草原退化过程的实验监测与退化演替机制的讨论

1、草原退化过程的实验监测与退化演替机制的讨论1草原退化的含义及动力因素草原退化是指不合理的管理与超限度的利用在不利的生态地理条 件下所造成的草原生产力衰退与环境恶化的过程。从生态学规律来认 识，草原退化属于逆行生态演替。草地退化又往往是多因素叠加耦合 作用的复杂过程。其主要表现是草原生物组成与植被退化、土壤退化、 水文循环系统的恶化、近地表小气候环境的恶化等。过大的牧压和超 负荷的收割，突破了草地一些植物的再生能力和群落组织力，使植被 的生物量减少，群落稀疏矮化，利用价值优良的草群衰减，劣质草种 增生。伴随着植被的退化，动物种群（如鼠类、昆虫、土壤动物等） 也发生消长。总之，草原退化是土地荒漠化

2、的重要表现形式和类型， 也是草原生态系统健康阈值的衰退。水分因素是温带的干旱、半干旱区以及半湿润地区的偏干旱区（以 下简略统称“广义干旱区”）生物生产的限制因素。因此某地区的气 候干燥度往往决定该地区草原生物群落自我维持的阈限，超越这一阈 限必然打破草原的再生能力，导致退化。风力是广义干旱区频率与强度很高的自然地理营力，地表植被的 衰退（稀疏矮化）往往使风力侵蚀作用增强，引起土壤养分、水分 流失和土壤结构恶化。这种土壤退化过程又会加剧植物与生态系统的 退化。水热组合的季节差异与年际波动是草原生产力的制约因素，草地利用 与管理必须适应或设法弥补这一波动效应的限制作用，一旦突破其限 度，也会引入草

3、原退化过程。过度地、不合理地利用草地资源，使草原第一性生产者一绿色植 物的生物量减少，饲用品质恶化，以致丧失利用价值。这是草原生态 系统自我调控功能和机制的受损，是利用方式对系统进行扰动的反馈 与响应。过度放牧利用往往使家畜不可食、不喜食的植物比例增加； 割草导致低矮的植物种占优势等都体现了这种反馈调节。因此，退化 草地所处的系统状态尚处于系统调节阈限之内。但是随着退化程度的 加剧，系统的稳定性尤其对系统内部环境的适应能力将下降。强烈的 地理营力可能导致系统的结构与功能受损，以至系统的崩溃（System breakdown）。草原生态系统的退化最终将趋向于崩溃的系统。从草原植物群落演替趋势来讨

4、论草地退化，可以看出：草原利用 方式，利用强度不同，生境不同，退化演替的方向，退化群落的性质 和特征各有所不同。即沿着不同的轨迹发生演替，成为不同的群落。 例如，地带性典型草原过度放牧可形成以冷蒿(Artemisia frigida)、 糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)占优势的退化群落；长期持续割 草，导致洽草(Koeleria cristata)等矮小禾草的相对生物量明显增长； 在地下水埋深较浅的草甸上，过度放牧往往向盐生群落发生退化演 替。在相似的生境和相同利用方式下，因利用频率和每次利用强度的 差异也会导致演替趋势的不同，例如典型草原群落的退化可能分别形 成以冰草

5、(Agropyron michnoi)、冷蒿、星毛萎陵菜(Patentilla acaulis)、 双齿葱(Allium bidentaum)、瑞香狼毒(Stellera chamaejasme)等物 种占优势的不同群落。总之，草原生态系统退化，使其物质与能量流程及收支平衡失调，打 破了系统自我调控的相对稳态,下降到低一级能量效率的系统状态，是 草原退化的生态学实质。2草原退化中生态条件的变化与效应随着草原退化的加剧，植被盖度、高度、密度都将减低，使得地 面裸露度加大。随之，在大风季节，近地面风力作用增强，使物理性 粘粒甚至砂粒的搬运量增大；地面长波幅射增强，近地表气温升高， 水汽通量增大。这

6、些变化的生态效应主要包括：地表风蚀加强将导致 表土粗质化：地表辐射热升高使植物呼吸消耗增加；地表蒸发加大会 使土壤水分减少；地表温度升高能加速死地被物的分解等。这些效应 又将引起一部分敏感植物种群衰减。可以看出：草原退化出现的小环 境变化将对草原植被发生影响，使过度利用而退化的草原植被适应变 化了的小环境。在水平空间上，随着退化草原面积的增大，由岛状分布向网状， 乃至向大片连续分布扩展，地面环境的作用得以加强，将产生更为广 泛的影响。如风力对地表作用的增强，大气中粉尘量的增加，区域性 地表辐射热增高和气温变幅增大等区域性气候变化趋势往往与地表 裸露程度的增加相关联。土壤是草原生态系统的重要资源

7、库，一些作为限制性因子的资源 均在土壤中进行分配和周转。由于土壤在草地生态系统中的稳定性高 于植被，尚未退化到土壤结构发生明显变化，资源储备与周转功能尚 未明显衰退的条件下，土壤中的资源对于草原生物生产力大幅度下降 的植被而言是充裕的。即显著减少了生物量的植物群落不能充分利用 土壤中现有的全部资源。植被的退化，生物生产力下降，饲用价值降 低，植物对土壤养分的消耗量会趋于减少，所以土壤退化常常滞后于 植被的退化。土壤中的水资源量通常与大气降水相关，植被退化不足 以影响区域大气降水，因而并不减少大气降水对土壤水分的补给，但 随着植被退化，地表裸露度的增大，土壤水分蒸发强度趋于增高。在地下水位较高的

8、地段，草原退化可能会导致土壤盐渍化，盐化 的土壤对植物产生的胁迫可使不耐盐的植物种群衰退。沙质草地的退 化则使基质流动性增强，沙生植物可能逐渐侵入。长期放牧的退化草 原，因牲畜的活动往往会引起表层土壤结构的变化，使表土的紧实及 容重增大，从而也会影响到土壤蒸发作用及植物生长。3草原退化过程中生物组成的变化退化草原的植物组成取决于利用方式和强度，并受生境条件的制 约，退化草原植物组成的变化趋势总是适应于一定的放牧压力。例如 在典型草原区，在过度放牧的条件下，家畜选择性采食使饲用品质差 的物种种群逐渐扩大，以至成为群落中的主要成员，而饲用品质好的 牧草日益减少，乃至消失；在割草利用方式下，由于割草

9、作业必须保 持一定高度的留茬，连年割草的结果使高大的牧草衰减，低矮的禾草 增加，从而使割草效率降低，单位面积收割量减少。在沙质土地、盐 碱化土地上过度利用的后果是沙生、盐生植物的增长和繁殖。这些植 物是在过度利用和特定生境因素的胁迫条件下发生的，往往饲用价值 降低。退化草原土壤库中资源尚未枯竭，退化植物群落又不能充分利 用这些资源，致使一、二年生植物与先锋植物得以侵入或大量发生。 例如典型草原放牧场、割草场上出现的黄蒿(Artemisia scoparia)、 猪毛菜(Salsola collina)、刺穗藜(Chenopodium aristatum)；荒漠 草原中出现的栉叶蒿(Neopal

10、lasia pectinata)、冠芒草(Enneapogon borealis)、画 眉草(Eragrostis pilosa)、三芒草(Aristida adscenionis)； 沙地草场出现的沙竹(Psammochloa villosa)、沙蒿(Artemisiaspp)； 碱化草地上的虎尾草(Chloris virgata)等。植物组成的变化是草原退化的明显标志，也是草原生态系统反馈 调节的途径。退化草原植物的饲用品质下降对草原生产性能的影响是 深刻的。例如以狼毒为主的退化草地，尽管其生物产量下降不十分显 著，但利用价值明显改变。草原退化对野生动物种群也有明显影响，随草丛变矮、隐蔽性

11、下 降、枯落物减少等因素影响到草原鼠类种群的消长，在退化草原上布 氏田鼠明显增多，取代了黄鼠和鼠兔的地位。因草原退化发生的东亚 飞蝗又为草原百灵等鸟类育雏提供了丰富的食物来源。4退化草原初级生产力的衰退在内蒙古典型草原带未退化的草原在正常的年份，地上现存量可 达到300g/m2，条件较差的年份可下降到200g/m2左右，平均为 250g/m2左右。退化群落恢复8-10年以后，生产力已接近未退化群落， 据测定，4年平均224g/m2。而III度退化群落的测值仅达到74g/m2, 大约是未退化群落的30%。适口性差、嗜食率低的植物在退化草原群落中占了较大比例。在 夏季家畜不喜食的冷蒿、变蒿占群落地

12、上现存量的38%;利用价值较 低的糙隐子草占12%，带刺的小叶锦鸡儿占4%,而饲用品质较好的 羊草、大针茅和冰草仅占15%。以冷蒿为主要优势种的退化群落中至 少有50%的地上生物量是由家畜不喜食、不可食或难以采食的植物所 组成。而在未退化群落中这些植物仅占4%。当草原退化成冷蒿群落时， 其生产性能约为未退化群落的1/3 x 50%=16.7%。可见，退化群落处 于可利用性很低的状态。退化草原继续放牧利用，可维持在当前利用 强度下退化群落的相对稳定状态。当然，减轻放牧利用强度，群落的 恢复使退化草原的可用性增强。在退化草原上放牧，家畜采食强度与 恢复进程处于动态平衡中，群落保持相对稳态。初级生产

13、力的衰退是草原退化的基本特征，也是草原生态系统以 反馈方式调节过度利用强度的调控机制，生产力下降包含着植物产量 下降和植物饲用品质恶化。草原初级生产力衰退的原因是过度利用，目前对草地资源的利用 方式均有一定的选择性，例如家畜的选择性采食，割草因留茬而选择 刈割高大草本植物等。群落中高大的草本植物通常既是优势植物又是 草地中利用价值最优的植物。或者说草原与家畜协同进化过程中，作 为优势种出现的高大禾草成为家畜最丰富和适口性良好的食物源，但 过度放牧使高大禾草最容易衰退。高大草本植物是构成草原初级生产 力的主体。在地上，高大草本植物在单位面积上光能利用率最高；在 地下，高大草本植物可以利用较深土壤

14、层次中的资源。例如在未退化 的羊草及大针茅群落中，羊草(Leymus chinensis)、大针茅(Stipa grandis )和西伯利亚羽茅(Achnatherum sibiricum)三个种的生物量 就占了群落生物量的75%，由此可见，高大草本植物的衰退使群落中 的可利用资源空间显著缩小，主要利用浅层土壤资源的低矮植物的繁 盛，则不能扩大利用资源空间，也是草原初级生产力衰退的机制。随着草原退化出现的小环境变化和土壤状况的变化对草原初级生 产力衰退也是相关的制约因素，在沙质草地、盐化草地上更为突出。 小环境和土壤状况构成胁迫使一些不适应的种群消退，促进了生产力 衰退。5草原生态系统的物质与

15、能量流程及收支平衡的失调草原植被是系统中的能量固定源，土壤是物质运转的营养库。当 草原生态系统在原生状态时，系统内各单元间物质能量贮量设为一常 数，即各单元的瞬时变化量dv/dt=dl/dt=dm/dt=ds/dt=0当经济收益的因素纳入草原生态系统，并刺激家畜数量扩大，即 d1/dt0时，植被也随之发生变化，将使能流的流速增大，进而导致 dv/dt80优势植物种群衰减率15-3031-5051-7575优质草种群产量下降率30-4546-7071-9090不可食植物产量下降率10-2526-4041-6060退化演替指示植物增长率10-2021-4546-6565植丛高度下降（矮化）率20-

16、3031-5051-7070植物群落盖度下降率20-3031-4546-6060轻质土壤侵蚀程度10-2021-3031-4040中、重质土壤容重、硬度增高5-1011-1516-2020可逆性与恢复年限（年）2-55-1010-1515草原群落 优势植物I度退化种群土 II度退化种群土 羊草草原羊 草 大针茅 糙隐子草 冷 蒿-28.3-32.2+ 5.5+21.5大针茅-30.55-48.2-55.0+6.3+37.2-52.6III度退化种群 %-68.6-77.6+1.8+66.4-75.8大针茅草原糙隐子草+ 8.8冷 蒿 +22.8+10.5+33.3小针茅小针茅草原无芒隐子草 小

17、亚菊-31.0+10.6+24.0-49.6+8.2+41.4+6.2+61.4-49.6+8.2+41.4IV度退化种群 %-94.5-96.0+2.6+68.7-95.4-5.4+67.1-81.7-20.4+68.2表3三种草原群落退化过程中优势种的消长率表内数字以未退化群落为基数按生物量比率计算。滥挖乱栽美丽的草原伤痕累累长期滥挖药材使美丽的草原变得千疮百孔，放着荒山荒坡不去治理，却在植被完好的草场上挖坑栽树，记 者近日在位于科尔沁草原北部的扎鲁特旗采访时发现，这里的草原生态遭到人为破坏。牧民逐小利草原遭大殃前不久，记者采访途经扎鲁特旗北部的巴雅尔吐胡硕镇、阿日昆都楞苏木、乌兰哈达苏木

18、、格尔朝鲁 苏木等地时发现，人们在草原上长期挖药材留下的“疤痕”十分显眼，新坑叠旧坑，大堆连小堆，破坏严 重的地方已呈沙化趋势。当地牧民告诉记者，这还是连续几天来的大雨将过去挖得小一点的坑都冲没了， 由于今年天旱，药草出叶少，不好找，挖的人远没有往年多。等雨后几天药草一出叶，来挖的人可就多了。在位于巴雅吐胡硕镇南部的海日罕林场附近，记者见到了正在挖药材的林场职工老白。他告诉记者， 他家4 口人只有16亩甸子地，再无别的收入，和他一样，每天在林场周围挖药材的有几十人，场里50多 户职工大部分靠挖药材捞两个现钱。老布也是这个林场的职工，他是收购这些药材的小贩子，他说自己本 钱小，只是小打小闹，每天

19、也就收个百十来斤，一年也就挣个1.31.5万元。据牧民讲，草原上的药材品种很丰富，有防风草、桑竹、白鲜皮等，可现在这些东西都快被挖完了， 也没有谁来管一管。在草原上挖药材的除了本旗各乡镇农牧民外，还有兴安盟、霍林郭勒市、赤峰市甚至 辽宁等地的一些农牧民。一个人每天至少能挖56斤，刚挖下来的防风草每斤能卖7元，晾干后每斤能卖 20多元，一年光挖药材挣个万元以上的极为普遍，少的也能挣个五六千元。记者在现场数了数，一平米少 说也有三四个坑，最深的坑大约有1米多深，挖出来的土形成一个个小土堆。完好的草场竟然挖坑种树记者乘车从扎鲁特旗政府所在地鲁北镇出发，顺着304国道到这个旗的北部乡镇采访，一路上，车上 的人指着车窗外议论纷纷。见记者疑惑，巴雅尔吐胡硕镇一位中学退休教师对记者说：“你看看这算啥事 儿？这么好的草场都挖了坑种了树，牧民意见大哩！”果然，记者一路看到公路两旁上了围栏的草场上， 都栽满了小树，有的已成片成片地干枯。随后，记者走访发现，巴雅尔吐胡硕镇巴雅尔吐胡硕嘎查、图布信嘎查、阿拉哈达嘎查、304国道两 旁等多处植被完好的草场上都栽满了小树，阿日昆都仑苏木门前也栽上了小树，与周