预 在大多数情况下 或轻或重地违背 了这一系列植物 生产系统与动物生产 系统之间的发生学原理 导致 了 相悖现象 造成难 以估计的恶果 加重了这一生态脆弱 地带的生态危机 6 草地资源开发与景观 匹配的原则 作为草地资源的综合体现 草地资源本质的研究 和开发利用 景观要素有不容忽视的意义 重要草地资 源 由景观缀块组成 景观缀块可大可小 它具备草地农 业系统的基本要素 土壤和地貌是土地经营的要素 植 被是初级生产要素 动物区系是次级生产 的要素 社会 应属于前植物生产层要素和后生物生产层要素 能量 或它的异化物一 有机体及其产 品 通过 自然的或人 为 的多种途径 越过或扩散出景观缀块的边界 把不 同的 景观缀块联系起来 构成了景观的多样性 动 物有机体 能量或它 的异化物 与斑块 的关 系 是 户 1 2 口 十 p a d 式 中 p x 是物质在 t 时间从 点到 点移动的 概率 h j 代表 景观缀块中动物的异质性 是 种 动物移动率 p a 是移动路线 d 是单位面积上动物个 体密度 s 是社会干扰 户 r 是动物对于环境的喜好性 这一关系式略加改变 也可 以用来描述不同景观 缀块之间的能量交换 P x I x 2 a t J r 其 中 是每一个生物有机体所携带的能量 这种生物个体及其能量的交换 正是草业生产本质 之所在 特别为草食家畜生存所必需 下转 2 7 2页 维普资讯 2 7 2 草 地 学 报 第1 2 卷 参考文献 1 贾恒 义 彭祥林 雍 绍平 等 沙打旺 苜蓿对氮磷 钾 的效应 F J 草 业科学 1 9 9 4 5 4 2 4 5 E 2 成 红 杜 峰 赵克学 等 宁南 山区苜蓿 生产现 状 与产草 量提 高途 径 J 草地学报 2 0 0 2 3 2 3 1 2 3 6 1 3 Nu t a l l W F E f f e c t o f N P a n d S f e r t i l i z e r s o n a l f a l f a g r o wn o n t h r e e s o i l t y p e i n N o r t h e a s t e r n J S a s h a t c h e wa n Ag r o n J 1 9 8 5 7 7 4 1 4 6 I 4 S i mo n s R G Gr a n t C A Ef f e c t o f f e r t i l i z e r p l a c e me n t o n y i e l d o f e s t a b l is h e d a l f a l f a s t a n d s J C a n J P l a n t S c i 1 9 9 5 7 5 8 8 3 8 8 7 5 张洪 荣 周 志宇 微 量 元 素对 紫 花 苜蓿 的效 应 I J 草 业科 学 1 9 9 0 2 43 4 6 6 Wa l wo r t h J L S u mn e r M E Al f a l f a r e s p o n s e t O l i me p h o s p h o r u s p o t a s s i um ma g n e s i um a nd mo l yb d e nu m o n a c i d uhi s ol s I J F e r t i l i z e r Re s e a r c h 1 9 9 0 2 4 3 1 6 7 1 7 2 7 史瑞 和 土壤农 化分 析 第 二版 I M 北京 农业 出版社 1 9 9 0 2 9 1 99 8 Ha n n a wa y D B S h u l e r P E Ni t r o g e n f e r t i l i z a t i o n i n a l f a l f a p r o d u c t i o n l J J P r o d A g r i c 1 9 9 3 6 8 0 8 5 9 Ma l h i S S Au s h a d M A Gi l l K S R e s p o n s e o f a l f a l f a h a y y i e l d t O p h o s p h o r us f e r t i l i z a t ion i n t WO s o i l s i n c e n t r a l Al b e r t a C o mmu n i c a t i o n s I J S o i l S c i e n c e a n d P l a n t An a l y s i s 1 9 9 2 2 3 7 1 7 7 2 4 l l O Mi c h a e l C o l l i n s L a n g D J Ke l l i n g K A Ef f e c t o f p h o s p h o r u s p o t a s s i u m a n d s u l f ur o n a l f a l f a n i t r o g e n f i x a t i o n u n d e r f i e l d c o n d i t i o n s f J Ag r o n J 1 9 8 6 7 8 9 5 9 9 6 3 E l 1 胡 霭 堂 植物 营 养学 下册 E M 北 京 中 国农 业 大 学 出版社 2 00 3 1 3 1 3 5 1 2 S h e r r e l l C G S o d i u m a n d p o t a s s i u m e f f e c t s o n c a t i o n c o n c e nt r a t i o n a n d y i e l d o f l u c e r n e a nd p h a l a r i s g r o wn s e p a r a t e l y a n d t o g e t h e r l J J P l a n t Nu t r 1 9 8 3 6 8 0 1 8 1 6 l 1 3 Ra z mj o o K He n d e r l o n g P R E f f e c t o f p o t a s s i u m s u l f u r b o r o n a n d mo l y b d e nu m f e r t i l i z a t i o n o n a l f a l f a p r o d uc t i o n a n d h e r b a g e ma c r o n u t r i e n t c o n t e n t J J o u r n a l o f P l a n t Nu t r i t i o n 1 9 9 7 2 0 1 2 1 6 81 1 6 9 6 1 4 赵海泉 洪法水 钼浸种 对紫花 苜 蓿种子 活力 和产量 的影 响 I J 中国草地 1 9 9 8 1 7 4 7 9 1 1 5 张洪荣 周 志宇 李琪 磷 锌 硼 钴对 苜蓿 肥效 与施用 技术 的研 究I J 草业科学 1 9 9 1 3 3 7 3 9 上 接 2 6 3页 因为每一种动物 除了有它 自己的基本生态位外 还有 生态位宽度 的要求 而且多数草食家畜和野生动物都 需要不止一个生态元素来满足它的生存 根据优化采 食过程 Op t i ma l F o r a g i n g P r o c e s s OF P 和投入效益 率