內(nèi)蒙古東烏旗草原生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)量與價(jià)值研究

常 虹 ，孫海蓮 ，劉欣超 ，劉亞紅 ，邱 曉 ，王慧敏 ，翟 琇 ，王彥閣

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2.中國(guó)科學(xué)院內(nèi)蒙古草業(yè)研究中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031）

內(nèi)蒙古東烏旗草原生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)量與價(jià)值研究

常 虹1，2，孫海蓮1，2，劉欣超1，2，劉亞紅1，2，邱 曉1，2，王慧敏1，2，翟 琇1，王彥閣1，2

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2.中國(guó)科學(xué)院內(nèi)蒙古草業(yè)研究中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031）

草地是我國(guó)重要的自然資源之一，開展針對(duì)草地水源涵養(yǎng)功能及價(jià)值的研究，在當(dāng)前具有非常緊迫而又現(xiàn)實(shí)的意義。結(jié)合內(nèi)蒙古東烏旗草地生態(tài)系統(tǒng)實(shí)際情況，研究草地水源涵養(yǎng)量及價(jià)值核算方法，評(píng)估東烏旗草地水源涵養(yǎng)量及價(jià)值時(shí)空變化。結(jié)果表明，2000年、2005年、2010年全旗草地水源涵養(yǎng)量分別為 1.88×109、7.63×108、2.01×109m3，價(jià)值分別為 1.35×105萬元、5.47×104萬元、1.44×105萬元；2000—2005年，東烏旗草原水源涵養(yǎng)總價(jià)值下降59.48%，2005—2010年，全旗草地水源涵養(yǎng)總價(jià)值上升163.25%。

草原；水源涵養(yǎng)；價(jià)值；東烏旗

草地是我國(guó)陸地最大的生態(tài)系統(tǒng)類型，可利用面積達(dá) 3.9×108hm2以上，居世界第 2 位［1］。 草地生態(tài)系統(tǒng)不僅為人類提供了大量的畜牧產(chǎn)品、植物資源，還提供了凈初級(jí)物質(zhì)生產(chǎn)、碳源與碳匯、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、保持水土、防風(fēng)固沙和維持生物多樣性等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，對(duì)維持區(qū)域自然生態(tài)系統(tǒng)的格局、功能和過程起到關(guān)鍵性作用［2-4］。由于草本植物生長(zhǎng)迅速，莖葉繁茂，可以遮擋雨水，阻緩徑流，攔截泥沙，疏松土壤，提高土壤的透水性和滲透速度，增加滲透量和蓄水保墑能力，固結(jié)土壤，抵抗侵蝕［5］，因此，草地生態(tài)系統(tǒng)具有截留降水的功能，相比于空曠裸地有較高的水分滲透性和保水能力，可發(fā)揮涵養(yǎng)水源功能。雖然土壤水分與水源涵養(yǎng)的研究已成為目前國(guó)際生態(tài)水文研究的熱點(diǎn)問題［6-7］，但是國(guó)內(nèi)外對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)服務(wù)功能的研究還較為薄弱［8］，而揭示草原草地對(duì)保持水土和涵養(yǎng)水源的作用具有重要意義。為此，筆者以內(nèi)蒙古東烏珠穆沁旗草地生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，深入探討草地生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)服務(wù)功能及其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，以期為評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值提供科學(xué)依據(jù)及方法。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)概況 東烏珠穆沁旗（簡(jiǎn)稱東烏旗）地處內(nèi)蒙古高原東部，大興安嶺南段西北山麓，北緯44°40′～44°46′，東經(jīng) 115°10′～120°07′（見圖 1）。 地勢(shì)呈東北向西南傾斜，海拔由1 500 m逐漸下降至830 m。屬北溫帶大陸性氣候，年平均氣溫1.6℃，年生長(zhǎng)期（日均5℃以上）95 d，無霜期平均為120 d。年降水量300 mm左右，年蒸發(fā)量在3 000 mm以上，年均日照時(shí)間2 975 h，太陽輻射強(qiáng)烈。全旗轄2個(gè)蘇木、5個(gè)鎮(zhèn)和1個(gè)國(guó)有林場(chǎng)，總?cè)丝跒?.07萬人。東烏旗天然草原面積394.57萬hm2，草原可利用面積379.39萬hm2，占草原總面積的96.15%，天然草原是以高平原干草原和低山丘陵草甸草原為主體的旱生、旱中生多年生耐寒草本植物建群的植被類型。東烏旗草原可分為5大類9個(gè)亞類，主要由溫性干草原和溫性草甸草原兩大地帶性草原組成，占草原總面積的91.9%。低地草甸類、山地草甸類和沼澤類三大隱域性草原類型所占面積較小，在全旗各個(gè)地區(qū)均有分布，占草原面積的8.1%［9］。

圖1 研究區(qū)位置

1.2 數(shù)據(jù)來源 研究區(qū)域2000年和2005年的土地利用數(shù)據(jù)來源于清華規(guī)劃院和中國(guó)科學(xué)院地理所數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，精度為100 m。收集了來自于中國(guó)氣象局的內(nèi)蒙古東烏旗地區(qū)氣象觀測(cè)站點(diǎn)的溫度、降水量數(shù)據(jù)。通過內(nèi)蒙古水科院、水利局等水利工作部門獲得了東烏旗的水普調(diào)查數(shù)據(jù)，能夠反映出該旗的水資源基本情況，并通過氣象部門獲得了降雨和實(shí)際蒸散數(shù)據(jù)，了解該旗所轄區(qū)域內(nèi)的水資源收支情況，并對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)能力進(jìn)行計(jì)算。

1.3 研究方法 關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)量的測(cè)算有多種方法，該研究選用水量平衡法。該方法將生態(tài)系統(tǒng)視為一個(gè)黑箱，以水量的輸入和輸出為著眼點(diǎn)，從水量平衡的角度，以降水量與蒸散發(fā)量及其他消耗的差值來計(jì)算水源涵養(yǎng)量。該研究中衡量研究區(qū)域草地生態(tài)系統(tǒng)水文調(diào)節(jié)作用的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)水量，是利用年降水量和實(shí)際蒸散發(fā)量等反映水熱條件的基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)通過In VEST模型計(jì)算得到的。In VEST模型由美國(guó)斯坦福大學(xué)世界自然基金會(huì)和大自然保護(hù)協(xié)會(huì)聯(lián)合開發(fā)。其計(jì)算原理見公式（1）。

式中，W為產(chǎn)水量，AET為實(shí)際年蒸散發(fā)量；P為年降雨量。通過ERDAS系統(tǒng)中的Model Maker模塊平臺(tái)搭建了模型運(yùn)行程序。

水源涵養(yǎng)價(jià)值計(jì)算方法見公式（2）～（5）。

式中，Vw為草原水源涵養(yǎng)的總價(jià)值 （元）；i代表區(qū)域；j代表草原類型；Aij為地區(qū)類草原面積（hm2）；Uwij為地區(qū)類草原單位面積水源涵養(yǎng)價(jià)值（元/hm2）；Wij為地區(qū)類草原單位面積的產(chǎn)水量（m3/hm2）；AETij為年蒸散發(fā)量；Pij為地區(qū)類草原的降水量（mm）；Ci為地區(qū)單位體積水庫(kù)庫(kù)容工程費(fèi)用 （元/m3）；Cia為單位體積水庫(kù)庫(kù)容工程費(fèi)用的年金經(jīng)濟(jì)價(jià)值（元/m3）；s為社會(huì)貼現(xiàn)率 （%）；t為水庫(kù)使用年限。單位體積水庫(kù)庫(kù)容工程費(fèi)用為6.11元/m3（國(guó)家林業(yè)局現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)）。

2 結(jié)果與分析

2.1 東烏旗2000年、2005年、2010年草地單位面積水源涵養(yǎng)量 東烏旗2000年、2005年、2010年草地水源涵養(yǎng)量及空間分布見表1與圖2a。2000年、2005年、2010年全旗草地水源涵養(yǎng)量分別為1.88×109、7.63×108、2.01×109m3，其中，2005 年最低，這主要是由于該年降水量少，從而影響了草地水源涵養(yǎng)量。地處東烏旗西部的薩麥蘇木、烏里雅斯太鎮(zhèn)、嘎達(dá)布其鎮(zhèn)、額吉淖爾鎮(zhèn)的草地水源涵養(yǎng)量均為0。由圖2a可知，在東烏旗，草地水源涵養(yǎng)量從南到北、從東到西呈逐漸增加趨勢(shì)。

表1 東烏旗2000年、2005年、2010年草地水源涵養(yǎng)量m3

2.2 東烏旗2000年、2005年、2010年草地水源涵養(yǎng)價(jià)值 東烏旗2000年、2005年、2010年草地水源涵養(yǎng)價(jià)值及空間分布見表2與圖2b。2000年、2005年、2010年全旗草地水源涵養(yǎng)價(jià)值分別為1.35×105萬 元 、5.47×104萬 元 、1.44×105萬 元 ，

2000—2005年，全旗草地水源涵養(yǎng)價(jià)值下降59.48%，2005—2010年，全旗草地水源涵養(yǎng)價(jià)值上升163.25%。2000年、2005年、2010年全旗草地平均每公頃水源涵養(yǎng)價(jià)值分別為 3.88×102、1.58×102、4.15×102元。各蘇木（鎮(zhèn)）草地水源涵養(yǎng)價(jià)值時(shí)間動(dòng)態(tài)不一致，隨降水量的變化而變化。草地水源涵養(yǎng)價(jià)值與水源涵養(yǎng)量空間變化一致，即在東烏旗，草地水源涵養(yǎng)價(jià)值從南到北、從東到西呈逐漸增加趨勢(shì)（見圖 2b）。

表2 東烏旗2000年、2005年、2010年草地水源涵養(yǎng)價(jià)值及變化情況 萬元，%

圖2 東烏旗2000年、2005年、2010年草原水源涵養(yǎng)量與價(jià)值

3 小結(jié)

①草地生態(tài)系統(tǒng)提供的水源涵養(yǎng)功能具有重要的意義和價(jià)值。內(nèi)蒙古東烏旗草地生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能總價(jià)值為1.11×105萬元/年，雖然估算有一定誤差，但可知，每公頃草地每年水源涵養(yǎng)功能（約322元）已是很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，正確認(rèn)識(shí)草地水源涵養(yǎng)功能，對(duì)于保護(hù)草地生態(tài)系統(tǒng)具有十分重要的意義。

②草地水源涵養(yǎng)量具有很大的時(shí)間波動(dòng)。由于降水、植物耗水隨季節(jié)變化，水源涵養(yǎng)功能也呈現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化。

③由于草地植被覆蓋類型和土壤理化性質(zhì)的差異，草地生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)服務(wù)功能具有顯著的空間異質(zhì)性。

④該研究基于內(nèi)蒙古東烏旗草原水源涵養(yǎng)功能狀況，分析了草地生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)量及時(shí)空變化，在該基礎(chǔ)上通過核算方法將草地水源涵養(yǎng)功能價(jià)值化，目的是將草地涵養(yǎng)水源功能的價(jià)值與傳統(tǒng)市場(chǎng)銜接。草地在涵養(yǎng)水源方面具有重要意義，能為人類提供巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此，有必要更深層次地認(rèn)識(shí)草地生態(tài)系統(tǒng)的多重經(jīng)濟(jì)價(jià)值構(gòu)成。

⑤天然草地不僅有截留降水的功能，而且有較高的滲透性和保水能力。在實(shí)際生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)草地合理管理與可持續(xù)利用，必須首先考慮如何合理利用水資源，增進(jìn)草地有效水源涵養(yǎng)服務(wù)功能。

［1］廖國(guó)藩，賈幼陵.中國(guó)草地資源［M］.北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1996.

［2］JANA FRéLICHOVá，DAVID VACKáR，ADAM PáRTL，et al.Integrated assessment of ecosystem services in the Czech Republic［J］.Ecosystem Services，2014，8：110-117.

［3］LU C X，YU G，XIE G D.Wind tunnel simulation and evaluation of soil conservation function of alpine grassland in Qinghai-Tibet Plateau［J］.Ecological Economics，2013，86：16-20.

［4］李士美，謝高地.草甸生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)服務(wù)功能的時(shí)空異質(zhì)性［J］.中國(guó)草地學(xué)報(bào)，2015，37（2）：88-93.

［5］王文卿.草原草地對(duì)保持水土和涵養(yǎng)水源的作用［C］//首屆干旱半干旱區(qū)域水土保持生態(tài)保護(hù)論壇論文選編.烏魯木齊：新疆水利廳，中國(guó)水土保持學(xué)會(huì)，2013.

［6］徐翠，張林波，杜加強(qiáng)，等.三江源區(qū)高寒草甸退化對(duì)土壤水源涵養(yǎng)功能的影響 ［J］. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33（8）：2388-2399.

［7］ABILDTRUP J，GARCIA S，STENGER A.The effect of forest land use on the cost of drinking water supply：A spatial econometric analysis ［J］.Ecological Economics，2013，92：126-136.

［8］劉興元，牟月亭.草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值評(píng)估研究進(jìn)展［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2012，21（6）：286-295.

［9］鄭淑華，黃國(guó)安，王燁，等.東烏珠穆沁旗草原退化原因簡(jiǎn)析［J］.內(nèi)蒙古草業(yè)，2012，24（1）：1-4.

Assessment of Grassland Ecosystem Water Conservation and Its Value in Dongwuqi,Inner Mongolia

CHANG Hong1，2，SUN Hai-lian1，2，LIU Xin-chao1，2，LIU Ya-hong1，2，QIU Xiao1，2，WANG Hui-min1，2，ZHAI Xiu1，WANG Yan-ge1，2
（1.Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences，Hohhot 010031，China；2.Inner Mongolia Prataculture Research Center，Chinese Academy of Sciences，Hohhot 010031，China）

Grassland is one of the most important natural resources in China.Investigations on grassland water conservation and its value are urgently needed and are of realistic significance.In present study,combined with the practical situation of grassland ecosystem in Dongwuqi of Inner Mongolia,we studied the evaluation methods on grassland water conservation and its value and assessed their spatial-temporal variations.The results revealed that in this region,the grassland water conservation in the year of 2000,2005 and 2010 were 1.88×109,7.63×108and 2.01×109m3,respectively,and the their corresponding value were 1 350 million Yuan,547 million Yuan and 1 440 million Yuan,respectively.During the period from 2000 to 2005,the total value of grassland water conservation in Dongwuqi reduced by 59.48%.However,during the period from 2005 to 2010,the grassland water conservation in this region increased by 163.25%.

grassland；water conservation；value；Dongwuqi

F062.2；S812.5；F327

A文章順序編號(hào)：1672-5190（2016）05-0024-04

2016－04－25

項(xiàng)目來源：內(nèi)蒙古科技廳科技計(jì)劃項(xiàng)目（內(nèi)蒙古草原自然資源資產(chǎn)負(fù)債表編制方法研究與示范）。

常虹（1983—），女，助理研究員，碩士，主要從事草原生態(tài)研究工作。

（責(zé)任編輯：趙俊利）