标题：草地生态系统
概况和现状
系统特征草原是内陆干旱到半湿润气候条件的产物，以旱生多年生禾草占绝对优势，多年生杂类草及半灌木也或多或少起到显著作用。世界草原总面积约2．4×107km2，为陆地总面积的六分之一，大部分地段作为天然放牧场。因此，草原不但是世界陆地生态系统的主要类型，而且是人类重要的放牧畜牧业基地。
根据草原的组成和地理分布。可分为温带草原与热带草原两类。前者分布在南北两半球的中纬度地带，如欧亚大陆草原、北美大陆草原和南美草原等。这里夏季温和，冬季寒冷，春季或晚夏有一明显的干旱期。由于低温少雨，草群较低，其地上部分高度多不超过1 m，以耐寒的旱生禾草为主，土壤中以钙化过程与生草化过程占优势。后者分布在热带、亚热带，其特点是在高大禾草(常达2—3m)的背景上常散生一些不高的乔木，故被称为稀树草原或萨王纳(Savanna)。这里终年温暖，雨量常达1 000mm 以上，在高温多雨影响卞，土壤强烈淋溶，以砖红壤化过程占优势，比较贫瘠。但一年中存在一个到两个干旱期，加上频繁的野火，限制了森林的发育。地理分布总观世界草原，虽然从温带分布到热带，但它们在气候坐标轴上却占据固定的位置，并与其他生态系统类型保持特定的联系。在寒温带，年雨量150～200mm地区已有大面积草原分布，而在热带，这样的雨量下只有荒漠分布。水分与热量的组合状况是影响草原分布的决定因素，低温少雨与高温多雨的配合有着相似的生物学效果。概言之，草原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，草群繁茂，种类丰富，并常出现岛状森林和灌丛，如北美的高草草原、南美韵潘帕斯、欧亚大陆的草甸草原以及非洲的高稀树草原。靠近荒漠一侧，雨量减少，气候变干，草群低矮稀疏，种类组成简单，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、我国的荒漠草原以及前苏联欧洲部分的半荒漠等。在上述两者之间为辽阔而典型的禾草草原(图12—7)。总的看来，草原因受水分条件的限制，其动植物区系的丰富程度及生物量均较森林为低，但显著比荒漠高。值得指出的是，如与森林和荒漠比较，草原动植物种的个体数目以及较小单位面积内种的饱和度是相对丰富的。演化历史草原与其他生态系统类型一样它不但存在于一定的空间，而且是地球演化史上一定时期的产物。我们知道，地球上的被子植物从白垩纪末期起开始繁盛，并逐渐发展成最大的一个植物类群。其中较年轻的一个大科——禾本科从第三纪中期开始分化，并很快分布到全世界，现在约有4 500种，其中有些是草原植被的主要建成者。称号“草原之王”的针茅属(Stipa)，其诞生时期不迟于渐新世，因在北美渐新世与中新世地层中都曾发现针茅的化石。孢粉资料证明，中新世时期在欧亚大陆也已广泛存在草原景观，进入第四纪以后，草原逐渐扩大其面积，至少在晚更新世(距今10万年)前已形成目前的草原类型。生物种群草原动物区系很丰富，大型哺乳动物和稀树草原上的长颈鹿，欧亚大陆草原上的野驴、黄羊，北美草原上的野牛等，还有众多的啮齿类和鸟类，以及丰富的土壤动物与微生物。
草原的净初级生产力变动较大，对温带草原而言，从荒漠草原0．5 t/(hm2．a)到草甸草原15t/(hm2·a)；热带稀树草原生产力高一些，变动于2t/(hm2·a)到20t/(hm2·a)之间，平均达7t/(hm2·a)。在草原生物量中，地下部分常常大于地上部分，气候越是干旱，地下部分所占比例越大。值得指出的是，土壤微生物的生物量常达很高数量，如加拿大南部草原当植物生物量为434g/m2时，30cm土层内土壤微生物量达254g/m2；我国内蒙古草原土壤微生物的取样分析结果也与之相近。
关于草原生态系统中能量沿食物链而流动的情况可用F．B．Golley(1959)在美国密执安地区对禾草草原的研究例子说呀；这是一个极简化的食物链，生产者为禾草，第一级消费者为田鼠及蝗虫，第二级消费者为黄鼠狼。植物对太阳能的利用率约为1%，田鼠消费植物总净初级生产力的约 2%，由田鼠转移给黄鼠狼约2．5%。大部分能量损失于呼吸消耗。
在热带稀树草原上，植物组成的饲用价值不高，植物中含有大量粗纤维和二氧化硅，氮、磷含量很低，N仅0．3%～1%，P仅0．1%一0．2%。因此，初级生产量虽高，但草原动物生物量仍很低。如非洲坦桑尼亚稀树草原上，主要草食动物为野牛、斑马、角马、羚羊与瞪羚，当植物量为24t/hm2时，草食动物量仅7．5kg/hm2。
对放牧生态系统，家畜代替了野生动物成为主要的消费者。家畜所需要的能量用于3方面。一是维持生活，二是觅食活动，三是保证生产。它们食用的能量可用饲料单位(U．F)表示，1 U．F为1 kg大麦所具有的净能量，相当于1．25～1．30kg高质量的干草或5．5 kg高质量的鲜草。牛、羊等家畜维持生活的能量(Ee)=0．75P饲料单位，式中P为家畜的毛重，用100kg表示。用于觅食活动所需要的能量因活动量的大小而定，一头牛觅食所消耗的能量为0．75～3．0 U．F。生产所需能量平均1 kg肉需3．5～4．5 U．F，1 L牛奶需0．4 U．F。需要能量的同时，还需要一定数量的蛋白质，对肉牛来讲，每个饲料单位应有80g可消化蛋白质，奶牛则需150g。P．Duvigneaud(1974)引用了英国草地上饲养肉牛的例子来说明饲草转化效率。这里草地净初级生产力为干草16 t/hm2，饲养1．2头350 kg的肉牛，只有29%的草被牛吃掉，吃掉部分的4%构成净次级生产量，其他以粪便形式和呼吸作用消耗掉。肉牛之外的其他消费者消耗33．6%的植物物质。而分解者所消耗的能量要比上述数字高得多。
保护与治理
由于过度放牧以及鼠害、虫害等原因，我国的草原在在学校面积正在不断减少，有些牧场正面临着沙漠化的威胁。因此，必须加强对草原的合理利用和保护。草原生态系统的保护已引起了国家重视，我国《草原法》已于1985年10月1日起正式实施，这是我国对草原地位作用及草原生态环境恶化危害认识达到了一个新水平的标志，也是我国对草原生态系统由自然利用走向科学管理的开端。草原生态系统的保护和恢复对策特别应着重于以下几方面：
实行科学管理我国草原生态系统遭受破坏的主要原因之一就是长期以来缺乏科学的、有效的管理措施。国际上自本世纪60年代末就开始应用系统分析的方法对草原生态系统进行科学管理(Eoodall，1979)。而我国迄今为止，大部分草原还是处于“牧草自生自灭”和“靠天养畜”的落后状态。加强草原生态基础理论如载畜能力、牧业生产最佳方式以及科学管理技术的研究，是草原生态系统保护对策中应首先引起重视的问题。包括改革某些落后的经营方针，实行适度放牧、以草定畜、推行季节牧业以减轻草场压力，给牧草提供休养生息的时机以及其他可使草原植被得以恢复和发展的各种措施，实行科学化管理方式。
发展人工草场建立围栏，实行分区轮放，合理利用草场等，都是已被证明的保护和恢复草原生态系统结构和功能的有效措施。否则，我国草原退化等问题还将要继续发展。根据中国农业科学院草原研究所的预测，若不能尽早改进目前牧业的生产经营方针，在今后的15年内，内蒙古全区草原产草量年平均下降率可达2.3%，全国主要牧业省、区的草原产草量在1990年和2000年时，将比目前分别下降15%和30%，局部地区将出现牧草枯竭的严重局面。另外，从长远考虑，通过技术改造和适当增加投资，实行集中化经营的草业，其经济效益更大。在畜牧业要发展、草原生态环境要保护的情况下，必须要以人工草地和种植饲料来获得高的经济效益和环境效益。目前我国人工草场的面积仅占草原总面积的0.4%，只是美苏等国的1/25。而据专家们的估计，种植牧草0.5-1%，可增加全部生产能力的0.5-1.0倍。可见发展人工种植牧草业是一项短期内即可获得巨大经济效益的措施，同时又利于草原生态系统的恢复。
建立牧业生产新体系当前，世界农业发展的规律是畜牧业(特别是食草动物)的比重日益增加，发达国家大都完成了由以农业向以牧业为主或农牧并重的转变，牧业的产值占到农业总产值的50%以上。我国的草地占国土总面积的40%左右，是现有农田的3倍。而且我国南方的荒山草坡地有几千万公顷，畜牧业发展潜力很大。据统计，云南省荒山草坡面积是农田面积的5倍，贵州为8倍，四川为1.7-4.8倍。这些地区水热气候条件好，牧草可四季常青，草的生长速度快，单位面积产量一般是北方的3-4倍，因而这是我国大兴草业的主要基地。草是农、林、牧三者之间的纽带，应该充分利用这些自然和资源条件，发展草业和畜牧业，形成新的农业生产结构体系。这也是弥补这些地区耕地少和减轻农田压力的有效措施。