正蓝旗草地生态系统的畜产品和防风固沙的权衡

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正蓝旗草地生态系统的畜产品和防风固沙的权

衡

生态系统服务(eco system service)是指生态系统及其所包含的物种用以维持和满足人类需求的条

件和过程，生态系统服务研究已经成为目前生态学研究的热点之一，主要包括生态系统服务的

机制、价值评估、相互影响与经济社会发展的关系等方面。MA(千年生态系统评

估，Millennium Eco system Assessment)将生态系统服务分成:供给服务、调节服务、文化服务和

支持服务四大类，不同生态系统服务存在不同程度的冲突，比如供给服务上升的同时可能导致

调节服务下降。人类追求经济社会发展的过程中，由于认识不足和利用不当，虽然提高了产品

供给的能力，却使得调节服务受到限制甚至损害，并将最终危害到人类自身的生存环境。生态

系统服务的权衡利用(trade－off)是生态系统服务研究，尤其是生态系统服务与经济社会发展融

合研究的重要基础。Peterson 等对美国威斯康辛州北部高原湖泊的研究发现，过去 30 年随着湖

岸建筑不断增加，湖泊开发使得沿岸经济增长，湖岸的文化服务功能加强，但湖泊的产品供给

服务功能下降，调节功能也受到影响。权衡不同生态系统服务关系的目的是深入了解不同服务

相互关联的作用因子和作用机制，准确分析比较它们之间的关系，指导人类合理开发利用自然

资源。

浑善达克沙地的草地生态系统一方面具有畜牧功能，可为人类提供畜产品的供给功能，同时由

于浑善达克沙地是京津冀地区的主要风沙源之一，其草地生态系统也具有重要的防风固沙功

能，在我国生态保护格局中具有十分重要的地位。近年来由于不合理的超载放牧，草地受到严

重破坏，引起土地沙化加剧。因此，浑善达克草地生态系统服务的利用也面临一个关键的权衡

问题，如何协调好畜产品供给功能和防风固沙功能的使用?文中通过对比分析不同生态服务功

能的利用方式和强度，以正蓝旗为案例区，构建了草地生态系统服务权衡模型，对草地生态系

统的畜产品供给功能和防风固沙功能进行权衡，提出生态安全调控和管理建议，以期解决该地

区生态环境保护和社会经济发展的矛盾。

1、材料与研究方法

1．1研究区草地类型

基于 1:100 万植被图，结合研究区地形差异，将区域草地划分为 5种类型，分别是:典型草原复

合草原、湿地草甸、低山丘陵典型草原、低山丘陵湿地草原、沙丘间典型平原(图1)。其中，

典型草原复合草原面积200935hm2，湿地草甸面积426743hm2，低山丘陵典型草原面积

46161hm2，低山丘陵湿地草原面积277814hm2，沙丘间典型平原草原面积76105hm2。

1．2研究方法

1．2．1生态系统服务权衡模型

为了便于生态系统服务的权衡，文中假设正蓝旗草地生态系统主要提供两种服务功能，一是畜

产品供给功能，二是防风固沙调节功能。这个假设与正蓝旗的生态系统的定位相符合。已有研

究表明，畜产品供给功能和防风固沙功能的强弱与草地生物量存在函数关系。畜产品供给功能

价值与生物量利用率呈现正相关关系，而防风固沙功能相反，当地面生物量越低，则防风固沙

的功能越弱，其价值越低(图2)。因此，对两种生态系统服务的权衡，实际上就是对生物量利

用率的权衡。从不同草地生物量利用率带来不同的经济价值为出发点，采用极值分析法，找出

价值极值点，为区域草地生态系统的综合利用提供科学基础。权衡模型如式(1)和图2所示。

式中:V 表示草地畜产品供给和防风固沙调节服务价值的最佳组合值，V1 代表畜产品供给服务

的经济价值，V2 代表防风固沙调节服务的经济价值。V1 和V2 均为生物量利用率(B)的函数。

因此，可以通过调控生物量利用率达到草地利用价值最大化的目标。

1．2．2区域生物量

对生物量的权衡利用是决定草地生态系统利用价值最大化的决定因素。为了计算区域不同类型

草地的生物量，2011 年上半年，分别在正蓝旗的典型草原复合草原、湿地草甸、低山丘陵典型

草原、低山丘陵湿地草原、沙丘间典型平原这5种草地中选取有代表性的样方44 个，进行地

面生物量测算。根据平均值计算，典型草原复合草原的平均生物量是224．19g/m2，湿地草甸

的平均生物量是276．01g/m2，低山丘陵典型草原的平均生物量是224．19g/m2，低山丘陵湿

地草原的平均生物量是231．57g/m2，沙丘间典型平原的平均生物量是82．38g/m2，沙丘的平

均生物量是44．97g/m2。

1．2．3生态系统服务价值评估方法

(1)载畜功能价值评估。载畜功能价值评估方法采用市场价方法，其公式为:V1=C×Q(4)式中:C

为每一绵羊单位的市场价，Q为区域草地类型的载畜总量。

草地载畜量按照最常用的方法，草地产草总量和家畜日食量的比值，其公式为:

式中:Qi 为草地载畜量。第i类草地产草量为该类草地的生物量与生物量利用率的乘积。草地载

畜率以绵羊(只)为单位，一只绵羊单位每日食用干草量约为1．85kg，以此计算出正蓝旗区域

草地载畜量。

(2)防风固沙功能价值评估。防风固沙功能价值评估方法采用最常用的影子工程法计算，即按照

沙尘治理防护费用核算:V2=A×(S/ρ)/0．1/10000(6)式中:A 是单位面积沙尘治理费用(元/hm2)，S

为防风固沙量(t)，ρ为沙尘密度(t/m3)。A和ρ的值为常量，取值(表1)。

防风固沙量S按照草地最大输沙量和实际输沙量的差值计算，输沙量的计算依据输沙率计算。

根据成天涛等人的研究，起沙量计算按照式(7)计算。

SO=q×t×l(7)式中:SO 为起沙量，q为风蚀输沙率，t为起沙时间，l为起沙距离。

风蚀输沙率计算按照式(8)计算:q=6．42×10－8(exp(－0．00338c－0．000202c2)×u－450)3(8)式

中:q 为风蚀输沙率(g/cm·s)，u为距地表1m 高度处的年均风速值(cm/s)，c为植被覆盖度(%)。

植被特征对土壤风蚀的影响很大，风蚀率随植被盖度的增加呈指数函数减少，植被盖度对土壤

风蚀的影响具有指数效应。文中通过野外调查，建立植被盖度与生物量的函数关系，最终风蚀

输沙率是生物量的函数。相关研究表明，正蓝旗春季起沙量占全年的 57%，年大风日数达到 50

－80 天，据此，文中估算起沙时间为 4个月。对于起沙距离，将不同草地类型面积之和视作一

个圆形，其直径长即为与风向垂直的区域边界长度。基于 GIS 分析，五种草地类型的起沙距离

(表2)。最大输沙量则视为土地为裸地情况下的输沙量。

2、结果与分析

2．1生物量和植被盖度的关系

根据实验选取的44 个样方生物量和植被盖度的实测数据，拟合出植被盖度(C)和生物量(W)之

间的关系(图3)。结果表明，正蓝旗草地植被盖度与生物量呈现典型的对数函数关系，两者之

间显著正相关(Spearman 秩相关系数为0．695，P＜0．01)，植被盖度越高，生物量越大。

C=35．165ln(W)－95．624R2=0．70(9)2．2生态系统服务价值评估。

2．2．1畜产品供给价值

根据每种草地类型能够提供用作饲草的最大生物量用于畜产品的经济价值估算，正蓝旗地区最

多能够提供约1484190t 重的干草料，最多可以喂饲约 220 万绵羊单位家畜。根据正蓝旗 2010

年统计年鉴数据显示，当年一只成年绵羊的价格约为1000 元/只，正蓝旗草地的畜产品供给价

值最大能到 220000 万元。根据畜产品功能所占用生物量的比例，正蓝旗草地能够提供畜产品

供给经济价值范围在0到220000 万元。

2．2．2防风固沙价值

假设区域全为裸地，则区域最大输沙量为3．29×108t，这种情况下，防风固沙价值为零。有植

被覆盖的情况下，不同草地类型风蚀输沙的情况将大大减轻，防风固沙服务削减了起沙量，削

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摘要：

正蓝旗草地生态系统的畜产品和防风固沙的权衡生态系统服务(ecosystemservice)是指生态系统及其所包含的物种用以维持和满足人类需求的条件和过程，生态系统服务研究已经成为目前生态学研究的热点之一，主要包括生态系统服务的机制、价值评估、相互影响与经济社会发展的关系等方面。MA(千年生态系统评估，MillenniumEcosystemAssessment)将生态系统服务分成:供给服务、调节服务、文化服务和支持服务四大类，不同生态系统服务存在不同程度的冲突，比如供给服务上升的同时可能导致调节服务下降。人类追求经济社会发展的过程中，由于认识不足和利用不当，虽然提高了产品供给的能力，却使得调节服...

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