从本底与现状两个维度构建草地分等定级体系
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2021年3月,国务院办公厅印发《关于加强草原保护修复的若干意见》,提出2025—2035年的草原保护修复目标,并明确了实现目标的12条工作措施和4条保障措施,其中头两条就是建立草原调查体系和健全草原监测评价体系。而构建草原分等定级指标体系作为此项工作的基础,首先必须厘清草地、草原、草场、牧草地等相关概念。
相关概念辨析
在我国,草地、草原、草场、牧草地混合并用,这些不同的名词在概念上基本相同。在英语国家中也一样,grassland、rangeland、pasture、tussock等混合并用。
地理学从自然地理综合体的角度认识草原。草原被认为是温带干旱、半干旱区和热带干旱、半干旱区的以多年生旱生禾草为主组成的群落类型。根据草原在气候、地形、土壤和植被等方面特点的一致性,我国将草原分为温性草原、高寒草原、温性荒漠、高寒荒漠、暖性灌草丛、热性灌草丛、低地草地、山地草甸和高寒草甸等9大类。
农学或畜牧学从草地为草食家畜提供饲料的角度认识草地。将放牧的草地称之为“草场”或“草牧场”,而将用来打草贮草的草地称为打草场。我国著名草原学家任继周院士认为,草原是主要生长草本植物,或兼有灌丛或稀疏树木,可为家畜和野生动物提供生存场所的大面积土地,是畜牧业的重要生产基地。我国著名草地学家贾慎修教授认为,草地是草和其着生的土地构成的综合自然体,土地是环境,草是构成草地的主体,也是人类经营利用的主要对象。
国际上对草原或草地的认识也不尽相同。美国草原管理学会对草原的定义是:以禾草、类禾草、杂类草或灌木建群的天然植被为特征,用来放牧饲养家畜的一种土地利用类型。世界资源报告和联合国粮农组织(FAO)定义的永久性草地包括天然放牧地、永久休闲地、5年以上生产草本饲料作物的耕地、疏林地、矮木林、疏灌丛、荒漠、冻原、沿海滩涂、湿地沼泽和草甸。
综合以上不同的草地或草原概念,分析其背后对草地或草原的认知角度,笔者认为,可以将草地和草原作为同义语看待,只是草原概念偏重于自然,将草原视为一种自然之物;而草地的概念偏重于利用,视草地为一种可利用的土地资源。从空间大小的角度来看,草原要比草地辽阔,但相关土地调查技术规程并没有明确草原和草地的区分面积。不过可以肯定的是,不能将农区种植的几百亩人工草地或遗留下的“夹荒草地”称为草原。
我国实行自然资源统一调查制度和国土空间统一规划制度,因此作为与耕地、园地、林地等平行的土地利用类型,对草地或草原的调查和监测必须依据《土地利用现状分类》(GB/T 21010-2017)。按该分类标准,草地是指生长草本植物为主的土地,并且将其分类为天然牧草地、沼泽草地、人工牧草地、其他草地。可见,《土地利用现状分类》中的草地的概念和分类还是源自农学或畜牧学,即资源利用的角度。草地评价的对象应是依据《土地利用现状分类》完成的“三调”成果中的天然牧草地、沼泽草地、人工牧草地以及其他草地4类,不应包括城市绿地和临时种植饲草的耕地。
草原生态系统解析
草原具有畜产品生产功能和生态服务功能乃至景观文化功能等,这些功能是由草原生态系统的结构决定的。草原生态系统可以大概分成:无生命部分和有生命部分。前者包括大气(圈)、水(圈)、岩石(圈)和土壤(圈),后者包括草原植物、动物和微生物。
有生命的部分是草原畜产品生产功能和生态服务功能乃至景观文化功能的主体。其中,草原植物是有机物——根茎叶的制造者,是整个草原生态系统的“发动机”;草原动物是消费者,直接或间接依赖消费草原植物,草食动物(如牛、羊、马、鼠、免等)直接消费草原植物,以及以草食动物为主要食物来源的肉食动物(如狼、狐狸、鼬等)间接消费草原植物;微生物是有机物的分解者,细菌、霉菌、放线菌等微生物通过分泌消化酶,以分解草原植物的残体、草原动物排泄物以及尸体来获得能量和物质,把有机物逐级降解还原为无机物,再一次供给草原植物吸收利用。
草原植物、草原动物和微生物组成了草原生态系统的食物链和养分循环。这个食物链和养分循环依靠大气(圈)、水(圈)、岩石(圈)和土壤(圈)为其提供的光照、热量、水分、养分和空气,是草原生态系统中的有生命部分的生存生长环境。草原生态系统的无生命部分和有生命部分之间,存在着物质和能量的交换,相互作用、相互影响。
在草原生态系统中,草是草食动物、食肉动物、土壤动物和微生物的生存基础。草类种群及草的覆盖度、产量或生物量等不同,决定着草食动物、食肉动物、土壤动物和微生物种群的不同。而前者又决定于支撑草地植物生长的气候、地形、土壤、水文等自然地理条件。需要指出的是,从土壤中存在的植物根系、土壤动物和土壤微生物的角度看,在草原生态系统中,土壤介于有生命部分和无生命部分之间。但考虑到土壤的主要物质组成是矿物质,笔者将土壤归入草原生态系统中的无生命部分。
在人类没有开发利用草原之前,地上的草类种群和草的覆盖度、产量或生物量等状况及其支撑的草食动物、食肉动物、土壤动物和微生物的种群,与气候、地形、土壤、水文等自然地理条件是一致的,即一定的气候、地形、土壤、水文等自然地理条件下,必然有着一定的草类种群和草的覆盖度、产量或生物量及其支撑的草食动物、食肉动物、土壤动物和微生物的种群。但人类对草原的开发利用,使得这一切发生了变化,背离了自然条件决定的“原生态”状况。人类干扰如此之大,甚至造成草原生态系统中无生命部分的土壤发生变化,如表层土壤的有机质含量降低、沙化,甚至土层变薄等。因此,我们今天看到的草原是一个自然与人类综合体,并非“原生态”的草原,这在我国长期草原超载过牧的情形下,尤其突出。
构建草地分等定级指标体系的思路
根据上述解析,笔者认为,应以“草原动物和微生物以草地植物为食物来源,草地植物从大气(圈)、水(圈)和土壤(圈)等自然环境中获取光照、热量、水分、养分和空气进行有机物——根茎叶生产”这种发生学关系的认识,来构建草地分等定级指标体系。
草地分等应反映草地的原生本底或天然禀赋,而草地定级应反映草地在自然与人类影响下次生的地上的由草地植物、草地动物和微生物构成的有生命部分的现状。气候、地形、岩石、土壤、水文等自然条件是地球系统原生的,它不以地上的草被及其供养的动物和微生物的存在而存在,是草地或草原的天然禀赋或原生本底,不会在短时间内发生变化。因此,上述自然环境属性应该作为分等指标。以此得出的等别,反映的是大自然赋予人类的草地资源的自然质量,是进行草地生产潜力评价和载畜量核算的基础,是进行生态环境承载力与修复能力评价的基础,也是进行国土空间规划和草原保护修复规划的基础。与现状(监测结果)进行比较,可评价人类对草原的利用是维护了草地资源,还是破坏了草地资源,以及目前的利用方式是否可持续。
草地生态系统的有生命部分在人类的开发利用活动的影响下,经常会发生变化。人们对其调查和监测的结果相对于地球赋予的草地资源的天然禀赋或原生本底来说,只是一个瞬时“快照”。因此,反映现状的草地属性应当作为定级指标,对这样的现状指标评价得出的级别与分等结果进行比较,可用来评价人类活动对草地的影响。
草地分等定级指标体系的初步构想
分等指标体系。分等指标从气候、地形、岩石、土壤中选择。水是植物的生命源泉,但为什么没有选择水资源作为评价指标?这是因为考虑到一个区域的水资源取决于气温、降水量的多少和地形对水分的再分配,包括地形对温度(日照)的再分配(海拔、坡向的影响)进而对水资源的间接影响。水资源状况是调查评价的结果,主要是依据气候数据、地形数据、地质土壤数据和土地覆被数据以及监测的河川径流数据计算评价出来的。气候属性中,可以选择年均降水量、年均温度、最低温度、最高温度、干燥度等作为分等指标,也可用气候要素综合起来的气候分区作为分等指标。目前,无论是自然地理气候分区还是农业气候区划,都是以植物或作物与气候的相互关系为依据,因此,可以气候分区作为草地分等的最基层。例如,可选择上述的草原九大区作为分等指标。岩石属性中,可按地质学的岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类岩石作为分等指标,也可将这三大类岩石的次级分类类型作为分等指标。选择岩石类型作为分等指标,是因为岩石影响着风化速率和风化物的性质,其对于岩石露头多的草地或土层浅薄的草地很重要。地形指标可选择海拔、坡度和坡向等3个地形要素作为分等指标,也可以3个地形要素综合分类的地貌类型作为分等指标,如高山、亚高山、中山、低山、丘陵、平原等。土壤指标不要选择高级分类的土类、亚类类型作为分等指标,而是选择影响植物扎根立地条件和水分、养分供给能力的土壤属性,如土层厚度、土壤质地、盐分含量、有机质含量等作为分等指标。建议不选择土壤 pH、养分含量和土壤微生物作为分等指标,因为其变化较大,而且土壤微生物与土壤有机质含量和气候高度相关。草地分等不必以分等指标综合指数来划分等别,在没有各种分等指标对草地生产潜力或生态服务价值的贡献大小的定量化研究成果情形下,以综合指数来划分等别是无意义的。笔者建议,以分等指标对草地进行分类的形式来表征草地天然禀赋和原生本底的优劣,如温带湿润区漫岗壤土五花草地、温带半干旱区沙丘蒿草地。从生产潜力或生态服务价值的大小角度评价,前者肯定比后者大,而且这样一种分类式分等更能清楚地描述草地的自然地理特征。
定级指标体系。定级指标从草原生态系统中的有生命部分中选取,但建议目前不选取草原动物和微生物为定级指标。这主要是因为目前关于草原动物和微生物的调查数据很少,而且也没有成熟的调查方法;特别是草原动物和微生物依托于草地植物,即草类种群、草的覆盖度、产量或生物量等不同,决定着草食动物、食肉动物、土壤动物和微生物种群的不同。调查清楚了草地植物,根据相关性分析就可以推测出草原动物和微生物。从草地作为畜牧业生产资料的角度,草地定级指标不仅要选择草地的经济产量即产草量,还要选择可食饲草、优质饲草在草群中的比例。从草地生态功能(如防风固沙)角度考虑,可选择植被覆盖度、草类多样性等作为定级指标。如果从草、草食动物和食肉动物组成的食物链这个生态系统功能的角度看,可食饲草、优质饲草在草群中的比例依然重要。因此,综合起来,建议定级指标可选择建群草种、覆盖度、建群草种高度、产草量/生物量等。草地定级可以定级指标的综合指数来划分等级,主要考虑优质饲草在草群中的比例和产草量两个指标。当然,也可以定级指标对草地进行连续性分类命名的形式来表征现状草地级别。
综上,将分等结果与定级结果相结合,可以评价草地利用状况,揭示目前草地背离草地“原状”的程度,规划设计草地修复措施。草地分等定级结果还可用于草地资产评估,作为领导干部自然资源资产离任审计的依据。(作者为中国农业大学土地科学与技术学院教授)
全文请见《中国土地》2021年第10期
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