























摘要:為保護和修復青藏高原生態系統,我國在青藏高原實施了一系列政策與生態工程。全面掌握生態系統恢復狀況對科學制定區域生態系統保護與恢復策略具有重大意義。本文選取植被凈初級生產力、植被覆蓋度、水源涵養、土壤保持和防風固沙5個指標,利用地面和遙感數據并結合生態系統服務和權衡的綜合評估(Integrated valuation of ecosystem services and trade-offs,InVEST)模型、修正的通用水土流失方程(Revised universal soil loss equation,RUSLE)和修正風蝕方程(Revised wind erosion equation,RWEQ)等方法,評估2000—2019 年青藏高原生態系統恢復程度與恢復潛力。結果表明:青藏高原生態系統功能逐步提升,但部分地區仍有退化趨勢。其中,生態系統基本穩定的面積最大,占比為42.03%;青藏高原植被覆蓋度恢復潛力指數為29.57%。其中,植被覆蓋度恢復潛力指數較大的地區主要位于青藏高原中西部。政府未來應因地制宜,對水熱環境較好且恢復潛力大的地區積極采取相關措施,對生態恢復潛力大但恢復難度較高的地區采取人工修復和自然恢復相結合的方法,提高生態工程效率。
關鍵詞:青藏高原;生態系統;恢復程度;恢復潛力
中圖分類號:X171.4文獻標識碼:A文章編號:1007-0435(2023)04-1211-15
Analysis on Ecological Restoration in Different Ecogeographical
Divisions of the Tibetan Plateau
CHEN Mei-qi SHAO Quan-qin NING Jia LIU Guo-bo LIU Shu-chao NIU Li-nan ZHANG Xiong-yi HUANG Hai-bo
(1. Key Laboratory of Land Surface Pattern and Simulation, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS,
Beijing 100101, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Qinghai University, Xining, Qinghai"Province 810016, China)
Abstract:To protect and restore degraded ecosystems,China has implemented a number of policies and ecological projects in the Tibetan Plateau. It is of great significance to grasp the state of ecosystem restoration for making relevant strategies scientifically. Based on various data and models such as InVEST,RUSLE and RWEQ,five indicators of the net primary productivity (NPP),the fractional vegetation cover (FVC),the water conservation,the soil retention and the windbreak and sand fixation were calculated. As a result,the degree and potential of ecosystem restoration in the Tibetan Plateau from 2000 to 2019 had been comprehensively analyzed. The results showed as below:(1) The ecosystem function of the Tibet Plateau was gradually improved,but there was still a tendency of degradation in some areas. The regions exhibiting ‘basically remained stable’ covered the largest area,accounting for 42.03% of the Tibet Plateau. (2) The restoration potential index of the FVC in the Tibet Plateau was 29.57%. The regions with high FVC recovery potential index are mainly located in the central and western regions of the Tibetan Plateau. Policies for ecological restoration should be different for such regions. The government should prioritize the restoration strategies in areas with better climatic conditions and high restoration potential. For the areas with high potential for ecological restoration but with extreme difficulty,it is suitable to integrate artificial restoration and natural restoration to obtain a better effect of ecological projects.
Key words:Tibet Plateau;Ecosystem;Ecological restoration degree;Restoration potential
青藏高原被稱為“世界屋脊”和“地球第三極”,是全球氣候變化的敏感區,是我國重要的生態安全屏障。該地區不僅是黃河、長江等多條重要河流的發源地,還是我國現代冰川集中分布地區,有“亞洲水塔”之稱[1]。受其獨特的地理位置和海拔的影響,青藏高原生態系統類型豐富多樣,具有森林、灌叢、高寒草原、高寒草甸和高寒荒漠等陸地生態系統,為不同生物區系的相互交匯與融合提供了特定的空間,使該地區成為現代許多物種的分化中心,是我國重要的生物多樣性資源寶庫之一[2]。但在高寒環境下,青藏高原生態系統較為敏感脆弱[2],對氣候變化和人類活動帶來的影響反應更為強烈,其生態系統的結構和功能以及重要物種的種群數量和結構現已發生深刻變化[3],突出表現為草原退化、冰川退縮、水土流失嚴重和生物多樣性下降等,嚴重影響其生態安全屏障功能的發揮[2],對下游生態安全造成威脅[4]。對此,我國政府持續部署了天然林資源保護、退耕還林還草、退牧還草、西藏生態安全屏障保護與建設、三江源生態保護和修復與祁連山生態保護與建設綜合治理等一系列生態工程,建立了重點生態功能區轉移支付、森林生態效益補償、草原生態保護補助獎勵、濕地生態效益補償等生態補償機制,有效遏制了青藏高原生態系統的進一步惡化,提升了青藏高原生態系統服務功能[5]。但生態恢復是一個復雜的過程,涉及生態系統的組成、結構和功能之間的多重相互作用[6],生態工程實施的成果可能需數十年甚至百年才能顯現。因此我們需定期開展相關的科學監測和評估,為生態工程的科學實施與管理提供依據,確保生態工程成效。
國際上,2004年國際生態修復協會(Society for Ecological Restoration,SER)[7]提出了恢復生態系統最大程度上由本地物種組成,具有維持可持續發展或穩定所必需的所有功能群和保證物種種群繁衍等9個相關標準,為評估恢復是否完成提供了依據;2019年SER及其全球科學和生態保護界的專家同行共同協商制定了《生態修復實踐國際原則和標準》[8],提煉了McDonald等[9]從業者提出的原則和概念,總結了生態恢復基于本地參考生態系統,旨在協助自然恢復過程和尋求可實現的最高恢復水平等8項原則,為解釋、定義和評估生態系統的恢復程度提供了框架。基于以上原則和標準,國內外學者通常選取與生態系統結構、生態系統組成和生態系統功能相關的多個參數[10-11],建立指標體系[12]或制定綜合指數[13],全面評估生態系統恢復程度。目前,已有多名學者就青藏高原生態系統恢復這一問題做過研究[14-17],但這些學者都著重關注生態系統質量或功能某一具體參數的變化,并不能全面、系統地評估青藏高原生態系統的恢復程度,對青藏高原長時間序列生態系統恢復程度與恢復潛力的研究較少。
本文利用Sen趨勢法,計算了2000—2019年青藏高原植被凈初級生產力(Net primary productivity,NPP)、植被覆蓋度(Fraction vegetation coverage,FVC)、水源涵養、土壤保持和防風固沙5個指標的變化斜率,并進行Mann-Kendall趨勢檢驗;根據生態恢復程度判斷依據,評估了區域整體生態系統恢復程度;采用基于“地帶頂極生態本底—生態現狀—生態恢復潛力”的生態恢復潛力評估方法[18],評估了區域整體生態系統恢復潛力,為優化青藏高原生態保護和修復相關政策提供決策依據,進一步推動青藏高原生態環境保護和可持續發展。
1材料與方法
1.1研究區概況
青藏高原位于亞洲大陸中部,是世界上海拔最高的高原,平均海拔超過4 000 m,我國境內部分西起帕米爾高原,東至橫斷山脈;南自喜馬拉雅山脈南緣,北至昆侖山—祁連山北側,介于北緯26°00′12″~39°46′50″,東經73°18′52″~104°46′59″之間[19]。該地區具有獨特的自然條件和豐富多樣的生態系統,在我國氣候系統穩定、水資源供應、生物多樣性保護等方面具有重要的生態安全屏障作用。2020年,青藏高原農田生態系統面積占陸地面積的0.87%,森林生態系統面積占11.75%,草地生態系統面積占57.42%;聚落生態系統面積占0.04%;水體與濕地生態系統面積占5.70%,荒漠生態系統面積占24.22%(圖1)[20]。
1.2數據來源
1.2.1植被凈初級生產力數據MOD17 A3產品提供有分辨率為500 m×500 m的年度凈初級生產力信息,該數據模擬精度較高,其精度經過驗證[21],已被多位學者用于青藏高原植被凈初級生產力的相關研究[21-24]。因此,本文植被凈初級生產力數據直接采用MODIS遙感產品MOD17 A3,重采樣得到2000—2019年1 km分辨率的NPP數據集。
1.2.2植被覆蓋度數據本文主要基于2000—2019年的MODIS遙感產品MOD13 A2,采用像元二分法計算得到時間分辨率為16天的植被覆蓋度數據,經最大合成法和重采樣得到2000—2019年1 km分辨率的年植被覆蓋度數據。
1.2.3青藏高原生態地理分區數據本文以鄭度等人[25]制定的全國生態地理分區為基礎,將青藏高原劃分為11個生態地理區(表1和圖2)。
1.2.4氣象數據氣象數據包括溫度、降水等,來源于國家氣象科學數據中心(https://data.cma.cn/)。使用AUNSPLINE軟件對溫度和降水進行插值,將插值結果與國家氣象信息中心提供的0.25°×0.25°日值降水格點數據結合,生成2000—2019年青藏高原1 km逐月溫度和降水數據集,計算得到2000—2019年青藏高原多年平均年均溫和多年平均年均降水量及多年氣溫和降水變化趨勢(圖3和圖4)[26]。
1.3研究方法
1.3.1生態系統恢復程度評估指標體系本文基于邵全琴[27]和王壯壯[28]等學者的研究成果,同時考慮各指標之間的相關性,剔除了具有自相關的指標,結合青藏高原區域特點,從生態系統質量、生態系統服務兩個方面選取了5個一級指標和7個二級指標,構建青藏高原生態系統恢復程度評估指標體系(表2)。
1.3.2生態系統服務估算與驗證
(1)水源涵養量
本文水源涵養量主要以水量平衡法[29]為基本原理,綜合運用生態系統服務和權衡的綜合評估(Integrated valuation of ecosystem services and trade-offs,InVEST)模型及《生態紅線劃定指南》中的方法進行計算,計算公式如下:
Qwr=P-ET-R (1)
其中,Qwr為水源涵養量(mm);P為降水量(mm);ET為地表實際蒸散量(mm),R為地表徑流量(mm)。各參數計算方法詳見參考文獻[30]。
基于河道徑流數據對集水區內的水源涵養量進行驗證,利用沱沱河站、直門達站、吉邁站和唐乃亥站4個水文站在1990—2018年的年徑流總量監測數據對各水文站控制流域范圍內同時期的生態系統年水源涵養量模擬結果進行驗證,水文站年徑流量和其集水區年水源涵養量的R2為0.83(Plt;0.001)。
(2)土壤保持量
本文中土壤保持量定義為生態系統在沒有植被覆蓋和任何水土保持措施時的土壤侵蝕量與現實狀況下土壤侵蝕量的差值[30]。公式如下:
SK=(Aq-Ar)×M (2)
式中,SK為計算單元上的生態系統土壤保持量(t·a-1);Aq為計算單元上無植被保護下的潛在土壤侵蝕模數(t·hm-2·a-1);Ar為計算單元上現實覆被狀態下的土壤侵蝕模數(t·hm-2·a-1);M為計算單元面積(hm2)。
其中,土壤侵蝕量利用修正的通用水土流失方程(Revised universal soil loss equation,RUSLE)[30]計算,公式如下:
A=R×K×L×S×C×P (3)
式中,A為土壤水蝕模數(t·hm-2·a-1);R為降雨侵蝕力因子(MJ·mm·hm-2·h-1·a-1);K為土壤可蝕性因子(t·hm2·h·hm-2·MJ-1·mm-1));L為坡長因子,S為坡度因子;C為覆蓋和管理因子,取值范圍為 0~1;P為水土保持措施因子,取值范圍為 0~1。各參數計算方法詳見參考文獻[30]。
基于沱沱河站、直門達站、吉邁站和唐乃亥站4個水文站在1990—2018年的輸沙量監測數據對各水文站控制流域范圍內同時期的生態系統年土壤流失量模擬結果進行驗證,水文站含沙量和其集水區年土壤流失量的R2為0.62(Plt;0.001)。
(3)防風固沙量
生態系統防風固沙量是裸土條件下的潛在土壤風蝕量與實際植被狀況下土壤風蝕量之間的差值[30]。計算公式如下:
FS=(SLp-SLr)×M (4)
式中,FS為生態系統防風固沙量(t·a-1);SLp為計算單元上無植被保護下的潛在土壤風蝕模數(t·hm-2·a-1);SLr為計算單元上現實覆被狀態下的土壤風蝕模數(t·hm-2·a-1);M為計算單元面積(hm2)。
其中,土壤風蝕量利用修正風蝕方程(Revised wind erosion equation,RWEQ)[30]進行評估,
SL=Qx/X (5)
Qx=Qmax[1-e(x/s)2] (6)
Qmax=109.8(WF×EF×SCF×K′×COG) (7)
s=150.71(WF×EF×SCF×K′×COG)-0.371 1 (8)
式中,SL表示土壤風蝕模數(kg·m-2),X表示地塊長度(m),Qx表示地塊長度x處的沙通量(kg·m-1);Qmax表示風力的最大輸沙能力(kg·m-1);s表示關鍵地塊長度(m);WF表示氣象因子;EF表示土壤可蝕性成分;SCF表示土壤結皮因子;K′表示土壤糙度因子;COG表示植被因子,包括平鋪、直立作物殘留物和植被冠層。各參數計算方法詳見參考文獻[30]。基于相關文獻[31-32]利用137CS測定的風蝕模數數據對RWEQ模型估算的同區域均值風蝕模數進行對標驗證,得到R2=0.51(Plt;0.05)。
1.3.3生態系統變化趨勢和恢復程度評估方法
本文以2010年為分界點,采用最小二乘法分別計算 2000—2010 年、2010—2019年兩時段內生態系統質量和生態系統服務的變化斜率P(Pgt;0.05判定為轉好,-0.05≤P≤ 0.05判定為基本穩定,Plt;-0.05判定為轉差;侵蝕模數和風蝕模數相反),對生態系統在2000—2019年間的生態恢復態勢進行判斷(如:連續轉差、保持穩定和連續轉好等)[27],可忽略氣候變化引起的突變。
本文依據邵全琴等人[27]提出的判斷標準,利用Sen趨勢法計算2000—2019年生態系統質量和生態系統服務5個指標的空間變化斜率,進行Mann-Kendall趨勢檢驗。根據各個指標的變化斜率進行判斷,得到轉好、基本穩定和轉差 3類變化趨勢空間分布數據,后對各指標變化趨勢空間分布數據進行疊加分析,并根據表3判斷青藏高原生態系統恢復程度。
1.3.4生態系統恢復潛力評估方法采用基于“地帶頂極生態本底—生態現狀—生態恢復潛力”的生態恢復潛力評估方法[18],對青藏高原生態恢復潛力進行評估。將國家級和省級自然保護區內的生態系統作為同一生態地理區同一生態系統類型的頂極生態本底,選擇青藏高原2017—2019年平均植被覆蓋度作為其生態現狀,與擬合的地帶性頂極生態本底進行比較,計算生態恢復潛力指數,公式如下:
ERPI=(ERt-ERc)/ERt×100% (9)
式中:ERPI為生態恢復潛力指數;ERt為地帶頂極生態本底值;ERc為生態恢復現狀值。生態恢復潛力指數越大,則生態恢復潛力越大。
2結果與分析
2.1青藏高原生態系統質量變化趨勢
2.1.1植被覆蓋度變化趨勢2000—2019 年青藏高原植被覆蓋度年均變化速率為 0.02%·a-1,整體呈現多年微弱增加趨勢。其中,年均植被覆蓋度增加區域主要位于青藏高原的HIIC1和HIIA/B1,其變化速率分別為 0.18%·a-1 和0.13%·a-1;年均植被覆蓋度減少區域主要位于青藏高原中部的HIC2和HIB1,其變化速率均為-0.10%·a-1(圖5a)。采用Mann-kendall方法對植被覆蓋度變化斜率進行顯著性檢驗,減少趨勢通過 0.05顯著性檢驗的區域主要分布在HIC2地區,面積占比為 13.35%;增加趨勢通過 0.05顯著性檢驗的區域主要分布在HIIC1和HIID1交界處,面積占比為 2.95%;變化趨勢未通過顯著性檢驗的區域面積占比為64.51%(圖5b)。
2010—2019年青藏高原平均年最大植被覆蓋度較2000—2010年增加0.26%。兩個時段內,青藏高原植被覆蓋度持續轉好的面積占比約為5.77%。此外,約有43.95%的區域植被覆蓋度保持穩定,5.81%的區域植被覆蓋度持續轉差(表4)。其中,持續轉好的區域主要分布在青藏高原東北部祁連山區和環青海湖一帶,持續轉差的區域主要分布在HIC2和HIB1等地的局部地區(圖6)。
2.1.2植被凈初級生產力變化趨勢2000—2019年青藏高原植被NPP平均變化斜率為0.38 gC·m-2·a-2。其中,大部分地區植被NPP增加,面積占比為57.41%;VA6西部地區減少最為顯著(圖7a)。對青藏高原植被NPP的變化趨勢進行Mann-Kendall顯著性檢驗,增加趨勢通過 0.05 顯著性檢驗的區域主要分布在HIIC1,HIC1西部和HIC2東部地區,面積占比為29.8%;減少趨勢通過0.05顯著性檢驗的區域主要分布在VA6西部地區,面積占比為0.7%(圖7b)。
2010—2019年青藏高原植被NPP較2000—2010年增加1.67%。兩個時段內,青藏高原植被NPP保持穩定區域面積最大,主要分布在青藏高原中西部,面積占比為63.93%;持續轉好區域主要分布在HIIC1,面積占比為10.01%;持續變差區域主要分布在VA6西部,面積占比僅為0.84%(圖8,表4)。
2.2青藏高原生態系統服務變化趨勢
2.2.1水源涵養服務變化趨勢2000—2019年青藏高原陸地生態系統水源涵養量整體呈減少趨勢,年均變化速率為-11.8 m3·hm-2·a-1(圖9a)。年均水源涵養量增加區域主要位于HIB1中東部、HIC1和HIIC1地區;減少區域主要位于HIIA/B1地區。對水源涵養量變化斜率進行顯著性檢驗,減少趨勢和增加趨勢通過 0.05 顯著性檢驗的區域面積占比為 18.87%和 4.23%,未通過顯著性檢驗的區域面積占比為 60.78%(圖9b)。
與2000—2010年相比,2010—2019年青藏高原年均水源涵養量下降了2.26%。兩個時段內,青藏高原陸地生態系統水源涵養量持續轉好區域面積占12.95%,保持穩定區域面積占13.54%,持續轉差區域面積占21.18%(表5)。其中,水源涵養服務持續轉差地區主要分布在HIIA/B1地區(圖10)。
2.2.2土壤保持服務變化趨勢2000—2019年青藏高原水蝕區水蝕模數呈降低趨勢,年均變化速率為-0.015 t·hm-2·a-1;土壤保持量呈增加趨勢,年均變化速率為 1.06 t·hm-2·a-1,青藏高原生態系統土壤保持服務功能逐步提升,其中增加區域主要位于HIIC1和HIIA/B1東部地區(圖11a)。對土壤保持變化斜率進行顯著性檢驗,減少趨勢通過 0.05 顯著性檢驗的區域極小,面積占比為0.03%;增加趨勢通過0.05 顯著性檢驗的區域多位于青藏高原東部地區,面積占比為10.61%;未通過顯著性檢驗的區域面積占比為 68.01%(圖11b)。
與2000—2010年相比,2010—2019年青藏高原水蝕區年均土壤水蝕模數下降了51.78%,年均單位面積土壤保持量上升了15.02%。兩個時段內,青藏高原水蝕區土壤保持服務持續轉好區域面積占0.88%,主要位于HIIC1地區;保持穩定區域面積占82.21%;僅0.01%的區域土壤保持量持續轉差(圖12,表5)。
2.2.3防風固沙服務變化趨勢2000—2019年青藏高原風沙區風蝕模數年均變化速率為-0.43 t·hm-2·a-1,防風固沙量年均變化速率為-0.61 t·hm-2·a-1,生態系統防風固沙服務功能大部分地區保持穩定,但HIC2地區明顯降低(圖13a)。對防風固沙變化斜率進行顯著性檢驗,減少趨勢和增加趨勢通過0.05顯著性檢驗的面積占比分別為32.79%和2.77%,未通過顯著性檢驗的面積占比為 58.46% (圖13b)。
與2000—2010年相比,2010—2019年青藏高原風蝕區年均土壤風蝕模數下降了26.95%,年均防風固沙量下降了34.59%。兩個時段內,青藏高原風蝕區防風固沙服務持續轉好的區域僅占0.50%,保持穩定的區域占54.98%,持續轉差的區域占16.38%,主要位于HIC2地區(圖14,表5)。
2.3青藏高原生態系統恢復程度
2000—2019 年生態系統恢復程度空間差異較大(圖15,表6),生態系統基本穩定的面積最大,占青藏高原面積的42.03%,主要分布在HID1,HIID1和HIID2等地區;部分要素恢復與部分要素轉差的面積次之,占比為 25.46%,主要分布在HIC2等地區。生態恢復程度較高和高的面積占比分別為 4.13%和0.19%,主要分布在HIIC1等地區。有所轉差、較明顯轉差和明顯轉差的面積占比分別為 12.59%,2.35%和0.13%,主要分布在HIB1和HIC2交界處,即那曲市東部(安多縣、色尼區和聶榮縣)。
2.4青藏高原生態系統恢復潛力
2017—2019年在頂極生態狀況下青藏高原區植被覆蓋度在空間上由東南向西北遞減,平均植被覆蓋度為35.34%(圖16a),同期實際植被覆蓋度與頂極本底尚有10.45%的差距,生態恢復潛力指數為29.57%(圖16b)。其中,植被覆蓋度恢復潛力指數較大的地區主要位于青藏高原中西部,即HIC1,HIC2,HID1,HIIC2,HIID1,HIID2和HIID3地區。
2017—2019年森林生態系統在頂極生態狀況下的植被覆蓋度為90.02%,森林現狀與頂極植被覆蓋度的差距為12.23%,生態恢復潛力指數為13.59%;草地生態系統在頂極生態狀況下的植被覆蓋度為46.15%,草地現狀與頂極植被覆蓋度的差距為11.69%,生態恢復潛力指數為25.33%;荒漠生態系統在頂極生態狀況下的植被覆蓋度為7.52%,荒漠現狀與頂極植被覆蓋度的差距為4.03%,生態恢復潛力指數為53.59%。
3討論
本文利用InVEST,RUSLE和RWEQ等方法,選取NPP、FVC、水源涵養、土壤保持和防風固沙5個指標,從生態系統質量和生態系統服務兩方面對2000—2019年青藏高原生態系統的恢復程度和潛力進行分析。研究發現,2000—2019年青藏高原FVC和NPP整體呈上升趨勢,西部地區基本穩定,東部地區呈上升趨勢,其中VA6地區FVC基本穩定,NPP呈下降趨勢;水源涵養量整體呈下降趨勢,西部和東北地區水源涵養能力改善,而東南地區則呈下降趨勢;土壤保持量呈上升趨勢,土壤水蝕總體減弱,HIIA/B1地區明顯減弱,HIIC1和HIID1地區部分增強;防風固沙量呈下降趨勢,土壤風蝕總體減弱,東北部分地區增強。本文采用模型變量參數控制法[30],分析氣候變化和人類活動對青藏高原NPP變化的貢獻率,得到氣候變化對NPP增加的貢獻率為89.92%,表明NPP增加與青藏高原氣候暖濕化[33-34]密切相關。其中,VA6地區NPP下降的主要原因是降水量增多,導致空氣濕度變大,蒸騰作用減弱,植物生長受到抑制[24,35]。此外,降水還主導了青藏高原水源涵養變化趨勢[36]。利用RUSLE方程,估算固定氣候(多年平均氣候)下風蝕模數的變化速率,得到2000—2019 年青藏高原風蝕模數年均變化速率為0.08 t·hm-2·a-1,防風固沙量年均變化速率為-0.08 t·hm-2·a-1,表明風蝕模數下降受氣候變化的影響較大,主要與該時期風速減弱[37-38]有關,風速減弱代表風力的最大輸沙能力減弱,導致土壤風蝕模數下降。此外,雖然溫度升高、降水量增加有利于植被生長,從而提升防風固沙功能,但溫度升高也同時造成了蒸散量的增加,土壤水分流失更多[39],其對防風固沙帶來的消極影響可能遠遠大于其積極影響,且潛在土壤風蝕模數和實際土壤風蝕模數的下降也可能是防風固沙量下降的原因。
在氣候變化和人類活動的共同作用下,2000—2019年青藏高原生態恢復程度表現出明顯的空間異質性,HIIC1地區生態恢復程度高,而HIB1和HIC2交界處,即那曲市色尼區及其北部區縣生態恢復程度明顯轉差。其中,氣候變化是HIIC1地區生態系統恢復程度高的主要因素。該地區草地生態系統面積最大,氣溫和降水量的增加不僅能提高植被生產力,還能擴大水體面積,使生態系統結構向合理化方向發展[23,40]。此外,在HIIC1地區同時實施了天然林資源保護工程、退耕還林還草工程、退牧還草工程、三江源生態保護和建設工程、三北防護林建設工程和祁連山生態保護和修復工程等工程,遏制了草地退化趨勢,對該地區生態系統恢復起到了一定的積極作用[40]。那曲市色尼區及其北部區縣生態恢復程度明顯轉差受人類活動影響較大,過度放牧和土地覆被變化是草地退化的主要驅動因素[41]。雖然政府已經采取了退牧還草工程、限牧禁牧、生態補獎等措施,但在局部地區只能發揮有限的作用[37]。此外,部分地區破壞草原生態問題仍長期存在,如企業違法違規開采砂石且只開采不治理等[42],造成嚴重破壞。
本文采用基于“地帶頂極生態本底—生態現狀—生態恢復潛力”的生態恢復潛力評估方法,對青藏高原植被覆蓋度恢復潛力進行評估。結果表明,青藏高原中西部生態恢復潛力較高,且荒漠生態系統恢復潛力最高。對此,建議政府未來應因區分策,考慮地區的投入產出水平,對水熱環境較好且恢復潛力大的草地生態系統積極采取措施,制定高投入、高回報的相關政策;對生態恢復潛力大但恢復難度較高的荒漠生態系統應采取人工修復和自然恢復相結合的方法,制定更加合理有效的政策,避免投入大量資金但恢復效果卻很有限的現象出現[43]。
本文從生態系統質量和生態系統服務兩方面選取5個指標對青藏高原生態系統恢復程度進行評估,明晰青藏高原生態恢復程度,有利于優化調整相關生態恢復政策,提高生態工程效率。但各指標間的顯著性和相對重要性也存在差異,設置指標權重對于生態恢復效益評估具有重要意義[28],未來的研究中可設置指標權重,進一步提高生態系統恢復程度評估指標體系的合理性。
4結論
近二十年來,在氣候變化和人類活動的共同作用下,青藏高原生態系統惡化趨勢得到遏制,生態系統質量和生態系統服務逐步改善,基本呈東高西低的空間分布格局。其中,青藏高原東部地區生態恢復程度較高,西部基本穩定,但中部及南部部分地區草原仍存在退化趨勢,區域生態系統保護與修復仍面臨挑戰。我們應以生態系統恢復程度的評估結果為依據,結合土地利用和生態恢復潛力,及時優化相關政策和措施,系統布局各類生態工程,探索長期有效的生態治理措施,為推動青藏高原生態環境保護和可持續發展服務。
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(責任編輯 閔芝智)