2000~2019年甘南藏族自治州草地退化及草畜平衡动态监测研究

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草地作为全球最大的陆地生态系统,在促进生态环境改善和社会经济发展等方面发挥着十分重要的作用。随着全球气候变化和人类活动增强,甘南藏族自治州的草地生态系统呈现较为明显的退化趋势,严重影响了当地的社会—生态可持续发展,并引起了地方政府和相关学者的高度关注。草地退化是一个时序较长的系统性过程,不仅体现在草地覆盖度和植被生物量的减少,而且对生态系统的影响也是较为巨大的。为解决草地退化问题,国家和地方政府积极推行“草畜平衡”制度,在甘南藏族自治州实行轮牧制度的背景下,传统的草畜平衡监测与研究只是单纯的将一年分为冷季和暖季,而针对月际尺度上的草畜平衡状态变化未做深入研究,这使得目前的草畜平衡研究缺乏更深层次的监测。本研究基于多源遥感数据、统计年鉴数据和实地调研数据,分析2000~2019年甘南藏族自治州草地退化、草畜平衡状态和生产空间配置合理性的变化,在此基础上针对草地退化和畜牧业的可持续发展提出相应的建议。首先基于植被光合呼吸模型和线性拟合法得到的较高空间分辨率的植被生态系统总初级生产力和植被覆盖度数据进行时序分析,并结合实地调研数据明确重点退化区域—玛曲县草地退化的生态学特征;其次,基于植被光合呼吸模型得到的植被生态系统净初级生产力数据与实地调研的样点产草量进行相关分析和线性拟合,以及统计年鉴数据计算分别得到2000~2019年草地生长季的产草量和全年的实际载畜量,在考虑轮牧制度的条件下,计算2000~2019年甘南藏族自治州州域、县域和乡镇域的月际草畜平衡指数并进行分级,为探索人类活动对草地退化的影响提供依据;最后,通过比较2000~2019年甘南藏族自治州县域和乡镇域的畜牧业生产空间配置合理性及其变化趋势,为试图解决草地退化和畜牧业的可持续发展提供政策性建议。研究结果表明:(1)基于GlobeLand数据和土地利用转移矩阵分析得到,2000~2019年甘南藏族自治州草地面积呈现持续减少的趋势。2000~2019年甘南藏族自治州草地覆盖度均值为50.41%,以0.025%·a-1的速度呈现波动上升的趋势,以中低、中和中高覆盖度为主,所占比重分别为21.34%、31.88%和28.81%。2000~2019年甘南藏族自治州草地GPP平均值为713.46 g C·m-2,以0.356 g C·m-2·a-1的速度呈现波动上升的趋势。而基于GPP和FVC数据构建的草地退化指数分析得到,草地植被覆盖度退化等级在2000~2009年、2010~2019年和2000~2019年三个时段均以未退化为主,分别占草地面积的64.92%、66.13%和65.74%,轻度退化等级的草地面积比例分别为35.08%、33.10%和34.17%,在2010~2019年和2000~2019年两个时段均有中度退化和中度退化分布,但面积较小。草地生物量退化等级与草地覆盖度退化等级较为一致,三个时段均以未退化为主,分别占草地面积的64.91%、55.89%和61.37%,轻度退化等级的草地面积占比分别为35.09%、44.09%和38.63%。草地退化综合等级在三个时段均以未退化为主,分别占草地面积的64.92%、72.45%和73.48%,轻度退化的草地面积占比分别为35.08%、27.15%和26.47%,草地退化区域集中分布在玛曲县的西部地区。结合《甘南藏族自治州草原监测报告》和实地调研数据,甘南藏族自治州草地退化的表现形式以黑土滩和毒杂草为主,草地沙化主要分布在玛曲县西北部黄河附近。玛曲县草地退化以盖度和高度减小、产草鲜重降低和毒杂草比例升高为基本特征,以草地样方数据为基础进行比较,退化组和对照组的草地高度和产草鲜重差异较为明显,盖度差异不明显。与基于遥感数据计算得到的草地退化分布区域具有较高的一致性。(2)基于样点采集的草地地上生物量和VPM模型计算的NPP数据构建的草地地上生物量反演模型,具有较好的效果(R2=0.92)。2000~2019年甘南藏族自治州草地单位面积产量和总产草量以3.60 g·m-2·a-1和14.60×108 kg·a-1的速度均呈现上升趋势。2000~2019年甘南藏族自治州实际载畜量年际变化基本呈现先增加后减少的趋势,其中,2000~2001年、2012~2013年、2014~2015年和2018~2019年期间有增加的趋势,其余年份均呈减少的趋势。实际载畜量最大和最小值分别出现在2001年(942.40×104羊单位)和2018年(790.58×104羊单位)。产草量和实际载畜量在县域和乡镇域层次上时空差异和变化较大。(3)基于提出的产草量、饲草需求量、饲草存量和饲草余量等相关概念对2000~2019年甘南藏族自治州的州域、县域和乡镇域的月际草畜平衡状态进行评估。其中州域层次上除了在2000年4月、2009年4月和5月分别呈现临界超载、草畜平衡和盈余状态,其余年份的月份均呈现富富有余状态;县域和乡镇域的草畜平衡状态呈现较为明显的季节性和月际差异,其中在3~4月(春季)的超载现象较为普遍,7~8月(夏季)则较多呈现富富有余状态。乡镇域的月际草畜平衡状态变化基本分为3个阶段:1~5月、6~8月和9~12月,超载现象的频次基本呈现“高—低—中”的变化趋势。(4)畜牧业生产空间配置合理性指数的经济学和生态学意义在于权衡草地畜牧业发展中生产要素(草)和经济发展(畜)之间的平衡点。2000~2019年甘南藏族自治州各县域生产空间配置合理性指数的年际变化差异较大,夏河县(139.94)和迭部县(72.50)的生产空间配置合理性指数均值分别为最大和最小值。乡镇域的生产空间配置合理性指数均值中仅有32.63%的乡镇较合理,26.32%和41.05%的乡镇呈现过低和过高的状态。(5)基于对2000~2019年甘南藏族自治州草地退化、草畜平衡和畜牧业生产空间配置合理性的综合分析,对草地畜牧业的发展提出相应措施:(1)继续落实“退耕还林还草”和“草原生态补偿机制”的政策,健全政府支持保障体系;(2)调整产业结构,延长产业链,增加经济效益;(3)“储草”与“减畜”双管齐下。
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