青藏高原兩種特殊的植被類型：高寒草原和高寒草甸

鄒 珊呂富成（.西南大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院, 重慶 北碚 40075; .中科院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所, 四川 成都 6004）

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青藏高原兩種特殊的植被類型：高寒草原和高寒草甸

鄒 珊1呂富成2
（1.西南大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院, 重慶 北碚 400715; 2.中科院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所, 四川 成都 610041）

摘要：高寒草原和高寒草甸是分布在青藏高原的兩種非地帶性的植被，對青藏高原生態(tài)安全屏障建設(shè)具有重要意義。本文主要闡述高寒草原和高寒草甸的定義與分布，討論兩種植被與氣候變化的相互作用，論述青藏高原上的生態(tài)工程和科研平臺(tái)建設(shè)，探討高寒草地的保護(hù)對策，最后，強(qiáng)調(diào)非地帶性植被在地帶性分異規(guī)律知識體系中的重要性。

關(guān)鍵詞：青藏高原；高寒草地；地帶性分異規(guī)律；氣候變化

青藏高原是地球上海拔最高、面積最大、形成最晚的高原，面積約253×104km2，占中國國土面積的26%。隨著氣候變化成為不爭的事實(shí)，青藏高原特殊的的高寒植被類型——高寒草原、高寒草甸成了政府和研究者關(guān)注的熱點(diǎn)之一。本文主要圍繞兩種植被類型的定義與分布，高寒草地與氣候變化的相互作用，青藏高原的生態(tài)工程和科研平臺(tái)建設(shè)，高寒草地的保護(hù)措施以及在中學(xué)地理教學(xué)中的運(yùn)用等方面進(jìn)行闡述，希望對地理教學(xué)有一定的幫助和借鑒意義。

一、高寒草原和高寒草甸的定義與分布

青藏高原是我國天然高寒山地分布面積最大的區(qū)域，天然高寒草地面積達(dá)1.28×108hm2，其中草地生態(tài)系統(tǒng)占總面積約50%，高寒草甸面積達(dá)5824.7×104hm2，高寒草原面積達(dá)3737.4×104hm2（見圖1）。

圖1 高寒草甸與高寒草原分布圖（引自楊元合等）

高寒草原（Alpine Steppe）是在高海拔地區(qū)長期受寒冷、干旱氣候的影響，由耐寒耐旱的多年生密叢型禾草、根莖型苔草以及墊狀的小半灌木植物為建群種構(gòu)成的植物群落。我國高寒草原主要分布在青藏高原中部和南部、帕米爾高原及天山、昆侖山和祁連山等亞洲中部高山。

高寒草甸(Alpine meadow)是指以寒冷中生多年生草本植物為優(yōu)勢種而形成的植物群落，植物種類組成較簡單，主要由莎草科的嵩草屬和苔草屬的植物組成，主要分布在林線以上、高山冰雪帶以下的高山帶草地，耐寒的多年生植物形成了一類特殊的植被類型。高寒草甸廣泛分布于青藏高原東部及其周圍山地，是青藏高原等高山地區(qū)具有水平地帶性及周圍山地垂直地帶性特征的獨(dú)特植被類型[1]。

二、高寒草地生態(tài)服務(wù)功能及其與氣候變化的相互作用

青藏高原是我國三大地理單元之一，它的存在對高原本身及其鄰近地區(qū)的自然環(huán)境和人類活動(dòng)產(chǎn)生深刻的影響，同時(shí)對全球變化具有敏感性、脆弱性、不確定性[2]。在氣候變化的背景下，高寒草地的生態(tài)服務(wù)功能與氣候之間的耦合成了重要的科學(xué)問題。

1．高寒草地的生態(tài)服務(wù)功能

高寒草地生態(tài)系統(tǒng)不僅是該區(qū)域發(fā)展畜牧業(yè)的主要生產(chǎn)資料，而且在保護(hù)生物多樣性、防止水土流失、調(diào)節(jié)局地氣候和維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡發(fā)展有著重要作用。謝高地等[3]通過將Constaza等[4]人提出的生態(tài)價(jià)值評估方法作了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，并選定了適合青藏高原生態(tài)特征的生態(tài)效益權(quán)重因子，構(gòu)建評估體系對青藏高原植被的研究發(fā)現(xiàn)：青藏高原天然草地資源每年提供的總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為2571.78×108元，受各類草地生物群落分布廣度和單位面積生態(tài)服務(wù)功能強(qiáng)弱的綜合影響，各類草地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值貢獻(xiàn)率有很大差異，其中，高寒草甸、山地草甸、高寒草原對草地生態(tài)系統(tǒng)總服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)率分別為62.52%、14.14%和12.92%。其余類型的草地生態(tài)服務(wù)價(jià)值貢獻(xiàn)率在2.09%以下(見表1)。

表1 青藏高原主要草地類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（引自謝高地等）

2.高寒草地與氣候變化的相互關(guān)系

近五十年來，青藏高原年均地表氣溫每10年上升0.2-0.3℃，增幅高于全國的5~10倍，冬、春季氣溫和地表溫度均明顯升高[5,6]。預(yù)計(jì)青藏高原到2100年氣溫將上升2.0~3.6℃，最大的溫度上升值為3.0~3.6℃，最大增溫可能發(fā)生在冬季[7]。

氣溫升高對高寒草地的影響主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：在物候方面，溫度升高導(dǎo)致高寒草地返青期提前，黃枯期推遲，植物平均生長期延長[8]。在群落組成和物種豐富度方面，增溫降低了高寒草地物種豐富度，禾草的比例下降，而闊葉草的比例上升，特別是灌叢入侵[9]。青藏高原的高寒草甸由于氣候暖干化面臨生存危機(jī)[10]。在植被覆蓋度方面，氣溫和降水的變化對青藏高原不同季節(jié)的覆被變化也有一定的影響[11-13]。

同時(shí)，高寒草地對氣候變化也產(chǎn)生了不同程度的影響。中科院的研究人員通過30年來的遙感觀測數(shù)據(jù)分析得出，青藏高原持續(xù)變暖增強(qiáng)了生長季節(jié)的植被活動(dòng)。反過來，增強(qiáng)的植被活動(dòng)降低了地表的白天溫度，總體上減弱了局地生長季節(jié)的平均溫度。表明了中國政府在青藏高原實(shí)施的“退牧還草”工程有助于減緩當(dāng)?shù)氐臍夂蜃兣痆12]。

三、青藏高原的生態(tài)工程與科研平臺(tái)建設(shè)

正因?yàn)榍嗖馗咴脖辉跉夂蜃兓姓加兄匾牡匚唬覈涂蒲袡C(jī)構(gòu)加強(qiáng)了對該地區(qū)的保護(hù)和研究工作。

1．國家啟動(dòng)生態(tài)安全屏障建設(shè)

2009年初，國務(wù)院審議并通過了《西藏生態(tài)安全屏障保護(hù)與建設(shè)規(guī)劃》，計(jì)劃投資155億元，實(shí)施3大類包括天然草地保護(hù)、森林防火及有害生物防治、野生動(dòng)植物保護(hù)及保護(hù)區(qū)建設(shè)、重要濕地保護(hù)和生態(tài)安全屏障監(jiān)測等方面在內(nèi)的10項(xiàng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)工程，計(jì)劃到 2030 年基本建成西藏生態(tài)安全屏障。

高寒草甸和高寒草原在西藏生態(tài)安全屏障建設(shè)中占有重要地位。《西藏生態(tài)安全屏障保護(hù)與建設(shè)規(guī)劃》提出保護(hù)與建設(shè)藏北高原和藏西山地以草甸－草原－荒漠生態(tài)系統(tǒng)為主體的安全屏障區(qū)，確保西藏生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)入良性循環(huán)狀態(tài)，促進(jìn)生態(tài)功能有效發(fā)揮。人為活動(dòng)造成的生態(tài)環(huán)境問題得到有效整治，發(fā)揮西藏對全國乃至周邊國家和地區(qū)的生態(tài)安全保障作用。

2．科學(xué)研究平臺(tái)的建立

氣候變化對青藏高原的生態(tài)環(huán)境有重要的影響，以中國科學(xué)院為代表的高等院校和科研機(jī)構(gòu)也加快了對這塊特殊地理單元的科學(xué)考察和研究工作（見圖2），特別注重在青藏高原上建立長期的環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，依托實(shí)測數(shù)據(jù)為研究工作提供有力的支撐。

圖2 我國青藏高原觀測站（部分）

這里僅就中科院在青藏高原設(shè)立的幾個(gè)特色研究站做粗略的介紹。

( 1 )納木錯(cuò)圈層相互作用綜合觀測研究站（30.7°N，90.99°E，海拔4730m）

通過對大氣、冰川、湖泊、凍土、植被等的長期定位觀測，圍繞“冰川－湖泊－大氣-植被之間相互耦合關(guān)系”的總目標(biāo)，達(dá)到如下科學(xué)目標(biāo)：冰川－湖泊相互關(guān)系及對全球變化的響應(yīng)；認(rèn)識各種環(huán)境記錄（冰芯、湖芯等）的現(xiàn)代過程，如確立各種介質(zhì)記錄代用指標(biāo)與環(huán)境因子的定量關(guān)系等；確立冰氣界面、水氣界面和地氣界面的物質(zhì)和能量傳輸和交換過程；認(rèn)識植被對全球變化的響應(yīng)；認(rèn)識大氣環(huán)境本底和通量的基本特征。

(2)珠穆朗瑪峰大氣與環(huán)境綜合觀測研究站（28.21°N，86.56°E，海拔4276m）

珠峰站建設(shè)的長遠(yuǎn)目標(biāo)是，把該站建成不僅是特殊環(huán)境與災(zāi)害國家野外站，而且是正確認(rèn)識喜馬拉雅山區(qū)大氣過程和地表過程本身及其對我國東亞乃至全球天氣氣候影響和反饋效應(yīng)的觀測研究基地。

以上這兩個(gè)站隸屬于中國科學(xué)院青藏高原研究所。

(3)海北高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)研究站(37.48°N，101.2°E，海拔約3500m）

該站隸屬于中國科學(xué)院西北高原生物研究所，于1976年建站，位于青藏高原東北偶的祁連山谷地。圍繞國家實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略中青藏高原生態(tài)安全的國家需求和地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所面臨的重大科學(xué)問題，為保障青藏高原生態(tài)安全，使青藏高原區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和關(guān)鍵技術(shù)。海北站作為高寒生態(tài)學(xué)研究平臺(tái)，有三個(gè)研究方向：

監(jiān)測：長期監(jiān)測是生態(tài)站的主要任務(wù)之一。海北站嚴(yán)格按照中國生態(tài)網(wǎng)絡(luò)要求，建立了25年的長期監(jiān)測樣地。并按照水、土、氣、生監(jiān)測規(guī)范，海北站組織各學(xué)科組在同一樣地、同一時(shí)間進(jìn)行觀測，取得了大量的觀測數(shù)據(jù)，同時(shí)對地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素亦進(jìn)行了連續(xù)調(diào)查。這些數(shù)據(jù)具有規(guī)范性、科學(xué)性、可比性的特點(diǎn)。它將為國家或地方政府制定有關(guān)產(chǎn)業(yè)政策提供理論依據(jù)。

示范：研究、引進(jìn)與中試適合于高寒地區(qū)畜牧業(yè)生產(chǎn)的新技術(shù)、新方法，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果在高寒地區(qū)進(jìn)行推廣示范，提高示范區(qū)農(nóng)牧民的科學(xué)文化水平，推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

研究：針對青藏高原日趨惡化的生態(tài)環(huán)境，圍繞實(shí)現(xiàn)高原生態(tài)安全這一重大的國家需求，進(jìn)行青藏高原對全球氣候變化的貢獻(xiàn)與響應(yīng)，極端環(huán)境的生物適應(yīng)與進(jìn)化及退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建與生物資源的保護(hù)問題；為青藏高原生態(tài)安全、生物資源保護(hù)和高寒畜牧業(yè)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和關(guān)鍵技術(shù)，保障青藏高原生態(tài)安全，推動(dòng)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展。

(4)申扎高寒草原與濕地生態(tài)系統(tǒng)觀測試驗(yàn)站（30.94°N，88.67°E，海拔4676m）

該站隸屬于西藏環(huán)保廳與中國科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所共建。2010年建站，位于青藏高原腹地，是西藏高原國家生態(tài)安全屏障監(jiān)測體系重點(diǎn)臺(tái)站。圍繞國家生態(tài)安全屏障保護(hù)與建設(shè)中的重大科學(xué)問題，研究高寒草原、高寒濕地等生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全屏障功能影響機(jī)制與尺度效應(yīng)，以水、碳、氮為主線，研究高原隆升、全球變化和人類活動(dòng)三大背景下高原環(huán)境的變化、生態(tài)過程和調(diào)控技術(shù)的觀測研究與示范。

四、高寒植被保護(hù)的幾點(diǎn)建議

今年八月份，筆者在青藏高原的考察路線是從拉薩出發(fā)，西行經(jīng)318國道到拉孜，轉(zhuǎn)219國道到達(dá)阿里首府噶爾縣，沿301省道一路向東經(jīng)革吉、改則、尼瑪，南下最后到達(dá)申扎，返回拉薩，行程近3000km。所以對西藏境內(nèi)的環(huán)境問題深有體會(huì)，出于對“最后一塊凈土”的熱愛與保護(hù)，以西藏地區(qū)為例，提出一些個(gè)人的建議：

1.建立沿交通道路的垃圾回收系統(tǒng)

七八月份是西藏地區(qū)的旅游旺季，許多自駕游的旅游路線，包括318國道和219國道，在道路兩側(cè)很容易看到易拉罐和塑料垃圾，污染河流、湖泊，降低了高原景色的美感。其主要原因就是缺乏垃圾回收的站點(diǎn)，游客找不到垃圾箱，所以垃圾回收系統(tǒng)的設(shè)立已經(jīng)迫在眉睫。

2.以草原環(huán)境承載力為基礎(chǔ)確定牲畜數(shù)量

高寒地區(qū)植被狀況差異較大，在水分條件較好的地區(qū)，高原植被比較茂盛，畜牧量較大；在干旱地區(qū)植被稀疏，草原生態(tài)系統(tǒng)也比較脆弱，對畜牧活動(dòng)比較敏感。青藏高原是我國主要的牧區(qū)之一，牧民的牲畜數(shù)量只有和當(dāng)?shù)夭莸氐某休d力聯(lián)系起來，才有利于高原畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.設(shè)立一定數(shù)量的急救站點(diǎn)和休憩區(qū)域

由于高原地區(qū)城鎮(zhèn)之間距離較大，有時(shí)候遇到突發(fā)情況，如暴雨、冰雹等氣候條件，滯留無人區(qū)很危險(xiǎn)，有必要在一定距離的道路旁設(shè)立急救站和休憩區(qū)，可供游人應(yīng)對緊急狀況，同時(shí)也可以解決公共衛(wèi)生間的問題。

4.建立高寒草地生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制

青藏高原草地退化的原因主要是缺乏一套促進(jìn)草地環(huán)境保護(hù)的利益驅(qū)動(dòng)機(jī)制、激勵(lì)機(jī)制、協(xié)調(diào)機(jī)制。由于草地生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的建立過程是各利益相關(guān)方相互博弈的過程，因此，必須建立適合草地生態(tài)系統(tǒng)特征與有效的社會(huì)參與機(jī)制、監(jiān)督機(jī)制和利益協(xié)調(diào)機(jī)制相結(jié)合的長效 生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制[15]，構(gòu)建統(tǒng)一的政策運(yùn)行和協(xié)作平臺(tái)，保障草地生態(tài)系統(tǒng)補(bǔ)償機(jī)制得以有效的實(shí)施和完善，就必須由政府部門、牧民、第三方非利益機(jī)構(gòu)（科研院所）和監(jiān)督機(jī)構(gòu)組成四位一體的生態(tài)補(bǔ)償組織管理體系結(jié)構(gòu)，以保證草地生態(tài)補(bǔ)償政策得以公平公正，同時(shí)提高牧民保護(hù)生態(tài)屏障的積極性，保障生態(tài)補(bǔ)償資金科學(xué)合理使用。總之，建立一套符合當(dāng)?shù)靥厣牟莸厣鷳B(tài)補(bǔ)償機(jī)制、健全生態(tài)補(bǔ)償政策，有利于調(diào)動(dòng)牧民對草地生態(tài)屏障保護(hù)的積極性，有效提升環(huán)境保護(hù)能力，維護(hù)生態(tài)屏障安全，協(xié)調(diào)公共利益與個(gè)人利益的關(guān)系，緩解人地矛盾，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

五、在中學(xué)地理教學(xué)中的運(yùn)用

1.知識與技能方面

在中學(xué)地理教學(xué)中、教師比較注重地帶性植被類型，而對非地帶性植被類型的重視程度不夠。在全球尺度上，緯度地帶性決定了植被類型的地帶性，其決定基礎(chǔ)是熱量；而在區(qū)域尺度上，地形是決定植被類型非地帶性的主要影響因素。我國山地面積占總國土面積的2/3，地形因素造成了我國同緯度地區(qū)氣候條件、植被類型差別迥異。以30°N附近的城市為例，位于長江中下游平原的杭州（120°E，30°N）是亞熱帶季風(fēng)氣候，植被類型是亞熱帶常綠闊葉林，而位于青藏高原的拉薩（91°E，29°N）是高原山地氣候，植被類型主要是高寒灌叢和高寒草原，而造成該差異的主要因素就是地形。因此，教師在自然帶的教學(xué)過程中必須要對地形這個(gè)非地帶性因素給予足夠重視。同時(shí)，學(xué)生需要掌握氣候帶、自然帶、地域分異規(guī)律的基礎(chǔ)知識，熟練掌握世界主要的地形區(qū)。

2.過程與方法方面

自然帶的分布和地域分異規(guī)律是高中自然地理部分重要的知識點(diǎn)之一，考查某地區(qū)的植被類型也是常見的題型。一個(gè)地區(qū)的植被類型是由地帶性因素和非地帶因素共同作用所造成的。學(xué)生在答題過程中，首先需要考慮地帶性因素，如緯度、熱量等，其次也要考慮非地帶性因素，如季風(fēng)、地形等。尤其在大的地形單元上，比如青藏高原，由于地形造成了溫度和水分的差異是植被類型的決定性因素。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀方面

青藏高原作為亞洲乃至北半球氣候變化的“感應(yīng)器”和“敏感區(qū)”，是我國與東亞氣候系統(tǒng)穩(wěn)定的重要屏障；分布有豐富多樣、獨(dú)具特色的特殊生態(tài)系統(tǒng)類型和珍稀動(dòng)植物種類，是全球生物多樣性保護(hù)的重要區(qū)域。尤其是高原冰凍圈以及高寒環(huán)境條件下的脆弱生態(tài)系統(tǒng)，對全球變化和人類干預(yù)響應(yīng)十分敏感，其發(fā)展趨勢備受全球關(guān)注[10]。

青藏高原局部高寒草地生態(tài)系統(tǒng)退化嚴(yán)重。在西藏自治區(qū)，2003年全區(qū)不同程度的退化草地總面積29.286×104km2，占草地總面積的35.7%，在1990-2005年間，西藏草場退化面積每年以5%-10%的速度擴(kuò)大[16]。青海省草地退化形勢也比較嚴(yán)峻，如在長江源頭治多縣，20世紀(jì)70年代末至90年代初草地退化面積0.72×104km2(占該縣草地總面積的17.79%)，而90年代初至2004年草地退化面積達(dá)1.11×104km2（占該縣草地的27.65%），草地退化程度呈逐漸加劇的趨勢[17]。

面臨日益嚴(yán)峻的生態(tài)問題，保護(hù)青藏高原，特別是保護(hù)高寒草地是一項(xiàng)功在當(dāng)代、利在千秋的事業(yè)。教師通過對青藏高原生態(tài)環(huán)境問題的講解，使學(xué)生樹立生態(tài)安全意識，保護(hù)祖國的藍(lán)天碧水綠草，肩負(fù)起建設(shè)美麗中國的責(zé)任。

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