草地生態(tài)風(fēng)險評價指標(biāo)體系的初步構(gòu)建

趙有益，林慧龍

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/理學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.蘭州大學(xué) 草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

近年來，草地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)遭到嚴重干擾和破壞，如毒雜草、蟲害和鼠害等生物問題，干旱、雪災(zāi)等自然災(zāi)害，超載、過牧、樵采和旅游等人為活動，以及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展對草地資源的過分依賴等，使草地生態(tài)系統(tǒng)的功能減退突顯，系統(tǒng)也存在極大生態(tài)風(fēng)險。因此，認識草地生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險的因素，進行草地生態(tài)風(fēng)險評價，提高草地抵御風(fēng)險的能力，是草地可持續(xù)利用和科學(xué)管理的重要任務(wù)之一，也是牧區(qū)社會經(jīng)濟健康、有序可持續(xù)發(fā)展的必由之路［1，2］。草地生態(tài)風(fēng)險評價的核心內(nèi)容之一是評價指標(biāo)體系的建立［3］。從生態(tài)風(fēng)險因素分析為切入點，篩選并構(gòu)建草地生態(tài)風(fēng)險評價指標(biāo)體系，可為科學(xué)反映草地生態(tài)風(fēng)險變化特征，實現(xiàn)草地利用與生態(tài)、社會、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供決策依據(jù)。

1 生態(tài)風(fēng)險評價基本理論

生態(tài)風(fēng)險是指一個種群、生態(tài)系統(tǒng)或整個景觀的正常功能受外界脅迫，從而在目前和將來減小系統(tǒng)內(nèi)部某些要素或其本身的健康、生產(chǎn)力、遺傳結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟價值和美學(xué)價值的可能性。簡言之，就是生態(tài)系統(tǒng)及其組分所承受的風(fēng)險，反映了生態(tài)系統(tǒng)受到外力作用不能正常運轉(zhuǎn)的概率和模型。生態(tài)風(fēng)險評價是指利用環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、生物學(xué)等多學(xué)科的綜合知識，采用數(shù)學(xué)、概率論等風(fēng)險分析技術(shù)手段，對受到脅迫因素影響的種群、生態(tài)系統(tǒng)或整個景觀出現(xiàn)的不利生態(tài)后果可能性進行的評估［4］。

1.1 受體的選取

“受體”即風(fēng)險承受者，是生態(tài)系統(tǒng)中可能受到來自風(fēng)險源的不利作用的組成部分，在生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位的關(guān)鍵物種、種群、群落乃至生態(tài)系統(tǒng)類型作為風(fēng)險受體［5］。草地生態(tài)系統(tǒng)是既涉及“植被—土壤—動物—人”，又涉及“草地—社會—經(jīng)濟”的多組分、多級層次的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，且相互聯(lián)系，為此，選取草地及其生態(tài)系統(tǒng)作為風(fēng)險評價的受體。

1.2 生態(tài)終點

生態(tài)終點指在具有不確定性的風(fēng)險源的作用下，風(fēng)險受體可能受到的損害，以及由此發(fā)生的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的損傷［5］。草地生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險評價可能的生態(tài)終點包括草地牧草品質(zhì)下降、草地沙化退化、生態(tài)服務(wù)功能減弱以及社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益的降低等。

1.3 風(fēng)險源分析

“風(fēng)險源分析”是對生態(tài)系統(tǒng)或其組分產(chǎn)生不利作用的干擾進行識別、分析和度量［5］。草地生態(tài)風(fēng)險源多種多樣，首先是自然風(fēng)險源，如干旱、雪雹、鼠、蟲害和毒雜草等對草地的脅迫；二是人為風(fēng)險源，如過牧、濫墾、樵采、開礦、濫挖等對草地導(dǎo)致危害或嚴重干擾生態(tài)系統(tǒng)的人為活動；三是社會風(fēng)險源，如人口增加、區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展對草地的依賴性、牧民居無定所、商品率低而“有畜不出欄”等由于社會本身的主客觀問題或其他原因引起的對草地生態(tài)系統(tǒng)的壓力影響。風(fēng)險源經(jīng)常是交互作用，互相促進，互為因果。如開墾、樵采常導(dǎo)致風(fēng)蝕沙化、水土流失等過程的增強，過度放牧?xí)鹗蟆⑾x害的加劇［2］。

1.4 暴露與危害分析

暴露與危害分析是對各個風(fēng)險源在區(qū)域中的分布、傳輸途徑及其危害程度和影響程度的評估，即評估生態(tài)風(fēng)險因素對生態(tài)系統(tǒng)的損害程度［6］。對草地生態(tài)系統(tǒng)而言，暴露與危害評價就是評價風(fēng)險源可能對草地生態(tài)系統(tǒng)造成危害，以及危害的速率、格局和空間分布及其強度。如牧草質(zhì)量和產(chǎn)量降低，植株矮化，草地生態(tài)服務(wù)功能和經(jīng)濟效益降低等。

2 草地生態(tài)風(fēng)險評價指標(biāo)的選擇

2.1 草地生態(tài)系統(tǒng)的危險性指標(biāo)

2.1.1 自然壓力 （1）第一性生產(chǎn)力減產(chǎn)率C1：自然植被凈第一性生產(chǎn)力反映了自然體系的生產(chǎn)和恢復(fù)能力［2，7］。隨著草地退化越來越嚴重，其生產(chǎn)能力也表現(xiàn)為下降的趨勢，而降水量、積溫等因素是影響草地第一性生產(chǎn)力的關(guān)鍵性水熱條件。選擇第一性生產(chǎn)力減產(chǎn)率能科學(xué)地綜合反映水熱條件對草地系統(tǒng)的生態(tài)風(fēng)險的可能影響程度。

（2）蟲鼠災(zāi)害率C2：隨著草地退化的持續(xù)擴展，蟲、鼠災(zāi)害對草地植被和土壤產(chǎn)生重要影響，對草地生態(tài)系統(tǒng)存在潛在的風(fēng)險。草地鼠啃食牧草莖葉和根，產(chǎn)草量降低，而且挖掘的泥土覆蓋了牧草，嚴重破壞了牧草的生長層，嚴重時使草枯萎、死亡。草地的退化給喜歡干旱的草原蝗蟲提供了繁殖場所，其發(fā)生面積越來越大，發(fā)生頻率越來越高。選擇蟲害鼠害草地面積占草地面積的比例，或者蟲鼠害發(fā)生概率來表示蟲、鼠災(zāi)害率，以衡量其對草地的危害狀況［8］。

（3）干旱指數(shù)C3：干旱直接影響牧草產(chǎn)量和品質(zhì)，牧草返青至青草期的春旱，牧草處于生長階段的夏旱，對牧草的產(chǎn)量具有重要的影響。春夏連旱使牧草在整個生長期內(nèi)處于缺水狀態(tài)，導(dǎo)致地下水位下降，湖泊、沼澤枯竭，河水?dāng)嗔鳎倚箫嬎l(fā)生困難，家畜掉膘、發(fā)病甚至死亡。干旱最直接的危害是導(dǎo)致農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量降低，加速草地生態(tài)環(huán)境惡化。可采用降水的Z指標(biāo)法確定的干旱指數(shù)來揭示草地的干旱特征［9］。

式中：Z－干旱指數(shù)，Cs－偏態(tài)系數(shù)，Φi－降水量的標(biāo)準(zhǔn)化變量。

（4）毒雜草比例C4：毒雜草的廣泛分布和大量滋生蔓延，排擠可食性牧草或有飼用價值的優(yōu)良牧草，從而降低天然草地的生產(chǎn)能力和牧草品質(zhì)，直接影響草地質(zhì)量和載畜量。同時牲畜因誤食毒草造成的中毒及死亡事件增加。以毒雜草在草群結(jié)構(gòu)中所占比例表示毒雜草對草地生態(tài)風(fēng)險的影響程度。

（5）雪災(zāi)成災(zāi)指數(shù)C5：雪災(zāi)不僅影響冬季放牧，而且嚴重威脅著特別脆弱的冬季畜牧業(yè)生產(chǎn)，這種災(zāi)害對依賴天然草地作為飼草來源的草原畜牧業(yè)，尤其是對以傳統(tǒng)畜牧業(yè)為主的地區(qū)影響非常大。當(dāng)遇到雪災(zāi)，牲畜缺少飼草料，致使牲畜瘦弱掉膘，母畜流產(chǎn)，仔畜成活率降低，老、弱、幼畜死亡率增高，給當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)生產(chǎn)造成極大危害。雪災(zāi)是制約畜牧業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要致災(zāi)因子之一。可用雪災(zāi)成災(zāi)指數(shù)考察雪災(zāi)的損失程度。

式中：β－雪災(zāi)成災(zāi)指數(shù)，Si－第i類雪災(zāi)面積，wi－第i類災(zāi)害權(quán)數(shù)，S－區(qū)域草地面積

2.1.2 人為壓力 （1）土壤侵蝕指數(shù)C6：人類對自然植被的破壞是影響土壤侵蝕的最重要因素，不合理的土地利用是水土流失發(fā)生的主要原因［10］。許多農(nóng)牧民在進行生產(chǎn)時對草地的采樵、砍伐、開荒，以及過度放牧，使得土壤理化性質(zhì)發(fā)生變化，土壤肥力銳減，產(chǎn)草量下降。同時由于缺乏植被保護，受經(jīng)濟利益驅(qū)動，還經(jīng)常進行修路、建筑和開礦等活動，使本來就相當(dāng)脆弱的草地生態(tài)系統(tǒng)在人為干擾下遠離原有的生態(tài)平衡，系統(tǒng)被不斷帶走大量的物質(zhì)而得不到補償，長期的入不敷出違背了生態(tài)系統(tǒng)中能量與物質(zhì)流轉(zhuǎn)應(yīng)保持平衡的基本原則，進而造成水土流失，草地退化［2］。以濫墾、濫伐、亂挖使草地植被遭到破壞的草地面積與區(qū)域草地面積的比例表示土壤侵蝕指數(shù)。

（2）載畜量超載率C7：載畜量對草地生態(tài)風(fēng)險具有重要影響，“以草定畜”，使草地載畜維持合理的水平是實現(xiàn)草地生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。畜群的過度踐踏和啃食，可引起優(yōu)質(zhì)牧草數(shù)量下降或消失、草地生物多樣性喪失和牧草生活力、有性和無性繁殖能力的下降，這是導(dǎo)致草地植物群落退化演替的直接原因。牧戶增加牲畜量，以實現(xiàn)自身經(jīng)濟利益的最大化，結(jié)果導(dǎo)致牲畜數(shù)量膨脹，草地退化加速。用載畜量超載率揭示對草地的利用強度。

式中：K－載畜量超載率，Q－實際載畜量，Q0－表示理論載畜量。

（3）旅游壓力指數(shù)C8：草地旅游及其經(jīng)營是密集的人為活動，在利益驅(qū)動下，草原旅游業(yè)盲目快速發(fā)展，旅游者和旅游開發(fā)者對草地造成嚴重破壞。在原生生境中進行道路、建筑物等修建，造成草地硬化度增加，特定生境條件下生存的動植物減少或退出。同時旅游者帶入旅游地的固體廢棄物，如包裝物、酒瓶等物品嚴重污染草地環(huán)境和水質(zhì)［11］。采用單位草地面積年均旅游人數(shù)刻畫旅游對草地系統(tǒng)的壓力狀況。

（4）景觀破碎指數(shù)C9：景觀的破碎化指由于自然或人文因素的干擾，所導(dǎo)致的景觀由簡單趨向于復(fù)雜的過程，即景觀由單一、均質(zhì)和連續(xù)的整體趨向于復(fù)雜、異質(zhì)和不連續(xù)的斑塊鑲嵌體的過程。隨著干旱、草地旅游業(yè)和社會發(fā)展，水渠越修越多，路越修越寬，建筑用地越來越多，對該區(qū)域景觀的整體化造成嚴重影響。用單位草地面積的水渠、道路和建筑折合長度來表示草地景觀的破碎指數(shù)。

式中：B－景觀破碎指數(shù)，L－水渠、道路和建筑折合長度，S－區(qū)域的草地面積。

（5）牧民游牧率C10：牧民居無定所，不僅經(jīng)濟效益低，且給草地造成巨大壓力。牧民定居，一方面可充分發(fā)揮暖季草地利用優(yōu)勢，大力發(fā)展季節(jié)畜牧業(yè)，提高出欄率和商品率，增加經(jīng)濟效益；另一方面冷季牲畜舍飼后，既可減少牲畜冷季能量損耗，提高牲畜的生產(chǎn)性能，又可減輕天然草地壓力，使草地生態(tài)環(huán)境步入良性循環(huán)。為了揭示由于粗放經(jīng)營而對草地造成的影響和政府對草地建設(shè)投入情況，用游牧民戶數(shù)占總牧民戶數(shù)的比例表示游牧率。

2.2 草地生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性指標(biāo)

（1）人口密度C11：人口數(shù)量和人口密度的增加，對草地生態(tài)環(huán)境的壓力增大，是系統(tǒng)遭受干擾而退化、沙化的誘因之一。用單位草地面積的人口數(shù)表示人口密度，反映人口對草地系統(tǒng)的壓力狀況，人口密度越大，對草地壓力越大。

（2）畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)指數(shù)C12：產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和就業(yè)結(jié)構(gòu)及其變化可以反映該地區(qū)的社會活動方式和社會經(jīng)濟發(fā)展方向。牧區(qū)因特殊的地理環(huán)境和歷史原因，第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)率不高，第二產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，效益差，第三產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不完善，發(fā)展畸形。要從根本上解決問題，就要逐步發(fā)展第二、三產(chǎn)業(yè)，吸納環(huán)境嚴重退化區(qū)的農(nóng)牧民，騰出大量退化草地，適當(dāng)降低畜牧業(yè)收益在國民生產(chǎn)總值GDP中的絕對主要地位，使其恢復(fù)生態(tài)平衡，以達到草地畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。用畜牧業(yè)收益在區(qū)域GDP中的比重表示畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)指數(shù)，一定程度上反映了草地產(chǎn)出狀況，同時也反映了區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展過程中對草地的依賴程度。

（3）家畜存欄率C13：草地畜牧業(yè)存在的普遍問題是牲畜存欄時間長，消耗的飼草多，飼草料轉(zhuǎn)化率低，導(dǎo)致產(chǎn)出效益低。“有畜不出”，到了冬、春牧草枯黃季節(jié)，家畜消耗體內(nèi)沉積的脂肪、蛋白質(zhì)和糖類，年老體弱牲畜難以度過冬瘦春死之關(guān)，牲畜死亡等于頭年草地生產(chǎn)的牧草毫無價值。因此，只增加牲畜數(shù)量，致使草地高消耗低產(chǎn)出的狀況，是草地畜牧業(yè)的致命弱點，是草地系統(tǒng)潛在的風(fēng)險。本體系采用家畜存欄率來說明這種“有畜不出”而造成的對經(jīng)濟效益的損失和草地壓力狀況。

（4）恩格爾系數(shù)C14：在收入較低時，人們的食品支出在消費支出中必然占有重要地位，隨著收入的增加，消費的重心才會開始向其他方面轉(zhuǎn)移。用恩格爾系數(shù)可反映人們對草地建設(shè)投入的能力和潛力。

（5）管理系數(shù)C15：通過加強對鼠、蟲害和雜毒草的防治，加強對草地輪牧、休牧和生態(tài)恢復(fù)，來反映對草地受到干擾和危害時的抵御能力和人類對其健康狀況的保護性補償［6，12］。用對退化草地的治理面積和對各類災(zāi)害的防治面積占草地退化和災(zāi)害的總面積的比例表示草地管理系數(shù)。

2.3 草地生態(tài)風(fēng)險評價指標(biāo)體系的建立

從整體性角度出發(fā)，草地生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)風(fēng)險評價，先進行對草地生態(tài)危害或干擾強度的危險性評價，反映危害草地系統(tǒng)的自然屬性和人為因素；二是草地受到損害的易損性即草地生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性評價，草地系統(tǒng)的脆弱性評價揭示草地受損害的社會屬性。綜上所述，建立草地生態(tài)風(fēng)險評價指標(biāo)體系（圖1）。

圖1 草地生態(tài)風(fēng)險評價指標(biāo)體系Fig.1 The index system of ecological risk assessment

3 討論

（1）生態(tài)風(fēng)險指標(biāo)體系的選擇對評價結(jié)果有著直接的影響，但基于自然、經(jīng)濟、社會條件的差異，不同地域草地系統(tǒng)具體指標(biāo)選擇具有差異性，從風(fēng)險組成結(jié)構(gòu)、作用強度、影響范圍等反映草地生態(tài)風(fēng)險的時間和空間分布體現(xiàn)差異性，會更符合實際。

（2）從生態(tài)風(fēng)險角度開展生態(tài)風(fēng)險評價指標(biāo)體系構(gòu)建，分析評價草地利用狀態(tài)對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能造成的危害，為有效進行生態(tài)風(fēng)險等級管理，加強生態(tài)風(fēng)險動態(tài)監(jiān)測與預(yù)警、提高草地利用水平提供了科學(xué)決策的依據(jù)。

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