青藏高原退化高寒草地目标导向型恢复:目标与路径的再思考

《Conservation》:Goal-Oriented Restoration of Degraded Alpine Grasslands on the Tibetan Plateau: Rethinking Targets and Pathways

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月21日 来源:Conservation 1.9

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  草地恢复对于应对生态系统退化、提升生态系统服务具有重要意义;然而,草地恢复的最终目标,即将退化草地恢复至“健康状态”,尚缺乏系统且统一的技术指标体系。本研究聚焦青藏高原退化高寒草地,批判性地审视了“健康草地”标准在概念与操作层面的困境,并论证了当固定阈值标准(

  
草地恢复对于应对生态系统退化、提升生态系统服务具有重要意义;然而,草地恢复的最终目标,即将退化草地恢复至“健康状态”,尚缺乏系统且统一的技术指标体系。本研究聚焦青藏高原退化高寒草地,批判性地审视了“健康草地”标准在概念与操作层面的困境,并论证了当固定阈值标准(如植被盖度、生物量及多样性)或基于原生草甸的参照系统被作为普适性标准应用时,均无法提供科学合理且具实践可操作性的恢复目标。基于替代稳定态理论(alternative stable state theory)与新生态系统(novel ecosystems)概念,研究人员提出从参照导向型恢复转向目标导向型恢复,并依据退化程度、立地条件及利益相关方需求对恢复目标进行分层与分类。通过综合已发表的荟萃分析(meta-analyses)及青藏高原代表性案例,研究人员表明恢复成效随措施、恢复时间及区域条件的不同而呈现显著差异,并初步构建了一个包含生态安全、功能恢复、结构优化与可持续管理四个层级的目标体系,作为可检验的框架,结合适应性管理以协调多目标间的权衡。研究人员得出结论:目标导向型、分类式恢复能够为恢复后草地预期可提供的生态系统服务提供更具现实性与可操作性的指标。

论文主体内容总结

1. 引言

草地约占地球陆地面积的40.5%,为人类提供牲畜生产、生物多样性保护、碳储存及气候调节等关键生态系统服务。然而,由于过度放牧、气候变化及土地利用集约化,全球草地正经历严重退化,估计全球39.06%的草地已出现不同程度的退化,其中近5%经历极度退化,生态系统服务价值降至原始状态的5%–10%。在此背景下,联合国将2021–2030年设立为“生态系统恢复十年”。恢复生态学家与实践者普遍认同草地恢复的最终目标是使退化草地恢复至健康状态,但“健康”的内涵在恢复生态学、保护生物学、牧业管理及生态系统服务研究等领域存在显著分歧。固定阈值标准(如植被盖度≥80%等)或与原生草甸完全等效的参照系统在实践中均面临理论与操作困境。人工恢复或半自然恢复的草地极少能达到未退化健康草地的状态,恢复成效随措施与恢复时长的不同而差异显著。因此,生态恢复应当以目标为导向,而非将所有退化草地统一指向单一的“健康草甸”基准。

2. “健康草地”标准的概念困境

2.1 定义的多重性与模糊性

健康草地生态系统的概念本质上具有模糊性,缺乏被普遍接受且明确界定的操作化定义。早期研究常将草地健康等同于单一或少数指标,如植被盖度、地上生物量及物种多样性,但单一指标无法反映生态系统的整体健康状况。本研究将健康草地定义为一种多维状态,其中结构属性(物种组成、盖度、生物量)、生态系统过程(生产、分解、养分循环)、生态系统功能(碳固存、水源涵养、土壤形成)及其支撑的服务(饲草供给、生物多样性维持、气候与水调节)维持在能够抵御气候变率及给定放牧压力的范围内。健康草地应同时具备对气候变化的抵抗力和对给定放牧压力的恢复力,并伴随高土壤有机碳含量、稳定的土壤结构及丰富的微生物群落。然而,这些维度目前尚无法在无明确权重决策的前提下整合为单一指数。

2.2 固定阈值标准的局限性

固定阈值标准(如中国国家标准GB 19377–2003中规定轻度退化草地盖度≥80%)存在显著缺陷。首先,不同草地类型与气候区的“健康”阈值必然不同,统一数值标准缺乏生态学依据。温性草原与高寒草甸、干旱草地与湿润草地在群落结构、生产力及功能上差异巨大,不能共享同一阈值。其次,固定阈值忽视了生态系统的动态性与尺度依赖性:同一草地在不同年份因降水波动而呈现的盖度差异并不必然指示健康状态的变化。第三,固定阈值将复杂生态系统简化为若干数值,忽视了生态系统功能(如养分循环、土壤碳固存、水源涵养)与服务的恢复。当前恢复成效评估过度偏向结构指标而忽视功能指标,反映了“衡量易于衡量的而非真正重要的”这一倾向。

2.3 与原生草甸完全等效的有限可实现性

将恢复目标设定为“与原生草甸的生理、生化及社会服务功能完全等效”存在三方面问题:对于已跨越强阈值的系统可能生态学上不可能;对多数恢复项目实践上困难;对许多系统在现实时间尺度内实现概率低。研究表明,人工恢复或半自然恢复的草地难以达到未退化健康草地的状态。在青藏高原,即使恢复超过13年的人工草地,莎草科生物量及其比例虽有显著增加,但仍低于健康高寒草甸。更重要的是,高寒草甸地上植物群落与地下微生物群落及土壤理化性质呈现异步动态:地上恢复并不必然伴随地下的同步恢复,土壤恢复通常滞后。这种“恢复差距”反映了生态恢复的根本约束:退化草地往往已跨越某些生态阈值,简单的逆向操作无法使系统回归原始状态,许多退化或恢复中的生态系统已转变为与任何历史状态均不同的新生态系统。

3. 传统恢复目标的不可实现性

3.1 替代稳定态理论的核心命题

替代稳定态理论认为,生态系统在相同环境条件下可存在于多个不同的稳定状态,状态间的转换需要跨越阈值,且一旦转换发生,通过自然过程逆转往往困难或缓慢。在恢复生态学中,该理论被用于解释为何干预措施可能无法使系统回归历史状态,除非反馈机制得到解决。Liu等整合了247项研究的8392组数据集,系统评估了青藏高原退化草地对不同恢复策略的响应,结果表明退化草地的恢复确实符合多重稳定态理论:轻度和中度退化草地能相对较快地促进植被与土壤健康的恢复,而重度退化草地因土壤恢复缓慢及植物、土壤、微生物间缺乏协调,恢复过程呈现显著滞后,可能比轻度退化草地恢复慢得多。

3.2 恢复过程中的阈值与不可逆性

一项涵盖161项研究、3666组实验数据的荟萃分析表明:轻度退化高寒草地上,中期围栏封育是适宜措施;中度退化草地上,人工辅助恢复(施肥与补播)优于自然恢复,其中施肥适合短期恢复、补播适合短期至中期恢复;重度退化草地上,人工草地建植是最适宜选择,但恢复周期较长。这些发现表明,不同退化程度对应不同的恢复路径与可达终点状态,试图以单一恢复策略和单一恢复目标覆盖所有退化情形在科学与实践上均不可行。

3.3 恢复目标的新视角

新生态系统概念进一步拓展了替代稳定态理论的政策含义。新生态系统是指因人类活动(如土地利用变化、物种引入、气候变化)而发生不可逆转变的生态系统,其回归历史状态已不再可能。在特定情境下,恢复的目标不应是恢复“原始”生态系统,而应是在当前条件下创造能够提供所需生态系统服务的功能良好的新生态系统。这要求恢复实践者以更务实和科学的方式设定目标,其依据不是系统曾经是什么,而是对系统在当前条件下能够成为什么以及如何持续可持续恢复的清晰理解。

4. 草地恢复成效的分异性

4.1 措施依赖性效应

全球草地恢复荟萃分析显示,尽管恢复总体上能显著改善生物多样性与生态系统多功能性,但仅约半数恢复观测案例实现了两者的同步提升。这意味着相当比例的恢复项目改善了某一方面而未带来其他方面的同步改善,恢复措施的选择本身即是一种权衡。不同生物群落存在差异化的最优恢复策略:荒漠与半荒漠生物群落在播种后4年恢复效果最佳;极地与高山生物群落需要10年的持续放牧管理;热带稀树草原与草地群落在土壤接种26年后效果最佳。不存在一次性的最优恢复方案,恢复策略必须针对特定生态系统类型、退化程度及区域条件量身定制。

4.2 恢复时间的非线性效应

恢复时间与恢复成效之间的关系并非简单线性。在青藏高原,恢复超过13年的人工草地中莎草科生物量显著增加,但土壤有效养分在整个恢复过程中保持稳定,未随恢复时间延长而显著改善。与氮磷相关的大多数功能基因的相对丰度在恢复过程中下降或保持稳定。这表明地上植被恢复可能先于地下功能恢复,而后者恰是生态系统长期健康与恢复力的基础。若仅以地上植被指标(如盖度和生物量)作为恢复成功标准,可能过早宣布恢复成功,而忽视了地下生态过程的滞后恢复。真正的恢复成功可能需要的观测期远超当前实践中使用的监测周期。

4.3 空间异质性与区域特异性

恢复成效也显著受空间因素影响。在青藏高原,降水与温度等气候因子调节恢复成效,干旱与放牧压力共同限制退化草地的恢复与保护成果。一项区域40年植被动态分析将青藏高原草地划分为四个退化–恢复阶段,显示6.56%的草地处于持续退化状态,28.97%处于潜在退化风险中。这种空间异质性要求恢复策略考虑区域分异。“分区–分类–分级”的生态恢复模式正是对这一需求的回应:“分区”指根据不同生态区的自然条件与退化特征制定差异化恢复策略;“分类”要求根据草地类型(如高寒草甸、温性草原、荒漠草原)采用不同技术路径;“分级”强调根据退化程度(轻度、中度、重度)设定不同的恢复目标与措施。

5. 草地恢复的目标导向框架

5.1 从参照导向到目标导向

传统草地恢复以未退化原生草甸为恢复目标,隐含假设退化是可逆过程。然而,替代稳定态理论与大量实证研究表明这一假设往往不成立。目标导向型恢复并不放弃对生态系统健康的追求,而是明确承认不同退化程度的草地具有不同的恢复潜力与可达终点状态,不同利益相关方对草地生态系统服务有不同的需求,且在资源约束下,恢复决策本质上是一个多目标优化问题。

5.2 分类恢复的分层目标体系

本研究初步提出青藏高原斑块状退化高寒草甸分类恢复的四层目标体系。第一层为生态安全目标,适用于裸斑(严重扩大并连通时形成“黑土滩”),可测指标包括裸斑面积与连通性及无进一步扩张,主要目标是遏制生态系统进一步退化,恢复基本生态功能(如水土保持、防风固沙),防止生态系统服务完全丧失,人工草地建植通常是此阶段最有效的措施。第二层为功能恢复目标,适用于短期恢复斑块(一年生杂草已建植),可测指标包括植被盖度、地上生物量及土壤碳与养分库指标,目标是恢复关键生态系统功能(如碳固存、养分循环、水源涵养),施肥与补播等辅助措施在此阶段相对有效。第三层为结构优化目标,适用于长期恢复斑块(禾本科与莎草科已建植),可测指标包括莎草科生物量比例、物种多样性及与区域潜在自然植被的相似度,目标是优化群落结构、提升生物多样性,中期围栏封育通常是适宜措施。第四层为可持续管理目标,适用于基本恢复的草地,定义为在给定放牧制度下植被盖度、生物量与物种多样性维持在局部定义阈值以上,目标不再是“恢复”本身,而是通过科学放牧管理、鼠害防治及监测评估维持草地健康状态与生态系统服务的持续供给。该分层体系的核心逻辑是恢复目标应与退化类型或程度相匹配、适应恢复潜力并与利益相关方需求相协调。

5.3 多目标权衡与适应性管理

目标导向型恢复不可避免地涉及多目标间的权衡。例如,提高草地生产力(满足牧民生计需求)可能与最大化生物多样性保护(满足保护目标)相冲突;快速建植人工草地(迅速控制水土流失)可能与长期生态恢复力(依赖乡土物种的逐步建植)存在张力。这些权衡无法完全通过技术手段消除,需要通过利益相关方参与和适应性管理进行协商与解决。适应性管理强调恢复是迭代学习过程而非一次性工程项目,恢复目标、措施与评价标准应在实施过程中根据监测结果持续调整。这要求建立长期监测与评价体系,而非仅在项目结束时进行一次性成效评估。

6. 对青藏高原的启示与挑战

6.1 恢复实践现状与成效

青藏高原高寒草地恢复是中国乃至全球规模最大的草地生态恢复工程之一。自2000年代以来,人工草地建植被广泛用作恢复“黑土滩”等重度退化高寒草甸的主要方法。三江源生态保护工程等大型生态项目在局部地区取得了显著成效,许多项目区植被盖度与生物量显著增加;然而,植被结构的增加不应等同于生态系统功能与服务恢复的实证,后者仅在部分案例中得到记录。当前存在三方面问题:恢复成效区域差异大;长期成效待验证,多数研究仅关注恢复后3–5年的短期效应;恢复成功标准不一致,缺乏统一评价框架导致研究间难以比较。

6.2 “黑土滩”恢复的争论与反思

“黑土滩”是青藏高原高寒草甸退化的极端表现,植被盖度降至30%以下,生态系统服务价值降至原始状态的5%–10%。尽管人工草地建植能快速提高植被盖度与生物量并在短期内有效控制水土流失,但其长期生态效应仍存争议。研究发现莎草科(高寒草甸顶级群落物种)在人工草地中恢复极为缓慢,即使恢复超过13年仍低于健康草甸水平。更值得关注的是,人工草地常形成以禾本科为主的单物种群落,与以莎草科为主的原生高寒草甸群落结构存在根本差异。这并不意味着人工草地建植是失败的——对于防止水土流失和提供饲草资源等目标,人工草地可能是最有效的选择。然而,“恢复成功”需要被诚实地定义:更准确的表述是人工草地“替代”了退化的黑土滩,提供了一个功能不同的生态系统,其相对价值取决于所考虑的生态系统服务与利益相关方。

6.3 青藏高原恢复的未来方向

未来应聚焦以下方向:第一,建立分层分类的恢复目标体系,摒弃统一追求健康草甸的“一刀切”做法;第二,加强长期监测与适应性管理,建立覆盖10年、20年甚至更长时间的监测网络;第三,重视地下生态过程的恢复,将土壤有机碳、养分有效性及微生物群落结构与功能纳入恢复成效评价指标体系;第四,探索基于自然的解决方案,青藏高原基于自然的恢复项目预计到2060年可增加草地生态系统碳汇15–21 Tg C;第五,预估气候驱动的分布迁移,恢复规划应避免假设静态物种库,监测应包括传粉者群落、传粉服务及恢复种群的遗传连通性。

7. 结论

草地恢复的最终目标——将退化草地恢复至健康状态——方向本身是正确的,但“健康”的内涵需要重新审视。不存在普适的、固定阈值的健康草地标准。盖度、生物量与多样性等指标固然重要,但不足以完全表征生态系统健康,也不应成为普适的刚性标准。以原生草甸为参照系统的恢复目标在理论与实践上均面临严峻挑战。替代稳定态理论与新生态系统概念表明,部分退化草地可能已进入难以或代价高昂地逆转的替代状态,对这些系统应依据立地条件与管理目标,明确考虑从部分功能恢复到向历史或参照条件恢复的不同层级目标。恢复成效随措施、时间与空间而变化的事实,要求恢复策略具有针对性与适应性。本研究提出草地恢复应从参照导向转向目标导向,依据退化程度、区域本底条件与牧民需求建立分层分类的恢复目标体系,作为可检验的概念框架,其指标、阈值与转换规则仍有待实证数据验证。分类恢复与综合管理并未放弃追求健康草地的高标准,而是为恢复后草地在当前气候与技术条件下应达到的技术指标与服务功能提供了详细说明。
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