中國草地資源的現狀分析

1、 2016 年 第 61 卷 第 2 期：139 ~ 154 引用格式 引用格式: 沈?；? 朱言坤, 趙霞, 等. 中國草地資源的現狀分析. 科學通報, 2016, 61: 139–154 Shen H H, Zhu Y K, Zhao X, et al. Analysis of current grassland resources in China (in Chinese). Chin Sci Bull, 2016, 61:

2、139–154, doi: 10.1360/N972015-00732 © 2015《中國科學》雜志社 www.scichina.com csb.scichina.com 《中國科學》雜志社 SCIENCE CHINA PRESS 專輯: 生態(tài)草牧業(yè)理論范式與技術體系 評 述 中國草地資源的現狀分析 沈?；?, 朱言坤, 趙霞, 耿曉慶, 高樹琴, 方精云 中國科學院植物研究所, 植被與環(huán)境變化國家重點實驗室, 北京

3、 100093 * 聯(lián)系人, E-mail: shen.haihua@ibcas.ac.cn 2015-06-30 收稿, 2015-10-02 修回, 2015-10-08 接受, 2015-12-03 網絡版發(fā)表 中國科學院重點部署項目(KSZD-EW-Z-012)、中國科學院學部咨詢評議項目(2011-4-13-1)和國家自然科學基金(31330012)資助 摘要 中國草地面積廣闊, 自然資源豐富, 準確評估草地資源既是合理

4、開發(fā)和利用草地的基礎, 也對生態(tài)環(huán)境的保護具有重要意義. 但是, 關于中國草地面積、 生產力和承載力等本底數據至今為止尚沒有系統(tǒng)的梳理. 本文收集、整理了過去幾十年來我國草地資源研究的各類數據, 并利用1982~2011年的遙感影像(NOAA/AVHRR-NDVI)和氣候數據重新估算了我國天然草地生物量和生產力及其近30年的變化. 由于草地的定義、數據來源和分析方法不同, 現存資料對中國天然草地面積的估算差異很大, 變動范圍達2倍以上(

5、1.67×106~4.31×106 km2), 這些資料也表明, 我國目前的天然草地面積在2.80×106~3.93×106 km2之間比較合適. 草地生物量的估算值也存在顯著差異,平均地上生物量在79~123 g m?2之間, 但本文對最近30年(1982~2011年)天然草地地上生物量的重新估算結果為178 g m?2, 在此期間平均每年增加0.4 g m?2. 我國天然草地平均凈初級生產力的

6、估算差異更大, 為89~320 gC m?2a?1(平均176 gC m?2 a?1), 但許多研究都發(fā)現近年來有增加趨勢. 而基于過去30年平均氣候估算, 我國天然草地的潛在生產力可高達348 gC m?2 a?1. 另一方面, 我國人工草地面積比較小, 約為2.09×107 hm2, 但生產力高, 可達天然草地的2.7~12.1倍. 由于我國對天然草地缺乏有效管理, 加上人工草地的比例低, 目前我國草地對放牧家畜的承載力比

7、較低, 很多地方的超載現象較為嚴重, 平均超載率估計為20%. 此外, 降水的不足始終是影響我國草地生物多樣性、生物量和生產力的重要因素, 進一步探討氣候變化和過度放牧等人為活動對我國草地資源的數量和質量的影響是十分必要的. 關鍵詞 草地面積, 分布, 多樣性, 生物量, 生產力, 承載力 “草地”并沒有一個明確統(tǒng)一的定義. 植物生態(tài)學或植物地理學的草地通常指以草本植物占優(yōu)勢的植物群落[1,2], 可包括草原、草甸、草本沼澤、草本

8、凍原、 草叢等天然植被, 以及除農作物之外草本植物占優(yōu)勢的栽培群落. 農學里的“草地”主要指畜牧業(yè)的“資源”, 不僅包括以草本為主的植物群落, 還包括灌木和稀疏樹木等可用于放牧的植被[3~5]. 為了避免討論時的歧義, 本文的草地指植物生態(tài)學或植物地理學的定義, 但在敘述特定的文獻資料時就以原文的定義為準. 不論依據哪種定義, 草地都是一種分布遼闊的陸地生態(tài)系統(tǒng)類型. 聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織(Food and Agriculture O

9、rganization of the United Nations, FAO)估計全球草地面積為3.5×109 hm2, 覆蓋約26%的陸地面積[6]. 我國第一次草地普查結果表明, 中國各類天然草地約有4×108 hm2, 占國土面積的41.7%, 總面積僅次于澳大利亞, 位居世界第二[7]. 在我國, 草地不僅提供飼草飼料支撐畜牧業(yè)生產, 在防風固沙、 水土保持、 水源涵養(yǎng)以及生物多樣性保護和陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)

10、中也扮演著重要角色. 但是, 近年來141 評 述 表 1 不同資料來源的我國天然草地面積(單位: 106 km2) Table 1 The area of natural grasslands from different resources (106 km2) 數據來源 面積 占國土面積 比例(%) 定義或內涵 文獻 1:4000000中國植被圖[22] 4.06 42.3 [24] 1:1000000中國植被圖[2

11、3] 2.80 29.2 草原、草甸、草叢、草本沼澤 本研究 第一次草場普查(1979~1990) 3.93(3.56) 40.9 草原、草甸、荒漠、灌叢、疏林地等 [7] 中國草地資源數據 3.55 37.0 草原、草甸、荒漠、灌叢、疏林地等 [24] 1:4000000草地資源圖[25] 3.60 37.5 荒漠、草原化荒漠、荒漠草原、草原、草甸草原、草甸/草叢/灌草叢 [24] 1:4000000土

12、地利用圖[26] 3.49 36.4 [24] 中國1:1000000土地資源圖[27] 4.31 44.9 草原、草坡、荒漠沙地 [28] NOAA/AVHRR全球植被圖 1.67 17.4 草本植物群落, 灌木或喬木蓋度<10% [29] 1:100000土地利用數據庫(2000) 1.85 19.3 天然草地、改良草地、割草地 [30] MODIS草地覆蓋類型產品2001 2.25 23.4

13、 草地、草甸、草本沼澤 [31] TM和中國陸地衛(wèi)星影像(1999~2000) 3.31 34.5 草原、草甸、荒漠、灌叢、疏林地等 [32] BIOME3模型 3.78 39.4 高草/低草型草地、干旱區(qū)灌叢/草原、極地/高山苔原 [33] CSCS模型 2.91 30.3 草原、草甸、凍原 [34] 自然環(huán)境多樣, 氣候的時空變化大, 加上人為干擾嚴重, 草地面積的年際變化也很大. 杜青林[32]利用遙感數

14、據發(fā)現, 在20世紀90年代到21世紀初, 草地面積除在青海、江西、寧夏等省份有所增加外, 在其他大部分省份都有所減少, 而且草地的斷片化也很明顯, 全國成片草地的面積總共減少了7%. 過度放牧及草地開墾為農田是導致草地面積減少的主要因素. 研究表明, 2000~2005年間減少的1.19×106 hm2 草地中48%以上被開墾為農田[38]; 另一方面, 退耕還草以及草地的合理利用使局部地區(qū)的草地得到恢復[38,39].

15、2.2 草地類型、分布及氣候特征 (ⅰ) 草地類型和分布. 本文利用1:1000000中國植被圖, 簡述我國天然草地的類型及分布. 1:1000000中國植被圖是根據全國植被調查資料, 結合航空遙感、衛(wèi)星影像及相關的地質學、土壤學和氣候學信息編制而成, 能較真實地反映我國 植被類型的分布 [40]. 根據該植被圖, 我國天然草 地可以劃分為草原、 草甸、 草叢和草本沼澤4大類, 分別 占 草 地 總 面 積 的 50.4%,

16、36.6%, 10.7% 和 2.3% (圖1). 這4類草地與不同的氣候、土壤或地形因子結合, 又可以進一步分為12類草地(依面積大小排序): 高寒草甸占24.4%, 高寒草原22.9%, 溫性草原16.2%, 亞 熱 帶 熱 帶 草 叢 8.7%, 荒 漠 草 原 8.1%, 巖 生 草 甸5.6%, 山地草甸4.4%, 草甸草原3.3%, 沼澤化草甸2.3%, 寒溫帶溫帶沼澤和溫帶草叢2.1%, 高寒沼澤面積<1%.

17、我國的天然草地主要分布在西藏、 內蒙古、 青海、新疆、四川、甘肅、黑龍江以及云南等地, 占全國草地總面積的80%以上. 其中西藏天然草地面積最大, 為7.47×105 km2, 占全國草地面積的26.7%, 主要是高寒草原和高寒草甸. 其次為內蒙古、青海和新疆, 分別為5.53×105, 4.40×105和3.53×105 km2, 其中內蒙古草地主要以溫性草原和荒漠草原為主, 青海主要以高寒草甸

18、和高寒草原為主, 新疆則鹽生草甸、 高寒草原、荒漠草原、溫性草原和高寒草甸均有分布. 此外, 四川、 甘肅、 黑龍江和云南的草地面積也較大, 分 別為1.10×105, 1.04×105, 9.1×104和9.1×104 km2, 四川80%以上為高寒草甸, 云南86%以上為熱帶亞熱帶草叢. 北方主要牧區(qū)中, 寧夏草地面積較少, 約1.8×104 km2, 主要為溫性草原和荒漠草原(圖1