徐炳成,山 仑*
(1.西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室;2.中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌 712100)
草地是陆地生态系统的重要组成部分,具有生产、生态、经济、资源、服务和文化等多种功能和属性[1-2]。重视和提升草地生态系统服务的多功能性,有利于草地的可持续经营和管理。生产功能是草地的一项基本服务功能,是草地作为可再生资源的基本属性。优良的草本植物是发展畜牧业和生产动物性产品重要的物质基础,因此,草地植被生物质的质量和数量将决定草地畜牧业发展区畜产品的品质和产量。生态防护是草地生态系统的另一项基本服务功能,尤其是处在自然条件较为恶劣、生境较为脆弱环境条件下的草地。草地生态防护功能的高低是基于草地生产功能,如草地群落的生物量和盖度等,即草地生态防护效益的大小往往与草地生长状况密切相关。正确平衡草地生态防护功能与生产功能间的关系,是有效发挥草地多功能特性的基本原则之一。
按照成因,草地可分为天然草地和人工草地两个类型。通常认为,天然草地不需要外源的生产性投入和管护,即在自然条件下,其能够在物质循环和能量流动方面保持相对平衡,属于相对稳定和可持续的自然生态系统。当受到外来干扰时,尤其是高强度放牧或其他不合理利用,同时缺乏适度管护和投入的情况下,天然草地容易出现生产性或者资源性退化,系统功能下降。当外界干扰解除后,退化天然草地在自然条件下会逐渐自我修复和正向演替,这种速率受退化程度、外界条件优劣等影响;若外界自然环境条件不利或者波动,会降低草地应对外来干扰的能力,加剧草地快速退化的风险,从而延长草地在遭到破坏后的自我恢复时限。半干旱黄土丘陵沟壑区自然条件的特殊性和多变性,如多样的地形地貌、年季波动的水热条件,尤其是总量偏低且变率大的降水,以及阶段性暴雨条件下的土壤侵蚀等,造就了该地区的天然草地是较脆弱的、不平衡的开放型生态系统。
在多年的生态治理和植被建设中,半干旱黄土丘陵区人工草地建设一直是较为薄弱的环节[3]。究其原因,一是受当地降雨季节分配不均、地形破碎、可用于种草土地面积少等自然条件影响;二是缺乏适应性强的优良栽培草种,以及人工草地建设中如种植、栽培管理、运输、利用等配套技术体系不够完备;三是农业发展扶持政策中补助额度低、补助期限短,农业种植体系中未形成稳定的粮草轮作或间作种植制度等[4]。2020年,在中国工程院农业学部咨询研究项目“黄土高原典型地区退耕还林(草)成效、问题及对策”资助下,本项目组对延安市的人工草地建设和利用情况进行了较为系统的调查,结果显示,延安市的人工草地栽培、管理和利用的水平较为粗放,总体可以概括为面积不稳、利用不足、分布分散、持久性差、经济效益低等。当前,在严格控制基本农田“非农化”和“非粮化”政策的影响下,人工草地建设仍面临大规模占用耕地发展的局限。人工草地发展缓慢在一定程度上影响了延安市畜牧业的发展。
农、林、牧的有效结合是生态农业建设的基本指导原则,也是农牧交错区的发展特色和国际上半湿润、半干旱地区农业发展的成功经验。草地畜牧业一度是黄土高原半干旱地区的传统主导产业之一,特别是处于半湿润、半干旱区的森林草原带和草原带,天然草地是该类型区地带性植被的主体,也是发展畜牧业的重要物质基础。发展畜牧业是国际同类地区的典型做法。近年来,由于人工草地建设滞后,天然草地严格禁牧,延安市畜牧业的发展迟缓、产值偏低。调查和统计资料分析表明[5],2001—2020年,延安市畜牧业年均产值约占农林牧总产值的15.66%(其中2020年仅占11.0%)(图1),远低于国际半干旱地区50%左右的比例,也低于全国平均水平(全国约占1/3),这将不仅制约延安市农业产业结构的调整升级,也将对新时期退耕还林(草)成果的巩固造成不利影响。
图1 延安市2001—2020年畜牧业在农林牧总产值中的占比
遥感影像解译和统计资料分析表明,1990—2020年期间,延安市的土地利用以耕地、林地和草地为主,但退耕还林(草)政策实施后土地利用构成比例调整迅速(图2)。结果显示,除去建设用地、水域和很小的未利用土地面积外,1990年3种主要土地利用类型,即农∶林∶草的面积占总土地面积比约为31∶33∶35;2000年这一比例为30∶33∶36;2010年为8∶59∶32;2020年为8∶60∶29(见表1)。可以看出,1990—2000年期间,农∶林∶草的面积比例几近1∶1∶1,即林地和草地总面积的绝对占比为68%~69%,而到2010年和2020年,林草总面积的绝对占比均达到了89%~90%。从地域分布及变化来看,新增的森林和草地主要分布在生态相对脆弱的西北部4区县(吴起、志丹、安塞和子长),4区县总植被覆盖度从2000年的29.8%增加到2020年的70.6%,其中吴起县、安塞区、子长市和志丹县的林地面积分别上升了55.62%、39.11%、35.81%和34.23%(图2)。
表1 延安地区1990—2020年间不同土地利用类型的面积及比例
图2 延安北部4区县1990—2020年土地利用类型空间分布及时间变化图
如上所述,近20年来,天然草地占延安总土地面积的比例基本维持在30%左右。遥感资料解译显示,退耕还林(草)工程实施后,延安天然草地表现为低覆盖度(0~30%)、中低覆盖度(30%~45%)和中覆盖度(45%~60%)草地面积比分别减少了16.31%、2.51%和0.48%,而中高覆盖度(60%~75%)和高覆盖度(>75%)草地面积比分别升高了5.83%和6.63%(表2)。本项目组的调查结果也表明,延安南部地区的天然草地恢复良好,总体平均盖度达60%以上,但北部地区的草地存在生产力偏低、优质牧草占比偏小、草地恢复进程偏慢等问题。如何加快草地的恢复演替进程,在满足草地生态防护效益前提下,利用好广袤的天然草地资源,综合提升草地的生态-经济服务功能,是当前需要考虑的重要问题。
表2 延安市1990—2020年间不同覆盖度草地的面积及比例
牧业往往是拉动整个农业生产的推动力。优质和稳定供应的饲草料是发展可持续草地畜牧业的前提。由上述分析可知,受自然条件和耕地有限等影响,当前延安人工草地发展迟缓的局面将会持续。调查结果显示,延安部分地区生长盛期天然草地的植被盖度在80%以上,达到了水土保持防护60%的盖度要求,也超过了放牧盖度70%的判断标准[6-7]。“中度干扰假说”认为,天然草地适当利用有利于草地的自然演替和更新[8]。多证据表明,黄土高原地区不同类型的退化草地通过禁牧10~15年后,适度放牧利用对维持草地生产力和草地群落稳定性有利[7,9]。放牧是天然草地(草原)生产和生态管理的最廉价、最有效的利用和管理方式,也是系统性恢复退化草地结构和功能的重要途径[9-10]。因此,在连续退耕和封禁20余年后,延安市的草地建设应以天然草地恢复管理为重点,从草地群落结构改善和土壤质量提升两方面入手,提升草地的生态和生产功能,主要包括封禁和自然恢复草地的抚育调控和提质增效,以及恢复草地资源的管理与合理利用。
根据延安的自然环境条件特征,可以考虑在系统摸清草地资源分布和生长状况基础上,对区域草地资源进行分类,并根据立地环境条件特点和草地恢复现状,确立针对性的恢复调控和改良措施。对于恢复良好的草地,可以考虑以小流域为基本单元建立试验示范区,根据流域内土地利用和人口状况,采用个人承包或者集体合伙承租的形式,在满足区域生态防护要求和严格控制利用强度前提下,积极探索封禁恢复草地的适度放牧利用试点(如季节短期放牧、有限轮牧等),寻求广阔草地资源的正确利用路径,推动生态建设与草地畜牧业发展有机结合,促进生态保护与产业发展良性互动,提升自我发展能力,尽快建立巩固退耕还林(草)成果的长效机制。同时,围绕土地利用和管理方式,探索人工草地与天然草地协同发展和利用的途径,以及区域生态保护与经济发展相融合的机制,推动生态资源优势逐步转化为经济优势,为黄土高原大范围生态资源价值化提供经验和依据,助推黄河流域生态保护和高质量发展国家战略的实施。
致谢:本文撰写过程中,西北农林科技大学陈云明研究员、温仲明研究员和焦峰副研究员提出宝贵意见。调研过程中得到延安市林业局、延安市退耕办、安塞区退耕办和吴起县退耕办等单位和部门的支持。