圍欄禁牧與放牧對草地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的影響

童培培

摘要：圍欄禁牧與放牧在不同程度上都會影響草地生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力。以現(xiàn)階段草地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力為基礎(chǔ)，結(jié)合近年來國家對圍欄禁牧與放牧提出的要求，明確新時代發(fā)展背景下生態(tài)系統(tǒng)的重要性，分析圍欄禁牧與放牧對草地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力構(gòu)成的影響，以期提出有效的解決方案，構(gòu)建和諧發(fā)展的生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：圍欄禁牧;放牧;草地生態(tài)系統(tǒng);固碳能力

中圖分類號：S812.29

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j.issn.2096-3637.2018.10.112

0 引言

大氣中的碳主要是以二氧化碳的方式被植物光和固定，但并不一直存在于植物體內(nèi)，會依據(jù)根部分泌物、凋落物的分解等方式進(jìn)入到土壤中，而草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量大約有90%以上都在土壤碳庫中，而草地生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力會受土壤碳儲量影響。因此，圍欄禁牧與放牧對草地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的影響主要分為兩方面：一方面是植被生產(chǎn)力;另一方面是土壤的碳儲量。

1 影響草地生態(tài)系統(tǒng)的植被生產(chǎn)力

不管是圍欄禁牧還是放牧，草地植被生產(chǎn)力構(gòu)成的影響主要分為以下幾點(diǎn)：其一，圍欄禁牧背景下的植被生產(chǎn)力要高于放牧背景下的植被生產(chǎn)力。在退化的草地生態(tài)系統(tǒng)下，放牧難以維持生產(chǎn)力需求，而圍欄禁牧可以控制牲畜對植被的影響，進(jìn)而提升草地的生產(chǎn)力。如，研究內(nèi)蒙古科爾沁沙質(zhì)退化草地可知，隨著圍封年限的增加，植被生物量也在持續(xù)上升，對比放牧的草地植被生產(chǎn)力有一定提升;其二，雖然大部分研究發(fā)現(xiàn)圍欄禁牧背景下的植被生產(chǎn)力要高于放牧背景下的植被生產(chǎn)力，但也有部分研究證明有的草地生態(tài)系統(tǒng)，尤其是那些長時間放牧的區(qū)域，放牧更有助于草地植被生產(chǎn)力的提升;相反圍欄放牧對這些草地植被生產(chǎn)力有負(fù)面影響。例如，烏拉圭草原在圍封后的草地生產(chǎn)力要低于中等放牧背景下的草地生產(chǎn)力;其三，放牧對草地植被生產(chǎn)力具備補(bǔ)償效應(yīng)。通過對比研究高寒灌叢草甸和重度放牧可知，圍封可以提高高寒灌叢草甸的植被生產(chǎn)力，但地下的生物量卻很低。另外，在有關(guān)新聞報道中也曾提到，放牧補(bǔ)償效應(yīng)的高低受采食植物的生產(chǎn)、成長期影響。我國在20世紀(jì)50年代就開始結(jié)合植物的成長時期提出合理的放牧管理，這對牧場的再生長和有效利用有積極作用;其四，放牧對草地植被生產(chǎn)力的補(bǔ)償效應(yīng)還會受地下與地上生產(chǎn)力劃分的影響。實(shí)驗(yàn)證明，放牧對植物地下生產(chǎn)力具有積極和消極兩方面的影響，亦或者是沒有影響，因此在實(shí)踐管理中若是提出不科學(xué)的放牧形式和過度放牧[1]，勢必會影響草地成長和植被生產(chǎn)力。

2 圍欄禁牧與放牧影響草地生產(chǎn)系統(tǒng)土壤碳儲量

圍欄禁牧?xí)档筒莸氐闹脖粨p失概率，進(jìn)而控制碳元素的消耗，以此提升土壤的碳儲量。通過實(shí)驗(yàn)表明，退化的干旱與半干旱草地在圍欄禁牧背景下，土壤中的碳含量越來越高，超出放牧草地生態(tài)區(qū)域。通過當(dāng)前中科院對中國陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的強(qiáng)度和空間分布進(jìn)行研究可知：一方面，中國陸地生態(tài)系統(tǒng)在過去幾十年一直扮演著重要的碳匯角色。例如，在2001-2010年期間，陸地生態(tài)系統(tǒng)年均固碳201 Tg（百萬噸），相當(dāng)于抵消了同期中國化石燃料碳排放量的14.1%;另一方面，實(shí)驗(yàn)證明人類有效干預(yù)能提高陸地生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力。如我國重大生態(tài)工程（如天然林保護(hù)工程、退耕還草工程等）和秸稈還田農(nóng)田管理措施的實(shí)施，分別貢獻(xiàn)了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳總量的36.8%（74Tg）和9.9%（20Tg）。在其他沒有退化的草地生態(tài)系統(tǒng)中，圍欄禁牧對土壤碳儲量會構(gòu)成正面影響，也有研究表明圍欄禁牧?xí)ν寥捞純α繕?gòu)成消極影響，而放牧?xí)黾油寥赖奶純α俊Ｔ趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，不同草地類型的土壤碳含量對放牧構(gòu)成的作用存在差異，且會受降水、植被類型及放牧程度、土壤質(zhì)地等因素影響，因此工作人員在選擇草地管理模式的過程中，要在思考上述因素的基礎(chǔ)上，保障草地?fù)碛羞m宜的固碳能力，只有這樣才能保障所選的管理模式可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期設(shè)定的工作目標(biāo)。

具體內(nèi)容主要分為以下幾點(diǎn)：其一，與植被生產(chǎn)力相關(guān)。草地植被生產(chǎn)力的提升會增加土壤里的碳元素。退化的草地在圍欄禁牧后，植被的生產(chǎn)力要高于放牧后的草地植被生產(chǎn)力，且土壤碳儲量也會持續(xù)上升，恢復(fù)正常;其二，與植被的群落結(jié)構(gòu)相關(guān)。圍欄禁牧與放牧條件下的草地植被群落結(jié)構(gòu)會影響草地生產(chǎn)力，進(jìn)而間接影響土壤的碳儲量;其三，與植被地上凋零物相關(guān)。圍欄禁牧背景下的草地掉落物的累積會控制植被光合效果，影響碳從植被向土壤轉(zhuǎn)移的速度，進(jìn)而影響土壤的碳儲量;其四，與植物的呼吸作用相關(guān)。有專家提出，植被的生物量在一定范圍內(nèi)的光合作用凈生產(chǎn)力最大，低于或超出這一范圍的將難以保障植物對碳的固定和土壤對碳元素的累積。這是因?yàn)樵谥脖粩?shù)量提升的條件下，植物的呼吸作用也在提高，相對于部分植物物種而言，數(shù)量的提升會降低光合作用碳固定量與呼吸作用下的碳損失量的比值，進(jìn)而影響碳的固定和轉(zhuǎn)移;其五，與土壤碳的分解釋放過程相關(guān)。從植物地上轉(zhuǎn)移到土壤中部分碳元素被微生物吸收，并以二氧化碳的方式釋放到空氣中，這一過程影響著土壤碳儲量的變化，因此在圍欄禁牧與放牧工作中，人員可以通過整改土壤中不同形式碳的組成與分解速率，合理掌控土壤碳的分解與儲備量。

3 未來發(fā)展探究

草地生產(chǎn)系統(tǒng)擁有強(qiáng)大的碳匯能力，在全球變暖的背景下，草地生態(tài)系統(tǒng)會吸收工業(yè)釋放的大量二氧化碳，對緩解氣候變暖有積極作用。但人類生活形式多樣，不同程度上都會影響草地生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力，尤其是牲畜放牧活動。通過了解當(dāng)前管理情況可知，因?yàn)椴豢茖W(xué)放牧形式的推廣，導(dǎo)致大量草地面積出現(xiàn)退化問題，減少草地的固碳能力，促使人們逐漸認(rèn)識到這項工作的嚴(yán)重性，開始加大了對這方面的關(guān)注和研究。而圍欄禁牧就是解決草地植被和固碳能力問題的有效方案之一，但目前對這一方案的應(yīng)用也存在爭議。因此如何科學(xué)對草地實(shí)施放牧管理，確保其擁有強(qiáng)大的固碳能力是當(dāng)前研究工作者關(guān)注的焦點(diǎn)問題[2]。

圍欄禁牧與放牧對草地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的影響分為植被生產(chǎn)力與土壤碳儲量兩方面。前者控制了生態(tài)系統(tǒng)中碳的輸出和輸入，而后者直接展現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力。通過了解當(dāng)前實(shí)踐管理工作可知，工作人員依據(jù)圍欄禁牧與放牧來強(qiáng)化草地土壤碳儲量的研究并不完善，因?yàn)闉榱烁妹鞔_圍欄禁牧與放牧對土壤碳儲量的影響，要深層探索土壤碳輸出與輸入對其他因素的影響，并對土壤碳儲量進(jìn)行估算，明確評價不同放牧方式對土壤碳儲量構(gòu)成的影響，以期為選擇適宜的管理方式提供有效信息[3]。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過實(shí)踐研究表明，不管是圍欄禁牧還是放牧對草地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的強(qiáng)化和提升而言都有積極和消極作用，因此工作人員要在了解草地生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，深層探索植被生產(chǎn)力與土壤碳儲量，以此為選擇適宜的方式奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)期設(shè)定的工作目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]徐海峰.不同利用方式對龍里草地有機(jī)碳含量的影響[J].南方農(nóng)業(yè)，2017，11（28）：80-82.

[2]穆少杰，朱超，周可新，等 內(nèi)蒙古草地退化防治對策及碳增匯途徑研究[J].草地學(xué)報，2017，25（2）：217-225

[3]鄒婧汝，趙新全，圍欄禁牧與放牧對草地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的影響[J].草業(yè)科學(xué)，2015 （11）：1748-1756.