中国东北草地植物资源及其利用与保护

**章 绪论 草地是全球分布*广的陆地生态系统之一，其面积约占全球陆地生态系统总面积的1/3（Bengtsson et al.，2019），因此，草地在维持陆地生态系统的稳定和生态环境安全方面起着重要的作用。草地的重要性不仅体现在它广阔的面积，还在于它为人类提供各式各样的生态系统服务。例如，草地植物可以用来放牧或刈割饲养牲畜，进而生产肉、奶、毛皮等畜产品，许多草地植物还具有药用、食用和工业用等多种经济生产潜力，这些草地植物资源是支撑牧民生活、增加牧民收入、实现牧区可持续发展的重要物质基础。 **节 东北草地植物资源调查的必要性 植物资源指在目前的社会经济技术条件下人类可以利用与可能利用的所有植物的总和。作为**性生产者，植物是生物圈物质循环和能量流动的物质基础，支撑着全人类社会、经济、文化的可持续发展。我国是世界第二大草地资源国，拥有天然草地面积近400万km2，约占国土总面积的40%。其中，东北地区分布40多万平方千米，主要包括呼伦贝尔草地、松嫩草地、科尔沁草地和锡林郭勒草地，直接影响着京津冀地区的生态环境质量及东北平原粮食主产区和老工业基地城市群的生态安全，是我国重要的生态屏障。东北草地植物资源丰富，据估算，仅维管植物就达1500余种，包括数目众多的单属科、单种科、寡种科、少种科。从用途上讲，这些植物资源不仅可以为发展畜牧业提供不可替代的饲草资源，还可以为农作物育种提供优良的基因资源，同时，大多数植物也可作为能源、医药和食品等工业的原料，具有直接的经济价值。要想尽可能发挥草地植物资源的价值和优势，以及草地资源潜在的生产力，必须摸清其本底情况。然而，*后一次全国性草场资源普查是在20世纪80年代进行的，是以畜牧业发展为主要导向，重点关注草地植物的饲草资源功能，经过30多年的变迁，尤其是人为的过牧和农田开垦、开矿等使土地利用格局发生了巨大的变化，草地植物资源也随之发生了重大变化。可以说，基于80 年代普查资料的草地植物资源信息是不能满足当前国家与地方各级机构以及当地居民对草地植物管理与可持续利用需求的，一次系统与规范的草地植物资源调查急需进行。因此，以东北草地生态系统为单元，以植物资源和生境状况等为调查对象，运用现代调查技术手段，摸清东北草地植物资源的布局和变迁情况已成当务之急。东北地区开展草地植物资源调查，有利于国家生物资源和生态安全决策，对国家经济持续稳定发展和生态文明建设具有重要意义。 一、保护和拯救的需要 近年来，由于气候变化和人类的过度放牧、盲目开垦、乱挖药材、无节制地开矿等活动的影响，东北草地面积减少、植被退化严重，一些优良的野生植物资源几近枯竭。根据各地草原管理部门2005年提供的统计数据，20世纪80～90年代，东北草地总面积达4000多万公顷，其中，退化面积达33.6%。内蒙古赤峰地区、吉林西部地区退化草地面积已达各自草地总面积的80%以上；呼伦贝尔市4个主要牧业旗县草地退化面积为53.6%。目前，东北草地仍以每年1%～2%的速度退化，平均干草产量由原来的1500～2000kg/hm2下降至450～600kg/hm2，产量下降达70%以上。东北草地物种变化也较大。松嫩草地的地带性植被——贝加尔针茅草原基本消失；30多年前尚存于锡林郭勒草地的单花郁金香种群已很难找到，或可能已灭绝，加之无人工栽培，人类很可能永远失去对这些珍稀植物资源开发利用的机会。昔日水草丰美的大草原已经被大面积的低产农田和盐碱化、沙化、退化草地取代。如果不及时进行抢救性修复和保护，这些珍贵的野生植物资源将濒临灭绝。因此迅速对该地区现存野生植物资源进行抢救性调查和整理，摸清家底，分门别类地列出濒危或已经灭绝的东北地区草地植物名录，完成调查报告，对东北野生草地植物资源的保护和科学利用具有极其重要的意义。 二、科学利用的需求 东北草地野生植物资源非常丰富，其中很多植物具有抗寒、耐旱、耐盐碱等抗性或优良品质性状，是优质饲草、草坪草和花卉等新品种选育的优良育种材料和基因源。例如，以野生扁蓿豆和‘肇东苜蓿’互为父母本育成的‘农牧801’和‘农牧803’紫花苜蓿品种，在我国北方高纬度地区，表现出较强的抗寒、抗旱和高产品质。从野生草地资源驯化而来的优良牧草品种，如羊草、秣食豆和无芒雀麦等都为草食家畜生产作出了巨大的贡献。同时，某些野生种质资源又可以扩大农作物育种的遗传背景，为提高粮食产量和品质服务，如野生大豆资源赋予了大豆优异抗性性状。另外，东北草地拥有我国北方特有的药材种类，如柴胡、防风和阿魏等；东北草地野生植物资源还是能源植物、香料植物等多用途工业原料的重要来源。 三、保障我国粮食主产区生态安全的需要 近年来，华北、东北、西北地区有大量农田受到风沙侵袭，粮食生产低而不稳，严重影响了粮食生产。东北地区是我国粮食主产区，每年粮食总产量超过1亿t，占全国粮食总产量的20%，是我国*重要的粮食生产基地。而东北草地则是我国构建“两屏三带”生态安全战略格局的重点生态功能区。以东北草地作为我国北方重要的防风固沙带，正是这一粮食主产区*重要的生态安全保护屏障，对我国粮食安全至关重要。另外，充分发挥草地的生态主体功能，从人类对清新空气、清洁水源、宜人气候等生态产品的需求角度入手，对东北地区草地植物资源进行调查并提出保护和利用的对策，充分发挥草地的生态主体功能，是抵抗风沙、保证有效降水、防止水土流失、恢复地力、保持东北农区土地可持续利用的*根本保障。这充分体现出东北草地对卫护京津地区、东北平原粮食主产区以及老工业基地城市群的生态安全的重要战略意义。 四、促进畜牧业安全生产及健康养殖的需要 东北地区不仅是粮食主产区，同时也是我国畜牧养殖业*主要的基地之一。据统计，2011年末，东北地区奶牛存栏总量达450万头之多，占全国总规模的1/3以上；肉牛养殖规模达2000万头左右，约占全国肉牛养殖规模的1/5；肉羊养殖规模达4000多万只，占全国肉羊养殖规模的15%～20%。通过对我国“粮-猪农业”和草地农业的综合分析表明，在我国饲料用粮的巨大需求量成为我国粮食生产主要压力的情况下，充分挖掘饲草、饲粮资源，建立草地农业系统，将人食与畜食分开，走节粮型、非粮型饲料道路是减小粮食生产压力、确保饲粮安全的一个有效措施。同时，以天然草原放牧或者饲喂天然优质饲草生产出的健康无污染畜禽产品，具有广阔的发展空间。东北草地饲草植物资源的种类、数量和质量的摸底和有效开发利用，对该地区畜牧业安全生产和健康养殖具有重要意义。 五、草地科学人才培养和学科建设的需求 在以往的科学研究中，针对草地科学范畴中关于经典植物分类学方面的基础研究，科研经费投入相对较少，重视程度不够，造成目前全国的植物学和植物分类学等基础学科人才凋零，导致经典植物分类及其相关学科发展严重滞后。希望该项目的实施，能及时唤起社会各界对这类学科的重视，加强相关人才的培养，对于东北草地植物资源乃至全国植物资源的基础研究具有深远的意义。 综上所述，东北地区是我国重要的草地资源分布区之一，国家急需掌握*新的草地植物资源状况作为制定社会生产可持续发展的战略部署依据。但有关东北草地植物资源现状的资料严重缺乏，而且已有资料陈旧且不系统，管理方式和传播方式相对落后，亟待从内容上进行更新，同时利用新的技术和方法加以整理、归纳，并进行电子化、数字化、信息化和网络化。此外，东北草地退化、沙化、盐碱化的形势异常严峻，有效利用面积逐渐减少，部分珍稀物种濒危乃至丧失。因此，开展东北草地植物多样性和资源保护，加强该区域草地植物资源调查，促进区域生态环境改善迫在眉睫。 第二节 国内外草地植物资源的调查历史、现状与趋势① 草地植物资源调查是对草地植物资源的数量、质量、空间分布、环境条件和利用现状进行调查，并依据调查数据和调查结论提出开发利用、保护对策的一项科学研究工作。草地资源调查能为草地的科学经营管理、畜牧业养殖和环境保护等提供基础支持，对人类社会与自然界和谐发展具有重要意义。随着社会需求的不断改变和科学技术日新月异的更新，关于草地植物资源调查的战略需求和技术手段也在发生巨大变化。为此，本节分析了国内外有关植物资源调查工作的历史现状及其发展趋势，旨在为草地生物资源合理开发利用，以及制定国家经济持续稳定发展的战略方针提供科学参考。 ① 本节内容出自吕林有、赵艳和于国庆2016年发表的《国内外草地植物资源调查现状与趋势》，略有修改。 一、国际植物资源调查研究历史的现状与发展趋势 （一）植物资源调查研究已经成为发达国家战略行为欧美发达国家一贯重视包括草地植物资源在内的生物资源调查。伴随着分类学的起源与发展，这些国家的学者很早就开展了生物标本采集和命名工作，至20世纪中叶，已陆续完成对各自国家生物资源的清查和编目，Natural Grasslands：Introduction and Western Hemisphere（Coupland，1992）和 Natural Grasslands：Eastern Hemisphere and Resumé（Coupland，1993）等有关专著总结了这一时期的植物资源调查研究成果。美国则在19世纪末就开始了对草地植物资源的系统调查，Carpenter（1940）总结了这一时期的调查和考察结果，较全面地介绍了美国的高草草原植物资源。近些年来，随着全球变化、生物入侵及人类活动导致的生物多样性急剧丧失，很多国家从战略层面上更加重视生物多样性的保护和生物资源的合理开发利用，纷纷制定相应政策和法律，并进一步加强了生物资源和生态群落调查的力度，投入大量的人力和物力（Maddock，2005；Usher，2003；Blackmore，2002）。鉴于生物资源容易受到环境变化的影响，欧美等发达国家经常资助包括草地植物资源在内的自然资源调查与数据更新。例如，美国加利福尼亚州草地稀有种数据库每年更新一次，以供政府部门决策及公众及时了解资源状况。 （二）植物资源调查与采集的概念从单一学科调查向多学科综合调查转变过去对某一地区植物资源的调查主要以采集生物标本为主，以分类学研究为认识该地区植物资源的主要手段。现在植物资源的概念已经扩大到植物的试验材料、活体种质资源、遗传资源等方面；对植物遗传资源的收集也越来越受到重视（Thormann et al.，2012）。例如，新西兰政府组织编写的新西兰生物多样性策略中，将遗传资源的收集与保护列为重要的一项。另外，生物资源调查从单一学科调查（如植物调查或动物调查）向多学科综合调查转变。当前的植物资源调查已不再局限于物种编目，不同组织水平上功能特性的测定已成为不可或缺的重要内容，这些性状包括形态解剖、生长发育、生理生化、化学计量组成和物质与能量循环等千余种决定生态系统结构与功能的指标（Ellers et al.，2012；Kleunen et al.，2010；Deyn et al.，2008；Chapin，2003），以期对所调查地区的生物多样性资源及生态群落获得更全面的认识。 （三）植物资源调查已从面上调查集中到“关键”和“热点”地区 以前，国际上的植物资源调查主要在比较大的范围和地区开展，以普遍调查为主。在现在生物多样性急剧丧失的背景下，为了更有效、及时地保护生物资源，植物资源调查开始集中到“关键”和“热点”地区。例如，美国若干科研机构和组织对中美洲一些关键地区进行了集中调查；日本对泰国中部和尼泊尔也开展了大型的野外考察；韩国对柬埔寨的木本植物进行了大规模采集和调查，并将扩展到全部草本植物。对于草地资源，欧亚大陆草原、非洲的塞伦盖蒂（Serengeti）草原、北美洲的高草草原和南美洲的潘帕斯草原等早已是国际上著名的生物多样性“关键”和“热点”地区（Wilson et al.，2012），有关植物资源及生态群落的调查在一些国家已经逐步展开。