大風(fēng)起兮沙飛揚(yáng)，電影《黃土地》中的場(chǎng)景讓人印象深刻，而人們也理所當(dāng)然地認(rèn)為黃土高原就是這樣的。但經(jīng)過(guò)科學(xué)家四十年的“雕飾”，如今的黃土高原披上了綠裝。
上世紀(jì)七十年代退化草地
從上世紀(jì)七十年代末，他及其團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)四十年連續(xù)定位試驗(yàn)與階段性專(zhuān)題系統(tǒng)研究，形成具有鮮明特色的退化草地恢復(fù)利用兩大理論與三大關(guān)鍵技術(shù)體系。
值得一提的是，他用四十年的堅(jiān)守回答了國(guó)家退耕還林還草與封山禁牧工程實(shí)施以來(lái)出現(xiàn)的黃土高原林草地建設(shè)如何分區(qū)、退化草地如何恢復(fù)、恢復(fù)草地如何利用等關(guān)鍵理論與技術(shù)難題。
截至目前，相關(guān)研究成果在寧夏、陜西、甘肅、山西和內(nèi)蒙古等省(區(qū))示范推廣面積達(dá)150萬(wàn)公頃，規(guī)模化放牧與舍飼結(jié)合養(yǎng)殖技術(shù)應(yīng)用推廣已達(dá)到23萬(wàn)戶(hù)，新增經(jīng)濟(jì)效益50.6億元。
草地自然恢復(fù)景觀(guān)
退化草地自然調(diào)控恢復(fù)試驗(yàn)區(qū)
這位科學(xué)家就是西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所教授程積民。在他看來(lái)，黃土高原的發(fā)展充分體現(xiàn)了習(xí)近平總書(shū)記提出的“我們既要綠水青山，也要金山銀山。寧要綠水青山，不要金山銀山，而且綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念。
提出植被調(diào)控建設(shè)區(qū)域方案
當(dāng)前，植被退化已經(jīng)是全球性問(wèn)題，世界上43%的陸地生態(tài)系統(tǒng)已發(fā)生植被退化。我國(guó)擁有各類(lèi)草地約60億畝，占國(guó)土面積42%，退化和功能失調(diào)問(wèn)題日益突出，尤其是干旱缺水和水土流失等環(huán)境問(wèn)題是制約植被恢復(fù)與可持續(xù)發(fā)展的主要因素。
眾所周知，黃土高原是中華民族重要發(fā)祥地，但經(jīng)人類(lèi)長(zhǎng)期的掠奪式利用，已成為我國(guó)生態(tài)環(huán)境最為脆弱、經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后的主要區(qū)域之一。
程積民表示，鑒于黃土高原獨(dú)特的地貌類(lèi)型和氣候多變形成的脆弱生態(tài)環(huán)境，植被恢復(fù)既不能照搬他地經(jīng)驗(yàn)，更不能違背自然規(guī)律，使草地恢復(fù)建設(shè)一直未有突破性進(jìn)展。
為此，程積民團(tuán)隊(duì)以退化草地如何恢復(fù)、恢復(fù)草地如何利用為目標(biāo)，綜合考慮氣候環(huán)境與植被分布地帶性規(guī)律，基于植被自然恢復(fù)及少量人工干預(yù)的恢復(fù)途徑，從植物個(gè)體—種群—群落—生態(tài)系統(tǒng)—區(qū)域景觀(guān)不同層次，將草地保護(hù)和恢復(fù)與坡面水分調(diào)控及生產(chǎn)力穩(wěn)定提高，草地資源合理利用與生境保護(hù)融為一體進(jìn)行綜合、系統(tǒng)、創(chuàng)新性研究。
首先要研究確定黃土高原植被調(diào)控建設(shè)的區(qū)域方案。在20世紀(jì)七十年代末黃土高原7省區(qū)230余縣64萬(wàn)公頃大規(guī)模植被資源綜合考察的基礎(chǔ)上，程積民等專(zhuān)家最先提出黃土高原植被分區(qū)建設(shè)調(diào)控方案。
具體方案分為黃土高原中南部、中部和稍偏北部以及北部。如在黃土高原中南部，降水量500毫米以上的森林草原地帶，占總面積的11.5%，以發(fā)展人工喬木林為主，建立類(lèi)似于天然植被的林草混交類(lèi)型、喬灌草復(fù)層混交林結(jié)構(gòu)模式，形成溝谷以喬灌混交為主，梁峁坡以灌草立體配置為主的結(jié)構(gòu)模式。
而在黃土高原中部和稍偏北部降水量300～500毫米的大面積典型草原地帶，占總面積的59.5%，是該區(qū)治理的重點(diǎn)區(qū)域，退化草地以自然恢復(fù)為主，形成灌草配置結(jié)構(gòu)模式，在溝谷和臺(tái)、塬、川道水分條件較好的微地域適度發(fā)展經(jīng)濟(jì)林果，配置稀疏喬灌草結(jié)構(gòu)模式。
此外，在黃土高原北部降水量300毫米以下的荒漠草原地帶，占總面積的29.0%，建造以耐旱沙生植物為主的灌草結(jié)構(gòu)模式和防風(fēng)固沙林體系。提出的黃土高原6個(gè)一級(jí)區(qū)、19個(gè)二級(jí)區(qū)的植被調(diào)控建設(shè)方案，在7省區(qū)110個(gè)縣的生態(tài)環(huán)境建設(shè)與農(nóng)牧業(yè)規(guī)劃中得到廣泛應(yīng)用。
“經(jīng)陜西、寧夏、甘肅和內(nèi)蒙古等地三十多年的生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，獲得了較大生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益?！背谭e民告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者。
在區(qū)域規(guī)劃明確重點(diǎn)的基礎(chǔ)上，上個(gè)世紀(jì)八十年代初，程積民等專(zhuān)家率先在黃土高原寧夏固原云霧山建立了以本氏針茅為優(yōu)勢(shì)群落的典型草原自然保護(hù)區(qū)，就是如今的云霧山國(guó)家級(jí)草原自然保護(hù)區(qū)。
考察甘青針茅群落
植被原覆蓋度30%的上與下
接下來(lái)，就是根據(jù)黃土高原半干旱地區(qū)退化草地不同覆蓋度創(chuàng)建植被恢復(fù)和重建理論原理，程積民以草地植被原覆蓋度30%為指標(biāo)進(jìn)行研究。
“對(duì)草地植被原覆蓋度30%以上采用自然修復(fù)技術(shù)，嚴(yán)格控制以放牧為主的一切人為的地面活動(dòng)，讓原有地面天然植被自然休養(yǎng)生息、繁殖更新、自我調(diào)控?！背谭e民說(shuō)。
程積民團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，草地自然修復(fù)時(shí)序演替過(guò)程分為五個(gè)階段，當(dāng)自然修復(fù)達(dá)到26年以上，本氏針茅生長(zhǎng)與繁殖更新受草地枯草層的抑制，數(shù)量急劇下降，大針茅種群數(shù)量巨增，占群落總數(shù)的35.5%，具有替代本氏針茅的趨勢(shì)。
與此同時(shí)，封禁草地隨著水分條件的改善，物種組成以禾本科和菊科為主，陸續(xù)出現(xiàn)大量灌木種群及滅絕多年的野生動(dòng)物和鳥(niǎo)類(lèi)。
在程積民看來(lái)，草地自然修復(fù)可顯著提高土壤細(xì)菌群落多樣性和豐富度，土壤細(xì)菌多樣性隨封禁時(shí)間呈駝峰型曲線(xiàn)，最高峰出現(xiàn)在封禁的第15年，而長(zhǎng)期封禁恢復(fù)草地對(duì)土壤真核生物多樣性和豐富度有不利影響。
由此，程積民在國(guó)內(nèi)首次提出封禁恢復(fù)草地適宜管理的“三位一體時(shí)間閾值法”，即根據(jù)“植物—土壤—微生物”恢復(fù)質(zhì)量，綜合確定草地最適管理利用時(shí)間，改變以往僅注重植被恢復(fù)而忽視土壤恢復(fù)的理念。
而對(duì)于草地植被原覆蓋度30%以下的干旱陽(yáng)坡地面裸露嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境極度脆弱區(qū)，程積民認(rèn)為采用灌草稀疏配置恢復(fù)建造技術(shù)體系。又通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)與實(shí)踐，他提出天然植被以自然修復(fù)為主、人工植被以“先封后建、先草后灌”的干旱陽(yáng)坡灌草稀疏配置技術(shù)模式。
程積民進(jìn)一步解釋到，對(duì)原植被結(jié)合封禁措施，根據(jù)不同坡度采用水平階、水平溝或魚(yú)鱗坑等工程整地方法，集蓄地表徑流，適度培植灌木，灌(檸條)草(天然草地)配置以3∶7為宜。據(jù)悉，相關(guān)成果在寧夏、陜西、甘肅等地推廣應(yīng)用面積150萬(wàn)畝以上。
研究表明，檸條灌木林土壤細(xì)菌群落多樣性最高，其他依次為封禁草地、人工苜蓿地、放牧草地?！霸谌斯す嗄玖纸ㄔO(shè)中，檸條灌木是最佳的選擇物種。”程積民總結(jié)道。
此外，基于細(xì)菌群落多樣性和區(qū)系組成，程積民團(tuán)隊(duì)提出了封禁措施是提高半干旱地區(qū)退化草地和棄耕地土壤細(xì)菌多樣性最有效的方法。
土壤樣品保存庫(kù)
構(gòu)建刈割與放牧管理技術(shù)體系
事實(shí)上，長(zhǎng)期封山禁牧，枯草層增厚直接抑制草地自然更新，減少草地物種多樣性，降低牧草質(zhì)量，程積民認(rèn)為合理放牧和適度刈割可保持草地穩(wěn)定生產(chǎn)力及遺傳多樣性。
程積民團(tuán)隊(duì)在揭示恢復(fù)草地合理刈割與放牧利用的演替規(guī)律的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域畜牧業(yè)發(fā)展與恢復(fù)草地利用矛盾突出的問(wèn)題，進(jìn)一步規(guī)范化管理恢復(fù)草地，提出了恢復(fù)草地適度利用的時(shí)間閾值和全面管理的調(diào)控技術(shù)。
程積民介紹，在典型草原地帶輕度退化草地封禁5～8年、重度退化草地封禁10～15年后，均可合理刈割或放牧利用，適宜刈割頻度為每?jī)赡暌淮危赘顣r(shí)間為9月份。
當(dāng)草地植被覆蓋度在70%以上時(shí)可進(jìn)行放牧，放牧強(qiáng)度和頻度為每公頃三只羊，每年夏秋季節(jié)放牧，通過(guò)合理利用調(diào)節(jié)了草地與牧草生長(zhǎng)發(fā)育及草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間的后補(bǔ)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)與生產(chǎn)雙贏。
此外，結(jié)合生態(tài)文明建設(shè)和農(nóng)村土地結(jié)構(gòu)調(diào)整，大面積邊遠(yuǎn)及退耕坡地和鹽堿灘地，不宜農(nóng)作物種植，但具有發(fā)展人工草地的優(yōu)勢(shì)。該團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了以苜蓿、冬牧七十、燕麥和玉米為主的人工草地和飼料基地建設(shè)，推行“政府+科技+企業(yè)+農(nóng)戶(hù)”的運(yùn)作模式。
在人工草地建設(shè)上，程積民介紹，在國(guó)內(nèi)率先實(shí)施兩大關(guān)鍵技術(shù)，即改春播為秋播、改條播為撒播，同時(shí)提出五種糧草輪作種植模式，并首次提出退耕地苜蓿刈割后茬保膘型放牧利用關(guān)鍵技術(shù)。
目前，程積民團(tuán)隊(duì)已在寧夏南部、陜西黃河鹽堿灘地等開(kāi)展了以苜蓿為主集中連片大面積生產(chǎn)種植。從品種選擇、整地種植、田間管理、刈割晾曬、打捆運(yùn)輸、儲(chǔ)存銷(xiāo)售等環(huán)節(jié)已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，并形成了一整套人工草地優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)體系，“可為寧夏、陜西乃至我國(guó)西部大面積退耕坡地和鹽堿地的全面治理提供成熟的技術(shù)體系?！背谭e民告訴記者。
通過(guò)多年天然草地恢復(fù)和人工草地建設(shè)利用定位試驗(yàn)研究，程積民還率先提出半干旱區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展應(yīng)走“放牧與舍飼”相結(jié)合的道路，在合理利用封禁恢復(fù)草地和人工草地、充分開(kāi)發(fā)作物秸稈及農(nóng)副產(chǎn)品剩余物的基礎(chǔ)上，實(shí)施5：2：2：1的飼草科學(xué)配置養(yǎng)殖模式。
在舍飼養(yǎng)殖中，程積民首次飼用從優(yōu)質(zhì)牧草菊苣中研發(fā)出的綠色添加劑，改變了過(guò)去飼養(yǎng)管理粗放，經(jīng)營(yíng)方式落后的小規(guī)模及封閉式經(jīng)營(yíng)的養(yǎng)殖業(yè)，使養(yǎng)殖出欄的胴體羊飼養(yǎng)周期短、飼料消耗少、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。
據(jù)介紹，在50個(gè)鄉(xiāng)村23萬(wàn)戶(hù)示范推廣，戶(hù)均養(yǎng)殖規(guī)模20只羊、5頭牛，每年出欄率維持在10～15只羊單位，戶(hù)均養(yǎng)殖收入占總收入的48%以上。
指導(dǎo)企業(yè)和農(nóng)戶(hù)養(yǎng)殖
“從理論和實(shí)踐上系統(tǒng)解決了國(guó)家及地方封山禁牧后舍飼養(yǎng)殖中存在的羊只疾病多、肉質(zhì)差和出欄率低以及長(zhǎng)期封禁不利于草地自然更新和持續(xù)發(fā)展等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。”程積民表示，從而突出了區(qū)域草畜特色，促進(jìn)了優(yōu)質(zhì)畜產(chǎn)品基地建設(shè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
據(jù)悉，程積民團(tuán)隊(duì)相關(guān)研究成果獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一、二等獎(jiǎng)5項(xiàng)，出版專(zhuān)著20多部，發(fā)表論文219篇，其中SCI 收錄56篇，獲專(zhuān)利7項(xiàng)；成果建議被有關(guān)政府決策管理部門(mén)采納，并為國(guó)家退耕還林草工程持續(xù)實(shí)施提供了科學(xué)依據(jù)。(來(lái)源：科學(xué)網(wǎng) 秦志偉)
編輯：王樹(shù)谷
