徐 瑤，何政偉

(1．成都理工大學 信息科學學院，成都 610059；2．西華師范大學 國土資源學院，南充 637000)

0 前言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展、人口的增加，人口——資源——環(huán)境之間的矛盾日益突出。資源的枯竭、環(huán)境的惡化已經(jīng)危及到人類的生存與發(fā)展。重視自然資源與環(huán)境成本、衡量生態(tài)資產供需平衡是建立生態(tài)——環(huán)境——經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展的重要內容和關鍵環(huán)節(jié)。生態(tài)資產指一定時間和空間范圍內為人類提供服務和福利的自然資源和生態(tài)環(huán)境，形式包括有形的、實物形態(tài)的資源供給，也包括隱形的或不可見的、或非實物形態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)服務[1-2]。生態(tài)資產反映了生態(tài)系統(tǒng)所提供的資源和環(huán)境對人類社會持續(xù)發(fā)展的支持能力，是生態(tài)環(huán)境規(guī)劃、實現(xiàn)區(qū)域人口、經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調發(fā)展的科學依據(jù)。生態(tài)資產評估方法主要有實物評估法、生態(tài)足跡法、能值法、貨幣價值法等[1]。作者在RS、GIS等技術支撐下，利用生態(tài)足跡模型，分析草地退化引起的生態(tài)資產供需平衡變化，為該區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展戰(zhàn)略提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

申扎縣地處西藏中部、岡底斯山和藏北第二大湖色林錯之間，地理坐標為東經(jīng) 89°48′～97°40′，北緯 30°10′～32°10′。申扎縣屬南羌塘高原大湖盆地帶，地勢較緩，丘陵、高山與盆地相間分布，西南高，東北低， 海拔平均 4 700 m 左右。申扎縣屬內陸高原亞寒帶半干旱季風氣候區(qū)，空氣稀薄、低溫、多風、日照時間長、干旱少雨且分布不均。 年平均氣溫-4℃，年平均降雨量289.6 mm，年均日照時間為 2 919.5 h。申扎縣地表水系較發(fā)育，河流縱橫交錯，主要河流有巴汝藏布、永珠藏布、他爾瑪藏布等河流，絕大多數(shù)為內陸河。境內湖泊較多，主要有色林錯、格仁錯、吳如錯等，其中色林錯為最大。申扎縣植被類型十分簡單，主要有高寒草原草地類、高寒草甸草地類、高寒荒漠草地類等，植被具有垂直分布的特征。該縣為純牧業(yè)縣，以牧養(yǎng)牦牛、綿羊、山羊為主，主要生產牛羊奶、牛羊肉、牛羊毛絨和皮張、酥油等。近年來隨著全球氣候變化和人類活動的影響，申扎縣草地生態(tài)系統(tǒng)退化顯著，草地的產草量和植被覆蓋度日益下降，物種多樣性減少，草地退化面積不斷增加。監(jiān)測申扎縣草地退化，分析草地生態(tài)資產供需平衡狀況，對區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展具有現(xiàn)實意義。

2 研究方法

2.1 申扎縣草地退化分析方法

選取1989年Landsat TM數(shù)據(jù)7景、1998年ETM+數(shù)據(jù)6景以及2008年CEBERS數(shù)據(jù)8景，獲取數(shù)據(jù)時間為5月～10月。結合申扎縣1∶100 000地形圖、申扎縣行政區(qū)劃圖、申扎縣土地利用圖、申扎縣1∶400 000 0土壤分類圖,利用ERDAS IMAGINE遙感圖像處理軟件,對圖像進行預處理。利用混合像元模型，提取了申扎縣的植被指數(shù),并通過植被指數(shù)轉化模型計算出植被覆蓋度。依據(jù)《天然草地退化、沙化、鹽漬化分級指標》(GB19377) ，把草地植被覆蓋度作為主因子，按照覆蓋度的標準將草地退化分為4個等級:①覆蓋度>85%(無明顯退化)；②覆蓋度60%～84%(輕度退化)；③覆蓋度26%～59%(中度退化)；④覆蓋度<25%(重度退化),得到研究區(qū)草地退化分級圖,并進行分級統(tǒng)計,獲得申扎縣草地退化變化數(shù)據(jù)，用于草地生態(tài)供需平衡變化分析。

2.2 生態(tài)資產供需平衡分析

2.2.1 選用模型

選取生態(tài)足跡模型對申扎縣的生態(tài)資產供需平衡狀況進行評價。生態(tài)足跡模型是由加拿大生態(tài)學家William Ree等[3]在1992年提出并在1996年由Wackermagel[4]完善的一種衡量人類對自然資源利用程度，以及自然界為人類提供的生命支持服務功能的方法。通過測度人類對自然生態(tài)資源的需求和自然生態(tài)資源所能提供的生態(tài)服務之間的差距，來度量人類活動對自然生態(tài)系統(tǒng)的脅迫。當人類對資源的消耗處于自然生態(tài)系統(tǒng)的承載范圍之內時,自然生態(tài)系統(tǒng)即為安全的,人類社會的發(fā)展也是可持續(xù)的,反之則不然。

2.2.2 生態(tài)足跡的計算步驟

本次研究用生產性生態(tài)足跡代替消費性生態(tài)足跡模型，計算申扎縣草地生態(tài)足跡，其計算步驟如下：

(1)草地生態(tài)足跡的計算。

式中ef為人均草地生態(tài)足跡；EF為草地總生態(tài)足跡；N為區(qū)域總人口數(shù)；Pi為第i項草地生物生產產品的年產量，EPi為第i項草地生物生產產品的當?shù)啬昶骄a力。

(2)草地生態(tài)承載力的計算。

其中ec為人均草地生態(tài)承載力；EC為草地總生態(tài)承載力；N為區(qū)域總人口數(shù)；S為研究區(qū)當年草地的實際面積；Yi為產量因子。在生態(tài)承載力計算使用的不同類型土地數(shù)據(jù)均來自于三個時期的遙感影像。根據(jù)遙感數(shù)據(jù)和產量因子的調整，可以得到研究區(qū)人均生態(tài)承載力。在計算耕地生態(tài)承載量時，考慮草地的質量等級，根據(jù)不同等級不同的產量因子計算草地實際承載能力，產量因子計算公式為：

其中Yi為產量因子；Yai為當?shù)氐趇種生物生產性土地的實際生產能力；Ygi為我國第i種生物生產性土地的平均生產能力。根據(jù)申扎縣草地的實際情況，結合相關資料，申扎縣無明顯退化草地的產量因子為0.34 ，輕度退化為0.31，中度退化為0.29，重度退化為0.26。

(3)草地生產性生態(tài)赤字/生態(tài)盈余計算。

ed=ef-ec

或

er=ec-ef

式中ed為人均草地生態(tài)赤字；er為人均草地生態(tài)盈余。生態(tài)足跡反映了研究區(qū)域人口對生態(tài)資產需求的大?。簧鷳B(tài)承載力反映了研究區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)能夠提供的生態(tài)資產的大小。如果研究區(qū)域生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力，生態(tài)資產需求大于供給，供需失去平衡，出現(xiàn)生態(tài)赤字；反之如果研究區(qū)域生態(tài)足跡小于生態(tài)承載力，生態(tài)資產需求小于供給，表明生態(tài)資產供給大于需求，出現(xiàn)生態(tài)盈余。

3 研究結果分析

3.1 草地退化分析

從申扎縣草地退化等級圖(圖1、圖2及圖3)及草地退化面積統(tǒng)計表(表1)可以看出：從1989年～2008年20年間申扎縣草地植被覆蓋度發(fā)生了很大的變化，草地退化面積增加了43.7×104hm2，較1989年增加了70.1%，部分地方已經(jīng)變成了裸地，其中，中度、重度退化面積在總退化面積中所占比例也不斷上升。1989年申扎縣草地未退化面積為105.07×104hm2，當年退化面積為61.84×104hm2，占總面積的37.05%。退化程度以輕度退化為主：輕度退化面積為33.57×104hm2，占總退化面積的54.28%；中度退化面積為20.59×104hm2，占總退化面積的33.29%；重度退化面積為7.68×104hm2，占總退化面積的12.42%。1998年申扎縣草地退化面積為121.39×104hm2，較1989年增加了59.55×104hm2，幾乎增加了一倍。退化程度以輕度退化和中度退化為主：輕度退化面積為55.86×104hm2，占總退化面積的46.01%；中度退化面積為51.57×104hm2，占總退化面積的42.48%；重度退化面積為13.96×104hm2， 占總退化面積的11.50%。2008年申扎縣草地退化面積為105.54×104hm2，退化比例占草地總面積的67.44%，退化程度以輕度和中度退化為主：輕度退化面積為56.27萬hm2，占總退化面積的53.32%；中度退化面積為36.78×104hm2，占總退化面積的34.85%；重度退化面積為12.49×104hm2，占總退化面積的11.83%。

圖1 1989年申扎縣草地退化圖Fig．1 The grassland degradation of Shenzha county in 1989

圖2 1998年申扎縣草地退化圖Fig．2 The grassland degradation of Shenzha county in 1998

圖3 2008年申扎縣草地退化圖Fig．3 The grassland degradation of Shenzha county in 2008

申扎縣1989年1998年2008年面積/×104hm2所占比例/%面積/×104hm2所占比例/%面積/×104hm2所占比例/%無明顯退化105.0762.9541.8625.64 50.9532.56 輕度退化33.5720.1155.8634.22 56.2735.96 中度退化20.5912.3451.5731.59 36.7823.50 重度退化7.684.6013.968.55 12.497.98

3.2 生態(tài)資產供需平衡狀況分析

從改進模型計算三個年份的生態(tài)足跡、生態(tài)承載力(表2)可以看出，三個年份的供需矛盾逐漸增大。從生態(tài)資產的需求來看，1989年申扎縣人均生態(tài)足跡為23.49 hm2，2008年為50.00 hm2,20年時間增長了26.51 hm2，增長率為112.90%，年均增長率為5.64%，其中1989年-1998年增長了10.97 hm2，增長率為46.72%，年均增長率為4.67%；1998年-2008年增長了15.54 hm2，增長率為45.12%，年均增長率為4.51%。前10年增長率大于后10年。從生態(tài)資產的供給來看，從1989年到2008年呈逐漸下降的趨勢。1989年申扎縣人均生態(tài)承載力為36.60 hm2，2008年為26.35 hm2,20年時間下降了10.25 hm2，下降率為28.02%，年均下降率為1.40%；其中1989年-1998年下降了4.39 hm2，下降率為12.01%，年均下降率為1.20%；1998年-2008年下降了5.86 hm2，下降率為18.20%，年均下降率為1.82%。后10年下降率大于前10年。

表2 申扎縣生態(tài)資產供需賬戶(hm2)

1989年申扎縣人均生態(tài)足跡為23.49 hm2，人均生態(tài)承載力為36.60 hm2，生態(tài)供給大于生態(tài)需求，表現(xiàn)為生態(tài)盈余，生態(tài)盈余為13.11 hm2。1998年人均生態(tài)足跡為34.46 hm2，人均生態(tài)承載力為32.21 hm2，生態(tài)需求大于生態(tài)供給，表現(xiàn)為生態(tài)赤字，其值為2.25 hm2。2008年人均生態(tài)足跡為50.00 hm2，人均生態(tài)承載力為26.35 hm2，生態(tài)需求遠大于生態(tài)供給，生態(tài)赤字達到23.65 hm2。從1989年到2008年生態(tài)需求逐漸增大，生態(tài)供給逐漸較少，生態(tài)供需逐漸失衡。

4 結論

(1)基于3期遙感影像反映出申扎縣20年草地退化情況。申扎縣草地總體變化趨勢是草地退化面積不斷增加，退化程度也在加重。草地以輕度退化和中度退化增加為主，中度、重度退化面積在總退化面積中所占比例不斷增加，輕度退化的比例在減少。

(2)申扎縣草地退化引起了生態(tài)資產供需失衡。1988年申扎縣草地退化面積為61.84×104hm2，人均生態(tài)盈余為13.11 hm2；1998年申扎縣草地退化面積為121.39×104hm2，人均生態(tài)赤字為2.25 hm2；2008年申扎縣草地退化面積為105.54×104hm2，人均生態(tài)赤字為23.65 hm2。隨著草地退化面積和退化程度的增加，草地生態(tài)供給逐漸減少，生態(tài)需求逐漸超過生態(tài)供給，出現(xiàn)生態(tài)赤字，且生態(tài)赤字逐漸增大。

(3)要改變申扎縣生態(tài)資產供需失衡的狀態(tài)必須采取以下措施：①防止草地退化，提高草地生態(tài)承載力；②采取種植人工草地、培育優(yōu)良牧草等措施提高單位面積草地生產量；③控制人口增長速度，發(fā)展二、三產業(yè)，轉移牧業(yè)剩余勞動力。

參考文獻：

[1] 高吉喜.區(qū)域生態(tài)資產評估 理論、方法與應用[M].北京:科學出版社,2013.

[2] 王如松.城市生存與發(fā)展的生態(tài)服務功能研究[M].北京:氣象出版社,2004.

[3] REES W E.Ecological footprints and appropriated carrying capacity： what urban economics leaves out[J]．Environ Urban,1992,4(2)：120-130．

[4] WACKERNAGEL M, REES W E．Our ecological footprint: reducing human impact on the earth[M]． Gabriola Island，B． C．，Canada： New Society Publishers,1996．

[5] WACKERNAGEL M,ONISTO L,BELLO P,et al.National natural capital accounting with the ecological footprint concept[J].Ecological Economics,1999,29:375-390.

[6] SEIDL I,TISDELL C A.Carrying capacity reconsidered:from Malthus’ population theory to cultural carrying capacity[J].Ecological Economics,1999,31:395-348.

[7] 高清竹，李玉娥，林而達，等．藏北地區(qū)草地退化的時空分布特征[J].地理學報，2005，60(6):965-973.

[8] 邊多, 李春, 楊秀海,等． 藏西北高寒牧區(qū)草地退化現(xiàn)狀與機理分析[J].自然資源學報，2008，23(12 )224-262.

[9] 毛飛，張艷紅，侯英雨，等．藏北那曲地區(qū)草地退化動態(tài)評價[J].應用生態(tài)學報，2008，19(2)：278-284.

[10] 謝高地，魯春霞，冷允法,等．生態(tài)資產的價值評估[J].自然資源學報2003，18(2)：189-195.

[11] 朱文泉，高清竹，段敏捷,等.藏西北高寒草原生態(tài)資產價值評估[J].自然資源學報,2011，26(3)：419-428.

[12] 姜立鵬, 覃志豪, 謝雯,等．中國草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值遙感估算研究[J]．自然資源學報,2007 ,22 (2): 161-170.

[13] 李天華,楊武年.遙感與GIS技術支持下的機場選址與工程地質分析[J]．物探化探計算技術,2011，33(1):79-82.

[14] 倪忠云， 何政偉， 趙銀兵,等．基于RS和GIS的丹巴縣植被蓋度與地質災害關系研究[J]．物探化探計算技術,2011，33(2):217-221.

[15] 楊鑫，魯巖，楊武年．“3S”技術在四川省金堂縣生態(tài)環(huán)境質量評價中的應用[J]．物探化探計算技術, 2012, 34(3):344-348.