草地生態系統多功能性與可持續發展目標的實現＊

李通，崔麗珍，朱佳佩，陳劭鋒，董祚繼，崔驍勇⑤，劉雅莉，王艷芬⑤ ，寧瑤

①中國科學院大學，北京 100149；②格里菲斯大學，布里斯班 4111, 澳大利亞；③中國科學院燕山地球關鍵帶與地表通量觀測站，北京 100049；④中國科學院科技戰略咨詢研究院，北京 100190；⑤中國科學院青藏高原地球科學卓越創新中心，北京 100101

草地是陸地生態系統的重要組成部分，聚集了大約38%的世界人口，是人類重要的居住和生活場所[1]，對維系生態平衡、區域經濟、人文歷史具有重要的價值。草地生態系統儲存著約34%的全球陸地總碳量，維持了約30%的凈初級生產力[2]，為全球提供30%～50%的畜產品[1,3-4]。草地資源是各國重要的生態資源，在維系全球可持續發展過程中起重要作用。

中國是一個草地資源大國，擁有各類天然草地約3.93億hm2(1 hm2=104m2)，占全球草原面積的12%[1]。在發揮生態系統服務功能、保障國家食物安全、維護社會和諧穩定等方面，草地具有十分重要的作用和地位[5-6]。中國傳統牧區草原以集中連片的天然草原為主，主要分布在西藏、內蒙古、新疆、青海、四川、甘肅等6省(區)。這六大牧區省份草原面積共2.93億hm2，約占全國草原面積的75%，形成以內蒙古高原為中心，呈連續分布的溫性草原、青藏高原和高寒草原為主體的草原空間分布格局，是中國北方地區重要的生態安全屏障[2,7]，也是黃河、長江、瀾滄江等河流的發源地和重要的水源涵養區[8-9]。

在“人類世(Anthropocene)”中，草地經歷著全球氣候變化和人類活動的干擾，導致中國約有90%的天然草地處于不同程度的退化之中，其中嚴重退化的占60%以上，嚴重制約區域生態、經濟、社會的可持續發展[2,10-11]。2015年，《2030年可持續發展議程》在聯合國大會第70屆會議上通過并于2016年1月1日正式啟動，該議程涵蓋17項宏偉的全球可持續發展目標(sustainable development goals，SDGs)，呼吁各國采取行動努力在今后15年實現17項可持續發展目標。SDGs建立在聯合國千年發展目標(millennium development goals，MDGs)所取得的成就之上，適用于所有國家，包含經濟增長、社會包容和環境保護可持續三個發展維度，致力于消除一切形式的貧困。其中，16項目標直接或間接與草地生態系統有關，因此草地生態系統的多功能性必將在全球可持續發展目標的實現中提供重要保障。

1 草地生態系統多重服務及其多功能性目標特征

根據千年生態系統評估報告和Costanza等提出的生態統服務評價的概念，草地生態系統服務功能是指草地生態系統及其生態過程所形成及維持的人類賴以生存的自然環境條件與從草地生態系統中獲得的全部利益，包括支持服務、調節服務、供給服務和文化服務等四部分[12]。支持服務是其他所有生態系統服務功能實現的基礎服務，一般對人類產生的效用都是非直接性的，具有明顯的時空尺度效應。調節服務是指人類從生態系統結構-過程-功能調節中所獲得的直接或間接利益。支持服務和調節服務是草地生態系統生態功能屬性的反映，具體表現為土壤形成、氣候調節、干擾調節、水源涵養等[13-15]。供給服務是指人類從生態系統中直接或者間接獲得可利用的資源要素，是草地生態系統生產生活功能屬性的反映，具體表現為初級產品(植物產品等)和次級產品(奶肉毛皮等)的輸出等。文化服務是指生態系統提供的非物質文化元素的惠益，給人以精神滿足、審美體驗和文明發展，是草地生態系統社會功能屬性的具體反映，是生態和生產功能綜合福祉的有效評估，也是傳承獨特草原文化的載體。生態功能屬性是基礎，是系統維持和健康發展的前提條件；生產生活功能屬性是過程，是觸發草地生態系統服務功能發生改變的觸發點和重要干擾；社會功能屬性是集成，是生態功能和生產生活功能的平衡關系和管理狀況的綜合輸出，體現社會-經濟-生態發展水平(表 1)。

2 草地生態系統支撐全球可持續發展目標

全球可持續發展的17項目標是對經濟、社會和環境可持續發展的總體預期。可持續發展目標以人為本，致力于保護人類共同的地球家園，旨在消除一切形式的貧困。其中16項目標直接或間接與草地生態系統有關(表1)。

表1 草地生態系統服務及功能目標特征

2.1 支撐農業生產與健康糧食的提供(可持續發展目標1～3、8、10、12和13)

根據中國科學院院士、著名生態學家侯學煜先生提出的“大糧食”觀，草地生態系統中植物群落所能提供的初級生產力和次級生產力，都可以理解為糧食。這為擴展傳統農業和土地利用方式提供了新的糧食生產路徑，為解決饑餓和貧困問題創造了條件。特別是在人口增長、全球氣候變化的大環境背景下，如何養活更多的人口成為全球各國政府與學者共同關注的問題。一些學者提出一個全新的方法：發展草地農業。草地農業是將牧草或其他飼料作物的生產、利用引入農業生產體系，通過糧、草、畜的有機結合，建立起“土地植物產品、動物產品”生產鏈條，最大限度地生產植物產品和動物產品的農業生產形式。通過推廣牧草種植，將單純的糧倉變為“糧倉+奶罐+肉庫”，實現糧食-經濟作物的二元結構向糧食-經濟-飼料作物的三元結構的轉變。農業自古以來是人類生存的基礎，草地農業是對人類生存基礎的延伸，是提高糧食選擇范圍、解決饑餓的有效拓展。因此，草地生態系統的支持、調節和供給服務是“大糧食”安全供應的根本。

民以食為天，糧以土為本，土以安為要，一切形式的農業生產根基在于健康的土壤。全球氣候變暖和人類活動的加劇，導致草地出現大面積的退化[1]，勢必會使地上初級生產力和次級生產力降低，在某種意義上就是糧食減產。因此，在保證“基本糧”維持生計和社會運轉的前提下，不斷提升草地健康指數，對于消除貧困和饑餓十分重要，從而對發展經濟、減少不平等、增進人類福祉等都具有重要意義。

2.2 有效減緩氣候變化(可持續發展目標3、11～13、17)

草地生態系統在調節大氣成分過程中扮演重要角色。草地是個巨大的碳庫，而且減排增匯潛力巨大[2]。全球草地總碳儲量約308 Pg(1 Pg=1015g)，中國草地生態系統碳庫大小約28.95 Pg，約占世界草原總碳儲量的10%，其中植被碳儲量約1.82 Pg，土壤有機碳儲量約27.13 Pg[2-3]。中國草地碳密度和碳儲量從空間上看，呈現從西北向東南逐漸降低的趨勢。其中，內蒙古、新疆、青海和西藏4個省份草地分布面積最廣、碳儲量最大(分別為6.80、6.13、5.68和5.40 Pg)，約占我國草地總碳儲量的60%。

從全球區域尺度上看，土壤有機碳的空間分布受溫度、降水、植被以及人類活動的影響[2,4]，退化草地在植被恢復過程中可以固定大量的碳，會顯著提升草地的固碳功能[5]。因此，應以增加地上生產力和降低碳排放為前提，不斷通過適當措施提高草地生態系統的管理水平，如適量灌溉、合理放牧等，繼續實施退耕/牧還草工作將有助于提高草地生態系統土壤碳固持能力[6]，從而實現全球碳減排，遏制全球氣候變化。

2.3 提供清潔的水(可持續發展目標3、6和11、13、15)

草地生態系統的水分調節功能主要體現在水資源供給和水源涵養等方面。三江源是長江、黃河、瀾滄江等眾多河流的發源地，是著名的亞洲水源涵養區。草地是該地區主要的生態資源要素，對長江總水量的25%、黃河總水量的49%和瀾滄江總水量的15%的供應起到重要保障作用，使三江源成為中國乃至亞洲的重要水源地，素有“亞洲水塔”之稱。基于土地植被、降水、NDVI等數據，采用降水貯存量法估算得出，中國草地1980—2000年平均水源涵養量為1.161 7×1011m3·a-1，2000—2010年中國草地平均水源涵養量為1.183 8×1011m3·a-1。其中北方草地水源涵養服務區主要集中于青藏高原和內蒙古高原中東部。草地恢復有助于促進水源涵養能力提升。對三江源實施生態工程前后的水源涵養能力進行估算，結果顯示生態工程實施前8年(1997—2004年)草地生態系統平均水源涵養量為1.43×1010m3·a-1，工程實施后8年(2005—2012年)平均水源涵養量為1.65×1010m3·a-1，相比于工程實施前增加15.60%[7]。因此，保護草地生態系統就是保護清潔的水資源。

2.4 保護生物多樣性(可持續發展目標1、3、6、13、15)

草原生態系統孕育了豐富多彩的草原動植物資源。據不完全統計，我國草地植物共計254科、4 000多屬、9 700多種，還有數百種常見的可作為藥用、工業用、食用的經濟物種植物，如麻黃草、冬蟲夏草、蓯蓉、防風、柴胡等。草原野生動物與草地的關系十分密切，它們與植物、微生物共同參與草原生態系統的物質和能量循環。我國草原區繁衍的野生動物有2 000多種，包括鳥類1 200多種、獸類400多種、爬行類和兩棲類500多種。此外，我國草原有250多種放牧家畜品種，主要為綿羊、山羊、牦牛等。豐富的生物多樣性資源構成我國野生動植物資源基因庫，為耐旱、耐寒、耐鹽和藥用動植物的選育提供基因庫，同時包括許多瀕危、孑遺、珍稀種等，也是許多作物和牲畜起源中心。目前，受長期過度放牧、氣候變化以及生物入侵等因素的影響，草地生物多樣性明顯降低[21-23]。

2.5 促進可持續社區建設(可持續發展目標1、3～5、8、11～13、17)

聯戶放牧是當前我國草地管理模式中相對于草地承包到戶后單戶經營而自發形成的一種新興合作經濟模式。對聯合放牧和持續放牧對比分析發現，聯戶放牧能明顯降低草地家畜溫室氣體排放強度[8]，保持土壤肥力[9]，改善草場質量。聯戶經營可明顯約束牧戶的投機行為，避免草地無人監管的弊端[10]，具有更高的生態效率[11]，實現草地的可持續利用[12]。相對于單戶經營，聯戶經營有更高的制度收益，有利于規模經濟的實現[13]、能顯著提高家庭收入、改善性別關系，促進教育發展[12]、傳承藏族文化[14]。因此，為能減少溫室氣體排放和改善草地質量，促進社區良好的伙伴關系，牧區應繼續保持以社區為基礎的季節性聯合放牧。

3 草地生態系統管理與可持續發展目標的實現

草原被認為是地球上最大的管理生態系統，同時也是受到人類活動和全球氣候變化綜合影響較大的生態系統。科學有效的管理方式直接決定了草地生態系統生產、生態功能的時空動態平衡，對于其健康發展具有重要意義。草地生態系統管理的發展趨向是“適應性管理”，本質上就是可持續發展管理，特別是對全球氣候變化和干擾多變條件的適應。由于草地生態系統的多功能性和多重服務的屬性[15]，草地可持續發展管理的未來發展方向應該體現在對“草地生態系統多功能”目標實現的管理上。

草地管理涉及多個方面，其中家畜管理是核心，對草地多功能性有重要影響[15]。家畜管理主要是通過放牧制度、放牧行為或相關技術來實現草地的可持續利用和生態系統功能的完整性。放牧具有流動性、適應性、多樣性及地帶性[16]，又具有很強的可控制性。放牧行為的可控性決定了草地可持續發展的方向。在傳統的放牧視角下，放牧管理制度根據放牧強度可分為不同的組合形式(圖1)[17-19]。良好的放牧管理助力實現可持續發展目標具體體現在這幾個方面：有助于提高生物多樣性，提升植被生產力，促進SDG15實現；有助于提高草地的固碳能力，緩解氣候變化，促進SDG13實現；有助于遏制草地退化，改良土壤性質，促進SDG2實現；有助于提升生態系統碳氮功能循環，促進SDG6實現。草地正常的生態功能是實現草地可持續利用，體現其生產功能的先決條件，而生活功能是生態功能和生產功能的綜合體現 (“人-草-畜-生態-文化”有機結合的載體)。因此，以“草地生態多功能”為基礎的草地管理是實現人類對草地“生產-生態-生活”多功能需求的內在要求，也是有效實現可持續發展的關鍵選擇。

圖1 草地管理措施、生態系統服務及可持續發展目標之間的級聯關系

4 草地生態系統保障全球可持續發展目標實現的路徑選擇

實現草地可持續發展必須要堅持生態優先，優化草地生產功能與生態功能的時空配置，統籌“山水林田湖草”一體化保護和修復，構建數字草原信息網絡，提高監測預警能力，提升生態安全屏障體系，同步推進牧民生計多樣化，不斷完善草原監管法制法規，統籌推進生態文明建設，從而實現綠色發展和高質量發展。為此，本文提出了4項措施以保障實現全球可持續發展目標。

4.1 劃定生態保護紅線，優化草地生產功能與生態功能的時空配置，科學布局草地生態安全空間

基于草地生態系統的特殊性、時空異質性和生態敏感性，確定生態保護紅線，優化以國家公園為主體的自然保護地體系，不斷推進國家公園體制試點工作，努力保持草地生態系統的原真性和完整性，保護生物多樣性，保護生態安全屏障。完善國家級自然保護區空間布局，優化草地生產功能與生態功能的時空配置，筑牢和優化國家生態安全屏障體系，協調推進草地生態安全格局建設。同時，加強草地生態功能區劃實施同《全國重要生態系統保護和修復重大工程總體規劃(2021—2035年)》(以下簡稱《總體規劃》)的銜接，統籌“山水林田湖草”一體化保護和修復，科學地布局全國重要生態系統保護和修復的重大工程。從自然生態系統演替規律和內在機理出發，著力提高生態系統自我修復能力，增強生態系統的穩定性，促進草地生態系統質量和生態產品供給能力的整體改善。目前，我國草地生產功能整體向好[5]，但生態功能研究仍有差距，應依托生態系統野外科學觀測研究站網絡和自然保護區監測體系，統籌“山水林田湖草”系統治理，為實現草地可持續發展提供重要科技支撐。

4.2 鼓勵發展草地農業，推進牧民生計多樣化，促進牧區協調可持續性發展

基于草地生態系統的多功能性和多重服務，“大糧食”生產是有效推進可持續發展的重要基礎，也是優化平衡居民膳食結構的重要依托。因地制宜大力發展草地農業，有效保證牧草飼料的充分生產，確保國家“大糧食”安全，把中國人的飯碗牢牢端在自己手中，是草地生態系統生產生態功能的優化升級；同步推進牧民生計策略多樣化，優化牧區產業結構，促進產業結構調整，加快轉變牧業生產方式升級。不斷推進農業供給側結構性改革，完善農業支持保護制度，發展多種形式適度規模經營，培育新型農業經營主體，健全農業社會化服務體系，實現小農戶和現代農業發展有機銜接；促進牧區農村一二三產業融合發展，支持和鼓勵農牧民就業創業，拓寬增收渠道，統籌協調農村-城鎮區域可持續發展。

4.3 構建數字草原信息網絡，提高監測預警能力，實現知識和數據共享

為更好地實現草地數字化精準監管，要努力發揮信息化引領創新和驅動轉型的先導力量，加快推動云計算、物聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術在草原上的創新應用、集成應用。完善草地生態系統管理制度，主要從放牧強度、載畜量和放牧方式等方面加以控制，制定有效的家畜配置方案。提高草原監測預警能力，全面推動草原治理體系和治理能力現代化。同時，加強生態公益崗信息輔助和動態觀測，構建草原生態大數據，實現數據共治共享。以建設國家生態大數據中心和省級草原數據中心的生態大數據體系為抓手，推進生態大數據交換共享標準體系建設，完善草原數據資源協同共享平臺，全面實現智慧草原建設。

4.4 建立和完善草原法制，凝聚社會共識，加快推進草原生態文明建設

草地生態系統多功能性和多重服務的實現需要良好的法制體系作為保障。以生態文化的核心理念推進生態文明制度建設，建立健全草原、濕地等自然資源保護監管方面的法律法規，全面清理、修訂現有法律法規中與生態文明制度建設不相適應的內容，增強自然生態系統保護管理的科學性、協同性和有效性，由注重保護管理草地資源向注重保護管理整個草地生態系統轉變。全面加強草地監督管理，嚴厲打擊各類破壞草原的違法行為，不斷推動形成“政府倡導、社區推動、民眾參與”的良好社會氛圍，讓公眾充分感受到草原生態系統的多種生態功能和生態服務價值[2]。提高全民草地生態保護意識，強化草原資源國情宣傳，普及相關法規、科學知識等，引導全社會像重視生命一樣重視草地生態系統。

5 結語

草地生態系統是人類健康、可持續生存與發展的基礎，為人類提供著不可替代的生態系統服務。全球氣候變化和人類活動導致草地出現不同程度的退化，嚴重影響了其生態、生產生活和社會屬性功能。合理利用和規范管理是有效解決草地退化的重要舉措和出路。當前國家對“草”的重視力度已經達到從未有過的歷史高度。我國現階段的諸多優先戰略領域都與草地生態系統有著高度密切的聯系，“山水林田湖草”系統治理、國家公園建設等，既是自身推進生態文明，建設“美麗中國”，實現人與自然和諧共生的國家重大科技需求，也是有效落實聯合國《2030年可持續發展議程》的重要體現。合理利用草地資源和適應性管理草地生態系統，采取最嚴格的保護制度、最精準的監測體系、最高效的生計模式，同時全社會以更加全面、系統的觀點審視草地生態系統在可持續發展中的作用，統籌協調推進草地生態系統、生態生產資源要素的均衡化，將為實現聯合國可持續發展目標提供中國范式。