范博 王占義 姚敏娟 侯佳

摘 要 草原作為我國(guó)最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)，其在我國(guó)草原生態(tài)和牧區(qū)生產(chǎn)生活中具有舉足輕重的地位。因不合理的利用及氣候變化的影響，我國(guó)草原退化情況嚴(yán)峻，范圍較廣。修復(fù)退化草原是當(dāng)前“雙碳”背景下提升草原碳儲(chǔ)量的一個(gè)重要途徑。不同類(lèi)型、不同原因引起的草原退化，適用的修復(fù)措施也不同。通過(guò)查閱文獻(xiàn)及結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，全面歸納總結(jié)了5種退化草原常用的修復(fù)改良措施：圍欄封育、劃區(qū)輪牧、施肥、補(bǔ)播、淺耕翻，分析每種草原改良技術(shù)的特點(diǎn)及適用范圍，有利于科學(xué)選擇適宜的草原修復(fù)措施。

關(guān)鍵詞 草原；生態(tài)修復(fù)；草原改良；修復(fù)措施；修復(fù)效果

中圖分類(lèi)號(hào)：S812.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.19.033

草原作為我國(guó)最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)，占我國(guó)國(guó)土面積的41%[1]，是我國(guó)耕地面積、森林面積的3.2倍、2.5倍，總量居世界第三[2]。草原一方面是生態(tài)安全的重要綠色生態(tài)保障，在防風(fēng)固沙、涵養(yǎng)水源、凈化空氣和調(diào)節(jié)氣候等方面具有重要作用[3]，尤其是在我國(guó)北方草原生態(tài)地區(qū)，另一方面依托草原進(jìn)行生產(chǎn)也是農(nóng)牧民生活重要的經(jīng)濟(jì)來(lái)源。

草原生態(tài)系統(tǒng)退化是指草原生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)的輸入、輸出之間失調(diào)使草原生態(tài)系統(tǒng)逆行演替，一般表現(xiàn)為草產(chǎn)量變低、草群變矮、變稀最后導(dǎo)致草原載畜能力下降的一種現(xiàn)象[4]，或者通過(guò)草原退化指示植物出現(xiàn)率來(lái)判斷草原的退化[5]。草原生物群落的變化，其生活的土壤環(huán)境也會(huì)有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失而惡化。因此，草原生態(tài)系統(tǒng)的退化除了有“草”的退化之外，還包括“地”的退化[6]。引起草原退化的原因也是多方面的：1）長(zhǎng)期不合理的放牧、掠奪式經(jīng)營(yíng)、盲目墾殖[7]等人為活動(dòng)超出草原承載能力所引發(fā)的草原退化[8]；2）氣溫、降水變化等氣候因素[9]及鼠害[10]、蝗災(zāi)[11]等生物災(zāi)害所引起的退化現(xiàn)象；3）草原畜產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)和管理水平低下不能滿(mǎn)足現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展的需求也會(huì)在一定程度上導(dǎo)致草原退化的發(fā)生[12]。不同的利用情況導(dǎo)致草原退化程度不同，按照草原退化情況可以分為3級(jí)：輕度退化、中度退化、重度退化[13]。在草原改良過(guò)程中，針對(duì)不同退化程度、不同類(lèi)型及不同原因引發(fā)的草原退化，采取的改良措施也有所不同。我國(guó)約有90%的草原存在不同程度的退化[14]。在碳達(dá)峰和碳中和背景下，對(duì)退化草原進(jìn)行修復(fù)是提高草原碳儲(chǔ)量的重要途徑，而修復(fù)的成功與否及措施的正確選用直接相關(guān)，為此作者基于文獻(xiàn)檢索和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，比較全面地總結(jié)了自然修復(fù)和人為修復(fù)措施的適用情況和特點(diǎn)。

1? 自然修復(fù)措施及其對(duì)草原生態(tài)的影響

自然修復(fù)措施是指通過(guò)人為監(jiān)督給草原提供一段修養(yǎng)生息的時(shí)間，利用其自愈能力使草原逐漸恢復(fù)并保持健康發(fā)展水平，常用的自然修復(fù)措施包括圍封禁牧、休牧和劃區(qū)輪牧等，各種措施適用于不同程度的退化草原，根據(jù)需求選用適宜的修復(fù)措施。

1.1? 圍欄封育

圍欄封育是將退化的草原通過(guò)物理或生物秸稈的方式圍起來(lái)，在其依靠自身修復(fù)能力發(fā)展起來(lái)之前禁止放牧活動(dòng)，待草原植物群落的覆蓋度、優(yōu)質(zhì)牧草所占比例和草原的生產(chǎn)力水平達(dá)到一定要求后再逐步合理開(kāi)放使用[15]。

圍欄封育在草原恢復(fù)和改善草原土壤的營(yíng)養(yǎng)成分流失方面是一項(xiàng)值得推廣的草原管理措施[16]。圍欄封育多用于中度退化以下的草原，包括金屬網(wǎng)圍欄和生物材料圍欄。生物圍欄投資較小，對(duì)環(huán)境影響可控，還能在防風(fēng)固沙、調(diào)節(jié)草場(chǎng)小氣候的同時(shí)改善土壤理化性質(zhì)，增加腐殖質(zhì)[17]；而金屬網(wǎng)圍欄具有投資少、簡(jiǎn)單易行和見(jiàn)效快等優(yōu)點(diǎn)，更適合牧場(chǎng)推廣而被廣泛應(yīng)用[18]。合理的圍欄封育對(duì)草原物種豐富度、多樣性指數(shù)、均勻度、蓋度、高度[19]、草產(chǎn)量及土壤種子庫(kù)等指標(biāo)有顯著提高，且優(yōu)勢(shì)種表現(xiàn)得較為明顯，雜草類(lèi)有所下降；逐漸圍封后各指數(shù)均趨于穩(wěn)定。

圍欄封育后植被枯落物的增多對(duì)土壤養(yǎng)分元素的恢復(fù)起到了重要作用，能夠促進(jìn)草原有機(jī)碳、持水量和水源涵養(yǎng)功能及碳素固持功能[20]。土壤質(zhì)量恢復(fù)是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程[21]。草原退化后會(huì)引起土壤的退化，圍欄封育后草原地上生物量會(huì)顯著增加，并增加土壤碳固持和碳儲(chǔ)量[22]；而增加豆科植物能夠提高土壤氮儲(chǔ)量[23]。同地上生物量類(lèi)似，封育較長(zhǎng)時(shí)間后，碳氮固持能力保持穩(wěn)定[24]。

1.2? 劃區(qū)輪牧

劃區(qū)輪牧簡(jiǎn)稱(chēng)輪牧，是將草場(chǎng)按照放牧天數(shù)、草原載畜量合理劃分為幾個(gè)小區(qū)，按照一定次序使用草原。輪牧小區(qū)數(shù)和各小區(qū)輪牧天數(shù)要依據(jù)不同的草原類(lèi)型視情況而設(shè)定[25]。輪牧開(kāi)始時(shí)間也會(huì)影響草原牧草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[26]。

劃區(qū)輪牧在有效防止草原退化、促進(jìn)草原健康發(fā)展的同時(shí)，提高了家畜的生產(chǎn)力，保護(hù)了生態(tài)，還發(fā)展了經(jīng)濟(jì)，是一項(xiàng)合理有效的草原管理措施[27]。研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是家庭牧場(chǎng)還是一些半干旱的草原上，在輪牧制度下植被的高度、蓋度和物種多樣性及地上生物量等均顯著高于自由放牧區(qū)[28]。輪牧制度還能優(yōu)化草原種群，增加優(yōu)良牧草物種的多樣性和豐富度。

劃區(qū)輪牧給了各個(gè)小區(qū)短暫休養(yǎng)生息的機(jī)會(huì)，緩解了草原利用壓力，避免長(zhǎng)期踐踏導(dǎo)致土壤緊實(shí)、容重增加[29]；而且地上枯落物在家畜的踩踏下加快了分解速率，促進(jìn)了土壤團(tuán)聚體的形成，有利于維持土壤的穩(wěn)定性[30]。輪牧機(jī)制下，土壤理化性質(zhì)較自由放牧而言，其土壤質(zhì)地、含水量、結(jié)皮量、有機(jī)質(zhì)和全氮含量等指標(biāo)有較大的變化[31]。家畜的適當(dāng)活動(dòng)在提高土壤微生物量的同時(shí)加速了養(yǎng)分循環(huán)，還促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成[32]。淺層土壤有機(jī)碳和氮儲(chǔ)量相對(duì)放牧條件下有較顯著的增長(zhǎng)[31]。

對(duì)家畜而言，在輪牧制度的科學(xué)空間下提高了采食速率，減少了跑青、反芻﹑臥息，延長(zhǎng)了站立時(shí)間，排糞和排尿等消耗體能的活動(dòng)減少[33]。而且輪牧制度能夠打破家畜寄生蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育周期，影響感染性幼蟲(chóng)的密度[34]，降低發(fā)病率。

2? 人工修復(fù)措施及其對(duì)草原生態(tài)的影響

人工修復(fù)措施是指通過(guò)人為直接干預(yù)草原恢復(fù)過(guò)程，可以按照自己的需求來(lái)規(guī)劃草原，或者按照草原需求對(duì)癥下藥地快速滿(mǎn)足草原恢復(fù)需求，如補(bǔ)充肥料、種子等。人工修復(fù)措施有補(bǔ)播、施肥、淺耕翻和劃破草皮等方式，一般周期較短、見(jiàn)效快，常用于退化較嚴(yán)重的草原。

2.1? 補(bǔ)播

補(bǔ)播措施是在盡最大努力保護(hù)草原原有植被條件下，在出現(xiàn)塊兒斑或稀疏的草原上播種一些適應(yīng)當(dāng)?shù)刈匀粭l件且有較高價(jià)值的優(yōu)良牧草。

補(bǔ)播可增加草群中優(yōu)良牧草成分、比例及草原的覆蓋度，提高草產(chǎn)量，常見(jiàn)的補(bǔ)播植物有苜蓿（Medicago Sativa）、羊草（Leymus chinensis）、鴨茅（Dactylis glomerata）、披堿草（Elymus dahuricus）、無(wú)芒雀麥（Bromus inermis）和多年生黑麥草（Lolium perenne）等。草原補(bǔ)播一般在利于機(jī)械化進(jìn)行的斑塊退化的地方，分為免耕補(bǔ)播和翻耕補(bǔ)播，兩種補(bǔ)播措施均可用于草原改良，免耕補(bǔ)播對(duì)原生草原的影響較小，應(yīng)選擇適于草種水熱條件的時(shí)機(jī)下進(jìn)行補(bǔ)播。補(bǔ)播前需要對(duì)種子進(jìn)行挑選、消毒處理；其他常見(jiàn)處理是喚醒休眠種子，通過(guò)短時(shí)間暴曬、化學(xué)處理[35]、變溫和機(jī)械處理（豆科植物較多）[36]等。補(bǔ)播能夠在短時(shí)間內(nèi)提高草原植被的高度、蓋度、密度和地上生物量等參數(shù)[37]。補(bǔ)播對(duì)草原Shannon-winner指數(shù)、均勻度指數(shù)和Simpson指數(shù)有所提高但不顯著[38]，但是對(duì)草原的地上生物量、草原生產(chǎn)力和物種豐富度有較為顯著的提高[39]。補(bǔ)播后土壤物理性狀明顯提升[40]，有機(jī)質(zhì)及氮、磷、鉀有較明顯的優(yōu)勢(shì)。補(bǔ)播對(duì)于土壤中團(tuán)聚體、微生物和有機(jī)物等的影響是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，短時(shí)間內(nèi)難以產(chǎn)生顯著結(jié)果[41]；微生物量也發(fā)生了微妙變化，而真菌的Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)均無(wú)顯著變化，但是多樣性指數(shù)Chao1顯著升高，而且草原土壤真菌物種組成、群落多樣性及功能結(jié)構(gòu)均發(fā)生明顯改變[40]。

2.2? 施肥

施肥是一種速度較快的通過(guò)添加植物所需營(yíng)養(yǎng)元素來(lái)促進(jìn)植物生長(zhǎng)、提高植物草產(chǎn)量的草原改良方式。如果草原生物活動(dòng)及枯落物分解不能滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)所需的元素，需要通過(guò)人工添加肥料來(lái)滿(mǎn)足草原需求，常規(guī)施肥以碳、氮、磷和鉀元素為主。

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)集中添加肥料會(huì)導(dǎo)致肥料利用率低、成本較高。新型的緩釋肥肥效較長(zhǎng)和養(yǎng)分釋放平穩(wěn)，不但能滿(mǎn)足植物養(yǎng)分需求，提高草原生產(chǎn)力、養(yǎng)分積累量[42]、利用率和經(jīng)濟(jì)效益，而且能減少環(huán)境污染，是一種可靠的施肥方式[43]，逐漸得到廣泛應(yīng)用。秸稈還田是用有機(jī)肥或者秸稈來(lái)代替化肥的情況下，也能達(dá)到作物增產(chǎn)和土壤理化性質(zhì)改善的目的[44]。生物炭是由植物枯枝落葉和廢棄的原料等通過(guò)一定溫度熱裂解而形成的固體材料[45]，在土壤微生態(tài)調(diào)控、土壤固碳培肥和緩解溫室效應(yīng)等方面具有良好的效應(yīng)[46]，逐漸應(yīng)用于土壤改良中。

施肥作為一種積極的草原改良措施，能夠在短期內(nèi)滿(mǎn)足植物所需的營(yíng)養(yǎng)元素。氮肥對(duì)植物葉片C、N含量增加及凈光合速率提高有積極作用[47]。磷肥（如磷酸二銨）是一種僅次于氮的養(yǎng)分元素，是植物體重要的組成部分，它以不同形式直接或間接參與植物生理生化過(guò)程。鉀肥（如磷酸鉀、硝酸鉀等）能夠顯著增加植物的葉面積指數(shù)和葉綠素相對(duì)含量[48]。新型生物炭肥料也被證明能對(duì)苜蓿株高、葉面積及地上生物量有積極作用[49]。生物炭的添加除了在降低土壤容重、增加孔隙度、減少溫室氣體排放方面有積極作用之外[50]，還能夠增加土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀和速效鉀等土壤養(yǎng)分[51]。生物炭通過(guò)改變土壤環(huán)境來(lái)影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)[52]。生物炭對(duì)土壤微生物群落多樣性、豐富度指數(shù)的影響雖未達(dá)到顯著水平但有增加趨勢(shì)[53]。

2.3? 淺耕翻

淺耕翻是利用雙鏵犁或三鏵犁將草原翻耕20 cm左右的深度，翻后將土塊破碎、耙平、壓實(shí)的一項(xiàng)改良退化草原的措施，通常應(yīng)用于中度退化的草原[54]。該法適用于草甸草原或局部水分條件較好、土壤硬實(shí)板結(jié)的草原地區(qū)，不適合水土流失嚴(yán)重的地區(qū)。淺耕翻應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)募竟?jié)進(jìn)行，以減輕耕翻過(guò)后土質(zhì)疏松引起的草原風(fēng)蝕、土壤粗質(zhì)化[55]。

草原淺耕翻在短時(shí)間內(nèi)能夠顯著降低植被地上生物量、物種豐富度和蓋度，但淺耕翻對(duì)多年生植物的破壞使得植被重新演替，因此其植物物種多樣性和均勻性會(huì)增加，一些根莖型植物在淺耕翻過(guò)后，切斷根莖的同時(shí)疏松了土壤，為植物提供了良好的恢復(fù)性生長(zhǎng)環(huán)境，使草原多樣性指數(shù)和均勻性指數(shù)均增長(zhǎng)[56]。

在淺耕翻兩年以后，土壤結(jié)構(gòu)開(kāi)始適宜植物的生存[57]，疏松的土壤使得微生物的生長(zhǎng)和發(fā)育更加活躍，有利于土壤團(tuán)聚體的形成。邵玉琴等通過(guò)對(duì)退化草原淺耕翻25年后的研究發(fā)現(xiàn)，土壤微生物真菌和細(xì)菌數(shù)量均有顯著的提升，土壤恢復(fù)較好[58]。淺耕翻在短時(shí)間內(nèi)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)中有機(jī)碳和全氮有負(fù)面影響，而較長(zhǎng)時(shí)間自然恢復(fù)后會(huì)有更加積極的作用。淺耕翻后將地表植被完全破壞，地表植物和枯落物被翻入土壤中，深層土壤種子被翻到地表的同時(shí)也能給表層植物種子覆土，促進(jìn)了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)，有利于改變土壤種子庫(kù)結(jié)構(gòu)。

3? 小結(jié)

本文根據(jù)文獻(xiàn)檢索結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)草原改良措施做了總結(jié)，在“雙碳”和草原不斷退化的大背景下，改良退化草原是一種提高草原固碳量的有效方法。從自然和人工兩個(gè)方向介紹草原修復(fù)的常用措施，不同措施適用于不同的退化環(huán)境。各種措施在施行過(guò)程中各有利弊，自然修復(fù)措施對(duì)草原擾動(dòng)小，但修復(fù)周期一般較長(zhǎng)；草原人工修復(fù)措施的修復(fù)周期較短，而且可以按照需求改善草原物種種類(lèi)，但對(duì)草原的擾動(dòng)較大。因此，了解草原修復(fù)措施及其對(duì)草原生態(tài)的影響是進(jìn)行草原改良必不可缺的前提。草原改良最重要的是要從根源上阻止退化，在利用方面規(guī)定合理的載畜量和完善草原法律法規(guī)，利用現(xiàn)代科技加強(qiáng)草原監(jiān)督等；在生活方面加強(qiáng)牧民的普法教育工作，提高草原保護(hù)意識(shí)，促進(jìn)草原利用良性循環(huán)。在草原治理工作中，從人為因素的源頭治理草原退化顯得尤其重要。

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（責(zé)任編輯：易? 婧）