菅寧紅,陳雅如,姜雪梅

(1.國家林業(yè)和草原局發(fā)展研究中心,北京 100714；2.北京林業(yè)大學(xué),北京 100083)

青藏高原是中國及東南亞的江河之源,是亞洲乃至北半球氣候變化的啟動(dòng)區(qū),也是中國乃至世界的高寒生物資源寶庫,其作為“第三極”的生態(tài)地位與作用獨(dú)一無二[1]。黨的十八大以來,黨中央高度重視青藏高原的生態(tài)保護(hù)工作,提出把青藏高原打造成為全國乃至國際的生態(tài)文明建設(shè)高地[2],高度肯定了青藏高原的生態(tài)安全屏障地位。然而,青藏高原生態(tài)環(huán)境本身脆弱敏感,再加上氣候暖濕化和人為活動(dòng)的影響,其生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加大。青藏高原主要的4類生態(tài)系統(tǒng),草地、荒漠與裸地、灌叢和森林都面臨退化問題。草地退化面積比例高達(dá)80%以上,主要分布在青藏高原西北部；森林灌叢退化面積比例達(dá)59%,主要分布在橫斷山河谷地區(qū)；中度以上沙化土地面積約46.9萬km2,主要分布在青藏高原西北干旱地區(qū),特別是羌塘高原和柴達(dá)木盆地周邊；中度以上水土流失面積約為46萬km2,主要分布在東南部高山峽谷地區(qū)[3]。在年均升溫0.052℃情景下,50年后青藏高原凍土面積將縮小13.5%,100年后將縮小46%,多年凍土將只存在于羌塘高原與極高山地[4]。如何保障和提升青藏高原生態(tài)安全狀況成為維護(hù)國家生態(tài)安全的重要課題。本文構(gòu)建了青藏高原生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和方法,通過文獻(xiàn)資料搜集和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研,測(cè)算出青藏高原各生態(tài)系統(tǒng)和各市(縣)的生態(tài)安全指數(shù),提出森林、草原、濕地、雪域和荒漠生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)安全的提升路徑以及保障青藏高原生態(tài)安全的總體策略。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

2021年10月,課題組在青藏兩省區(qū)開展實(shí)地調(diào)研,通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、座談交流、專家咨詢等方法,獲取了青海、西藏主要生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全數(shù)據(jù)、政策性文件以及實(shí)地圖片等相關(guān)數(shù)據(jù)。生態(tài)安全數(shù)據(jù)主要來自《西藏統(tǒng)計(jì)年鑒》[5-7]、《青海統(tǒng)計(jì)年鑒》[8-10]、《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》[11-13]，以及當(dāng)?shù)亓植菥?、氣象局所提供的部分?jǐn)?shù)據(jù)。政府文件主要有《青藏高原生態(tài)文明建設(shè)狀況白皮書》(1)國務(wù)院.青藏高原生態(tài)文明建設(shè)狀況白皮書.2018.、《2020年青海省國土綠化公報(bào)》(2)青海省林業(yè)和草原局.2020年青海省國土綠化公報(bào).2021.、《西藏“十四五”林業(yè)和草原保護(hù)發(fā)展規(guī)劃》(3)中共西藏自治區(qū)委員會(huì).西藏“十四五”林業(yè)和草原保護(hù)發(fā)展規(guī)劃.2021.、《青?！笆奈濉绷謽I(yè)和草原保護(hù)發(fā)展規(guī)劃》(4)青海省人民政府辦公廳.青?！笆奈濉绷謽I(yè)和草原保護(hù)發(fā)展規(guī)劃.2022.等。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

以青藏高原地區(qū)青海和西藏兩省區(qū)為評(píng)估對(duì)象,采用生態(tài)安全指數(shù)體系對(duì)森林、草原、濕地、雪域、荒漠等5個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全狀況進(jìn)行評(píng)估,形成了省域?qū)用婧蜕鷳B(tài)系統(tǒng)層面的生態(tài)安全指數(shù)、生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)指數(shù)與壓力指數(shù)。

在生態(tài)安全概念的基礎(chǔ)上,結(jié)合生態(tài)學(xué)、資源經(jīng)濟(jì)學(xué)等專家建議,從“狀態(tài)指標(biāo)”和“壓力指標(biāo)”兩方面構(gòu)建生態(tài)安全指標(biāo)體系[14-16]。狀態(tài)指標(biāo)反映生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境條件、資源質(zhì)量狀況及遭受的自然災(zāi)害等情況,前兩者為正向描述、后者為負(fù)向描述。壓力指標(biāo)描述生態(tài)系統(tǒng)受到人為活動(dòng)的影響,包括人類社會(huì)活動(dòng)造成的損害以及保護(hù)自然、修復(fù)自然生態(tài)系統(tǒng)的情況,前者為負(fù)向描述、后者為正向描述。這2組指標(biāo)構(gòu)成了生態(tài)安全概念中最基本的關(guān)系,即安全性就是生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)和承受壓力的比較關(guān)系[17]。在此基礎(chǔ)上,細(xì)化了森林、草原、濕地、雪域、荒漠等5個(gè)生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)的指標(biāo),包括類型指標(biāo)、時(shí)空指標(biāo)和解析指標(biāo)。分別描述各生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特征、時(shí)間變化和空間差異、產(chǎn)生原因和可改進(jìn)因素。

1.3 指標(biāo)計(jì)算和評(píng)價(jià)方法

生態(tài)安全指數(shù),包括生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)和生態(tài)安全壓力指數(shù)。狀態(tài)指數(shù)反映生態(tài)系統(tǒng)本身的安全狀況,狀態(tài)指數(shù)越大,表示該地區(qū)生態(tài)安全狀況越好；壓力指數(shù)反映地區(qū)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)安全狀態(tài)產(chǎn)生的直接或間接的影響和壓力,壓力指數(shù)越大,表示該地區(qū)生態(tài)安全壓力越大,生態(tài)安全狀況越差。根據(jù)生態(tài)安全指數(shù)的高低,分為5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)(表1),等級(jí)越高則生態(tài)越安全。

表1 生態(tài)安全評(píng)價(jià)等級(jí)表Tab.1 Ecological security classification

以森林生態(tài)系統(tǒng)為例,森林生態(tài)安全指數(shù)的基本構(gòu)成形式如下:

式中:It表示某縣的森林生態(tài)安全指數(shù)；Y為某縣的森林生態(tài)安全壓力指數(shù)；Z為某縣的森林生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)。

森林生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)指數(shù)Z、壓力指數(shù)Y的計(jì)算公式為:

式中:s為對(duì)應(yīng)系統(tǒng)壓力指標(biāo)的個(gè)數(shù)；wj為第j個(gè)壓力指標(biāo)的權(quán)重；yj為壓力指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù),j=1,2,…,s。

權(quán)重的確定一般有主觀和客觀2種方法[18-9],本研究以“熵權(quán)法”和“專家法”為基礎(chǔ),采用客觀法和主觀法相結(jié)合的指標(biāo)“雙權(quán)重”模型。

各生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)(壓力)指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算公式為:

式中:w1j,w2j分別表示狀態(tài)(壓力)指標(biāo)的熵權(quán)和專家權(quán)。

第j個(gè)狀態(tài)(壓力)指標(biāo)的“熵權(quán)法”公式為:

式中:s為狀態(tài)(壓力)指標(biāo)的個(gè)數(shù)；hj為第j個(gè)指標(biāo)的信息效用價(jià)值。其中:

第j個(gè)狀態(tài)(壓力)指標(biāo)的“專家法”公式為:

生態(tài)安全指數(shù)為各生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)安全指數(shù)與區(qū)域內(nèi)各生態(tài)系統(tǒng)面積比率的乘積之和。

2 結(jié)果與分析

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

青藏高原生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括基礎(chǔ)狀態(tài)、系統(tǒng)壓力,以及森林、草原、濕地、雪域、荒漠生態(tài)系統(tǒng)共7個(gè)層級(jí),以“熵權(quán)法”和“專家法”2項(xiàng)權(quán)重為基礎(chǔ),平均得到最終權(quán)重(表2)。

表2 青藏高原生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.2 Indicator system of ecological security of the Qinghai-Tibet Plateau

2.2 生態(tài)安全指數(shù)

從生態(tài)安全指數(shù)的評(píng)估結(jié)果來看(圖1),青藏高原生態(tài)安全性較高,均處于0.6～0.8之間,處于生態(tài)安全等級(jí)第四級(jí)。2015,2017,2021年間,青藏高原生態(tài)安全指數(shù)均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),雖然西藏生態(tài)安全指數(shù)變化幅度比青海大,但西藏生態(tài)安全性總體上要高于青海。2015,2017,2021年間，森林、草原、濕地、雪域、荒漠等5個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全指數(shù)均值都大于0.6(表3),處于生態(tài)安全等級(jí)第四級(jí)。其中,2015年西藏和青海的森林、濕地2個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全等級(jí)處于第三級(jí),臨界安全和較安全之間。

圖1 青藏高原生態(tài)安全指數(shù)Fig.1 Ecological security index of the Qinghai-Tibet Plateau

表3 青藏高原各生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全指數(shù)表Tab.3 Ecological security index of each ecosystem on the Qinghai-Tibet Plateau

2.3 生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)和壓力評(píng)價(jià)

1)狀態(tài)指數(shù)。由表4可知,青藏高原草原生態(tài)系統(tǒng)的總體狀態(tài)是最好的(0.592)；雪域生態(tài)系統(tǒng)(0.477)的狀態(tài)次之；濕地(0.422)和森林(0.421)生態(tài)系統(tǒng)再次之,其中,西藏森林生態(tài)系統(tǒng)(0.490)、濕地生態(tài)系統(tǒng)(0.447)、雪域生態(tài)系統(tǒng)(0.515)的狀態(tài)均優(yōu)于青海(0.353，0.397，0.438)；因荒漠生態(tài)系統(tǒng)的缺失值較多未列入比較,根據(jù)已有數(shù)據(jù)可知青藏高原的荒漠生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)較好(0.624)。

2)壓力指數(shù)。由表5可知,青藏高原森林和草原生態(tài)系統(tǒng)壓力最小,壓力指數(shù)均值均為0.022,荒漠(0.026)和濕地(0.033)生態(tài)系統(tǒng)的壓力次之,雪域生態(tài)系統(tǒng)(0.038)壓力最大。青海森林(0.036)、濕地(0.043)、雪域(0.046)生態(tài)系統(tǒng)的壓力大于西藏(0.009，0.022，0.029)；草原(0.021)、荒漠(0.019)生態(tài)系統(tǒng)的壓力小于西藏(0.023，0.029)。

表4 青藏高原各生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)指數(shù)表Tab.4 State indicators of each ecosystem on the Qinghai-Tibet Plateau

表5 青藏高原各生態(tài)系統(tǒng)壓力指數(shù)表Tab.5 Pressure indicators of each ecosystem on the Qinghai-Tibet Plateau

2.4 市縣級(jí)層面生態(tài)安全評(píng)價(jià)

1)市級(jí)層面。2015,2017,2021年間,西藏自治區(qū)及青海省各市生態(tài)較為安全,生態(tài)安全指數(shù)均呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)(表6)。生態(tài)安全指數(shù)最低的市,2015年為西藏自治區(qū)阿里地區(qū)(0.560),2017年青海省海北藏族自治州(0.610),2021年為青海省海西蒙古族藏族自治州(0.584)；3年中生態(tài)安全性最高的地區(qū)均為西藏自治區(qū)林芝市,指標(biāo)值分別為0.730,0.875,0.835。

2)縣域?qū)用妗?015,2017,2021年,西藏自治區(qū)林芝市墨脫縣生態(tài)安全指數(shù)均為最高(表7),指標(biāo)值分別為0.836,0.978與0.941；2015年最低值在青海省黃南藏族自治州同仁縣,指標(biāo)值為0.495,2017年最低值在青海省海北藏族自治州剛察縣,指標(biāo)值為0.532,2021年最低值在青海省海西蒙古族藏族自治州直轄地區(qū),指標(biāo)值為0.271。

表6 西藏自治區(qū)和青海省各市生態(tài)安全指數(shù)表Tab.6 Ecological security indexofthecities in Tibet and Qinghai

表7 西藏自治區(qū)和青海省縣域生態(tài)安全指數(shù)端值表Tab.7 End values of ecological security index of the counties in Tibet and Qinghai

(續(xù)表)

3 保障和提升生態(tài)安全路徑

3.1 各生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)安全的提升路徑

基于青藏高原各生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)和面臨的主要問題,提出森林資源綜合管理、草原多種功能協(xié)調(diào)統(tǒng)一、保護(hù)修復(fù)濕地資源、監(jiān)測(cè)和保護(hù)冰川、“治”和“防”荒漠的生態(tài)安全提升路徑[20-21]。一是對(duì)森林資源進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃,加強(qiáng)天然林和公益林保護(hù),落實(shí)嚴(yán)格的管護(hù)和執(zhí)法；加強(qiáng)森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系建設(shè),健全完善森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)、森林火災(zāi)阻隔系統(tǒng),提升森林撲火的技術(shù)與基礎(chǔ)設(shè)施。二是科學(xué)優(yōu)化草原利用方式,積極推進(jìn)草地植保和草地改良,加強(qiáng)鼠蟲害防治,樹立管、建、用相統(tǒng)一,責(zé)、權(quán)、利相結(jié)合的新觀念,探索人、草、畜協(xié)調(diào)發(fā)展的畜牧業(yè)生產(chǎn)方式。三是保護(hù)修復(fù)濕地資源,實(shí)行濕地面積總量管控制度,以現(xiàn)有自然保護(hù)區(qū)為核心,形成科學(xué)合理的自然保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò),嚴(yán)格實(shí)行濕地分級(jí)管理責(zé)任體系,探索完善濕地生態(tài)管護(hù)員制度。四是建立冰川生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理體系,運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)手段開展冰川長(zhǎng)時(shí)序監(jiān)測(cè),建立完善冰川災(zāi)害預(yù)警體系。五是加強(qiáng)防沙治沙植物選育工作,提高防沙治沙科技含量,加強(qiáng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)；建立嚴(yán)格的保護(hù)監(jiān)管制度,全面落實(shí)沙化土地治理責(zé)任制。

3.2 不同地區(qū)的生態(tài)安全提升路徑

根據(jù)青藏高原的區(qū)域特征和面臨的生態(tài)安全問題,提出生態(tài)安全提升路徑。青藏高原的原始森林資源豐富,森林以天然林為主、人工林為輔,主要分布在東南部川藏高山峽谷和藏南谷地,但面臨著森林退化以及中度和重度以上水土流失等問題,該地區(qū)應(yīng)以保護(hù)森林資源為主,堅(jiān)持保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主,結(jié)合水土流失綜合治理,提高森林涵養(yǎng)水源的生態(tài)功能。羌塘高原、三江源地區(qū)是青藏高原腹地,草原、灌叢、濕地、冰川等資源豐富,但草原退化、土地沙化、凍土面積萎縮、野生動(dòng)植物棲息地破碎化等問題日趨嚴(yán)重,該地區(qū)應(yīng)以草原保護(hù)修復(fù)為主,對(duì)若爾蓋、青海湖畔和中甸等草原質(zhì)量好的地區(qū)加強(qiáng)保護(hù),對(duì)存在中度和重度退化的草原進(jìn)行自然和人為修復(fù),加強(qiáng)鼠蟲害防治,堅(jiān)持以草定畜、草畜平衡,嚴(yán)格實(shí)行禁牧、休牧、輪牧。以柴達(dá)木盆地為主的西北干旱地區(qū),則以保護(hù)荒漠生態(tài)系統(tǒng)為主,防治結(jié)合,以防為主,對(duì)煤、石油等礦產(chǎn)資源進(jìn)行適度開發(fā)利用。

3.3 青藏高原生物多樣性提升路徑

青藏高原物種豐富,特有物種和珍稀瀕危物種數(shù)量多,是全球生物多樣性保護(hù)的熱點(diǎn)地區(qū),但外來物種入侵風(fēng)險(xiǎn)隱患大,棲息地破碎化比較嚴(yán)重。通過建立國家公園、自然保護(hù)區(qū)等不同類型自然保護(hù)地,對(duì)青藏高原生物多樣性資源保藏和保護(hù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。第二次青藏科考調(diào)查表明:絕大多數(shù)動(dòng)、植物新屬(種)發(fā)現(xiàn)于自然保護(hù)地[3]。三江源國家公園體制試點(diǎn)以來,藏原羚、藏野驢、白唇鹿和野牦牛等有蹄類物種數(shù)量恢復(fù)成效顯著,雪豹、棕熊等食肉動(dòng)物數(shù)量也實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)[3]。因此,應(yīng)進(jìn)一步整合優(yōu)化青藏高原的各級(jí)各類自然保護(hù)地,建立以國家公園群為主體的自然保護(hù)地體系,推動(dòng)青藏高原生物多樣性保護(hù)[22-23]。以正式設(shè)立的三江源國家公園為先導(dǎo),加快推進(jìn)祁連山、香格里拉普達(dá)措2個(gè)國家公園體制試點(diǎn),積極籌劃昆侖山、青海湖、羌塘、珠穆朗瑪峰、貢嘎山等國家公園創(chuàng)建,構(gòu)建青藏高原國家公園群,提升“地球第三極”的生態(tài)安全狀況,有效保障國家生態(tài)安全屏障。

4 結(jié)語

青藏高原具有獨(dú)特的地理區(qū)位和資源特性,2015—2021年間,青藏高原生態(tài)安全指數(shù)處于0.6～0.8之間,且呈先上升后下降的趨勢(shì),森林、草原、濕地、雪域、荒漠5個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全指數(shù)均值都大于0.6,草原生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)指數(shù)最高,森林生態(tài)系統(tǒng)壓力指數(shù)最小,西藏生態(tài)安全指數(shù)整體高于青海。青藏高原生態(tài)安全的提升路徑為對(duì)森林進(jìn)行綜合管理,以東南部川藏高山峽谷和藏南谷地為主；草原注重多種功能協(xié)調(diào)統(tǒng)一、濕地加強(qiáng)保護(hù)修復(fù)、冰川實(shí)行監(jiān)測(cè)和保護(hù),重點(diǎn)敏感區(qū)為羌塘高原、三江源地區(qū),尤其是若爾蓋、青海湖畔和中甸等草原質(zhì)量好的地區(qū)。此外,應(yīng)加強(qiáng)青藏高原各級(jí)各類自然保護(hù)地整合優(yōu)化,積極構(gòu)建青藏高原國家公園群,有效保護(hù)青藏高原的特有物種和珍稀瀕危物種,提高生物多樣性,提升“地球第三極”的生態(tài)安全狀況。

致謝:

感謝本課題組北京林業(yè)大學(xué)張大紅教授、姜雪梅副教授,青島農(nóng)業(yè)大學(xué)馬龍波副教授,中國農(nóng)業(yè)大學(xué)王龍鶴老師和參與調(diào)研的其他師生的幫助和支持;感謝西藏自治區(qū)林業(yè)和草原局、青海省林業(yè)和草原局對(duì)本課題給予的大力支持和幫助！