文│陶金山 劉慧林 金成宇 張道宏 呂程（遼寧省草原監(jiān)理站）

遼西北草原植被恢復(fù)生態(tài)效益評價

文│陶金山 劉慧林 金成宇 張道宏 呂程（遼寧省草原監(jiān)理站）

遼西北草原是遼寧省主要草原區(qū)，位于我國第一級生態(tài)敏感帶的遼寧區(qū)域，是我國東部半濕潤氣候向半干旱氣候過渡，森林帶向草原帶過渡，農(nóng)林區(qū)向牧區(qū)過渡的兩大生態(tài)系統(tǒng)交錯地帶，生態(tài)敏感性高，抗干擾能力弱，一旦受到破壞，自然恢復(fù)能力低。遼西山地歷史上曾是落葉闊葉林或矮林，遼寧北部也曾是千里松林和水草肥美的牧場。長期以來，人們重利用、輕保護，貪圖一時之利而毀滅性的砍伐森林和破壞草原植被，隨著人口的增加還不斷地開墾草地，且由于土層瘠薄又管理粗放，2～3年便會棄荒，造成嚴(yán)重的植被退化、水土流失、土地沙化和山地石礫化，嚴(yán)重地破壞了生態(tài)環(huán)境。遼寧省近年來大力推進生態(tài)環(huán)境建設(shè)，通過坡耕地退耕還草、退化沙化草地圍欄封育、天然草原改良補播和加強執(zhí)法保護管理等措施，促進草原植被恢復(fù)。特別是開展了遼西北草原沙化治理工程，對遼西北草原保護和生態(tài)環(huán)境改善有著重要影響（圖1、圖2）。通過對工程區(qū)開展監(jiān)測，能夠有效統(tǒng)計分析遼西北草原植被恢復(fù)生態(tài)效益，對工程實施效果評價、草原生態(tài)治理研究、草食畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)有重要意義。

一、遼西北草原沙化治理工程簡介

遼西北地區(qū)受連年干旱、開荒和內(nèi)蒙古科爾沁沙地持續(xù)南侵等因素影響，遼西北75%的草原面積沙化、半沙化，在遼蒙邊界形成一條由西南到東北走向，長約600千米、寬達70千米，總面積約4.4萬平方千米的風(fēng)沙危害帶，距離省會沈陽最近處只有40千米，且每年還以5米以上的速度向南推進。生態(tài)加速惡化，沙塵暴頻發(fā)。

遼寧省委、省政府從建設(shè)生態(tài)文明、改善民生環(huán)境、推動突破遼西北的戰(zhàn)略高度，從2009年開始在草原沙化退化嚴(yán)重的康平、義縣、阜蒙、彰武、北票、朝陽、喀左、凌源、建平、雙塔、龍城、建昌等12個縣（市、區(qū)）實施草原沙化治理工程，恢復(fù)草原植被，提高生態(tài)效益，建設(shè)環(huán)科爾沁沙地南緣草原阻沙帶。截至2015年，工程歷時7年，投資6.9億元，累計建設(shè)草原圍欄690萬畝，圍欄總周長近20萬千米；實施草原改良補播沙打旺、小葉錦雞、荊條、紫花苜蓿、草木樨等優(yōu)良牧草417萬畝，開展草原鼠蟲害綜合防治280萬畝。

二、樣地設(shè)置和生態(tài)效益分析指標(biāo)

遼西北草原沙化治理工程監(jiān)測隨工程建設(shè)進度按年度開展，從2009年開始，在工程區(qū)每5萬畝設(shè)置1個代表性樣地，每年新增樣地20個，7年共設(shè)置樣地138個。對工程區(qū)生態(tài)指標(biāo)進行長期定位對比監(jiān)測，監(jiān)測及評價方法參照《全國草原監(jiān)測技術(shù)操作手冊》《草地評價》，評價的生態(tài)指標(biāo)有蓋度指數(shù)、可食牧草指數(shù)變化、演替變化、生態(tài)服務(wù)功能價值變化等。計算公式及指標(biāo)說明如下：

1.蓋度指數(shù)（KC）計算公式。

△C=C1-C0，KC=C1/CK。其中，C0為項目建設(shè)前蓋度，C1為項目建成后蓋度，△C為蓋度增加數(shù)，CK為蓋度系數(shù)，KC為蓋度指數(shù)。植被蓋度是指植物群落總體或各個種地上部分的垂直投影面積與取樣面積之比的百分?jǐn)?shù)。蓋度系數(shù)是指當(dāng)?shù)靥烊徊莸仡愋晚敿壣w度。

◎圖1 遼西北草原平均植被蓋度增加值對照

◎圖2 遼西北草原平均植被蓋度系數(shù)對照

2.可食牧草指數(shù)（KE）計算公式。△E=E1-E0，KE =E1/EK。其中，△E為可食牧草比率增量，E0為項目建設(shè)前可食牧草比率，E1為項目建設(shè)后可食牧草比率，KE為可食牧草指數(shù)，EK為可食牧草系數(shù)。可食牧草系數(shù)是指當(dāng)?shù)靥烊徊莸仨敿壷脖豢墒衬敛荼嚷省?/p>

3.演替變化計算公式?！鱎=R1-R0。其中△R為觀察期優(yōu)質(zhì)牧草平均頻度變化，R0為第1次觀察時優(yōu)質(zhì)牧草平均頻度，R1為評價時觀察優(yōu)質(zhì)牧草平均頻度。頻度測定采用樣地內(nèi)多次隨機設(shè)置小樣方，確定其中植物名稱，并計算頻率，頻率越高，說明優(yōu)勢度越高。

三、遼西北草原植被恢復(fù)生態(tài)效益分析

1.蓋度指數(shù)變化分析。草原植被蓋度指標(biāo)已被納入國家生態(tài)評價指標(biāo)體系，對于衡量草原生態(tài)水平有重要意義。從圖1可以看出，遼西北草原平均植被蓋度增加值從2009年以來大幅增長，2009年增幅最大，達到11%，之后逐年趨緩；2010年和2011年分別增加8%和6%，到2014年增幅超過1倍，到2016年增幅為32%，達到60%。蓋度系數(shù)CK為80%，圖2中蓋度指數(shù)KC呈線性增加趨勢，從0.35增加到了0.75，接近頂級蓋度值。

2.可食牧草指數(shù)變化分析。通過可食牧草指數(shù)能夠衡量出草原植被中能夠食用的牧草所占比例的變化，而不可食的植物主要指有毒、有刺、適口性差等家畜不采食植物?？墒衬敛荼嚷试黾又党手鹉赀f增趨勢，2009年增加值最大，2011年其次，之后趨緩，2016年整體提高較大，達到21.5%?？墒衬敛菹禂?shù)EK為95%，可食牧草指數(shù)KE呈逐年增長趨勢，從2008年的0.7增加到2016年的0.93，2008—2011年增長明顯，從2012年開始趨于平穩(wěn)，與當(dāng)?shù)仨敿壙墒衬敛葜笖?shù)非常接近。

3.植被群落演替變化分析。植物頻度主要用來測定草地優(yōu)勢植物的結(jié)構(gòu)和變化，是評價植被演替的重要指標(biāo)。遼西北草原優(yōu)質(zhì)牧草平均頻度增加值逐年增長，2010年增加值最高，2016年其次，到2016年增加了20%。頻度增加的優(yōu)質(zhì)牧草主要有沙打旺、苜蓿、錦雞兒、羊草、大針茅、冰草、隱子草、白羊草、苔草、荊條、胡枝子等，而頻度相對下降的中等以下牧草主要有蒿類、委陵菜類、狗尾草和芨芨草等，總體上一年生叢生草和雜類草優(yōu)勢度下降，多年生禾草優(yōu)勢度增加明顯。

4.草原生態(tài)服務(wù)價值變化分析。計算分析草原資源生態(tài)服務(wù)功能的經(jīng)濟價值，尤其是其潛在的生命支撐功能價值，對于制定符合區(qū)域?qū)嶋H的生態(tài)環(huán)境保護、開發(fā)利用政策和草原資源恢復(fù)效果具有重要意義。

（1）涵養(yǎng)水源功能價值的分析。草原涵養(yǎng)水源功能主要是指草原及其植被對自然降雨的截留、吸收和貯存，將地表水匯聚為地表徑流、吸收到植物體內(nèi)水或貯存在土層及地下。主要功能表現(xiàn)在增強蓄水能力，增加可利用水資源，凈化自然水質(zhì)和調(diào)節(jié)地表徑流。據(jù)測算，2016年遼西北草原能涵養(yǎng)水源平均1.5立方米/畝，690萬畝治理區(qū)共計1035萬立方米，按照水庫建設(shè)單位庫容投資6.11元/立方米、水的凈化費用2.09元/ 立方米計算，690萬畝草原生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源功能價值為8487萬元。

（2）保持土壤功能價值的分析。保持土壤功能是指草原地表植被及其枯落物能夠有效截留降水，減輕降水對地表土壤的沖擊和徑流對土壤沖蝕，另外還可緩沖風(fēng)對表土的吹蝕。據(jù)測算，治理之前遼西北草原每年被剝蝕的表土厚度平均3厘米，土壤容重平均1.25克/立方厘米， 690萬畝治理區(qū)草原每年可保土1.73億噸，按每噸土壤6.12元折算，每年保持的土壤價值為105876萬元。

（3）固氮功能價值的分析。草原豆科牧草及其特有的根瘤菌，是高效的共生固氮系統(tǒng)，其共生固氮菌與分子態(tài)氮在植物體內(nèi)結(jié)合形成氨，為植物生長提供有效氮。治理區(qū)補播了沙打旺、草木樨、苜蓿、錦雞兒、胡枝子等大量豆科牧草，加之原生豆科牧草量的增加，使得豆科牧草平均占比達50%。據(jù)測算，天然草原每年可固氮10千克/畝，690萬畝治理區(qū)每年可固氮2587千克，折合尿素7393萬千克，按2400元每噸計算，固氮總價值為17743.2萬元。

（4）固碳釋氧功能價值的分析。根據(jù)植物光合作用化學(xué)反應(yīng)式，草原植物每積累1噸干物質(zhì)，平均吸收二氧化碳1.63噸，相當(dāng)于固碳0.4445噸，釋放氧氣1.19噸，同時草原土壤也吸收一定量的二氧化碳。據(jù)測算，690萬畝治理區(qū)草原植被生態(tài)系統(tǒng)每年固碳103萬噸，釋放氧氣276萬噸。按照國際通用標(biāo)準(zhǔn)測算，固碳成本為1200元/噸，制氧成本為1000元/噸，治理區(qū)固碳功能價值123600萬元，釋放氧氣價值276000萬元，合計399600萬元。

四、植被恢復(fù)生態(tài)效益總體評價

遼西北地區(qū)氣候干旱，自然條件以丘陵草原為主，生態(tài)環(huán)境脆弱，是保障遼寧省生態(tài)安全的關(guān)鍵地區(qū)。而遼西北草原沙化治理工程覆蓋遼西北主要沙化、退化草原地塊，又是重中之重。近年來，通過持續(xù)投入保護建設(shè)，到2016年草原植被蓋度提高明顯，可食牧草占比明顯增加，群落結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變，優(yōu)良牧草逐年增多，一年生禾草和雜類草占比減少，生態(tài)狀況呈現(xiàn)恢復(fù)趨勢，當(dāng)前整體達到中等草原生態(tài)水平。

草原植被著生于土地表層，既減緩風(fēng)與水對土壤表面的侵蝕，又能抓住表層土壤，增加土壤養(yǎng)分，且牧草耗水量相對于樹木少得多，在自然選擇的情況下，更適合作為遼西北地區(qū)地類主體。隨著遼西北草原生態(tài)水平的提高，其生態(tài)效益價值也隨之激增，涵養(yǎng)水源、保持土壤、固氮、固碳和釋放氧氣等生態(tài)功能價值已大大超出投入，作為公益類建設(shè)效益非常顯著。