摘要 西部地區(qū)是我國乃至亞洲的重要生態(tài)屏障。因此，遏制由于長期過牧導(dǎo)致的草地退化，保障西部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能，促進(jìn)西部地區(qū)畜牧業(yè)和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展具有重要的研究意義。本研究以寧夏回族自治區(qū)作為典型區(qū)，收集了寧夏土地利用數(shù)據(jù)、自然環(huán)境數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，創(chuàng)建了聯(lián)立方程組模型，研究了自然環(huán)境條件和社會經(jīng)濟(jì)因素對草地過牧與退牧過程的驅(qū)動機(jī)制。驅(qū)動分析結(jié)果顯示對于草地過牧過程，氣候因素是草地面積退化的重要影響因素，人口壓力也在這一過程中起著決定性作用，交通條件較發(fā)達(dá)的地區(qū)，人類活動較頻繁，對于草地生態(tài)系統(tǒng)破壞也相對較嚴(yán)重；而寧夏退牧過程的主要驅(qū)動因素之一是區(qū)域原有生態(tài)環(huán)境，經(jīng)濟(jì)要素也是決定退牧意愿的重要影響因素，國家政策是退牧過程的外在推動因素?；趯幭耐恋乩靡?guī)劃和IPCC公布的RCPs情景數(shù)據(jù)，設(shè)計估算了規(guī)劃情景和氣候情景下的土地利用需求，然后基于草地動態(tài)演變的驅(qū)動機(jī)理，本文應(yīng)用土地系統(tǒng)動態(tài)（DLS）模擬系統(tǒng)預(yù)測了2010-2030年在RCPs情景和規(guī)劃情景下研究區(qū)域草地面積和草地質(zhì)量的空間分布特征和變化趨勢。研究結(jié)果表明，規(guī)劃情景下，研究區(qū)域草地面積隨時間呈逐漸減少的態(tài)勢，AIM氣候模式下草地面積的變化態(tài)勢與規(guī)劃情景相似，但是減少的幅度比規(guī)劃情景小，而MESSAGE氣候模式情景下草地面積變化呈先減少后有小幅增加的態(tài)勢。三種情景下，草地面積減少的區(qū)域主要集中在低密度草區(qū)，部分是在中密度草區(qū)。總的來看，無論是哪種情景，未來2010-2030年過牧與退牧這種相逆的現(xiàn)象不斷減弱，但是并沒有消失。這些研究結(jié)論將為西部干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、草地資源開發(fā)利用與保護(hù)、畜牧業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供重要的決策參考信息。

關(guān)鍵詞氣候情景；RCPs；草地；動態(tài)變化；預(yù)測

中圖分類號N1文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1002-2104（2013）10-0110-09

21世紀(jì)世界發(fā)展的核心挑戰(zhàn)是如何在實現(xiàn)人類發(fā)展的同時保持基本生態(tài)系統(tǒng)功能不被破壞。在過去20-30年的發(fā)展過程中，中國已取得了顯著的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和進(jìn)步，并正逐漸邁向社會的真正繁榮。但這一經(jīng)濟(jì)發(fā)展成果是以環(huán)境的犧牲和貧富差距擴(kuò)大為代價的。改變當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)增長模式，實現(xiàn)從傳統(tǒng)“黑色發(fā)展”向“綠色發(fā)展”、從生態(tài)開發(fā)到生態(tài)建設(shè)、從生態(tài)赤字到生態(tài)盈余的轉(zhuǎn)變對中國可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要[1]。

西部地區(qū)地域遼闊、資源豐富，是中國重要的生態(tài)安全保障區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，西部地區(qū)各類保護(hù)區(qū)面積為1.11億公頃，占全國保護(hù)區(qū)面積的85%以上。其中，草原荒漠類保護(hù)區(qū)0.40億hm2，占全國的99.5%[2]。同時，西部地區(qū)也是中國的脆弱生態(tài)區(qū)域。因此，加大西部地區(qū)生態(tài)保護(hù)與建設(shè)力度，并努力使其生態(tài)環(huán)境得到改善，對實現(xiàn)國家的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義[3-4]。

西北地區(qū)地處干旱、半干旱地帶，多黃土丘壑和沙漠盆地。草地生態(tài)系統(tǒng)是其主體生態(tài)系統(tǒng)，總面積約28 744萬hm2，約占西部土地總面積的42.8%，主要分布在青藏高原、內(nèi)蒙古高原、陜甘寧、四川西北部等[5]。自1988年到2000年，該區(qū)域過墾、過牧、濫伐、濫采的不合理資源利用現(xiàn)象普遍，生態(tài)極為脆弱。另外，該區(qū)域氣候的暖干化和人類活動的影響，水土流失嚴(yán)重，土壤養(yǎng)分極易被沖蝕，風(fēng)蝕沙化又進(jìn)一步帶走了土壤養(yǎng)分和改變土壤組分，草地質(zhì)量不斷下降[6-8]。因此有必要建立土地利用變化模型，用以了解西北干旱區(qū)草地利用變化成因、過程及預(yù)測未來發(fā)展趨勢。

關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)用地變化的模擬研究已經(jīng)有大量案例。張永民等[9]運用CLUES 模型對內(nèi)蒙古奈曼旗2000 年的土地利用變化進(jìn)行了模擬，并取得了理想的結(jié)果。何春陽等人[10]綜合自上而下的系統(tǒng)動力學(xué)（SD）模型和自下而上的CA 模型，從宏觀需求和微觀供給相平衡的角度建模模擬了中國北方13 省未來20 年的土地利用變化情況。黎夏等[11]發(fā)展的地理模擬優(yōu)化系統(tǒng)（GeoSOS）能根據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)，自動獲取最佳的模型參數(shù)。鄧祥征等[12]應(yīng)用DLS模型在中國典型區(qū)東北林地、寧夏固原地區(qū)、江西省等展開了案例分析。但是這些研究很少與氣候情景聯(lián)系起來，模擬分析未來氣候情景下的土地利用變化。

姜群鷗等：代表性濃度路徑情景下寧夏草地動態(tài)演變的預(yù)測與模擬中國人口·資源與環(huán)境2013年第10期 IPCC在第五次評估報告中改為根據(jù)大氣輻射強(qiáng)度來設(shè)定情景，也就是所謂的“有代表性的濃度路徑”（Representative Concentration Pathways， RCP），不同于以前以減排為主要考慮變量的情景設(shè)定，這也是從比較科學(xué)的角度出發(fā)并著眼于適應(yīng)的策略[13-14]。本研究依據(jù)IPCC第五次評估報告中所發(fā)布的典型濃度路徑下不同氣候模式的土地利用需求，將其精細(xì)刻畫到1 km柵格尺度上，估算了區(qū)域水平上不同氣候模式土地利用需求。從而實現(xiàn)了與國際相關(guān)研究的完好鏈接，為相關(guān)領(lǐng)域的國際交流與合作奠定了基礎(chǔ)。本研究依據(jù)自然、經(jīng)濟(jì)、社會影響因子的變化趨勢及土地利用總體規(guī)劃，設(shè)計了規(guī)劃情景土地利用需求。全面把握與預(yù)測不同情景下土地利用變化的時空演變規(guī)律，將大幅度降低對國內(nèi)外已有草地利用科學(xué)認(rèn)識的不確定性[15-18]。通過開展未來情景下寧夏草地動態(tài)變化過程的預(yù)測和模擬，揭示未來情景下草地動態(tài)變化的趨勢和空間分異特征，不僅包括了草地面積的變化還包括了草地質(zhì)量的變化，從而為當(dāng)前寧夏區(qū)土地利用規(guī)劃與設(shè)計提供基礎(chǔ)資料。

1數(shù)據(jù)與來源1.1土地利用數(shù)據(jù)與來源

土地利用數(shù)據(jù)集來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心，涵蓋了耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地六大類用地類型。該數(shù)據(jù)集以20世紀(jì)80年代末和20世紀(jì)90年代末Landsat TM/ETM遙感影像為基本信息源，通過人機(jī)交互式解譯的方式獲取[6]。為便于揭示研究區(qū)域草地質(zhì)量變化的空間分異，本研究將林地劃分為高密度草地、中密度草地和低密度草地三類。在此基礎(chǔ)上，利用1km柵格成分?jǐn)?shù)據(jù)制備方法，生產(chǎn)了研究區(qū)1988、1995、2000與2005年四個時段土地利用的1km柵格成分?jǐn)?shù)據(jù)，獲取了1988-1995、1995-2000和2000-2005其他用地向草地的轉(zhuǎn)移量和高密度草地向低密度草地的轉(zhuǎn)移量（見表1）。