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隨著人地矛盾的日益突出,特別是社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出,如何實現(xiàn)土地資源的永續(xù)利用已成為人們普遍關(guān)注的熱點問題。天然草地是陸地上面積最大的生態(tài)系統(tǒng)類型,不僅為人類提供許多有市場價值的產(chǎn)品和服務(wù),如肉類、奶類和毛皮制品等,而且提供大量對人類生存與生活至關(guān)重要卻又未被人們所認(rèn)識的生態(tài)價值或服務(wù),諸如維持大氣成分、保存基因庫、調(diào)節(jié)天氣過程、保持土壤等。然而,多年來草地生態(tài)系統(tǒng)的研究工作多從草地生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、功能、環(huán)境等方面分別進(jìn)行論述,并未對草地生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行綜合分析。至于草地生態(tài)質(zhì)量概念、研究范疇、內(nèi)容、評價指標(biāo)及其與可持續(xù)發(fā)展之間的關(guān)系如何,至今也尚無定論,本文試圖進(jìn)行探討性研究,為加強(qiáng)草地生態(tài)恢復(fù)和重建提供理論依據(jù),并促進(jìn)生態(tài)質(zhì)量評價向?qū)嵱没较虬l(fā)展,實現(xiàn)草地資源的可持續(xù)利用。

1草地生態(tài)質(zhì)量、研究內(nèi)容及其評價指標(biāo)

1.1草地生態(tài)質(zhì)量概念目前,國內(nèi)外關(guān)于草地生態(tài)質(zhì)量的研究比較少,還沒形成統(tǒng)一的概念和原理,但可以肯定,草地生態(tài)質(zhì)量應(yīng)該反映草地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)因子之間、生態(tài)因子與環(huán)境之間是否適應(yīng)和協(xié)調(diào)發(fā)展,生態(tài)結(jié)構(gòu)是否合理,生態(tài)功能是否正常運轉(zhuǎn)等草地的生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)特性。另外,草地生態(tài)系統(tǒng)是一個開放的復(fù)雜巨大系統(tǒng),包括非生物環(huán)境、生產(chǎn)者、消費者和分解者4個基本組分,各個組分之間通過能量流動與物質(zhì)循環(huán)聯(lián)結(jié)在一起的,其間的物流、能流、信息流及價值流應(yīng)是暢通無阻、正常和高效運轉(zhuǎn),以保證系統(tǒng)各組分之間的相互促進(jìn)、相互協(xié)調(diào)和整體最優(yōu)。因此,草地生態(tài)質(zhì)量應(yīng)該是草地在維持生態(tài)系統(tǒng)能量循環(huán)和物質(zhì)平衡時所具有的本質(zhì)屬性,它隨著草地生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、功能和環(huán)境的演變而變化。

1.2草地生態(tài)質(zhì)量研究的內(nèi)容及評價指標(biāo)草地生態(tài)系統(tǒng)是以各種多年生草本占優(yōu)勢的生物群落與其環(huán)境構(gòu)成的功能綜合體,即在一定空間內(nèi),由草地生物成分和非生物成分通過物質(zhì)的循環(huán)和能量的流動而相互作用、相互依存而構(gòu)成的一個生態(tài)學(xué)功能單位。因此,草地生態(tài)質(zhì)量研究的內(nèi)容應(yīng)涉及草地生態(tài)系統(tǒng)的各個方面;應(yīng)全面系統(tǒng)地反映草地系統(tǒng)的健康狀況和運行過程。草地生態(tài)質(zhì)量研究應(yīng)涵蓋以下方面的內(nèi)容。

1.2.1草地生態(tài)系統(tǒng)的生物成分:研究對象主要包括生產(chǎn)者、消費者和分解者,即草地植被、草地動物和草地微生物。主要研究各系統(tǒng)的生物多樣性,它是反映物種多度和種群豐度的一個重要指標(biāo)?？煞譃?個層次:物種多樣性、群落多樣性和生境多樣性。生物多樣性的指數(shù)高,表明生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完善,穩(wěn)定性強(qiáng)。生物多樣性降低,則表明生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同程度地遭受到破壞,功能缺損,穩(wěn)定性、協(xié)調(diào)性降低。對于自然性物種匱乏地帶,則可以用物種相對豐度來衡量,即物種相對其所在生物地理區(qū)或行政省內(nèi)物種總數(shù)的比例。在實際評價工作中,多樣性的定量化方法大多采用比較粗略的等級法,如較低、較高、極高等[1~3]。分析天然草地物種的多樣性,通常采用辛普森(species)指數(shù),即從無限總體中取樣的無偏估計量(!^)和Hill的非常豐富種數(shù)的多樣性數(shù)!^的倒數(shù)來表示[4],其計算公式為:!^≈si=1!ni(ni-1)Ni(Ni-1)式中!^為無偏估計量;ni為樣地中第i個種的蓋度;Ni為樣地中所有植物的總蓋度,S為樣地中植物種的種數(shù),也可稱為物種豐富度指數(shù)。在生態(tài)系統(tǒng)中人作為雜食動物,其活動對草地生態(tài)質(zhì)量影響很大,在后面單獨討論。

1.2.2草地生態(tài)系統(tǒng)的非生物成分:非生物成分可能是導(dǎo)致或影響草地生態(tài)質(zhì)量變化的原因。同時,非生物成分也是草地生態(tài)質(zhì)量變化的量度。非生物成分主要是指有關(guān)草地生態(tài)系統(tǒng)的氣、水、土壤、氣候、地貌等環(huán)境因子。這與草地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量研究中提出的草地自然環(huán)境要素相一致[5]。衡量草地生態(tài)質(zhì)量所采用的相應(yīng)指標(biāo)為:平均年降水量、蒸發(fā)量和氣溫,月平均降水量、蒸發(fā)量和氣溫。土壤有機(jī)質(zhì)含量,氮、磷、鉀含量,土壤結(jié)構(gòu)、土壤生物種類和數(shù)量、土壤酶活性、土壤污染程度。大氣中二氧化硫、二氧化氮的濃度、顆粒物濃度、與季節(jié)有關(guān)的空氣污染事件、氣象災(zāi)害、輻射暴露等。河流的年徑流量、水質(zhì)等[6]。

1.2.3草地生態(tài)系統(tǒng)功能:草地生態(tài)系統(tǒng)功能是草地生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)。結(jié)構(gòu)和功能相互適應(yīng)、相互完善,使生態(tài)系統(tǒng)在一定的時間內(nèi)各組分通過制約、轉(zhuǎn)化、補(bǔ)償、反饋等處于最優(yōu)化的協(xié)調(diào)狀態(tài),表現(xiàn)出高的生產(chǎn)力,能量和物質(zhì)的輸出接近相等,能量和信息流動暢通無阻,使系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定、平衡狀態(tài)。草地生態(tài)功能在草地生態(tài)質(zhì)量研究中占據(jù)很重要的地位,其研究內(nèi)容十分廣泛和復(fù)雜,評價指標(biāo)十分龐大且相互重疊[7]。因此,評價指標(biāo)及其權(quán)重的確定就顯得十分困難,要建立一個系統(tǒng)、合理、完備的評價指標(biāo)體系,還需進(jìn)一步研究。本文僅從以下幾方面進(jìn)行分析。生物生產(chǎn):草地生態(tài)系統(tǒng)生物生產(chǎn)包括初級生產(chǎn)和次級生產(chǎn)。初級生產(chǎn)的生產(chǎn)者主要是綠色植物,初級生產(chǎn)是反映生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要指標(biāo)。其相應(yīng)的衡量指標(biāo)有:總生產(chǎn)量、凈生產(chǎn)量、生物量、現(xiàn)存量、生產(chǎn)力、總生產(chǎn)力、凈生產(chǎn)力[8]。在生態(tài)學(xué)上常用草地覆蓋度來反映初級生產(chǎn)。傳統(tǒng)的測定草地蓋度的方法是樣方法,即樣方內(nèi)用插釬垂直插下所觸及植物和植物種的次數(shù),求得所占百分比率可分為分蓋度和總蓋度:分蓋度(%)≈BL×100%總蓋度(%)≈∑BL×100%其中,B為草種在樣方中觸釬次數(shù),L為樣方中插釬次數(shù),∑B為樣方中各種草總觸釬次數(shù)[4]。在范圍比較的草地生態(tài)系統(tǒng)中,常常把樣方法和遙感技術(shù)結(jié)合起來計算生物生產(chǎn)[1]。次級生產(chǎn)實質(zhì)上是動物性生產(chǎn),其衡量指標(biāo)為第二性生產(chǎn)力(secondryproduction),可概括表示為:Ps≈C-F-U-RPs為第二性生產(chǎn)量,C為消費量(在特定時間被一樣生物所采食的食物量),F為排泄物或糞便(沒有被吸進(jìn)有機(jī)體身體的食物),U為分泌物(被吸收,但以后又從身體移出的物質(zhì),包括尿在內(nèi)),R為呼吸量(用以維持生命的那部分能量)。生態(tài)服務(wù)功能:生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能反映生態(tài)系統(tǒng)能量流中的凈化、循環(huán)和再生功能,根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能進(jìn)行草地生態(tài)質(zhì)量評價,是可持續(xù)發(fā)展的目的所在。由于各國所處的地理位置、社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的影響,對于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評價及評價指標(biāo)的確定存在差異。根據(jù)美國科學(xué)家Costanza等的研究成果,結(jié)合我國的實際情況選用保持水土、涵養(yǎng)水源、凈化空氣、營養(yǎng)元素循環(huán)、美學(xué)等18種功能進(jìn)行分析。維持系統(tǒng)平衡能力:主要包括抵抗力和自組織力兩個方面,其相應(yīng)的衡量指標(biāo)為自然度、穩(wěn)定性、完整性、恢復(fù)力、組織成熟度、能量耗散的有效性、進(jìn)化或演替的有序性等[9,10]。#p#分頁標(biāo)題#e#

1.2.4草地生態(tài)系統(tǒng)中的社會經(jīng)濟(jì)因子:由于人類活動的影響,草地生態(tài)系統(tǒng)在具有自然屬性的同時也具有社會屬性。草地生態(tài)質(zhì)量評價著重于整體性評價,因此,在草地生態(tài)質(zhì)量評價指標(biāo)確定和選擇時,必須考慮社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。選取的社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)必須滿足草地經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求。這些指標(biāo)主要包括:人均國民生產(chǎn)總值、人均純收入等,同時還包括草地管理水平、草地生態(tài)工程建設(shè)等。

1.2.5草地生態(tài)系統(tǒng)中的人文因子:人具有生物和社會雙重屬性,在草地生態(tài)質(zhì)量研究中把它作為特殊因子進(jìn)行研究。人是高等動物,可以以文化為媒介達(dá)到對自然的適應(yīng),也可以借助科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)造力有意無意地建設(shè)和破壞草地[11]。人文因子相應(yīng)的評價指標(biāo)有系統(tǒng)中人口數(shù)量及文化素質(zhì)。草地生態(tài)質(zhì)量評價指標(biāo)是度量草地生態(tài)質(zhì)量優(yōu)劣的指標(biāo)體系,由于草地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、層次眾多,子系統(tǒng)之間既有相互作用又有相互間的輸入和輸出,某些元素及某些子系統(tǒng)的改變可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)由優(yōu)到劣或由劣到優(yōu)的變化。要在眾多的指標(biāo)中選擇那些最靈敏的、便于度量且內(nèi)涵豐富的主導(dǎo)性指標(biāo)作為評價指標(biāo)比較困難。景觀生態(tài)學(xué)理論與方法、空間異質(zhì)性理論、空間尺度理論、“壓力—狀態(tài)—反饋”理論及可持續(xù)發(fā)展理論是對草地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與過程規(guī)律性的概括和總結(jié),因此,以這些理論作為草地生態(tài)質(zhì)量評價的基礎(chǔ)理論,有利于人們對于草地生態(tài)系統(tǒng)自身規(guī)律的認(rèn)識和深化[9,10,12]。

1.3草地生態(tài)質(zhì)量與草地環(huán)境質(zhì)量長期以來,人們往往以“草地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量”一詞籠統(tǒng)地代替草地生態(tài)質(zhì)量。實際上,草地生態(tài)質(zhì)量與草地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量是兩個不完全相同的概念。它們在概念、研究范圍、衡量的標(biāo)準(zhǔn)和評價指標(biāo)上存在很大差異。草地生態(tài)環(huán)境是指以草地植被為主體的,對草地植物正常生長、發(fā)育、繁殖、分布等有直接或間接影響的生態(tài)環(huán)境要素的總和。這些要素主要包括氣候、氣象、水文、地形、地貌、土壤、植被、生態(tài)景觀等自然地理要素,以及人口、家畜、政策和第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r等社會經(jīng)濟(jì)要素[4]。其衡量的標(biāo)準(zhǔn)是:在某一具體環(huán)境內(nèi),環(huán)境總體或環(huán)境某些要素對人類或畜群的生產(chǎn)、生活的適宜程度。草地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣往往是根據(jù)人類或畜群的要求而定的。這里的環(huán)境質(zhì)量包括自然環(huán)境質(zhì)量和社會環(huán)境質(zhì)量兩個方面。因此,草地生態(tài)質(zhì)量和草地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量是包含與被包含的關(guān)系。

2草地生態(tài)質(zhì)量與草地可持續(xù)利用

自然生態(tài)系統(tǒng)是相對穩(wěn)定的、具備自我組織、自我維持、自我調(diào)節(jié)、自我恢復(fù)的能力的生態(tài)系統(tǒng)。在人類的改造過程中,自然生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)在的可持續(xù)性機(jī)制會發(fā)生明顯的變化,而草地生態(tài)質(zhì)量正是草地生態(tài)系統(tǒng)特性和這種變化的綜合反映。當(dāng)草地生態(tài)質(zhì)量處于良性發(fā)展時,草地生態(tài)系統(tǒng)處于健康狀態(tài),其抵御外界干擾能力和綜合生產(chǎn)力提高,系統(tǒng)的穩(wěn)定性增強(qiáng),可持續(xù)性機(jī)制得以運行;相反,當(dāng)草地生態(tài)質(zhì)量處于不良發(fā)展時,草地生態(tài)系統(tǒng)處于不健康或亞健康狀態(tài),其抵御外界干擾能力和綜合生產(chǎn)力降低,系統(tǒng)的可持續(xù)性難以維持。FAO于1993年發(fā)表的《持續(xù)土地管理評價大綱》中,可持續(xù)土地利用評價必須符合的五大原則即生產(chǎn)性、穩(wěn)定性、保護(hù)性、可行性、可接受性。劉黎明、謝花林等從草地資源可持續(xù)利用的涵義出發(fā),對我國草地資源可持續(xù)利用的主要制約因素和存在問題進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上建立了我國草地資源可持續(xù)利用評價指標(biāo)體系的層次結(jié)構(gòu)、基本框架和初步的分類結(jié)果[13]。從他們的研究可以理解草地可持續(xù)發(fā)展的核心就是要通過維持與保護(hù)生態(tài)系統(tǒng),保護(hù)人類的生存環(huán)境,保護(hù)地球生命支持系統(tǒng),維持一個可持續(xù)的生物圈;草地生態(tài)質(zhì)量是草地可持續(xù)利用研究的核心,維持草地生態(tài)系統(tǒng)的平衡,提高草地生態(tài)質(zhì)量,也就實現(xiàn)了草地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)利用。不同的草地生態(tài)質(zhì)量,其生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能各不相同,系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)、能量及信息的交流方向、交流途徑、交流量、交流比例以及交流速率等各具特色,對外界干預(yù)的緩沖機(jī)制、自我恢復(fù)能力、代謝功能特征存在很大差異。因此,在一定條件下,只有遵循草地生態(tài)系統(tǒng)的演替以及物質(zhì)循環(huán)與能流過程等基本規(guī)律,確切地了解草地生態(tài)質(zhì)量,才能科學(xué)合理地進(jìn)行生態(tài)區(qū)劃和生態(tài)規(guī)劃,提出合理的利用方式,在時間尺度和空間尺度上實現(xiàn)資源的合理分配,保證區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間、當(dāng)代人和代際之間的公平性,建立完善的草地持續(xù)利用評價指標(biāo)體系,提出草地持續(xù)利用的戰(zhàn)略和措施,最終實現(xiàn)草地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)利用。由此可見,草地生態(tài)質(zhì)量研究是草地可持續(xù)利用評價的前提。

3草地生態(tài)質(zhì)量、系統(tǒng)健康、可持續(xù)利用

生態(tài)系統(tǒng)健康就是其組份、結(jié)構(gòu)和功能三者的完整存在和正常運轉(zhuǎn)。評價生態(tài)系統(tǒng)是否健康可以從活力(vigor)、組織結(jié)構(gòu)(organization)和恢復(fù)力(resiliense)等3個主要特征來定義[14]。活力表示生態(tài)系統(tǒng)功能,可根據(jù)新陳代謝或初級生產(chǎn)力等來測量;組織結(jié)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)組份間相互作用的多樣性及數(shù)量來評價;恢復(fù)力也稱抵抗能力,根據(jù)系統(tǒng)在脅迫出現(xiàn)時維持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的能力來評價,當(dāng)系統(tǒng)變化超過它的恢復(fù)力時,系統(tǒng)立即“跳躍”到另一個狀態(tài)[15]。草地生態(tài)質(zhì)量是草地生態(tài)系統(tǒng)的本質(zhì)屬性,是草地生態(tài)健康和草地持續(xù)利用的物質(zhì)前提,草地生態(tài)質(zhì)量的好壞決定草地生態(tài)系統(tǒng)是否健康、草地是否持續(xù)利用。草地生態(tài)健康是草地生態(tài)質(zhì)量狀況的反映,只有健康的生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)質(zhì)量才是好的,其功能得以正常發(fā)揮,否則系統(tǒng)會患“危機(jī)綜合癥”,也就無從談可持續(xù)利用?？沙掷m(xù)利用作為新理論在人地關(guān)系發(fā)展到一定階段提出,它始終與人類活動聯(lián)系在一起。人類活動中的不經(jīng)意和粗心以及無所顧忌所造成的對自然生態(tài)系統(tǒng)的影響力已大大超過了其自我調(diào)節(jié)的能力,生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況日益惡化,這一狀況的出現(xiàn)不僅嚴(yán)重影響到草地生態(tài)質(zhì)量,同時也嚴(yán)重影響到了人類自身的生存和社會的發(fā)展。因此,從一定意義上說,草地可持續(xù)利用是以草地生態(tài)質(zhì)量和生態(tài)健康為基礎(chǔ)和前提,但其又反作用于草地生態(tài)質(zhì)量和生態(tài)健康。只有生態(tài)質(zhì)量好、服務(wù)功能完善的生態(tài)系統(tǒng)才是健康的生態(tài)系統(tǒng),而一個健康的生態(tài)系統(tǒng)才是穩(wěn)定的、可持續(xù)的,是人類可持續(xù)發(fā)展的前提。

4結(jié)論與討論

由于人類對草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)質(zhì)量、生態(tài)系統(tǒng)健康及其重要性的不了解,導(dǎo)致草地生態(tài)環(huán)境的破壞,損害了其生態(tài)質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)健康,從而使人類的可持續(xù)發(fā)展受到威脅。減少這些破壞和威脅是整個社會,尤其是生態(tài)學(xué)工作者面臨的重大挑戰(zhàn)。為了使自然生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)的演化和人類社會可持續(xù)發(fā)展,一定要給予人類社會可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)———自然生態(tài)系統(tǒng)以特別的愛護(hù)和關(guān)注。由于草地生態(tài)系統(tǒng)本身及其環(huán)境隨時空的演變而不斷變化,建立一個完整的、統(tǒng)一的指標(biāo)體系是比較困難。本文的重點在于試圖提出草地生態(tài)質(zhì)量的概念和相應(yīng)的評價指標(biāo),在實例分析中有關(guān)評價指標(biāo)選擇及其權(quán)重等的確定還需要大量的分析和研究。#p#分頁標(biāo)題#e#