草原生態系統

草原生態系統(Grassland ecosystem)是以各種草本植物為主體的生物群落與其環境構成的功能統一體。草原生態學(Grassland ecology)的主要研究對象是以經營草食動物生產，獲取動物產品為目標的草原生態系統。它是隨現代畜牧業的發展而產生的，其核心是研究並闡明草原生態系統的結構、功能及各個亞系統之間的生態關係和調控途徑，為充分發揮草原資源的生產潛力和建立優化生產體系提供依據。

我國的草原生態系統是歐亞大陸溫帶草原生態系統的重要組成部分。它的主體是東北-內蒙古的溫帶草原。根據自然條件和生態學區系的差異，大致可將我國的草原生態系統分為三個類型：草甸草原、典型草原、荒漠草原。

主要點：草原生態系統分佈在乾旱地區，這裡年降雨量很少。與森林生態系統相比，草原生態系統的動植物種類要少得多，群落的結構也不如前者複雜。在不同的季節或年份，降雨量很不均勻，因此，種群和群落的結構也常常發生劇烈變化。

由於過度放牧以及鼠害、蟲害等原因，我國的草原面積正在不斷減少，有些牧場正面臨著沙漠化的威脅。因此，必須加強對草原的合理利用和保護。

草原上的植物以草本植物為主，有的草原上有少量的灌木叢。由於降雨稀少，喬木非常少見。那裡的動物與草原上的生活相適應，大多數具有挖洞或快速奔跑的行為特點。草原上嚙齒目動物特別多，它們幾乎都過著地下穴居的生活。瞪羚、黃羊、高鼻羚羊、跳鼠、狐等善於奔跑的動物，都生活在草原上。由於缺水，在草原生態系統中，兩棲類和水生動物非常少見。

草原是畜牧業的重要生產基地。在我國廣闊的草原上，飼養著大量的家畜，如新疆細毛羊、伊犁馬、三河馬、灘羊、庫車高皮羊等。這些家畜能為人們提供大量的肉、奶和毛皮。此外，草原還能調節氣候，防止土地風沙侵蝕。

世界草原的總面積為45億公頃，約佔陸地面積的24%，僅次於森林生態系統。在生物圈固定能量的比例中，草原生態系統約為11.6%，也居陸地生態系統的第二位。

草原生態系統所處地區的氣候大陸性較強、降水量較少，年降水量一般都在250-450毫米，而且變化幅度較大。蒸發量往往都超過降水量。另外，這些地區的晴朗天氣多，太陽輻射總量較多。這種氣候條件，使草原生態系統各組分的構成上表現出了一些與之適應的特點。

初級生產者的組成主體為草本植物，這些草本植物大多都具有適應乾旱氣候的構造，如葉片縮小，有蠟層和毛層，藉以減少蒸騰，防止水分過度損耗。草原生態系統空間垂直結構通常分為三層：草本層、地面層和根層。各層的結構比較簡單，沒有形成森林生態系統中那樣複雜多樣的小生境。

草原生態系統的消費者主要是適宜於奔跑的大型草食動物，如野驢和黃羊。小型種類如草兔、蝗蟲的數量很多。另外還有許多營洞穴生活的嚙齒類，如田鼠、黃鼠、旱獺、鼠兔和鼢鼠等。肉食動物有沙狐、鼬和狼。肉食性的鳥類有鷹、隼和鷂等，除此而外的鳥類主要是雲雀、百靈、毛腿沙雞和地鵏。它們之中有的棲居於穴洞之中。

草原也是我國主要的自然生態系統類型之一。據《中國統計年鑒》(1988)提供資料，我國可利用的草原面積為3.365億公頃，佔世界草原總面積的7.1%左右。我國草原的類型較多，從整體上看，內蒙古草原以多年生、旱生低溫草本植物佔優勢，建群植物主要是禾本科草類，其中以針茅和羊草最有代表性。前者為叢生禾草，後者為根莖禾草，根莖發達，對防風固沙起著重要作用；我國中部為稀疏草原，以大針茅為主；西部為荒漠草原，以叢生戈壁針茅為主。

草原對大自然保護有很大作用，它不僅是重要的地理屏障，而且也是阻止沙漠蔓延的天然防線，起著生態屏障作用。另外，它也是人類發展畜牧業的天然基地。

從總體情況看，草原生態系統的物種多樣性遠不如森林生態系統，但食物網的結構也很複雜(圖6-11)。對光能的利用率不如森林生態系統高，通常為0.1-1.4%左右。前蘇聯的草甸草原可達1.32%，而我國和其它一些荒漠草原尚不及0.1%。水常常是草原生態系統初級生產力的決定因素。據統計，全世界草原生態系統的凈初級生產力的均值為500g/m2·a，但水分不足的溫帶乾旱地區卻只有100-400g/m2·a，水分較充足的亞熱帶草原，可提高到600-1500g/m2·a。草原生態系統凈初級生產力的最高水平可達3000-4500g/m2·a(Breymeyer），1978)。草原生態系統的初級生產力中，地下部分的生物量所佔的比例較大。我國草甸草原初級生產力的分配是地下/地上=2.29。一般地講，草原初級生產力在所有陸地生態系統中屬於中等或中下等水平。初級生產量通過食物鏈轉入草食動物和肉食動物各營養級之間的轉化效率為1%-20%左右。以牛為例，一條牛所採食的植物能中，約有48%因維持正常生理活動而消耗掉，43%的能量以糞便形式排出，只有9%用於軀體組織的建造。但不同種類或不同品系之間，能量的轉化效率差別很大。選擇適宜的動物種類，組建合理的食物鏈以提高初級生產的轉化效率，是草原生態學所研究的主要課題之一。

草原退化、鹼化和沙化、氣候惡化以及嚴重的鼠害等一系列生態問題，在全國絕大多數草原均程度不同地存在著，這是人類對草原不合理利用所造成的生態惡果。草原退化的標誌之一是產草量的下降。據調查，全國各類草原的牧草產量普遍比50-60年代下降30-50%。如新疆烏魯木齊縣，1965年每畝草場平均產草量85千克，到1982年已降至53千克，平均每年減少1.5千克。草原退化的標誌之二是牧草質量上的變化，可食性牧草減少，毒草和雜草增加，使牧場的使用價值下降。例如，青海果洛地區，草原退化前，雜、毒草僅佔全部草量的19-31%，退化后增加到30-50%，優質牧草則由33-51%下降到4-19%。草原退化，植被疏落，導致氣候惡化，許多地方的大風日數和沙暴次數逐漸增加(表6-1)。氣候的惡化又促進了草原的退化和沙化過程。我國是世界上沙漠化受害最重的國家之一。我國北方地區沙漠化面積已近18萬平方公里，從50年代末到70年代末的20年間，因沙漠化已喪失了3.9萬平方公里的土地資源。草原鼠害也日益嚴重，據1982年全國草原滅鼠會議反映，全國草原牧區受鼠害面積達6600萬公頃，有的草場鼠洞密度多達每公頃4600個以上。使草場完全被破壞而失去使用價值。據估計全國每年因鼠害損失的牧草約有50億公斤，直接經濟損失有十幾億元。鼠害的發生既是草原生態系統平衡失調的惡果，也是造成草原生態環境進一步惡化的原因之一。

長期以來，我國牧業生產不是以畜產品的數量和質量作為增長指標，而強調的卻是牲畜頭數的總增長率或存欄頭數的凈增長率，由此導致的是牲畜頭數越養越多，而每頭牲畜佔有的草地面積越來越少，牲畜生長速度下降，存欄時間不斷延長，這又必然使載畜量上升，打破了畜草之間內在的平衡。這種超載過牧所導致的草原退化是個漸變過程。單位面積上牲畜增多，可食性牧草被牧食的就越多，於是就沒有足夠的草籽維持牧草的再生，牧草產量要麼下降，要麼是毒草和雜草增多。這種局面若得不到控制，將出現惡性循環的局面：單位面積上可食牧草減少而牲畜量卻很多，牲畜不得不增大覓食範圍和頻次，這就加重了對草場土壤結構的物理性破壞，而這又反過來限制了牧草的生長。長時間的這種惡性循環便使草原逐漸貧瘠、退化直至沙化。在我國北方草原沙化的成因中，超載過牧是居第二位的重要因素(表6-2)。據研究，美國一些州的沙漠化就是在歐洲殖民者入侵后的幾百年間，由於過度放牧而造成的。

人和自然兩種因素都可以控制草原載畜量，但人的控制是自覺控制，可以達到既發展畜牧又保護草原生態平衡的效果，是有利的。而自然控制是草原生態系統超載過牧的反應，是一種災難性控制，其結果往往是大批牲畜死亡，影響牧業的發展。

在人類的發展過程中，開墾草原一直是增加農田耕種面積的主要途徑之一。而且古今和國內外也確有許多草原變成了“大糧倉”。但是，由於草原多處於氣候條件比較嚴酷、生態平衡脆弱的乾旱與寒冷地區，盲目的開墾以及墾后的管理不當，常常造成既達不到糧食增產的目的而又使草原原有植被遭破壞的局面。國內外均有這方面的事例和教訓，例如在我國的青海省，50年代曾在草原區農墾近40萬公頃，到1963年就棄耕21萬公頃，有些土地開墾后根本就不能耕種，既浪費了大量人力物力，又破壞了草原植被。人類對資源的掠奪性開採：從表6-2中可以看出，草原生態環境被破壞的諸多因素中，自然因素所佔的比例還不足6%，由於人口的增加和經濟活動的增強，給草原生態系統造成了很大的壓力。尤其是對草原資源的掠奪式開採，也使一些草場遭受嚴重破壞。例如，內蒙古蘇尼特右旗的草原上生長著髮菜、蘑菇和藥材，每到採收季節，成千上萬的人擁進草原大量挖掘這些植物，使這個旗20%的草場遭到破壞。

草原生態系統的保護已引起了國家重視，我國《草原法》已於1985年10月1日起正式實施，這是我國對草原地位作用及草原生態環境惡化危害認識達到了一個新水平的標誌，也是我國對草原生態系統由自然利用走向科學管理的開端。根據我國的具體情況，草原生態系統的保護和恢復對策特別應著重於以下幾方面：

我國草原生態系統遭受破壞的主要原因之一就是長期以來缺乏科學的、有效的管理措施。國際上自本世紀60年代末就開始應用系統分析的方法對草原生態系統進行科學管理(Eoodall，1979)。而我國迄今為止，大部分草原還是處於“牧草自生自滅”和“靠天養畜”的落後狀態。加強草原生態基礎理論如載畜能力、牧業生產最佳方式以及科學管理技術的研究，是草原生態系統保護對策中應首先引起重視的問題。包括改革某些落後的經營方針，實行適度放牧、以草定畜、推行季節牧業以減輕草場壓力，給牧草提供休養生息的時機以及其他可使草原植被得以恢復和發展的各種措施，實行科學化管理方式。

建立圍欄，實行分區輪放，合理利用草場等，都是已被證明的保護和恢復草原生態系統結構和功能的有效措施。否則，我國草原退化等問題還將要繼續發展。根據中國農業科學院草原研究所的預測，若不能儘早改進目前牧業的生產經營方針，在今後的15年內，內蒙古全區草原產草量年平均下降率可達2.3%，全國主要牧業省、區的草原產草量在1990年和2000年時，將比目前分別下降15%和30%，局部地區將出現牧草枯竭的嚴重局面。另外，從長遠考慮，通過技術改造和適當增加投資，實行集中化經營的草業，其經濟效益更大。在畜牧業要發展、草原生態環境要保護的情況下，必須要以人工草地和種植飼料來獲得高的經濟效益和環境效益。目前我國人工草場的面積僅占草原總面積的0.4%，只是美蘇等國的1/25。而據專家們的估計，種植牧草0.5-1%，可增加全部生產能力的0.5-1.0倍。可見發展人工種植牧草業是一項短期內即可獲得巨大經濟效益的措施，同時又利於草原生態系統的恢復。

當前，世界農業發展的規律是畜牧業(特別是食草動物)的比重日益增加，發達國家大都完成了由以農業向以牧業為主或農牧並重的轉變，牧業的產值佔到農業總產值的50%以上。我國的草地佔國土總面積的40%左右，是現有農田的3倍。而且我國南方的荒山草坡地有幾千萬公頃，畜牧業發展潛力很大。據統計，雲南省荒山草坡面積是農田面積的5倍，貴州為8倍，四川為1.7-4.8倍。這些地區水熱氣候條件好，牧草可四季常青，草的生長速度快，單位面積產量一般是北方的3-4倍，因而這是我國大興草業的主要基地。草是農、林、牧三者之間的紐帶，應該充分利用這些自然和資源條件，發展草業和畜牧業，形成新的農業生產結構體系。這也是彌補這些地區耕地少和減輕農田壓力的有效措施。

牧區開展現代化草業生產，是一項包括種植、畜牧、養殖業在內的綜合性事業，也是知識密集型的產業。如在牧草的生產過程中，涉及到優良草種的選育、引種、防止自然敵害等科研問題。在畜牧環節，涉及到放牧方式、肥育飼養、畜草平衡等。畜產品的加工利用要運用現代生物學技術，綜合加工，取得有價值的產品，如培養食用真菌、廢物飼料化，產沼氣等。所以牧區發展現代化草業，將會形成符合生態規律的牧業生產新體系，保護和促進草原生態系統的恢復和發展。