西南喀斯特地区草地生态系统面临的问题及对策

2015-02-16 03:51许留兴熊康宁张锦华池永宽刘成名贵州师范大学中国南方喀斯特研究院贵州贵阳55000国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心贵州贵阳55000贵州省畜牧兽医研究所贵州贵阳550005
草业科学 2015年5期
关键词:喀斯特石漠化草地

许留兴,熊康宁,张锦华,池永宽,谌 妍,刘成名(.贵州师范大学中国南方喀斯特研究院,贵州 贵阳 55000; 2.国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心,贵州 贵阳 55000; .贵州省畜牧兽医研究所,贵州 贵阳 550005)

西南喀斯特地区草地生态系统面临的问题及对策

许留兴1,2,熊康宁1,张锦华3,池永宽1,2,谌 妍1,2,刘成名1,2
(1.贵州师范大学中国南方喀斯特研究院,贵州 贵阳 550001; 2.国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心,贵州 贵阳 550001; 3.贵州省畜牧兽医研究所,贵州 贵阳 550005)

本文系统阐述了西南喀斯特地区草地生态系统的重要性,并分析了西南喀斯特地区草地生态系统面临的问题,主要为水土流失、土壤贫瘠、土地石漠化、生物多样性减少以及人类不合理利用等,针对上述问题提出了增加栽培草地面积、提高公众环保意识、调整农村产业结构、保持水土、防治石漠化、建立完善的监测评价体系等一系列相应对策,以期为喀斯特地区草地生态系统健康、稳定、持续发展提供一定的科学依据。

喀斯特;石漠化;草地;生态系统

草地生态系统是指在一定生态环境基础上,以草本植物为主要生产者的陆地生态系统,其中以禾本科植物为主要植物种类,并兼有蔷薇科、蓼科、菊科等其他科,全球从低纬度到高纬度地区皆有分布。世界喀斯特面积约为5.1亿km2,占全球总面积的10%[1-2],欧洲中南部、北美东部和中国西南地区是其主要分布范围,前两者的生态环境明显优于后者[3],水土流失、生态破坏等问题不显著或者不足以引发生态灾害、危害人类生存,草地生态系统处于优良状态,草地资源可以得到有效发挥;中国西南喀斯特地区面积超过55万km2,主要以西南为核心地带,包括南方8个省(市),分布在贵州、广西、云南、重庆、湖北、湖南等地,其中以贵州高原为中心向四周呈点、线、面分布,是世界喀斯特发育最典型、最复杂、也是最健全的区域,同样也是草地生态系统的脆弱区[4]。该区域主要受来自印度洋的亚热带季风性湿润气候影响,在气候、地质地貌等自然环境和人类经济社会活动、政府政策等人为因素的共同作用下,水土流失量大、植被覆盖率低、生态灾害严重等问题突出,严重制约着当地民众生活水平的提高和经济的发展。西南喀斯特地区石漠化分布面积广,仅贵州和广西的石漠化面积分别达5万和4.7万km2,并以2 500 km2·a-1的速度在不断扩展[5],尽管多数地区水土流失以轻度为主,但经过长时间的持续性水土流失,加上流失速度远远大于土壤的再生速度,很多地区已无土可流,最终导致石漠化加剧[6]。石漠化加剧的直接结果是旱灾、洪涝等自然灾害发生频率增加、交替时间缩短[7],草地生态系统恶化,草地的潜在价值不能得到有效、合理地利用。在整个植被群落的演替过程中,其演替顺序依次为一年生草本植物-多年生草本植物-藤刺灌丛-次生乔木林,以此达到群落演替顶级,由此可以看出,草地生态系统在整个群落演替中的基础作用,以及其本身在植被演替中的效用价值。基于西南喀斯特地区独特的生态环境、水资源的时空分布不均、植物生长受到抑制,群落发生逆向演替的现象[8],草地生态系统在整个生态系统中的作用更加凸显,生态问题与经济问题密切联系,作为仅次于土壤生态系统、水生态系统、气候生态系统等基本生态系统的草地生态系统,不仅对整个生态产生显著影响,也与当地经济发展和人们生活水平的高低直接联系,所以草地生态系统的健全性不得不引起我们的高度关注。

1 西南喀斯特地区草地生态系统面临的问题

1.1 水、土、光资源的分布不均

原生草地植被是区域群落组成的先锋植物,最先影响其构成的要素是气候、地貌等外观环境,所以水、土、光对西南喀斯特地貌、植被组成以及生物种类具有不可忽略的作用。喀斯特地区的二元结构不仅表现在岩石与土壤方面,还表现在水文方面。大气降水到地表,形成地表径流,地表水经过下渗直接转化为地下水,地表草地生态系统的退化引起地下水系统自我调蓄和净化能力降低,使地下岩层中的水质时空分布不均,总资源量减少,水质易受不合理利用而退化[9-11]。该区域主要受来自印度洋的季风影响,夏季高温多雨,冬季温和少雨,降雨集中,夏季大范围的大雨、暴雨及短历时高强度的暴雨易出现,土壤所受外力冲击作用强烈。喀斯特地区地貌环境复杂,“天无三日晴,地无三里平”是当地地貌和气候的真实写照,我国南方地区年降水量在1 200-2 400 mm之间,0 ℃以上积温为5 500-8 000 ℃,对于草本植物的生长极为有利[12],而西南喀斯特地区的气候、地貌垂直立体性较强,可充分利用这一优势来发展草产品,但是也因为气候和地貌原因,云层厚、云雾天气多、日照强度和利用率低,尤其像贵州省(表1),冬天几乎处于阴雨绵绵的天气,日照总时数仅为2 000~2 200 h,光照资源得不到充分利用,植物光合作用受到抑制。水土资源与光、热产生时空错位,致使植物光合作用在特定时间段内呈现明显的衰减现象,不利于植被生长,当该地区生态系统受到极为强烈地破坏后,无法在短时间内形成稳定的草地生态系统,对外界自然灾害的抵御能力也明显降低。

1.2 水土流失严重

自然生态系统是以地貌类型为基础框架,结合气候特征辅助而形成,从宏观上制约了区域生态系统的主导植被种类和水土流失的强度。可溶性岩石分布面积广,岩溶作用强烈,地表崎岖不平,陡坡多,坡度决定了地表径流和冲刷的基本驱动力,因此,导致其呈现独特的二元结构,即上部疏松的土层和下部破碎的岩石[13],结合人多地少的缘故,水土流失成为该区域的一个重要特征,流失后的水土很大程度上并非直接汇入河流中,而是沿着岩石裂隙进入地下,在地下囤积一部分,另一部分随地下暗河流出,由地上水土流失转为地上和地下双重水土流失,最终导致水土资源的空间分布差异显著。仅贵州山区水土流失面积为6.7万km2,年流失泥沙超过6 200万t,年均土壤侵蚀模数1 288 t·km-2·a-1,年侵蚀量达1.9亿t[14]。从理论上来说,木本植物生长所需时间较长,伴随着严重的水土流失,导致其高要求的生长环境受到抑制,而草本植物对环境要求低,速生性强,所以水土流失严重区域若有植被覆盖,则主要以草本植物为主;当水土流失达到一定程度,甚至出现无土可流的现象,草地植被便失去生长的物质基础,草地生态系统受到严重破坏,更有甚者出现寸草不生的现象,生态危机和自然灾害相续出现。

表1 贵州各市(区)自然环境概况Table 1 Natural environment conditions in different areas of Guizhou (municipality, state)

注:表中数据来源于贵州气象局。

Note: Data came from Guizhou Meteorological Bureau.

1.3 土壤贫瘠、肥力退化

自明清以后,西南喀斯特地区人口空前大爆发[13],为了养活更多的人口,拓展耕地面积成为必然趋势,耕地的拓展意味着缩小植被覆盖面积,该区域劳动力素质低,以传统种植为主,成土速度慢,土层薄,土地面临长期不合理利用与水土流失双重问题,引起养分的循环与平衡失调,加剧了土壤养分贫瘠化及肥力衰减过程;根据峰丛、洼地、石山土地类型测算,单位面积上可耕地仅20%~30%,难利用的石质山地超过50%,人口密度应为52~100人·km-2,峰丛、槽谷的人口容量明显高于石质山地达100~150人·km-2,黔中丘原人口容量最大,高达150~200人·km-2[15],但是现实数据明显高于这一数值,土壤贫瘠无法养活更多的人口,人地矛盾突出。西南喀斯特地区以红壤和黄壤为主,与我国酸雨主要分布的长江以南地区有大面积的重合,较薄的土壤本身无太高的营养价值,土壤酸化使脱硅富铝化过程加快,导致肥力更低[16],营养元素的匮乏与肥力的衰减严重影响依附在土壤表面的植被生长与繁衍,对整个生态系统构成重大威胁。草产量及品质作为评价草地第一性生产力高低的重要内容[17],土壤肥力过低致使草地生产能力低下已经成为喀斯特地区的现状,并直接影响当地畜牧业的发展。在可利用土地类型中,耕地出现缺钾、硼、锌、镁等矿物元素,旱地和水田缺磷,氮肥和有机质含量低,而许多草地是由耕地、旱地甚至水田改良而来,随着农用化肥和农药使用时间的延长,土地出现板结、残留农药积增等现象,使土质更加贫瘠。综上所述,基于各种自然和人为因素,土壤贫瘠、肥力退化成为当前草地生态系统面临的必然问题。

1.4 土地石漠化

石漠化是指在喀斯特脆弱生态环境中,由于人类不合理的社会经济活动,使覆被遭到严重破坏、水土流失严重、岩石裸露率高、土地生态力严重下降,地表呈现类似荒漠化景观的过程[18]。西南喀斯特代表着全球最典型的热带-亚热带喀斯特[19],是青藏高原隆起在南亚大陆亚热带气候区形成的一个海拔梯度大、地势格局复杂、生态脆弱的独特环境单元[20];石漠化已成为中国三大生态灾害之一[21-22],西南各省(区)的基岩裸露率及浅盖型喀斯特面积达29万km2[23],成为世界最大的岩溶区和生态脆弱地带,与黄土高原并列为中国环境退化与贫困最突出区域[24]。石漠化地区具有土层和植被覆盖率低,石灰岩裸露,水土流失严重,生态环境恶化等特征[25-26],生态系统退化和石漠化互为结果,严重制约了当地经济发展,并且该区域草地生态系统的应急机制匮乏,当外来因素高于系统抵御能力时,生态系统就会面临崩溃的危险。西南喀斯特各省(区)皆有石漠化分布,其中云南、贵州、广西的石漠化分布面积占各省土地面积比重较大,分别为8.65%、17.07%和11.55%[27],石漠化作为生态退化的极端表现,对自然灾害的防御能力变的极差,使自然灾害发生的时间间隔缩短,对经济造成重大损失,如石漠化较为严重的广西,自然灾害由过去的8、9年逐渐变为现在的2、3年一遇,每年单受旱涝影响的农作物面积达115万hm2,粮食减收10亿kg以上,折合经济损失达4亿多元[28],由此可见,石漠化在某些严重地区已成为生态建设和经济发展的主要障碍之一。

1.5 生物多样性减少

生物多样性是指在一定时间和一定地区所有生物(动物、植物、微生物)物种及其遗传变异和生态系统的复杂性总称,包括遗传(基因)多样性、物种多样性和生态系统多样性3个层次。地区植被组成和植被群落具有多样性和复杂性特征,生物多样性丧失和生物入侵分别是生境的破坏和破碎化的第一和第二位因素[29-30],但是基于喀斯特地区独特的地质地貌和气候环境,水土流失是引起生物多样性减少和生态系统衰减的第一要素。新中国成立以来,西南喀斯特地区遭遇了生物生境的破碎、环境污染、外来物种入侵、人口的快速增长、国家和地方政策的不健全等问题,对当地生态环境产生强烈冲击。该区域生物多样性的减少主要体现在植物多样性和动物多样性两个方面。喀斯特山地植被群落以禾本科、菊科、蔷薇科、唇形科植物为主,草地植被密度随海拔升高逐渐增加(P≤0.01),受海拔影响较大[31],植被群落主要以次生林群落、灌木灌丛群落、灌草群落、草本群落为主,优势群落和次生优势群落以多年生草本植物为主[32-33],木本植物所占比率明显较低。表明生态系统有逆向演替的趋势,物种多样性和基因遗传令人担忧,植被的种类和数量伴随着石漠化的发生也呈急速下降趋势。土壤动物在植被逆向演替过程中明显减少[34],对成土速度和土壤质量的影响较大,并直接影响到整个食物链的改变。生物多样性减少的直接结果是系统功能的衰减,在整个植被生态系统中,因为草地生态系统抵御外来风险的能力明显低于森林生态系统,所以在西南喀斯特地区也最容易遭到破坏。

1.6 人类不合理利用

在人口数量较少的时期,草地生态系统也面临一些问题,主要由自然原因引起,经过一定的时间,系统的抗逆性可以得到恢复,环境得到有效改善。但随着人口数量的增加和对自然资源利用的范围扩展,不合理利用资源的现象逐渐突出,并且在极短的时间内出现大量资源浪费的现象。在西南喀斯特地区,具有最典型的一类脆弱生态系统和突出的人地矛盾系统,在资源利用和经济发展过程中存在严重的生态环境问题[35],不合理利用的开发活动所引起的问题,通常表现在土壤质量方面,如李生等[36]报道,人为干扰导致土地质量下降的程度表现为林地>草地>退耕地>农田,这一报道也与一些石漠化地区得出的研究结果一致[37-38],原因可能是人为活动导致土壤养分、土壤动物等的空间结构分布发生改变。开荒在草地植被的破坏过程中扮演着一个先锋角色,这也是人口大爆炸引起的问题之一,在某一时间段对草地生态系统破坏最严重;其次是过度放牧,喀斯特石漠化地区很大一部分都是贫困山区[39],农户认为养更多的家畜不但能增加家庭收入,还能提高饮食质量,家畜对日常生活和劳力援助扮演着重要作用,因此,饲养数量增加,过度放牧问题出现,这与北方沙漠化成因类似;政府政策也是不可忽略的一个重要影响因子,如新中国成立后的“以粮为纲”、“大炼钢”等政策导致短时间内全国绝大部分地区的植被覆盖率呈直线下降;开矿、架桥、修路等施工活动中,施工人员环保意识弱,有意无意的破坏草地植被,导致小区域草地生态系统的退化。生态问题正是与人类生活相联系才存在,通常人类的不合理开发利用资源是生态问题出现的导火线,所以,恢复草地植被和发展草地农业循环经济是一条必然出路,也是治理石漠化的有效方式之一。

2 西南喀斯特地区草地可持续利用的对策

2.1 增加栽培草地面积

西南喀斯特地区山高谷深,气候的垂直立体结构性强,在不同气候、地质地貌条件下能种植对气候具有不同适应性的牧草,如在贵州喀斯特石漠化治理示范区内,以花江为代表的喀斯特高原峡谷气候可种植王草(Pennisetumpurpureum)、芒草(Miscanthussinensis)等热带牧草,以毕节为代表的喀斯特高原山地可种植紫花苜蓿(Medicagosativa)、多年生黑麦草(Loliumperenne)、鸭茅(Dactylisglomerata)、高羊茅(Festucaarundinacea)等温带牧草;全国禾本科植物有180属766种,仅贵州就有101属320种,而云南、四川、广西等地区植被种类更加复杂多样,所以西南喀斯特地区草种资源丰富,开发潜力巨大。草地保持水土作用显著,如通过对玉米地、灌丛、草地3种植被类型进行观测,得出草地土壤水分递减速率小于灌丛和玉米、保水性强的结论[40],所以种植牧草不仅能增加草产量,还能保水固土;人工种草具有时间短、见效快的优点,春末、夏初是南方杂草生长旺盛的季节,尽管人工种植多年生牧草的幼苗生长缓慢,竞争力差,未能在原始群落中获取与杂草相似的竞争力,逐渐被杂草覆盖[41],但是在冬季,一年生和两年生为主的杂草群落因不耐寒而凋萎死亡,人工种植的多年生牧草在群落中占据主导地位,有利于植被覆盖度的增加,避免群落的季节性凋零。天然植被中,很少有自然形成的植被群落具有培肥地力的作用,但是根据人为调节作用,豆科与禾本科牧草混播可达到培肥地力的效果。研究表明,豆科牧草根系可形成众多根瘤,与根瘤菌固氮共生,每年可固氮75~150 kg·hm-2[42];豆科牧草在理想环境中的固氮量为40~400 kg·hm-2[43],豆科牧草与禾本科牧草混播,豆科牧草固氮最多可达草地氮积累总量的46%,足以维持草地生态系统的生产力[44],如白三叶(Trifoliumrepens)与禾本科牧草混播时,每年通过白三叶地下部分的降解传给相邻的禾本科牧草的氮量为3~102 kg·hm-2,占生物总固氮量的26%[45]。综上所述,科学合理地混合播种,可以培肥土壤、保持水土、增加饲用价值,西南喀斯特地区具备草本植物生长的天然优势,建植多种植被类型有利于提高生态系统的稳定性,缩短群落演替的时间,培肥固土,此外,增加栽培草地面积不仅能全面利用立体气候环境,也是治理石漠化的有效措施之一。此外,关于生态畜牧业发展类型,针对贵州不同喀斯特地形的畜牧业建立相应的生态畜牧业类型[46-47](表2)。

2.2 提高公众的环保意识

人类的认知广度和深度较为肤浅也是致使草地生态系统面临迫害的重要原因之一,草地面积的分布调查间隔时间长,缺乏对最新动态的了解。从某种意义上来说,水土流失、生态破坏的诱导因素都是以人的利益为前提下出现的,所以无论是利用资源和生态保护,提高人类的认知是很有必要、也是极度迫切的。认知是群众的经验总结或通过科研人员的试验调查反馈给普通群众知识的一个过程,群众的认知主要体现在利用资源,而科研人员的认知则体现在科学研究,所以提高认知主体的广度和深度很有必要。面临西南喀斯特地区独特的生态环境,以往对草地系统通用的评价指标不能有效、全面地反映当地具体情况,应该偏重于在现有的指标下结合当地的具体条件进行客观评价,正是对草地认识缺乏系统性和整体性的认识,喀斯特地区的草地不仅仅指草地资源,而应将其看成一个本身独立却又与其他生态系统相结合的介于整体与个体之间的交叉系统,包括对其内部所有生物和非生物环境的整体认识,所以提高当地群众的知识和技能是当前的重中之重,只有这样才能在认识和利用草地资源中保护草地生态环境。

2.3 调整农村产业结构

西南喀斯特地区农村贫困区域分布面积广、贫困人口数量多,许多地区仍以单一的种植业为主,由于交通、通讯等基本设施不健全,无法满足工业活动发展的需求,大面积的农垦活动不但收入低,还不利于恢复生态系统和石漠化治理,所以迫切需要改变农村产业结构。目前,贵州省的“林-草-畜”生态养殖模式被专家认为是西南喀斯特山区充分利用自身资源条件、发挥优势特色、建设生态畜牧业、带动农民脱贫致富最好的模式[48]。大面积无人耕作的草山草坡、树林草地和灌丛草地、农闲田草地等土地资源,具有发展草地畜牧业的优越条件[49],期间适度刈割和放牧有利于草本植物的快速健康生长。畜牧业通常伴随着牧草资源的繁茂而发展起来,不顾草地承载量、过多的养殖牲畜是农村产业结构面临的严重问题,所以草畜平衡是必然解决的首要问题;在坡度>25°、不适宜耕作的地区,应发展畜牧业,并且有利于防治水土流失,如于德海和王宁[50]报道,种草的坡地比种粮的坡地地面径流可减少37%,冲刷量减少67%。但西南喀斯特地区仍有不少地区在坡度>25°的坡地坚持耕作,这显然对维持草地生态系统的稳定性、防止水土流失、治理石漠化、发展当地经济不利,这种特殊地段应作为放牧的备用草地,不但可以充分利用土地资源,还可充分利用草地资源。

表2 贵州草地畜牧业特征Table 2 The characteristics of the local pasture husbandry of Guizhou

2.4 颁布法律法规

法律具有威慑性和滞后性两大特性,并有惩戒、预防、引导3个作用,可以通过这些特性和作用引导人们的行为,所以有关保护草地资源的法律法规是不可缺少的,当前有关草地的法律主要围绕着草原或草地的保护与合理利用,中国目前有关的法律主要以《中华人民共和国草原法》为核心,确立并实施其他相关法律法规。《中华人民共和国草原法》的颁布实施,为喀斯特地区草地的保护、建设和合理利用提供了法律保障,是对草原保护、建设、利用的根本大法,为此,必须加大宣传和贯彻执行《中华人民共和国草原法》的力度[51]。草地是治理喀斯特生态破坏和修复生态环境的重要物质基础之一,《草原法》的最大作用是对草地进行保护和合理利用,为更好保护草地,必须依法加大执法力度、提高执法效率,严厉打击各种破坏草原的违法行为。

2.5 保持水土

草地植被在群落演替中为适应水资源时空分布不均的环境,使自身在形态结构上发生变化,如叶片大小、植株密度的改变来控制蒸腾作用,减少水分散失,增强保水性[40]。保持水土常用的措施是实施人工造林、飞播种草、封山育林等,对涵养水源、保持水土、改善植被条件等效果显著。以往的研究表明,治理水土流失最有效的方法是在短时间内提高植被覆盖率,草地改良、人工种草、围栏封育等草地建设措施,对减少地面径流、保持水土的作用效果显著[51],水土资源被有效固定,资源环境有所改善,可反馈给当地植被,促使其生长速度加快。植被在生长过程中,经过群落演替和对生态环境的适应,能有效利用土壤中的水分[52];当降水量为346 mm时,草地、人工林地、耕地、裸地的水土流失量分别为93、600、3 570、6 750 kg·hm-2[50]。水土流失是各种生态问题的主要诱导因素,而增加草地面积则是防治水土流失的首选措施,所以,水土流失和增加草地面积存在双向互利作用。

2.6 防治石漠化

石漠化的核心问题是水土资源的迁移,基岩裸露迫使植被从区域内退出,而植被又是最基础的能量来源,所以石漠化问题又引起其他诸多问题。在所有绿色植物中,草本植物种类最多、适应能力强、覆盖率大、生长速度也较快,对于增加植被覆盖率具有显著效果[53],这些明显优势也是在治理石漠化过程中优先选择草本植物作为先锋植物的立足点。在植被遭受强烈破坏的喀斯特地区,恢复草地植被能够有效防治石漠化,是保护生态环境的最后屏障[54],西南喀斯特地区的主要8个省(市),草地面积约为0.52亿hm2(其中可利用草地约0.43亿hm2),黔桂滇草地面积共0.28亿hm2(其中可利用草地面积约0.22亿hm2)[51],如此庞大的草地面积,对减少地表径流、保水固土具有其他土地类型无法替代的作用;研究表明,在草地与石漠化治理的关系方面,栽培草地是最为有效的石漠化治理措施,其次是改良草地,封育草地治理效果最差[55],在植被破坏严重地区,建立栽培草地可以取得较高地恢复效率。同样,草地若管理不善,也可能会变成最易发生石漠化的土地类型之一[27],但这一结果是建立在人为干扰强度较大、范围较广的前提下,所以不完全成立。国家和当地群众为生态恢复与重建投入了大量的人力物力,并取得了一些值得肯定的成绩,但石漠化必须防治结合,否则治理之后管理不善易于引起石漠化的再次逆袭。

2.7 建立完善的监测预警体系

为全面了解西南喀斯特地区的草地系统变化趋势,加强对其监测评价是不可避免的,西南喀斯特地区对草地监测大致遵循宏观和微观、横向和纵向、点线面相结合的原则,以定量研究和定性研究为主要研究方法。

建立全区域草地分布面积、气候、水文等监测预警体系;在任务分配上,按照行政区划分工,采取国家级、省级和县级三级分区制。国家统筹分配各项重大任务和决议;省级主要责任为结合本辖区的地质地貌监测区域内的土地利用类型、人口分布、草地面积的动态变化;县级主要责任是建立试验基地,采集各自辖区内试验基地中的土壤、土壤动物、草地群落、年度内各季节草产品实验样品并送到专业研究机构进行理化性质监测,并同时监测各月产草量、草地生态系统中土壤动物的种类和数量的动态变化,对农户人工种植牧草的意向进行调查。监测的目的是为了能对未来的工作指明方向,根据监测数据采取相对应的措施,实施动态管理。

3 讨论与结论

3.1 讨论

为保证喀斯特地区草地生态系统的健康、稳定、持续发展,长期加大对知识和技术的投入力度,持续创新、推动经济和生态效益相结合,才能取得良好效果。

1)中国南方喀斯特地区经过自然因素和人为因素的叠加作用,草地植被破坏严重、水土流失加剧、土地严重退化、区域贫困问题显著,最终石漠化面积达46.3万km2,短期内有潜在石漠化严重的趋势的土地达87.6万km2;全区域涉及429个县级行政区,涉及人口占全国人口的十分之一;草地生态系统对于解决农村贫困与恢复退化的生态系统具有重要作用,草地蓄水保土能力明显优于其他植被类型,尤其是栽培草地具有不可比拟的优越性。草地生态系统在生态建设和经济发展中具有重要作用,通过扩大草地面积来缩短群落演替时间是极为有效的一种方式,这也是取得生态效益、经济效益、社会效益并优的一项重要举措,如晴隆县发展草地畜牧业获取的收益就是最好的证明之一[56]。

2)从当前形势看,对于遭受严重破坏急需修复的草地生态系统功能的重建,是一项长期综合的系统工程,涉及农学、化学、生态学、地理学等多种学科,需要投入大量的人力物力,尤其是科研成果的推广和群众的接受,这直接关系到系统修复的可能性、可靠性和持续性。此外,政策因素在特定时间段作为水土流失和石漠化产生的主要原因,同时也应该是解决生态问题的一个必不可少的措施,需要特别注意。中国南方喀斯特地区以次生植被为主,近百年内出现森林-农田-弃耕地-草丛和灌草丛的不同土地利用类型的演变态势,这个过程中有政策、经济、灾害、文化等影响因子的干扰,所以综合各方面因素考虑,制定一个切合实际的政策需要仔细斟酌。充分利用岩溶地区以妇女和老人为代表的劳动力的致富潜力也可称为今后工作的一个创新点[56],利用种草养畜有效改善土地利用结构、种植业结构、畜牧业结构[57],为当地人民谋福利。

3)在解决草地生态问题过程中。首先,要将草地生态系统功能建设与生态文明建设理念相结合;其次,要将生态建设与经济发展相结合,努力发展喀斯特落后山区经济,加强政策扶持;第三,要加强对草地生态系统的监测研究,为中国南方喀斯特地区生态系统功能的修复和重建提供数据和理论支撑。

3.2 结论

草地生态系统作为复杂与简易并存的一个矛盾系统,是喀斯特石漠化地区抵御生态灾害的最后屏障,也是人类促进生态修复所必须重视的基本系统之一。通过修复草地生态系统的稳定性,利用草本资源的速生和抗旱保墒的优点,重建更加顶级的生态系统,还能充分利用草地资源发展生态畜牧业,使喀斯特石漠化地区生态效益和经济效益得以同时兼顾。而水土流失和石漠化是最大的障碍,通过增加人工草地面积可以得到有效遏制,也是目前面临生态问题所必须采取的举措。

[1] Chris U,Joe M.Weathering,geomorphic and karst landscape evolution in the Cave City groundwater basin,Mammoth Cave,Kentucky[J].Geomorphology,2005,67:115-126.

[2] Ford D,Williams P.Karst Hydrogeology and Geomorphology[M].America:John Wiley & Sons Ltd.,2008.

[3] 高渐飞,苏孝良,熊康宁,周玮.中国南方岩溶区草地建设技术与示范[J].草业科学,2010,27(7):30-34.

[4] 高贵龙,邓自民,熊康宁,苏孝良,杨明德,屠玉麟,苏维词,何刚.喀斯特的呼唤与希望[M].贵阳:贵州科技出版社,2003.

[5] 王世杰.喀斯特石漠化——中国西南最严重的生态地质环境问题[J].矿物岩石地球化学通报,2003(2):120-126.

[6] 蒋忠诚,曹建华,杨德生,罗为群.西南喀斯特石漠化区水土流失现状与综合防治对策[J].中国水土保持科学,2008,6(1):37-42.

[7] 李馨,熊康宁,龚进宏,陈永毕.人工草地在喀斯特石漠化治理中的作用及其研究现状[J].草业学报,2011,20(6):279-286.

[8] 兰安军,张百平,熊康宁,安裕伦.黔西南脆弱喀斯特生态环境空间格局分析[J].地理研究,2003,22(6):733-741.

[9] 钱家忠,汪家权,吴剑锋.洛塔徐州张集水源地裂隙岩溶水化学特征及影响因素[J].环境科学研究,2003,16(2):23-26.

[10] 章程,曹建华.不同植被条件下表层岩溶泉动态变化特征对比研究——以广西马山弄拉兰电堂泉和东旺泉为例[J].中国岩溶,2003,22(1):1-5.

[11] 邹胜章,梁彬,朱志伟,梁小平.生态系统变化对岩溶水资源的影响——以湘西为例[J].长江流域资源与环境,2004,13(6):599-603.

[12] 刘国栋,曾希柏,苍荣,刘更另.营养体农业与我国南方草业的持续发展[J].草业学报,1999,8(2):1-7.

[13] Li S,Wei X H,Huang J G,Wang X Z,Lu G Y,Li H X.The causes and processes responsible for rocky desertification in karst areas of southern China[J].Sciences in Cold and Arid Regions,2009,1(1):80-90.

[14] 何腾兵.贵州喀斯特山区水土流失状况及生态农业建设途径探讨[J].水土保持研究,2000,14(5):28-34.

[15] 杨汉奎.喀斯特环境质量变异[M].贵阳:贵州科技出版社,1994.

[16] 赵其国,黄国勤,马艳芹.中国南方红壤生态系统面临的问题及对策[J].生态学报,2013,33(24):7615-7622.

[17] 杨刚,杨智明,王思成,贾弟林.盐池四墩子试区草原围栏封育效果调研[J].宁夏农学院学报,2003,24(1):22-24.

[18] 熊康宁,黎平.喀斯特石漠化的遥感-GIS典型研究——以贵州省为例[M].北京:地质出版社,2002.

[19] 熊康宁,李晋,龙明忠.典型喀斯特石漠化治理区水土流失特征与关键问题[J].地理学报,2012,67(7):878-888.

[20] Sweeting M M.Karst in China,Its Geomophology and Environment[M].Berlin:Springer-Verlag,1995:55-69.

[21] 王世杰,李阳兵,李瑞玲.喀斯特石漠化的形成背景、演化与治理[J].第四纪研究,2003,23(6):657-666.

[22] 袁道先.岩溶石漠化问题的全球视野和我国的治理对策与经验[J].草业科学,2008,25(9):19-25.

[23] 屠玉麟.岩溶生态环境异质性特征分析——以贵州岩溶生境为例[J].贵州科学,1997,15(3):176-181.

[24] 蔡运龙.中国西南岩溶石山贫困地区的生态重建[J].地球科学进展,1996,11(3):602-606.

[25] 王世杰.喀斯特石漠化概念演绎及其科学内涵的探讨[J].中国岩溶,2002,21(2):101-105.

[26] 赵彦光,洪琼花,谢萍,陈官平,王文华,李太荣,杨兴成,马宁.云贵高原石漠化地区人工草地营养价值评价研究[J].草业学报,2012,21(1):1-9.

[27] 皇甫江云,卢欣石,李镇清,罗京焰,赵楠,毛凤显.我国西南地区草地资源特点及其可持续发展途径[J].中国草地学报,2011,33(3):100-106.

[28] 张光辉,张新平,张丽.草地畜牧业是改变岩溶地区贫穷面貌的首选产业[J].草业科学,2008,25(9):83-86.

[29] Wilcove D S,Rothstein D,Dubow J.Quantifying threat imperiled species in the united states[J].Bioscience,1998,48(8):607-615.

[30] 谢宗强,陈志刚,樊大勇,熊高明.生物入侵的危害与防治对策[J].应用生态学报,2003,14(10):1795-1798.

[31] 张文,张建利,莫本田,安明态,王普昶,张建波.喀斯特山地草地植物群落物种数量特征及多样性分析[J].生态环境学报,2011,20(5):849-854.

[32] 刘方,王世杰,罗海波,刘元生,何腾兵,龙健.喀斯特石漠化过程中植被演替及其对径流水化学的影响[J].土壤学报,2006,43(1):26-32.

[33] 杜有新,李恋卿,潘根兴,胡忠良,王新洲.贵州中部喀斯特山地三种优势灌木养分分布[J].生态环境学报,2010,19(3):626-630.

[34] 樊云龙,熊康宁,苏孝良,陈浒,邹细霞.喀斯特高原不同植被演替阶段土壤动物群落特征[J].山地学报,2010,28(2):226-233.

[35] 高渐飞,苏孝良,熊康宁,周玮.贵州岩溶地区的草地生态环境与草地畜牧业发展[J].草业学报,2011,20(4):279-286.

[36] 李生,任华东,姚小华,张守攻.喀斯特石漠化地区土地利用方式对土壤质量的影响[A].第二届中国林业学术大会——S10 林业与气候变化论文集[C].南宁:国家林业局,广西壮族自治区人民政府,中国林学会,2009:126-131.

[37] 龙健,李娟,汪境仁.典型喀斯特地区石漠化演变过程对土壤质量性状的影响[J].水土保持学报,2006,20(2):77-81.

[38] 龙健,黄昌勇,李娟.喀斯特山区不同土地利用方式对土壤质量演变的影响[J].水土保持学报,2002,16(1):76-80.

[39] 蓝安军,熊康宁,安裕伦.喀斯特石漠化的驱动因子分析——以贵州省为例[J].水土保持通报,2001,21(6):19-23.

[40] 杨胜天,王玉娟,温志群,吕涛.典型喀斯特灌丛草坡类型区土壤水变化规律研究[J].水土保持通报,2007,27(4):100-106.

[41] 范彦,王琳,方亚,徐远东,姚家志.不同地面处理方式和处理季节对喀斯特地貌型草地改良初期效果影响研究[J].四川草原,2005(12):14-16.

[42] 李静远,王晋封.南水北调水源地区牧草产业化发展分析[J].草业科学,2006,23(7):4-8.

[43] Shearer G,Kohl D H.N2-fixation in field setting:Estimations based on natural15N abundance[J].Australian Journal of Plant Physiology,1986,13:699-756.

[44] Cadisch G R,Schtmke M,Giller K Z.Nitrogen cycle in monoculture grassland and Legume-grass mixture in Brazil red soil[J].Tropical Grasslands,1994,28:43-52.

[45] Ledgard S F,Steele K W.Biological nitrogen fixation in mixed legume/grass pastures[J].Plant and Soil,1992,141:137-153.

[46] 颜景辰.中国生态畜牧业发展战略研究[M].北京:中国农业出版社,2008.

[47] 侯向阳.发展草原生态畜牧业是解决草原退化困境的有效途径[J].中国草地学报,2010,32(4):1-9.

[48] 田秀玲,倪健.西南喀斯特山区石漠化治理的原则、途径与问题[J].干旱区地理,2010,33(4):532-539.

[49] 洪绂曾,王元素.中国南方人工草地畜牧业回顾与思考[J].中国草地学报,2006,28(2):71-76.

[50] 于德海,王宁.喀斯特地区皇竹草繁育技术及其综合效益研究[J].贵州科学,2007,25(1):63-67.

[51] 瓦庆荣.加快石漠化地区草地植被恢复促进喀斯特地区生态环境建设[J].草业科学,2008,25(3):18-21.

[52] 王志强,刘宝元,王晓兰.黄土高原半干旱区天然锦鸡儿灌丛对土壤水分的影响[J].地理研究,2005,24(1):113-120.

[53] 李毓堂.中国近现代草地管理开发科学技术的长期滞后与发展对策[J].草业科学,2003,20(10):1-6.

[54] 龙忠富,唐成斌,莫本田.贵州草业在喀斯特山区水土流失治理中的作用[J].贵州农业科学,2000,28(1):57-58.

[55] 唐兴成,龙华映,张进义.云南省巧家县石漠化区不同治理措施草地植被特征研究[J].草业科学,2010,27(1):31-36.

[56] 高亚敏,张大权,孔嫣.晴隆县发展草地畜牧业对农村劳动力的影响[J].草业科学,2011,28(3):472-477.

[57] 高亚敏,张大权.草地畜牧业对晴隆县农业产业结构的影响[J].草业科学,2011,28(4):671-678.

(责任编辑 武艳培)

The problems and resolutions of grassland ecosystem in karst of southwest China

XU Liu-xing1,2, XIONG Kang-ning1, ZHANG Jin-hua3, CHI Yong-kuan1,2, CHEN Yan1,2, LIU Cheng-ming1,2
(1.Institute of South China Karst, Guizhou Normal University, Guiyang 550001, China;2.State Key Engineering Technology Research Center for Karst RockyDesertification Rehabilitation, Guiyang 550001, China;3.Guizhou Animal Husbandry and Veterinary Institute, Guiyang 550005, China)

The present paper analyzes the importance and problems of the grassland ecosystem in karst area of Southwest China. The problems included soil erosion, water loss, poor soil, rocky desertification, reduced biodiversity and the unreasonable utilization which should be resolved by different methods such as increasing areas of artificial grassland, improving the public's awareness of environmental protection, adjusting rural industrial structure, conserving soil and water, preventing and controlling rocky desertification, establishing and improving the monitoring and evaluation system. Hopefully, these analysis could provide reference for the health, stable and sustainable development of grassland ecosystem in karst area.

Karst; rocky desertification; grassland; ecological system

XIONG Kang-ning E-mail:xiongkn@163.com

10.11829j.issn.1001-0629.2014-0388

2014-08-21 接受日期:2014-10-27

国家“十二五”科技支撑重大课题“喀斯特高原峡谷石漠化综合治理技术与示范”(2011BAC09B01);贵州省科技计划重大专项“国家喀斯特石漠化防治工程中心关键技术研发与示范”(黔科合重大专项字[2014]6007号);贵州师范大学研究生创新基金项目[研创2014(23)]

许留兴(1991-),男,贵州盘县人,在读硕士生,主要从事喀斯特饲草青贮研究。 E-mail:xuliuxing1991@163.com

熊康宁(1958-),男,贵州威宁人,教授,博导,硕士,主要从事喀斯特地貌与洞穴、世界自然遗产、石漠化治理研究。E-mail:xiongkn@163.com

S812.29

A

1001-0629(2015)05-0828-09*

许留兴,熊康宁,张锦华,池永宽,谌妍,刘成名.西南喀斯特地区草地生态系统面临的问题及对策[J].草业科学,2015,32(5):828-836.

XU Liu-xing,XIONG Kang-ning,ZHANG Jin-hua,CHI Yong-kuan,CHEN Yan,LIU Cheng-ming.The problems and resolutions of grassland ecosystem in karst of southwest China[J].Pratacultural Science,2015,32(5):828-836.

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