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草原生态系统

草草原植物地上部分能量大约6.7%流入食草动物,流入放牧羊群的能量为4.8%。中国按单位草原面积提供的肉、毛两项计算,能量转化率一般仅有0.5~1%。 草原生态系统内有机体死亡或凋落后,其能量通过腐食食物链转移给分解者。在未利用情况下,草原地面凋落物约为地上部分现存量的20~50%。

微温、旱生、多年生草本植物与其环境构成的生态系统。分布在中纬度内陆半干旱到半湿润气候地带。这一地带降水量不足,只能维持耐旱的多年生草本植物的繁茂生长,一般辽阔无林,以丛生禾草占绝对优势,多年生杂类草及半灌木也时有出现。通常意义的草原包括草甸草原、典型草原与荒漠草原三个亚型。而草地则是泛指那些可供家畜采食饲草的地段,包括草原类型以外的植被,如局部隐域性地形条件下所发育的湿地草甸、沼泽及沙地植被等。

分布

地球上面积最大的草原分布在欧亚大陆,其次在北美,此外见于南美的阿根廷和非洲东南部山地(图1)。一般说来,它处于湿润的森林区与干旱的荒漠区之间。靠近森林一侧,气候半湿润,属森林草原地带,草群繁茂,种类丰富,每平方米有20种以上,其特点是在草甸草原背景上常有岛状森林出现,如欧亚大陆的草甸草原和北美的高草草原;靠近荒漠一侧,雨量少,草群低矮稀疏,种类贫乏,每平方米10~12种或更少,并常混生一些旱生小半灌木或肉质植物,如北美的矮草草原与欧亚大陆的荒漠草原;在上述二者之间分布的是旱生丛生禾草组成的典型草原,通常称为干草原。

图1 世界温带草原分布图

全球草原面积约900万平方公里。中国草原面积约200万平方公里,占国土1/5强。其分布北从松嫩平原和呼伦贝尔高原起,呈带状往西南延伸,经内蒙古高原、黄土高原达青藏高原的南缘。

类型与结构

中国草原可分为温带草原、青藏高原的高寒草原及荒漠区的山地草原三类(图2)。中国草原区共有种子植物4000种左右,其中建群种仅50种上下,绝大部分为禾草,占全部建群种的70%以上。草原动物区系也很复杂,最引人注目的是大型食草动物,如北美的野牛、欧亚大陆的野驴、黄羊等。此外,穴居地下的啮齿类动物,小型土壤动物,鸟类及狼、狐、鹰等食肉动物数量亦甚众多。

功能

草原植物进行光合作用固定太阳能,然后通过食草动物、食肉动物和分解者无脊椎动物、微生物而实现能量的流动。据IBP资料,在全球范围内,草原初级生产力在50~1425克/米2·年之间,从森林草原地带经典型草原地带到荒漠草原地带随降雨量的递减呈现有规律地降低;在水分条件相似、年平均气温在-2~26℃之间变动时,随温度升高,初级生产力增高,在草原区,到达地面的太阳辐射总量大约为120~160万千卡/米2·年,草原群落生长季内的太阳能利用率为0.07~1.43%(按有效辐射计)。生物能在系统内沿着草牧食物链流动,北美矮草草原植物地上部分能量大约6.7%流入食草动物,流入放牧羊群的能量为4.8%。中国按单位草原面积提供的肉、毛两项计算,能量转化率一般仅有0.5~1%。

草原生态系统内有机体死亡或凋落后,其能量通过腐食食物链转移给分解者。在未利用情况下,草原地面凋落物约为地上部分现存量的20~50%。凋落物的积累速率略高于分解速率,所以在未利用的草原上常保留明显的凋落物层,土壤中的腐殖质逐渐积累,形成肥沃的草原土壤。在人工草地及饲料地中,施入的氮肥是氮素主要来源;放牧草地上动物从植物体摄取养分的80~90%以粪便等形式返回土壤,它们所带走的养分通常不超过其摄取量的10%,因此,土壤中氮素是逐年积累的。

图2 中国草原分布略图

开发利用

中国天然草原草场近30亿亩(包括草原区的草甸、沼泽),为农田面积的两倍,是中国放牧畜牧业的主要基地。但由于管理不善草原生产力尚未达到应有的水平。对天然草原科学管理的关键是在其承载力允许范围内的控制利用,防止过牧、过度刈割与盲目开荒,在生产潜力较大的地段,可投入一定的附加能量,进行草原建设与改良,如松土、补播、灌溉、施肥、防治病虫害等,以改善草群质量与产量。对人工草地,需投放更多附加能量与现代科学技术,建成优质、高产的饲草、饲料基地。根据中国草原条件,人工草场能达到草原总面积的5~7%。此外,改良畜种,改进饲养技术,建立动态监测系统,改造退化草场,进行综合开发,以发挥草原的最大生产潜力,实现草原生态系统的良性循环与永续利用。