天祝高寒草地退化原因分析与治理策略

徐长林，鱼小军

(甘肃农业大学草业学院 草业生态系统教育部省部重点实验室 中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070)

草地退化是草地生态系统背离顶级的一种逆向演替过程，是草地生态系统的结构和功能衰退，最终导致物种丰富度降低、优良牧草减少、毒杂草增加、草地植物群落的高度和盖度降低[1-3]。草地退化的问题严重地影响着牧区牧民的生活、当地与周边地区生态环境和社会经济的可持续发展，如何从根本上遏制草地生态环境恶化，已成为草地生态环境植被修复、提高草地初级生产和次级生产能力、促进草地畜牧业可持续发展的关键。

天祝藏族自治县是甘肃省九大牧业县之一。20世纪80年代初，轻度、中度和重度退化面积分别为3.54万、0.51万和0.59万hm2，共占草原总面积的30.11%；21世纪初，天然草地已普遍发生退化，其中严重退化的占天然草原总面积的34.41%[4]。基于对天祝高寒草地退化的因素与机理的认识，探讨草地退化的原因以及生态改善策略，以期为退化高寒草地的恢复和未退化草地的治理提供基础。

1 草地退化的原因与机制

草地退化是内因和外因综合作用的结果[5]。天祝高寒草地生境的脆弱性是草地退化的内部因素，人为干扰和气候变化是外部因素。

1.1草地的生境脆弱性 草地的生境脆弱性主要表现在其地表组成物质与地形特征的脆弱性和气候水热因子的匹配性差两个方面[6]。天祝高寒草地易受到放牧家畜或人类活动的干扰，使土壤质地破坏、肥力下降、土壤通透性变差，也易受水蚀和风蚀，使地表裸露，春季融冻层也容易被剥离。天祝高寒草地多分布于高海拔区域，气候类型复杂多变，降水量少蒸发量大，无霜期短或无绝对无霜期，热量相对较差，限制了草地植物的生长发育，使退化的草地不易恢复。在金强河地区，土层薄、质地粗，强烈的融冻作用很容易使上层土壤发生开裂并在重力作用下由高向低蠕动，造成局部性滑坡，这种现象在该地区较为普遍，在海拔3 000～3 700 m 的范围内均有发生；夏季微湿的土壤坚实，土壤的渗水能力、通透性较差，增加了土壤的径流和土壤的侵蚀量[7]。天祝高寒地区季节冷热、土壤干湿交替，草皮层冬季常形成多边形或者不规则形的龟裂，龟裂缝隙口径2～4 cm；龟裂处的植物根系被拉断，造成植物死亡，引起草皮层沿断面滑坡或裸露。

1.2气候变化 20世纪50年代到80年代末，金强河河流几十年从未断流；但20世纪90年代末夏季出现断流。另外，马牙雪山和雷公山20世纪60-70年代积雪夏季没有完全融化，90年代到目前每年夏季山头积雪融化，这表明当地的气温呈上升趋势。白小明和蒲小鹏[8]对1980-2000年甘肃省天祝县金强河地区草地气候变化规律研究表明，20年间的年均温呈增长趋势, 增幅约为0.060 9 ℃/a；年降水量波动较大，1991-2000年的年均降水量比1980-1990年减少约4.7%，草原湿润度值年均减少0.000 8。气候变暖，促使土地水分减少、干旱化，加剧水分对草地植物的胁迫作用，抑制牧草生长，使植物生产层-动物生产层受损，直接影响草地畜牧业生产能力。

1.3人为因素

1.3.1人口数量增加，文化水平普遍低 天祝县20世纪90年代初农牧业人口14.891 4万(1990年)，90年代中为18.991 3万(1995年)，20世纪初22.84万(2001年)，12年人口增加7.948 6万。天祝县抓喜秀龙乡南泥沟村总人口，1971年为195人，2007年为521人；红疙瘩村1971年为509人，2004年为746人。人口尤其户数增加导致家畜头数增加，家畜数量不断上升，最终使草地承受更大压力，加剧了草地的退化进程，因此人口增加成为影响草地退化的因素。

20世纪90年代以来，农村劳动力的科技文化水平有了很大的提高，但依实际情况而言，仍然不能满足农牧业发展的需要。广大牧民文化和科技素质低，发展头数畜牧业，对季节畜牧业的认识不足，违背能量转化功能，畜群结构不合理，盲目追求家畜头数，周转慢违背市场调节功能，重畜轻草，重利用轻投入，靠天养畜，违背生态系统平衡功能。

1.3.2超载过牧 对草地资源掠夺式的长期过度放牧，盲目增加牲畜头数。天祝县牲畜数量由1949年的17.4万头(只)发展到 2004年的65.0万头(只)，增加2.7倍[9]，畜均草地面积由2.25 hm2下降到0.61 hm2，超载23.85%，造成草地农业系统中的植物生产层和家畜生产层双向受损，即牧草生产能力降低，家畜体质量降低。

1.3.3樵采 一些地区为了扩大草地利用面积，对灌木盲目采取刈割砍伐和火烧的方法，致使灌丛遭到破坏，也未达到预期所要的效果[10]。天祝县抓喜秀龙乡的牧民，每年每人砍燃料灌木4～7捆，每捆干柴20～30 kg。砍伐的主要对象头花杜鹃(Rhododendroncapitatum)、百里香杜鹃(R.thymifolium)和柳(Salixspp.)的地上生物量，4月份干物质分别为201.9、168.7和118.4 g/m2，前两者樵采一捆柴所要的面积为29.6 m2，平均每户每年砍伐两种杜鹃148.24 m2。砍伐不仅造成了生态系统的逆行演替，而且由于家畜和人类活动，灌丛稀疏，苔藓不能成片，高寒灌丛-苔藓植被呈现出斑块状分布，群落内的水土涵养功能受到严重破坏[11]。因此，大面积灌丛草地遭到破坏和退化。

1.3.4挖药材和采集蘑菇 由于天祝县高寒草地盛产多种中草药，如：冬虫夏草(Cordycepssinenis)、羌活(Cnotopteygiumforbesi)、麻花艽(Gentianastraminea)、达乌里秦艽(G.dahurica)、祖师麻(Daphnetangutica)、铁棒锤(Aconitumpendulum)、甘青乌头(A.tanguticum)等[4]，食用菌有多种蘑菇(Agaricusspp.)。据笔者调查统计，仅2008、2009年天祝县抓喜秀龙乡就有1万以上的人采挖虫草，草地上布满了8 cm×9 cm的小坑。这种掠夺式的采集，致使草地上大量的草皮层受到破坏。这样不仅使中草药资源日趋枯竭，更严重的是致使草地植被和草皮层土壤遭受负面效应。采集蘑菇时的践踏影响牧草生长，致使牧草大量倒伏、植株受损。

1.3.5采矿 采矿不仅造成草皮层土壤被剥离，而且使深层土壤结构破坏，土壤沙石块掩埋草地植被，彻底破坏了草原生态系统和自然景观。据观察，双龙沟和代乾开采沙金，炭山岭开采煤炭等资源，采矿区沙石块的废弃物、生活垃圾、材料堆放、搭建房屋等造成河流水源大量减少，河水污染，盛夏时河水出现断流，水土流失渗漏，农牧民生活用水受到污染，彻底毁坏了草原原生植被和土壤，原本较丰茂的草地短期内变成不毛之地，完全失去其可持续生产能力。

1.3.6草地道路建设 近几年道路建设对草地的破坏主要是取土和挖草皮，导致草地土壤破坏、植物根系死亡。道路上被车碾过的土壤微粒在风蚀的作用下，不仅被风吹走，而且形成沙尘天气，污染大气环境，导致草地植物萎蔫、生产能力下降，最终致使草地退化。

1.3.7牧道狭窄，践踏过度 牧民为了扩大自己的草地面积，在围栏时留出的牧道十分狭窄，家畜出牧、归牧和转场时践踏强度很大，因此造成草原植被秃斑化或植物死亡。据多年的观察，在牧道较宽时，牦牛和绵羊行走造成草地土壤坚实度增大，植被秃斑或植物死亡；在牧道较窄时造成草地全部毁坏，形成下陷。由于牧道植被覆盖很少，雨季受雨水的侵蚀作用，造成水土流失；气候干旱时受凤蚀作用，破碎的土壤随风飘扬，造成环境污染，最终导致草地拦蓄、贮存水分、抵抗践踏和抵抗土壤侵蚀的能力下降，加速了土壤退化。

1.3.8家畜粪便的流失 在“土-草-畜”草地生态系统物质循环中，营养元素在土壤、植物、动物和凋落物之间流通和迁移。土壤中的营养物质通过植物根系的吸收转移到草地植物中，然后一部分通过自然生长过程直接转移到凋落物中，一部分通过采食关系转移到草食动物体上，再经排泄过程转移到粪便中，最后通过分解者对凋落物和粪便的分解而返还到土壤中。但长期以来，牦牛粪是牧民做饭取暖的燃料，因此牦牛粪的燃烧导致牛粪无法返还草原，草地土壤营养长期亏缺，草地植物得不到所需要的营养，最终导致草地退化[12]。另一方面，牦牛粪中有一定数量的草地植物种子，牦牛粪的捡走导致草地土壤种子库中的种子减少，草地植物群落物种多样性趋于简单化，密度降低，植物稀疏化，造成草地退化。

1.3.9其他人类活动 由于人畜剧增，为解决粮草问题，从而大规模开垦草地。如，抓喜秀龙乡金强河的北坡，大面积草地垦荒后的撂荒，造成原生植被破坏，水土流失加重，形成秃斑化，草地恢复困难。

1.4鼠害 鼢鼠活动加剧草地退化，造成草地秃斑化。金强河地区，鼢鼠挖掘的持续时间较长(3月底-10月初)。鼢鼠通过挖掘及将土壤推至地表形成土丘是此类动物对土壤最直接、最明显的影响，造成洞道上层牧草萎蔫或死亡，形成面积大小不等的裸露土丘(最小面积10 cm×10 cm，最大面积200 cm×150 cm)。一般当年的新土丘面积小，次年开始从上一年土丘的外围挖洞，将土推出地面，土丘渐渐增大。鼠兔也造成大面积的草地退化[13]。近年来，旱獭数量不断上升，其采食和践踏活动造成草产量下降。

1.5植物间的化感作用和自毒作用 化感作用指一种植物或微生物(供体)向环境释放某些化学物质而影响其他有机体包括植物、微生物和动物(受体)的生长和发育的化学生态学现象，包括促进和抑制两方面[14-16]。当受体和供体同属于一种植物时产生抑制作用的现象，称为植物的自毒作用，即植物自身的分泌物、淋溶物及残体分解产物所产生的有毒物质累积较多抑制根系生长，降低根系活性，改变土壤微生物区系的作用，这种作用有助于病原菌的繁殖，并导致植物生长不良、发病、死亡[16-18]。在自然界中，水溶性的化感物质主要通过雨水和雾滴等的淋溶而进入土壤[19]。当化感物质在土壤中积累一定量后，就会抑制植物种子萌发、幼苗生长、植物的竞争力[20]，进而在植物群落演替中起重要作用。数千年来，由于毒、杂草的异株克生和牧草的自毒作用等化感物质的积累，必将起到抑制牧草的生长、发育和更新，当家畜过度放牧使得毒杂草更具备竞争力时，这种化感作用更强，将导致草地退化。张宝琛等[21]曾报道，植物间的化感作用可能是导致高寒草甸栽培草地退化过程的重要原因；马瑞君等[22]对高寒草地的黄帚橐吾(Ligulariavirgaurea)研究发现，黄帚橐吾水浸液对同区域分布的牧草种子萌发以及幼苗生长均表现出明显的抑制作用，并认为黄帚橐吾的化感作用在其生存竞争、种群扩大与入侵中起着重要作用，是造成高寒草地退化的重要原因；鲍根生等[23]的研究结果表明，甘肃马先蒿(Pediculariskansuensis)植株水浸液对垂穗披碱草(Elymusnutans)、中华羊茅(Festucasinensis)等优良牧草种子的萌发和幼苗生长起抑制作用。据笔者多年的观察，在天祝高寒草地，不管是栽培的还是天然的垂穗披碱草草地，马先蒿的入侵都会使其急剧退化。

2 退化草地的综合治理措施

2.1以草定畜，降低存栏率 天祝高寒草地超载严重，必须确定科学、合理的载畜量，严格控制放牧强度。实行季节畜牧业生产，利用夏秋季节气候温暖、牧草营养丰富、牲畜生长快的特点，大量繁殖仔畜，实行季节畜牧业，对当年犊牛、羔羊进行育肥，在冬季来临前加快牲畜周转、出栏，减轻草地放牧强度，使存栏牲畜在冷季有足够的饲草，既保证草地的持续利用[24]，又促进畜牧业生产的稳定发展，提高社会效益、经济效益和生态效益。

2.2草地改良，建立栽培草地 草地改良是轻度和中度退化草地生态恢复的主要途径，使得退化的草地处于草地恢复的良性循环中，其具体措施包括轻耙、浅耕翻、补播、施肥等。

重度和极度退化草地恢复潜力较小，恢复速度较慢，必须通过人工植被建设才能有效促进草地群落的生态恢复[6]。在适宜地区建设稳产、高产的栽培、半栽培草地生态系统，是解决草畜矛盾的重要途径，是保证冷季放牧家畜营养需要及维持平衡饲草的必要措施[25]。董世魁等[26]的研究表明，在天祝高寒地区建植多年生禾草混播草地，两年内就可使草地植被盖度超过95%，草群高度明显超过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%，产量为封育天然草地和未封育天然草地的2.3和3.1倍。在建设栽培草地时，要选好牧草品种、混播比例，使栽培草地生态系统具有一定的多样性、稳定性和高产性。徐长林[27-28]的研究表明，在天祝抓喜秀龙乡，可选用燕麦(Avenasativa)的不同品种建立一年生高产栽培草地。

2.3加大鼠害的治理 草原鼠害的发生与猖獗是在一定气候、土壤、植被条件下形成的，气候干旱和草原退化为鼠害的发生与蔓延创造了条件。天祝县草原鼠害发生面积1.02万hm2，鼠害密度每公顷新旧土丘为326～3 600个，占天然草地的36.7%。根据多年的灭鼠实践经验，对于密度大危害严重的地段，可采用灭鼠器械进行人工捕捉或药物控制鼢鼠的数量。每年灭鼠两次，必须在春季4月初和秋季9月底进行，结合药物进行鼢鼠综合防治。加强鼢鼠治理的宣传力度，引起牧民的普遍关注和参与。鼢鼠的数量控制是当前草原生产中的当务之急，也是将来草地能否可持续发展的最为重要的因素。鼢鼠活动利害转变的关键在于确定种群致灾密度，从而发挥其积极作用，维持高寒草地生态系统的平衡[29]。积极开发鼠虫类产品，把它作为一种资源加以利用，达到既控制害鼠害虫的数量又使鼠虫类产品为人类服务的目的。如鼠类皮张、鼠骨酒的开发利用，能否从害虫体内提取具有营养价值或药用价值的物质[30]或在害虫数量多的草原地区进行牧鸡[31]均需探索研究。

2.4加大年底出栏率，减轻冷季草地放牧压力 根据东祁连山生态环境和草地资源状况，首先以草地面积、贮草量和栽培草地牧草产量决定年底家畜存栏，严格控制牲畜数量，实行季节畜牧业替代头数畜牧业的传统，在入冬前保留足够的繁殖母畜，其余的公畜、阉畜、长寿畜、不易作后备畜种的家畜可以一律出栏，增加商品率，提高经济收入，并减轻冷季草地放牧压力及其践踏对草地植被和土壤质地的机械破坏率。

2.5培养人才，提高科技和文化素质 加快科技成果的转化和适用技术的推广，组织常规技术的配套和普及，增强科技发展后劲，必须提高牧民种草养畜的能力，彻底改变靠天养畜的传统观念，消除追求头数畜牧业的思想。另一方面，应进一步加强高寒草地生态系统的基础和应用研究。

3 结语

同青藏高原一样，秉承“三生功能”即生态功能、生产功能和生活功能，天祝高寒草地已经并将继续支撑高原畜牧业发展、维系农牧民生活水平的重要物质基础以及涵养水源、保护生物多样性和固定碳素等功能[32]。但这种功能的高低取决于草地的健康程度。当前，在天祝高寒草地严重退化的现状下，必须清除一切外部压力诸如超载过牧、捡取牛粪、滥垦、滥采乱挖和严重的鼠害等，依据草地退化程度和恢复潜力，结合当地的草地生境条件，采取合理的治理措施，促进退化高寒草地的恢复演替。

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