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Grassland Research|北京林业大学董世魁教授:重塑青藏高原草地的重要性

已有 732 次阅读 2023-12-21 12:26 |个人分类:科技期刊|系统分类:论文交流


导读

青藏高原是全球面积最大的高寒草地分布区,也是高寒生物多样性的基因库和草原生产和生活文化的传承基地。本文通过全面而系统的综述分析,回答涉及青藏高原草地的关键问题:青藏高原的草地在全球、区域和国家尺度上有何生态、社会、经济价值?青藏高原草地与全球草地生物群区欧亚草原、欧洲山地草原(草甸)、极地苔原有何联系?青藏高原草地在全球和中国草地分类系统中的重要地位是什么?青藏高原草地在全球生物群区和全球生态区的特殊地位是什么?青藏高原草地为什么是社会-生态复合系统的代表?青藏高原草地退化的驱动因素及作用机制是什么?如何恢复青藏高原退化草地生态系统的结构和功能?如何重塑青藏高原草地生态系统的韧性并提高其可持续性?

摘要
草地是青藏高原面积最大的生态系统,提供多种生态系统功能和服务。了解青藏高原草地的资源情况以及如何使其重新恢复活力对于可持续利用和高效保护这些独特且具有全球价值的生态系统具有重要意义。本文阐明了青藏高原草地在区域和全球环境中的重要性,明晰了青藏高原草地的生态、社会、经济价值,并强调了恢复青藏高原地区退化草地所需的行动。青藏高原草地是世界上最大的高寒草地生物群区,也是高寒生物资源的重要基因库。青藏高原草地涵盖了全球生物多样性保护最佳并最具代表性的栖息地的两个关键生态区。青藏高原草地也是世界上最重要的社会-生态系统承载体和对象。为了通过适应性管理提升青藏高原草地的韧性和可持续性,各方需要共同努力,探寻有效的措施来抵御冲击、压力和干扰,维持青藏高原草地的结构和稳定性,提升草地的多功能性。

关键词:生态服务、草地、青藏高原、社会经济价值、可持续管理

引言
青藏高原是地球的第三极。与高纬度的北极和南极一样,青藏高原拥有广阔的高寒地带,但这些地带位于低纬度高海拔地区。青藏高原总面积约为250万km2,平均海拔为4000-5000 m,从北部的昆仑山和祁连山脉延伸到南部的喜马拉雅山脉南麓,西至印度支那山和帕米尔高原,东至横断山脉东麓,被称为“世界屋脊”。作为黄河、长江、澜沧江-湄公河、怒江-萨尔温江、独龙江-伊洛瓦底江、恒河、雅鲁藏布江、印度河、阿姆河和塔里木河等亚洲10条主要河流的发源地,青藏高原被称为“亚洲水塔”。该区的所有土地覆盖中,草地占60%以上,是全球变化最大的高寒草地分布区。青藏高原草地是具有高寒、缺氧特征的泛古北界地区生态系统的重要组成部分(Wesche et al., 2016)。青藏高原草地不仅提供重要的生态系统功能,如生物多样性保护、碳储存、营养循环、畜牧生产和抵御自然灾害,还为当地、全区乃至全球范围内提供重要的生态系统服务,如食物和水供应、洪水调节、文化传承和生态旅游。然而,青藏高原草地生态系统的能量流和物质循环速率较其他生态系统要慢,导致在人类活动和气候因素引起的快速退化后,高寒草地生态系统恢复速度较慢。青藏高原的草地生态系统非常脆弱,其生态和环境过程极不稳定且对外界干扰较为敏感。全球变化气候变暖、土地利用和覆盖变化、人口增长和资源过度开发等,对青藏高原草地生态系统的可持续性带来了严重挑战。因此,认识青藏高原草地生态系统的现存问题并恢复其韧性已成为十分紧迫而艰巨的任务,对于可持续利用和高效保护独特且具有全球价值的高寒草地生态系统具有深远的意义。
藉此,本文通过全面综述和深度分析,系统总结了青藏高原草地提供的生态系统功能和服务的价值,突出了青藏高原草地的生态、社会和经济价值,解析了青藏高原草地生态系统健康和韧性变化的自然及社会驱动因素,阐明了提高青藏高原草地社会-生态系统可持续性的行动计划。本文主要回答了三大问题:(1)青藏高原草地在全球、区域和国家尺度上有何重要地位?(2)人为和自然干扰因素如何威胁青藏高原草地的可持续性?(3)如何通过恢复管理行动计划提升(重振)青藏高原草地的生态、社会和经济价值?本文为青藏高原草地生态系统的可持续管理提供科学依据和参考基础。

青藏高原草地概括
青藏高原草地总面积约为128 349 000 hm2,是中国最大的天然草地单元,占全国草地总面积的约三分之一(33.2%)。由于该区草地拥有丰富的牧草资源,青藏高原成为中国主要的畜牧业生产基地之一。根据中国南北草地资源调查办公室(中国农业部畜牧兽医局,1996)提出的中国草地分类系统,中国18个草地类中除热带稀树草原外的17个类均在青藏高原分布(图1)。根据任继周等(1965,2008)提出的草原综合顺序分类系统(CSCS),青藏高原分布有全球42种草地类型中的30种类型(图2)。

根据1996年中国南北草地资源调查办公室的调查结果,青藏高原17类草地中,高寒草甸和高寒草原面积最大,分别占总草地面积的45.4%和29.1%。高寒草甸草原、高寒荒漠草原、高寒荒漠、山地草甸和温性草原分别占总面积的4.4%、6.8%、4.6%、5.5%和1.3%。其他各类草地面积都不到1%。在省级尺度上,西藏自治区的草地面积最大,占青藏高原总草地面积的63.9%,青海省第二,占22.1%,四川省占10.9%,云南省和甘肃省分别占1.1%和2.0%。青藏高原草地的植物生物量较低,平均年产量为395.5 kg hm-2 year-1。在所有类型的草地中,热性灌草丛植物生物量最高,为2601 kg hm-2 year-1,而高寒荒漠的植物生物量最低,为117.9 kg hm-2 year-1。分布较广的高寒草甸和高寒草原,植物生物量分别为882.0和740.9 kg hm-2 year-1。青藏高原草地的潜在载畜量平均为8720.3万羊单位。

青藏高原的全球和区域重要性
在常用的生物群区分类系统中,青藏高原草地是全球荒漠、苔原、草地、热带稀树草原、针叶林、落叶林和热带雨林在内的陆地生物群区的一个重要生物群区(图3)。在另一生物群区分类系统中,青藏高原草地可以归为高寒(山)生物群落,这个生物群区主要由草本植物和灌木组成,受高海拔限制树木很少。青藏高原草地是全球面积最大的高寒(山)生物群区,由于北半球存在南北迁徙通道以及北美洲和欧亚大陆的自然和气候连续性,青藏高原的植物群和动物群与北极、北美、欧亚大陆乃至整个北半球中纬度地区具有历史联系且有一定的相似性。生态区作为区域尺度(大陆尺度)的保护单元,囊括了相似的生物群落,并且其范围大致与关键生态过程最为强烈的区域基本一致。根据《全球200:全球保护优先生态区》,青藏高原涵盖了全球200个优先生态区中的两个重要生态区,即青藏高原草地(编号110)和东喜马拉雅高寒草甸(编号112)。在全球保护战略中,这两个生态区处于优先保护级别,是全球高寒(山)生物多样性保护的热点地区。有效保护这些关键生态区将有助于保护全球高寒(山)生物多样性最佳和最具代表性的栖息地。

尽管部分学者认为,青藏高原草地是因喜马拉雅山脉隆起而形成的独立草地生物群区,但也有部分学者认为青藏高原草地是欧亚草原带的关键组成部分。欧亚草原带是一条从罗马尼亚、摩尔多瓦和乌克兰一直延伸到中国东部的不间断带状分布的草地生物群区。根据国际植被分类系统(IVC),欧亚草原包括五个植被群系,即高寒(山)灌丛及杂类草草甸和草原、北方(冷凉)草地和灌丛、冷凉的半荒漠灌丛和草原、地中海草原和杂类草草甸以及温性草原及草甸和灌丛(图4)。青藏高原草地属于国际植被分类系统(IVC)欧亚草原植被群系之一—高寒(山)灌丛及杂类草草甸和草原。


如果将IVC(国际植被分类系统)和TEOW(世界陆地生态区划分)结合起来,青藏高原草地可以可以归为IVC分区的中亚高寒(山)灌丛及杂类草草甸和草原,以及10个TEOW((世界陆地生态区),包括青藏高原中部高寒(山)草原、喜马拉雅东部高寒(山)灌丛和草甸、喀喇昆仑山脉-青藏高原西部高寒(山)草原、青藏高原北部-昆仑山脉高寒(山)荒漠、喜马拉雅西北部高寒(山)灌丛和草甸、祁连山亚高山草甸、青藏高原高寒(山)灌丛和草甸、青藏高原高寒(山)灌丛和草甸、喜马拉雅西部高寒(山)灌丛和草甸,以及雅鲁藏布江干草原。青藏高原草地的植被分区和生态分区特征充分体现了与欧亚草原带温性草原的显著区别,一定程度上丰富了欧亚草原带的草地多样性。

青藏高原草地的生态功能和服务价值
与世界上其他草地相似,青藏高原草地提供多种生态系统功能,这些功能可以直接或间接转化为人类的产品和服务(图5)。青藏高原草地提供的产品和服务不仅对上游地区1200多万农牧民的生计至关重要,而且对下游农村和城市地区10亿多人口的健康和福祉也十分重要。除了作为牧场和畜牧生产的饲草外,青藏高原草地还兼具多种功能和用途,如自然保护区和国家公园的保护类草地、寺庙和宗教场所的文化类草地、开矿及道路等建设类草地等。青藏高原草地提供了《千年生态系统评估报告》(2003)列出的各种生态服务,包括供给性服务(如食物和纤维)、支持性服务(如土壤形成和保持)、调节性服务(如气候调节)和文化服务(如精神和宗教),这些生态系统服务与草地生态系统功能和结构密切相关(表1、图5)。



图5 青藏高原与人类福祉相关的青藏高原草原商品和服务。资料来源:修改自Canbell等人(1996)和千年生态系统评估(2005)。

表1 青藏高原草地生态系统功能和结构相关的生态系统服务与产品。

青藏高原草地的社会经济价值

青藏高原草地是全球牧畜业的起源地之一。自古以来,牧畜业几乎存在于青藏高原草地的每一个角落,牧民通过放牧活动在生产力较低的土地上维持生计。据估计,青藏高原及其周边草地的牧畜业维持着约1.5亿人口(全球草地18%的人口)的生计,这些人口主体是该区具有独特文化和传统的少数民族。全球范围内,青藏高原草地是人与自然耦合系统(CHANS)或社会生态系统的最佳载体(图6)。这些耦合系统由资源(如草地)、资源使用者(如牧民)、公共基础设施提供者(如地方用户协会、非政府组织和政府机构)以及公共基础设施(如道路、医疗设施和教育组织)共同组成(表2)。但是,由于人与自然耦合系统的解耦或社会生态系统的裂解,导致青藏高原草地生态系统退化或崩溃(表2)。


图6 青藏高原的人类与自然或社会生态系统的耦合。

表2 与QTP草原结合的畜牧业社会生态系统的组成部分。

青藏高原草地创造了存在价值(对全球社会的内在利益),选择价值(保留未来机会),直接价值(在社会、经济和环境维度上的当地利益)和间接价值(与旅游和农业相关)。青藏高原草地为牧民的生产、生活提供了最重要、最直接的价值。生活在青藏高原草地的藏族牧民用牛奶、肉和毛发等动物产品与谷物和生活用品进行交换,由此牧区和农区之间建立了相当复杂的贸易联系。全球90%以上的牦牛在青藏高原草地放牧,成为当地家庭和社会的主要经济支柱。牦牛奶通常用于制作黄油和奶酪,以换取牧民所需的现金或其他必需品。牦牛毛可以出售或用于制作绳索、地毯、袋子和帐篷,而牦牛绒则用于制作高档服装和挂毯。牦牛皮可以出售或用于制作皮革制品,牦牛粪可以用作燃料和肥料。另外,牦牛作为高海拔、偏远地区和雪地中的运输工具。藏系绵羊主要用于产肉和产毛,藏系山羊是世界上最好的羊绒生产者。马主要用于骑行,有时也用作运输动物,但在青藏高原地区,随着摩托车和汽车在交通中的使用增加,马的数量正在减少。

提升青藏草原草地的恢复力和可持续性
青藏高原草地在许多方面,特别是社会经济、生态和文化维度上具有当地、区域和全球重要性,例如为上下游居民提供极好的生态服务,为偏远地区的生计经济做出重要贡献,并维护着土著主群的悠久文明。然而,青藏高原的草地在全球变化(如气候变化、氮沉降、人口增长和土地利用变化)的驱动下,已经发生大面积退化(90%的草地已经退化、30%的草地严重退化)。青藏高原草地退化导致了生物多样性损失、生产力下降、土壤侵蚀和土地荒漠化等生态灾害,而且还导致了下游亚洲主要河流流域中的水资源短缺、泥沙淤积和沙尘暴等环境问题,也导致了草地畜牧业生产的显著下降。草地退化是一个与社会经济发展密切相关的严重生态和环境问题,当地牧民的生计直接或间接受到草地退化的影响,使当地牧民的生活变得困难。这些负面影响从生态、社会和经济角度来看,已通过上下游关系传递到区域甚至全球层面。
为了应对青藏高原草地的退化问题并恢复已退化的草地,近年来实施了政府主导的生态修复计划和政策,例如禁牧、休牧或围栏封育、自然保护区建设、草畜平衡和牧民定居、退化和沙化草地治理等。然而,这些行动的有效性仍缺乏全面和系统评估,尚未形成统一的结论。某些计划或政策甚至受到质疑,例如草地围栏阻碍野生动物迁徙、增加未围栏区域的放牧压力以及给地方和国家政府带来巨大财务成本等。人工种植的草地恢复导致了意想不到的后果,如植物多样性下降、土壤养分减少和外来物种入侵增加。事实上,草地社会-生态系统是复杂多变的,需要进行多因素深度分析研究,在全面了解草地变化及其适应策略的情况下,提出基于自然的解决方案。
为了提高青藏高原草地的韧性并促进草地可持续性发展,不同的利益相关者包括专业人士、实践者和政策制定者通力合作,通过跨学科的方法,将经济、环境、社会、技术、伦理/哲学和政治创新整合起来,共同努力寻找可行的选项,可持续草地管理提供真知灼见。同时,应制订综合性的生态、社会和经济研究计划,对草地生态近自然恢复、草地畜牧业适应管理以及优秀乡土知识的挖掘提供坚实的基础。

结论
作为全球高寒(山)生物多样性的最大基因库、广大农牧民的生产生活家园和文化传承基地,青藏高原草地提供了诸多生态系统服务功能和社会经济价值,政府、当地居民和科学家迫切需要提高对青藏高原草地重要性的认识,密切关注青藏高原的贡献并恢复青藏高原草地的生态、社会和经济价值,这对于独特且具有全球价值的青藏高原草地的可持续利用和生态功能提升具有深远意义。无论公众是否认识到青藏高原草地的重要性,都需要广泛认识到青藏高原草地的生态和社会经济价值,并且所有利益相关者需要有效地行动,以在未来持续和促进这些价值。需要更加有效、协调的行动,促进青藏高原草地的可持续发展,广泛传播对青藏高原草地的认知,广泛普及可持续草地管理的政策和实践。无论青藏高原草地的未来如何,都需要强调社会经济发展与草地生态环境保护之间的平衡。基于自然的最佳管理实践,如草地气候候变化的减缓与适应、退化草地近自然生态恢复以及草地适度轮牧管理等,都应强化土壤-植物-动物界面过程、培育草地社会生态系统、增强生态系统服务,全面提高青藏高原草地的可持续性。

文章信息编译者:
董世魁 北京林业大学 教授
说明:该文仅代表编译者对论文的理解,如需参考和引用相关内容,请查阅原文。

原文链接:onlinelibrary.wiley.com

内容来源:Grassland Research(草地研究)Early View(投稿:2022-12-06;接收:2023-06-18;刊发:2023-08-20)

DOI:doi.org/10.1002/glr2.12

引用格式:Dong, S. (2023). Revitalizing the grassland on the Qinghai TibetanPlateau. Grassland Research, 1–10.

期刊介绍

Grassland Research是我国草业科学领域第一本国际学术期刊,季刊,由中国草学会和兰州大学共同主办。该刊受中国科技期刊卓越计划高起点新刊项目支持,由国际出版集团John Wiley & Sons Australia, Ltd.提供出版及宣传服务,于2022年正式出版。

Grassland Research论文刊发范围广,综合性强。从分子到全球变化层面,全维度聚焦草业科学及其在人类可持续发展中的作用。期刊将刊登天然草原,栽培草地、草坪和生物能源作物,以及草地生态系统三大板块的基础性和应用性研究成果、综述、论点等类型的文章。优先考虑发表青年学者优秀研究成果,期待成为青年科学家喜爱的国际学术交流主阵地。
在创刊前三年,Grassland Research将免收版面费,以OA形式通过全球化出版平台Wiley Online Library出版。

排版|王楚怡
执行编辑 | 王楚怡




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