基于草場生存評估模型的阿巴嘎旗北部牧戶草場退化現(xiàn)狀及原因分析

羅 培，賽西雅拉圖

(內(nèi)蒙古師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 011022)

內(nèi)蒙古典型草原位于我國北疆，其面積占全國草地面積的10.46%。分布于大興安嶺南麓至錫林郭勒高平原以及呼倫貝爾高平原西部。地處內(nèi)陸邊疆高緯度地區(qū)，受季風(fēng)影響小，大陸型特征明顯，多年平均降雨量低于400mm。使得該地草原生態(tài)環(huán)境脆弱而復(fù)雜多變。在內(nèi)蒙古草原游牧?xí)r期，牧民根據(jù)牲畜季節(jié)所需，在不同的地質(zhì)、地貌、土壤、植物群落的基礎(chǔ)上應(yīng)季而牧，在這種放牧方式下，草場放牧?xí)r間短、牲畜可活動面積大、可飼用牧草資源穩(wěn)定、牧草營養(yǎng)價值高。游牧近三千年未出現(xiàn)過大面積草場退化現(xiàn)象，“人—草—畜”系統(tǒng)穩(wěn)定和諧(張耀啟等,2019年)。20世紀(jì)80年代以后，在氣候、地質(zhì)地貌等自然環(huán)境和人類經(jīng)濟(jì)社會活動、政府政策等人為因素的共同作用下，水土流失量大、植被覆蓋率低、生態(tài)災(zāi)害嚴(yán)重等問題突出。草地的嚴(yán)重退化導(dǎo)致草地生態(tài)系統(tǒng)惡化，草地的潛在價值不能得到有效、合理地利用，從而嚴(yán)重制約著草地畜牧業(yè)的發(fā)展，直接威脅著以草地為生的放牧民族的生產(chǎn)生活。揚塵、沙暴等自然災(zāi)害發(fā)生頻率增加、交替時間縮短，還會影響到整個中國西部環(huán)境質(zhì)量和內(nèi)陸的安全(楊汝榮，2002年)。

基于草場植物群落和牲畜數(shù)量進(jìn)行草場退化評估模型，國內(nèi)外學(xué)者都有過相關(guān)研究。國外學(xué)者Shiyomi等(2010年)建立了一個基于長期氣候觀察的生態(tài)系統(tǒng)的Daily Daycent模型。模型基于生物量(地上和地下)，站立枯萎植物數(shù)量，牲畜重量和單位面積糞便量等5個變量，預(yù)測草地的生產(chǎn)力和維持生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)。國內(nèi)學(xué)者有張秀云等(2008年)選取了植被蓋度、多樣性指數(shù)、優(yōu)良牧草比例等指標(biāo)制定了亞高山草甸類草地生態(tài)質(zhì)量評估的4級指標(biāo)值，對青藏高原東麓甘肅省瑪曲縣生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行評估。徐麗君等(2019年)得出了針對北方的溫性草甸草原、溫性草原、山地草甸、低地草甸等不同類型天然打草場退化評價指標(biāo)的5級級差法以及能快速反映天然打草場退化的7項指標(biāo)?？梢姡谏锪?、植物蓋度、優(yōu)良牧草比例、植物種類數(shù)、載畜量等進(jìn)行草場生態(tài)評估有一定科學(xué)性。為此，文章采用蒙仲舉等(2017年)設(shè)計并驗證的典型草原退化評估模型，以封育禁牧多年草場為基準(zhǔn)，對阿巴嘎旗北部3個牧戶放牧草場進(jìn)行評估，以期為牧民合理放牧，促進(jìn)草原地區(qū)人地關(guān)系可持續(xù)發(fā)展提供理論參考。

1 研究區(qū)概況

阿巴嘎旗位于錫林郭勒盟中北處，地處東經(jīng)113°28′～116°11′，北緯43°05′～45°26′，距錫林浩特市91公里。氣候為中溫帶干旱、半干旱性大陸氣候，水量249.5mm左右，但空間分布不均衡，年降由東南向西北遞減，其中東南部達(dá)到270mm，西北部不足200mm。降雨主要集中在6～8月份；單日最高溫度為38.6℃，最低溫度為-42.2℃，年平均氣溫為1.3℃，無霜期平均為130d。地勢由東北向西南傾斜，呈波狀起伏的波狀高平原，北部和西部零星分布有低山丘陵，海拔為960m～1500m。土壤主要以栗鈣土為主。植物群落以克氏針茅(StipakryloviiRoshev.)、羊草(Leymuschinensis(Trin.)Tzvel.)和局部大針茅(StipagrandisP.Smirn)等典型草原干冷性叢生禾草類為主。飼養(yǎng)的牲畜種類主要為綿羊、山羊、牛、馬等。牧戶收入主要來源于草場放牧，草場質(zhì)量與牧民生計息息相關(guān)。

2 數(shù)據(jù)來源與方法

2.1 入戶訪談

對阿巴嘎旗北部3個牧戶進(jìn)行入戶訪談，內(nèi)容主要涉及草場面積、放牧牲畜種類和數(shù)量結(jié)構(gòu)、放牧方式、草場利用方式等。根據(jù)訪談內(nèi)容，參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)計算得出3個牧戶放牧強(qiáng)度如表2-1所示。牧戶訪談全程通過錄音和拍照等形式記錄。

表2-1 牧戶草場放牧強(qiáng)度表

注：牲畜數(shù)量轉(zhuǎn)化標(biāo)準(zhǔn)參照趙萌莉等《草地可持續(xù)性管理》2014年版

2.2 植被樣方采樣

2017年7月下旬至8月上旬，在入戶訪談的基礎(chǔ)上挑選3戶牧戶(簡稱牧戶A、牧戶B和牧戶C)的放牧草場進(jìn)行野外植被采樣。每戶隨機(jī)選取1m×1m植物樣方各12個，共計36個。分別測定樣方中所有植物的高度、密度、蓋度、頻度、地上鮮生物量等信息。每個樣方均采用GPS定位獲取經(jīng)緯度和海拔高度。樣方采樣全程通過照相記錄并保存，所采樣方數(shù)據(jù)經(jīng)匯總無誤后輸入Excel軟件中保存。

2.3 典型草原草場退化程度評估模型

優(yōu)勢度=(相對高度+相對密度+相對高度+相對頻度)/4

(1)

Y=4.85931-0.00172X1-0.00875X2

-0.02158X3-0.00922X4

+0.00038226X5

(2)

X1為地上生物量鮮重(g)；X2為地表植被蓋度(%)；X3為優(yōu)良牧草所占比例(%)；X4為每平方米植物種類數(shù)量(個)；X5為每km2承載的牲畜總數(shù)量(羊單位)。

Y為生存環(huán)境退化程度值，可分為基準(zhǔn)值Yz和實測值Yi，草場退化程度參照值Qi為Yi/Yz的比值，基礎(chǔ)值Yz通過表2-2中參照系選取。牧戶植物樣方退化程度較低的樣方中選取。Qi<1.5表示草場未退化，1.5≤Qi<2.5為輕度退化，2.5≤Qi<3.5位中度退化，3.5≤Qi為重度退化。

表2-2 典型草原牧區(qū)生存環(huán)境監(jiān)測與評價指標(biāo)體系

注：模型和參考指標(biāo)體系均來源于《內(nèi)蒙古荒漠草原退化與生態(tài)修復(fù)》2017年版

3 數(shù)據(jù)結(jié)果與分析

3.1 牧戶草場植物群落特征

從植物群落類型來看，牧戶A為羊草、克氏針茅群落，仍然保留有大量建群種。牧戶B和牧戶C退化演替為多根蔥、羊草群落和銀灰旋花、多根蔥、羊草群落(表3-1)。從植物群落結(jié)構(gòu)來看與牧戶A相比，牧戶B和牧戶C草場植物的高度都較低矮，沒過膝蓋的草較少。單位面積(1m2)內(nèi)植物密度較大，但植株較小，且集中成群分布。植物蓋度較低，枯落物較少，地表裸露程度較大。地上鮮生物量較低。研究組在實地采樣中也發(fā)現(xiàn)，牧戶B和牧戶C草場中有大量一年生細(xì)小藜科植物出現(xiàn)，牧戶放牧草場內(nèi)植物呈現(xiàn)植株矮小現(xiàn)象(圖3-1)。

表3-1 牧戶草場植物群落類型表

圖3-1牧戶草場植物結(jié)構(gòu)特征對比圖

3.2 牧戶草場植物飼用價值差異分析

剔除優(yōu)勢度低于5%的牧草后，從數(shù)據(jù)分析結(jié)果來看，除牧戶B外牧戶牧草飼用等級不存在低等、劣等飼用牧草。三個牧戶優(yōu)良牧草優(yōu)勢度占比均處于較高水平。其中，優(yōu)等牧草占比為牧戶B(37.84%)<牧戶A(44%)<牧戶C(53.55%)；良等牧草占比為牧戶C(7.09%)<牧戶B(22.3%)<牧戶A(35.03%)；中等牧草占比為牧戶A(0%)<牧戶B(6.63%)<牧戶C(28.25%)；低等牧草僅牧戶B存在，占比為6.63%。從優(yōu)等牧草優(yōu)勢度占比來看，牧戶C草場牧草飼用價值較高。從優(yōu)良牧草優(yōu)勢度占比來看，牧戶A草場飼用價值較高(見表3-1)。

適宜大部分飼養(yǎng)牲畜喜食的牧草比重較低，其中牧戶b家有2種，占比為26.06%，牧戶c家也有2種，占比為31.26%，僅牧戶a家情況稍好，為4種，占比45.75%。個別牧草僅限于少量牲畜食用。牧戶c家有2種，如豬、兔喜食的銀灰旋花(ConvolvulusammanniiDesr.)和駱駝、豬喜食的灰綠藜(ChenopodiumglaucumL.)，占比為35.34%。牧戶a和牧戶b家都有1種，為駱駝、豬喜食的灰綠藜，占比分別為13.19%、14.72%(見表3-1)。可見3個牧戶都存在不同程度的草場可飼用牧草與放牧牲畜不匹配情況。

部分牧草營養(yǎng)價值含量高，屬于優(yōu)良牧草，但因返青期或者生活型等因素影響，僅在特定季節(jié)飼用于特定牲畜。牧戶b在特定季節(jié)采食的有3種，占比為26.65%；牧戶c家營養(yǎng)品質(zhì)較高的寸苔草被各家畜所喜食，但利用時節(jié)較短，僅在鮮嫩或枯黃后可被利用，占比為22.29%。牧戶a略好于前者，在特定季節(jié)采食的有2種，占比為20.09%(表3-2)。綜上可見，3個牧戶都存在可飼用時間短，利用季節(jié)不協(xié)調(diào)的情況。

表3-2 基于優(yōu)勢度的3個牧戶草場植物組成對比分析表

注：相關(guān)定性資料來源于《中國草地飼用植物資源》1994年版，遼寧民族出版社；《內(nèi)蒙古牧草營養(yǎng)成分錄》2000年版。

3.3 牧戶草地退化等級對比分析

參照(表2-2)中的指標(biāo)體系，結(jié)合(表3-3)中植物樣方實測數(shù)據(jù)，文章用封閉樣方數(shù)據(jù)為Yz作為對比參照基準(zhǔn)值。最終結(jié)果顯示，僅牧戶A草場處于輕度退化狀態(tài)，牧戶B和牧戶C分別呈現(xiàn)中度和重度退化。從指標(biāo)系數(shù)來看，出現(xiàn)草場退化的牧戶B和牧戶C草場退化的主要影響因素是地上鮮生物量、植被蓋度和載畜量，三者的因果關(guān)系為載畜量增加，導(dǎo)致草場放牧壓力(采食和踩踏)增大，導(dǎo)致草場植物地上生物量和蓋度降低，從而引起牧戶放牧草場呈不同程度退化狀態(tài)。

表3-3 基于典型草原退化模型的3個牧戶草場退化程度對比分析表

4 討論與結(jié)論

草原植物群落是草原生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者，牲畜通過采食其獲取能量進(jìn)行生長發(fā)育(文小平,2013年)。優(yōu)良牧草占比、地上鮮生物量在一定程度上反映出牲畜可以采食量的大小，即草場載畜量的多少。從數(shù)據(jù)分析的結(jié)果來看，優(yōu)良牧草占比和地上生物量為牧戶A>牧戶B>牧戶C，而放牧強(qiáng)度則相反。牧戶間草場的放牧壓力被拉大導(dǎo)致牧戶草場退化程度產(chǎn)生差異。

牲畜具有擇食性，不同的牲畜在不同的時節(jié)都有其喜好食用植物。(王德利,2002年)草場植物與放牧牲畜的協(xié)調(diào)性，草場植物可利用時間短等情況會對牧戶草場承載能力的時空分布產(chǎn)生影響。研究區(qū)因放牧制度變遷導(dǎo)致的牧戶浩特增加，人均草場變小，導(dǎo)致五畜結(jié)構(gòu)比例變化，具體表現(xiàn)為大畜減少，小畜增加。間接加深了該因素的影響作用(韓念勇等，2011年)。草場植物與放牧牲畜的協(xié)調(diào)性和可利用時間越低，草場的承載力也會隨之降低。加上人為放牧干擾，從而導(dǎo)致牧戶草場退化程度差異化。從數(shù)據(jù)分析結(jié)果來看，牲畜植物協(xié)調(diào)性、可利用時節(jié)上，牧戶A最好、牧戶B次之、牧戶C最差，與牧戶草場退化程度一致。

王鑫廳等(2018年)通過對錫林郭勒盟典型草原不同放牧干擾下點狀格局研究發(fā)現(xiàn)，退化草場植物呈小型化特征。即植株變矮，葉片變短，節(jié)間縮短，以及植物根系分布淺層化(王煒等，2000年)。植物群落類型中僅牧戶A與原有群落相似，草場中植物植株較高，密度較小。牧戶B和牧戶C呈現(xiàn)不同程度群落退化演替。草場中植物群落出現(xiàn)了低矮化、植株小化情況?？傮w來看，牧戶A>牧戶B>牧戶C，與牧戶草場退化程度一致。

植物蓋度和枯落物等對土壤水分和熱量的保持具有重要意義(段凱祥等，2019年；王明明等，2019年)。植物蓋度越低，草場地表裸露的面積越大。草原地區(qū)較大的日溫差會加速草場水分和熱量流失，從而引起牧戶草場的水土流失，最終導(dǎo)致草場退化。從植物蓋度來看，3個牧戶草場的植被蓋度都不高，其中牧戶B和牧戶C均低于65%，位于中度退化范圍邊界。牧戶植被蓋度與牧戶草場退化程度等級一致。

草原的退化與草場地上鮮生物量、植物蓋度、植物種類、優(yōu)良牧草等級、載畜量等因素有關(guān)。其中前4個要素反映了牧戶草場承載力在時空的分布均勻情況。前4個要素會對牧戶人為控制載畜量產(chǎn)生影響。為此，因時、因地、因草(質(zhì)量、種類和牲畜嗜好性)定畜，科學(xué)合理放牧是抑制牧戶草場退化的關(guān)鍵要素。此外，草地承載力還需要考慮牧草營養(yǎng)等級等因素，但本文因一些客觀因素未能及時補(bǔ)充。在未來的研究中會繼續(xù)跟進(jìn)研究。

總體而言，評估模型較準(zhǔn)確的體現(xiàn)了牧戶放牧草場退化現(xiàn)狀，研究結(jié)論對牧戶也具有一定的參考價值，但因各種客觀條件限制，模型指標(biāo)因子沒有考慮到其他類型。因此關(guān)于放牧草場未來可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r如何并不能良好的反應(yīng)，因此在未來的研究中，應(yīng)繼續(xù)加深研究范圍，多角度綜合參考各類因子完善相關(guān)模型。