藏北草地退化與生態服務功能價值損失評估
——以申扎縣為例

徐　瑤,陳　濤

1 西華師范大學國土資源學院, 南充　637000 2 四川科技職工大學, 成都　601101

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藏北草地退化與生態服務功能價值損失評估
——以申扎縣為例

徐瑤1,*,陳濤2

1 西華師范大學國土資源學院, 南充637000 2 四川科技職工大學, 成都601101

藏北草地是我國重要的畜牧業生產基地和生態安全屏障。基于遙感和GIS技術,利用1990、2000、2010年3期不同時相的TM、ETM+和CEBERS遙感影像,對申扎縣草地資源退化狀況進行了遙感監測,并采用生態經濟學評估模型對草地生態系統8個方面的服務功能價值損失進行了評估測算。結果表明： 1990—2010年,申扎縣草地退化面積增加了47.40×104hm2,生態系統服務功能價值損失高達5.20×108元;其中1990—2000年,草地退化較嚴重,該時段也是生態系統服務功能價值損失較多的時期;2000—2010年,草地退化趨勢變緩。藏北草地提供生物量價值僅約占生態系統服務功能總價值的7.0%,草地生態服務功能遠大于其提供的生物量價值,因此必須從生態服務功能的的理念出發去經營草地,從而實現草地的可持續發展。

藏北草地;生態系統;遙感影像;服務功能;損失評估

草地生態系統是維持自然生態系統格局、保護生態安全、發展畜牧業生產和傳承草原文化的基礎[1]。草地生態系統服務功能劃分為提供產品功能、調節功能、文化功能和生命支持功能4大類[2- 6]。隨著人類對草地生態系統服務功能不可替代性的深入認識[7],通過定量評估生態系統服務功能及其價值[8- 16],特別是潛在的調節功能和生命支持功能價值[17],對于有效地發揮草地資源的經濟效益,制定科學合理的區域生態保護和經濟開發決策,保護和恢復草地資源效用具有重要意義。

藏北草地是我國重要的畜牧業生產基地和生態安全屏障。由于長期以來對草地資源存在粗放經營、不合理利用以及管理混亂等問題,使得草地資源過度放牧、亂開濫墾等現象普遍,草地退化、沙化、鹽堿化面積日益擴大,草地植被破壞嚴重,水土流失加劇,草原鼠蟲害嚴重,草地、草原自然災害頻繁、生產力不斷下降等日益突出的環境問題,不僅直接威脅到當地的畜牧業生產和我國的生態屏障安全,而且嚴重影響著藏北草地生態系統的可持續發展[18]。開展保護藏北草地生態環境的研究與實踐工作,加強草地生態系統服務功能的研究,對草地生態系統的恢復與重建、改善生態環境具有重要意義。

由于西藏高原區域大都道路稀少、交通不便,且環境、氣候惡劣,若按照常規的野外實地采樣調查方法對草地退化進行監測及研究很難開展,且成本昂貴,耗時耗力,時效性差,不能滿足現勢調查研究。遙感技術以其快速、宏觀、豐富的信息,成本低廉等特點已被引入青藏高原草地生態系統研究中[19- 21]。20世紀80年代興起的生態經濟學,是通過分析人類經濟社會與資源、生態環境之間的矛盾運動,來揭示生態經濟系統持續發展的內在規律性的學科。可持續發展的定量化評估模型,如能值分析法[22-24]、生態足跡法[25-27]、生態系統服務價值評估[1,28-30]等方法已被廣泛用于草地生態系統的生態經濟研究中。本文以生態學、經濟學理論為基礎,以遙感和GIS為技術支撐,以藏北高原草地生態系統為研究對象,利用1990、2000、2010年3期不同時相的TM、ETM+和CEBERS遙感影像,以人口密度較高、經濟相對發達的具有較強代表性的申扎縣為例,對研究區草地覆蓋信息進行解譯,監測藏北高原草地退化狀況,并結合多種生態經濟學評估模型測算申扎縣草地生態系統服務功能價值損失,研究結果對藏北申扎縣草地退化的綜合治理和草地生態系統的可持續發展具有重要的參考意義。

1　研究區概況

申扎縣地處西藏中部,那曲地區西南部,屬南羌塘大湖盆地帶,位于岡底斯山和色林錯之間。該地區山勢平緩,草原開闊,南部和北部偏高,中部偏低,西部高,東部低,以山地為主,大部分山峰較平緩,相對高差在300—500m之間,平均海拔4750m,最高海拔6444m(甲崗山),終年積雪,最低海拔4561m(錯鄂錯);總體屬大湖盆地帶及中高山地貌,部分為高山地貌。申扎縣屬高原亞寒帶半干旱季風氣候區,空氣稀薄,氣候寒冷干燥,年平均八級以上大風超過104.3d,年平均氣溫在0℃以下,每年7—8月份最高氣溫為10℃,1月最低氣溫為-40℃,年日照時數為2915.3h,年霜期為279.1d,年降水量298.6mm,年均降雪日數37.8d。

申扎縣紫花針茅(StiPaPurPurea)為主的草地發育良好,它廣泛分布在海拔4900m以下排水良好的山坡、丘陵、河湖階地和湖成平原,組成大面積的草原群落。在改則—色林錯寬谷以及南部構造湖盆4600m以下的覆沙地上,則分布有較大面積的固沙草及百草。在山坡坡麓和湖濱石礫質較強的地段,還分布有藏沙蒿(ArtemisiawellbyHemsl et Pears)和羽柱針茅。在海拔較高的山地陰坡,由小蒿草(Kobresiapygmaea)、羊茅(FestucaovinaLinn.)等組成的高山草甸或高山草原化草甸植被比較發育。海拔5300m以上的高山,已是由風毛菊 (Saussureajaponica(Thunb.) DC)、紅景天(RhodiolaroseaL.)、繁縷(Stellariamedia(L.) Cyr)等屬植物組成的高山冰緣植被。區內隱域性植被發育較好,除河灘湖濱濕地發育有一定面積的藏北蒿草(KobresialittledaleiC. B. Clarke)、扁穗草(BrylkiniaSchmidt)等組成的沼澤草甸和沼澤外,在改則-色林錯寬谷覆沙地上,有三角草(ChlorophytumlaxumR. Br)、鵝觀草(RoegneriakamojiOhwi)、賴草(Leymussecalinus(Georgi) Tzvel)等組成的河漫灘草甸群落也占相當大的面積。本區域草原廣闊,水源較充足,是西藏傳統的牧區之一。由于長期過度放牧,有些較好的草場已經明顯退化,如色林錯北部的紫花針茅草場開始出現較多的狼毒(StellerachamaejasmeLinn)、有毒黃芪(Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bunge)、青海刺參(MorinakokonoricaHao)等毒害草類。

2　草地退化信息獲取方法

2.1數據來源

本文選取經濟密度大,人口活動頻繁的申扎縣作為典型樣區。由于部分遙感數據獲取困難,工作區采用不同時相不同分辨率的遙感影像數據。其中：1990年的遙感數據由1989、1990、1991年和1992年的TM影像組成,2000年的遙感數據由1999年和2000年的ETM+影像組成,2010年的遙感數據由CBERS數據組成。從政府相關部門獲取申扎縣1∶10萬地形圖、申扎縣行政區劃圖、申扎縣土地利用圖和申扎縣1∶400萬土壤分類圖等數據來輔助研究。

2.2遙感影像預處理

對不同時期的遙感影像預處理主要包括圖像幾何精校正、圖像拼接與裁剪、最佳波段選擇與組合3個方面。以1∶25萬基礎地理數據為參照地圖對1990年TM影像進行幾何精校正,然后以1990年TM校正影像為參考影像,對其他年份的各景影像進行幾何精校正,圖像配準的空間誤差要求小于1個像元。由于工作區涉及多景遙感影像或一景遙感圖像的一部分,因此要對遙感圖像進行鑲嵌拼接和裁剪處理。根據波段的“相關性最小,所含信息量最大”的原則,通過反復實驗獲取本文中遙感圖像的最優波段組合,ETM+、TM和CBERS數據均采用4、3、2波段進行RGB彩色合成。在這種合成影像上,植被由于在近紅外波段的光譜反射遠高于它在可見光波段的光譜反射,呈現出不同程度的品紅到深紅,易于識別。

2.3植被覆蓋度提取

根據混合像元法模型,一個像元的NDVI值可以表達為由綠色植被所貢獻的信息NDVIveg,與由無植被覆蓋部分所貢獻的信息NDVInon這兩部分組成,植被覆蓋度fc的計算公式為:

fc=(NDVI-NDVInon)/(NDVIveg-NDVInon)

(1)

式中,NDVIveg為完全被植被所覆蓋像元的NDVI值,NDVInon則代表完全裸土或無植被覆蓋區域的NDVI值。本文對NDVIveg和NDVInon進行取值時,參考區域內的土地利用圖和土壤圖,給定研究區域內NDVI的最大值和最小值。

2.4草地退化等級劃分

依據《天然草地退化、沙化、鹽澤化的分級指標》(GB19377),并根據遙感影像判讀原理和特點所制定的草地退化遙感分類系統和分級標準,以草地覆蓋度為主因子將草地退化等級分為4個等級：無明顯退化(覆蓋度>85%),輕度退化(覆蓋度為60%—84%),中度退化(覆蓋度為26%—59%),重度退化(覆蓋度<25%)。

3　草地生態系統服務功能價值評估模型

3.1生物量價值估算模型

草地產品是指植物性產品和動物性產品等,本文主要計算牧草價值,采用市場價值法來評估其價值：

Fi=Si×Yi×P

(2)

式中，Fi為草地生物量價值(元); Si為第i類草地的面積;Yi為第i類草地的單產;P為牧草的價值(元/kg),本文取市場價格為400元/t。

3.2碳蓄積和氧釋放價值估算模型

草地生態系統CO2固定價值可用市場價值法(碳稅法)和生產成本法(造林成本)兩種方法計算。前者使用瑞典碳稅率,即150美元/tC,折為1245元/tC,后者使用中國造林成本240.03元/m3,折合260.9元/tC(1990年不變價)[31]。本文依據前述兩種計算方法分別計算,取兩個結果的平均值作為申扎縣草地固定CO2的價值。根據市場價值法,其估算公式為：

FCO2=∑SiCO2×PCO2

(3)

式中：FCO2為草地固碳總價值(元);SiCO2為各類草地固碳量(t);PiCO2為單位固碳量價值(元/t)。

草地釋氧總價值采用工業制氧影子價格法計算,用等量的工業氧的生產價格代替森林釋放氧氣的功能價值,本文采用中國造林成本 352.93 元/tO2和氧氣工業成本 0.4 元/kgO2兩種標準平均值來評價草地生態系統釋放 O2的經濟價值,計算公式為：

FO2=∑SiO2×PO2

(4)

式中，FO2為草地釋氧總價值(元);SiO2為各類草地釋氧量(t);PO2為單位釋氧量價值(元/t),采用造林成本法和工業制氧影子價格法的平均值。

3.3營養物質循環價值估算模型

根據各草地主要營養成分含量計算各類草地固定的營養物質實物量,再根據歐陽志云的計算方法估算草地在營養物質循環中含有的經濟價值總量。其計算公式為：

Fyi=∑(Si×Yi×Vi×C)

(5)

式中，Fyi為不同類型的草地滯留營養物質的總價值(元);Si為第i類草地的面積(hm2);Yi為第i類草地的單產(t/hm2);Vi為單位重量牧草的第i種營養元素含量(t);C為我國化肥的平均價格(元/t)。在估算草地營養物質循環價值時仍以生產力為基礎,根據歐陽志云計算的中國生態系統營養物質循環的間接價值可推算生態系統每固定1g碳,可積累0.025426g氮,0.0020 g磷和0.01012g鉀,按1990年不變價,我國化肥(折純量)平均價格為2549元/t[32]。

3.4環境污染的凈化價值估算模型

草地對SO2具有凈化作用,運用替代市場法,計算其對環境凈化作用的價值。據測定每kg干草葉每天可吸收SO2為1×10-3kg,每年牧草生長期以150d計算,每削減1t SO2的投資為600元,據此可以計算草地吸收SO2的價值。據有關測定,草地每年的滯降塵量為1.2kg/hm2,削減粉塵的成本為0.17元/kg,滯塵功能價值的計算公式如下：

Fs=Qi×Si×W

(6)

式中，Fs為草地降塵功能價值(元);Qi為單位面積吸納粉塵的量,Si為草地面積,W為削減粉塵的費用。

3.5土壤保持功能價值估算模型

本文采用USLE模型進行土壤侵蝕量的計算,包括潛在土壤侵蝕量和現實土壤侵蝕量,兩者之差即為土壤保持量。根據計算得到的土壤保持量,分別計算草地生態系統保持土壤肥力、減少土地廢棄和減少泥沙淤積的經濟價值。

3.5.1土壤保持量

采用通用的土壤侵蝕方程(USLE)來估算土壤保持量：

(7)

式中，Ac為土壤保持量(t/a),Ap為潛在土壤侵蝕量,Ar為現實土壤侵蝕量,R為降水侵蝕指標,K為土壤可蝕性因子,LS為坡度坡長因子,C為地表植被覆蓋因子,P為土壤保持措施因子。

(1)降雨侵蝕力的計算由于申扎縣降雨主要發生在5—9月,根據實際情況采用多年5—9月平均降雨資料,由周伏建建立的年R值修正方程計算[33]。

(8)

(2)K值的估算土壤可蝕性指土壤對侵蝕剝蝕和搬運的易損性和敏感性。其計算過程相當繁瑣。本文在申扎縣不同生態系統土壤質地和有機質含量基礎上,根據相關學者提供的K值表,可以得到該區不同生態系統的K值。

(3)坡度坡長因子的計算在USLE中,地形因子(LS)是在相同條件下,每單位面積坡面流失與標準小區(坡長22.13m,坡度9%)流失之比值。其計算方法是在地形圖上分別提取等高線和高程點,通過GIS軟件生成數字高程模型(DEM),利用ArcGIS Spatial Analysis模塊對DEM提取坡長、坡度等信息,并根據周建勤等的公式計算坡長、坡度因子：

(9)

式中,L為坡長;S為百分比坡度。

(4)植被覆蓋因子(C)與土壤保持措施因子(P)的計算地面植被覆蓋狀況反映植被對土壤侵蝕的影響,根據蔡崇法等(2001)的研究成果,植被覆蓋因子(C)和植被覆蓋度(Vc)的對數呈線性關系：

C=0.6508-0.3436×logVc

(10)

式中,Vc為植被覆蓋度,Vc≥78.3% 時,不產生土壤流失,C=0;當Vc= 0時,C=1。申扎縣草地生態系統大部分沒有采取水土保持措施,其P值取1.00。

3.5.2保持土壤肥力價值估算模型

水土流失造成土壤肥力損失、破壞可耕地面積、淤塞河道、水庫等。草地保土功能價值可以由市場價值法、恢復費用法、機會成本法和影子工程法等方法來估算。首先根據土壤保持量計算所保持N、P、K的數量,再運用影子價格法,由硫酸氨、過磷酸鈣和氯化鉀的市場價格估算保持土壤肥力的價值,計算公式為：

M=∑Q×Ci×Di×Pi

(11)

3.5.3減少土地廢棄價值估算模型

草地退化造成土地廢棄的價值可以用土地廢棄的機會成本替代。本文根據土壤保持量和土壤表土平均厚度來推算因土壤侵蝕而造成的廢棄土地面積,再運用土地的機會成本法,估算減少土地廢棄的價值：

(12)

式中,Ef為減少土地廢棄的價值(元/a);Aa為土壤保持量(t/a);ρ為土壤容重;h為土層厚度;西藏草地土壤的土層厚度平均為40cm,土壤容重為1.32g/cm2[34];Ps為申扎縣牧業生產的年均收益。

3.5.4泥沙淤積價值估算模型

歐陽志云等按照我國泥沙運動規律,估計每年全國土壤侵蝕流失的泥沙有24%淤積在水庫、江河和湖泊中,造成了水庫、江河、湖泊蓄水量減少。因而可以用建設水庫的成本來替代減輕泥沙淤積的經濟價值：

(13)

式中,Ey為減輕泥沙淤積的價值(元/a);Ac為土壤保持量(t/a);ρ為土壤容重;PK為單位庫容水庫的工程費用。

3.6涵養水源價值估算模型

草地具有截留降水的生態功能,而且比空曠裸地有較高的滲透性和保水能力。草地涵養水源價值為年涵養水量乘以水價,水價可用中國水庫建設的影子工程價格替代。茂密的植被1年中截流的水流為年降水量的25%— 30%,本文中截流系數按最低值25%計算,中國水庫建設成本為0.167元/m3,計算公式為：

F(h)=∑Ti×Si×P×0.25

(14)

式中,F(h)為草地涵養水源價值;Ti為i種類型草地單位面積降雨量;Si為第i類草地的面積,P為水庫建設成本。

3.7防風固沙效益價值估算模型

高寒地區的草地生態系統具有十分脆弱、難以恢復的特點,一旦破壞將直接面臨著沙漠化的危險,所以在草地生態服務功能評價時應重點考慮它的固沙作用。草地一旦破壞,再進行沙漠化治理將付出昂貴的代價,據資料報道我國沙化治理的費用為2624.67元/hm2。所以采用機會成本法,用治理沙化草地的費用來替代草原固沙的生態效益較為合理。

3.8維持生物多樣性價值估算模型

申扎縣草地生態系統是生物多樣性的寶庫,是大量高寒野生動植物和微生物的棲息地,是生物多樣性的重要載體之一。草地維持生物多樣性價值的估算至今仍然是個難題。本文采用已有成果參照法來估算草地維持生物多樣性的價值。根據謝高地等人的研究成果[11],青藏高原草地維持生物多樣性價值為528.9044元/hm2。據此可計算出申扎縣草地維持生物多樣性的價值。

4　研究結果與分析

4.1草地退化趨勢分析

1990—2010年20年間,申扎縣草地植被覆蓋發生了很大變化,草地退化面積增加了47.40m2,較1990年增加了76.37%,其中以輕度退化和中度退化增加為主,分別增加了31.04、16.22hm2,部分地區草地已經變成了裸地。1990年退化面積占所有草地面積的37.14%,2010年該比例提高到70.29%。無明顯退化的比例由1990年的62.86%下降為2010年的29.71%,輕度退化的比例由18.71%增至40.02%,中度退化的比例由10.97%增至22.19%,重度退化比例變化不大(表1)。

表1　1990—2010年申扎縣草地退化統計表

1990—2000年,申扎縣草地退化面積在不斷增加,退化程度在逐漸加重。這期間草地退化面積達到126.86×104hm2,增加了64.79×104hm2,其中輕度退化面積增加了23.59×104hm2,增加量主要來源于未退化草地;中度退化草地增加量達到34.23×104hm2;重度退化草地增加了6.98×104hm2。需要特別指出的是：從2000—2010年的遙感圖像分析,各地植被覆蓋率明顯提高,草地退化程度有所減輕,生態環境向良性方向發展,這與2000年后藏北地區氣候變暖,降水量約有增加有關。更重要的因素是：受國家休牧輪牧制度和退耕退牧還林還草政策的影響,這說明人類正以一種積極的方式影響西藏的自然地理環境。2000—2010年,草地退化面積減少了17.39×104hm2,其中輕度退化面積增加了7.46×104hm2,中度和重度退化面積分別減少了18.01×104hm2、6.84×104hm2。申扎縣2010年輕度退化占草地總面積的40.02%,中度和重度退化的比例分別占22.19%和8.08%(圖1)。

圖1　1990、2000和2010年申扎縣草地退化圖Fig.1　Degradation of Shenza County grassland in 1990,2000 and 2010

4.2草地生態系統服務功能價值損失動態評價

申扎縣草地生態系統服務功能主要包括提供生物量、調節大氣、營養物質循環、環境凈化、水土保持、涵養水源、防風固沙、維持生物多樣性等八項服務功能。各年份草地生態服務功能價值構成見表2。其中提供生物量價值屬于直接利用價值,而調節大氣、營養物質循環、環境凈化、水土保持、涵養水源、防風固沙、維持生物多樣性等服務功能價值屬于間接利用價值。

表2　申扎縣草地生態系統服務功能價值動態變化

從表2可以看出,1990年、2000年、2010年申扎縣生態系統服務功能價值變化狀況:生態系統服務價值總體呈下降趨勢,1990年為59.02×108元,2000年為52.14×108元, 2010年為53.82×108元。從1990年到2010年20年間,申扎縣草地生態服務功能損失了5.20×108元,損失率為8.81%。從生態系統服務功能價值時間序列變化看, 1990—2000年和2000—2010年兩個時間段, 生態系統服務功能價值減少量明顯不同。1990—2000年間申扎縣生態系統服務功能價值減了6.88×108元, 這10年是草地退化嚴重的時期,也是生態系統服務功能價值損失較多的時期。 2000—2010年生態系統服務功能價值增加了1.68×108元,可見后一階段生態系統服務功能價值在逐漸增加。這跟近年來藏北地區實施的一系列草地生態保護措施有關。

申扎縣草地生態系統中涵養水源、防風固沙、維持生物多樣性服務功能價值較大,3個年份中這三項服務功能價值比例之和均在總價值的78%以上;維持生物多樣性價值比例占總價值的14%以上,環境凈化和土壤保持的服務功能價值較小;提供生物量服務功能價值占總服務功能價值不大：1990年為4.24×108元,占總價值的7.18%;2000年為3.95×108元,占總價值的7.56%;2010年為3.97×108元,占總價值的7.37%,說明申扎縣草地生態服務性功能價值遠遠大于生產性功能價值。

1990—2010年各單項服務功能價值變化程度大小不同。草地退化變化導致了申扎縣草地生態服務功能下降,單項服務功能價值差異顯著。1990—2010年草地提供生物量的服務功能價值從4.24×108元下降到3.97×108元,20年時間損失了0.27×108元;碳蓄積和氧釋放服務功能價值損失了0.36×108元;營養物質循環服務功能價值損失了0.33×108元;環境凈化服務功能價值損失了0.04×108元;涵養水源服務功能價值損失了0.18×108元;防風固沙服務功能價值損失了3.32×108元,維持生物多樣性服務功能價值損失了0.70×108元。其中損失最大的是防風固沙服務功能價值,占總損失量的63.85%。

5　討論

本文在RS和GIS 技術支持下獲取了草地數據,結合地面監測和統計資料,建立了草地生態系統動態監測模型,構建碳蓄積和氧釋放、營養物質循環、凈化環境、土壤侵蝕控制、涵養水源、防風固沙、維持生物多樣性等服務功能為主的評估指標體系,并綜合運用市場價值法、影子價格法、機會成本法等生態經濟評估模型,對藏北申扎縣高寒草地生態系統服務功能價值進行估算,較好地反映藏北高寒草地生態系統服務功能價值及其動態變化。

本文對申扎縣1990年單位面積草地生態系統服務功能價值的評估結果為3532元/hm2,2000年的評估結果為2899元/hm2,2010年評估結果為 3457元/hm2;劉興元利用遙感數據對2008 年藏北那曲地區高寒草地單位面積生態系統服務功能價值的評估結果為3550 元/hm2[35];李忠魁等 利用間接市場價值評價方法對2004年西藏草地生態系統服務功能價值的估算結果為1482元/hm2[34];謝高地等 基于Costanza 等 的基準單價,用生物量校正方法對青藏高原草地生態系統服務功能價值的估算結果為6833 元/hm2[11]; 劉會軍等利用遙感數據和生態經濟模型對1985年青藏高原草地生態服務功能價值的估算結果為7300元/hm2;2000年為7800元/hm2[36]。這些評估結果存在差異的主要原因是使用的數據來源、評估年份、選擇的指標、評價方法不同造成的。

目前,有關草地生態系統服務及其價值定量測算方面的研究尚處于初級階段,評估指標體系和方法模型尚需進一步研究[37-39]。本文僅對申扎縣草地生態系統8項服務功能價值進行了初步估算,還有很多服務功能如藏北草原生態屏障作用以及對周邊地區的生態輻射效應,都難以定量測算,對生態系統服務功能的定量化研究仍然需要探索。

6　結論

本文運用遙感(RS)和地理信息系統(GIS)技術,以1990、2000、2010年陸地衛星遙感影像為信息源,通過提取植被指數和改進的遙感二分像元估算模型估算了研究區不同時期的植被覆蓋度,以此監測了申扎縣草地退化狀況。結果表明：在整個研究時段內,草地退化面積在增加,其中1990—2010年,草地退化面積增加了47.40萬hm2。 從退化面積動態變化看,1990—2000年草地退化較為嚴重,2000—2010年,草地退化趨勢變緩。

綜合運用市場價值法、影子價格法、機會成本法等生態經濟評估模型,對藏北申扎縣1990—2010年草地生態系統8個方面的服務功能價值變化進行了估算。經過對比分析,從1990年到2010年期間,申扎縣草地生態系統總體呈現退化趨勢,生態系統服務功能價值損失高達5.20×108元。特別是1990年到2000年,是草地退化較嚴重的時期,也是生態系統服務功能價值損失較多的時期。

由于受遙感數據源、估算方法和相關數據獲取困難的影響,本文對藏北地區申扎縣草地的各項生態服務功能及其價值估算是相對保守的,草地所具有的部分生命支持功能和生態輻射功能價值并未計算在內。但即使是這樣一個對藏北申扎縣草地生態服務功能的不完全估計,仍然使人們認識到藏北地區草地生態系統服務功能的重要性,估算結果說明藏北草地最重要的功能是水源涵養功能和防風固沙功能。因此,必須改變只看到草地的實物型服務功能理念,從生態服務功能的的理念出發去經營草地,從而實現草地的可持續發展。

[1]劉興元, 龍瑞軍, 尚占環. 草地生態系統服務功能及其價值評估方法研究. 草業學報, 2011, 20(1): 167- 174.

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Dynamic monitoring of grassland degradation on the Northern Tibetan Plateau and loss assessment of its ecological service value, by using Shenza County as a case study

XU Yao1,*, CHEN Tao2

1LandandResourcesCollege,ChinaWestNormalUniversity,Nanchong637000,China2SichuanStaffUniversityofScienceandTechnology,Chengdu601101,China

The grassland on the Northern Tibetan Plateau is an important livestock production base and ecological safety barrier in China. This paper uses the grassland ecosystem in Shenza County in a case study to establish an evaluation index system in order to monitor grassland degradation using remote sensing images (TM, ETM+, and CBERS in 1990, 2000, 2010) based on the landscape ecology, natural geography, and social economy of this region. The degradation of Shenza County grassland has been investigated over the past two decades through the interpretation of grass coverage information. The value loss of eight grassland ecosystem services was evaluated using models of ecological economics. The results show that the vegetation coverage of Shenza County changed significantly from 1990 to 2010. Grassland degradation has increasingly expanded, with moderate to severe degradation accounting for the largest proportion of the degradation. In 1990, the total area of degraded grassland was 62.07 × 104hm2, with light degradation accounting for 18.71%, and moderate and severe degradation accounting for 10.97% and 7.45%, respectively. In 2000, the total area of grassland degradation covered 126.86 × 104hm2, of which light degradation accounted for 34.46%, and moderate and severe degradation accounted for 33.02% and 12.20%, respectively. In 2010, the total area of grassland degradation was 109.47 × 104hm2, with light degradation accounting for 40.02%, and moderate and severe degradation accounting for 22.19% and 8.08%, respectively.Grassland degradation was intensified in the period from 1990 to 2000, with the total degradation increasing by 64.79 × 104hm2, of which light degradation accounted for 23.58 × 104hm2, and moderately and severely degraded grassland accounted for 34.23 × 104hm2and 6.98 × 104hm2, respectively, compared to the areas recorded in 1990. From 2000 to 2010, grassland degradation decreased by 17.39 × 104hm2. Within this, lightly degraded grassland increased by 7.46 × 104hm2, while moderately degraded and heavily degraded areas decreased by 18.01 × 104hm2and 6.84 × 104hm2, respectively. The above analyses indicate that the grassland in Shenza County degraded between 1990 and 2000, and underwent gradual recovery from 2000 to 2010.The value of ecosystem services declined gradually during the period from 1990 to 2010, by 59.02 × 108Yuan in 1990, 52.14 × 108Yuan in 2000, and 53.82×108Yuan in 2010. The total value of the ecological services of the Shenza County grassland decreased by 5.20 × 108Yuan from 1990 to 2010, which included the values of the grass biomass services decreasing by 0.27 × 108Yuan, carbon storage and oxygen release decreasing by 0.36 × 108Yuan, nutrient cycle decreasing by 0.33 × 108Yuan, wind-breaking and sand fixation decreasing by 3.32 × 108Yuan, and biodiversity decreasing by 0.70 × 108Yuan. The value of water conservation, wind-breaking and sand fixation, and the biodiversity conservation account for the largest proportion, about 78% of the total value. The functional value of the ecosystem services decreased by 6.88 × 108Yuan from 1990 to 2000, and increased by 1.68 × 108Yuan from 2000 to 2010. Grassland degradation was significant, and the loss of ecosystem services peaked during the period from 1990 to 2000. The value of ecosystem services increased gradually from 2000 to 2010 because of the implementation of measures for environmental protection. However, the biomass value of the Northern Tibetan grassland accounts for only 7.00% of the ecosystem services the area provides. It is expected that grassland management carried out with attention paid to the functioning of ecosystem services will allow for sustainable development.

grassland on Northern Tibetan Plateau; ecosystem; remote sensing image; ecological service function; assessment of value loss

國家自然科學基金資助項目(40972225)

2015- 01- 29; 網絡出版日期:2015- 11- 30

Corresponding author.E-mail: 648633501@qq.com

10.5846/stxb201501290229

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