唐華俊，辛?xí)云?，李向林，閆玉春，李凌浩，王德利，周延林，王明玖，周道瑋，崔國文

·導(dǎo)讀·

北方草甸和草甸草原生態(tài)恢復(fù)的理論、技術(shù)與實踐

唐華俊1，辛?xí)云?，李向林2，閆玉春1，李凌浩3，王德利4，周延林5，王明玖6，周道瑋7，崔國文8

（1中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081；2中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193；3中國科學(xué)院植物研究所， 北京 100093；4東北師范大學(xué)草地研究所，長春 130024；5內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，呼和浩特 010021；6內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院， 呼和浩特 010019；7中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，長春 130102；8東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150030）

草地是主要的陸地生態(tài)系統(tǒng)類型之一，全球草地總面積占陸地面積的22%—25%[1]。草地不但是重要的牧草生產(chǎn)基地，每年提供25—30億噸干物質(zhì)，而且是最主要的陸地碳庫，草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量約650—810 PgC，占全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的37%，其中90%以上儲存在土壤中[2-5]。草地也是受人類干擾最劇烈的自然生態(tài)系統(tǒng)之一，尤其是開墾和放牧活動，對草地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了深刻的影響。同時，草地生態(tài)系統(tǒng)大多位于干旱半干旱地區(qū)，對氣候變化比較敏感，是荒漠化潛勢最強烈的生態(tài)系統(tǒng)類型之一[6-7]。由于上述原因，草地生態(tài)系統(tǒng)退化、恢復(fù)機制的理論研究，以及退化草地的生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究，成為生態(tài)學(xué)歷久彌新的研究命題。

我國是草地資源大國，草地占國土總面積的41.7%、占全球草地面積的11%。我國也是草地退化形勢最為嚴(yán)峻的國家，草地開墾、過度放牧，導(dǎo)致草地生態(tài)功能衰退和喪失，氣候災(zāi)害和鼠蟲等生物災(zāi)害頻率增高，牧草質(zhì)量和生產(chǎn)能力下降[8-9]。近年來，隨著草地退化帶來的生態(tài)災(zāi)難和生產(chǎn)損失逐漸增加，各級政府部門和科技界對草地生態(tài)退化機理、恢復(fù)治理技術(shù)十分關(guān)注，取得了一系列研究進(jìn)展?！笆晃濉币詠?，國家科技支撐計劃、國家重點研發(fā)計劃相繼啟動了“典型脆弱生態(tài)系統(tǒng)重建技術(shù)開發(fā)”“典型脆弱生態(tài)修復(fù)與保護(hù)研究”等重點專項，開展了退化生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)保護(hù)的理論和技術(shù)探索[10-11]。其中“北方草甸退化草地治理技術(shù)與示范”是“十三五”國家重點研發(fā)計劃生態(tài)專項第一批啟動的任務(wù)之一，以我國北方半濕潤半干旱區(qū)草甸和草甸草原生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，著眼于生態(tài)文明建設(shè)和草原生態(tài)保護(hù)的戰(zhàn)略需求，針對北方草甸和草甸草原退化機理、恢復(fù)機制和治理技術(shù)、后修復(fù)階段生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新等三個方面開展研究，創(chuàng)建系統(tǒng)性、可移植的退化草甸和草甸草原治理技術(shù)體系與模式，為我國草原畜牧業(yè)與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展、牧民致富和穩(wěn)定增收提供技術(shù)支撐[12]。

北方草甸和草甸草原是位于半濕潤半干旱地區(qū)的主要草地生態(tài)系統(tǒng)類型，草甸草原是地帶性草地植被，集中分布在年降水350—500 mm的氣候地帶，包括內(nèi)蒙古東部、東北平原等半濕潤半干旱地區(qū)；草甸是非地帶性草地植被，在干旱、半干旱與半濕潤氣候區(qū)域均有分布，只要局部地形低洼、土壤水分含量較高均可發(fā)育成草甸[13]。北方草甸和草甸草原總面積0.4億公頃，占整個北方溫帶草地面積的25%，是中國北方草原水分條件最好的區(qū)域，土壤以暗栗鈣土、黑鈣土、草甸土為主，土壤腐殖質(zhì)遠(yuǎn)高于其他類型草地，土壤碳密度是典型草原的2—3倍、荒漠草原的6—10倍。北方草甸和草甸草原植物多樣性豐富，每平方米物種數(shù)25—40種，總物種數(shù)1 400—1 600種；草地生產(chǎn)力高，一般在1 500—2 500 kg·hm-2，是典型草原的2—3倍、荒漠草原的4—6倍。北方草甸和草甸草原的家畜承載力約為6 000萬只羊單位，占整個北方溫帶草原的58%[13-14]。相對于干旱半干旱區(qū)分布的典型草原和荒漠草原，草甸和草甸草原由于水分條件好、生產(chǎn)力高，其利用方式更加多元，利用強度大，退化過程和機制更加復(fù)雜[15]。但由于高生產(chǎn)力、高多樣性的表觀特征，北方草甸和草甸草原退化隱蔽性強，生產(chǎn)力下降50%仍然高于典型草原，其退化程度往往與人們認(rèn)識存在偏差，實際退化程度往往被低估[12]。北方草甸和草甸草原的退化和恢復(fù)研究比較薄弱，在本項目立項之前，沒有形成針對性的草甸草原退化標(biāo)準(zhǔn)和恢復(fù)理論，也沒有形成完整的生態(tài)治理和持續(xù)利用技術(shù)體系，制約了北方草甸和草甸草原生態(tài)修復(fù)及其高生產(chǎn)力優(yōu)勢的發(fā)揮。另一方面，由于自然條件比較優(yōu)越，退化草甸和草甸草原恢復(fù)潛力和利用空間遠(yuǎn)大于其他草原類型，生態(tài)修復(fù)及后續(xù)產(chǎn)業(yè)建設(shè)會達(dá)到事半功倍的效果。

針對北方草甸和草甸草原的上述特征，本項目聯(lián)合國內(nèi)18家同行機構(gòu)、主要技術(shù)骨干近百人，針對北方草甸和草甸草原的退化機制、恢復(fù)技術(shù)及其原理、后修復(fù)階段生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了5年聯(lián)合攻關(guān)，理論上探索了多元利用途徑和氣候變化共同作用下北方草甸及草甸草原的退化機理，建立了北方草甸和草甸草原退化等級評估體系，提出了我國草甸退化草地的系統(tǒng)性恢復(fù)理論及生態(tài)恢復(fù)治理的技術(shù)原理；技術(shù)上以呼倫貝爾、錫林郭勒、科爾沁、松嫩平原、寒地黑土區(qū)等典型區(qū)域草甸草地為對象，研發(fā)區(qū)域差異化的恢復(fù)治理技術(shù)，重點突破群落優(yōu)化配置、生態(tài)系統(tǒng)功能提升等關(guān)鍵共性技術(shù)，建立各區(qū)域生態(tài)恢復(fù)治理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與配套模式[16-17]；應(yīng)用上從修復(fù)后生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性維持及替代產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的需求出發(fā)，構(gòu)建生態(tài)富民的產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系與優(yōu)化模式，促進(jìn)北方草甸草地區(qū)域新興生態(tài)產(chǎn)業(yè)帶的發(fā)展[16-18]。

本專刊主要介紹項目相關(guān)研究成果。?？珍浟送嘶莸叵到y(tǒng)性恢復(fù)的理論框架、草甸草原退化過程與機制、草甸草原恢復(fù)技術(shù)及原理、退耕地恢復(fù)技術(shù)與原理、生態(tài)產(chǎn)業(yè)示范及區(qū)域尺度分析等5個研究欄目共21篇研究論文。退化草地系統(tǒng)性恢復(fù)理論框架方面，王德利等[19]分析總結(jié)了草地退化和恢復(fù)的理論發(fā)展歷程，提出了退化草地的系統(tǒng)性恢復(fù)的概念，即通過構(gòu)建基本的草地關(guān)鍵組分，激發(fā)草地生態(tài)系統(tǒng)自組織過程，實現(xiàn)以系統(tǒng)穩(wěn)定平衡和多功能協(xié)同為目標(biāo)的生態(tài)恢復(fù)，豐富和發(fā)展了草地恢復(fù)的一般性理論。楊允菲等[20]基于表型與遺傳分化理論，探討了草甸和草甸草原主要優(yōu)勢種羊草在中國草原的擴散途徑，為羊草退化草地恢復(fù)中群落構(gòu)建研究提供重要參考。草甸草原退化過程與機制方面，報道了放牧、刈割及鹽脅迫下草甸草原群落特征與多樣性、生理生態(tài)特征、功能性狀及營養(yǎng)品質(zhì)的響應(yīng)[21-25]。草甸草原恢復(fù)技術(shù)及原理方面，報道了退化草地恢復(fù)過程中，群落生產(chǎn)力、物種多樣性及土壤微生物等對養(yǎng)分添加和刈割留茬高度等改良培育措施的響應(yīng)[26-29]。退耕地恢復(fù)技術(shù)與原理方面，李強等[30]報道了退耕地恢復(fù)重建中品種選擇及組合的生態(tài)影響及其潛在生理機制，鞏皓等[31-34]報道了不同植被和土壤管理措施下，退耕地栽培草地從牧草生產(chǎn)性能、營養(yǎng)品質(zhì)到土壤有機碳和微生物過程，以及草甸草原區(qū)退耕地的牧草-水分-氮肥耦合機制。生態(tài)產(chǎn)業(yè)示范及區(qū)域尺度分析方面，劉欣超等[35]基于全生命周期分析（LCA）方法，對天然草場修復(fù)、后續(xù)生態(tài)草牧業(yè)建立及產(chǎn)業(yè)示范過程中的經(jīng)濟(jì)環(huán)境綜合效益進(jìn)行了定量評估，為后修復(fù)階段生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供理論基礎(chǔ)；朱曉昱等[36-39]分別從呼倫貝爾草原、內(nèi)蒙古草原、半干旱區(qū)天然草原、北方草原及農(nóng)牧交錯帶等多個尺度，探討了草地生態(tài)系統(tǒng)大尺度過程及其與氣候變化和人類活動的相互作用，為退化草地恢復(fù)技術(shù)模式在不同區(qū)域的應(yīng)用、復(fù)制和推廣提供宏觀支持。

本?？槍σ酝鶎Ρ狈讲莸楹筒莸椴菰嘶謴?fù)研究關(guān)注不足的問題，集中報道了草甸退化草地恢復(fù)的理論和技術(shù)進(jìn)展，有助于全面理解退化草地恢復(fù)機制和方法，促進(jìn)草地恢復(fù)生態(tài)學(xué)的完善和發(fā)展。

致謝：感謝“北方草甸退化草地治理技術(shù)與示范”項目跟蹤專家李秀彬、趙學(xué)勇、徐安凱、楊允菲、劉永志、張英俊對本項目給予的指導(dǎo)，感謝項目辦公室及各課題負(fù)責(zé)人和研究骨干在本項目實施過程中給予的支持, 感謝本項目所有參加人員的辛苦付出。

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Theory, Technology and Practice of Ecological Restoration of Meadow and Meadow Steppe in Northern China

TANG HuaJun1, XIN XiaoPing1, LI XiangLin2, YAN YuChun1,LI LingHao3, WANG DeLi4, ZHOU YanLin5, WANG MingJiu6, ZHOU DaoWei7, CUI GuoWen8

(1Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081;2Institute of Animal Science of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193;3Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093;4Institute of Grassland Science, Northeast Normal University, Changchun 130024;5School of Life Sciences, Inner Mongolia University, Hohhot 010021;6College of Ecology Environmental Science, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010019;7Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130102;8College of Animal Science and Technology, Northeast Agriculture University, Harbin 150030)

10.3864/j.issn.0578-1752.2020.13.001

2020-06-25；

2020-07-02

國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFC0500600）、國家自然科學(xué)基金面上項目（31971769）、國家重點研發(fā)計劃-中美政府間合作項目（2017YFE0104500）、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金（CARS-34-11）

唐華俊，E-mail：tanghuajun@caas.cn

（責(zé)任編輯 林鑒非）