趙有益，林慧龍

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/理學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.蘭州大學(xué) 草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

近年來(lái)，草地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重干擾和破壞，如毒雜草、蟲害和鼠害等生物問題，干旱、雪災(zāi)等自然災(zāi)害，超載、過牧、樵采和旅游等人為活動(dòng)，以及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)草地資源的過分依賴等，使草地生態(tài)系統(tǒng)的功能減退突顯，系統(tǒng)也存在極大生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。因此，認(rèn)識(shí)草地生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的因素，進(jìn)行草地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，提高草地抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力，是草地可持續(xù)利用和科學(xué)管理的重要任務(wù)之一，也是牧區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康、有序可持續(xù)發(fā)展的必由之路［1，2］。草地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的核心內(nèi)容之一是評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立［3］。從生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因素分析為切入點(diǎn)，篩選并構(gòu)建草地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，可為科學(xué)反映草地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化特征，實(shí)現(xiàn)草地利用與生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供決策依據(jù)。

1 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)基本理論

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)是指一個(gè)種群、生態(tài)系統(tǒng)或整個(gè)景觀的正常功能受外界脅迫，從而在目前和將來(lái)減小系統(tǒng)內(nèi)部某些要素或其本身的健康、生產(chǎn)力、遺傳結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和美學(xué)價(jià)值的可能性。簡(jiǎn)言之，就是生態(tài)系統(tǒng)及其組分所承受的風(fēng)險(xiǎn)，反映了生態(tài)系統(tǒng)受到外力作用不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的概率和模型。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是指利用環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、生物學(xué)等多學(xué)科的綜合知識(shí)，采用數(shù)學(xué)、概率論等風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)手段，對(duì)受到脅迫因素影響的種群、生態(tài)系統(tǒng)或整個(gè)景觀出現(xiàn)的不利生態(tài)后果可能性進(jìn)行的評(píng)估［4］。

1.1 受體的選取

“受體”即風(fēng)險(xiǎn)承受者，是生態(tài)系統(tǒng)中可能受到來(lái)自風(fēng)險(xiǎn)源的不利作用的組成部分，在生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位的關(guān)鍵物種、種群、群落乃至生態(tài)系統(tǒng)類型作為風(fēng)險(xiǎn)受體［5］。草地生態(tài)系統(tǒng)是既涉及“植被—土壤—?jiǎng)游铩恕?，又涉及“草地—社?huì)—經(jīng)濟(jì)”的多組分、多級(jí)層次的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，且相互聯(lián)系，為此，選取草地及其生態(tài)系統(tǒng)作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的受體。

1.2 生態(tài)終點(diǎn)

生態(tài)終點(diǎn)指在具有不確定性的風(fēng)險(xiǎn)源的作用下，風(fēng)險(xiǎn)受體可能受到的損害，以及由此發(fā)生的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的損傷［5］。草地生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可能的生態(tài)終點(diǎn)包括草地牧草品質(zhì)下降、草地沙化退化、生態(tài)服務(wù)功能減弱以及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益的降低等。

1.3 風(fēng)險(xiǎn)源分析

“風(fēng)險(xiǎn)源分析”是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)或其組分產(chǎn)生不利作用的干擾進(jìn)行識(shí)別、分析和度量［5］。草地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)源多種多樣，首先是自然風(fēng)險(xiǎn)源，如干旱、雪雹、鼠、蟲害和毒雜草等對(duì)草地的脅迫；二是人為風(fēng)險(xiǎn)源，如過牧、濫墾、樵采、開礦、濫挖等對(duì)草地導(dǎo)致危害或嚴(yán)重干擾生態(tài)系統(tǒng)的人為活動(dòng)；三是社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)源，如人口增加、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)草地的依賴性、牧民居無(wú)定所、商品率低而“有畜不出欄”等由于社會(huì)本身的主客觀問題或其他原因引起的對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)的壓力影響。風(fēng)險(xiǎn)源經(jīng)常是交互作用，互相促進(jìn)，互為因果。如開墾、樵采常導(dǎo)致風(fēng)蝕沙化、水土流失等過程的增強(qiáng)，過度放牧?xí)鹗蟆⑾x害的加?。?］。

1.4 暴露與危害分析

暴露與危害分析是對(duì)各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源在區(qū)域中的分布、傳輸途徑及其危害程度和影響程度的評(píng)估，即評(píng)估生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的損害程度［6］。對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)而言，暴露與危害評(píng)價(jià)就是評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)源可能對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)造成危害，以及危害的速率、格局和空間分布及其強(qiáng)度。如牧草質(zhì)量和產(chǎn)量降低，植株矮化，草地生態(tài)服務(wù)功能和經(jīng)濟(jì)效益降低等。

2 草地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇

2.1 草地生態(tài)系統(tǒng)的危險(xiǎn)性指標(biāo)

2.1.1 自然壓力 （1）第一性生產(chǎn)力減產(chǎn)率C1：自然植被凈第一性生產(chǎn)力反映了自然體系的生產(chǎn)和恢復(fù)能力［2，7］。隨著草地退化越來(lái)越嚴(yán)重，其生產(chǎn)能力也表現(xiàn)為下降的趨勢(shì)，而降水量、積溫等因素是影響草地第一性生產(chǎn)力的關(guān)鍵性水熱條件。選擇第一性生產(chǎn)力減產(chǎn)率能科學(xué)地綜合反映水熱條件對(duì)草地系統(tǒng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的可能影響程度。

（2）蟲鼠災(zāi)害率C2：隨著草地退化的持續(xù)擴(kuò)展，蟲、鼠災(zāi)害對(duì)草地植被和土壤產(chǎn)生重要影響，對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)存在潛在的風(fēng)險(xiǎn)。草地鼠啃食牧草莖葉和根，產(chǎn)草量降低，而且挖掘的泥土覆蓋了牧草，嚴(yán)重破壞了牧草的生長(zhǎng)層，嚴(yán)重時(shí)使草枯萎、死亡。草地的退化給喜歡干旱的草原蝗蟲提供了繁殖場(chǎng)所，其發(fā)生面積越來(lái)越大，發(fā)生頻率越來(lái)越高。選擇蟲害鼠害草地面積占草地面積的比例，或者蟲鼠害發(fā)生概率來(lái)表示蟲、鼠災(zāi)害率，以衡量其對(duì)草地的危害狀況［8］。

（3）干旱指數(shù)C3：干旱直接影響牧草產(chǎn)量和品質(zhì)，牧草返青至青草期的春旱，牧草處于生長(zhǎng)階段的夏旱，對(duì)牧草的產(chǎn)量具有重要的影響。春夏連旱使牧草在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)處于缺水狀態(tài)，導(dǎo)致地下水位下降，湖泊、沼澤枯竭，河水?dāng)嗔鳎倚箫嬎l(fā)生困難，家畜掉膘、發(fā)病甚至死亡。干旱最直接的危害是導(dǎo)致農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量降低，加速草地生態(tài)環(huán)境惡化?？刹捎媒邓腪指標(biāo)法確定的干旱指數(shù)來(lái)揭示草地的干旱特征［9］。

式中：Z－干旱指數(shù)，Cs－偏態(tài)系數(shù)，Φi－降水量的標(biāo)準(zhǔn)化變量。

（4）毒雜草比例C4：毒雜草的廣泛分布和大量滋生蔓延，排擠可食性牧草或有飼用價(jià)值的優(yōu)良牧草，從而降低天然草地的生產(chǎn)能力和牧草品質(zhì)，直接影響草地質(zhì)量和載畜量。同時(shí)牲畜因誤食毒草造成的中毒及死亡事件增加。以毒雜草在草群結(jié)構(gòu)中所占比例表示毒雜草對(duì)草地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的影響程度。

（5）雪災(zāi)成災(zāi)指數(shù)C5：雪災(zāi)不僅影響冬季放牧，而且嚴(yán)重威脅著特別脆弱的冬季畜牧業(yè)生產(chǎn)，這種災(zāi)害對(duì)依賴天然草地作為飼草來(lái)源的草原畜牧業(yè)，尤其是對(duì)以傳統(tǒng)畜牧業(yè)為主的地區(qū)影響非常大。當(dāng)遇到雪災(zāi)，牲畜缺少飼草料，致使牲畜瘦弱掉膘，母畜流產(chǎn)，仔畜成活率降低，老、弱、幼畜死亡率增高，給當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)生產(chǎn)造成極大危害。雪災(zāi)是制約畜牧業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要致災(zāi)因子之一?？捎醚?zāi)成災(zāi)指數(shù)考察雪災(zāi)的損失程度。

式中：β－雪災(zāi)成災(zāi)指數(shù)，Si－第i類雪災(zāi)面積，wi－第i類災(zāi)害權(quán)數(shù)，S－區(qū)域草地面積

2.1.2 人為壓力 （1）土壤侵蝕指數(shù)C6：人類對(duì)自然植被的破壞是影響土壤侵蝕的最重要因素，不合理的土地利用是水土流失發(fā)生的主要原因［10］。許多農(nóng)牧民在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)對(duì)草地的采樵、砍伐、開荒，以及過度放牧，使得土壤理化性質(zhì)發(fā)生變化，土壤肥力銳減，產(chǎn)草量下降。同時(shí)由于缺乏植被保護(hù)，受經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)，還經(jīng)常進(jìn)行修路、建筑和開礦等活動(dòng)，使本來(lái)就相當(dāng)脆弱的草地生態(tài)系統(tǒng)在人為干擾下遠(yuǎn)離原有的生態(tài)平衡，系統(tǒng)被不斷帶走大量的物質(zhì)而得不到補(bǔ)償，長(zhǎng)期的入不敷出違背了生態(tài)系統(tǒng)中能量與物質(zhì)流轉(zhuǎn)應(yīng)保持平衡的基本原則，進(jìn)而造成水土流失，草地退化［2］。以濫墾、濫伐、亂挖使草地植被遭到破壞的草地面積與區(qū)域草地面積的比例表示土壤侵蝕指數(shù)。

（2）載畜量超載率C7：載畜量對(duì)草地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)具有重要影響，“以草定畜”，使草地載畜維持合理的水平是實(shí)現(xiàn)草地生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。畜群的過度踐踏和啃食，可引起優(yōu)質(zhì)牧草數(shù)量下降或消失、草地生物多樣性喪失和牧草生活力、有性和無(wú)性繁殖能力的下降，這是導(dǎo)致草地植物群落退化演替的直接原因。牧戶增加牲畜量，以實(shí)現(xiàn)自身經(jīng)濟(jì)利益的最大化，結(jié)果導(dǎo)致牲畜數(shù)量膨脹，草地退化加速。用載畜量超載率揭示對(duì)草地的利用強(qiáng)度。

式中：K－載畜量超載率，Q－實(shí)際載畜量，Q0－表示理論載畜量。

（3）旅游壓力指數(shù)C8：草地旅游及其經(jīng)營(yíng)是密集的人為活動(dòng)，在利益驅(qū)動(dòng)下，草原旅游業(yè)盲目快速發(fā)展，旅游者和旅游開發(fā)者對(duì)草地造成嚴(yán)重破壞。在原生生境中進(jìn)行道路、建筑物等修建，造成草地硬化度增加，特定生境條件下生存的動(dòng)植物減少或退出。同時(shí)旅游者帶入旅游地的固體廢棄物，如包裝物、酒瓶等物品嚴(yán)重污染草地環(huán)境和水質(zhì)［11］。采用單位草地面積年均旅游人數(shù)刻畫旅游對(duì)草地系統(tǒng)的壓力狀況。

（4）景觀破碎指數(shù)C9：景觀的破碎化指由于自然或人文因素的干擾，所導(dǎo)致的景觀由簡(jiǎn)單趨向于復(fù)雜的過程，即景觀由單一、均質(zhì)和連續(xù)的整體趨向于復(fù)雜、異質(zhì)和不連續(xù)的斑塊鑲嵌體的過程。隨著干旱、草地旅游業(yè)和社會(huì)發(fā)展，水渠越修越多，路越修越寬，建筑用地越來(lái)越多，對(duì)該區(qū)域景觀的整體化造成嚴(yán)重影響。用單位草地面積的水渠、道路和建筑折合長(zhǎng)度來(lái)表示草地景觀的破碎指數(shù)。

式中：B－景觀破碎指數(shù)，L－水渠、道路和建筑折合長(zhǎng)度，S－區(qū)域的草地面積。

（5）牧民游牧率C10：牧民居無(wú)定所，不僅經(jīng)濟(jì)效益低，且給草地造成巨大壓力。牧民定居，一方面可充分發(fā)揮暖季草地利用優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展季節(jié)畜牧業(yè)，提高出欄率和商品率，增加經(jīng)濟(jì)效益；另一方面冷季牲畜舍飼后，既可減少牲畜冷季能量損耗，提高牲畜的生產(chǎn)性能，又可減輕天然草地壓力，使草地生態(tài)環(huán)境步入良性循環(huán)。為了揭示由于粗放經(jīng)營(yíng)而對(duì)草地造成的影響和政府對(duì)草地建設(shè)投入情況，用游牧民戶數(shù)占總牧民戶數(shù)的比例表示游牧率。

2.2 草地生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性指標(biāo)

（1）人口密度C11：人口數(shù)量和人口密度的增加，對(duì)草地生態(tài)環(huán)境的壓力增大，是系統(tǒng)遭受干擾而退化、沙化的誘因之一。用單位草地面積的人口數(shù)表示人口密度，反映人口對(duì)草地系統(tǒng)的壓力狀況，人口密度越大，對(duì)草地壓力越大。

（2）畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)指數(shù)C12：產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和就業(yè)結(jié)構(gòu)及其變化可以反映該地區(qū)的社會(huì)活動(dòng)方式和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向。牧區(qū)因特殊的地理環(huán)境和歷史原因，第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)率不高，第二產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，效益差，第三產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不完善，發(fā)展畸形。要從根本上解決問題，就要逐步發(fā)展第二、三產(chǎn)業(yè)，吸納環(huán)境嚴(yán)重退化區(qū)的農(nóng)牧民，騰出大量退化草地，適當(dāng)降低畜牧業(yè)收益在國(guó)民生產(chǎn)總值GDP中的絕對(duì)主要地位，使其恢復(fù)生態(tài)平衡，以達(dá)到草地畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。用畜牧業(yè)收益在區(qū)域GDP中的比重表示畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)指數(shù)，一定程度上反映了草地產(chǎn)出狀況，同時(shí)也反映了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中對(duì)草地的依賴程度。

（3）家畜存欄率C13：草地畜牧業(yè)存在的普遍問題是牲畜存欄時(shí)間長(zhǎng)，消耗的飼草多，飼草料轉(zhuǎn)化率低，導(dǎo)致產(chǎn)出效益低?！坝行蟛怀觥保搅硕?、春牧草枯黃季節(jié)，家畜消耗體內(nèi)沉積的脂肪、蛋白質(zhì)和糖類，年老體弱牲畜難以度過冬瘦春死之關(guān)，牲畜死亡等于頭年草地生產(chǎn)的牧草毫無(wú)價(jià)值。因此，只增加牲畜數(shù)量，致使草地高消耗低產(chǎn)出的狀況，是草地畜牧業(yè)的致命弱點(diǎn)，是草地系統(tǒng)潛在的風(fēng)險(xiǎn)。本體系采用家畜存欄率來(lái)說明這種“有畜不出”而造成的對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的損失和草地壓力狀況。

（4）恩格爾系數(shù)C14：在收入較低時(shí)，人們的食品支出在消費(fèi)支出中必然占有重要地位，隨著收入的增加，消費(fèi)的重心才會(huì)開始向其他方面轉(zhuǎn)移。用恩格爾系數(shù)可反映人們對(duì)草地建設(shè)投入的能力和潛力。

（5）管理系數(shù)C15：通過加強(qiáng)對(duì)鼠、蟲害和雜毒草的防治，加強(qiáng)對(duì)草地輪牧、休牧和生態(tài)恢復(fù)，來(lái)反映對(duì)草地受到干擾和危害時(shí)的抵御能力和人類對(duì)其健康狀況的保護(hù)性補(bǔ)償［6，12］。用對(duì)退化草地的治理面積和對(duì)各類災(zāi)害的防治面積占草地退化和災(zāi)害的總面積的比例表示草地管理系數(shù)。

2.3 草地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

從整體性角度出發(fā)，草地生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，先進(jìn)行對(duì)草地生態(tài)危害或干擾強(qiáng)度的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，反映危害草地系統(tǒng)的自然屬性和人為因素；二是草地受到損害的易損性即草地生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性評(píng)價(jià)，草地系統(tǒng)的脆弱性評(píng)價(jià)揭示草地受損害的社會(huì)屬性。綜上所述，建立草地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（圖1）。

圖1 草地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.1 The index system of ecological risk assessment

3 討論

（1）生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系的選擇對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果有著直接的影響，但基于自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)條件的差異，不同地域草地系統(tǒng)具體指標(biāo)選擇具有差異性，從風(fēng)險(xiǎn)組成結(jié)構(gòu)、作用強(qiáng)度、影響范圍等反映草地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間和空間分布體現(xiàn)差異性，會(huì)更符合實(shí)際。

（2）從生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)角度開展生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建，分析評(píng)價(jià)草地利用狀態(tài)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能造成的危害，為有效進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)管理，加強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)警、提高草地利用水平提供了科學(xué)決策的依據(jù)。

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