高寒草地占青藏高原总面积的60%以上，为上下游提供了十分重要的生态服务功能，对维系区域乃至全球的生态安全具有不可替代的作用。但是，高寒草地生态环境敏感、脆弱，极易出现生态环境退化问题，上世纪末青藏高原高寒草地90%呈现退化状态，部分地区（如三江源）出现了严重退化的次生裸地—“黑土滩”。高寒草地退化不仅影响了当地居民的生存和畜牧业发展，还危及到长江、黄河、澜沧江中下游地区的生态环境以及社会经济的可持续发展，甚至会威胁到东南亚地区的生态安全。加强退化高寒草地恢复机制及演替规律等基础理论研究，提出退化高寒草地生态恢复重建的有效措施，对于维护我国及周边国家生态安全、调节并维持全球气候稳定等方面具有极其重要的战略意义。
董世魁团队面向国家重大战略、社会经济可持续发展和国际科技前沿，持续10多年深耕青藏高原退化高寒草地生态恢复的理论与技术难题，以“退化成因解析—退化等级诊断—恢复技术甄选—恢复过程解析—恢复效果评价”为主线，从基础理论、应用技术及管理模式三个维度开展了多尺度、多要素、多方法、综合性、系统性、长期性研究，取得了一系列重要成果和进展。主要包括：
1. 提出了“草地退化的内外因综合作用说”的观点，完善了高寒草地退化成因理论体系，该观点认为青藏高原草地退化是内因和外因综合作用的结果，生境脆弱性（地表组成物质的脆弱性和水热因子的匹配性差）是高寒草地退化的内部因素；自然环境变化（气候变暖、鼠虫害增加、水蚀风蚀和冻融剥蚀增强）和人为过度干扰（过度放牧、盲目开垦草地、采矿、修路、采金挖沙）是草地退化的外部因素；人文-自然耦合系统的崩解加速了高寒草地的退化进程；
2. 构建了基于草地植被盖度、生物量、高度、顶极群落优势植物比例等指标的高寒草地植被退化指数（GDI），补充了已有高寒草地植被退化评价体系的不足；构建了基于土壤物理、化学和生物性状的高寒草地土壤质量评价体系（SQI），解决了高寒草地退化程度判定中土壤指标的缺失问题；创建了高寒草地健康评价的活力—组织力—恢复力三维模型，实现了不同时空尺度、不同基况的高寒草地健康状况的数量化和图式化表征；
3. 明晰了高寒草地退化的植被-土壤界面生态过程和效应，发现草地退化降低了植物多样性和土壤动物、微生物生物多样性并改变了草地植物、动物和微生物群落组成；高寒草地生态系统的土壤碳储量高达92%、植被碳储量约为8%；草地退化导致土壤中分解有机碳、氮的微生物及酶活性增加，土壤温室气体（CO2、CH4和N2O）排放通量明显增加，“黑土滩”型极度退化草地植物-土壤系统为碳源（净释放CO2）；
4. 提出了青藏高原退化高寒草地“分区、分类、分级”的生态恢复技术模式，研发了基于“设计理论”的极度退化草地（“黑土滩”或“鼠荒地”）的人工草地建植恢复技术，筛选了适于极度退化草地恢复实用的多年生禾本科牧草（垂穗披碱草、多叶老芒麦、草地早熟禾等），比选了不同禾草的最佳混播群落设计，提出了维系多年生禾草混播群落稳定性的施肥、放牧和刈割调控技术；研发了基于“设计理论”+“自我设计理论”的重度退化草地土壤营养库和植被繁殖库活化技术，构建了基于土壤营养库和植被繁殖库活化及其耦合关系调控的重度退化草地生态恢复技术，更新、改进了传统的退化草地改良技术（补播、施肥等）；提出了基于“自我设计理论”的轻度和中度退化草地围栏封育等多元化生态恢复技术体系，丰富、发展了传统的退化草地改良技术（围栏封育或划区轮牧）；
5. 明晰了退化草地生态恢复的过程、时限及效益，发现退化天然草地土壤种子库对植被恢复更新的贡献较低，主要通过无性繁殖（根蘖、根茎）实现定植与恢复；人工恢复草地中土壤种子库对地上植物群落结构的维持具有重要作用，主要通过有性繁殖实现定植；“黑土滩”型极度退化人工促进恢复过程中，草地生态系统的稳定性、恢复力和多样性呈现时间波动性，恢复7-9年后出现植物群落丰富度、盖度、生物量以及土壤总碳、总氮、可利用态氮下降的趋势，土壤健康状况的恢复时限远大于植被健康状态的恢复；至少需要18年以上的时间才能使人工辅助恢复的极度退化草地生态系统的多样性和恢复力保持稳定；
6. 创建了自然生态-社会经济耦合的高寒草地适应性管理框架，有力支撑了退化高寒草地生态恢复和可持续利用实践，构建了基于牧户尺度、牧场、县域和区域等多个尺度的生态恢复工程效果评价体系，发现青藏高原（特别是三江源地区）“黑土滩型”极度退化草地建植人工草地可以提高生态服务功能价值，但未产生显著经济效益；禁牧、休牧和围栏封育对轻度和中度退化高寒草地“生态、生产、生活”功能的影响具有时空异质性；建立以牧户为基本生产单元的“人文-自然耦合系统”的草地适应性管理体制，可以充分发挥传统知识和牧民社区组织的基础作用，服务于退化草地生态恢复工程的有效实施和恢复成效的有力提升。
这些研究成果主要在BioScience、Global Environment Change、Soil Biology and Biochemistry、Agriculture, Ecosystems and Environment、Plant and Soil、Geoderma、Catena、Land Degradation and Development、Science of Total Environment、Ecological Indicators、Ecohealth、Ecological Engineering、Ecology and Society、生态学报等国内外高水平期刊发表（50余篇SCI期刊论文、20余篇中文核心期刊论文），并在Springer、科学出版社等国内外知名出版社发行专著4部，获得教育部科技进步一等奖1项、西藏自治区科技一二等各1项、青海省科技进步一等奖1项，为各级部门提供咨询建议4份，为青藏高原生态环境建设（尤其是三江源生态环境建设）、草地资源可持续管理和农牧民群众脱贫致富等生态环境和民生问题的有效解决提供了科技支撑，对遏制青藏高原地区草地生态环境继续恶化、恢复退化草地生态系统、改善草地的生态功能和生产水平、维护青藏高原及中下游地区的生态安全具有重要作用和意义。
作者：董世魁
审核：纪宝明
