陳 昕

(甘肅省甘南州草原工作站，甘肅 合作 747000)

草地是地球上分布最廣泛的植被類型之一，目前全世界草地占有面積約為5.3×107km2，其面積占地球陸地總面積的20%左右，是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分。草地對地球生態(tài)系統(tǒng)有重要作用，其中大氣中有相當(dāng)大一部分的CO2被草地生態(tài)系統(tǒng)所固定，其固定碳匯總量占陸地生態(tài)系統(tǒng)所固定碳匯總量的30%，同時向大氣中釋放大量的CO2，因此草地生態(tài)系統(tǒng)對全球氣候變化具有重要影響。草地生態(tài)系統(tǒng)不僅為人類提供了許多產(chǎn)品，而且提供了多種生態(tài)服務(wù)，主要包括：調(diào)節(jié)區(qū)域小環(huán)境氣候變化、碳蓄積與碳匯功能、提供凈初級生產(chǎn)物質(zhì)、防風(fēng)固沙、改良土壤及生物多樣性、保持土壤水分、減少水土流失等，促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境平衡，它的巨大生態(tài)意義和經(jīng)濟(jì)效益已引起人們的高度重視。

青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)作為最獨特的陸地生態(tài)系統(tǒng)類型，在在我國的水安全以及全球氣候和碳收支方面起著重要的作用，同時是當(dāng)?shù)啬撩褓囈陨娴纳a(chǎn)資料。但是近年來由于過度放牧以及氣候變化，高寒草甸退化已經(jīng)成為青藏高原普遍存在的現(xiàn)象。因而青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)利用及其健康評價已成為維護(hù)我國生態(tài)安全以及社會穩(wěn)定的當(dāng)務(wù)之急?！吧鷳B(tài)系統(tǒng)健康”的概念來源于1942年Leopold提出的“土地健康” (Land health)概念，他認(rèn)為健康的土地是被人類占領(lǐng)而沒有受到損壞的狀態(tài)。在之后相當(dāng)長的一段時期，生態(tài)系統(tǒng)健康被認(rèn)為是生態(tài)系統(tǒng)所具有的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，即在時間上具有維持其組織結(jié)構(gòu)、自我調(diào)節(jié)和對脅迫的恢復(fù)能力。這一時期的生態(tài)系統(tǒng)評價工作一般選取一個，或者幾個反應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)健康的綜合指標(biāo)來進(jìn)行。例如，Simpson利用生物群落內(nèi)期望動物區(qū)系與現(xiàn)實動物區(qū)系的比值來指示生態(tài)系統(tǒng)的健康程度；Karr用一個包含物種組成、物種多樣性、敏感種、耐受種等信息在內(nèi)的綜合指標(biāo)來反映生態(tài)系統(tǒng)的完整性; 1999年,被國際生態(tài)系統(tǒng)健康大會推薦使用的VOR 綜合指數(shù)也是一個生命系統(tǒng)的綜合指標(biāo)。隨著工作的深入，研究人員又將生態(tài)系統(tǒng)中除生命系統(tǒng)之外的非生命系統(tǒng)也加入到評價體系之中。例如任繼周等在VOR指數(shù)的基礎(chǔ)上，納入無機環(huán)境因素(基況)提出了CVOR生態(tài)系統(tǒng)評價體系。Cairns指出理解生態(tài)系統(tǒng)的全面性與整體性應(yīng)考慮把人類作為生態(tài)系統(tǒng)的組成部分而不是與其相分離。吳剛等認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)健康應(yīng)該同時包含生物學(xué)、社會經(jīng)濟(jì)、人類健康、社會公共政策等4方面的內(nèi)涵;馬克明則將生態(tài)系統(tǒng)健康分為系統(tǒng)內(nèi)部(生態(tài)病毒理學(xué)、流行病學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)醫(yī)學(xué)等)健康與系統(tǒng)外部(社會經(jīng)濟(jì)、社會服務(wù)等)健康兩個方面。因此，如今生態(tài)系統(tǒng)健康不僅指生態(tài)系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)，功能的健康，還指生態(tài)系統(tǒng)對人類的社會服務(wù)功能健康。例如，最近被應(yīng)用得較多的PSR系統(tǒng)就綜合考慮了人類、生態(tài)系統(tǒng)以及社會等三個方面的因素。在實行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制之后牧戶取得了草場的使用權(quán)。牧戶對自家草地健康狀況的認(rèn)識程度，關(guān)系到其接下來所采取的放牧管理措施，最終會影響到其草場的質(zhì)量。但是現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)健康評價體系都太過專業(yè)，不利于牧民自己用來評價自己草地的健康情況，并根據(jù)草地健康情況采取相應(yīng)的放牧管理。這應(yīng)該是中國西北高寒草甸持續(xù)退化的原因之一。因此如何在保證健康評價體系科學(xué)性的同時，提高其可操作性，制定出能夠讓牧民自己對其草場進(jìn)行健康評價的評價體系，已經(jīng)成為草業(yè)管理以及生態(tài)保護(hù)領(lǐng)域亟需解決的任務(wù)。本研究以青藏高原東緣高寒草甸為研究對象，從草地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能以及生產(chǎn)功能出發(fā)，構(gòu)建出一個適于牧民自己操作的一個綜合、簡單、準(zhǔn)確、實用的草地健康評價方法。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

夏河縣位于青藏高原東緣， 地理范圍為 E102°00'～103°00'，N34°40' ～ 35°30'，平均海拔 3 250 m，年日照時間2 530～3 100 h，年均降水597.3～615.6 mm 全縣土地面積50.6萬hm2。全縣主要草地類型為高寒草甸，草地群落的優(yōu)勢植物為莎草科嵩草屬，禾本科披堿草屬、早熟禾屬植物，主要的可食性雜草有菊科風(fēng)毛菊屬蒲公英屬薔薇科委陵菜屬植物。畜牧業(yè)是夏河縣的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)， 是當(dāng)?shù)啬撩竦闹饕杖雭碓础＝陙碛捎谌丝谂c牲畜數(shù)量的迅速增加導(dǎo)致草地的壓力較大，草地退化現(xiàn)象普遍。

1.2 樣地設(shè)置與數(shù)據(jù)收集

夏河縣桑科鄉(xiāng)選取五個樣區(qū)，在每個樣區(qū)的不同草場(陽坡草場、陰坡草場以及灘地草場)中，選擇植被總蓋度不同的草場(優(yōu)良草場：C>95%；一般草場：95%>C≥80%；輕度退化草場：80%>C≥70%；中度退化草場：70%>C≥60%；重度退化草場C<60%，其中C為植被蓋度)，于各蓋度梯度的草場中按照對角線法設(shè)置五個0.5×0.5 m的樣方，統(tǒng)計樣方中的物種豐富度和各物種的蓋度、多度、高度以及生物量。通過觀察牲畜的采食頻率和文獻(xiàn)調(diào)查植物的毒性來確定樣方中主要植物的適口性。

1.3 草地健康評價模型的構(gòu)建

利用以上指標(biāo)我們構(gòu)建了以下模型用來評價生態(tài)系統(tǒng)健康。

Y=∑ni=0CiPi+∑ni=0AiPi

其中:Y為生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)；

Ci為第i個物種的蓋度；

Pi為第i個物種的適口性；

Ai為第i個物種的生物量與總生物量的比值；

n為樣方內(nèi)的物種數(shù)。

2 結(jié)果分析

通過觀察牲畜采食頻率、文獻(xiàn)調(diào)查牧草毒性等方法確定樣方中主要植物的適口性(表1)。結(jié)合樣方數(shù)據(jù)和植物適口性數(shù)據(jù)可以由上述草地健康模型計算出夏河縣草地生態(tài)系統(tǒng)的平均健康指數(shù)為4.53。階地、陽坡以及陰坡三類草場中生態(tài)體系的平均指數(shù)分別為4.74、4.70和4.16(圖1)。

通過ANOVA分析發(fā)現(xiàn)植被總蓋度對草地健康指數(shù)具有顯著的影響(表2)。且通過兩兩比較發(fā)現(xiàn)在任意一類草場中，總蓋度不同的草地的健康指數(shù)都有顯著的差異(圖2～圖4)。說明我們建立的草地健康評價指標(biāo)模型能夠很好地反映草地健康狀況。具有靈敏度高的特性。

表1 夏河縣高寒草甸植被常見植物及其適口性*

圖1 夏河縣三種主要草場類型的生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)，誤差線:±SE。 圖2 灘地不同退化退化程度草場的健康指數(shù)，誤差線:±SE。誤差線上不同字母表示不同退化程度草地的健康指數(shù)有顯著差異(P<0.05)。

圖3 陽坡不同退化退化程度草場的健康指數(shù)，誤差線:±SE。誤差線上不同字母表示不同退化程度草地的健康指數(shù)有顯著差異(P<0.05)。 圖4 陰坡不同退化退化程度草場的健康指數(shù)，誤差線:±SE。誤差線上不同字母表示不同退化程度草地的健康指數(shù)有顯著差異(P<0.05)。

3 討論

3.1 實用性

目前將草地基況以及社會經(jīng)濟(jì)因素納入到草地健康評價體系的整體思路是正確的，它能夠保證草地生態(tài)系統(tǒng)健康評價體系的科學(xué)性。但是在將上述因素納入到草地健康評價體系的過程中，不宜考慮得內(nèi)容過于廣泛。因為考慮得內(nèi)容越多該草地健康評價體系的可操作性就越低。因此，在制定草地健康評價體系時，要抓住主要矛盾，忽略一些不十分重要的因素。當(dāng)前天然草地生態(tài)系統(tǒng)面臨的主要問題是放牧利用的可持續(xù)性問題，主要矛盾為草畜矛盾。因而，只有圍繞草地放牧利用的可持續(xù)性，而忽略其它因素來建立草地健康評價系統(tǒng)才能夠很好地兼顧評價體系的科學(xué)性和可操作性，制定出適于基層以及牧民自身的草地健康評價體系。本研究所構(gòu)建的草地健康指數(shù)由植物蓋度、生物量以及適口性三部分組成。其中植被蓋度和植物生物量是地上植物群落的主要特征，在很大程度上反映了草地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)學(xué)特性，而植物生物量與植物適口性的結(jié)合則可以反映出草地的生產(chǎn)功能，是草地生態(tài)系統(tǒng)與社會經(jīng)濟(jì)的鏈接紐帶。因而本模型非常有針對性地將社會經(jīng)濟(jì)的因素納入草地健康評價體系，是基于放牧生產(chǎn)活動的草地健康評價體系。另外，本系統(tǒng)僅僅涉及到植物蓋度、生物量以及適口性等三個指標(biāo)，且這三個指標(biāo)是在放牧活動和草地管理的過程中經(jīng)常接觸和測量的指標(biāo)。所以該草地健康評價體系具有簡單、易操作的特點，非常適于牧民自身以及基層草地管理工作者應(yīng)用。

表2 植被總蓋度對健康指數(shù)的影響

3.2 靈敏性

本研究分別在陽坡、陰坡以及灘地等三類生境中測量了不同蓋度(>95%、95%～80%、80%～70%、70%～60%、<60%)草地的草地健康指數(shù)。然后通過方差分析發(fā)現(xiàn)無論在那種生境中不同蓋度等級的草場的草地健康指數(shù)均有顯著差異(圖2-4)。這說明我們建立的草地健康指標(biāo)體系具有很好的靈敏性，能夠非?？陀^地反映草地的健康程度。這也是本草地健康指標(biāo)體系科學(xué)性的一種反映。

3.3 可比性

由于我們在草地健康指數(shù)的構(gòu)建過程中沒有考慮任何與草地基況相關(guān)的因素，所以我們的草地健康指數(shù)的可比性就受到了影響。所以我們的草地健康指數(shù)只能反映特定地區(qū)、特定類型草地的健康狀況，不可僅僅根據(jù)該健康指數(shù)來比較不同地區(qū)，不同類型草地的健康程度。牧民和基層草地工作者在運用該草地健康評價體系時首先要針對特定的草地類型建參照體系，可簡單地以待評定的草地類型中的優(yōu)良草場為參照，來評價其它草場的退化程度。我們的草地健康評價指標(biāo)體系很適合基礎(chǔ)草地管理人員對某草場的健康狀況進(jìn)行長期監(jiān)測，也比較適用于牧民對自家草場進(jìn)行長期的監(jiān)測。

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