中文摘要：

三江源区是我国生态系统最脆弱的地区和高寒草甸放牧侵蚀最严重的地区。在全球变暖的背景下,过度放牧导致高寒草甸大面积退化,"黑土滩"不断扩展, 已成为我国最强烈的水土流失区,侵蚀导致高寒草甸土壤有机碳大量流失,已严重威胁源区的生态安全和畜牧业可持续发展。从综合生态系统管理的角度出发,以小流域为研究单元,利用4个综合联动试验,针对不同专题因子和不同时期的试验数据进行对比、综合与集成研究,利用生态学、草地学、畜牧学、土壤学和数学模型等学科交叉优势,研究高寒草甸对于放牧侵蚀的响应方式、途径与机制,结合放牧侵蚀关键过程的机制探索,构建与验证高寒草甸放牧侵蚀预测模型;探索放牧侵蚀引起的土壤有机碳迁移流失规律及其环境效应;提出减少土壤有机碳流失和抑制放牧侵蚀的放牧调控的理论和对策。通过上述研究将提出高寒草甸放牧侵蚀风险评价体系,它将为兼顾水土保持和低排放放牧管理措施的制定提供科学依据,具有较高的应用前景。

结论摘要：

三江源区是我国生态系统最脆弱的地区和高寒草甸放牧侵蚀最严重的地区。在全球变暖的背景下,过度放牧导致高寒草甸大面积退化,已成为我国最强烈的水土流失区。对于高寒草甸退化,现有的研究均笼统地归因于超载放牧和鼠类活动的破坏,但大量的试验研究证明,单一的禁牧封育无法完全恢复源区“黑土滩”退化草地,这反映了人们对草地退化的本质理解不够深入,是造成退化高寒草甸的治理收效甚微的原因之一。在小流域研究单元综合联动试验,以及源区样线调查基础上，系统分析了由放牧导致的土壤侵蚀的植被、地表和土壤特征，形成了高寒草甸放牧侵蚀机理的初步认识豆科植物是高寒草地生态系统的“铆钉”种，草地退化的最初表征是豆科植物功能群的丧失，亦是放牧侵蚀发生的植被学特征。过度放牧导致高寒草甸系统退化诊断层草毡层“秃斑”大量出现,也为鼠类的入侵创造了条件,“秃斑”逐渐扩大、连通,秃斑连通的过程伴随着临界阈现象的发生, 连通阈值为 54. 5%。放牧地秃斑的“热岛效应”表现为土壤有机碳流失和水分蒸散，土壤结构破坏, 土壤粒径分形维数2.81是土壤侵蚀发生的阈值。因此，在青藏高原退化草地治理中适当补播乡土种豆科牧草，以保护土壤结构为出发点，通过缓解热岛现象，同时摒除外力干扰以恢复生境，是从退化机理上治理退化草地的有力保证，将是青藏高原退化草地治理的新思路。逐步建立了一系列以侵蚀成因、物理过程为基础的放牧侵蚀模型，包括1）秃斑与非秃斑界面侵蚀发生的时、空动态模型；2）NPP分类指数模型；3）优化改进的灰色等维—马尔科夫残差预测高寒草地载畜量模型；4）小流域尺度放牧地土壤侵蚀回归模型和适用于三江源区的自定义土壤侵蚀模型模拟退火-Cubist模型。通过综合集成，形成了如下放牧侵蚀评价系统1）基于草地综合顺序分类系统的草地 NPP 分类指数模型应用系统；2）草地生态风险评价指标体系；3）高寒草甸放牧侵蚀风险评价系统。估算的三江源区土壤平均侵蚀模数（2001-2014年）为6599 t*km-2*a-1，呈现出由东南向西北逐步升高的土壤侵蚀空间格局。采用市场价值法估算出源区由土壤侵蚀所造成的有机碳流失的经济损失达299亿。结合放牧侵蚀机理揭示、放牧侵蚀模型模拟以及放牧侵蚀评价系统的综合集成，提出了恢复退化草地、抑制放牧侵蚀的新理论，形成了源区高寒草地土壤侵蚀防治管理优先级的对策。