第一章草甸草原生态系统环境与分布特征
在我国温带草原生态系统的*东部，与森林生态系统相邻的地段，有一狭长地带为草甸草原生态系统。草甸草原生态系统分布于欧亚大陆中纬度地带，处于温带半干旱、半湿润气候区。在地质构造上主要受新华夏构造体系和纬向构造体系控制，地貌结构以显著的镶嵌性和温带高原、山地、平原的带状分布规律为突出特征，在水、热和生物等自然要素组合上具有很强的制约性。土壤在第四纪受不同程度冰川活动的影响，经过腐殖质累积、淋溶与淀积和钙积化等过程，主要土壤类型为黑钙土和暗栗钙土。植被为中温型草原，具有草原生态系统和森林生态系统共存的生态特征，主要由中旱生多年生丛生禾草、根茎禾草和中旱生、中生杂类草组成。这里具有大面积的优良放牧场和割草场，尤以割草场数量、质量为各类草原之首。这片广阔、独*又十分宝贵的天然草原，孕育了以蒙古马、蒙古牛、草原羊等古老品种为基础的多种优良品种。由于人类长期不利因素的干扰和全球气候变化的影响，草甸草原生态系统也出现不同程度的退化现象。因此，研究草甸草原生态系统的环境与分布特征，对草原合理利用和保护、维护我国草原生态安全和放牧畜牧业持续发展具有重要意义。
第一节草甸草原生态系统的环境特征
一、气候条件
植物组成和植被结构受生态环境的制约，其中气候对植被形成起了直接的影响作用，并制约着植被地带性分布的空间格局。因此，气候因素是影响草原生态系统形成的首要自然因素，特别是水、热配置状况是草原群落类型及结构特征形成的重要条件。在我国地处温带北部的草甸草原生态系统分布于欧亚大陆中纬度地带，具有半湿润、半干旱或半干旱、半湿润的气候特征。随纬度的升高，地面从太阳辐射得到的热量逐渐减少，气温逐渐降低。由于距离海洋较远，加之受蒙古高压气团的控制，草甸草原生态系统大部分地区为大陆性季风气候。在温带的草原生态系统中，草甸草原生态系统为气候条件*好的一种草原植被类型，年降水量一般在350～550mm，湿润系数为0.6～1.0，热量偏低，≥10℃积温为1800～2200℃。
由于草甸草原生态系统所处经纬度的不同和地形的差异，其降水与积温在各地区分配不均。草甸草原生态系统在重点地区所处的气候状况见表1-1。
大兴安岭山脉东、西两麓为草甸草原生态系统集中分布区，如内蒙古呼伦贝尔地区、锡林郭勒地区、科尔沁地区和松嫩地区。大兴安岭山脉植被生态系统在我国东北部形成了气候变化和生态安全的重要天然屏障。大兴安岭山脉是蒙古高原和松辽平原的分界，北起黑龙江漠河，南至西拉木伦河上游谷地，长达1400km，宽150～300km，海拔多在1100～1400m，*高峰达2034m。大兴安岭山脉上部形成寒冷湿润的森林气候。岭东受海洋季风气流影响，降水量大，并形成了半湿润、半干旱的气候特征；岭西较寒冷、干旱，属于半干旱、半湿润的草原气候，这里广泛发育着温带草甸草原植被和土壤类型。大兴安岭山脉的降水总趋势是自东向西递减，岭东降水440～510mm，岭西高原东部降水340～380mm，每年降水主要集中在夏季，秋雨多于春雨。其气候特点是冬季漫长寒冷，大雪茫茫，千里雪原，岭西积雪期为120～180天，而岭东则为80～120天。内蒙古呼伦贝尔根河市积雪深度≥30cm的日数为113天，*大积雪深度50cm。大兴安岭年均温–2.8℃，岭东南麓和岭西0～5℃；无霜期较短，一般在120～150天，大兴安岭北段*短，为90～100天。大兴安岭年日照时数在2700h以下，图里河、苏格河日照时数*短，仅2500h，岭东2800h，岭西2800～3100h。全年大风日数一般在20～40天。
阿尔泰山位于我国新疆维吾尔自治区北部和蒙古国西部，西北延伸至俄罗斯境内。该地区属大陆性气候。我国境内的阿尔泰山属其中段南坡，山体长达500余千米，海拔1000～3000m。阿尔泰山耸立于亚洲腹部的干旱和干旱半荒漠地带，由于地貌垂直分带明显，在其垂直带上分布有草甸草原生态系统，年均温在–3.60℃以下，7月平均气温12℃，绝对*高气温28.8℃；年平均降水量350～500mm，9月中旬开始降雪，积雪期达200～250天。这一地带气候凉爽，雨量较多，是森林与草原的交错区，牧草产量高，质量好，多属中、良或优等草原，是当地主要的夏季牧场。
新疆地区的天山山地北坡、阿尔泰山地和准噶尔山地的山间谷地和盆地，海拔一般在250～4500m，年均温1.70～9.20℃，*高气温15.30～27.60℃，极端*高气温30～34℃，*低气温–23.2～–9.30℃，极端*低气温–43～–33℃。积雪期100～170天，积雪深度一般为10～25cm，伊犁、阿勒泰、塔城山区有时深达70～100cm。
草甸草原生态系统所处气候区的气候演变趋势以海拉尔1909～1980年的气象资料为例进行分析。选年均温、冬季平均气温、夏季平均气温、年降水量、冬季降水量、夏季降水量等进行滑动平均，分析结果表明，后30年年均温比前30年升高了0.4℃，冬季平均气温升高了1.5℃，且严寒日数减少，夏季平均气温与年均温的变化趋势相反，下降1℃左右，且夏季低温频繁出现。降水量统计结果表明，内蒙古海拉尔地区70年来干湿交替变化夏季降水量增加、冬季降水量减少，特别是后20年降雪量明显减少，积雪深度变小，总趋势是干旱期与湿润期交替变化。
从气象灾害看，低温灾害是影响草原地区畜牧业生产的主要灾害，包括生长季节的冷害、春末秋初的霜冻及冬春季的寒潮等。低温冷害对植物影响很大，牧草在生育期内，当气温在0℃以下时则产生霜冻，使牧草提前进入枯萎期，尤其是严重的低温年对草原畜牧业生产影响很大。
以内蒙古呼伦贝尔地区为例分析草原气象灾害。该地区严重低温年有1961年、1972年、1976年，气候频率为14%。草原秋霜来得早，使作物、牧草深受其害。年内各月均可出现霜冻，终霜出现日期的年际波动大，*早、*晚相差日数山地一般为30～60天，岭东20～30天。寒潮，特别是风雪交加的寒潮天气，对牧业生产危害尤为严重。1961～1981年的21年中，各类型寒潮出现92次，平均每年有4～5次，其中大多数为强寒潮或区域性强寒潮。水涝发生频率大于干旱，春季水涝多发生在大兴安岭山脉，其他季节水涝发生在岭东。冬、春季降雪过多会造成白灾，特点是发生时间早、持续时间长。历史上特大白灾年有1954年、1965年、1970年，均是11月中旬成灾，持续4～5个月。据统计，1954年内蒙古呼伦贝尔全境牲畜死亡29万多头（只），1965年仅陈巴尔虎旗牲畜死亡就达51万头（只），1970年内蒙古呼伦贝尔全境牲畜死亡21.3万头（只）。
二、地形组合
在漫长复杂的地质发展历程中，地壳的构造运行造就了我国地形的巨大起伏和地貌的基本轮廓。草甸草原生态系统的地貌在地质构造上主要受新华夏构造体系和纬向构造体系控制，在地貌结构上以显著的镶嵌性和高原、山地、平原的带状分布规律为*突出特征，并在水、热、生物等自然要素的分布规律上显示出很强的制约性。
我国温带草甸草原生态系统从东北到西北，由于分布地区不同地形条件有很大的差异。在松嫩平原上，草甸草原集中分布于中部和南部的漫岗地、缓坡地和低平地，海拔140～200m。内蒙古呼伦贝尔和锡林郭勒草原上的草甸草原生态系统处于大兴安岭东西两麓的低山丘陵和波状高平原上，山地海拔900～1400m、丘陵海拔800～1000m、高平原海拔500～700m。科尔沁草原上的草甸草原分布于大兴安岭南段山地及山前平原丘陵地带，山地海拔1500m、丘陵台地海拔200～400m。阿勒泰地区的草甸草原分布于山地、山前丘陵、河谷，海拔1400～2300m。伊犁地区的草甸草原分布于坡地、河谷，海拔1100～2600m。
草甸草原生态系统的垂直分布，因地理位置不同，分布的高度也不同。草甸草原生态系统在大兴安岭东麓分布地海拔多在800m以下，在大兴安岭西麓分布在海拔800～1000m；在内蒙古大青山分布在1600m以上。新疆的阿尔泰山和萨吾尔山地的草甸草原生态系统则分布于1400～2300m，位于山地草原之上或与森林、山地草甸交错分布。在伊犁山地，草甸草原生态系统发育在海拔1100～2600m。
大兴安岭山脉地形构造属新华夏隆起地带，中生代后期经剧烈的隆起和梯状断裂，以及长期的侵蚀、剥蚀，几经夷平为准平原面。到第四纪新构造运动沿古断裂继续发展，使大兴安岭继续抬升，将两极夷平面抬升到不同高度，造成岭东岭西地形地势的不对称。岭西随蒙古高原不断上升，地势增高，山麓处丘陵起伏，渐没于高原，形成了内蒙古高平原。岭东随松辽平原的陷落下降及强烈的侵蚀切割，使坡面陡峻，造成不对称的阶梯状山形，山顶以下保持着二、三级阶梯状平坦面伸入松辽平原，使山地与平原相嵌。显然岭西高于岭东，西坡平缓，高差300m左右，东坡陡峻，高差700m左右。大兴安岭的基岩以火成岩为主体，由花岗岩、玄武岩等组成，经长期风化，形成浑圆广阔的山势，大量喷出的玄武岩构成大片熔岩台地。
三、土壤条件
在环境因素中，植被对土壤条件有间接影响。土壤的形成受其环境条件特别是地形地貌、气候、水文、植被、人类活动等因素的影响，其中气候和植被条件是影响土壤形成的基本因素。草甸草原生态系统中，以山地、高平原和河谷平原为主要地形地貌条件，其地形构造条件影响着水分、热量的重新分配和植被类型的形成与分布，也影响土壤类型的形成与分布。从地壳物质的淋溶和淀积过程来看，一般越靠近山地淋溶过程越占优势，越靠近平原中心则淀积过程越占优势。气候对土壤形成过程中的有机化合物、无机化合物的合成与分解、淋溶和还原作用发生深刻的影响，决定土壤类型的性质和分布规律。植被是土壤有机质的主要来源，是形成腐殖质的物质基础，植被类型的演化也明显影响土壤类型的变化。草甸草原生态系统主要分布的土壤类型为黑钙土、黑土、暗栗钙土，土壤类型在不同地区分布均有差异。松嫩平原草甸草原主要为黑土、黑钙土、暗栗钙土；内蒙古呼伦贝尔草甸草原主要为暗栗钙土、淡黑钙土；锡林郭勒草甸草原主要为暗栗钙土、黑钙土；科尔沁草甸草原以黑钙土、暗栗钙土为主；阿勒泰地区以黑钙土、暗栗钙土为主；伊犁地区为暗栗钙土、黑钙土。土壤类型在地理分布上与植被气候带相适应，草甸草原生态系统分布地区的土壤在第四纪时期经受了不同程度冰川活动的影响，成土过程有腐殖质累积过程、淋溶与淀积过程、钙积化过程等。
（一）黑钙土
黑钙土地带主要分布于大兴安岭中南段东西两麓的草原地区，向西延伸到燕山北坡和阴山山地；在新疆的昭苏盆地、阿尔泰山南坡及祁连山东部的北坡也有分布。黑钙土分布区属半湿润大陆性季风气候，气温较低，降水较少，风力较大，年均温–2.5～3℃，降水量350～400mm，地形大部分为低山丘陵。黑钙土在波状高平原及河流阶地也有大面积分布。黑钙土是在半湿润的气候环境和草甸草原植被下发育的，具有较深厚腐殖质表层，下部有钙积层或石灰反应的土壤。草甸草原植被为土壤带来了大量有机物质，使土壤形成良好的中性环境，为土壤微生物活动和腐殖质大量积累创造了有利条件，因此黑钙土具有草原土壤形成的*基本的两个过程，即腐殖质积累过程和钙积化过程。其中暗黑钙土腐殖质深厚，有机质含量达10%以上；黑钙土土层30～50cm，有机质含量为5%～10%，pH7.0～7.5；淡黑钙土土层也较深厚，有机质含量为3%～6%。黑钙土地带0～20cm土层有机质平均含量为7.32%，全氮含量为0.35%，速效氮含量为266.03ppm①，土壤阳离子代换量为30.66mg当量/100g土。钙积层多出现于50～90cm处，剖面中下部有白色粉末状石灰累积。
（二）黑土
黑土是在温带半湿润气候、草原化草甸植被下发育的土壤，是温带森林土壤向草原土壤过渡的一种草原土壤类型。分布在草甸草原生态系统的黑土地带位于大兴安岭东麓山前丘陵平原和河谷平原，海拔260～500m；属于松辽平原的黑土向大兴安岭山脉边缘延伸
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