基于NPP數據的錫林郭勒盟牧區草地資源承載力估算研究

摘 要：錫林郭勒盟草地資源承載力受植被凈初級生產力、草地類型等因素的影響，東烏珠穆沁旗、西烏珠穆沁旗等西部區域明顯高于蘇尼特左旗、蘇尼特右旗等西部區域，在空間上形成東高西低的形式。其中溫性典型草原分布范圍最廣，占總草場的66.68%，載畜量占總量的78.537%，荒漠草原分布范圍位于第二，占全區草場總面積的22.10%，但載畜量占總量的5.863%，溫性典型草原占草場面積的7.64%，載畜量占總量的10.15%。通過對牧業旗縣蘇尼特左旗的分析得出，蘇尼特左旗賽罕高畢蘇木、滿都拉圖鎮和達來蘇木三個蘇木在草地資源承載力限制下牧業人口數尚未超載，巴彥烏拉蘇木、洪格爾蘇木處于臨界狀態，查干敖包鎮、巴彥淖爾鎮處于人口超載，表明賽罕高畢蘇木、滿都拉圖鎮和達來蘇木這三個蘇木尚有開發余地，而查干敖包鎮、巴彥淖爾鎮需要進行牧業人口的轉型。

關鍵詞：草地資源承載力;草畜平衡;人口規模;畜牧業

中圖分類號：S812.8" 文獻標識碼：A" 文章編號：1673-260X（2024）02-0001-05

錫林郭勒草原位于錫林郭勒盟境內，是內蒙古自治區主要天然草場之一，是華北地區重要的生態屏障，是距北京最近的草原牧區。由于錫林郭勒盟的部分地區地處渾善達克沙地周邊生態條件較為脆弱，加上草地開墾、過度放牧等不合理的人為活動使得錫林郭勒盟出現土地沙化、草場退化等問題。草地資源是我國重要的生態資源，自改革開放以來，為了追求美好的生活，減少城鄉差距，鄉村地區居民開始擴大生產，導致出現土地問題，草地退化就是牧業地區出現的問題之一。陳舒婷在研究青藏高原NPP時空變化時發現青藏高原地區人類生活活動造成了部分地區NPP值的衰退現象，并發現退耕還草、退牧還草對草地有修復作用[1];阿卜杜熱合曼·吾斯曼通過對天山新疆段的分析，使用MODIS NDVI和氣象遙感資料，計算草地退化指數發現天山新疆段地區34.04%的草地出現了不同程度的退化[2];閆俊杰通過NDVI影像數據采用二分法模型對新疆伊犁河谷地區草地狀況進行研究分析發現15年間占草地總面積的46.18%的草地出現退化情況[3];楊峰研究發現人類活動擾動是天山北坡荒漠草原退化的主要影響因素之一[4，5];穆少杰對內蒙古草原系統研究認為過度放牧、草地開墾、藥材的挖掘等因素是造成內蒙古草原退化的原因[6];徐鳳君認為畜牧業是該地區的主要土地利用形式，家畜是生態系統中植被的主要控制者，系統內物流的出入失調和季節性的草-畜供求失衡是引起草地生態系統迅速退化的主要因素[7];陳樂樂在對草地系統的研究中發現草地的退化是植被覆蓋度的變化，也包括了可利用草種的退化和優勢物種的更替[8];方梓行通過對農牧交錯帶氣候變化的分析，發現氣候逐漸偏向暖干化是影響植被生長的重要因素[9];烏尼圖采用最小二乘法研究了近20年內蒙古地區植被凈初級生產力時空變化規律，結果顯示內蒙古地區人類生活密集區草地退化較為嚴重，在草地類型方面典型草原、荒漠草原、草甸草原等均有不同程度的退化[10]。

草原生態承載力是生態系統整體水平的表征，用于判斷社會經濟活動與資源環境、生態系統是否協調[11]。隨著經濟不斷發展，城鎮發展較為迅速，牧業地區為了縮短差距而擴大生產，導致草地資源承載力過度超載人地關系失衡加劇草場退化、土地沙化等生態問題，從而也會引發沙塵暴等環境問題。李銀鵬通過研究內蒙古地區草地生產力和載畜量之間的關系發現內蒙古地區總體上存在超載現象[12];張聰通過研究甘南地區的天然草場、飼料供給等多方面發現甘南地區仍舊有部分地區載畜超載[13];朱麗梅在以蘇尼特右旗為研究對象時發現蘇尼特右旗個別的蘇木出現超載現象[14];王翠萍對青海湖流域研究發現，青海湖流域出現不同程度的草地退化，在剛察、海晏、共和三個縣出現了載畜量超載的狀況[15];劉建紅在對青海草畜平衡的研究中發現青海省部分縣出現了超載現象，但仍有一部分縣未達到飽和，可以通過區域內部調整達到區域草畜平衡[16]。

目前學者對草地資源承載力進行計算是通過構建植被凈初級生產力數據與草地產草量之間的關系，推算出草地的承載能力。例如王琪通過研究植被凈初級生產力和干草產量的關系得到了青海湖流域草地載畜量，為青海湖流域畜牧業發展提供了借鑒[17];蘇日娜通過對內蒙古地區不同草地類型的研究，估算出各草地類型載畜量，對內蒙古放牧管理方面提出了建議[18];黃麟通過研究NPP數據和產草量的關系，以中國北方放牧區為研究對象，探討了草地生態系統保護與修復方向[19];祝萍通過NPP數據計算了草地承載能力，對北方農牧交錯帶的草地載畜壓力演變進行了分析[20]。

牧區人地矛盾主要是人-畜-草之間的平衡問題，根據區域植被凈初級生產力可快速估算出當地的載畜量從而計算出合理的牧業人口，依靠對牧業地區生產空間的調整達到區域內人-畜-草之間的平衡。識別超載地區和未飽和地區、計算其合理載畜量對生態保護和牧業可持續發展至關重要。可以有效避免畜牧業超載帶來的草地退化、土地沙漠化等問題的出現或加劇，也可以識別畜牧業發展不足地區，避免資源浪費。本文通過計算錫林郭勒盟草地資源承載能力下的合理載畜量，推斷合理的畜牧業人口規模，為保護錫林郭勒盟草原生態和可持續發展提供科學依據。

1 研究區概況

錫林郭勒盟位于中國北部，其主要的牧區旗縣包括錫林浩特市、東烏珠穆沁旗、西烏珠穆沁旗、正藍旗、正鑲白旗、鑲黃旗、阿巴嘎旗、二連浩特市、蘇尼特左旗和蘇尼特右旗等2個市8個旗，是內蒙古自治區最大的自然牧場和畜牧產業基地。錫林郭勒盟地處內陸，降水量在140mm至410mm之間，降水分布不均，受海陸影響，東多西少。地勢南高北低，平均海拔1 000m，植被類型為自西向東演替的荒漠草原、典型草原、草甸草原。荒漠草原主要分布在錫林郭勒西部，典型草原主要分布于錫林郭勒盟中部，是錫林郭勒草原的主體，地形以平原和低山丘陵為主，草甸草原主要集中分布在錫林郭勒盟東北部和東部地區，以低山丘陵、高平原與寬谷平原地形為主，是森林向草原的過渡地段。

2 草地退化計算

具體計算如公式（1）所示。

FVC=0" "NDVIilt;NDVIsoil

NDVIi NDVIsoil≤NDVIi≤NDVIveg

1" "NDVIigt;NDVIveg 式（1）

式中，FVC為植被覆蓋度（無量綱）;NDVIi為第i個像元的NDVI值;NDVIsoil為完全裸土或無植被覆蓋區域的NDVI，理論上，低植被覆蓋像元的NDVI最小值NDVIsoil應接近于0，由于受地表下墊面屬性差異等因素的影響，取NDVIsoil=0.05;NDVIveg為完全被植被所覆蓋像元的NDVI，取NDVIveg=0.7。

采用一元線性回歸趨勢SLOPE分析法模擬研究期間每個柵格植被覆蓋度的變化，一元線性回歸趨勢分析定義為某時間段內植被覆蓋度年際變化的一次方程的斜率，可反映植被覆蓋度在時間序列內的變化趨勢。具體計算公式如式（2）式（3）。

FVCslopei= 式（2）

GLDI=|Fslo（FVCslopei）-1|" 式（3）

式中，FVCslopei為植被覆蓋度變化趨勢（無量綱），FVCslopei值的大小反映植被改善或退化的程度，當FVCslopei越大時植被覆蓋程度存在增加的趨向，反之FVCslopei越小則表明植被覆蓋程度出現減少趨向;FVCij為第i個像元第j年的植被覆蓋度;j與n分別為年序列號及年份總數。

3 草地資源承載能力計算

數據源依據草地資源類型數據，（1）100萬《中國草地資源圖（1996）》;（2）植被凈初級生產力數據（NPP）：NPP數據—MODIS/Terra植被凈初級生產力8天合成產品（MOD17A3）。

Ym=" 式（4）

為了識別牧區草地承載力計算出最大承載能力，選取公式（4）計算研究區干草產草量，式中 Ym為單位面積草地干草產草量（kg·ha-1），NPP為植被凈初級生產力，r為草地植被地下/地上生物量比例。t為生物量到生產力的轉換系數，此處取值為0.45。

Cl=" 式（5）

采取公式（5）計算研究區的理論載畜量，式中Cl為理論載畜量，Ut為牧草利用率，Co為草地可利用率。草地可利用率為某種類型草地可利用面積與該類草地總面積的比值，其中可利用面積定義為除去草地內的居民點、道路、水域、小塊農田、林地、裸地等非草地及不可利用草地的面積，取值80%。Ha為草地可食牧草比率按80%計算。Sf為羊單位家畜日食量，每日4kg鮮草計算。Df為牧草干鮮比，按1：3計算;Gt為放牧天數，按210天計算。

4 結果與分析

4.1 草地退化結果與分析

從整體看，錫林郭勒盟草地退化嚴重區域主要分布在蘇尼特左旗、蘇尼特右旗、阿巴嘎旗與錫林郭勒盟中部，蘇尼特左旗與蘇尼特右旗相對干旱，草地類型主要以荒漠草原為主，受氣候的影響，草地較為脆弱，易發生退化現象。阿巴嘎旗與錫林浩特市相連區域出現草地退化現象主要由于受人類活動的影響，城市與周邊地區進行物質、信息等交流增速，人類活動強度上升導致土地退化。牧區的生產方式主要通過畜牧業生產活動產生經濟效益，蘇尼特左旗、蘇尼特右旗等西部區域氣候干旱，部分地區受沙地的影響在草地退化時易造成土地沙化、荒漠化。因此必須注意當地的人口規模與載畜規模。

4.2 草地資源承載力分析

以旗縣為研究對象，通過分析可以快速估算出錫林郭勒盟牧業旗縣的理論載畜量，如表1所示，東烏珠穆沁旗最高，全旗縣可承載2 880 169羊單位，其次以西烏珠穆沁旗、阿巴嘎旗、錫林浩特市、蘇尼特左旗、蘇尼特右旗、正藍旗、鑲黃旗、正鑲白旗、二連浩特市以此排序。從單位面積載畜量來看，東烏珠穆沁旗最高，單位面積載畜量可達0.633羊單位/ha，西烏珠穆沁旗、錫林浩特市、鑲黃旗、阿巴嘎旗、正藍旗、正鑲白旗、蘇尼特左旗、蘇尼特右旗、二連浩特市以此排序，與載畜量排序稍有不同。草地單位面積載畜量代表草地的種類和質量不同，東烏珠穆沁旗等東北部區域主要以典型草原和草甸草原為主，草地質量較好，是錫林郭勒盟產草量高值產區，對于放牧活動承載能力較強。蘇尼特左旗、蘇尼特右旗等西部區域主要以荒漠草原為主，草場質量相對較差，承載能力較低，不同的草地類型和承載能力使得東西的文化也產生了差異，錫林郭勒盟東部以馬文化為主，西部區域以駝文化為主。西部區域因受草地承載力的限制應注意載畜平衡，避免造成土地沙漠化、草場退化等問題的出現或加重。

不同的草地類型產草量不同，載畜量也不同。如表2所示，溫性典型草原生態系統在區域內覆蓋面積廣泛，且單位面積產草量較高，面積占全區草地面積的66.68%，載畜量也最高，可承載620萬余羊單位占理論載畜量總量78.537%;溫性荒漠草原生態系統占全區草地面積的22.10%，但載畜量只占理論載畜量總量5.863%。由此看出，荒漠草原生態系統范圍內，草地產草量較低，載畜能力較弱。荒漠草原生態系統較為脆弱，易發生草地退化，土地荒漠化等問題，在此區域內的旗縣雖然草地面積較大，但要注意草畜平衡問題，避免出現因嚴重的超載，導致生態環境問題的發生與加劇。

以蘇尼特左旗為例，蘇尼特左旗是典型的牧業旗縣，下設4個蘇木3個鎮，區域內部相對干旱，草地類型以荒漠草原為主，草地承載能力相對東部區的東烏珠穆沁旗、西烏珠穆沁旗較低，全旗平均載畜量在0.178羊單位/ha，經計算全旗大約可承載609 666羊單位，按照蘇尼特左旗牧民人均可支配收入12 949元/年作為最低人均可支配收入進行計算，將人口超過理論人口20%的地區作為畜牧業人口承載超載地區，可以發現，目前蘇尼特左旗的賽罕高畢蘇木、滿都拉圖鎮和達來蘇木人口尚未飽和，理論人口大于實際人口，巴彥烏拉蘇木、洪格爾蘇木超載量不足20%在理論承載范圍之內，查干敖包鎮、巴彥淖爾鎮出現人口超載現象，如表3所示。牧區的人地矛盾主要出現在人-畜-草之間的不平衡，從旗縣整體上看為了保證蘇尼特左旗草地的質量，避免草地退化、土壤沙化等問題的出現，應主動采取引入草飼料的方式在保證牧業產品質量的前提下部分牲畜采用草飼料喂養的方式或由畜牧業逐步向服務畜牧業生產、旅游等方面進行開發，將一部分勞動力由畜牧業逐步向服務業、旅游業等方面進行轉型，進而減輕人口-畜-草這一鏈條中人口這一關鍵節點，減輕人地矛盾。

5 結論

（1）錫林郭勒盟整體產草量在空間分布上呈現東高西低的分布形式，其中東烏珠穆沁旗在草地資源承載力影響下載畜量最高可達288萬余羊單位，單位草地面積載畜量也最高，為0.633羊單位/ha。（2）錫林郭勒盟不同草地類型中，溫性典型草原分布面積最廣，占總草場面積的66.68%，載畜量可達620萬余羊單位，占總載畜量的78.537%。溫性荒漠草原分布面積位居第二，占總草場面積的22.10%，載畜量只有46萬余羊單位，占總載畜量的5.863%。溫性草甸草原分布面積位居第三，占總草場面積的7.64%，載畜量達80萬余羊單位占總載畜量的10.150%，由此可見，草地類型不同，產草量和載畜量也不同。（3）以蘇尼特左旗為例，通過計算草地承載能力可以推算出理論載畜量，通過估算牲畜經濟價值可算出各蘇木鎮理論牧業人口，通過計算賽罕高畢蘇木、滿都拉圖鎮和達來蘇木牧業人口未達到飽和，巴彥烏拉蘇木、洪格爾蘇木達到臨界狀態，查干敖包鎮、巴彥淖爾鎮出現人口超載現象。

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收稿日期：2024-01-31

基金項目：國家自然科學基金項目（42361029）