作者：王冠

編輯：小柒

 

灌木，說的是那些沒有明顯主干的木本植物。它們的植株一般比較矮小（不超過6米），從近地面的地方就開始枝干叢生。你在小區的綠化帶中常常會看到它們被修剪成毛茸茸、乖巧可愛的樣子。但正是這些可愛“毛球”的眾多親戚們，正在給生活在草原的人和動物帶來一場災難。

 

 

灌木入侵的災難

 

為什么說灌木會帶來災難呢？

 

全球約20%的人口居住在超過地球45%的干旱地區，而草原是這些地區最重要的生態系統之一。在過去的150年中，由于全球或區域氣候變暖、過度放牧等因素引發的 灌木入侵 ，已經使上億公頃的 草原退化為灌木帶和灌木沙丘 [1] 。

 

這些“進擊的灌木”會給草原帶來一大堆麻煩 [1,2] ，例如：

 

1.灌木會使草所覆蓋的地表面積變得稀少，灌木叢之間的空地愈發擴大；

2. 由于灌木的存在，營養物質在土壤里的分布也會趨于不均勻；

3. 很多灌木含有有毒物質因而無法被牲畜食用，放牧活動難以繼續。原本棲息在這些地方的野生動物也會因為失去食物而無法生存；

4. 灌木入侵進入中后期，極有可能導致草原水土流失和土地貧瘠，甚至最終退化為沙漠

……

（灌木入侵的四個階段。 圖片來源：王冠從Ravi et al., 2009修改）

 

對于中國來說，內蒙古的干旱草原——特別是內蒙古草原中東部的錫林河流域地區， 灌木入侵的現象已經十分普遍 。為了維持草原環境的穩定，防止進一步的水土流失和物種減少，我們必須趕在更多草原深陷危機之前行動起來。

（在灌木入侵的草原生態系統中，植被、土壤、風、火的之間的相互作用。若不加以控制，灌木入侵會進一步導致植被減少和土壤退化，并對全球氣候產生影響。圖片來源：王冠）

 

讓“毛球”們“火一把”

 

怎么行動呢？科學家們通過在美國西南部草原所進行的試驗發現，讓這些“毛球”們“火一把”也許是個好辦法。

 

（野外試驗中的放火過程。圖片來源：王冠）

 

塔爾薩大學、天普大學及美國地調局的聯合項目組在美國新墨西哥州奇瓦瓦沙漠（Chihuahuan Desert）北部做了一組試驗 [2] 。他們在灌木入侵所導致的初級草場退化地帶設置了兩塊研究區，一塊自然狀態（對照組）、一塊進行人工放火（試驗組），并連續3年進行密集的取樣分析。

 

結果表明，在放火后的一年時間里， 試驗組的草場情況得到了改善 ——土壤營養物質分布更為均勻，草所在區域的土壤含水量比對照組顯著增加；燒焦后的灌木失去樹冠，而燒焦后的草叢有著毛絨絨的纖維一般的結構，使其能夠捕捉到更多的營養物質；草的恢復速率大于灌木。

 

這些結果印證了 放火可以降低草原的退化速率 ，提高草相對于灌木的競爭優勢，抑制灌木的入侵，從而在一定程度上控制草原的植被變化和土壤退化。

 

經過近幾年的實地試驗和模擬研究，科學家也漸漸摸索出“放火法”對付灌木的一些“訣竅”——把握時機，有的放矢（火）

 

放火只對灌木入侵初期的草原有效 [3-5] 。因為這些草原雖然灌木的覆蓋率已經增加，但單個草叢之間的距離依然較近，使得火能夠在風的推動下沿著彼此臨近的植物傳播，從而清除該范圍內大部分的灌木。

 

（正在經歷初期灌木入侵的草原，灌木已經增加，但草仍然占據大部分地表。 圖片來源： http://pza.sanbi.org/vegetation/grassland-biome）

 

而當灌木入侵到達中后期，灌木間隙的草已經非常稀少，單個灌木叢之間的距離又較遠，即使閃電或人為點著了火，火也很難繼續傳播，也就起不到作用了。簡單地說就是， 放火要趁早 。

 

（已經轉變為灌木帶的草原，地表幾乎被灌木占據。 圖片來源：Jameson Crumpler）

 

 

穩扎穩打，循序漸進

 

野外試驗結果顯示 [3-5] ， 對同一區域有規律放火才能達到長遠的效果 。灌木的生命力頑強，一次火燒雖然看起來清除了地表大部分的灌木，但實際上它們的根部可能依舊頑強的活著，等待著機會再一次萌芽，開啟新一輪與草類爭搶資源的進程。而且火燒對新萌芽和年輕的灌木更為有效，等到它們茁壯成長為成熟的灌木叢時，火燒導致的死亡率會明顯下降。

 

放火的頻率也不是越高越好 ，因為植物清除會導致表層富有營養的土壤暴露于草原的狂風中，更容易被吹走，從而增加該區域土壤營養物質永久損失的風險。 過于頻繁的放火也會對該地區的野生動物帶來不利的影響 。火燒之后植被需要時間恢復，這意味著食草動物會暫時“缺糧”。而且，沒有遮蔽物的地面也會使這些動物們更加容易暴露在天敵的視線之內。

 

常觀天象，借刀（風）殺人（草）

 

為了提高放火效果，達到清除更多灌木、促進草的恢復，同時盡可能減少土壤營養物質流失的目的，我們還必須對該地區的 長期氣候數 據 加以分析。

 

對干旱區域的草原來說，在風季開始的時期放火最為明智 [6] 。風力推動火的傳播能一次影響到更大的區域；風也能夠在火燒之后帶動原本聚集在灌木樹冠之下的營養物質向著草和裸露的地面移動，利于草類種子的萌芽和生長。

 

對氣溫和降雨量的分析也尤為重要。放火需要避開可能的干旱期和極度炎熱的時期。水是植物生長所必須的珍貴資源，高溫和缺少降雨會導致土壤缺水的情況加重，這對于火燒之后的植被恢復有著致命的影響。

 

最后，為避免誤傷人畜和加快草原恢復，放火前還務必要告知當地居民（尤其在牧區）。

 

（草原上的放牧活動。 圖片來源： J. Stephen Conn /Flicker）

 

當然，任何方法都不能一概而論， 放火法也需要各個分析、因地制宜 。當一些區域的灌木種類本身具有較高的耐火性，或鄰近的外來灌木有很大可能在放火后的“空窗期”趁虛而入時，這一方法就不再適用了。

 

雖然“火療”對于阻止灌木入侵草原來說是個省時省力的好辦法，但也需把握好天時地利人和，切不可貿然行事，否則也可能適得其反。

 

 

作者名片

 

 

排版：小爽

題圖來源：Pixabay

參考文獻：

 

[1]Schlesinger, W. H., Reynolds,J. F., Cunningham, G. L.,Huenneke, L. F., Jarrell, W. M., Virginia, R. A.,& Whitford, W. G. (1990).Biological feedbacks in globaldesertification. Science, 247(4946),1043-1048.

[2]Wang, G., Li, J., Ravi, S., Dukes, D.,Gonzales, H. B., &Sankey, J. B. (2018). Post-fire Redistribution of SoilCarbon and Nitrogen at aGrassland–Shrubland Ecotone. Ecosystems,1-15.

[3] Field, J. P.,Breshears, D. D., Whicker, J.J., & Zou, C. B. (2011). Interactive effectsof grazing and burning on wind‐andwater‐drivensediment fluxes: Rangelandmanagement implications. EcologicalApplications, 21(1),22-32.

[4] Ravi, S., D’Odorico, P., Wang, L.,White,C. S., Okin, G. S., Macko, S. A., & Collins, S. L. (2009).Post-fireresource redistribution in desert grasslands: a possible negativefeedback onland degradation. Ecosystems, 12(3),434-444.

[5] Sankey, J. B., Ravi, S., Wallace, C.S.,Webb, R. H., & Huxman, T. E. (2012). Quantifying soil surface changeindegraded drylands: Shrub encroachment and effects of fire andvegetationremoval in a desert grassland. Journal of GeophysicalResearch:Biogeosciences, 117(G2).

[6]Killgore, A., Jackson, E., & Whitford, W. G.(2009). Firein Chihuahuan Desert grassland: short-term effects on vegetation,small mammalpopulations, and faunal pedoturbation. Journal of AridEnvironments, 73(11),1029-1034.

灌木入侵怎么破，不妨讓它們“火一把”？

圖文簡介

由于全球或區域氣候變暖、過度放牧等因素引發的 灌木入侵 ，已經使上億公頃的 草原退化為灌木帶和灌木沙丘