草地生态系统服务功能的研究及开发

一前言

草地生态系统是地球三大陆地生态系统之一，也是我国陆地面积最大的生态系统类型，总面积3.9×108hm2，占世界草地面积的13%，占全国国土面积的41%左右[1]。是陆地生态系统的重要组成部分。它不仅为人类提供了许多产品，而且提供了多种生态服务。由于长期的过度放牧、乱开滥垦等人为行为的干涉，草地退化、沙化、盐碱化-----“三化”现象日益加剧，人们对草地生态系统服务功能的研究也逐渐增多。

生态系统服务功能是指生态系统及其生态过程所形成与维持的、人类赖以生存的环境条件和效用，是指通过生态系统的功能直接或间接得到的产品和服务。这种由自然资本的能流、物流、信息流构成的生态系统服务功能和非自然资本结合在一起产生了人类福利[2]。对生态系统服务功能及其价值进行有效地评估，有利于人们对生态系统服务功能重要性的深层认识，并促使人们采取有效的生态保护措施。因此，进行草原生态服务功能的研究对保护和合理使用草原资源，实现可持续发展具有重大的战略意义。

二本论

2.1草地生态系统的服务功能

草地生态系统是草地地区生物(植物、动物、微生物)和非生物环境构成的、进行物质循环与能量交换的基本机能单位。草地生态系统不仅是重要的畜牧业生产基地，而且是重要的生态屏障。

草地生态系统服务功能体现在3个方面，即生态功能、生产功能和生活功能。生态是基础，生产是手段，生活是目的。生态功能为系统所固有，是系统维持和发展的基础；生产功能是影响草地生态系统服务功能发生改变的触发点；生活功能主要取决于生态功能和生产功能的平衡关系和管理状况，体现系统综合发展水平。

2.1.1草地生态系统的生态服务功能

草地的生态功能是对草地生态系统生态属性的具体反映。其主要表现为气候和气体调节、水源涵养、生物多样性保育、碳素固定、侵蚀控制、土壤形成、营养循环、废物处理、生物控制、栖息地、授粉、基因资源等[3]。

2.1.1.1提供净初级生产物质

生态系统产品是指生态系统所产生的，通过提供直接产品或服务维持人的生活生产活动、为人类带来直接利益的因子。而草地生态系统中的植物群落，即是通过光合作用提供净初级生产物质，为消费者和分解者提供必需的物质和能量。草地生态系统提供初级生产物质的功能既是进行次级物质生产的基础，也是草地生态系统的多种功能能否正常发挥的基本条件。

生产力作为生态系统中积累的净初级生产物质的总量，是物质生产能力的数量表达。它反映了植物群落在自然条件下的生产力，是估算地球支持能力和评价陆地生态系统可持续发展的一个重要生态学指标[4]。其中，净第一性生产力(NPP)

是一种可以较好反映植被提供净初级生产物质能力的指标。我国学者周广胜曾计算出我国草原地带的NPP一般在2.6t～4.9tDM/hm2·年，是生物生产量最高的雨林季雨林地带(13t～19.1tDM/hm2·年)的18%～26%。肖乾广利用NOAA/AVHRR遥感资料，采用标准化植被指数(NDVI)与绿色植被的NPP之间的相关关系估算出草甸草原的NPP为6.3tDM/hm2·年,干草原为0.75tDM/hm2·年。李迪强根据周广胜、张新时提出的自然植被净第一性生产力模型估测出中国温带草原NPP为1t～

3tDM/hm2·年。[5]

2.1.1.2碳蓄积与碳汇

草地生态系统是陆地生态系统的重要组成部分，可以通过光合作用吸收大气中的二氧化碳。因此，草地生态系统对调节大气成分具有重要的作用。同时，草地生态系统也是受人类干扰较严重的生态系统，一旦草地受到破坏后，草地中存储的大量的碳将重新回到大气中，这必将增大二氧化碳的排放，加剧温室效应和全球变暖。

草地生态系统中的碳蓄积主要分布在土壤碳库中，其次是草地植物的现存群落中。研究表明在每年的10月到第二年的4月，植物枯死，草地生态系统在碳素循环中只起到碳源的作用，虽然土壤呼吸很微弱，但仍是源。而在5~9月生长季内，光合作用固定二氧化碳有着明显的作用，则主要是汇的作用，但并不排斥在某一时期内有源的作用。因此，草地生态系统的碳素平衡（源与汇）是一个动态过程。但就总体而言，碳汇仍是其主要特点。[6]

中国草地生态系统在全球碳循环和碳蓄积中占有十分重要的地位。我国草地的总碳储量占我国陆地生态系统的16.7%。从全球草地植被碳蓄积的格局来看，中国草地生态系统碳储量约占世界草地生态系统的8%左右，其中土壤层碳储量是植被层的1倍左右，就全国水平来看，草原（17.03PgC）和草甸类草地（16.83PgC）蓄积了全国草地有机碳的2/3。[7]

2.1.1.3调节气候涵养水源

草地生态系统的调节气候主要表现在吸收温室气体，改变地表反射率进而改变地表温度，调节湿度。草地生态系统可以吸收大量CO

2

，储存于植物体和土壤

中。同时天然草原是N

2O的弱源，是CH

4

的汇，土壤排放N

2

O，吸收CH

4

表现为互

相消长的关系。

草地生态群落由于结构、组成及覆被状况的不同，导致地表能量反射率的改变，进而对气候产生一定的影响作用；其次，土壤湿度、植被覆盖度对局地环流和区域边界气候也起着决定性的作用。草原还有“保温”的作用，当温度高时，可吸收较多的热量，使草地及环境温度不致过高；当温度较低时，草地能释放较多热量，使草地及其环境的温度不致过低。草地生态系统的存在，可以在一定程度上调节区域的大气湿度。

除此之外，相比于空旷裸地，天然草地具有较高的渗透性和保水能力，对涵养水源有着重要的意义。这可减少地表径流量，增加贮水量。

2.1.1.4水土保持防风固沙

草本植物群落对地表形成一定的覆盖，其根系固结着土壤，使土壤可以免受水分侵蚀。所以草地生态系统对于防止水土流失、减少地面径流作用显著。草地生态系统对防风固沙同样具有重要的作用。根据风沙物理学的基本理论，植被通过覆盖地表、增大空气动力学粗糙度、提高摩阻速率等生态过程来降低近地层气流的影响，从而实现对地表的保护作用。植被主要通过三种生态过程对地表土壤形成保护作用：①覆盖部分地表，使被覆盖部分免受风力的直接作用；②增加下垫面粗糙度，吸收和分散地面以上一定高度内的风动量，从而达到减弱到达地表面风动量的目的；③拦截运动的沙粒，促使其沉积。[8]

2.1.1.5改良土壤

草原植被在土壤表层可形成大量的有机物质，这些有机质可改善土壤的理化性状，形成土壤团粒结构。同时草地植被在土壤表层下面具有稠密的根系并残遗大量的有机质，这些物质在土壤微生物的作用下，也能够促进土壤团粒结构的形