中国气象局农业气象中心的工作人员在进行草原气象专项研究
20世纪60年代,锡林郭勒草地总体质量属中等偏上,进入70年代后草地退化面积10%,80年代上升到20%,90年代上升到30%,近年来部分地区退化面积已经达到50%以上,且以每年仍以较快的速度发展。草地退化不仅生产力低下,而且造成水土流失、土壤养分下降、生态环境急剧恶化(田洪艳等,2001)。
长期以来北方草原一直是处于满负荷、超负荷的利用状态,不仅突破了草原生态系统自组织功能和水、土、生物循环再生机制的底限,甚至超越了草原丰年的上限,导致草原退化速度在加快(刘钟龄,1998)。显而易见,草地植被退化是不合理的管理与超限度利用在脆弱的生态地理条件下所造成的逆行生态演替的过程,由此导致了草地植被生产力衰退、生物组成更替、土壤退化、水文循环系统改变、近地表小气候环境恶化等的演替过程。因此,草地植被退化是多因素叠加耦合相互作用于草原生态系统的复杂过程。退化后的草地是一个以低能量水平进行自我调控、自我维持的草原生态系统,虽然具有一定的稳定性特征,但是,却极其脆弱。
草地超载过牧和过度刈割地上植被,超越了草原一些植物的再生能力,尤其是多年生优良牧草再生能力迅速下降,因此,植被的生物量减少、群落稀疏矮化,利用价值优良的草群衰减,劣质草种增加。伴随着植被组成的退化,动物种群(如鼠类、昆虫、土壤动物等)也发生了相应的消长。因而导致草地生态环境退化。
干旱半干旱地区的草地生态系统对气候变化高度敏感,锡林郭勒草原地处东亚季风北部边缘,具有季风气候的特点-夏季温湿、冬季干冷。生长季降水占年总量的90%以上,变率大、保证率低。因此,干旱成为锡林郭勒草地的主要特征之一,尤其是春旱。北方草原不仅有十年九旱之说,近十年来,更是有春旱连夏旱,甚至是春夏秋连旱的事件发生。在干旱背景下,即使是针对平均气候状态年份的相对合理的人类活动干预也会造成草地植被的退化,那么在连续干旱发生的时候,一如既往的人类活动对草地生态环境的破坏更大,并难以在短期得到恢复。
草地生态系统不稳定的干旱、半干旱下垫面对气候有更大的影响。干旱、半干旱地区草地植被退化经常出现大片的稀疏植被,这种植被与稠密植被的地气交换有很大差别,经常会出现所谓的"逆梯度输运"。干旱、半干旱区在晴天状况下大气透明度高,地表吸收的太阳辐射较多,但由于气候干旱及沙漠化,干旱地区土质疏松,在春季对流旺盛的天气状况下很容易引起沙尘暴,沙尘气溶胶的直接和见解辐射效应使得太阳辐射在地表的吸收和能量平衡在感热、潜热和地热流量的分配上对产生了变化,对干旱区主要天气过程和短期气候造成了很大影响,这也是草地生态环境退化的主要特征。
非常明显的是,草地退化过程包含着两个方面,即草原总生物量的降低和可饲性草的比例迅速降低。因而人类活动干预的结果一方面是陆气界面的通量变化更趋于稀疏植被的陆气界面,改变地表的温度、反照率、蒸发与蒸腾以及微量气体收支,另一方面则是草原生态系统自身的变化及由此产生的微气候特征的变化。前者有可能对大气边界层的输送通量有影响,而后者则是影响退化植被本身的生境条件。一系列研究表明,当前锡林郭勒草原的绝大部分处于不同程度的退化状态,但同样绝大部分退化草原处于可恢复演替的阈值以内。在减轻或停止放牧的措施下,退化草原有可能通过不同年限的自然过程恢复到其顶级群落(刘钟龄)。
从上述分析的极端气候事件来看,1965和1966年连续两年出现了春夏秋3季连旱的极端干旱事件,草地牧草连年长势不好,此期草原放牧牲畜还没有实行科学养畜、以草定畜,既没有人工饲草料的生产,也没有冬春季节的补饲措施,大量的牲畜放牧在草地上,完全是一种靠天养畜的生产方式,导致牲畜连年膘情不好。放牧牲畜过度啃食低矮稀疏的植被,即对草地植被生长是一种极大的破坏,也增加了草地放牧畜牧业的风险。草地植被的生长是一年一荣枯,当年牧草生长并不影响第二年牧草生长的好坏。但是,放牧牲畜却是连续的生命过程,第一年草地牧草生长不好,影响放牧牲畜抓膘,第二年草地牧草继续生长不好,放牧牲畜既不能恢复上一年的掉膘损失,还要进一步恶化现有的膘情,连续两年干旱的草地不能提供给牲畜足够的饲草,牲畜过度啃食地上现存的牧草,对草地造成极大的破坏,长此以往,草地必然出现退化沙化现象。而草地畜牧业的风险也随之放大。事隔一年以后,1968年锡林郭勒草原又出现春夏两季的连续干旱事件,虽然干旱没有达到极端的程度,但是,对草地放牧牲畜而言,干旱的效果却是累加的。因此,在1968年冬春季节,大批老弱病畜在来年的春天死亡。
导致牲畜大批死亡的另一种极端气候事件的累加效应是发生在锡林郭勒草原1977年的气候事件,当年牧草生长季,春季降水偏多,但是夏季6-8月份出现了较为严重的干旱,牧草生长受阻,牧草高度和地上生物量都较常年偏低。秋季,尤其是10月份的降水偏多,又遇上低温天气,降水过程转为降雪,白天气温较高,表层的降雪融化,夜晚气温下降到0度以下,雪面表层结冰,第二天继续降雪,然后夜晚继续结冰。坚硬的表层,加上干旱导致的草地牧草高度和盖度都不高,而入冬饲草储备不足,发生了历史上最为严重的白灾灾害,锡林郭勒盟全盟大小畜死亡牲畜头数达35%以上,受灾最严重的阿巴嘎旗大小畜死亡头数高达65%,全盟的牧业生产收到重创。
气候变化对内蒙古草原的影响主要是降水的波动加大,从而使草地牧草的产量波动相应发生变化,但是,由于长期对草地放牧畜牧业的管理不善,不能根据草原的第一性生产制订合理的载畜量,致使在枯草年份草地超载过牧,尤其在连续的枯草年份草地超载过牧,放牧牲畜过度啃食植被的地上部分,草地牧草不能休养生息,耐旱、耐啃食的次顶级牧草代替顶级牧草,使得草地植被偏途顶级发展,草地发生退化和沙化。因此,草地植被的退化是人类活动和气候变化双重作用的结果。
草地植被退化,依靠草地植被放牧生长的牲畜得不到充足的饲料供给,长期处于饥饿状态,不仅使畜产品的产量下降,还会导致牲畜的品质发生改变。
由于气候变化的不确定性、生态系统的复杂性以及人类认知的局限性,很多问题现在还无法弄清楚,但另一方面很多证据都表明了气候变化确实在发生,脆弱性不仅有系统对气候变化的敏感性,还有系统对气候条件的适应能力。
草地生态系统的退化受损是气候变化和人类活动共同胁迫的结果。气候变化是正常自然现象。历史上长期的气候变化并未导致像今天这么严重的草原退化。人类活动,特别是长期不合理的畜牧业生产及管理方式,是导致草地生态系统劣变的主要因素,而气候变化加剧了系统劣变的程度。
退化草原的恢复与重建需要人为干预,如果没有人的干预,植被的自我恢复和更新将是一个极为漫长的过程。在2012、2013这样的丰水年份,就该积极进行草原植被的恢复重建工作。
干旱年农牧交错带向南移动,多雨年农牧交错带又向北移动,农牧交错带的这种南北摆动、耕作经营方式的转变,致使地表植被的组成和结构发生重大变化。气象服务在这种极端年份的变化过程中要充分发挥作用,提供准确可靠的服务,合理布局生产方式,使草原畜牧业生产有的放矢,既提高草原的生产能力,又保障了草原的生态功能。(内蒙古自治区气象局农气中心提供)