李永宏-草原退化修复

内蒙古草原的退化与恢复李永宏内蒙古大学生态与环境学院天然羊草草原放牧场你知道：问题很严重退化的冷蒿草原放牧场草原荒漠化非常严重草原的退化与恢复（大纲）1.术语与框架2.机制、格局与动态①时-空互代②植物大小/密度互补3.退化草原自然恢复与快速修复4.可持续草原利用体系游牧？牧场管理一、恢复生态学：术语Restoration恢复恢复到与周围生态景观融为一体的自然、正常功能、可自调节系统。[NationalResearchCouncil,1992]Rehabilitation康复Recovery自我恢复(self-recovery)Reclaimation复垦(Maybereplacements,notnecessarilyrestoration)Remedation修复(Repair)Mitigation减缓(rehabilitationofanotherecosystem)生态系统结构（物种多样性,结构复杂性）生态系统功能（生物生产,养分循环，固碳释氧…）健康生态系统退化生态系统天然生态系统受损生态系统图1生态系统受损梯度上生态系统状态转化概念模型。台阶1-6为生态系统状态，其高低表示生态系统功能强度。生态系统受损梯度上存在两个修复域值，其一由生物间的相互作用限制，其二由物理环境限制，不同受损程度的生态系统需用的主要修复措施不同，有改进管理、植被或物理环境（Whisenant,1999)。123管理改进措施4植被改进措施56环境改进措施生物互作限制非生物环境限制恢复生态学:理论框架恢复生态学:资源获取能力生态系统过程生态系统过程生态系统过程全功能低/部分功能不功能高水分利用效率低高能量固定效率低高养分固持效率低高有机质资源低中地貌在资源获取中的作用高低微地形在资源获取中的作用高Degradation生物互作限制非生物环境限制诊断与修复决策12RecoveryRecoveryrequiresrequires3Modificationoftheimproved4physicalenvironmentmanagementRecoveryrequires5vegetation6manipulationbioticinteractionabioticlimitation草原放牧退化演替系列（趋同）1960s-1980s气候干燥度梯度StipakryloviiStipagrandisLeymuschinensisStipabaicalensisArtemisiafrigidaGRLScale:024kmLegendGGrazinggradientLClimaxplotRRecoveryplotIMGERSVillageLivestockstationXilingriverCountoursSands二、牧压梯度vs恢复演替（Space-for-timesubstitution）[案例研究]恢复演替原生植被(a)8384858687888990919293G8G7G6G5G4G3G2G1Speciesrichness010203040ClimaxRecoveryGrazinggradient(b)8384858687888990919293G8G7G6G5G4G3G2G1Speciesevenness0.00.20.40.60.81.0(c)RecoveryyearsGrazinggradient8384858687888990919293G8G7G6G5G4G3G2G1Speciesdiversity0.00.51.01.52.02.53.0物种丰富度天然恢复中物种均匀度恢复中天然趋同物种多样性恢复中天然趋同牧压梯度vs恢复演替:物种多样性RecoveryyearsGrazinggradient8384858687888990919293G7G6G5G4G3G2G1Biomass(gDM/m2)050100150200250300RecoveryClimaxGadienttrendlineofrecoveryvegetation牧压梯度vs恢复演替:生产力牧压梯度vs恢复演替：时空互代（Space-for-timesubstitution）时空对应性：Score1-30-20-10010Score2-15-10-5051015AgropyronmichnoiLeymuschinensisArtemisiafrigidaStipagrandisAlliumbidentatum&ArtemisiacommutataCleistogenessquarrosaOtherspeciesCaraganamicrophylla(b)Axis1-0.24-0.22-0.20-0.18-0.16-0.14-0.12-0.10Axis2-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.20.3RecoveryClimaxGradientG1R83(a)Lietal.2008Restor.Ecol.Axis1-0.14-0.12-0.10-0.08-0.06-0.04-0.02Axis2-0.25-0.20-0.15-0.10-0.050.000.050.100.15PloughedHarrowedRecoveryGrazingClimaxiiii24年草原植被变化规律Baoyin&Li，2009，RangeEcolMgmt自然放牧退化草原不同机械处理后的恢复轨迹三、退化草原恢复演替动力学和快速修复措施1982-自然恢复浅耕翻耙地放牧结果避免浅耕翻：ShallowploughshouldbeavoidedonthedegradedL.chinensisgrassland.ItcanlargelyacceleratetherecoveryofL.chinensisshootpopulation,butitreducesspeciesdiversityandworsenthestructureofgrasslands.Itsimprovementingrasslandisofshort-term,andcauselanddesertification.耙地效益低：Harrowisnotviablewhencostofthepracticeisconsidered.ItfacilitatetherestorationofL.chinensis,and,tosomeextent,toacceleratethestructuralrecoveryofthedegradedgrassland,butitdoesnotbringaboutaimprovementofgrasslandproduction自然恢复胜出:Forthewidelydistributedgrazing-degradedL.chinensisgrassland,naturalrecoveryissuperiortomechanicalinterventionofshallowploughandharrowfortheirrestoration.Possibleexceptiontothismayonlyonthemostseverelydegradedordesertifiedareaswherethecommonspeciesandtheirreproductive(seedbankandpropagate)existlittleintheecosystem.四、游牧：最和谐的草原利用方式？蒙古国依然完全延续着游牧的生产方式AnimalsWildHorseMongoliangazelle(EquusPrewalskii)(Procapragutturosa)游牧体系下的退化草原*Artemisiafrigida&Potentillaacaulis,*曾是Stipakrylovii&Leymuschinensis蒙古国后杭爱省Tsetseleg苏木;开车200KM大多是这样的草原游牧，退化500牧户,完全游牧每户均约1100只/头畜(主要绵羊和山羊）每户有至少三个游牧有营地（春，夏秋，冬）游牧本身不能阻止草原的退化有足够大的草原空间去游牧才是保障牧民经济意识兴起，“共地悲剧（TragedyofCommons）”[在过去的8年中,政府没有征集任何草场/家畜税]呼唤游牧制度回归，设计双定居游牧模式?ShangZH,GibbMJetal2014.RangelandJ.草原放牧地的精准管理不需要游牧，需要轮休；管理留茬高度，不是载畜率；如新西兰草地管理中：•黑麦草草地,“三叶放牧”原则；•多块草地轮牧,“最高草原则”(Wedge)草地的多功能性&生态系统服务价值草畜产品价值只是生态系统服务价值1/5•生态旅游；•防风固沙（生态奖补);……不同区域类型--不同草原利用政策与条规1、生物与文化多样性保育与发展区功能自然生态系统和生物多样性保育；草原传统土地利用方式保育；草原民族文化保育；草原生态与文化休闲旅游。2、草原生态畜牧业发展区生态优先（防风固沙，增碳减排）放牧作为草原管理的手段3、高效草牧业发展区域环境优先草业发展现代草牧业发展4、非草资源开发区矿产资源水利资源清洁能源（风能，光伏）生态保护型草原畜牧业区区域间关系高效集约草牧业发展区生物与文化多样性保育区资源开发区箭头方向示意支持方向；图框大小示意各区面积大小的顺序（非比例）；急需建立生物与文化多样性保育区;结论草原退化与恢复演替过程基本清楚（机制研究）草原恢复措施重点需考虑效益（休牧）生态优先的草原保护利用体系（少折腾）认识草原生态系统服务全价值（功能区划）草原的价值…Thankyou