文/山丹1 王征2 李昕洁1 王冬梅1 乌仁其其格1,3
摘 要:呼伦贝尔草原是我国重要的生态屏障,但近年来面临着严重的退化威胁,植物种群恢复是草地退化修复的关键。本文以呼伦贝尔草原为例,分析了当前植物种群恢复过程中存在的问题,并提出了构建系统性草地生态修复技术体系、采用多元化草原植被恢复策略、加强土壤理化性状修复与改良,以及建立智能化植物种群监测预警平台等优化措施,旨在提升草原生态系统的稳定性和可持续发展能力。
关键词:呼伦贝尔草原;植物种群恢复;生态修复
健康的草地生态系统能够涵养水源、防止水土流失、固碳释氧、维护生物多样性,对于区域经济发展和社会稳定具有重要意义。由于自然和人为因素的影响,许多草地正面临着严重的退化威胁。因此,积极开展草地退化修复工作,刻不容缓。本文以呼伦贝尔草原为例,探讨了植物种群恢复中的问题及优化措施。
1 呼伦贝尔草原生态系统基本概况
呼伦贝尔草原,地处内蒙古自治区东北部,地域辽阔,东西绵延约350km,南北延伸约300km,总面积约11.3万平方公里,是世界四大草原之一,也是我国北方地区保存最为完好的草原生态系统。温带大陆性季风气候,四季分明,年均温在0℃左右,但年温差和日温差都较大。降水量主要集中在夏季,年降水量介于250~350mm之间,属于半干旱地区。丰富的植被资源是呼伦贝尔草原生态系统的重要组成部分,这里拥有种类繁多的植物。据统计,草原植物种类超过1000种,隶属于100多个科和450多个属,其中多年生草本植物是构建草原植被群落的基础。这片广袤的草原不仅拥有丰富的生物多样性,更发挥着水源涵养、水土保持、防风固沙以及碳汇等功能。近年来,由于气候变化、过度放牧以及人类活动加剧等因素的影响,呼伦贝尔草原的生态系统正承受着巨大的压力,其脆弱性日益显现,草地退化、沙化等问题日趋严重,使得对植物种群的恢复与保护成为刻不容缓的任务。
2 植物种群恢复问题分析
2.1 植物种群恢复工程系统性不足
呼伦贝尔草原植物种群恢复工作起步较晚,目前仍处于探索阶段,整体规划和系统性部署严重不足。许多修复项目缺乏周全的前期评估,对项目区生态环境本底、植物群落组成、土壤条件等关键因素的调查研究不够深入,导致技术措施选择不当,修复效果大打折扣。此外,技术集成与推广也面临挑战,先进适用的修复技术未能有效转化为实际生产力,许多地区仍然沿用传统低效的修复方法。这种缺乏系统性的现状,阻碍了修复工程的整体进展,使有限的资金和资源未能得到充分利用,最终影响了草原生态系统的恢复速度和质量,难以实现可持续发展目标[1]。
2.2 草原植被覆盖率下降
近年来,呼伦贝尔草原植被覆盖率下降,直接威胁着草原的生态功能和畜牧业的可持续发展。根据长期监测数据显示,1988年天然牧草地面积为1039.09万公顷,到2008年减少至828.20万公顷,年均退化速度高达1.14%。尤其在1990~2000年间,天然牧草地面积锐减,年均退化速度飙升至2.09%。多年来过度放牧导致植被覆盖率下降,长期超载的牲畜啃食严重破坏了草原植被的生长和更新,导致优良牧草比例下降,草地生产力锐减。近些年,呼伦贝尔地区气候暖干化趋势加剧,春季干旱多风,夏季高温少雨,导致水分蒸发加剧,草原植被难以获得充足的水分供应,生长受到抑制,覆盖率自然下降。一些地区土地利用不合理,过度开垦、矿产资源过度开发等现象严重,也对草原植被造成了直接破坏,减少了草原面积,降低了植被覆盖率[2]。
2.3 草原土壤理化性状恶化
长期以来,呼伦贝尔草原土壤有机质含量不断下降,导致土壤肥力匮乏,难以支撑植物的正常生长需求。土壤结构遭到严重破坏,板结现象普遍存在,通气性差,限制了根系发育和水分养分的吸收。许多区域土壤的持水能力下降,导致干旱胁迫加剧,植物难以获取足够的水分维持生命活动。此外,土壤养分有效性降低,植物所需的氮、磷、钾等重要营养元素含量不足,限制了植物的生长速度和生物量积累。在一些沙化严重的地区,土壤的质地变得疏松,抗蚀能力减弱,容易发生风蚀和水蚀,进一步加剧了土壤的退化[3]。
2.4 植物种群监测预警能力不足
目前依赖的监测手段主要包括地面调查和常规遥感技术,这些方法存在空间分辨率不足、数据获取周期长、成本高等局限性,难以实时精准地监测动态变化的植物种群。地面调查受人力物力限制,覆盖范围有限,无法保证数据采集的及时性和准确性,难以反映草原植被的整体状况。传统的遥感技术,虽然能提供大范围的植被信息,但其精度往往难以满足精细化管理的需求,对物种组成和群落结构的识别能力也有待提高。此外,缺乏有效的预警机制,对草地退化和植物种群变化的响应常常滞后,导致及时干预和有效治理措施的缺失。
3 植物种群恢复优化措施
3.1 构建系统性草地生态修复技术体系
为克服呼伦贝尔草原植物种群恢复工程的系统性不足,需构建一套科学完备的草地生态修复技术体系。首先,应加强全局性部署,制定涵盖全区域的草地生态修复总体规划,明确修复目标、阶段性任务及技术路线,并细化到具体旗县,实现资源的统筹配置与高效利用,避免重复建设和资源浪费。其次,在项目启动前,需开展全面的前期评估,深入调查项目区生态环境本底、植物群落组成、土壤条件、水文特征等,采用多源数据融合分析方法,准确评估退化程度,为技术方案制定提供科学依据,确保技术措施的针对性和有效性。还需建立健全技术标准和规范,制定统一的技术规程和操作标准,规范修复过程,确保修复质量,并定期更新完善,以适应不断发展的技术和实践需求。最后,应提供配套的技术物资和队伍,建立健全技术培训体系,培养高素质的专业技术人员,配备先进的设备和物资,确保修复工程顺利开展,并建立技术支持和咨询服务平台,为基层提供技术指导和支持,确保先进适用的修复技术能够有效转化为实际生产力,最终实现草原生态系统的可持续恢复[4]。
3.2 采用多元化草原植被恢复策略
呼伦贝尔需采取多元化策略,多管齐下,有效提升植被覆盖率。针对过度放牧导致的植被破坏,应科学核定草原载畜量,并严格执行草畜平衡制度,推行轮牧、休牧、禁牧等合理利用措施,有效控制牲畜数量及活动强度,降低其对草原植被的啃食压力。需积极推广优质牧草品种,提升草原的生产力,以替代目前草原上退化严重的牧草。要开展针对当地气候和土壤条件的牧草品种筛选及驯化工作,培育高产、优质、抗逆性强的新品种,并大规模推广种植,逐步提高优良牧草在草原植被中的比例。需加强对草原的保护和管理,建立完善的草原保护法律法规体系,加大执法力度,严厉打击非法开垦、采矿等破坏草原植被的行为,确保草原生态环境得到有效保护。
面对气候暖干化加剧带来的挑战,需选择并推广耐旱、耐瘠薄的乡土草种,如具有较强抗旱能力的冰草、羊草等,通过人工播种或补播的方式,增加草原植被的多样性及抗逆性。还需积极探索滴灌、微喷灌等,提高灌溉效率,减少水资源浪费,为草原植被提供必要的灌溉支持。针对土地利用不合理的问题,需优化土地利用规划,减少对草原的占用,并积极开展退耕还草、退牧还草等生态修复工程。在退耕还草过程中,应选择适宜的乡土草种,并结合当地土壤和气候条件,采用科学的种植技术,确保退耕还草工程取得良好的效果。对于已破坏的草原,需采取相应的修复措施,如人工播种、补播、土壤改良等,以恢复草原植被的生长。同时,应加强对矿产资源开发的监管,严格执行环境保护法律法规,确保矿产资源开发活动不对草原生态环境造成破坏,并积极开展矿山生态修复工作,恢复矿区植被。
3.3 加强土壤理化性状修复与改良
针对呼伦贝尔草原土壤有机质下降、结构破坏、持水能力降低及养分有效性下降等问题,需采取多方面协同的土壤修复与改良策略。第一,需着力提升土壤有机质含量,改善土壤结构、增强土壤肥力。建议大规模推广有机肥的施用,提高土壤有机碳的固持效率,进而提升土壤的保水保肥能力。第二,应积极采取措施改善土壤结构。深耕松土是有效的物理改良方法,它能够打破土壤紧实层,增加土壤孔隙度,提升土壤通气性和透水性,促进根系生长。可以选用一些具有改良土壤结构作用的绿肥作物,如紫云英、苜蓿等,通过根系分泌物和残体分解,改善土壤团粒结构,增强土壤的稳定性。第三,为提升土壤持水能力,可在适宜区域推广覆盖种植技术,利用作物秸秆、地膜等覆盖材料,减少水分蒸发,提高土壤水分利用效率。第四,对于土壤养分有效性降低的问题,可通过土壤养分检测,科学确定施肥种类、数量和施肥时间,提高肥料利用率,避免养分流失。也可以采用生物固氮技术,利用豆科植物或固氮菌提高土壤氮素含量,降低化肥用量,减少环境污染。第五,针对沙化严重区域,需采取工程措施与生物措施相结合的综合治理策略。可以设置沙障、营造防护林带等,以减少风蚀和水蚀,稳定土壤。同时种植固沙植物(沙柳、柠条等)增强土壤抗蚀能力,促进植被恢复[5]。
3.4 建立智能化植物种群监测预警平台
需建立一个集实时监测、动态预警、精准管理于一体的智能化平台。该平台的核心在于整合多源数据,构建空天地一体化监测网络。可采用高分辨率遥感卫星影像提供大范围、高精度的植被覆盖度信息,并结合无人机低空遥感技术,获取更精细的植被类型、物种组成和群落结构数据,实现对重点区域的精细化监测。要加强地面传感器网络的部署,实时采集土壤水分、温度、光照等环境因子数据,并结合物联网技术,实现数据的自动采集、传输和存储。该平台还将整合地面调查数据,利用移动终端设备,方便工作人员进行实地数据采集,并通过GPS定位技术,确保数据与空间位置的精准对应。
为了提高数据处理效率,平台将采用先进的机器学习和深度学习算法,对多源数据进行融合分析,提取关键指标,如植被指数、物种多样性指数、群落稳定性指数等,并建立预测模型,预测和预警植物种群的动态变化。平台的预警功能将基于预设的阈值,当关键指标超过阈值时,系统将自动发出预警信息,提醒管理人员及时采取干预措施。同时,该平台还将提供数据可视化功能,方便管理人员直观地了解植物种群的动态变化和潜在的生态风险,为科学决策提供数据支持。最终,通过平台的数据分析和预警功能,草原管理部门能够及时掌握植物种群的动态变化趋势,有效应对潜在的生态风险,从而为制定精准的生态修复方案提供科学依据,提高生态修复措施的有效性,实现呼伦贝尔草原的可持续发展。
4 结语
当前,植物种群恢复仍面临诸多挑战,需要采取系统性的修复策略。通过构建科学的修复技术体系、优化植被恢复模式、改善土壤条件并加强监测预警,可以有效提升草原生态系统的稳定性和恢复力,最终实现人与自然的和谐共生。
参考文献
[1]李祎,李亚晓,亓雯雯,等.全球草地退化的成因、修复技术及恢复效果评估研究进展[J].中国草地学报,2024,46(11):110-129.
[2]阳辉,廉诗启,曹建生,等.退化草原草场修复和恢复理论与技术研究进展[J].生态科学,2024,43(5):207-215.
[3]张培青.修复方式对退化天然草地生态系统植物群落结构及生产力的影响[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2024.
[4]姜亚东,刘鑫,郑颖,等.内蒙古草地资源退化现状及生态修复探索[J].草原与草业,2023,35(1):57-61.
[5]陈俊松,张英团,刘永杰,等.我国草原修复成效评价指标体系构建探究[J].林业调查规划,2023,48(2):125-128.
通讯作者:乌仁其其格。
(作者单位:1呼伦贝尔学院;2呼伦贝尔市生态环保局;3内蒙古草业技术创新中心有限公司)