三江源草地多功能协同提升的科学问题及实践

赵新全

要建立新时期草地多功能协同提升理念，提升草地生态系统的生态价值、生产价值和文化价值，统筹区域生态资源、气候资源、草畜资源，构建资源空间优化配置及耦合的绿色发展模式，最终实现保护自然、服务人民和永续发展的管理目标。

一、背景与问题

草地生态系统是全球重要的陆地生态系统。在青藏高原的三江源地区，高寒草地是主体，不仅涉及牧民的生计，也承载了众多特有生物物种。

目前，根据生物多样性和生态系统服务政府间科学-政策平台（IPBES）报告，就全球尺度看，生物多样性在下降，生物物种灭绝速率在加剧，有100万种动植物面临灭绝的风险。报告指出经济增长是自然损失的关键驱动因素，同时又强调，具有弹性和生产性的生态系统是可持续农业粮食系统的基础。自2000年生态系统评估报告以来，人们对生态系统服务功能这个概念非常熟悉，在此基础上，2015年联合国又发起全球可持续发展目标（SDGs），涉及17个指标，与草地生态系统关系非常密切，比如消除贫困、消除饥饿，粮食安全、改善营养和可持续农业，可持续消费和生产模式，应对气候变化及其影响，保护、恢复和促进可持续利用陆地生态系统。这都是全球关注的问题，草地管理也涉及全球可持续发展目标的实现。2022年12月15日，在加拿大蒙特利尔达成了全球性生物多样性保护计划，也就是“昆蒙框架”（昆明-蒙特利尔），强调了三个方面：生物多样性是人类赖以生存的基础，全球生物多样性的锐减，提出了“3030目标”。2030年要实现物种的净增长，全球建立30%的陆地面积做生物多样性保护。

在陆地生态保护系统方面，青藏高原作出了很大貢献，直接影响我国乃至亚洲的生态安全。青藏高原生态保护红线面积约占青藏高原面积的40%以上，规划建设的49个国家公园共110万平方公里，约70%位于青藏高原，这与草地生态系统密不可分。草地占青藏高原面积56.6%，是470万牧民赖以生存的基础，青藏高原草地也是人与自然和谐共生实践的重点地区。但是，目前青藏高原近50%的草原面临不同程度的退化，整体超载过牧达60%以上，严重威胁草原生态安全。如何协调生态保护和区域民生改善，传统草地畜牧业亟待转型升级。我们需要作出一些变革，包括草地的利用和生产方式的改变。

人们对草地的传统认知就是从事牧业生产的放牧功能。但最近有关青藏高原草地的研究发现，以理论载畜量为代表的生产价值量仅为12%，可支撑着1.15亿羊单位家畜，是超过470万乡村居民赖以生存的基础，而以土壤保持等为主的生态价值量占比达88%，充分体现了青藏高原草地的生态安全屏障价值。如果能实现生态产品价值转化，草地管理的目标将会发生深刻变化，因此，我们提出了草地的多功能目标管理的概念。草地的多功能性包涵保护草地、放牧草地、栽培草地等草地类型多样性；动物、植物、微生物等生物资源多样性；调节功能、供给功能、支持功能和文化功能等生态系统服务功能多样性。草地多功能管理目标就是提升草地的生态价值、生产价值和文化价值，构建资源空间优化配置及耦合的绿色发展模式。草地多功能目标的实现需要建立问题或需求导向、全链条设计和系统解决方案，去解决青藏高原生态保护以及牧业发展的科学问题、技术创新和模式集成。

二、草地多功能目标管理的几个科学问题

问题一：放牧偏途顶级群落，标本兼治—草地管理的基本遵循？

青藏高原草地应该是一个放牧干扰形成的偏途演替顶级群落，是草地管理和退化恢复的目标。适度放牧利用有利于营养循环，维持较高生产力、物种多样性和多级生态位；而过度放牧引起草地退化，稳定性差，无疑都是负面影响。青藏高原的人类放牧活动可以追溯到8000～10000年前，即人类驯养野牦牛的时候。美国黄石国家公园给我们提供一个典型案例。1872年公园开始建设的时候，当地土著人消灭灰狼，造成鹿群泛滥；鹿群大量繁殖引起了草地退化，河边柳树也被啃光；河狸缺乏建造蓄水坝的材料，河流下切，导致黄石公园生态系统性崩溃。20世纪70年代又开始引进了灰狼，恢复了黄石国家公园的生机。这个案例使人们认识到生态系统并非气候演替顶级。20世纪50年代提出了Zootic Disclimax概念，即动物演替顶级群落。越来越多证据表明，青藏高原草地也是放牧演替的偏途顶级群落。

问题二：自然保护草地管理目标：历史原真性或自然原真性？

历史原真性取决于怀旧情怀、叙事连续性和时间深度的结合。认为生态系统需要与历史参考状态相匹配，使用现有/或历史参考信息确定受干扰前的状态，是每个生态恢复项目都应追求的理想。

自然原真性即生态系统应回到健康、有能力进行自我更新的状态。一个具有生物多样性水平和生态相互作用的弹性生态系统，它是一个特定地点的历史、地理和气候条件组合的结果。就青藏高原草地保护来说，我们更倾向于自然原真性维持。有研究表明，100年前青藏高原的藏羚大约100万只，20世纪中期一度濒危，过去20年种群恢复，迄今大约20万只。藏羚数量不大可能恢复到100年前的历史原貌，因为在过去一百年尤其是新中国成立后，青藏高原人口增加了约3～5倍，家畜数量大概也在这样一个量级上。过去20年，青藏高原草地的生产力在持续增加，说明较好处理牧业生产和物种保护的关系，能够实现其自然原真性。

问题三：生态系统再野化方式，上行效

应+下行效应？

生态系统再野化有三个核心问题：营养级复杂性、随机干扰、物种扩散，通常人们更加关注自上而下的调节过程，即食肉动物对食草动物的影响，食草动物对草地的影响。例如，为什么藏羚羊过去的群数量增加这么快？生境的连通性很重要。藏羚羊长途迁徙有可能是为了躲避寄生虫的感染，保护藏羚羊种群迁徙行为以及生境连通性，对种群的健康成长显得非常重要，这都是草地自上而下调节的案例。然而再野化，我们可能忽视了自下而上的过程（bottom up），尤其土壤或动物微生物的作用及过程，例如生态修复土壤微生物过程越来越得到人们重视，即从土壤到植物的上行效应。动物微生物也是同样的重要，人们在驯化作物或动物时，可能使某些祖先微生物的消失，不管是从野牦牛和家牦牛相比较，还是藏野驴在动物园的饲养环境下，消化道微生物的多样性以及碳水化合物代谢通路发生衰退，说明微生物在动物野化过程中发挥重要作用。

问题四：野生动物和牧场的双赢模式，食草野生动物是否过度保护？

如今，在大部分自然保护地确实存在人地矛盾，但是实现放牧家畜和野生动物的合理比例，保护失败并不是一个必然的结果。我们在三江源国家公园的考察中，经常遇见家畜与有蹄类野生动物混牧和谐相处的场景。关键是草地超载以后如何降低其承载力。从青藏高原大型食草动物数量来看，大约是1.3亿个羊单位，其中有蹄类野生动物总和不足200万个羊单位，约占1.5%。在三江源国家公园，这个比例加大，是20%～25%，即家养动物是野生动物的4～5倍。显而易见，如果草地超载，我们首先考虑的是减少家养动物数量。另外，有没有一个自然比例？就是说野生动物和家养动物从营养生态位角度有无合理的比例？基于野生动物和家养动物的营养生态位理论，依照营养生态位体积研究认为，藏羚羊、野牦牛、藏野驴、藏原羚和家牦牛、藏系绵羊的比例为90∶10比较合适。这只是一个理论探讨，达到这样一个比例也非常难。

问题五：草地放牧承载力的核定方法误区，青藏高原草地是否超载？

社会经济、资源利用方式将对草地放牧承载力产生长远影响。草地承载力核定的行业标准没错，但大部分在计算草地承载力存在误区。一般是用8月份最大生物量算可提供给动物的牧草量，通过遥感或地面监测的现存量为准，推算应该承载多少食草动物；但实际上，没有将食草动物已采食量计算其中，低估了草地放承载力，因此，大部分研究结果是超载过牧。

另外，研究发现，超载过牧地区集中分布在三江源的东部或西藏的一江两河地区。这些区域大都是栽培草地比较集中的地区，如果用我们拿天然草地的產量来衡量这个地区的载畜量，可能低估了该地区的承载力。同时也说明，栽培草地吸纳天然草地放牧压力起了举足轻重的作用。有研究表明，过去20年，青藏高原天然草地生产力一直在恢复之中，这意味着青藏高原的草地承载力可能在合理的范围之内。社会经济的变化对草地承载力转移也非常关键，随着人口向城镇转移，其部分草地的生产功能也随之转移。

近些年，青藏高原的家畜数量维持在一个稳定的水平或略有下降，但畜产品产量持续增加。这可能是我们提倡的农牧耦合生产方式提高了草地牧业的生产效率，减少了冬季掉膘或死亡损失。放牧草地生产效率提高的效应还体现在野生动物栖息地改善，种群数量持续增加。核算草地承载力应该使用气候生产力或者理论生产力，如何验证这是生产实践中的难题，因为合理放牧还有补偿效应（加性效应）。草地承载力核定还需考虑到畜群结构及家畜体重、有蹄类和啮齿类食草动物的贡献、理论产草量及地面验证、栽培草地对草畜平衡的贡献、生产方式对草地承载力影响等因素，这都是我们今后要做的工作。

问题六：草地-家畜生产系统的营养非平衡性，饲养周期长—超载过牧—草地退化？

一般放牧草地承载力核算只是计算草-畜平衡，没有考虑到家畜营养物质平衡。由于牧草营养物质生产存在较大的季节差异，而草地畜牧业生产目标是建立在营养平衡的基础之上，即利用最小的面积获取最大的畜牧业生产量，所以，在青藏高原，草-畜平衡在牧业生产的意义不大。

天然放牧草地家畜“夏饱、秋肥、冬瘦、春死”格局没有发生根本改变，导致了青藏高原草地牦牛饲养需要7～8年、绵羊需要4岁左右才能出栏。所以，营养非平衡性是草牧业生产的瓶颈。在冬季牧草营养匮乏时，可以把牛羊转到有草的地方，进行营养均衡饲养，较少掉膘损失，缩短饲养周期，提高生产效率。同时可使野生动栖息地面积增加。譬如在三江源东部的同德牧场等地建设栽培草地，进行燕麦与豆科牧草的混播，可以提高草产品的蛋白质产量，种草收获的营养体蛋白质远高于种植粮食作物籽实蛋白质产量。畜牧业生产就是蛋白质生产的过程，与可可西里相比，其营养承载力提高了100多倍。

问题七：草地多功能目标管理及资源空间优化配置，“双赢”的根本出路？

在全球气候变化的背景下，基于“山水林田湖草沙冰”一体化理念及资源空间优化配置理论，开展草地生产、生态和生活功能的时空优化配置。充分利用和提升栽培草地、放牧草地和保护地草地等草地类型的功能互补性，构建草地生态系统生产—生态—生活的可持续草业协调发展技术途径和模式，实现国土资源（生态）空间优化配置。

针对冷季饲草营养匮乏瓶颈，建立标准化草产品生产加工和适宜性评价试验区，集成优质牧草栽培，特别是优质豆科牧草栽培及加工利用技术，提高栽培草地饲草营养品质，提升畜牧业抵御自然灾害的能力，为营养平衡饲养和草地畜牧业高质量发展提供营养保障。在栽培草地营养供给功能的支撑下，为天然放牧草地和保护地草地输送优质草产品，保障家畜顺利越冬和快速出栏，降低载畜量，增加野生动物的栖息地，提升生物多样性维持、碳固持和水源涵养等生态功能，促进国家生态屏障和草地类自然保护地建设。更重要的是吸收保护草地内转移出来的家畜开展冷季舍饲，提升家草地畜牧业生产效率。通过区域间生态补偿支持保护地草地健康发展。同时，以建设草原类自然公园，发展旅游等产业，将会带动当地的农牧业发展，增加农牧民收入，改变的经济结构，促进草地的生态、生产和生活多功能优化。

三、草地多功能协同提升的管理实践

近年来，我和团队研究人员一起，在三江源做了一些实践，探索出一些方式，效果还是非常显著的。这些实践做法，实现了生态保护和区域发展的协调。

栖息地近自然修复技术体系。首先是草地在合理承载力范围之内，生态承载力评价技术包括：生态系统支撑条件、草地生产力、野生动物与家畜承载规模、牧民与生态体验人口承载规模、监测预警等5个维度评价。三江源区草地可持续利用的合理承载力为0.58 SHU/ha，国家公园为0.21 SHU/ha。退化草地近自然恢复提倡“乡土草种混播+免耕补播+生物炭+功能菌肥+生长季休牧”模式。

“调查+监测+物种保护+生境连通性”的生物多样性保护技术体系。野生动物的空间分布研究是物种保护的基础，适宜的生存环境能够为野生动物的生存、繁衍和避难提供良好空间，保护野生动物栖息地与保护野生动物本身处于同等重要位置，评价野生动物的生境适宜性是野生动物栖息地保护和修复的基础。尤其是对于生境破碎化严重的物种而言，建立物种迁移廊道、增强生境连通性能够保持物种种群间的扩散及基因交流。

应用无人机、AI判别、系留气球、直升机搭载光电吊舱、卫星遥感监测等新设备，对三江源国家公园野生动物栖息地分布、群落数量、生态廊道等进行有效监测和规划。

“生物多样性保护+”技术体系。实现人与自然和谐共生的前提是尊重牧民和当地社区的权利，形成可持续地生产和消费方式，发展“多策并举，多方参与”的物种多样性保护新范式，诸如生物多样性保护+生态畜牧业、生物多样性保护+野生食草动物与家畜平衡、生物多样性保护+食物网营养级复杂性、生物多样保护+栖息地修复、生物多样性保护+饲草产业。

以数字技术赋能国家公园建设，拓展国家公园大数据应用。立足三江源国家公园的自然禀赋，以数字技术建立面向生态、环境监测的生态环境物联网监测平台，实现数据传输、管理、实时在线展示等功能。建立面向科研、管理和决策部门的三江源国家公园数字产品管理展示平台，实现数据成果共享。制作了72套关键动植物的3D的AR数字模型和4套VR国家公园生态环境情景体验模型，建成面向大众的自然景观体验平台，实现国家公园自然价值、人文价值和美学价值，进而实现全民共享。

野生食草动物与家畜平衡管理示范工程。

基于“机会成本+管护成本”的补偿标准，以区域理论载畜量为牧压上限，核定国家公园内的家畜数量，转移超载家畜到公园外的外围支撑区。比如，三江源国家公园野生动物与家畜争食草场问题生态补偿投入总资金近千万元，在三江源国家公园13个行政村开展试点，改善了放牧活动对野生动物的影响，有效缓解人兽冲突，助力实现生态保护与民生改善同向发力，促进人与自然和谐共生。

通过多种措施，三江源国家公园生物多样性保护取得令人瞩目成效，藏原羚、藏野驴、藏羚羊、白唇鹿和野牦牛分别为6万头、3.6万头、6万头、1万头和1万头；2016年公布的IUCN红色名录中从“濒危” 降为“近危”，已将藏羚羊从受威胁物种名单中剔除；2017年IUCN红色名录将雪豹从“濒危” 降为“易危”；发现水獭、黄喉貂、野猪等物种新纪录，野生动物“越来越野”。

四、展望

在传统草地管理的基础和时代发展需求上，建立新时期草地多功能目标管理及多功能协同提升理念，包括：基于生命科学和可持续科学理论，协调和发挥草地动物、植物、微生物等生物资源多样性，保护地草地、放牧草地、栽培草地等草地类型多样性，调节功能、供给功能、支持功能和文化功能等生态系统服务功能的綜合特征，集成现代科技成果与高新技，提升草地的生态价值、生产价值和文化价值，统筹区域生态资源、气候资源、草畜资源，构建资源空间优化配置及耦合的绿色发展模式，最终实现保护自然、服务人民和永续发展的管理目标。