青藏高原两种特殊的植被类型：高寒草原和高寒草甸

邹 珊吕富成（.西南大学 地理科学学院, 重庆 北碚 40075; .中科院成都山地灾害与环境研究所, 四川 成都 6004）



青藏高原两种特殊的植被类型：高寒草原和高寒草甸

邹 珊1吕富成2
（1.西南大学 地理科学学院, 重庆 北碚 400715; 2.中科院成都山地灾害与环境研究所, 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两种非地带性的植被，对青藏高原生态安全屏障建设具有重要意义。本文主要阐述高寒草原和高寒草甸的定义与分布，讨论两种植被与气候变化的相互作用，论述青藏高原上的生态工程和科研平台建设，探讨高寒草地的保护对策，最后，强调非地带性植被在地带性分异规律知识体系中的重要性。

关键词：青藏高原；高寒草地；地带性分异规律；气候变化

青藏高原是地球上海拔最高、面积最大、形成最晚的高原，面积约253×104km2，占中国国土面积的26%。随着气候变化成为不争的事实，青藏高原特殊的的高寒植被类型——高寒草原、高寒草甸成了政府和研究者关注的热点之一。本文主要围绕两种植被类型的定义与分布，高寒草地与气候变化的相互作用，青藏高原的生态工程和科研平台建设，高寒草地的保护措施以及在中学地理教学中的运用等方面进行阐述，希望对地理教学有一定的帮助和借鉴意义。

一、高寒草原和高寒草甸的定义与分布

青藏高原是我国天然高寒山地分布面积最大的区域，天然高寒草地面积达1.28×108hm2，其中草地生态系统占总面积约50%，高寒草甸面积达5824.7×104hm2，高寒草原面积达3737.4×104hm2（见图1）。

图1 高寒草甸与高寒草原分布图（引自杨元合等）

高寒草原（Alpine Steppe）是在高海拔地区长期受寒冷、干旱气候的影响，由耐寒耐旱的多年生密丛型禾草、根茎型苔草以及垫状的小半灌木植物为建群种构成的植物群落。我国高寒草原主要分布在青藏高原中部和南部、帕米尔高原及天山、昆仑山和祁连山等亚洲中部高山。

高寒草甸(Alpine meadow)是指以寒冷中生多年生草本植物为优势种而形成的植物群落，植物种类组成较简单，主要由莎草科的嵩草属和苔草属的植物组成，主要分布在林线以上、高山冰雪带以下的高山带草地，耐寒的多年生植物形成了一类特殊的植被类型。高寒草甸广泛分布于青藏高原东部及其周围山地，是青藏高原等高山地区具有水平地带性及周围山地垂直地带性特征的独特植被类型[1]。

二、高寒草地生态服务功能及其与气候变化的相互作用

青藏高原是我国三大地理单元之一，它的存在对高原本身及其邻近地区的自然环境和人类活动产生深刻的影响，同时对全球变化具有敏感性、脆弱性、不确定性[2]。在气候变化的背景下，高寒草地的生态服务功能与气候之间的耦合成了重要的科学问题。

1．高寒草地的生态服务功能

高寒草地生态系统不仅是该区域发展畜牧业的主要生产资料，而且在保护生物多样性、防止水土流失、调节局地气候和维护生态系统动态平衡发展有着重要作用。谢高地等[3]通过将Constaza等[4]人提出的生态价值评估方法作了适当的改进，并选定了适合青藏高原生态特征的生态效益权重因子，构建评估体系对青藏高原植被的研究发现：青藏高原天然草地资源每年提供的总生态系统服务价值为2571.78×108元，受各类草地生物群落分布广度和单位面积生态服务功能强弱的综合影响，各类草地的生态服务价值贡献率有很大差异，其中，高寒草甸、山地草甸、高寒草原对草地生态系统总服务价值的贡献率分别为62.52%、14.14%和12.92%。其余类型的草地生态服务价值贡献率在2.09%以下(见表1)。

表1 青藏高原主要草地类型的生态系统服务价值（引自谢高地等）

2.高寒草地与气候变化的相互关系

近五十年来，青藏高原年均地表气温每10年上升0.2-0.3℃，增幅高于全国的5~10倍，冬、春季气温和地表温度均明显升高[5,6]。预计青藏高原到2100年气温将上升2.0~3.6℃，最大的温度上升值为3.0~3.6℃，最大增温可能发生在冬季[7]。

气温升高对高寒草地的影响主要表现在三个方面：在物候方面，温度升高导致高寒草地返青期提前，黄枯期推迟，植物平均生长期延长[8]。在群落组成和物种丰富度方面，增温降低了高寒草地物种丰富度，禾草的比例下降，而阔叶草的比例上升，特别是灌丛入侵[9]。青藏高原的高寒草甸由于气候暖干化面临生存危机[10]。在植被覆盖度方面，气温和降水的变化对青藏高原不同季节的覆被变化也有一定的影响[11-13]。

同时，高寒草地对气候变化也产生了不同程度的影响。中科院的研究人员通过30年来的遥感观测数据分析得出，青藏高原持续变暖增强了生长季节的植被活动。反过来，增强的植被活动降低了地表的白天温度，总体上减弱了局地生长季节的平均温度。表明了中国政府在青藏高原实施的“退牧还草”工程有助于减缓当地的气候变暖[12]。

三、青藏高原的生态工程与科研平台建设

正因为青藏高原植被在气候变化中占有重要的地位，我国政府和科研机构加强了对该地区的保护和研究工作。

1．国家启动生态安全屏障建设

2009年初，国务院审议并通过了《西藏生态安全屏障保护与建设规划》，计划投资155亿元，实施3大类包括天然草地保护、森林防火及有害生物防治、野生动植物保护及保护区建设、重要湿地保护和生态安全屏障监测等方面在内的10项生态环境保护与建设工程，计划到 2030 年基本建成西藏生态安全屏障。

高寒草甸和高寒草原在西藏生态安全屏障建设中占有重要地位。《西藏生态安全屏障保护与建设规划》提出保护与建设藏北高原和藏西山地以草甸－草原－荒漠生态系统为主体的安全屏障区，确保西藏生态系统进入良性循环状态，促进生态功能有效发挥。人为活动造成的生态环境问题得到有效整治，发挥西藏对全国乃至周边国家和地区的生态安全保障作用。

2．科学研究平台的建立

气候变化对青藏高原的生态环境有重要的影响，以中国科学院为代表的高等院校和科研机构也加快了对这块特殊地理单元的科学考察和研究工作（见图2），特别注重在青藏高原上建立长期的环境监测网络，依托实测数据为研究工作提供有力的支撑。

图2 我国青藏高原观测站（部分）

这里仅就中科院在青藏高原设立的几个特色研究站做粗略的介绍。

( 1 )纳木错圈层相互作用综合观测研究站（30.7°N，90.99°E，海拔4730m）

通过对大气、冰川、湖泊、冻土、植被等的长期定位观测，围绕“冰川－湖泊－大气-植被之间相互耦合关系”的总目标，达到如下科学目标：冰川－湖泊相互关系及对全球变化的响应；认识各种环境记录（冰芯、湖芯等）的现代过程，如确立各种介质记录代用指标与环境因子的定量关系等；确立冰气界面、水气界面和地气界面的物质和能量传输和交换过程；认识植被对全球变化的响应；认识大气环境本底和通量的基本特征。

(2)珠穆朗玛峰大气与环境综合观测研究站（28.21°N，86.56°E，海拔4276m）

珠峰站建设的长远目标是，把该站建成不仅是特殊环境与灾害国家野外站，而且是正确认识喜马拉雅山区大气过程和地表过程本身及其对我国东亚乃至全球天气气候影响和反馈效应的观测研究基地。

以上这两个站隶属于中国科学院青藏高原研究所。

(3)海北高寒草甸生态系统研究站(37.48°N，101.2°E，海拔约3500m）

该站隶属于中国科学院西北高原生物研究所，于1976年建站，位于青藏高原东北偶的祁连山谷地。围绕国家实施西部大开发战略中青藏高原生态安全的国家需求和地区经济社会发展所面临的重大科学问题，为保障青藏高原生态安全，使青藏高原区域社会经济持续发展提供科学依据和关键技术。海北站作为高寒生态学研究平台，有三个研究方向：

监测：长期监测是生态站的主要任务之一。海北站严格按照中国生态网络要求，建立了25年的长期监测样地。并按照水、土、气、生监测规范，海北站组织各学科组在同一样地、同一时间进行观测，取得了大量的观测数据，同时对地区社会经济要素亦进行了连续调查。这些数据具有规范性、科学性、可比性的特点。它将为国家或地方政府制定有关产业政策提供理论依据。

示范：研究、引进与中试适合于高寒地区畜牧业生产的新技术、新方法，其实验结果在高寒地区进行推广示范，提高示范区农牧民的科学文化水平，推动地方经济的可持续发展。

研究：针对青藏高原日趋恶化的生态环境，围绕实现高原生态安全这一重大的国家需求，进行青藏高原对全球气候变化的贡献与响应，极端环境的生物适应与进化及退化生态系统恢复重建与生物资源的保护问题；为青藏高原生态安全、生物资源保护和高寒畜牧业发展提供科学依据和关键技术，保障青藏高原生态安全，推动区域社会经济持续发展。

(4)申扎高寒草原与湿地生态系统观测试验站（30.94°N，88.67°E，海拔4676m）

该站隶属于西藏环保厅与中国科学院成都山地灾害与环境研究所共建。2010年建站，位于青藏高原腹地，是西藏高原国家生态安全屏障监测体系重点台站。围绕国家生态安全屏障保护与建设中的重大科学问题，研究高寒草原、高寒湿地等生态系统的生态安全屏障功能影响机制与尺度效应，以水、碳、氮为主线，研究高原隆升、全球变化和人类活动三大背景下高原环境的变化、生态过程和调控技术的观测研究与示范。

四、高寒植被保护的几点建议

今年八月份，笔者在青藏高原的考察路线是从拉萨出发，西行经318国道到拉孜，转219国道到达阿里首府噶尔县，沿301省道一路向东经革吉、改则、尼玛，南下最后到达申扎，返回拉萨，行程近3000km。所以对西藏境内的环境问题深有体会，出于对“最后一块净土”的热爱与保护，以西藏地区为例，提出一些个人的建议：

1.建立沿交通道路的垃圾回收系统

七八月份是西藏地区的旅游旺季，许多自驾游的旅游路线，包括318国道和219国道，在道路两侧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点，游客找不到垃圾箱，所以垃圾回收系统的设立已经迫在眉睫。

2.以草原环境承载力为基础确定牲畜数量

高寒地区植被状况差异较大，在水分条件较好的地区，高原植被比较茂盛，畜牧量较大；在干旱地区植被稀疏，草原生态系统也比较脆弱，对畜牧活动比较敏感。青藏高原是我国主要的牧区之一，牧民的牲畜数量只有和当地草地的承载力联系起来，才有利于高原畜牧业的可持续发展。

3.设立一定数量的急救站点和休憩区域

由于高原地区城镇之间距离较大，有时候遇到突发情况，如暴雨、冰雹等气候条件，滞留无人区很危险，有必要在一定距离的道路旁设立急救站和休憩区，可供游人应对紧急状况，同时也可以解决公共卫生间的问题。

4.建立高寒草地生态补偿机制

青藏高原草地退化的原因主要是缺乏一套促进草地环境保护的利益驱动机制、激励机制、协调机制。由于草地生态补偿机制的建立过程是各利益相关方相互博弈的过程，因此，必须建立适合草地生态系统特征与有效的社会参与机制、监督机制和利益协调机制相结合的长效 生态补偿机制[15]，构建统一的政策运行和协作平台，保障草地生态系统补偿机制得以有效的实施和完善，就必须由政府部门、牧民、第三方非利益机构（科研院所）和监督机构组成四位一体的生态补偿组织管理体系结构，以保证草地生态补偿政策得以公平公正，同时提高牧民保护生态屏障的积极性，保障生态补偿资金科学合理使用。总之，建立一套符合当地特色的草地生态补偿机制、健全生态补偿政策，有利于调动牧民对草地生态屏障保护的积极性，有效提升环境保护能力，维护生态屏障安全，协调公共利益与个人利益的关系，缓解人地矛盾，促进经济社会和资源环境的协调发展。

五、在中学地理教学中的运用

1.知识与技能方面

在中学地理教学中、教师比较注重地带性植被类型，而对非地带性植被类型的重视程度不够。在全球尺度上，纬度地带性决定了植被类型的地带性，其决定基础是热量；而在区域尺度上，地形是决定植被类型非地带性的主要影响因素。我国山地面积占总国土面积的2/3，地形因素造成了我国同纬度地区气候条件、植被类型差别迥异。以30°N附近的城市为例，位于长江中下游平原的杭州（120°E，30°N）是亚热带季风气候，植被类型是亚热带常绿阔叶林，而位于青藏高原的拉萨（91°E，29°N）是高原山地气候，植被类型主要是高寒灌丛和高寒草原，而造成该差异的主要因素就是地形。因此，教师在自然带的教学过程中必须要对地形这个非地带性因素给予足够重视。同时，学生需要掌握气候带、自然带、地域分异规律的基础知识，熟练掌握世界主要的地形区。

2.过程与方法方面

自然带的分布和地域分异规律是高中自然地理部分重要的知识点之一，考查某地区的植被类型也是常见的题型。一个地区的植被类型是由地带性因素和非地带因素共同作用所造成的。学生在答题过程中，首先需要考虑地带性因素，如纬度、热量等，其次也要考虑非地带性因素，如季风、地形等。尤其在大的地形单元上，比如青藏高原，由于地形造成了温度和水分的差异是植被类型的决定性因素。

3.情感态度与价值观方面

青藏高原作为亚洲乃至北半球气候变化的“感应器”和“敏感区”，是我国与东亚气候系统稳定的重要屏障；分布有丰富多样、独具特色的特殊生态系统类型和珍稀动植物种类，是全球生物多样性保护的重要区域。尤其是高原冰冻圈以及高寒环境条件下的脆弱生态系统，对全球变化和人类干预响应十分敏感，其发展趋势备受全球关注[10]。

青藏高原局部高寒草地生态系统退化严重。在西藏自治区，2003年全区不同程度的退化草地总面积29.286×104km2，占草地总面积的35.7%，在1990-2005年间，西藏草场退化面积每年以5%-10%的速度扩大[16]。青海省草地退化形势也比较严峻，如在长江源头治多县，20世纪70年代末至90年代初草地退化面积0.72×104km2(占该县草地总面积的17.79%)，而90年代初至2004年草地退化面积达1.11×104km2（占该县草地的27.65%），草地退化程度呈逐渐加剧的趋势[17]。

面临日益严峻的生态问题，保护青藏高原，特别是保护高寒草地是一项功在当代、利在千秋的事业。教师通过对青藏高原生态环境问题的讲解，使学生树立生态安全意识，保护祖国的蓝天碧水绿草，肩负起建设美丽中国的责任。

参考文献：

[1] 赵新全.高寒草甸生态系统与全球变化[M].北京:科学出版社,2009.

[2] 孙鸿烈,郑度.青藏高原形成演化与发展[M].广州:广东科技出版社,1998.

[3] 谢高地,鲁春霞,肖玉,等.青藏高原高寒草地生态系统服务价值评估[J].山地学报,2003,21(1):50-55.

[4] Costanza R,Groot R D,Farberk S,et al.The value of the world's ecosystem services and natural capital [J]. Nature,1997,387:253-260.

[5] Liu Xiaodong,Chen,Baode.Climatic warming in the Tibetan Plateau during recent decades [J].International Journal of Climatology,2000, 20(14):1729-1742.

[6] 张法伟,李红琴,李英年.2009青藏高原高寒草甸气温、降水和地上净初级生产力变化的周期特征[J].应用生态学报,2009(3):525-530.

[7] Johns T C,Carnell R E,Crossley J F,et al.The second Hadley Centre coupled ocean-atmosphere GCM: model description, spinup and validation [J].Climate Dynamics,1997,13(2):103-134.

[8] 周华坤, 周兴民.模拟增温效应对矮嵩草草甸影

响的初步研究[J]. 植物生态学报,2000(5):547-553.

[9]Klein Julia A, John H,Zhao Xin Quan. Experimental warming causes large and rapidspecies loss, dampened by simulated grazing, on the Tibetan Plateau [J]. Ecology Letters,2004,7(12):1170-1179.

[10] 袁婧薇,倪健.中国气候变化的植物信号和生态证据[J]. 干旱区地理,2007, 30(4):465-473.

[11] 杨元合,朴世龙.青藏高原草地植被覆盖变化及其与气候因子的关系[J].植物生态学报,2006,30(1):1-8.

[12]王一博,王根绪,常娟.人类活动对青藏高原冻土环境的影响[J].冰川冻土,2004(5):523-527.

[13]周睿,杨元合,方精云.青藏高原植被活动对降水变化的响应[J].北京大学学报:自然科学版,2007,43(6): 771-775.

[14] M Shen,S Piao,SJ Jeong,et.al.Evaporative cooling over the Tibetan Plateau induced by vegetation growth [J].Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015,112(30):9299-9304.

[15]刘兴元,龙瑞军.藏北高寒草地生态补偿机制与方案[J]. 生态学报, 2013,11(11):3404-3414.

[16]邵伟蔡晓布.西藏高原草地退化及其成因分析[J]. 中国水土保持科学,2008,01(1):112-116.

[17] 孙鸿烈,郑度,姚檀栋,等.青藏高原国家生态安全屏障保护与建设[J].地理学报,2012,67(01):3-12.