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草地退化引致的草地生态系统恶化,已引起世界各国的广泛关注。草地退化研究已成为国内外学术界的热点问题。中国北方干旱、半干旱区草地是国家重要的生态屏障及牧区畜牧业发展的重要物质资源。草地退化问题不仅威胁到人类的生存环境,而且也威胁到当地草地畜牧业的生产与牧民生计。草地退化的时空变化格局,是由全球性气候变化、生产经营活动(包括农业经济与非农业经济活动)及相关草地政策和制度等多种因素的综合影响所致,分析甄别这三类因素对草地退化的影响及其贡献率,对实现生态、社会、经济的和谐发展及草地资源的可持续利用具有重要意义。 基于上述背景,本文综合运用多学科的相关理论与方法,以锡林郭勒盟牧区1981-2013年的草地退化状况为研究对象,对锡林郭勒盟牧区草地退化的时空变化格局及其驱动因素进行实证研究,旨在厘清造成草地退化的人为原因与自然原因及其贡献率,并为寻求抑制和治理草地退化的路径与措施提供依据。 (1)本文利用1981-2001年年最大 NOAA/AVHRR NDVI与2001-2013年年最大MODIS NDVI合成遥感数据(首先以重合的2001年年最大NOAA/AVHRR NDVI与MODIS NDVI数据为基础,将NOAA/AVHRR NDVI采用尺度上推的方法匹配于MODIS NDVI),运用植被像元二分模型反演锡林郭勒盟牧区1981-2013年逐年的草地植被覆盖度,以1981-1985年的最大植被覆盖度为“基准”,以前人的草地退化等级及标准为依据,对草地退化的等级进行划分,获取由植被覆盖度反应的草地退化数据;并计算研究区总体与各旗市的逐年草地退化指数,综合分析锡林郭勒盟牧区1981-2013年草地退化的时空变化格局。结果显示,2000年之前,锡林郭盟牧区草地处于退化加剧态势,退化面积所占比例持续攀升,是整个研究时期内草地退化不断加强、且涉及范围较广的时段;2000年之后,草地生态系统的状态在逐渐好转,尤其是2010-2013年期间,草地退化面积不断萎缩。 (2)利用1961-2013年15个自动气象观测站的气象资料,计算气温距平、降水量距平百分率,并在线性趋势法的基础上,采用最小二乘法模拟气温、降水量与年份的趋势线斜率,分析锡林郭勒盟1961-2013年年际、季际平均气温与降水量的时间变化规律与趋势;在2km尺度的栅格水平上,采用克里格空间插值法,分析锡林郭勒盟1961-2013年年际、季际平均气温与降水量的空间变动规律及趋势。同时,研究气候变化对草地植被的影响机理,采用pearson相关系数法计算不同时间尺度的气候因子与草地退化指数的相关系数,分析气候要素与草地退化之间的相关关系。结果表明:从总体看,锡盟呈现暖干化气候变化趋势;降水量与草地退化指数的相关系数总比同一时间尺度平均温度的大,降水量与草地退化指数的相关性比平均气温与草地退化指数的相关性更强,其中,夏季降水量与夏季平均气温总体较其他时间尺度的相关系数均高。 ⑶草地生产经营活动主要包括农业经济活动与非农业经济活动,而人是生产经营活动的主体,在生产经营活动与草地退化的关联性分析中,本文首先分析了人口对草地的影响机理;用放牧强度和草地开垦数量来分析农业经济活动度对草地退化的驱动因素;用非农GDP的变化反映非农经济活动对草地退化的驱动因素。通过研究近几十年来锡林郭勒盟牧区的人口数量、牲畜规模、耕地面积、非农GDP的变动特征及趋势,分析了它们与草地退化之间的关联性。研究表明,锡林郭勒盟牧区的草地退化与其生产经营活动的开展关系密切。 ⑷在查阅大量历史资料和政策文件的基础上,将内蒙古自治区自1947年成立以来的草地制度变迁历程划分为三个大的时期,并将改革开放以来的草地政策划分为草畜承包为主的“放任式”管理、强化管理及综合治理三个小的阶段。在此基础上,采用内蒙古自治区近三次草地普查资料,以及用生态学方法计算的草地退化指数,分析研究了各时段内锡林郭勒盟牧区的草地资源变化趋势,并分析其与这三个时段的草地政策、制度之间的内在关联性。结果表明,草地退化与草地政策、制度变迁息息相关。 ⑸在以上研究的基础上,依据草地退化驱动因素的相关理论,将草地退化指数作为被解释变量,建立其与农业经济活动因素、非农经济活动因素、气候因素的多元线性回归计量模型,量化分析不同驱动因素对锡林郭勒盟牧区草地退化的贡献率。结果表明,夏季降水量对草地退化指数产生极显著负向影响,是影响草地质量状况的第一关键因素,研究区夏季降水量每增加100mm,草地退化指数将下降0.53,降水量增加草地退化状况得到遏制。单位草地羊单位年初承载量、人均非农GDP、夏季平均气温对草地退化指数产生极显著正向影响。并且,单位草地羊单位年初承载量与人均非农GDP每上升1%,草地退化指数分别增加0.1822和0.1141,草地实际载畜量过大,超过草地的理论载畜量,会导致草地退化状况越严重,非农活动对草地生态系统也能产生很大的负面影响;草地退化指数会随着夏季平均气温的升高而增加,而且,夏季平均气温每上升1℃,草地退化指数上升0.0528。 ⑹草地退化驱动因素的实证结果表明,草地载畜量是影响草地退化的主要因素之一。对草地载畜量的驱动因素进行深入研究,就能提出更有针对性的抑制和治理草地退化的政策与建议。基于此,本文采用柯布道格拉斯生产函数,通过构建“经济—政策—气候”模型,实证研究了影响草地载畜量的驱动因素。结果表明,滞后一期劳动力数量、物资资本投入额每增加1%,将引起单位草地羊单位年初载畜量分别增加0.4430%和0.0872%;滞后一期的草地生态系统保护政策将会引起年初承载载畜量下降0.2897%;滞后一期降水量每增加100mm,羊单位年初载畜量将增加0.03%;滞后两期草地退化指数每增加1时,羊单位年初载畜量将较少0.0581%。 通过对草地退化直接驱动因素以及以草地载畜量为传导,挖掘载畜量背后、影响草地退化的真正因素的实证研究,发现气候因素、草地生态系统保护政策、乡村劳动力、物质资本投入及非农经济活动是影响草地退化的主要因素。根据以上研究结论,本文提出了建立草地生态系统动态监测体系、不断进行草地生态系统保护制度/政策的创新探索等相应的有助于保护草地生态系统、抑制草地退化的政策与建议。