李嘉珣,曹飛飛,汪銘一,吳 鋼,*

1 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049

近年來(lái),隨著人類活動(dòng)的增加和城鎮(zhèn)化的擴(kuò)張,生態(tài)環(huán)境損害事件時(shí)有發(fā)生,導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)降低[1]。如何對(duì)生態(tài)環(huán)境損害事件進(jìn)行科學(xué)評(píng)估是解決生態(tài)環(huán)境賠償案件的有效依據(jù)[2]。生態(tài)損害原因各異,損害形式多樣,損害過(guò)程復(fù)雜,而生態(tài)環(huán)境損害基線的判定是確定損害形式、過(guò)程的重要前提和關(guān)鍵環(huán)節(jié)[3]。生態(tài)環(huán)境損害基線(以下簡(jiǎn)稱“損害基線”),是指生態(tài)破壞行為發(fā)生前,受影響區(qū)域內(nèi)物理、化學(xué)或生物特性及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的狀態(tài)或水平[4]。損害基線是生態(tài)損害評(píng)估的基礎(chǔ)和開(kāi)端,是判斷生態(tài)損害事件發(fā)生的依據(jù),也是確定損害時(shí)空范圍、損害程度、修復(fù)難度的重要指標(biāo),更是確定損害賠償數(shù)額的參考依據(jù)[5- 6]。目前損害基線的判定尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,主流的判斷基線方法包括：參照點(diǎn)位法、歷史數(shù)據(jù)法、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)法和模型法。他們確定基線的原理均是尋找時(shí)間或空間范圍內(nèi)未受到破壞的生態(tài)狀態(tài)作為基準(zhǔn)值或目標(biāo)修復(fù)值,再與現(xiàn)有生態(tài)狀態(tài)進(jìn)行比較,兩者差值即作為損害程度。參照點(diǎn)位法憑借其完整性、可重復(fù)性、靈活性等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于土壤研究、魚(yú)群繁衍、水質(zhì)測(cè)評(píng)等方面,是目前應(yīng)用最廣泛的判定方法[7- 8]。但相同區(qū)域內(nèi)不同參照點(diǎn)位的選擇會(huì)帶來(lái)不同的參照狀態(tài),進(jìn)而造成結(jié)果的差異,如何科學(xué)的選擇最準(zhǔn)確的參照狀態(tài),成為參照點(diǎn)位法在損害基線判定中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前草原區(qū)的參照狀態(tài)鮮有研究,本文對(duì)錫林郭勒盟錫林浩特典型草原區(qū)進(jìn)行研究分析,旨在找出不同區(qū)域草原合適的參照狀態(tài),進(jìn)而為草原區(qū)損害基線的判斷提供科學(xué)方法和案例分析。

1 理論基礎(chǔ)

參照點(diǎn)位法是從一組生境類似、可用以比較的參照點(diǎn)位中選擇未受干擾的區(qū)域作為參照區(qū),利用該區(qū)域的歷史數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)與評(píng)價(jià)區(qū)進(jìn)行比較的方法[9]。參照狀態(tài)是指一定區(qū)域內(nèi)受人類活動(dòng)干擾最少或影響程度最小的狀態(tài),通過(guò)與環(huán)境現(xiàn)狀對(duì)比,用以評(píng)估人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響[10- 11]。參照狀態(tài)是參照點(diǎn)位法中參考點(diǎn)的最優(yōu)生態(tài)狀態(tài),是驗(yàn)證參照點(diǎn)位法在損害基線應(yīng)用中科學(xué)性的重要手段。若無(wú)參照狀態(tài)很難確定區(qū)域內(nèi)隨時(shí)間變化而改變的生態(tài)狀態(tài)及受人類干擾的程度,參照狀態(tài)的選擇將對(duì)基線的選定起到重大影響[12]。在任何時(shí)間段的任何點(diǎn)位上的參照狀態(tài)均呈現(xiàn)出一系列的生物屬性,而這些屬性隨著氣候和自然的變化而改變。由于研究者角度、研究目的和區(qū)域可獲數(shù)據(jù)的不同,參照狀態(tài)中所呈現(xiàn)出來(lái)的最佳狀態(tài)也不同。國(guó)內(nèi)外學(xué)者把參照狀態(tài)分為四類[12- 13]：

極小干擾狀態(tài)(Minimally Disturbed Condition,MDC)：用以描述區(qū)域沒(méi)有顯著人類干擾的狀態(tài)。極小干擾狀態(tài)是自然環(huán)境下最優(yōu)的狀態(tài),這種狀態(tài)雖然受到氣候和地質(zhì)變化的影響,但最大限度地保留了當(dāng)?shù)氐纳锿暾?該狀態(tài)下的每個(gè)樣點(diǎn)的生態(tài)指標(biāo)值雖然不同,但差距較小,波動(dòng)較低。盡管人類足跡未至區(qū)域目前已經(jīng)不多,但在人類已至區(qū)域中并沒(méi)有受到人類干擾的情況下(比如自然保護(hù)區(qū))的生態(tài)狀態(tài)可以被稱為MDC。該狀態(tài)常出現(xiàn)在熱帶雨林、保存完好的森林和草原深處、濕地和沙漠地區(qū)。

歷史狀態(tài)(Historical Condition,HC)：用以描述區(qū)域內(nèi)歷史某一時(shí)點(diǎn)的狀態(tài)。由于跨度長(zhǎng)、調(diào)查方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的改進(jìn),相同地點(diǎn)的歷史狀態(tài)也會(huì)隨著時(shí)間變化而變化。樣點(diǎn)通常選擇沒(méi)有進(jìn)行過(guò)城市化、工業(yè)化和農(nóng)業(yè)集約化的地區(qū),同時(shí)區(qū)域內(nèi)的水文、地質(zhì)和生態(tài)沒(méi)有發(fā)生大的改變。

最低干擾狀態(tài)(Least Disturbed Condition,LDC)：用以描述現(xiàn)階段區(qū)域內(nèi)受到干擾最低、各項(xiàng)指標(biāo)最佳的狀態(tài)。由于人類活動(dòng)和指標(biāo)選擇的影響,最低干擾狀態(tài)的指標(biāo)值呈現(xiàn)出區(qū)域差異值,并且根據(jù)人類干擾程度顯現(xiàn)變好或者變壞的趨勢(shì)。在一定范圍內(nèi),即使有人類干擾,但某一特定區(qū)域生態(tài)暴露風(fēng)險(xiǎn)和受干擾程度明顯小于周邊區(qū)域,那么在該區(qū)域內(nèi)的生態(tài)狀態(tài)也可以被稱為L(zhǎng)DC。該狀態(tài)常出現(xiàn)于河流的上游、未有養(yǎng)殖和航道的淡水區(qū)、未過(guò)度放牧的草原區(qū)、海拔較高的山區(qū)等。

圖1 參照狀態(tài)的4種狀態(tài)示意圖 Fig.1 Diagrammatic sketch of 4 conditions of reference conditionMDC：極小干擾狀態(tài) Minimally Disturbed Condition ；HC：歷史狀態(tài) Historical Condition ；LDC：最低干擾狀態(tài) Least Disturbed Condition；BAC：最佳可獲得狀態(tài) Best Attainable Condition

最佳可獲得狀態(tài)(Best Attainable Condition,BAC)：用以描述在環(huán)境治理或管理下區(qū)域達(dá)到的最佳狀態(tài)。由于最佳可獲得狀態(tài)是在最佳管理目標(biāo)、先進(jìn)的修復(fù)技術(shù)下可達(dá)到的理論狀態(tài),所以又稱期望狀態(tài)。該狀態(tài)取決于人類活動(dòng)對(duì)區(qū)域的干擾狀態(tài),但其不會(huì)優(yōu)于極小干擾狀態(tài),也不會(huì)低于最低干擾狀態(tài),常出現(xiàn)于城市化和工業(yè)化程度較高、經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的生態(tài)治理區(qū)域。

一個(gè)區(qū)域最開(kāi)始的狀態(tài)是MDC,自然結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,生態(tài)功能齊全,由于自然或者人為干擾,生態(tài)系統(tǒng)向著不穩(wěn)定的方向發(fā)展(圖1)。當(dāng)干擾程度超過(guò)一定閾值時(shí),生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能等方面將表現(xiàn)出受損癥狀,此時(shí)的參照狀態(tài)是LDC,且LDC

2 研究區(qū)域

圖2 研究區(qū)位置圖Fig.2 Location map of study area

本文研究區(qū)域選擇在錫林郭勒盟錫林浩特市范圍內(nèi)(圖2)。錫林浩特位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒大草原中部,地理坐標(biāo)為北緯43°02′—44°52′,東經(jīng)115°18′—117°06′。錫林浩特處于中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū),年平均氣溫0—3℃,平均日照2877 h,年平均降水量300 mm,降水多集中在6—8月份,結(jié)冰期長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月,為華北最冷的地區(qū)之一。錫林浩特市自然資源豐富,草原種類齊全,以典型草原為主體,同時(shí)兼有草甸草原和荒漠草原,天然草場(chǎng)面積1378666.7 hm2。典型草原多由旱生的多年生草本植物所組成,區(qū)域內(nèi)建群種為大針茅(Stipagrandis)、羊草(Leymuschinensis)和克氏針茅(Stipakrylovii),優(yōu)勢(shì)種主要有糙隱子草(Clesistogenessquarosa)、線葉菊(Filifoliumsibiricum)、小葉錦雞兒(CaraganamicrophyllaLam)等。錫林浩特地區(qū)土壤類型主要以栗鈣土為主,兼有草甸栗鈣土、草甸土、黑鈣土、暗栗鈣土、鹽堿化土等,土壤質(zhì)地多為輕質(zhì)壤土,通氣狀況良好。區(qū)域內(nèi)資源豐富,探明煤炭?jī)?chǔ)量233億t,主要礦種有錫、銅、銀、鋅等。

2.1 參照狀態(tài)確定的原則及方法

樣點(diǎn)區(qū)與評(píng)價(jià)區(qū)選擇盡可能相似的生境狀態(tài)。對(duì)于草原區(qū)損害基線的判定,應(yīng)遵循以下原則：1)樣點(diǎn)區(qū)與評(píng)價(jià)區(qū)距離相近原則；2)自然背景值相似原則；3)人為干擾方式、程度類似原則；4)采集方法與數(shù)據(jù)獲取方法相似原則。

依照以上原則,本文建立一套篩選樣點(diǎn)的指標(biāo)體系(表1),并按照參照點(diǎn)位法中群體分布法的標(biāo)準(zhǔn)確定基線[14],該方法是選擇每個(gè)樣點(diǎn)指標(biāo)頻數(shù)分布的前25%的值作為基線值。本文通過(guò)對(duì)近40年的文獻(xiàn)梳理,篩選出符合條件的植物樣方樣點(diǎn)211個(gè),土壤樣方點(diǎn)位238個(gè),將樣點(diǎn)數(shù)據(jù)歸為不同狀態(tài),再選取各樣點(diǎn)植被狀態(tài)指標(biāo)、土壤養(yǎng)分指標(biāo)正序的75分位值(最高值的75%)和土壤重金屬指標(biāo)正序的25分位值(最低值的25%)作為各狀態(tài)的基線值。樣方面積均為1m×1m,樣方植被指標(biāo)主要通過(guò)人工觀測(cè)記錄,樣方土壤均取自0—10cm土層,各指標(biāo)值取回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。

表1 樣點(diǎn)指標(biāo)篩選體系

2.2 評(píng)價(jià)區(qū)和樣點(diǎn)選擇

評(píng)價(jià)區(qū)選擇錫林郭勒盟勝利礦區(qū)(2002),勝利露天礦位于錫林浩特市東北部4 km,總體規(guī)劃建設(shè)兩期工程。一期工程于2004年開(kāi)工,對(duì)露天煤礦進(jìn)行改擴(kuò)建,配套建設(shè)礦區(qū)鐵路和非煤產(chǎn)產(chǎn)業(yè)。評(píng)價(jià)區(qū)樣點(diǎn)選擇在改擴(kuò)建前的礦區(qū)周邊的草原,景觀基底為草原,占評(píng)價(jià)區(qū)面積的81%,農(nóng)田、城鎮(zhèn)、工礦業(yè)用地較少[15]。植被類型為典型草原,大針茅草原處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì),植物組成有克氏針茅、大針茅、糙隱子草、冷蒿、羊草等。評(píng)價(jià)區(qū)土壤樣點(diǎn)提取于煤礦改擴(kuò)建前,土壤類型以栗鈣土,草甸土為主,由于草場(chǎng)退化,形成沙化、礫石化栗鈣土,有機(jī)質(zhì)含量較低。

MDC樣點(diǎn)選擇了毛登牧場(chǎng)(2013)和白音錫勒牧場(chǎng)(1979,1982,1984,2002)。毛登牧場(chǎng)位于錫林浩特東37公里,是我國(guó)溫帶典型草原區(qū)的代表區(qū)域[16]。該區(qū)域建群種為大針茅和羊草,優(yōu)勢(shì)種為知母、糙隱子草。樣點(diǎn)選擇未受放牧、刈割、工礦業(yè)、城市化擴(kuò)張等影響,保留原始生態(tài)狀態(tài)。白音錫勒牧場(chǎng)位于錫林浩特東南部,屬錫林郭勒高端低山丘陵區(qū)的邊緣部分,該牧場(chǎng)自1982年圍欄禁牧,是目前文獻(xiàn)中最早記載錫林浩特草原樣點(diǎn)信息的地方,樣點(diǎn)為非農(nóng)田用地,除了少量嚙齒類動(dòng)物和昆蟲(chóng)活動(dòng)外,無(wú)人為干擾,樣點(diǎn)采集年份無(wú)干旱(SPI指數(shù)無(wú)旱),優(yōu)勢(shì)種有大針茅、羊草、克氏針茅、糙隱子草等,優(yōu)質(zhì)種科屬與歷年資料保持一致,保留典型草原原始狀態(tài)[17- 19]。土壤采樣點(diǎn)選擇在白音錫勒牧場(chǎng)(1984)和草原生態(tài)系統(tǒng)定位站(1997),除上游高地和高臺(tái)地外,幾乎全被栗鈣土所占據(jù)[20],無(wú)人為干擾,可歸為極輕度無(wú)退化等級(jí)[21]。此外,選取了該地區(qū)典型草原土壤本底值作為極小干擾狀態(tài)樣本[15,22]。

HC樣點(diǎn)主要借助于不同歷史時(shí)期區(qū)域內(nèi)的描述數(shù)據(jù)。除去干旱年份(1986,1997,2001,2005,2007),結(jié)合數(shù)據(jù)有效性,選擇樣點(diǎn)的地點(diǎn)在白音錫勒牧場(chǎng)(1983),錫林浩特市(2006—2008,2010—2011),毛登牧場(chǎng)(2012),和道蘭陶拉蓋(2013),草原類型均為典型草原[23-26]。土壤樣點(diǎn)選擇在草原生態(tài)系統(tǒng)定位站(1997)[27],錫林浩特典型草原區(qū)(2006—2011)[28- 29]和白音錫勒牧場(chǎng)(2005)[20]。

LDC樣點(diǎn)位于白音錫勒牧場(chǎng)(2006)和錫林浩特東40km的典型草原中心區(qū)域樣地(2010)[29- 30]。自1984年起,錫盟推出牧場(chǎng)“雙權(quán)一制”政策,將全盟可利用草原面積95%的草場(chǎng)劃分到戶,錫盟超載過(guò)牧現(xiàn)象嚴(yán)重,導(dǎo)致草原退化嚴(yán)重。自2002年起,錫盟實(shí)行了“圍封禁牧,劃區(qū)輪牧”政策,草原退化、沙化趨勢(shì)得到了有效遏制,但草原區(qū)生態(tài)狀態(tài)不如20世紀(jì)末期。本文LDC樣點(diǎn)采集時(shí)間均在2000年以后,在當(dāng)時(shí)均為圍封時(shí)間較長(zhǎng),未有放牧、刈割及其他人類活動(dòng)干擾的區(qū)域,是當(dāng)時(shí)受到干擾最少的區(qū)域。土壤采樣區(qū)選擇在白音錫勒牧場(chǎng)(2002,2008,2011)[31-32],和勝利礦區(qū)外圍10km處(2014)[33],均為典型草原栗鈣土為主。

BAC樣點(diǎn)選擇在白音錫勒牧場(chǎng)(2002—2007)[23,34]、毛登牧場(chǎng)(2012)[24]勝利礦復(fù)墾區(qū)和錫林浩特北部地區(qū)(2010—2013)[35],白音錫勒牧場(chǎng)改良措施包括圍欄封育、耙地松土等措施,并從1983年起,樣點(diǎn)沒(méi)有進(jìn)行任何方式的利用。毛登牧場(chǎng)改良措施包括切根、施肥、灌溉等。錫林浩特北部樣點(diǎn)采取圍欄、禁牧、休牧等措施。由于實(shí)施了恢復(fù)改良措施,樣地內(nèi)呈現(xiàn)不同的群落演替狀態(tài),有一、二年生雜類草向多年生雜類草和叢生禾草過(guò)渡,樣地內(nèi)草原高度、蓋度、多樣性均與周圍未實(shí)施恢復(fù)措施的草原呈現(xiàn)明顯不同。隨著恢復(fù)措施的加強(qiáng)和年限的增加,退化草原將逐漸呈現(xiàn)像天然草原方向進(jìn)化的趨勢(shì)。土壤樣地選擇在白音錫勒牧場(chǎng)(2002)和勝利礦區(qū)排土場(chǎng)覆土種植區(qū)(2010)[22,32-33],對(duì)土壤的整治措施主要包括：適度放牧、人工覆土、邊坡再造、人工種植等。

3 結(jié)果

通過(guò)對(duì)樣點(diǎn)的篩選和計(jì)算,形成了錫林浩特市典型草原各參照狀態(tài)下植被狀態(tài)基線和土壤狀態(tài)基線(表2,表3)。

表2 錫林浩特市典型草原植被狀態(tài)基線

MDC：極小干擾狀態(tài) Minimally Disturbed Condition ；HC：歷史狀態(tài) Historical Condition ；LDC：最低干擾狀態(tài) Least Disturbed Condition；BAC：最佳可獲得狀態(tài) Best Attainable Condition

表3 錫林浩特市典型草原土壤狀態(tài)基線

NA為未測(cè)定

植被方面,評(píng)價(jià)區(qū)植被狀態(tài)與LDC最為接近,高度、蓋度、生物量均在LDC的區(qū)間中。MDC的植被高度、蓋度、地上生物量均處于較高水平,物種豐富,生態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,是區(qū)域內(nèi)原生的最佳狀態(tài)。HC的各項(xiàng)指標(biāo)均較低,樣地采集區(qū)受到干擾程度比較大,導(dǎo)致其生態(tài)狀態(tài)不佳。LDC的高度和蓋度介于MDC和HC之間,但生物量的極差較大,且地上生物量最高值高于MDC的。除了地上生物量最高值外,BAC的各項(xiàng)指標(biāo)介于MDC和LDC。土壤養(yǎng)分方面,評(píng)價(jià)區(qū)土質(zhì)沙化現(xiàn)象明顯,有機(jī)質(zhì)、全氮和全磷含量均較低,養(yǎng)分指標(biāo)與LDC指標(biāo)相近。MDC所處地區(qū)有適度放牧和人工施肥,土壤肥力高,pH值最高,有機(jī)質(zhì)含量最高,全氮、全磷均保持較高水平。LDC有機(jī)質(zhì)含量小于HC含量,間接驗(yàn)證了目前錫盟草原整體處于退化趨勢(shì)[36]。土壤重金屬方面,MDC的銅、鉛、鉻水平最低,而受到礦業(yè)活動(dòng)干擾的LDC,除鉛外,其余指標(biāo)均處于最大值。經(jīng)過(guò)生態(tài)治理和土壤修復(fù)后BAC的重金屬含量略低于LDC,而HC的各項(xiàng)狀態(tài)處于中間水平。草原區(qū)4種生態(tài)狀態(tài)所確定的基線水平與其他生態(tài)系統(tǒng)的所測(cè)定的基本一致[37]。

4 討論

對(duì)草原區(qū)植被而言,植物群落高度、蓋度和生物量是能夠綜合反映草原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量好壞最直接的指標(biāo)。物種之間生物量相差較大,若樣方內(nèi)建群種或優(yōu)勢(shì)種不一致,將會(huì)導(dǎo)致生物量的失真[38]。所以在基線判定中首先應(yīng)該確定區(qū)域內(nèi)建群種或優(yōu)勢(shì)種,再進(jìn)行測(cè)定。由于樣方調(diào)查中高度、蓋度均憑借人為判斷,具有較強(qiáng)主觀性,無(wú)法做到十分精確,因此基線確定不應(yīng)是某個(gè)確定的數(shù)值,應(yīng)以劃定范圍為準(zhǔn),范圍控制在10%內(nèi)為宜。此外,由于草原退化,某些優(yōu)勢(shì)種變成消退種,而某些單株個(gè)體較大、生物量大的物種變成增強(qiáng)種,這樣造成草原退化而地上生物量增加的現(xiàn)象。在LDC樣點(diǎn)中,出現(xiàn)了草原退化的標(biāo)志物種——披針葉黃華和狼毒大戟,這兩種植物單株株體大,造成樣點(diǎn)內(nèi)整體生物量增大,但草原出現(xiàn)了退化跡象[39]。由于草原植被生長(zhǎng)的周期性,采樣時(shí)間對(duì)于植被生物量的影響巨大,一般采取一年中植被生長(zhǎng)最好的時(shí)間(8月)進(jìn)行生物量的測(cè)定和基線確定。

對(duì)草原區(qū)土壤而言,土壤成分因時(shí)間和空間選擇的不同而存在差異,營(yíng)養(yǎng)成分時(shí)間差異較大,重金屬含量空間差異較大,對(duì)于基線的判定產(chǎn)生較大影響。土壤有機(jī)質(zhì)含量取決于土壤形成的條件(如微生物、溫度、動(dòng)植物)以及人類活動(dòng)的影響。不同的放牧條件下,BAC和LDC的土壤營(yíng)養(yǎng)成分出現(xiàn)較大波動(dòng)[40]。經(jīng)過(guò)適當(dāng)放牧和土壤改良后的BAC某些指標(biāo)強(qiáng)于未經(jīng)人工恢復(fù)的LDC,甚至強(qiáng)于原始狀態(tài)MDC,但過(guò)度放牧將會(huì)導(dǎo)致植被減少,進(jìn)而導(dǎo)致土壤有機(jī)含量下降。此外,草原區(qū)的植被恢復(fù)通常引進(jìn)固碳能力強(qiáng)、耐瘠薄的外來(lái)種[41],造成區(qū)域內(nèi)優(yōu)勢(shì)種的變化,進(jìn)而影響基線的判定。對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)成分的篩選,需要對(duì)人工恢復(fù)措施進(jìn)行變量實(shí)驗(yàn)。不同樣點(diǎn)內(nèi),重金屬成分波動(dòng)較大,靠近人類活動(dòng)的地區(qū)重金屬含量普遍較高,且重金屬有累積效應(yīng),導(dǎo)致LDC下的重金屬含量顯著高于其他狀態(tài)。為了提高基線判定的科學(xué)性,應(yīng)采取如下措施：(1)增加土壤樣點(diǎn)采集數(shù)量,避免出現(xiàn)極值所帶來(lái)的數(shù)據(jù)偏差；(2)降水量差異可能導(dǎo)致土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化[42],使土壤養(yǎng)分發(fā)生變化,因此,樣點(diǎn)應(yīng)避免極旱、澇年份采集；(3)工礦業(yè)的活動(dòng)容易造成重金屬的超標(biāo),造成整體數(shù)據(jù)偏高,所以樣點(diǎn)應(yīng)避免在河流中下游、電廠及煤炭開(kāi)采區(qū)采集；(4)若地區(qū)土壤背景值有相關(guān)重金屬的數(shù)據(jù),可以選擇其作為基線判定依據(jù)。

在草原區(qū)基線判定的具體操作過(guò)程中,不同草原區(qū)自然生境、人類干擾程度存在差異,四種狀態(tài)的選擇對(duì)基線判定將產(chǎn)生較大影響。一般而言,MDC是損害基線的最優(yōu)選擇,但在所有草原區(qū)以其為判定標(biāo)準(zhǔn)存在諸多困難。首先,草原受到降水影響較大,草原種類分布與降水分布呈現(xiàn)非常強(qiáng)的相關(guān)性[43],降水對(duì)草原有漸變性和波動(dòng)性影響,同一片區(qū)域的優(yōu)勢(shì)種和建群種由降水周期的改變而改變,對(duì)一個(gè)區(qū)域進(jìn)行判定時(shí),即使無(wú)人為干擾,也很難根據(jù)植被類型確定該區(qū)域就是歷史上受到干擾程度最小的狀態(tài)；其次,草原包括草甸草原、典型草原、荒漠草原等多種類型,并且內(nèi)陸草原存在著由草甸草原向荒漠退化的過(guò)程[44],若選擇的區(qū)域是典型草原或者荒漠草原,很難確定該區(qū)域原始的草原狀態(tài),進(jìn)而無(wú)法判斷該區(qū)域是否是極小的干擾狀態(tài)。HC能夠較好地反映區(qū)域環(huán)境的變化情況,但該狀態(tài)同樣不宜作為所有草原基線的狀態(tài)。首先,歷史狀態(tài)有效性程度取決于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完整性。在生態(tài)損害發(fā)生前,很少有科研機(jī)構(gòu)或個(gè)人對(duì)該區(qū)域進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè),草原區(qū)生境狀態(tài)資料匱乏；其次,歷史研究通常不是以生態(tài)環(huán)境損害為目的的研究,草原區(qū)所獲得的歷史數(shù)據(jù)常用于研究植被特征、物種演化、群落穩(wěn)定性等特征,導(dǎo)致歷史數(shù)據(jù)很難滿足損害基線定量化的要求[45]；再次,由于研究介質(zhì)和對(duì)象的自然可變性,同一區(qū)域的草原可能發(fā)生退化,植物群落、土壤性狀發(fā)生改變,導(dǎo)致在確定基線時(shí)出現(xiàn)偏差。對(duì)于草原生態(tài)自然保護(hù)區(qū)、觀測(cè)研究站等附近的草場(chǎng),由于有連續(xù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),加之保護(hù)力度強(qiáng)、人為干擾少,草原生境變化少,宜采用MDC和HC作為基線標(biāo)準(zhǔn)。

在草原露天礦復(fù)墾區(qū)、生態(tài)實(shí)驗(yàn)站等附近的草場(chǎng),宜采用BAC作為基線標(biāo)準(zhǔn)。以勝利礦區(qū)為例,復(fù)墾區(qū)土壤中嚴(yán)重缺乏有機(jī)質(zhì)、氮、磷,經(jīng)大量補(bǔ)充改良土壤后,引進(jìn)羊草、冰草、高羊茅等耐旱耐寒植被,并增加截流、保邊護(hù)底、固土、圍欄等措施,植被有所恢復(fù)。礦區(qū)活動(dòng)(剝離、采礦、運(yùn)輸)離復(fù)墾區(qū)較遠(yuǎn),不會(huì)對(duì)其造成影響。由于在修復(fù)區(qū)域有對(duì)損害過(guò)程中實(shí)現(xiàn)持續(xù)的監(jiān)測(cè)和檢驗(yàn)[46],可在不同空間尺度(Spatial Scales)和時(shí)間尺度(Temporal Scales)實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的標(biāo)準(zhǔn)化,因此BAC可以作為復(fù)墾區(qū)及周圍草原的基線標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于剩余的大部分草原地區(qū)而言,由于實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性、指標(biāo)選擇的靈活性都較強(qiáng),因此宜選擇目前受干擾程度最低的狀態(tài)作為基線判定的標(biāo)準(zhǔn)。在操作過(guò)程中,應(yīng)先對(duì)區(qū)域內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行篩選,對(duì)干擾程度進(jìn)行等級(jí)劃分,選擇綜合干擾程度最低的區(qū)域進(jìn)行樣點(diǎn)采集。此外,由于生態(tài)損害及修復(fù)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程,未來(lái)可以將LDC和BAC相結(jié)合,建立一套動(dòng)態(tài)的基線標(biāo)準(zhǔn),形成完整的從損害發(fā)生到修復(fù)治理的參照狀態(tài),以期全方位對(duì)損害事件進(jìn)行評(píng)估。

5 結(jié)論

本文以草原區(qū)生態(tài)環(huán)境損害基線確定為出發(fā)點(diǎn),系統(tǒng)總結(jié)了參照點(diǎn)位法所形成的4種參照狀態(tài),并對(duì)4種狀態(tài)在草原區(qū)的利用進(jìn)行詳盡的分析和討論。以錫林浩特典型草原為例,利用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)勝利礦區(qū)周邊草場(chǎng)進(jìn)行參照狀態(tài)的劃分,并計(jì)算出該地區(qū)4種狀態(tài)下的基線。在此基礎(chǔ)上,討論了目前4種狀態(tài)在草原區(qū)應(yīng)用存在的問(wèn)題和解決方法,并提出4種狀態(tài)應(yīng)用范圍和順序,可根據(jù)草原區(qū)實(shí)際情況采用不同狀態(tài)來(lái)確定基線。如果未受人類活動(dòng)干擾,推薦使用極小干擾狀態(tài)；如果有詳盡的歷史資料和數(shù)據(jù),推薦使用歷史狀態(tài)；草原生態(tài)自然保護(hù)區(qū)、觀測(cè)研究站等附近的草場(chǎng)適合選擇以上兩種狀態(tài)作為基線。在大部分草原地區(qū),如果可以根據(jù)要求進(jìn)行實(shí)地樣點(diǎn)采集和分析,推薦使用最小干擾狀態(tài)；如果經(jīng)過(guò)人工治理措施和科學(xué)管理,如在草原露天礦復(fù)墾區(qū)、生態(tài)實(shí)驗(yàn)站等附近的草原,推薦使用最佳可獲得狀態(tài)。本文驗(yàn)證的草原參照狀態(tài)符合中國(guó)北方草原區(qū)現(xiàn)狀,可為中國(guó)草原損害評(píng)估提供科學(xué)指導(dǎo),也為制定草原損害基線提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持,具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。