修复草原远比想象中艰难!怎么办?
【走笔自然】
修复草原远比想象中艰难!怎么办?
讲述人:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所研究员 辛晓平
我对草原的认识一直都在变化。最初,草原只是父亲故乡的美丽风景;后来,它是我博士论文研究的对象。一直到入职中国农科院,经历了在呼伦贝尔草原近30年科学观测,草原在我心中才有了今天的样子:它是抵御沙尘暴的生态屏障和前沿阵地,它也是1100万户牧民赖以生存的家园,是国家生态安全和食物安全的战略资源。
我国拥有世界上多样性最高的草地生态系统,从内蒙古高原到青藏高原,从东北平原到新疆内陆,每一处草原都有独特生态和生产价值,更拥有形形色色的美。然而,给我印象同样深刻的,还有草原的退化——不仅仅是生产力的下降,还会伴随鼠害、蝗灾肆虐,沙尘暴频发,是整个生态系统功能的减弱甚至丧失。
草原为什么会退化?说到底,不合理利用是主因,气候变化又加剧了这一问题。十年科考,我们走访了成千上万的牧民家庭,认识到一个朴素的道理:不解决牧民的生产生活问题,就难以从根本上解决生态退化。草原对牧民而言是生存之所、生计来源,他们更希望草原丰茂。但传统的生产方式已经走到了尽头——既难以满足日益增长的生活需求,更难以支撑他们增收致富的愿望。
如何走出这个困局?2010年国家决定建立草原补奖机制,通过政策投入保障草原的均衡利用。但退化的草原还得靠技术重新恢复生产力,修复后要依靠高水平管理避免落入“退化—修复—再退化—再修复”的死循环。所以,我们团队把研究重点锚定了这两个方面:一是退化草原修复技术,二是智慧牧场管理技术。
修复草原远比想象中艰难。灌溉、施肥、切根、松土、补播,教科书上的常规方法在草原上屡屡碰壁——灌溉只适用于小面积,施肥遇上干旱反成负担,翻耕松土却损失三分之一土壤碳库,就连围封禁牧也不是每块地都能恢复。我们用了近十年时间,在内蒙古和东北地区做了几千个实验组合,才慢慢摸到门道,总结出两条核心经验——
草原长期利用必然导致土壤养分亏缺,自然恢复需要漫长的积累过程。所以,修复草原,施肥是必要的。但施什么肥?比起氮磷,退化草原更需要的是有机质——有机质可以激活土壤中的微生物和土壤动物,让生态系统进入更良好的、自组织的养分循环状态。但有机质投入的效果不是线性的,有最低阈值,投入不够等于白费。我们利用草原上现成的牛羊粪,结合现有有机肥产品和植物生长素,形成了一套成本可控的改良配方。
草原退化后土壤板结,透水透气性不佳导致地力进一步下降,所以松土是有效的。但松土要有巧劲,既要达到疏松目的,又要保护土壤碳库。我们研制了专用草原疏松机,在入冬前或返青期打上密孔,经冻融和雪水渗透后土地自然疏松。配合有机肥,修复后的草场产量达到对照组的2到6倍,效果持续8年以上。我们发现,修复后草原线虫和大型土壤动物增加了80%——草原修复不是单纯的植被恢复,而是从植被、土壤到微食物网的系统功能提升。
然而,修复草原不能一劳永逸。只要还在利用,退化风险就仍然存在。要让草原持续健康,必须用智慧管理替代粗放利用。基于这样的认识,我们先后开展了数字草业、数字牧场到智慧牧场研究。
我们构建了大型数据库,借鉴澳大利亚和新西兰的经验开发了草畜平衡诊断、牧场经营规划等一系列软件,帮牧民实现草地和家畜资源的时空匹配,预防灾害、节本增效。但是软件系统应用不尽如人意。我们反思后决定换个思路——不再盯着专家系统,而是看看牧民到底需要什么。
传统草原管理方式下,牧区面临两大难题。一是定居后需要大量实体围栏,投入大且每隔若干年就要重修,投入高。二是放牧劳动强度大,牧民每天跟着牛羊在草原上跑几十公里,严寒酷暑、风吹日晒,太辛苦。这两个问题光靠软件解决不了,因此,我们研发了虚拟围栏和放牧机器人。
虚拟围栏结合智能项圈和家畜适应性训练,实现放牧家畜的边界管理。佩戴智能项圈的家畜一旦越过虚拟边界,就会接收到警报,从而被阻止越过围栏。但技术落地还需解决一系列问题,最核心的就是训练标准化。这些问题不解决,智能项圈就是一堆废铁。
放牧机器人集成了自主导航、精准避障、边缘计算等技术,替代羊倌完成放牧任务。与普通羊倌只管“不丢羊”不同,我们的智能放牧策略融合了两方面的智慧:一是羊群运动的相变物理学,二是长期跟随牧民学习积累的乡土放牧知识。让机器人在照顾动物福利的同时,以最合理的方式完成放牧。目前,虚拟围栏和放牧机器人样机都已进入应用测试阶段。下一步,我们要重点解决能源供给、硬件与家畜适配等问题。
智慧牧场的这些进展,是在国家重点研发计划“现代牧场专项”支持下取得的。还记得2021年申报项目时我们提出的愿景——让放牧成为令人向往的职业。坦白地说,让所有人都向往放牧,可能很难;但降低野外工作强度、让牧民也能享受到信息时代的技术红利,我们充满信心。
(光明日报记者杨舒、高平采访整理)
《光明日报》(2026年06月27日 09版)
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