三江源草地多功能協同提升的科學問題及實踐

趙新全

要建立新時期草地多功能協同提升理念，提升草地生態系統的生態價值、生產價值和文化價值，統籌區域生態資源、氣候資源、草畜資源，構建資源空間優化配置及耦合的綠色發展模式，最終實現保護自然、服務人民和永續發展的管理目標。

一、背景與問題

草地生態系統是全球重要的陸地生態系統。在青藏高原的三江源地區，高寒草地是主體，不僅涉及牧民的生計，也承載了眾多特有生物物種。

目前，根據生物多樣性和生態系統服務政府間科學-政策平臺（IPBES）報告，就全球尺度看，生物多樣性在下降，生物物種滅絕速率在加劇，有100萬種動植物面臨滅絕的風險。報告指出經濟增長是自然損失的關鍵驅動因素，同時又強調，具有彈性和生產性的生態系統是可持續農業糧食系統的基礎。自2000年生態系統評估報告以來，人們對生態系統服務功能這個概念非常熟悉，在此基礎上，2015年聯合國又發起全球可持續發展目標（SDGs），涉及17個指標，與草地生態系統關系非常密切，比如消除貧困、消除饑餓，糧食安全、改善營養和可持續農業，可持續消費和生產模式，應對氣候變化及其影響，保護、恢復和促進可持續利用陸地生態系統。這都是全球關注的問題，草地管理也涉及全球可持續發展目標的實現。2022年12月15日，在加拿大蒙特利爾達成了全球性生物多樣性保護計劃，也就是“昆蒙框架”（昆明-蒙特利爾），強調了三個方面：生物多樣性是人類賴以生存的基礎，全球生物多樣性的銳減，提出了“3030目標”。2030年要實現物種的凈增長，全球建立30%的陸地面積做生物多樣性保護。

在陸地生態保護系統方面，青藏高原作出了很大貢獻，直接影響我國乃至亞洲的生態安全。青藏高原生態保護紅線面積約占青藏高原面積的40%以上，規劃建設的49個國家公園共110萬平方公里，約70%位于青藏高原，這與草地生態系統密不可分。草地占青藏高原面積56.6%，是470萬牧民賴以生存的基礎，青藏高原草地也是人與自然和諧共生實踐的重點地區。但是，目前青藏高原近50%的草原面臨不同程度的退化，整體超載過牧達60%以上，嚴重威脅草原生態安全。如何協調生態保護和區域民生改善，傳統草地畜牧業亟待轉型升級。我們需要作出一些變革，包括草地的利用和生產方式的改變。

人們對草地的傳統認知就是從事牧業生產的放牧功能。但最近有關青藏高原草地的研究發現，以理論載畜量為代表的生產價值量僅為12%，可支撐著1.15億羊單位家畜，是超過470萬鄉村居民賴以生存的基礎，而以土壤保持等為主的生態價值量占比達88%，充分體現了青藏高原草地的生態安全屏障價值。如果能實現生態產品價值轉化，草地管理的目標將會發生深刻變化，因此，我們提出了草地的多功能目標管理的概念。草地的多功能性包涵保護草地、放牧草地、栽培草地等草地類型多樣性；動物、植物、微生物等生物資源多樣性；調節功能、供給功能、支持功能和文化功能等生態系統服務功能多樣性。草地多功能管理目標就是提升草地的生態價值、生產價值和文化價值，構建資源空間優化配置及耦合的綠色發展模式。草地多功能目標的實現需要建立問題或需求導向、全鏈條設計和系統解決方案，去解決青藏高原生態保護以及牧業發展的科學問題、技術創新和模式集成。

二、草地多功能目標管理的幾個科學問題

問題一：放牧偏途頂級群落，標本兼治—草地管理的基本遵循？

青藏高原草地應該是一個放牧干擾形成的偏途演替頂級群落，是草地管理和退化恢復的目標。適度放牧利用有利于營養循環，維持較高生產力、物種多樣性和多級生態位；而過度放牧引起草地退化，穩定性差，無疑都是負面影響。青藏高原的人類放牧活動可以追溯到8000～10000年前，即人類馴養野牦牛的時候。美國黃石國家公園給我們提供一個典型案例。1872年公園開始建設的時候，當地土著人消滅灰狼，造成鹿群泛濫；鹿群大量繁殖引起了草地退化，河邊柳樹也被啃光；河貍缺乏建造蓄水壩的材料，河流下切，導致黃石公園生態系統性崩潰。20世紀70年代又開始引進了灰狼，恢復了黃石國家公園的生機。這個案例使人們認識到生態系統并非氣候演替頂級。20世紀50年代提出了Zootic Disclimax概念，即動物演替頂級群落。越來越多證據表明，青藏高原草地也是放牧演替的偏途頂級群落。

問題二：自然保護草地管理目標：歷史原真性或自然原真性？

歷史原真性取決于懷舊情懷、敘事連續性和時間深度的結合。認為生態系統需要與歷史參考狀態相匹配，使用現有/或歷史參考信息確定受干擾前的狀態，是每個生態恢復項目都應追求的理想。

自然原真性即生態系統應回到健康、有能力進行自我更新的狀態。一個具有生物多樣性水平和生態相互作用的彈性生態系統，它是一個特定地點的歷史、地理和氣候條件組合的結果。就青藏高原草地保護來說，我們更傾向于自然原真性維持。有研究表明，100年前青藏高原的藏羚大約100萬只，20世紀中期一度瀕危，過去20年種群恢復，迄今大約20萬只。藏羚數量不大可能恢復到100年前的歷史原貌，因為在過去一百年尤其是新中國成立后，青藏高原人口增加了約3～5倍，家畜數量大概也在這樣一個量級上。過去20年，青藏高原草地的生產力在持續增加，說明較好處理牧業生產和物種保護的關系，能夠實現其自然原真性。

問題三：生態系統再野化方式，上行效

應+下行效應？

生態系統再野化有三個核心問題：營養級復雜性、隨機干擾、物種擴散，通常人們更加關注自上而下的調節過程，即食肉動物對食草動物的影響，食草動物對草地的影響。例如，為什么藏羚羊過去的群數量增加這么快？生境的連通性很重要。藏羚羊長途遷徙有可能是為了躲避寄生蟲的感染，保護藏羚羊種群遷徙行為以及生境連通性，對種群的健康成長顯得非常重要，這都是草地自上而下調節的案例。然而再野化，我們可能忽視了自下而上的過程（bottom up），尤其土壤或動物微生物的作用及過程，例如生態修復土壤微生物過程越來越得到人們重視，即從土壤到植物的上行效應。動物微生物也是同樣的重要，人們在馴化作物或動物時，可能使某些祖先微生物的消失，不管是從野牦牛和家牦牛相比較，還是藏野驢在動物園的飼養環境下，消化道微生物的多樣性以及碳水化合物代謝通路發生衰退，說明微生物在動物野化過程中發揮重要作用。

問題四：野生動物和牧場的雙贏模式，食草野生動物是否過度保護？

如今，在大部分自然保護地確實存在人地矛盾，但是實現放牧家畜和野生動物的合理比例，保護失敗并不是一個必然的結果。我們在三江源國家公園的考察中，經常遇見家畜與有蹄類野生動物混牧和諧相處的場景。關鍵是草地超載以后如何降低其承載力。從青藏高原大型食草動物數量來看，大約是1.3億個羊單位，其中有蹄類野生動物總和不足200萬個羊單位，約占1.5%。在三江源國家公園，這個比例加大，是20%～25%，即家養動物是野生動物的4～5倍。顯而易見，如果草地超載，我們首先考慮的是減少家養動物數量。另外，有沒有一個自然比例？就是說野生動物和家養動物從營養生態位角度有無合理的比例？基于野生動物和家養動物的營養生態位理論，依照營養生態位體積研究認為，藏羚羊、野牦牛、藏野驢、藏原羚和家牦牛、藏系綿羊的比例為90∶10比較合適。這只是一個理論探討，達到這樣一個比例也非常難。

問題五：草地放牧承載力的核定方法誤區，青藏高原草地是否超載？

社會經濟、資源利用方式將對草地放牧承載力產生長遠影響。草地承載力核定的行業標準沒錯，但大部分在計算草地承載力存在誤區。一般是用8月份最大生物量算可提供給動物的牧草量，通過遙感或地面監測的現存量為準，推算應該承載多少食草動物；但實際上，沒有將食草動物已采食量計算其中，低估了草地放承載力，因此，大部分研究結果是超載過牧。

另外，研究發現，超載過牧地區集中分布在三江源的東部或西藏的一江兩河地區。這些區域大都是栽培草地比較集中的地區，如果用我們拿天然草地的產量來衡量這個地區的載畜量，可能低估了該地區的承載力。同時也說明，栽培草地吸納天然草地放牧壓力起了舉足輕重的作用。有研究表明，過去20年，青藏高原天然草地生產力一直在恢復之中，這意味著青藏高原的草地承載力可能在合理的范圍之內。社會經濟的變化對草地承載力轉移也非常關鍵，隨著人口向城鎮轉移，其部分草地的生產功能也隨之轉移。

近些年，青藏高原的家畜數量維持在一個穩定的水平或略有下降，但畜產品產量持續增加。這可能是我們提倡的農牧耦合生產方式提高了草地牧業的生產效率，減少了冬季掉膘或死亡損失。放牧草地生產效率提高的效應還體現在野生動物棲息地改善，種群數量持續增加。核算草地承載力應該使用氣候生產力或者理論生產力，如何驗證這是生產實踐中的難題，因為合理放牧還有補償效應（加性效應）。草地承載力核定還需考慮到畜群結構及家畜體重、有蹄類和嚙齒類食草動物的貢獻、理論產草量及地面驗證、栽培草地對草畜平衡的貢獻、生產方式對草地承載力影響等因素，這都是我們今后要做的工作。

問題六：草地-家畜生產系統的營養非平衡性，飼養周期長—超載過牧—草地退化？

一般放牧草地承載力核算只是計算草-畜平衡，沒有考慮到家畜營養物質平衡。由于牧草營養物質生產存在較大的季節差異，而草地畜牧業生產目標是建立在營養平衡的基礎之上，即利用最小的面積獲取最大的畜牧業生產量，所以，在青藏高原，草-畜平衡在牧業生產的意義不大。

天然放牧草地家畜“夏飽、秋肥、冬瘦、春死”格局沒有發生根本改變，導致了青藏高原草地牦牛飼養需要7～8年、綿羊需要4歲左右才能出欄。所以，營養非平衡性是草牧業生產的瓶頸。在冬季牧草營養匱乏時，可以把牛羊轉到有草的地方，進行營養均衡飼養，較少掉膘損失，縮短飼養周期，提高生產效率。同時可使野生動棲息地面積增加。譬如在三江源東部的同德牧場等地建設栽培草地，進行燕麥與豆科牧草的混播，可以提高草產品的蛋白質產量，種草收獲的營養體蛋白質遠高于種植糧食作物籽實蛋白質產量。畜牧業生產就是蛋白質生產的過程，與可可西里相比，其營養承載力提高了100多倍。

問題七：草地多功能目標管理及資源空間優化配置，“雙贏”的根本出路？

在全球氣候變化的背景下，基于“山水林田湖草沙冰”一體化理念及資源空間優化配置理論，開展草地生產、生態和生活功能的時空優化配置。充分利用和提升栽培草地、放牧草地和保護地草地等草地類型的功能互補性，構建草地生態系統生產—生態—生活的可持續草業協調發展技術途徑和模式，實現國土資源（生態）空間優化配置。

針對冷季飼草營養匱乏瓶頸，建立標準化草產品生產加工和適宜性評價試驗區，集成優質牧草栽培，特別是優質豆科牧草栽培及加工利用技術，提高栽培草地飼草營養品質，提升畜牧業抵御自然災害的能力，為營養平衡飼養和草地畜牧業高質量發展提供營養保障。在栽培草地營養供給功能的支撐下，為天然放牧草地和保護地草地輸送優質草產品，保障家畜順利越冬和快速出欄，降低載畜量，增加野生動物的棲息地，提升生物多樣性維持、碳固持和水源涵養等生態功能，促進國家生態屏障和草地類自然保護地建設。更重要的是吸收保護草地內轉移出來的家畜開展冷季舍飼，提升家草地畜牧業生產效率。通過區域間生態補償支持保護地草地健康發展。同時，以建設草原類自然公園，發展旅游等產業，將會帶動當地的農牧業發展，增加農牧民收入，改變的經濟結構，促進草地的生態、生產和生活多功能優化。

三、草地多功能協同提升的管理實踐

近年來，我和團隊研究人員一起，在三江源做了一些實踐，探索出一些方式，效果還是非常顯著的。這些實踐做法，實現了生態保護和區域發展的協調。

棲息地近自然修復技術體系。首先是草地在合理承載力范圍之內，生態承載力評價技術包括：生態系統支撐條件、草地生產力、野生動物與家畜承載規模、牧民與生態體驗人口承載規模、監測預警等5個維度評價。三江源區草地可持續利用的合理承載力為0.58 SHU/ha，國家公園為0.21 SHU/ha。退化草地近自然恢復提倡“鄉土草種混播+免耕補播+生物炭+功能菌肥+生長季休牧”模式。

“調查+監測+物種保護+生境連通性”的生物多樣性保護技術體系。野生動物的空間分布研究是物種保護的基礎，適宜的生存環境能夠為野生動物的生存、繁衍和避難提供良好空間，保護野生動物棲息地與保護野生動物本身處于同等重要位置，評價野生動物的生境適宜性是野生動物棲息地保護和修復的基礎。尤其是對于生境破碎化嚴重的物種而言，建立物種遷移廊道、增強生境連通性能夠保持物種種群間的擴散及基因交流。

應用無人機、AI判別、系留氣球、直升機搭載光電吊艙、衛星遙感監測等新設備，對三江源國家公園野生動物棲息地分布、群落數量、生態廊道等進行有效監測和規劃。

“生物多樣性保護+”技術體系。實現人與自然和諧共生的前提是尊重牧民和當地社區的權利，形成可持續地生產和消費方式，發展“多策并舉，多方參與”的物種多樣性保護新范式，諸如生物多樣性保護+生態畜牧業、生物多樣性保護+野生食草動物與家畜平衡、生物多樣性保護+食物網營養級復雜性、生物多樣保護+棲息地修復、生物多樣性保護+飼草產業。

以數字技術賦能國家公園建設，拓展國家公園大數據應用。立足三江源國家公園的自然稟賦，以數字技術建立面向生態、環境監測的生態環境物聯網監測平臺，實現數據傳輸、管理、實時在線展示等功能。建立面向科研、管理和決策部門的三江源國家公園數字產品管理展示平臺，實現數據成果共享。制作了72套關鍵動植物的3D的AR數字模型和4套VR國家公園生態環境情景體驗模型，建成面向大眾的自然景觀體驗平臺，實現國家公園自然價值、人文價值和美學價值，進而實現全民共享。

野生食草動物與家畜平衡管理示范工程。

基于“機會成本+管護成本”的補償標準，以區域理論載畜量為牧壓上限，核定國家公園內的家畜數量，轉移超載家畜到公園外的外圍支撐區。比如，三江源國家公園野生動物與家畜爭食草場問題生態補償投入總資金近千萬元，在三江源國家公園13個行政村開展試點，改善了放牧活動對野生動物的影響，有效緩解人獸沖突，助力實現生態保護與民生改善同向發力，促進人與自然和諧共生。

通過多種措施，三江源國家公園生物多樣性保護取得令人矚目成效，藏原羚、藏野驢、藏羚羊、白唇鹿和野牦牛分別為6萬頭、3.6萬頭、6萬頭、1萬頭和1萬頭；2016年公布的IUCN紅色名錄中從“瀕?！?降為“近危”，已將藏羚羊從受威脅物種名單中剔除；2017年IUCN紅色名錄將雪豹從“瀕?！?降為“易?！保话l現水獺、黃喉貂、野豬等物種新紀錄，野生動物“越來越野”。

四、展望

在傳統草地管理的基礎和時代發展需求上，建立新時期草地多功能目標管理及多功能協同提升理念，包括：基于生命科學和可持續科學理論，協調和發揮草地動物、植物、微生物等生物資源多樣性，保護地草地、放牧草地、栽培草地等草地類型多樣性，調節功能、供給功能、支持功能和文化功能等生態系統服務功能的綜合特征，集成現代科技成果與高新技，提升草地的生態價值、生產價值和文化價值，統籌區域生態資源、氣候資源、草畜資源，構建資源空間優化配置及耦合的綠色發展模式，最終實現保護自然、服務人民和永續發展的管理目標。