青藏高原生態文明高地前沿研究：從理論到實踐

張林 王金牛 趙旺林

1.中國科學院青藏高原研究所，北京 100101；2.西藏自治區科技信息研究所，拉薩 850008；3.中國科學院成都生物研究所，成都 610041

2023年9月1日，我國頒布的《中華人民共和國青藏高原生態保護法》正式實行，其中明確指出：“國家鼓勵和支持開展青藏高原科學考察與研究，加強青藏高原氣候變化、生物多樣性、生態保護修復、水文水資源、雪山冰川凍土、水土保持、荒漠化防治、河湖演變、地質環境、自然災害監測預警與防治、能源和氣候資源開發利用與保護、生態系統碳匯等領域的重大科技問題研究和重大科技基礎設施建設，推動長期研究工作，掌握青藏高原生態本底及其變化。國家統籌布局青藏高原生態保護科技創新平臺，加大科技專業人才培養力度，充分運用青藏高原科學考察與研究成果，推廣應用先進適用技術，促進科技成果轉化，發揮科技在青藏高原生態保護中的支撐作用”，這為支撐與開展青藏高原生態文明高地建設的理論研究和應用實踐提供了重要遵循與實現路徑。

為展現青藏高原最新的生態學理論和實踐研究進展，不斷推進青藏高原生態文明高地和生態安全屏障建設步伐，推動《中華人民共和國青藏高原生態保護法》在西藏的先行先試，《西藏科技》編輯部特邀區內外10 家相關科研院所（中國科學院青藏高原研究所、中國科學院山地災害與環境研究所、中國科學院成都生物研究所、中國科學院西北生態環境研究院、中國科學院水生生物研究所、蘭州大學、武漢大學、西藏大學、國家林業和草原局昆明勘測設計院以及西藏自治區高原生物研究所）的多位專家和學者供稿，最終形成以11 篇文章為主體的青藏高原生態相關論文專輯。主要內容既涵蓋了土壤有機碳、鳥類和水生生物多樣性、苔蘚的養分利用效率、植物功能性狀等方面的高寒生態學基礎與前沿理論研究，同時也涉及人工種草、退牧還草工程的氣候效應、凍土保護與雙碳目標以及拉薩南北山綠化等具體實踐的應用研究話題（圖1）。

圖1 青藏高原生態文明高地前沿研究專輯框架圖Figure 1 A scheme for this special issue focusing on the frontier research on eco-civilization Highland on the Tibetan Plateau

在基礎理論方面，呂靜雅等綜述了土壤有機碳的四種分組方法（物理、化學、生物及模型分組）及其測定方式，同時概述了土壤穩定性響應植物、微生物及土壤礦物變化的機制，指出目前仍缺乏多因素耦合作用對有機碳穩定性影響的研究［1］。養分利用效率一直是生態學和農學關注的熱點研究話題，現存大量研究報道多為農業作物［2］或高等植物［3］的方面的實例，涉及卷柏、苔蘚等植物類群的具體案例并不多見。本專輯中劉鑫測定了四川黑水縣亞高山冷杉林地表兩種優勢蘚類（錦絲蘚Actinothuidium hookeri和塔蘚Hylocomium splendens）的氮、磷利用效率，發現兩種苔蘚表現出不同的養分利用策略，即塔蘚的氮磷生產力更高，而錦絲蘚的氮磷滯留時間更長，具有較保守的養分利用策略［4］。植物功能性狀作為研究生態系統變化過程中的功能權衡的有效手段，張寧等調查了西藏東部芒康山莽措湖退化高寒草地狼毒（Stellera chamaejasme）的分枝與葉片性狀，發現低海拔狼毒主要偏好于營養生長，即通過增加分枝的葉生物量分配來提高競爭力，而高海拔植株偏向于繁殖生長，通過增加花的生物量分配以提高傳粉成功率，多樣的生態適應性策略成為其在退化草地呈現為優勢物種的關鍵機制之一［5］。同樣針對高寒草地，夏茂林等分析了念青唐古拉山南坡當雄釘柱委陵菜（Potentilla saundersiana）葉片形態性狀的海拔變化，發現掌狀葉片的周長/面積比具有隨海拔升高而顯著增加的趨勢，即隨海拔增加，釘柱委陵菜通過減少葉面積、增加葉裂程度的方式適應脅迫生境［6］，這與前期在同一坡面發現的藏西風毛菊（Saussurea stoliczkai）通過降低葉片長寬比來適應海拔變化有所不同［7］，為探究植物生態適應性提供了簡單易測的葉片形態指標新視角。在生物多樣性方面，張健嵩等利用樣線法詳細調查了拉薩林周縣甘曲濕地冬季鳥類多樣性，共記錄鳥類9 目22科38 種，包括國家一級重點保護鳥類1 種，國家二級重點保護鳥類3種；鳥類物種組成以雀形目為主，占調查鳥類總數的54.55%，而雁形目鳥類在個體數上具有絕對優勢［8］。王有鑫等調查了拉薩河流域大佛島水生生物的物種豐富度，在6 個采樣斷面共采集到底棲動物15 種(屬)，7 科，隸屬2 綱，其中以昆蟲綱為主；共鑒定出浮游植物5 門58 屬，主要為硅藻門，部分斷面因修筑堤壩導致底棲動物數量明顯低于自然生境［9］。拉魯濕地享有拉薩的城市之肺的美譽，但由于緊鄰城市所伴隨的人類活動和氣候變化的雙重干擾，使得外來入侵植物風險加劇，但目前尚缺乏較為詳實的調查報道。李森等通過在拉魯濕地設置9 條樣線74 個樣點，發現以菊科（38%）、豆科（17%）和禾本科（14%）為主的入侵植物29 種。其中美洲起源的植物占據優勢，亟需在今后的濕地防控中予以重點關注［10］。

在應用實踐方面，青藏高原退耕還林還草、土地沙化治理以及天然林保護等重大生態工程的氣候效應如何？魏達等人通過典型生態工程對比監測和數據資源整合，系統研究了退牧還草工程地-氣間的碳水熱效應，發現青藏高原高寒草地生態系統是重要的碳匯，而生態恢復工程能夠顯著提升其40～60%的碳匯。因此，退牧還草生態工程具有顯著的碳水熱效應，是我國應對氣候變化中不容忽視的行動與措施［11］。在全球氣候變暖背景下，以碳循環為基礎的雙碳目標提升到了前所未有的戰略高度，而青藏高原作為我國乃至全球凍土分布的重要區域，且多年凍土也是陸地生態系統最大的土壤有機碳庫，其凍土活動層變化直接影響碳排放過程，因此，構建近自然的凍土保護技術體系是減少溫室氣體排放的關鍵舉措之一［12］。氣候變化加劇了自然災害發生風險，所導致的極端天氣現象頻發，直接影響青藏高原牧草生長與產量，開展人工種草以提供優質飼草補給成為高原牧業穩定發展的重要保障。本期專輯中，姜麗麗等人通過在那曲、當雄、拉薩等地連續3 年的野外大田種植實踐，提出在西藏種植優質高產蕪菁的建議，為解決西藏獨特資源稟賦條件下飼草短缺問題提供了重要途徑［13］。人工林的栽種與培育則更多的體現人們改造自然、美化環境、提升固碳潛力等生態效益的目標和決心。張林等從植被地帶性分布角度分析，認為拉薩及周邊自然植被主要發育為亞高山灌叢、草原，在未來進一步變暖背景下，自然植被仍將保持草灌叢類型，不大可能向較為濕潤的疏林地帶或溫帶森林發展；基于氣溫估算拉薩及周邊地區潛在植被葉壽命在2.5～3.2 年之間，表明潛在植被為常綠森林，通過不同的物種選擇和搭配，將人工建植群落葉壽命控制在理論值范圍，可為拉薩南北山綠化及可持續發展提供科學依據［14］。

被賦予“世界屋脊”“地球第三極”“亞洲水塔”等盛名的青藏高原擁有多樣的陸地生態系統，也是最容易受到全球氣候變化影響的地區之一。本專輯的諸位作者均具有長期在高寒地帶開展研究工作與實踐行動的經驗，通力協作的嘗試能夠對解決高寒生態環境問題以及構建青藏高原生態安全屏障提供具有現實指導意義的科學思路與研究案例。該專輯的內容既契合西藏“十四五”規劃和二〇三五年遠景目標中的具體建議條目，也是對總書記在中央第七次西藏工作座談會上強調的“全面貫徹新時代黨的治藏方略，建設團結富裕文明和諧美麗的社會主義現代化新西藏”“保護好青藏高原生態，將其打造成全國乃至國際生態文明高地”等重要指示與號召的響應。更是在全球變化背景下對解決全球環境風險認知的不確定性，搭建區域內科研人員、政策制定者和其他利益相關體進行有效溝通的平臺，并為民眾生計獲取與人類福祉提升提供可持續的解決方案。