青海高寒地區草地退化機理與生態修復技術研究

摘要：青海高寒地區草地作為重要生態屏障，當前草地退化問題嚴峻，嚴重威脅區域生態安全與經濟發展。其退化是自然與人為因素交織的結果：氣候變暖、極端災害及鼠蟲害等自然因素破壞植被與土壤結構；過度放牧、工程建設等人類活動超出生態承載力，加劇退化進程。在生態修復方面，植被重建與群落優化、土壤質量提升、生態系統綜合管理等技術取得顯著進展，通過鄉土草種選育、土壤改良劑應用及智慧監測系統構建，有效促進草地生態恢復。本研究為高寒地區草地生態保護與可持續利用提供了理論依據和技術支撐。

關鍵詞：青海高寒地區；草地退化；生態修復技術

青海高寒地區草地是我國重要的生態安全屏障與畜牧產業基地，在調節氣候、保持水土等方面發揮著不可替代的作用。但近年來，由于全球氣候變暖加劇和人類過度開發利用，草地退化問題愈發嚴峻，嚴重威脅區域生態穩定與民生發展。因此，深入剖析草地退化機理，探索有效的生態修復技術，對實現該地區生態保護與經濟發展的雙贏目標具有迫切的現實需求與深遠意義。

1 青海高寒地區草地退化機理

1.1 氣候變遷與極端災害驅動的自然退化

全球氣候變暖的趨勢在青海高寒地區表現尤為顯著，中國氣象局青藏高原生態氣象中心監測數據顯示，過去50年間，該地區年均氣溫以每10年0.32℃的速率攀升，較全球平均升溫速度高出近40%。氣溫升高直接導致蒸散加劇，近30年蒸發量增加12%～15%，柴達木盆地等干旱區域蒸散量甚至超出降水量3倍以上，形成持續性水分虧空。草地植被水分脅迫指數從1990年

的0.35躍升至2020年的0.63，高寒草甸植物氣孔導度下降28%，直接導致光合作用效率降低30%，優質牧草如高山嵩草的生物量累積減少42%。降水格局的顛覆性變化進一步加劇草地退化。雨季平均縮短 20～30 d，且降水呈現“碎片化”特征，單日降水量不足5 mm的無效降雨占比從35% 上升至58%，致使土壤含水量降低15%～20%。三江源地區土壤水分監測數據顯示，根系層（0～30 cm）有效含水量從1980年的18%降至2022年

的13%，牧草根系因水分匱乏無法深入發育，導致植株矮小、葉片枯黃。極端氣候事件的頻率與強度呈指數級增長，2018—2022 年連續5年發生的重度雪災，每次受災面積均超10萬hm2，2021年玉樹州的特大雪災致使3.2萬hm2草地被積雪覆蓋長達75 d，牧草因低溫凍害死亡率高達65%，植被覆蓋度驟降25%～35%。

1.2 生物災害與生態失衡的惡性循環

鼠蟲害的肆虐已成為青海高寒地區草地退化的核心生物驅動力。在果洛、玉樹等典型退化區域，高原鼠兔種群密度突破生態閾值，部分地段高達150～200只/hm2，

遠超未退化草地20～30只/hm2的正常水平。這些嚙齒類動物通過密集的挖掘活動，在地表形成復雜的洞穴網絡，導致土壤孔隙度下降18%～22%，根系層有效通氣性降低40%。中國科學院西北高原生物研究所的原位監測顯示，受鼠兔干擾的草地，牧草根系生物量較未干擾區減少58%，根系平均長度縮短32%，嚴重削弱了植物對養分和水分的吸收能力。中華鼢鼠作為地下生態系統的“破壞者”，其挖掘活動造成的生態影響更為隱蔽卻極具破壞性。這類鼢鼠以地下根莖為食，每年在地下挖掘的隧道總長度可達數百米，導致地表塌陷面積年均增加12%，形成大量斑禿裸

地[1]。在三江源區的調查發現，重度鼢鼠危害區域，植被覆蓋度不足15%，地表形成蜂窩狀塌陷坑，加速了水土流失進程。當多個塌陷坑連片分布時，甚至會阻斷地表徑流，改變區域水文循環，進一步惡化草地生態環境。蟲害爆發對草地植被的直接破壞同樣觸目驚心。草原毛蟲是青海高寒草地的主要蟲害物種，其幼蟲階段暴食性極強。在2021年果洛州的蟲害大爆發中，單只幼蟲日均取食量達2.5 g鮮葉，1個月內可將20～30 hm2草地葉片啃食殆盡，植物光合作用完全停滯。更嚴峻的是，蟲害破壞后的草地因缺乏地上植被覆蓋，土壤表層溫度和濕度劇烈波動，加速了土壤水分蒸發和養分流失，為毒雜草的入侵創造了有利條件。

1.3 人類活動與生態承載力的沖突

高強度人為干擾已成為青海高寒地區草地退化的首要驅動因素，其對生態系統的破壞遠超自然修復能力。長期超載放牧現象尤為突出，青海省畜牧獸醫科學院數據顯示，果洛、玉樹等主要牧區實際載畜量超出理論承載力60%～80%，部分草場牲畜密度高達

15羊單位/hm2，而國際公認的高寒草甸可持續載畜量僅為5～8羊單位/hm2。牧草年均利用率達85%以上，遠超50%的可持續閾值，致使牧草無法完成完整的生長周期。以三江源區為例，連續20年的過度放牧使高山嵩草等優質牧草比例從65%降至23%，毒雜草如狼毒花覆蓋率則上升至38%。牲畜踐踏導致土壤物理性質惡化，土壤容重從1.1 g/cm3 增加至1.3～1.4 g/cm3，根系層通氣性降低50%，形成板結層厚度達10～15 cm，嚴重阻礙植物根系生長和水分滲透。無序的礦產開發、道路建設等工程活動對草地生態系統造成不可逆破壞[2]。近十年間，柴達木盆地及祁連山區的礦產開發直接損毀原生植被超5萬hm2/年，僅2022年木里礦區非法開采就導致2.3萬hm2草地永久性破壞。施工過程中的機械碾壓、廢棄物堆放，使土壤有機質含量下降20%～30%，微生物群落多樣性減少40%。青藏鐵路、京藏高速等重大交通工程雖促進了區域經濟發展，但建設過程中產生的施工便道、取棄土場等，造成沿線30～50 m草地植被完全損毀，形成生態隔離帶，阻斷了野生動物遷徙通道，加劇了棲息地破碎化。據生態遙感監測，工程建設區域周邊1 km范圍內草地退化速率較其他區域快2.3倍。不合理的草地開墾進一步加劇生態退化。為滿足糧食需求和經濟利益驅動，部分地區將高寒草甸開墾為耕地。在共和盆地，過去15年開墾面積達8.6萬hm2，由于高寒地區年均溫僅1～3℃，無霜期不足100 d，且土壤有機質含量低，新開墾耕地畝均產量不足平原地區的1/3。惡劣的自然條件導致棄耕率高達70%，撂荒地因缺乏植被保護，風蝕模數高達4 500 t/（km2·a），成為沙塵源地。研究表明，每開墾1 hm2草地，將導致周邊3～5 hm2草地因風沙侵蝕和水分流失加速退化，形成“開墾—棄耕—沙化”的惡性循環。此外，農業灌溉用水的過度抽取，使地下水位下降1.5～2.0 m，導致周邊草地植被因缺水死亡，生態系統服務功能急劇下降。

2 青海高寒地區草地生態修復技術研究進展

2.1 植被重建與群落優化技術

針對青海高寒地區低溫、干旱、強紫外線輻射的極端環境，科研團隊依托國家重點研發計劃項目，歷時15年開展系統研究，建立了“種質資源收集—抗逆性篩選-生態適應性評價”的鄉土草種選育技術體系。在海拔4 000 m以上的可可西里、唐古拉山等無人區，科研人員克服高寒缺氧等困難，累計采集野生草種資源1 800余份，通過實驗室模擬極端環境脅迫試驗和野外原位觀測，篩選出青海冷地早熟禾、中華羊茅等12個具有優異抗逆性的本土草種。分子生物學研究表明，這些草種體內脯氨酸、甜菜堿等滲透調節物質含量較普通草種高出50%～80%，其抗寒基因COR15a和抗旱基因P5CS的表達量顯著上調，使其在-30℃低溫下存活率超85%，耐旱性提升40%，為植被重建提供了核心種質資源。目前，這些草種已在青海西寧、共和等5個生態修復種子生產基地實現規模化生產，年產能達500t[3]。

在植被快速建植技術創新方面，科研團隊突破傳統單一技術的局限性，研發出“劃破草皮+有機肥拌種+無紡布覆蓋”的組合技術體系。該技術基于草地土壤緊實、種子難以著床的現狀，通過機械劃破草皮形成深度5～8 cm的種植溝，破壞土壤板結層，增加種子與土壤的接觸面積；將草種與牦牛糞堆肥、微生物菌劑按1∶3∶0.5的比例混合拌種，牦牛糞不僅提供緩釋養分，其多孔結構還能改善種子萌發微環境，微生物菌劑則促進種子萌發和根系生長；表層覆蓋可降解無紡布，既能有效阻擋強紫外線對種子的損傷，又能減少土壤水分蒸發，保持土壤濕度。在三江源區中度退化草地的示范應用中，該技術使種子出苗率提高至72%，較傳統撒播提升3倍，且幼苗成活率達65%。連續3年的監測數據顯示，采用該技術修復的草地，植被高度從修復前的5～8 cm 增長至15～20 cm，地上生物量增加2.3倍。

2.2 土壤質量提升與功能修復技術

針對青海高寒地區退化草地土壤肥力衰退、結構板結、微生物群落失衡的復合問題，科研團隊以“靶向修復—系統調控”為理念，構建了適用于高寒環境的土壤改良技術體系。該體系融合微生物工程、物理改良和生態重建技術，形成多維度協同修復策略[4]。

在微生物菌劑與有機肥協同施用技術方面，科研人員從青藏高原極端環境中分離篩選出具有高效解磷、固氮功能的菌株。解磷菌（如伯克氏菌屬）通過分泌有機酸溶解土壤中難溶性磷，固氮菌（如根瘤菌屬）則利用自身固氮酶將空氣中的氮氣轉化為植物可吸收的氨態氮。將這些功能菌株與牦牛糞堆肥混合發酵，牦牛糞不僅為微生物提供碳源和營養基質，其富含的腐殖質還能改善土壤團粒結構。在玉樹州隆寶鎮退化草地開展的連續三年田間試驗表明，該技術使土壤有效磷含量從6.8 mg/kg增加至14.9 mg/kg，增幅達120%；全氮含量由0.85 g/kg提升至1.15 g/kg，增長35%；土壤脲酶活性從0.65 mg/g·d 提高至0.94 mg/g·d，增強42%。微生物群落測序分析顯示，施用該復合制劑后，土壤中有益微生物（如放線菌門、變形菌門）相對豐度顯著增加，土壤碳氮循環功能基因表達量提升30%～50%，有效激活了土壤生物活性。物理改良技術聚焦于改善土壤結構與水熱條件。“深松耕+生物炭覆蓋”技術通過機械深松打破30～40 cm深度的犁底層，配合覆蓋5～8 cm厚的生物質炭（由高原柳、金露梅等本地灌木燒制），實現對土壤物理性狀的雙重調控。深松作業使土壤容重從1.4 g/cm3降至1.1 g/cm3，總孔隙度由42%增加至50%，其中通氣孔隙度提高18%，顯著改善了土壤通氣透水性能。生物炭具有豐富的孔隙結構和表面官能團，其比表面積達500～800 m2/g，能有效吸附土壤中的重金屬離子和有機污染物，同時增強土壤保水保肥能力。在共和盆地退化草地的應用中，該技術使土壤含水量在旱季仍維持在8%～10%，較對照區提高3%～5%，為植物生長創造了適宜的水分環境。

2.3 生態系統綜合管理與智慧調控技術

為破解傳統草地管理模式中生態與經濟難以協調的難題，科研團隊聯合行業龍頭企業，基于物聯網、大數據與人工智能技術，構建了具有自主知識產權的“天空地”一體化動態放牧管理系統。該系統依托高分衛星、無人機遙感網絡與地面傳感節點，實現對草地生態指標的多尺度實時監測。其中，哨兵2號衛星與高分7號衛星組成的遙感監測網絡，可提供10 m分辨率的植被指數、地表溫度數據；部署在草地中的土壤墑情傳感器、氣象站，每15 min采集一次土壤含水量、溫濕度等信息。通過深度學習算法對多源數據進行融合分析，系統能精確計算不同區域草地的實時載畜量，誤差率控制在5%以內[5]。?

在海西州德令哈市的試點應用中，該系統通過劃定電子圍欄，實現了對放牧區域的智能管控。當某區域植被覆蓋度低于閾值時，系統自動向牧民終端發送預警信息，提示轉移放牧區域。經過兩年實踐，試點區域放牧強度從12羊單位/hm2降至8.4羊單位/hm2，降低30%；同時，基于系統對牧草生長周期的精準預測，牧民優化了牲畜育肥和出欄時間，使牲畜出欄率從40%提升至46%，實現了生態效益與經濟效益的雙重提升。經濟效益方面，牧民戶均年收入增加2.3萬元，生態效益上，草地植被覆蓋度提高22%，土壤有機質含量上升1.8%。在生態補償機制創新方面，青海省探索出“草原管護員+合作社”的特色模式。該模式以村社為單位成立生態管護合作社，將傳統草原管護員崗位與合作社運營相結合。每位草原管護員除了履行日常草地巡護、鼠蟲害監測等職責外，還參與合作社組織的生態修復工程、特色畜產品加工銷售等產業項目。政府按照管護面積和工作績效發放生態補償資金，2023年全省投入補償資金達12.8億元，覆蓋牧戶8.2萬戶。瑪多縣的實踐表明，該模式使牧民人均年收入增加1.5萬元，同時顯著提升了牧民參與生態保護的積極性。合作社組織牧民開展封育補播、鼠害防治等工作，使當地草地退化速率降低40%，生物多樣性得到有效恢復，藏羚羊、野牦牛等珍稀物種數量明顯增加。

3 結語

青海高寒地區草地退化是氣候變遷、生物災害與人類活動共同作用的結果，其復雜性加劇了生態修復的難度。當前，植被重建、土壤改良及智慧管理等技術的應用，已在局部區域實現草地生態功能的有效恢復。但面對極端氣候常態化、生態系統響應滯后等挑戰，仍需深化多學科交叉研究，完善生態修復技術體系。未來應加強長期監測與適應性管理，推動科研成果向實踐轉化，為實現高寒草地生態保護與民生改善協同發展提供持久動力。

參考文獻

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