王 婭， 楊國靖， 周立華

（1.中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院沙漠與沙漠化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000； 2.中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院內(nèi)陸河流域生態(tài)水文重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730000； 3.中國科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院，北京100190；4.中國科學(xué)院大學(xué)公共政策與管理學(xué)院，北京100049）

0 引言

社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)（Social-Ecological System，SES）是人與自然相耦合的復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)，不僅包括各類相互聯(lián)系的生物-地質(zhì)-物理單元，還涵蓋了與其相關(guān)的社會(huì)主體和制度［1］。受自身演替及外部干擾的影響，該系統(tǒng)存在多穩(wěn)態(tài)、閾值效應(yīng)、自組織、歷史依賴性等特征［2］。SES 研究關(guān)注復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)空尺度上的擾沌，是目前國際上區(qū)域可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域研究的前沿和熱點(diǎn)［3］，被廣泛應(yīng)用于中微觀區(qū)域社會(huì)-生態(tài)耦合系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演化、困境分析及可持續(xù)性評(píng)價(jià)。脆弱性作為全球環(huán)境變化及可持續(xù)發(fā)展問題研究的重要視角和分析工具［4］，是SES 的關(guān)鍵屬性和研究熱點(diǎn)。農(nóng)村社區(qū)、旅游地、湖泊、草原、漁業(yè)、山地城市、沙漠化及逆轉(zhuǎn)區(qū)SES 的脆弱性評(píng)價(jià)及時(shí)空演變是國內(nèi)研究的關(guān)注重點(diǎn)［5］。國際研究則趨向于強(qiáng)調(diào)人類對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)與響應(yīng)及SES 跨尺度和多要素集成的脆弱性整合類研究［3-4］。與傳統(tǒng)的人地關(guān)系研究相比，從SES 理論出發(fā)的脆弱性研究，整合了風(fēng)險(xiǎn)、擾動(dòng)、敏感性和適應(yīng)性等分析視角［4］，更加注重對(duì)系統(tǒng)脆弱性來源、表征、機(jī)制等評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及分析模型的研究，其研究不足在于評(píng)價(jià)指標(biāo)龐雜、已有理論模型不能很好的統(tǒng)籌參差的數(shù)據(jù)、指標(biāo)和信息，忽視對(duì)擾動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)的不確定性和模糊性的定量辨識(shí)［4］。目前關(guān)于典型草原及牧場(chǎng)脆弱性的研究主要側(cè)重于氣候變化背景下，牧業(yè)對(duì)旱災(zāi)雪災(zāi)等的脆弱性［6］、牧區(qū)草原景觀生態(tài)脆弱性［7-9］、牧戶生計(jì)脆弱性［10-11］三方面。研究方法上，草地生態(tài)系統(tǒng)脆弱性多以區(qū)域尺度模型化和空間化的定量探討為主，而社會(huì)主體要素（村域、農(nóng)牧戶等）脆弱性的演化及成因分析則多采用問卷調(diào)查和文獻(xiàn)薈萃［10-12］?，F(xiàn)有研究多側(cè)重于應(yīng)用導(dǎo)向的單一視角，缺乏SES 整體性視角下牧區(qū)脆弱性動(dòng)態(tài)變化及模擬研究。

祁連山是河西內(nèi)陸河流的發(fā)源地和中國西部重要的生態(tài)屏障。長期以來，受氣候變暖、超載過牧、開山挖礦、綜合治理措施不到位等人為和自然因素的影響，2015年祁連山冰川面積和冰儲(chǔ)量較20世紀(jì)60年代減少了（396.9±116.9）km2和25.7 km3，虧損速率由4.41%·（10a）-1加快至5.82%·（10a）-1［13］；部分青海云杉人工林出現(xiàn)深層土壤旱化，水源涵養(yǎng)效能下降等生態(tài)問題［14-17］。特別是祁連山北麓牧區(qū)，草畜矛盾問題突出，草地開墾率較高［17-19］，約43.71%的天然草地出現(xiàn)不同程度的沙化型、鹽漬化型、病蟲型、毒草型和鼠兔型退化現(xiàn)象［20］。在國家日益重視生態(tài)文明與綠色發(fā)展理念的背景下，深入思考和研究祁連山生態(tài)保護(hù)與治理的關(guān)鍵癥結(jié)，尋求北麓牧區(qū)可持續(xù)發(fā)展模式是當(dāng)前亟待解決的科學(xué)問題。目前，雖然有關(guān)祁連山北麓牧區(qū)的研究成果較多，但研究視角多集中于分析氣候變化背景下區(qū)域自然生態(tài)系統(tǒng)的生物物理過程（如冰川凍土、河川徑流及植被覆蓋度、植被群落時(shí)空格局、凈初級(jí)生產(chǎn)力等的變化，林草地土壤水文特征、生物多樣性及水源涵養(yǎng)效能等）［21-23］和生態(tài)政策影響下的畜牧業(yè)發(fā)展［24-25］及農(nóng)牧民適應(yīng)［26-27］，忽略了市場(chǎng)、制度及文化等人文因素與自然生態(tài)要素的內(nèi)在連通性，缺少人文（社會(huì)）-自然（生態(tài)系統(tǒng)）耦合視角下的綜合性研究。基于此，本研究以祁連山北麓自然-人文高度耦合的甘肅肅南裕固族自治縣為案例，借助VSD（Vulnerability Scoping Diagram）分析框架，遴選并構(gòu)建祁連山北麓牧區(qū)社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，進(jìn)行脆弱性的定量化計(jì)算；應(yīng)用致脆因子診斷模型全面分析2004—2016 年影響SES 脆弱性的關(guān)鍵致脆因子，探尋該區(qū)域SES 優(yōu)化調(diào)控對(duì)策，為祁連山北麓牧區(qū)建立持久有效的SES管理體制提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

祁連山位于亞歐大陸中部，青藏、蒙新、黃土三大高原的交匯地帶，橫跨甘肅和青海兩省37 個(gè)縣市，是維護(hù)河西走廊和青藏高原生態(tài)安全的重要屏障。肅南裕固族自治縣（簡稱為肅南縣）地處祁連山北麓、河西走廊中部（97°20′～102°13′E，37°28′～39°49′N），總面積2.39×104km2，占祁連山北麓面積的76.40%，是甘肅省高山細(xì)毛羊主產(chǎn)區(qū)、河西走廊內(nèi)陸河的發(fā)源地和補(bǔ)給區(qū)。該縣覆蓋有低地草甸、溫性荒漠草原（前山山麓地帶，以旱生植被為主）、溫性草原、山地草甸和高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠草原等多種草原類型，擁有天然草地170.93×104hm2，占土地總面積的74.73%，其中可利用面積142.21×104hm2，是典型的放牧性生態(tài)系統(tǒng)［28］。作為中國唯一的裕固族自治縣，該縣由北部的明花鄉(xiāng)、中西部的紅灣寺鎮(zhèn)、馬蹄鄉(xiāng)、康樂鎮(zhèn)、大河鄉(xiāng)、祁峰鄉(xiāng)、白銀鄉(xiāng)以及東部的皇城鎮(zhèn)三塊不連續(xù)的地域組成，總?cè)丝?.76×104人，其中農(nóng)牧業(yè)人口占67.82%，人口密度每平方千米1.56 人。縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐漸向綠色有機(jī)、高端精細(xì)的現(xiàn)代農(nóng)牧業(yè)和“旅游+”型現(xiàn)代服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)變。

作為氣候帶交匯的敏感區(qū)，肅南縣自然環(huán)境與人文因素高度耦合，生態(tài)環(huán)境脆弱且易受人類活動(dòng)的擾動(dòng)，植被、土壤、冰川等陸面系統(tǒng)反應(yīng)迅速且變化顯著，是典型的高寒生態(tài)脆弱區(qū)。受氣候暖干化和粗放經(jīng)營方式的影響，肅南縣草地退化嚴(yán)重，20世紀(jì)60 年代全縣約44.50%的天然草地退化，重度退化面積接近30%，天然草地理論載畜量的降幅高達(dá)51.50%［29］。隨著以農(nóng)養(yǎng)牧、異地借牧等現(xiàn)象的出現(xiàn)，畜牧業(yè)對(duì)資源的利用與影響也相應(yīng)的由牧區(qū)擴(kuò)展至農(nóng)區(qū)。為恢復(fù)生態(tài)、保障生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能和屏障作用，1988 年肅南縣被納入甘肅祁連山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，2004 年被列為退牧還草工程項(xiàng)目縣。在禁牧、劃區(qū)輪牧、舍飼半舍飼養(yǎng)殖等措施下，2016 年該縣禁牧區(qū)草原植被蓋度、高度、產(chǎn)草量分別比2011年提高6.43%、63%、23%。肅南縣作為中國北方草地畜牧業(yè)發(fā)展的縮影，深入探討該區(qū)SES的脆弱性、演化趨勢(shì)及致脆因子，對(duì)拓展SES 的實(shí)證內(nèi)容，推進(jìn)SES 適應(yīng)性管理的理論、方法和模式等方面具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值，也可為祁連山生態(tài)保護(hù)長效機(jī)制創(chuàng)新和我國其他牧區(qū)草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供案例支撐。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

當(dāng)前全球用于SES 研究的分析框架主要有政策導(dǎo)向性、生態(tài)中心主義、脆弱性及綜合型四種類型［30］，其中Turner 等［31］提出的TVUL（Vulnerability Framework）框架作為偏向于人類中心主義的脆弱性框架，更多關(guān)注于多重生態(tài)系統(tǒng)中脆弱性主體的暴露度、敏感性、恢復(fù)力及人類活動(dòng)的行為導(dǎo)向和應(yīng)對(duì)措施，Polsky 等［32］在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出適用于區(qū)域尺度多要素、多重風(fēng)險(xiǎn)擾動(dòng)的VSD（Vulnerability Scoping Diagram）脆弱性整合評(píng)估框架，并廣泛應(yīng)用于不同區(qū)域脆弱性定量評(píng)價(jià)的案例研究中。VSD框架采用“目標(biāo)層-維度層-要素層-指標(biāo)層”逐級(jí)遞進(jìn)的圈層數(shù)據(jù)組織構(gòu)架方式，可有效反映SES 脆弱性的內(nèi)部作用機(jī)制，有助于實(shí)現(xiàn)脆弱性的定量計(jì)算。

因此，基于VSD 框架以社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)脆弱性指數(shù)為目標(biāo)層，將脆弱性分解為暴露度、敏感性和適應(yīng)能力三個(gè)維度，以完整地體現(xiàn)牧區(qū)SES 耦合、協(xié)調(diào)、發(fā)展的綜合過程，揭示該系統(tǒng)在自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等潛在壓力和風(fēng)險(xiǎn)的干擾下，暴露單元對(duì)受到脅迫的敏感程度、應(yīng)對(duì)脅迫的自適應(yīng)能力和適應(yīng)性調(diào)控下的恢復(fù)潛力。根據(jù)SES 脆弱性的定義，結(jié)合北麓牧區(qū)的地域特征與專家咨詢意見，構(gòu)建符合肅南縣SES 層級(jí)結(jié)構(gòu)與發(fā)展特點(diǎn)的脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1）。

表1 肅南縣社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Table 1 Vulnerability index system of the social-ecological system in Sunan County

暴露度作為引發(fā)生態(tài)環(huán)境變化的承載體和誘因［32］，涵蓋自然系統(tǒng)的氣候和植被狀況、社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)及牲畜數(shù)量。草地作為祁連山北麓牧區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的暴露單元，是環(huán)境發(fā)生變化的承載體。通常，可利用草地面積越小、單位草地資源的利用強(qiáng)度越強(qiáng)［33］；植被覆蓋度降低會(huì)導(dǎo)致草地質(zhì)量下降和飼草不足，使草地系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。王曉毅［33］、張存厚等［34］認(rèn)為干旱會(huì)加劇草地生態(tài)系統(tǒng)的不確定性和脆弱性，區(qū)域年均蒸發(fā)量與降水量比例的大小與草地生態(tài)系統(tǒng)承受外在風(fēng)險(xiǎn)干擾與脅迫的程度正相關(guān)。自然災(zāi)害、單位土地面積載畜量及人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度均是導(dǎo)致環(huán)境變化的根本驅(qū)動(dòng)力，是反映系統(tǒng)經(jīng)受外在壓力的正向表征。敏感性是暴露單元對(duì)外部干擾與脅迫易于感受的性質(zhì)，它源于生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)外部擾動(dòng)和內(nèi)部演替時(shí)所表現(xiàn)出來的狀態(tài)和響應(yīng)［31］。祁連山區(qū)是西北干旱、半干旱荒漠生態(tài)系統(tǒng)中森林、灌叢、草地、河流、濕地鑲嵌分布的復(fù)合型生態(tài)系統(tǒng)，林草重疊，“一地兩證”、超載過牧矛盾突出。作為典型的牧區(qū)，肅南縣SES 的敏感主體應(yīng)為草地系統(tǒng)，它關(guān)系著當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民的生計(jì)問題，其敏感性直觀體現(xiàn)在草地生產(chǎn)力與承載力的變化上，畜產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格及供需波動(dòng)是其易敏感因子，與草地系統(tǒng)敏感性正相關(guān)。肅南縣擁有豐富的礦產(chǎn)資源和旅游資源，第一產(chǎn)業(yè)以牧為主、農(nóng)業(yè)為輔，為減弱暴露單元風(fēng)險(xiǎn)脅迫，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和實(shí)施生態(tài)保護(hù)對(duì)增強(qiáng)系統(tǒng)適應(yīng)能力具有正向作用。但礦產(chǎn)開采、小水電截流發(fā)電等產(chǎn)業(yè)比重的增加不利于適應(yīng)性調(diào)控下系統(tǒng)恢復(fù)潛力的提高。受高寒山地半干旱氣候的影響，肅南縣天然草地存在季節(jié)性的產(chǎn)草量不平衡的特征，加之冷暖季節(jié)放牧空間、距離、強(qiáng)度不同，容易出現(xiàn)冷季飼草不足和超載過牧等問題，人工飼草地種植是解決這一問題重要途徑。因此，人工飼草地建設(shè)水平及地方財(cái)政支出能力均是地方政府在應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)適應(yīng)能力的體現(xiàn)。

2.2 社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的測(cè)度方法

2.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的處理

為消除指標(biāo)數(shù)據(jù)的量綱及自身變異程度和數(shù)值大小的影響，利用式（1）、（2）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理［35］。

正向指標(biāo)：

負(fù)向指標(biāo)：

式中：X'ij為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)；Xij為第i年j項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值；min{xj}和max{xj}分別為所有年份中第j項(xiàng)指標(biāo)的最小值和最大值。

2.2.2 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

權(quán)重是決定SES 脆弱性計(jì)量結(jié)果的重要因素，一般使用專家打分法、熵值法和主成分分析等方法確定。鑒于主成分分析法操作簡單、結(jié)果客觀等優(yōu)點(diǎn)［36］，本研究利用SPSS 19.0軟件進(jìn)行主成分分析，KMO 統(tǒng)計(jì)量為0.773，對(duì)應(yīng)概率P值為0.000，各變量的共同度均高于50%，提取4個(gè)公因子，特征根分別為9.290、3.110、1.497、1.132，方差累計(jì)貢獻(xiàn)率88.41%。為使公因子更具解釋力，實(shí)現(xiàn)因子載荷矩陣中系數(shù)向0～1 分化，對(duì)初始因子載荷模型進(jìn)行方差最大正交旋轉(zhuǎn)，通過公式3 和歸一化計(jì)算得到各指標(biāo)權(quán)重（表1）。

式中：M為旋轉(zhuǎn)后各主成分的載荷得分系數(shù)；N為特征根值；V為各主成分的方差貢獻(xiàn)率；C為特征根值≥1 的主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率。由于要按脆弱性的三個(gè)維度分別確定各指標(biāo)權(quán)重，故應(yīng)分別對(duì)WPCA進(jìn)行歸一化處理，得到相應(yīng)的。

在暴露度維度中，自然系統(tǒng)的暴露度權(quán)重略高于社會(huì)經(jīng)濟(jì)，植被覆蓋度指標(biāo)權(quán)重最大（0.241），經(jīng)濟(jì)增長增速權(quán)重最?。?.003），氣候因素中干燥度指數(shù)和受災(zāi)面積對(duì)暴露度的貢獻(xiàn)較小。由于祁連山北麓牧區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)存在多重耦合與本底脆弱的特征，草地生態(tài)系統(tǒng)受人類活動(dòng)的影響遠(yuǎn)高于氣候變化，其影響突出表現(xiàn)在以草地三化面積為表征的植被景觀變化上，權(quán)重值為0.239。SES 的敏感性主要來源于肉類總產(chǎn)量的供給波動(dòng)，而農(nóng)林牧漁從業(yè)人數(shù)對(duì)其的影響甚微（0.053）。人均地方財(cái)政支出和飼草種植面積作為表征地方政府應(yīng)對(duì)環(huán)境與政策變化的能力與措施，是降低肅南縣SES 暴露單元風(fēng)險(xiǎn)脅迫和敏感性的關(guān)鍵點(diǎn)，在適應(yīng)能力維度中的貢獻(xiàn)度高達(dá)48.90%，權(quán)重分別為0.252 和0.237。

2.2.3 脆弱性定量模型構(gòu)建

目前，脆弱性的定量計(jì)算主要采用函數(shù)模型法、主成分分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型法、空間多準(zhǔn)則評(píng)估及圖層疊置法［37］。為準(zhǔn)確計(jì)算研究對(duì)象的脆弱性程度，學(xué)者們提出了如下脆弱性指數(shù)的計(jì)算模型（表2）。結(jié)合肅南縣的自然人文特點(diǎn)，依據(jù)VSD 框架中暴露度-敏感性-適應(yīng)能力間的因果聯(lián)系及邏輯關(guān)系，在參考陳佳［4］、姚成勝［35］、李小維等［38］的實(shí)證研究后，選擇Frazier［39］的顯式空間脆弱性指數(shù)計(jì)算模型（Spatially Explicit Resilience-Vulnerability model，SERV）（式4），進(jìn)行SES 脆弱性的定量測(cè)度。

表2 脆弱性指數(shù)計(jì)算公式Table 2 List of the calculation formula of vulnerability index

2.3 致脆因子診斷模型

為進(jìn)一步識(shí)別影響肅南縣SES 脆弱性的主要因素，以便有針對(duì)性地調(diào)整當(dāng)?shù)噩F(xiàn)行發(fā)展規(guī)劃與政策體制，保障SES 協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。采用障礙度模型［44］，對(duì)表1 中18 個(gè)二級(jí)因素的因子貢獻(xiàn)度、指標(biāo)偏離度和障礙度進(jìn)行致脆因子診斷。其中，因子貢獻(xiàn)度為單因素對(duì)總目標(biāo)的影響程度，即單因素對(duì)總目標(biāo)的權(quán)重；指標(biāo)偏離度表示單項(xiàng)指標(biāo)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)之間的差距，為單項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值與100%之差；障礙度表示單項(xiàng)指標(biāo)對(duì)社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的影響值，該指標(biāo)是系統(tǒng)脆弱性診斷的目的和結(jié)果。

式中：Mj為單項(xiàng)指標(biāo)的障礙度；(1-X'ij)表示指標(biāo)偏離度；Ri×Wj表示因子貢獻(xiàn)度；Ri為第i項(xiàng)分類指標(biāo)的權(quán)重；Wj為第i項(xiàng)分類指標(biāo)中第j個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。

2.4 數(shù)據(jù)來源

社會(huì)經(jīng)濟(jì)及部分生態(tài)指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于《張掖市統(tǒng)計(jì)年鑒》和《肅南縣國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》（2004—2016 年）。草原植被覆蓋度、草原三化面積、退牧還草面積來源于張掖市林業(yè)與草原局歷年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。利用曲線擬合近似估算個(gè)別年份缺失的草原覆蓋度和三化面積數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 肅南縣社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)的暴露度評(píng)價(jià)與分析

肅南縣屬于高山冰凍圈與干旱區(qū)綠洲相耦合的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。李永格［21］、丁永建［45］等認(rèn)為肅南是祁連山北麓社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響力最高的縣區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)敏感性高而彈性力低［21］，屬于易受冰川變化影響的高暴露度地區(qū)［45］。得益于退牧還草工程和降水增加，肅南縣自然系統(tǒng)的暴露度顯著下降，SES暴露度指數(shù)由2004 年的0.476 下降至2006 年的0.374。隨著“畜牧富縣”、“旅游活縣”戰(zhàn)略的推進(jìn)，2007—2013 年肅南縣加快綠色畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)化建設(shè)和民族文化旅游資源開發(fā)，縣域草食畜飼養(yǎng)量和人均GDP顯著提高，社會(huì)經(jīng)濟(jì)暴露度快速上升［46］。受氣候暖干化影響，冰川消融增強(qiáng)了系統(tǒng)的潛在暴露度及自然災(zāi)害的危險(xiǎn)性［47］。故而，SES 暴露度指數(shù)在此階段呈快速上漲趨勢(shì)。但到2014—2016年，草原補(bǔ)獎(jiǎng)?wù)邔?shí)施使飼草種植面積大幅增加，在草地資源相對(duì)人口與經(jīng)濟(jì)承載力雙重富余的情況下［48］，自然系統(tǒng)的暴露度顯著下降。由于經(jīng)濟(jì)增長增速放緩，社會(huì)經(jīng)濟(jì)暴露度趨于平穩(wěn)，SES 暴露度指數(shù)逐年下降至0.445。

3.2 肅南縣社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)的敏感性評(píng)價(jià)與分析

在全國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，肅南縣SES 內(nèi)部要素對(duì)旅游產(chǎn)業(yè)、生態(tài)政策、市場(chǎng)波動(dòng)的靈敏性和響應(yīng)度日漸明顯，SES 敏感性指數(shù)由2004 年0.269 逐年上升至2016 年的0.699。伴隨旅游產(chǎn)業(yè)開發(fā)和天然林保護(hù)、退牧還草、生態(tài)移民等生態(tài)政策的實(shí)施，當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民的生計(jì)模式已從高度依賴自然資源的畜牧生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榉拍?、圈養(yǎng)舍飼、飼草種植、非農(nóng)產(chǎn)業(yè)兼業(yè)、旅游服務(wù)、季節(jié)性務(wù)工等相結(jié)合的多元生計(jì)方式［26-27］，例如皇城鎮(zhèn)中從事個(gè)體經(jīng)營或外出務(wù)工的人口已占到50.16%和19.24%［26］。牧業(yè)從業(yè)人員的金字塔狀年齡分布結(jié)構(gòu)，已出現(xiàn)明顯的代際轉(zhuǎn)型趨向［27］。受國內(nèi)畜產(chǎn)品市場(chǎng)兩輪價(jià)格上漲的影響，肅南縣羊肉市場(chǎng)價(jià)格自2007年后上漲明顯，有效刺激了當(dāng)?shù)匦螽a(chǎn)品的生產(chǎn)和供給，牛羊肉總產(chǎn)量由2004 年的5 200 噸上升至2016 年的9 683.15噸，年均增長率5.11%。作為草叢-地境界面上生態(tài)系統(tǒng)敏感程度的表征，草地三化面積有所減少，草地系統(tǒng)的敏感程度自2013年后逐漸減弱。

3.3 肅南縣社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)能力評(píng)價(jià)與分析

作為降低系統(tǒng)脆弱性的驅(qū)動(dòng)因子，2004—2016年肅南縣SES 適應(yīng)能力總體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。該指數(shù)上漲的原因在于社會(huì)系統(tǒng)應(yīng)災(zāi)能力的顯著增強(qiáng)，其中人均地方財(cái)政支出貢獻(xiàn)較大，2010 年后該指標(biāo)以年均20.85%的速度上漲。而2004—2010年間肅南縣適應(yīng)能力指數(shù)漲落的原因還與退牧還草工程實(shí)施面積的波動(dòng)相關(guān)。2011年國家開始實(shí)施草原生態(tài)補(bǔ)助獎(jiǎng)勵(lì)政策并鼓勵(lì)種植優(yōu)良牧草。2012年起，肅南縣飼草種植面積逐年增加，2015 和2016 年種植面積的增長率高達(dá)65.36%和39.72%，有效緩解了牲畜需草量與草原產(chǎn)草量不足的矛盾，SES 適應(yīng)能力顯著增強(qiáng)。第三產(chǎn)業(yè)作為表征區(qū)域生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標(biāo)志，可有效提升SES 應(yīng)對(duì)外部災(zāi)害和沖擊的能力，而第二產(chǎn)業(yè)在此方面貢獻(xiàn)甚微甚至?xí)绊懙谌a(chǎn)業(yè)對(duì)提升系統(tǒng)適應(yīng)能力的貢獻(xiàn)度。適時(shí)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變以礦產(chǎn)資源無序開采為主的工業(yè)發(fā)展模式，構(gòu)建立體型牧區(qū)綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)體系，推動(dòng)生態(tài)旅游及其配套服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展是增強(qiáng)肅南社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵［49］。

3.4 肅南縣社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)及態(tài)勢(shì)

借助VSD 框架和脆弱性指數(shù)計(jì)算模型，對(duì)肅南縣SES 脆弱性進(jìn)行測(cè)度，結(jié)果表明：（1）2004—2006年，隨著暴露度指數(shù)的下降和適應(yīng)能力的提高，該縣SES 脆弱性顯著降低，特別是在2006年下降至最低值0.374。這與生態(tài)保護(hù)工程退牧還草的實(shí)施有關(guān)。（2）伴隨退牧還草工程實(shí)施面積的減少、畜產(chǎn)品市場(chǎng)敏感性及縣域經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響力的加強(qiáng)，系統(tǒng)的暴露度和敏感性指數(shù)穩(wěn)步提高，SES 脆弱性由2007年的0.609 上升至2014 年的1.081。而系統(tǒng)的適應(yīng)能力在此階段卻表現(xiàn)出低水平緩慢上升的特點(diǎn)。究其原因，肅南縣第三產(chǎn)業(yè)增加值雖穩(wěn)步提升，但受第二產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的影響，產(chǎn)值比重卻逐年下降，減弱了對(duì)系統(tǒng)適應(yīng)能力的貢獻(xiàn)度。（3）2015—2016 年，SES 敏感度逐漸趨于穩(wěn)定，在適應(yīng)能力顯著提高的背景下（2013 年后第三產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展、2014 年后飼草種植面積顯著增加），自然系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的暴露度顯著下降，系統(tǒng)脆弱性下降至0.440（圖1）。

圖1 2004—2016年肅南縣社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)脆弱性演變趨勢(shì)Fig.1 Evolution trend of the vulnerability of social-ecological system in Sunan County from 2004 to 2016

3.5 肅南縣社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)的致脆因子診斷

為探究肅南縣SES 主要的致脆因子，從歷年暴露度、敏感性、適應(yīng)能力的指標(biāo)障礙度結(jié)果中篩選出障礙度≥8%且排名前兩位的指標(biāo)（表3）。（1）從暴露度因素的排序可知，牲畜密度E5 和人均GDP E6是影響SES 暴露度漲落的潛在風(fēng)險(xiǎn)因子；隨著降雨量的減少和牲畜數(shù)量的大幅度上升，草地的承載壓力增大，植被覆蓋度E3 成為影響2009—2013 年這一階段SES 暴露度漲落的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素，但其影響力相對(duì)較弱；2014—2016 年，第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值下降導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)增長增速放緩，人均草地面積增加是緩解SES風(fēng)險(xiǎn)脅迫的主要限制因素。經(jīng)濟(jì)活動(dòng)作為連接地區(qū)物質(zhì)流、能量流、信息流和政府、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)、個(gè)人等各主體運(yùn)作發(fā)展的載體，應(yīng)適時(shí)放緩其發(fā)展增速并調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加快推動(dòng)旅游、文化、科教等生態(tài)服務(wù)業(yè)的發(fā)展。（2）從敏感性因素的排序來看，作為祁連山北麓重要的畜牧業(yè)生產(chǎn)基地，肅南縣生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類活動(dòng)的擾動(dòng)反應(yīng)敏感且具有正反饋的放大作用，草原三化面積S1始終是SES 敏感性的風(fēng)險(xiǎn)來源。2008年之前，肉類總產(chǎn)量S3和羊肉市場(chǎng)價(jià)格增長緩慢，成為SES 敏感性提升的主要限制性因素，但隨著政府對(duì)畜產(chǎn)品品質(zhì)和品牌競(jìng)爭(zhēng)力培育力度的加大，敏感性貢獻(xiàn)逐漸增加。農(nóng)牧民對(duì)生態(tài)政策影響的敏感性和適應(yīng)性主要體現(xiàn)在其從業(yè)人數(shù)和收入的變化上，牧民生計(jì)多元化和牧業(yè)生產(chǎn)代際轉(zhuǎn)型是影響SES 敏感性的抑制因素。（3）從適應(yīng)性因素的排序來看，2010 年之前，肅南縣飼草種植規(guī)?；揪S持在1 546.66～1 946.66 hm2，財(cái)政支持力度上漲相對(duì)緩慢（年均上漲1 843.66×104元），是制約該縣SES 適應(yīng)能力提升的主要障礙因素。伴隨著牲畜數(shù)量持續(xù)上漲和草地生態(tài)退化的潛在風(fēng)險(xiǎn)，貫徹實(shí)施退牧還草政策則成為SES 增強(qiáng)應(yīng)對(duì)外部干擾與沖擊的重要突破口。（4）核算排名前四的致脆因子的出現(xiàn)頻次和障礙度：暴露度類指標(biāo)出現(xiàn)頻次24次，障礙度總值3.964；敏感性類和適應(yīng)性類指標(biāo)出現(xiàn)頻次僅為16 次和12 次，障礙度總值分別為2.245 和1.226。表明肅南縣SES 脆弱性的潛在風(fēng)險(xiǎn)和障礙因子主要來源于系統(tǒng)的暴露度，牲畜密度、人均GDP、植被覆蓋度是影響系統(tǒng)暴露度漲落的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素，退牧還草工程及財(cái)政支出支持力度是SES脆弱性提升的關(guān)鍵致脆因素。

表3 肅南縣社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)主要障礙因子Table 3 Main obstacle factors of social-ecological system in Sunan County

4 討論

肅南縣SES 脆弱性雖在2014 年后呈遞減趨勢(shì)，但祁連山特殊的地理位置和社會(huì)-生態(tài)特質(zhì)決定了其對(duì)氣候變化、牧業(yè)生產(chǎn)、旅游開發(fā)等外部擾動(dòng)的敏感性和脆弱性。未來肅南縣應(yīng)放緩經(jīng)濟(jì)發(fā)展增速，構(gòu)建立體型綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)體系以增強(qiáng)SES 的適應(yīng)能力。本文研究表明，第三產(chǎn)業(yè)可提升SES 應(yīng)對(duì)能力，而第二產(chǎn)業(yè)非但不能提升SES 的抗逆性還會(huì)削弱第三產(chǎn)業(yè)在此方面的貢獻(xiàn)度。因此，在當(dāng)前祁連山生態(tài)綜合整治和國家公園體制試點(diǎn)建設(shè)背景下，應(yīng)轉(zhuǎn)變第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展高度依賴礦產(chǎn)開采、無序經(jīng)營的情勢(shì)，降低依靠無序能源開發(fā)產(chǎn)生的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)，加大財(cái)政支出力度，推動(dòng)生態(tài)旅游及其配套服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)畜牧業(yè)數(shù)量型發(fā)展模式，減少牲畜數(shù)量，提升草地畜牧業(yè)的需求、品牌、品質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)高附加值畜牧業(yè)的回歸性升級(jí)。第二，推進(jìn)落實(shí)草原生態(tài)保護(hù)政策，重建社會(huì)系統(tǒng)管理和生態(tài)系統(tǒng)管理的尺度匹配以降低SES 脆弱性風(fēng)險(xiǎn)。草場(chǎng)退化是牧區(qū)SES 互動(dòng)和反饋在陸面系統(tǒng)的體現(xiàn)，其實(shí)質(zhì)是社會(huì)系統(tǒng)管理和生態(tài)系統(tǒng)管理長期形成的尺度匹配被破壞的結(jié)果［50］。加強(qiáng)退牧還草工程落實(shí)力度，并將其與社區(qū)共管機(jī)制結(jié)合，形成“部門合作”與“公私合作”雙向維度的行動(dòng)者網(wǎng)絡(luò)來增強(qiáng)SES的管理彈性和尺度匹配度。

SES 是一個(gè)多尺度聯(lián)結(jié)的復(fù)雜巨系統(tǒng)，存在諸多的不確定性與模糊性，如何克服SES 脆弱性評(píng)價(jià)中指標(biāo)體系龐雜、相關(guān)性高，理論模型對(duì)數(shù)據(jù)、信息統(tǒng)籌性、邏輯性不強(qiáng)等問題是當(dāng)前研究的難點(diǎn)?，F(xiàn)有的SES 脆弱性分析模型關(guān)注于對(duì)脆弱性產(chǎn)生原因及機(jī)理的概念化表述和驅(qū)動(dòng)因素內(nèi)在聯(lián)系的表達(dá)，缺少適用于定量探究區(qū)域尺度多重要素聯(lián)結(jié)、多重風(fēng)險(xiǎn)擾動(dòng)的整合型評(píng)估框架。Polsky等［32］提出的VSD 模型配有規(guī)范分析的八步流程，目標(biāo)層-維度層-要素層-指標(biāo)層逐級(jí)遞進(jìn)、逐項(xiàng)細(xì)化的信息識(shí)別和數(shù)據(jù)統(tǒng)籌方式，具有一定的兼容性、延展性和區(qū)域適用性，且該方法過程簡單，評(píng)價(jià)結(jié)果直觀明了，便于脆弱性的定量化計(jì)算，可操作性強(qiáng)，能較好地解決當(dāng)前SES 脆弱性整合評(píng)估中的問題。但該模型難以解決地方性特質(zhì)和生境分布不均衡、評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊化及其區(qū)域影響的差異化問題，因此，該模型在空間維度脆弱性應(yīng)用中有待進(jìn)一步改進(jìn)。

5 結(jié)論

本研究基于VSD框架的“暴露度-敏感性-適應(yīng)性”3 個(gè)維度，以祁連山北麓典型牧區(qū)肅南縣為例，利用Frazier 等［39］的顯式空間脆弱性指數(shù)計(jì)算模型和致脆因子診斷模型全面分析了肅南縣社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性及其致脆因子，結(jié)論如下：2004—2016 年間，肅南縣SES 的暴露度指數(shù)介于0.374～0.725，整體呈先降-再升-后降的趨勢(shì)；敏感性指數(shù)和適應(yīng)性指數(shù)均波動(dòng)上漲；脆弱性指數(shù)由2006年的0.327 持續(xù)上升至2014 年的1.081 之后下降至2016年的0.440。肅南縣SES 脆弱性的潛在風(fēng)險(xiǎn)和致脆因子主要來源于系統(tǒng)的暴露度，牲畜密度、人均GDP、植被覆蓋度是影響系統(tǒng)暴露度漲落的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素，退牧還草工程及財(cái)政支出支持力度是SES脆弱性提升的關(guān)鍵致脆因素。