[科普中国]-草地生态学

草地生态学的定义和研究对象

草地生态学是研究草地生态系统的结构、功能、生物生产、动态、生态调控，并探索其实现高效、平衡和持续发展的科学。

需要进一步明确的问题，什么是草地？什么是草地生态系统？尽管国内外对草地（grassland）这一客观存在事物曾有过不同的理解和解释，但比较多的和比较符合实际的认识还是比较一致的。更为趋近的解释为：草地（gracsland）是草类和其着生的土地构成的综合自然体，地（土地land）指的是环境，草类是构成草地的主体，是草食动物赖以生存的条件。有的学者（C.Horton，1979）还特别强调或重视禾本科草，这也是有道理的，因为世界上主要的和大多数草地都以禾本科草为主，而且禾草在地球上分布极为广泛，饲用价值高，对人类的贡献特别大。禾草与反刍动物相联系而存在，表现为协同进化的关系。有的学者对草类和草地的理解更为广泛，如WHliamDavis认为“‘草地”一词应包括各种类型的牧场，其特点是将禾本科、豆科牧草和其他植物结合在一起以供放牧之用。因此，在这个定义范围内，草地指的是环境，而草类是反刍动物赖以生存的牧草”（第八届®际草地会议论文集，中文本第10页）。不同学者，出发点不同，理解可能有一定差异，但其基本内容是一致即：草地是草类和其着生的土地构成的综合自然体。强调草类，并非说草地上没有其他植物，有些草地常有少赏灌木或乔木散生其中，但仍不失以草类为主。

任何客观存在的自然物，有其固有的自然属性，也有其对于人类的经济属性，从不间的角度出发，人们就可能给与不同的名称和概念。这里讲的草地概念也主要是就其自然属性而言的。从经济属性来看，草地用于割草叫割草地，用于放牧牲畜叫放牧草，用于绿化环境叫草坪。

草地包括天然草地（naturalgrassland）和栽培（人工）草地（cultivatedgrass-land），前者是自然形成的，后者是人工建立的。

草地是地球陆地上一项巨大的自然资源，它既是人类发展畜牧业的基地，也是稳定地球陆地环境的置要条件。据Horton（1979）报道，世界草地（包括热带草地或称热带稀树草原一savannahs和温带草地或称温带草原一一在不同地区，人们给与不同的地域名称，在欧亚大陆叫斯太普（steppes）草地，在北美叫普列里（prairies）草地，在南美叫潘帕斯（pampas）草地：在非洲叫费尔德（velds）草地）占陆地面积（1500000万ha）的四分之一（约375000万ha）。加上草甸、森林区的次生草地和可利用的稀疏矮灌丛约502500万ha，占世界陆地面积的33.5%。此外，全球约有15%—20%的耕地用来种植牧草，建立人工草地。我国草地面积达4亿ha（包括部分灌丛和灌丛荒漠牧野），占国土总面积的41%（李博等，1991）。由此可见草地既是世界也是我国的一项重要自然资源。

上述草地中尤以温带草地占比较重要的地位，世界草地的30%分布于温带地区，而温带草地维持了世界反刍动物的35%的牧草需要（ReidandJung，1982），主要反刍动物为绵羊、肉牛和乳牛。草地与人类生活的关系非常密切，它通过家畜为人类提供乳、沟、脂肪、毛皮及其他需要（热能、动力、肥料等）；还为人们提供旅游观光、运动及娱乐的场地，也可为人类保持一个良好的生存环境。

草地上的植物、家畜、野生动物和微生物共存于同一环境之中，彼此间相立适应，相互依存，以绿色植物为基础，在它们之间进行着以下几个过程：

物质的生产，能量的流动，水的运转；营养物质的循环。近年又提出倍息传递或称信息流这样一种草地生物群落和环境结含并具上述功能的综合自然体叫做草地生态系统，也就是草地生态学的研究对象。

草地生态学的发展历史科学是伴随人类文化的提高，对客观事物认识的不断加深而逐渐产生和发展的。草地生态学便是在生态学迅速发展的基础上诞生的。20世纪60年代以前，有关草地的研究和论著，多集中在草地的利用与管理，但也开始注意到草地植物和植物群落与环境的关系，涉及草地生态学的某些内容。

20世纪60年代以来，由于生态学的迅速发展，生态系统的理论逐渐渗透到生物科学的各个领域，用系统论的观点来分析和阐述其研究的对象，这种形势也孕育着草地生态学的诞生。1962年，R.P.Humphroy编写了《牧野生态学》一书。1971年，英国草地学家C.R.W.Spedding的《草地生态学》（Grassland Ecology）问世，是一部草地生态学专著，提出了草地生态学是一门独立的学科。如果以这一专著作为草地生态学的诞生，至 今也不过20余年的时间。60年代至80年代是世界、特别是发达围家经济和科学技术飞跃发展的时期，也是生态学迅速发展的阶段，草地生态学在这一时期诞生和发展也是很自然的。70年代到90年代初的20余年间，各国进行了以下不同层次的研究；草地植物生物学和生理生态学，草地植物种群生态学、草地植物群落结构与动态、第一性生产力、放牧生态、第二性生产、草地生态系统能量流动、物质循环、单地资源动态监测，草地管理类型的建立与应用等的研究，发表了较多的有关专著和论文，从不同地区、不同角度、不同层次，论述了或涉及到草地生态学的问题。

我国草地生态学的发展历史较短，但发展还是较快的。70年代中期以前也大多从事草地利用和管理的研究，仅有部分植物生态学工作者，对我国草地进行了植物群落学的调査研究，或对某些优势植物种进行个体生态的研究。从70年代后期才开展了草地植物种群生态和草地生态系抗的研究，80年代是我国草地生态学发展较快的时期，北京农业大学贾慎修组织翻译Spedding的《草地生态学》的出版，对我国草地生态学的发展起了一定的推动作用。有关草地生态学的科学研究也有了较大的发展，东北师蒗范大学草地研究所、中国科学院植物研究所和内蒙古大学、甘肃草原生态研究所和甘肃农业大学、四川农业大学、内蒙古农牧学院和中国科学院草原研究所、中国科学院青海高原生物研究所、新疆八一农学院和东北农学院等单位先后分别在不同地区，对不同类型的草地生态系统进行了不同方面和不同层次的研究，取得了有价值的研究成果，为我国草地生态学的研究奠定了基础。历时10年的全国性草地资源调査和各省区的有关研究，也从不同角度涉及草地生态的问题，积累了有价值的资料。在此期闻，部分大专院校分别为大学本科和研究生开出了《草地生态学》课程，对草地生态学教育和人才培养起到了一定的推动作用。

随着科学研究的开展，80年代以来，在我国有关草地生态的专著、论文及其他文献资料增多，如《草地生态研究方法》（姜恕等，1988），《草地生态学的发展》（李博等，1991），《草原生态系统研究》（姜恕等，1985），《草地第二性生产动力学模型》（《甘肃社会科学》，吕胜利等，1991），虽然还是初步的，但也反应了我国草地生态学的发展和进程。

近几十年国内外有关草地生态的研究报道为本书编写提供了许多有价值的资料。

尽管革地生态学是近期发展起来的一门年轻学科，但从自然界发展的历史来看，原始自然草地生态系统中，草地生态问题早已存在，只是那时的人类还不认识而巳。其实从地球上有了草地和草食动物，也就有了草地生态系统，当时也仅是一种原始的，纯自然的生态系统，没有人为的干预。当人类进入狩猎时期，开始对草食动物的猎取之后，才开始对草地生态系统的干预，但影响是小的。自人类开始驯养和繁殖动物以来，特别是后来又兴起了游牧畜牧业，对草地生态系统的影响才随之而加深。人类与驯化的动、植物之间是；一种共生关系，人类从驯养的动，植物中获取食物，动、植物依靠人类进行繁衍，但人类进化的速度和动、植物驯化的时期是不一致的，世界上存在几个不同的人类起源和动、植物训化中心。动、植物的驯化大约距今7000—11000年前，绵羊可能是一个种（Higgs和Jarman，1972）。从动、植物驯化的亲缘关系看，中东起源中心出现的动、植物驯化最早，最多，中美洲或中国中心早期驯养的很少。早明的农业技术从中东经过希腊传入欧洲，约在距今8000—8500年（Rodden，1965）。从那时起有两条路线，一条向北沿地中海，最终到大西洋，另一条经过巴尔干半岛和匈牙利平原进入欧洲北部，约以每年lkm的速度向前推进。此外，也向东传播，中东驯化的基本动、植物如小麦、大麦、绵羊、山羊、牛和猪，在距今3000—4000年以前进入中国的北方。

Flannery证明农业出现很缓慢，逐步发展，经历了数千年。从多样化的狩猎和采策到农业的演进，可分三个时期，最早的时期——农业前的狩猎和采集，估计该时期大约从42000年前到12000年以前。第二个时期大体包括一个4000年的时期（从距今12000年到8000年），标志着从管理野生群体到管理驯化种的过渡时期。笫三个时期为管理驯化种和多样性农业发展时期。

农业发展的内容和速度因地而异，一些地区发展成种植业区，一些地区发展很快，成为现代化的草地农业，一些地区长期停滞在游牧畜牧业阶段，游牧制现 在非洲、亚洲北部干旱和半干早地区依旧存在。农牧业发展的进程和多样性，也就导致了今 天世界草地生态系统的差异，当今世界的草地生态系统已远非昔日之草地生态系统了。停留在游牧制的地区大多人类杜会和文化比较落后，缺乏科学知识，肓目地发展牲畜，超载过牧，一次又一次地给草地生态系统和人实带来灾害，人们也一次又一次地受到自然的惩罚。这些地区的草地生态系统在自我调节功能作用下，由平衡到不平衡，又由不平衡到平衡，或者严重破坏，导致系统的崩溃和演替。

但是，在科学技术发达的国家，开展牧草育种，草地改良，建立人工草地，使其草地生态系统成为高效、稳定、持续发展的生态系统。草地生态系统中的生产者主要为高产优质牧草，消费者主要为优良高产的家畜，加之应用草地生态学原理和现代草地培育和管理技术，物质和能量流失少，人类获得的物质和能量多。此外向系统输入营养物质和促进再生产的种质资源，并补充系统内缺乏的营养元素，加之景观生态学原理的应用，合理配置草地生态系统与陆地累观建设。这样就使草地生态系统既有很高的经济效益，又具良好的生态效益。在西欧和其他一些草地农业发达的囡家，这样的草地生态系统，己成为现实，使人口和国家都获得了丰富的物质利益和良好的生存环境。2

草地生态学的内容草地生态学的内容包括：

草地生态系统的概念、结构、在自然界的地位和作用，与人类生活的关系，草地生态系统形成和发展的机制、动力和影晌因素；

草地生态系统的功能和生态平衡的原理；

草地生物群落的特征、结构、分布、种间关系，群落动态和浃替的基本原理；

第一性生产的生产力、生产效率和提高生产效率的途径；

第二性生产的生产力、生产效率和提髙生产效率的途径；

放牧生态，牧地生态系统的组分及其相互影响，草畜关系的矛盾和统一，放牧生态研究进展，中国主要草地生态系统的结构、功能，生物生产、存在的生态学问题和实现高效平衡持续发展的途径；

生态调控的原理、草地生态工程和现代草地畜牧业建设的生态学基本理论和方法；

草地生态系统模型的组建和应用等。

草地生态系统不是孤立存在的，经常与其他生态系统相互联系、相互渗透、相互制约，因此，草地生态学还须研究草地生态系统与其他生态系统之间的相互关系。

草地生态系统的组分和结构概括而言，草地生态系统是由生物因素和非生物因素组成的。生物因素包括植物、动物和微生物；非生物因素包括土壤、无机盐类、水和二氧化碳；在它们之间进行着物质循环和能量流动。草地生态系统还受生物因素和非生物因素的影响。人类是主要的生物影响因素，气候是主要的非生物影响因素。草地生态系统的组成成分和影响因素及它们之间的相互关系如图所示。

草地生态系统同所有的生态系统类型一样，其营养结构可分为：生产者、消费者、分解者和环境四个部分，前三者为生物成分（biotic component），后者为非生物成分（abiotic component）。

草地生态系统的生物生产有两个过程，一是生产者的生产过程，一般把它称为第一性生产（primary production）；二是消费者的再生产过程，叫第二性生产（secondary production）。分解者的主要功能是把复杂的物质分解为简单的无机物，为分解过程。草地生态系统是生物种间和生物与环境间协调、持续共生和相对稳定的系统，它是地球上生物与环境、一些生物与另一些生物长期协同进化的结果。1

草地生态学的发展前景草地生态学是一门很有发展前途的学科；它不仅在建设现代化的草地生态农业中继续发挥作用，在我国和其他发展中国家则显得更为重要。这些国家需要研究和解决的草地生态学问题很多，如不同地区，不同类型草地资源与家畜的合理配置，草地的承载能力，放牧生态与草地合理利用，草地植物种群生态和群落生态学与牧草育种和草地改良，不同生态条件的高效稳定的混播种群，不同类型草地生态系统调控的途径，不同生态条件地区草地生态工程，高效平街持续发展的草地生态农业建设等等。不仅需要科学的态度来对待这些问题，还霈要采取有力的措施，促进草地生态科学技术的发展。经过一定时期的努力，我国广大面积草地的生态状况将会改观，草地农业将有一个大发展和欣欣向荣的吋期，草地生态学也将随之而发展，在不太长的时期，步入世界先进水平的行列，为我国人民创造良好的物质和环境条件作出应有的贡献。2