保護(hù)地生態(tài)承載力不確定性多目標(biāo)優(yōu)化模型研究
——以黃河源區(qū)瑪多縣為例

王慧慧,曾維華,馬冰然,李 晴（.北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京 00875；2.北京師范大學(xué)流域環(huán)境生態(tài)工程研發(fā)中心,廣東 珠海 59087；3.北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部,北京 00875；4.中國科學(xué)院西北高原生物研究所,青海 西寧8000）

建立生態(tài)保護(hù)地體系是實(shí)施生態(tài)保護(hù)的重要手段[1].為推進(jìn)自然資源科學(xué)保護(hù)和合理利用,促進(jìn)人與自然和諧共生,2017年9月我國首次提出建立國家公園體制[2],并明確提出“構(gòu)建國土空間開發(fā)保護(hù)制度,完善主體功能區(qū)配套政策,建立以國家公園為主體的自然保護(hù)地體系”.現(xiàn)階段,我國自然保護(hù)地建設(shè)比較完善,擁有自然保護(hù)區(qū)、國家公園、森林公園、地質(zhì)公園、濕地公園、風(fēng)景名勝區(qū)等諸多類型[3],自然保護(hù)地是生物多樣性保護(hù)戰(zhàn)略重點(diǎn)區(qū)域,是國家生態(tài)安全關(guān)鍵區(qū)域,是推進(jìn)我國生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵手段[4-5].然而,面對快速城市化的今天,多數(shù)自然保護(hù)地的生態(tài)系統(tǒng)與自然文化遺產(chǎn)受到自然因素和人為因素的威脅.

生物多樣性危機(jī)已成為世界各國面臨的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn).造成這一現(xiàn)象的原因包括人類活動增強(qiáng)、資源過度開發(fā)和利用、道路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)增多、棲息地減少與破碎化、環(huán)境污染、物種入侵、以及氣候變化等,其中人類活動造成棲息地喪失和破碎化是生物多樣性減少的首要原因[4].應(yīng)對上述危機(jī)的有效措施是建立自然保護(hù)地網(wǎng)絡(luò),自然保護(hù)地能夠?yàn)槿祟惿鐣峁┒喾N重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（包括支持服務(wù)、供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù)）,從而支持人類社會的可持續(xù)發(fā)展.改革開放以來,我國自然保護(hù)地的數(shù)量和面積出現(xiàn)了大幅增長,建立了國家公園體制試點(diǎn)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、地質(zhì)公園、濕地公園,以及森林公園等多種類型的自然保護(hù)地[6].至今,中國陸地自然保護(hù)地覆蓋率已達(dá)18%,其中自然保護(hù)區(qū)覆蓋率達(dá) 14.8%[7].然而,我國生物多樣性下降的總體趨勢尚未得到有效遏制.據(jù)估計(jì),我國野生高等植物瀕危比例達(dá)15%～20%,野生動物瀕危程度不斷加劇,有 233種脊椎動物面臨滅絕,約 44%的野生動物數(shù)量呈下降趨勢,非國家重點(diǎn)保護(hù)野生動物種群下降趨勢明顯[8].

為有效管理草原生物多樣性和取得最大經(jīng)濟(jì)效益,一些學(xué)者將承載力理論引入到草原管理中,隨之草地承載力、最大載畜量等相關(guān)概念被提出.生態(tài)承載力指在一定區(qū)域范圍內(nèi),作為子項(xiàng)的自然資源、生態(tài)環(huán)境以及社會經(jīng)濟(jì)等協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的前提下,自然-經(jīng)濟(jì)-社會復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)所能最大限度地容納的人類活動強(qiáng)度[9-10].生態(tài)承載力概念的誕生,可以說是對資源與環(huán)境承載力概念的擴(kuò)展與完善.目前應(yīng)用于生態(tài)承載力的研究方法眾多,其中自然植被第一性生產(chǎn)力法、供需平衡法、生態(tài)承載力綜合評價法、狀態(tài)空間法和生態(tài)足跡法等應(yīng)用較為廣泛[11-13].然而大多數(shù)學(xué)者還是延續(xù)了矢量模法的思路,建立生態(tài)承載力指標(biāo)體系,利用各種綜合評價方法對區(qū)域生態(tài)承載力進(jìn)行綜合評價,而忽略了生態(tài)承載力矢量表征方法,以及基于多目標(biāo)規(guī)劃方法,對承載人口與經(jīng)濟(jì)規(guī)模閾值的進(jìn)一步研究,即使利用多目標(biāo)優(yōu)化方法也只涉及生態(tài)承載力的單要素,最終仍歸結(jié)于生態(tài)承載力指數(shù)[14].生態(tài)承載力研究的目的在于確定具體生態(tài)系統(tǒng)所能承載人類活動的閾值（適度人口與經(jīng)濟(jì)規(guī)模）.確保一個地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)不被破壞前提下,生態(tài)系統(tǒng)所能承載的適度人口與經(jīng)濟(jì)規(guī)模,才是研究生態(tài)承載力的實(shí)質(zhì).鑒于此,本研究針對多種類型保護(hù)地社區(qū)與生態(tài)保護(hù)對象空間分布錯綜復(fù)雜的特點(diǎn),建立一種保護(hù)地生態(tài)綜合承載力核算技術(shù),通過對保護(hù)地生態(tài)承載力進(jìn)行評估,以期權(quán)衡保護(hù)與開發(fā)之間的矛盾,促進(jìn)自然保護(hù)地的可持續(xù)發(fā)展;本研究以黃河源區(qū)瑪多縣為例,構(gòu)建一種區(qū)域生態(tài)承載力不確定性多目標(biāo)優(yōu)化模型,確定保護(hù)地適度發(fā)展規(guī)模與結(jié)構(gòu);從宏觀規(guī)模、結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)控角度,研發(fā)保護(hù)地經(jīng)濟(jì)建設(shè)和與自然生態(tài)保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù)方法.

1 保護(hù)地生態(tài)承載力不確定性多目標(biāo)優(yōu)化模型

1.1 保護(hù)地綜合生態(tài)承載力概念與表征方法

1.1.1 概念內(nèi)涵 承載力源于物理力學(xué)中的一個物理量,指物體在不產(chǎn)生任何破壞時的最大負(fù)荷[11-15].生態(tài)承載力是目前生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性研究中的重要議題.而保護(hù)地生態(tài)系統(tǒng)主要是以提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為核心,具有一定的自我調(diào)節(jié)能力,當(dāng)外力與人為干擾的程度超過生態(tài)系統(tǒng)本身的承載與調(diào)節(jié)能力范圍時,系統(tǒng)平衡和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能會被破壞.因此,保護(hù)地內(nèi)所承載的一切活動都必須限制在生態(tài)系統(tǒng)所能承載干擾的閾值之內(nèi),這一承載閾值即保護(hù)地生態(tài)系統(tǒng)的承載力.

本研究將保護(hù)地綜合生態(tài)承載力定義為生態(tài)系統(tǒng)在保護(hù)地生態(tài)空間、生產(chǎn)空間、生活空間和游憩空間當(dāng)中維持其重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的能力.即保護(hù)地綜合生態(tài)承載力是指在確保保護(hù)地生態(tài)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)不被破壞,以及野生動物可持續(xù)生存繁衍前提下,保護(hù)地生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)支撐人類活動強(qiáng)度閾值,其中人類生活活動強(qiáng)度是指人類生活代謝對資源的需求與污染物排放對生態(tài)系統(tǒng)的影響程度;放牧與生態(tài)旅游等活動強(qiáng)度是人類生產(chǎn)活動需要的資源與排放的污染物對生態(tài)系統(tǒng)的干擾程度.

1.1.2 表征方法 對于保護(hù)地綜合生態(tài)承載力的量化,可利用發(fā)展變量與限制變量間的關(guān)系來定量描述[16-18].表示區(qū)域人類生活活動強(qiáng)度以及放牧與生態(tài)旅游等活動強(qiáng)度的變量是發(fā)展變量,可以通過區(qū)域的總?cè)丝?、地區(qū)生產(chǎn)總值、旅游規(guī)模、載畜規(guī)模、能源和資源利用量以及各種污染物排放量來表征,以上因素的集合構(gòu)成發(fā)展變量集合,其中的元素被稱為發(fā)展因子,可表示為n維矢量:

與發(fā)展變量相對應(yīng)的是限制變量,是指資源、能源和生態(tài)系統(tǒng)條件對人類生活活動以及放牧與生態(tài)旅游等活動限制的體現(xiàn).與發(fā)展變量相似,限制變量集合是由全體限制因素組成,集合中元素稱為限制因子,同樣可用n維矢量表示:

在此基礎(chǔ)上,保護(hù)地綜合生態(tài)承載力可以表示為在不超過限制變量閾值的范圍內(nèi),發(fā)展變量的最大值,同理可以表示為n維矢量:

因此保護(hù)地綜合生態(tài)承載力可以表示成在相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)下,區(qū)域資源、能源和生態(tài)系統(tǒng)所能負(fù)載的人口數(shù)與經(jīng)濟(jì)規(guī)模的閾值,即區(qū)域資源、能源和生態(tài)環(huán)境所能承載的最大人口數(shù)與經(jīng)濟(jì)規(guī)模,它是保護(hù)地區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的基礎(chǔ).

三江源國家公園以草地生態(tài)系統(tǒng)為主,其綜合生態(tài)承載力表示為一定時期內(nèi),一定社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件,維持保護(hù)地草地生態(tài)系統(tǒng)多樣性與完整性,不危害保護(hù)物種可持續(xù)生存繁衍前提下,草地生態(tài)系統(tǒng)所能負(fù)載的人口數(shù)、旅游規(guī)模及載畜規(guī)模的閾值,它是保護(hù)地區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)與生態(tài)保護(hù)協(xié)同,維持保護(hù)地持續(xù)健康發(fā)展的基礎(chǔ).本研究針對三江源國家公園生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn),主要選擇草地生態(tài)系統(tǒng)畜牧業(yè)規(guī)模（載畜量）與放牧結(jié)構(gòu),以及旅游規(guī)模作為優(yōu)化目標(biāo),對區(qū)域生態(tài)承載力和載畜規(guī)模進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控.首先給出研究區(qū)具體的發(fā)展因子和限制因子.

（1）發(fā)展因子選擇

發(fā)展變量用以度量人類活動（生活活動與經(jīng)濟(jì)開發(fā)活動）對生態(tài)系統(tǒng)作用的強(qiáng)度,以各種資源利用量與向環(huán)境排放的各種污染物量表示,它們的全體構(gòu)成發(fā)展變量集,集合中的元素稱為發(fā)展因子.黃河源區(qū)瑪多縣地區(qū)發(fā)展因子包括:人口規(guī)模、放牧結(jié)構(gòu)、載畜規(guī)模、旅游規(guī)模.

（2）限制因子選擇

限制因子是生態(tài)系統(tǒng)狀況對人類活動限制作用的表現(xiàn).通常,限制因子可分為以下幾類:環(huán)境類限制因子、資源類限制因子、市政工程類限制因子與心理類限制因子.針對三江源國家公園生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn),黃河源區(qū)瑪多縣地區(qū)限制因子包括:野生動物規(guī)模、產(chǎn)草量、旅游承載力指標(biāo)、草地面積指標(biāo)、保護(hù)區(qū)面積指標(biāo).

綜上所述,三江源國家公園黃河源區(qū)瑪多縣地區(qū)發(fā)展變量集D可規(guī)定為:

式中:DP為人口規(guī)模;DT為旅游規(guī)模;DN為載畜規(guī)模.

對應(yīng)限制因子集C為:

式中:CW為野生動物規(guī)模約束;CG為產(chǎn)草量約束指標(biāo);CT為旅游承載力約束指標(biāo);CGA為草地面積約束指標(biāo);CBA為保護(hù)區(qū)面積約束指標(biāo).

1.2 生態(tài)承載力約束下的不確定性多目標(biāo)優(yōu)化模型構(gòu)建

1.2.1 不確定性多目標(biāo)優(yōu)化研究概述 多目標(biāo)優(yōu)化問題得到的是 Pareto優(yōu)化解集或非被占優(yōu)解集.目前多目標(biāo)優(yōu)化方法已成功應(yīng)用于多個領(lǐng)域,例如能源系統(tǒng)優(yōu)化[19]、工業(yè)生產(chǎn)過程優(yōu)化[20]、能源消費(fèi)預(yù)測與優(yōu)化[21]、基于環(huán)境承載力的排污權(quán)分配[22]、水資源配置[23-24]、固體廢棄物管理[25]、人力資源調(diào)度模型[26]、供應(yīng)鏈優(yōu)化[27]和基于水資源約束的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化[28]等.作為生態(tài)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)表征的生態(tài)承載力是由多個分量構(gòu)成的,且總是存在諸多不確定性,因此在研究生態(tài)承載力時選擇不確定性多目標(biāo)優(yōu)化方法會更為有效（IFMOP,Inexact fuzzy multi-objective programming）,IFMOP允許將不確定性作為區(qū)間直接引入到規(guī)劃流程中[29-30].該方法已成功地應(yīng)用于工程應(yīng)用,如在區(qū)域發(fā)展規(guī)劃[31]、區(qū)域產(chǎn)業(yè)優(yōu)化[32]和環(huán)境經(jīng)濟(jì)管理[33].

1.2.2 不確定性多目標(biāo)優(yōu)化概念模型 本研究建立了一個生態(tài)承載力約束下的保護(hù)地區(qū)域發(fā)展規(guī)模與結(jié)構(gòu)優(yōu)化的概念模型（Optimal Model of Development Scale and Structure Optimization of Protected Area under the Constraint of Ecological Carrying Capacity,OMDSSOPECC）.一般形式:

1.2.3 綜合生態(tài)承載力約束下的瑪多縣發(fā)展規(guī)模與結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型建立 綜合考慮瑪多縣生態(tài)系統(tǒng)各方面因素,構(gòu)建一個適合該區(qū)域的生態(tài)承載力不確定性多目標(biāo)優(yōu)化模型,通過設(shè)定目標(biāo)函數(shù)和約束條件,其中目標(biāo)函數(shù)包括適度人口規(guī)模、區(qū)域最大載畜量以及適度旅游規(guī)模三部分,約束條件考慮產(chǎn)草量約束、旅游環(huán)境承載力約束、土地資源等承載力分量約束、野生動物保護(hù)約束、人口規(guī)模約束以及旅游規(guī)模約束等.構(gòu)建模型如下:

1）目標(biāo)函數(shù):

2）約束條件:

（1）野生動物規(guī)模約束:

（2）產(chǎn)草量約束:

（3）旅游環(huán)境承載力指標(biāo)約束:

① 旅游資源約束

旅游資源約束主要包括生活垃圾、生活污水指標(biāo)的約束:

② 以面積為限制性因子的計(jì)算公式如下:

③ 以長度為限制性因子的計(jì)算公式如下:

④ 旅游環(huán)境承載力綜合值計(jì)算公式如下:

（4）草地面積約束:

式中:GLA±為最大草地面積.

（5）野生動物保護(hù)區(qū)約束:

（6）人口規(guī)模約束:

式中:MAXPi±為人口規(guī)模上限,人;MINPi±為人口規(guī)模下限,人.

（7）旅游規(guī)模約束:

式中:MAXPj±為旅游規(guī)模上限,人;MINPj±為旅游規(guī)模下限,人.

（8）非負(fù)約束:

2 黃河源區(qū)瑪多縣生態(tài)承載力及規(guī)模結(jié)構(gòu)優(yōu)化

2.1 研究區(qū)概況

三江源地區(qū)是青藏高原生態(tài)系統(tǒng)的典型代表區(qū)域,也是青藏高原生態(tài)屏障重要的組成部分.三江源國家公園是中國首個國家公園體制試點(diǎn)區(qū),包括黃河源、長江源、瀾滄江源三個子園區(qū).其中黃河源區(qū)瑪多縣隸屬果洛藏族自治州,位于青海省南部,巴顏喀拉山北麓（96°50′N～99°20′E,33°50′N～35°40′E）,土地面積 2.53萬 km2,屬高平原地區(qū),平均海拔4200m（圖1）.

圖1 研究區(qū)區(qū)位Fig.1 Location of the study area

近年,青海省在“生態(tài)立省”理念的指導(dǎo)下,加大了三江源地區(qū)的生態(tài)保育與恢復(fù)力度,大力實(shí)施的三江源生態(tài)保護(hù)和建設(shè)工程.雖然瑪多縣生態(tài)保護(hù)取得了階段性成果,生態(tài)效益有所提高,但整體來說,瑪多縣作為傳統(tǒng)牧區(qū)縣,草地生態(tài)系統(tǒng)是主體生態(tài)系統(tǒng),其生態(tài)本底脆弱,生態(tài)環(huán)境承載力壓力較大.因此,有序整合生態(tài)保護(hù)與牧民生計(jì)的沖突,進(jìn)一步協(xié)調(diào)生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)的矛盾,如此才能保障區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)朝著良性方向演化.

2.2 模型參數(shù)選取

通常自然保護(hù)地按照被保護(hù)的重要性和可利用性劃可分為核心區(qū)、緩沖區(qū)、實(shí)驗(yàn)區(qū)或旅游區(qū).因此,在進(jìn)行生態(tài)承載力核算時,空間范圍的界定可以在各類保護(hù)地現(xiàn)有功能分區(qū)的基礎(chǔ)上,以保持生態(tài)系統(tǒng)完整性為原則,遵從保護(hù)面積不減少、保護(hù)強(qiáng)度不降低、保護(hù)性質(zhì)不改變的總體要求,將功能分區(qū)對應(yīng)于相應(yīng)的生態(tài)、生產(chǎn)、生活、旅游功能空間,合理確定承載力核算的邊界范圍.對于不同承載力對象,分別參照對應(yīng)方法,搜集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、調(diào)查數(shù)據(jù),計(jì)算每一類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給量和承載對象的個體消耗量.由于不同類型保護(hù)地的保護(hù)目標(biāo)和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀不一,達(dá)到承載力的精確核算較為困難,因此需根據(jù)案例區(qū)的自然屬性、生態(tài)價值和管理目標(biāo)對承載力核算中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)消耗量設(shè)置相應(yīng)的約束參數(shù).

本研究根據(jù)《三江源國家公園總體規(guī)劃》目標(biāo),將規(guī)劃期分近期（2020年）與遠(yuǎn)期（2025和2035年）3個階段.數(shù)據(jù)來源包括遙感圖像解譯、中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心、青海年鑒、青海省統(tǒng)計(jì)年鑒、瑪多縣國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報及年鑒、三江源國家公園規(guī)劃及相關(guān)文獻(xiàn)[34-37]（表1和表2）.參數(shù)的不確定性是通過取值區(qū)間解決的,取值空間多從獲取信息中直接確定,其他部分參數(shù)采用取中間值上下浮動10%的方法確定取值空間.

表1 不確定性多目標(biāo)優(yōu)化模型的主要約束參數(shù)Table 1 Main constraint parameters of the uncertain type multi-objective optimum model

表2 模型重要參數(shù)Table 2 Important parameters of the model

2.3 方案設(shè)計(jì)與模型求解

2.3.1 方案設(shè)計(jì) 本研究基于構(gòu)建的保護(hù)地生態(tài)承載力不確定性多目標(biāo)優(yōu)化模型,對保護(hù)地生態(tài)系統(tǒng)供給能力的計(jì)算和承載對象消耗量的統(tǒng)計(jì),評估該保護(hù)地生態(tài)承載力,包括適度人口規(guī)模、區(qū)域最大載畜量以及適度旅游規(guī)模.由于黃河源園區(qū)內(nèi)主要是以畜牧業(yè)和旅游業(yè)為生態(tài)系統(tǒng)提供供給服務(wù)的主要來源,因此對社會經(jīng)濟(jì)活動承載力模型進(jìn)行相應(yīng)簡化.本研究以2018年為基準(zhǔn)年,2020、2025、2035年為目標(biāo)年,設(shè)定兩種情景:基準(zhǔn)情景（BAU 情景）和規(guī)劃目標(biāo)情景（PO情景）,利用構(gòu)建的不確定性多目標(biāo)優(yōu)化模型對瑪多縣不同情景下區(qū)域發(fā)展規(guī)模與結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化.本研究主要利用 LINGO 軟件對黃河源區(qū)瑪多縣生態(tài)承載力不確定性多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解.

2.3.2 模型求解 不確定性多目標(biāo)優(yōu)化模型求解,需結(jié)合FLP 轉(zhuǎn)換、模糊目標(biāo)構(gòu)建、ILP 轉(zhuǎn)換、目標(biāo)分解與不確定多目標(biāo)優(yōu)化子模型構(gòu)建以及最終人機(jī)交互等步驟完成整個模型求解過程[14].

2.4 結(jié)果分析

利用構(gòu)建的不確定性多目標(biāo)優(yōu)化模型對不同情景進(jìn)行求解,BAU情景下的求解結(jié)果如表3所示,規(guī)劃目標(biāo)情景下的求解結(jié)果見表4.

表3 BAU情景下的規(guī)模與結(jié)構(gòu)Table 3 Scale and structure in BAU scenario

表4 規(guī)劃目標(biāo)情景下的規(guī)模與結(jié)構(gòu)Table 4 Scale and structure in PO scenario

2.4.1 區(qū)域野生動物規(guī)模分析 瑪多縣黃河源園區(qū)內(nèi)的核心保育區(qū)和生態(tài)保育修復(fù)區(qū)是野生動物的重要棲息地,植被類型以高寒草原和高寒草甸為主.瑪多縣可利用草地面積為 22536.86km2.該地區(qū)內(nèi)廣泛分布的大型食草野生動物為藏野驢和藏原羚,每只藏野驢換算為4個羊單位,每只藏原羚換算為 0.5個羊單位.地區(qū)在發(fā)展畜牧業(yè)的同時保護(hù)野生動物種群數(shù)量,經(jīng)計(jì)算瑪多縣可以承載野生動物為30萬個羊單位.根據(jù)多目標(biāo)優(yōu)化模型計(jì)算不同情景下瑪多縣野生動物規(guī)模（圖 2和圖 3）,由圖可知,BAU情景下,2020年瑪多縣野生動物規(guī)模在31808～35438羊單位,2025年的規(guī)模為 332316～48220羊單位,2035年的規(guī)模為56108～63847羊單位,在此情景下野生動物規(guī)模發(fā)展迅速,但距離經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)較遠(yuǎn).

圖2 BAU情景下野生動物規(guī)模Fig.2 Wildlife scale in BAU scenario

圖3 規(guī)劃目標(biāo)情景下野生動物規(guī)模Fig.3 Wildlife scale in PO scenario

在規(guī)劃目標(biāo)情景下,2020年瑪多縣地區(qū)野生動物規(guī)模在 35438～37048羊單位,2025年規(guī)模為44192～48035羊單位,2035年規(guī)模為 56831～61210羊單位,在此情景下能保證野生動物種群數(shù)量發(fā)展的同時畜牧業(yè)發(fā)展相對較為迅速.

2.4.2 區(qū)域畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)與規(guī)模分析 在瑪多縣畜牧業(yè)發(fā)展規(guī)劃中,產(chǎn)業(yè)種類以牛、羊、馬為主.近年來,隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、市場結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步調(diào)整,實(shí)施一系列改革發(fā)展戰(zhàn)略,瑪多縣畜牧業(yè)已具備了一定的基礎(chǔ)和實(shí)力,符合該地區(qū)工業(yè)發(fā)展規(guī)劃定位.本研究根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)及青海省統(tǒng)計(jì)年鑒并結(jié)合三江源國家公園規(guī)劃以及瑪多縣統(tǒng)計(jì)資料及年鑒利用不確定多目標(biāo)優(yōu)化模型計(jì)算 BAU情景和規(guī)劃目標(biāo)情景下 2020、2025和2035年的畜牧業(yè)載畜規(guī)模（圖 4～圖 9）.由圖可看出,瑪多縣地區(qū)以養(yǎng)殖家牦牛為主,藏羊次之,馬的養(yǎng)殖規(guī)模最小.其中,在BAU情景下,2020年家牦牛、藏羊、馬的載畜規(guī)模分別為246138～389037羊單位、74587～117890羊單位、4475～7073羊單位,2025年分別達(dá)到 258905～458972羊單位、78456～ 139083羊單位、4707～8345羊單位,2035年分別達(dá)到278432～558426羊單位、84373～169220羊單位、5062～10153羊單位,在此情景下地區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展緩慢,距離發(fā)展目標(biāo)較遠(yuǎn).在規(guī)劃目標(biāo)情景下,2020年瑪多縣地區(qū)畜牧業(yè)家牦牛、藏羊、馬的載畜規(guī)模最大分別達(dá)到287615～363303羊單位、87156～11092羊單位、5229～6606羊單位,2025年分別達(dá)到302752～438991羊單位、91743～133027羊單位、5504～7982羊單位,2035年分別達(dá)到 378440～514679羊單位、114679～155963 羊單位、6881～9358 羊單位,在此情景下畜牧業(yè)發(fā)展相對較為迅速.與 BAU情景相比,規(guī)劃目標(biāo)情景下瑪多縣畜禽養(yǎng)殖規(guī)模更合理.

圖4 BAU情景下牦牛養(yǎng)殖規(guī)模Fig.4 Yak breeding scale in BAU scenario

圖5 BAU情景下藏羊養(yǎng)殖規(guī)模Fig.5 Tibetan sheep breeding scale in BAU scenario

圖6 BAU情景下養(yǎng)馬規(guī)模Fig.6 Raising horses scale in BAU scenario

圖7 規(guī)劃目標(biāo)情景下牦牛養(yǎng)殖規(guī)模Fig.7 Yak breeding scale in PO scenario

圖8 規(guī)劃目標(biāo)情景下藏羊養(yǎng)殖規(guī)模Fig.8 Tibetan sheep breeding scale in PO scenario

圖9 規(guī)劃目標(biāo)情景下養(yǎng)馬規(guī)模Fig.9 Raising horses scale in PO scenario

2.4.3 區(qū)域人口規(guī)模分析 由圖10～圖11可看出,在 BAU情景下,瑪多縣 2020年人口規(guī)模為 1.975～2.705萬人,2025年為 2.164～3.443萬人,2035年為2.329～3.75萬人;而在規(guī)劃目標(biāo)情景下,2020年、2025年和 2035年人口規(guī)模區(qū)間分別為 1.606～2.068萬人、2.100～2.350萬人和2.388～2.698萬人,而瑪多縣2019年總?cè)丝诮咏?.60萬人,因此,規(guī)劃目標(biāo)情景的人口規(guī)模比較合理,符合規(guī)劃人口目標(biāo).進(jìn)一步對牧民人口規(guī)模進(jìn)行分析,由圖 12-圖 13可以看出,在BAU情景下,

圖10 BAU情景下總?cè)丝谝?guī)模Fig.10 Total population scale in BAU scenario

圖11 規(guī)劃目標(biāo)情景下總?cè)丝谝?guī)模Fig.11 Total population scale in PO scenario

圖12 BAU情景下牧民人口規(guī)模Fig.12 Population scale of herdsmen in BAU scenario

圖13 規(guī)劃目標(biāo)情景下牧民人口規(guī)模Fig.13 Population scale of herdsmen in PO scenario

2020年牧民人口規(guī)模為1.525～2.202萬人,2025年為 1.740～2.836 人,2035 年為 1.852～3.135 萬人;在規(guī)劃目標(biāo)情景下,2020年、2025年和2035年牧民人口規(guī)模區(qū)間分別為1.25～1.65萬人、1.65～1.83萬人和1.863～2.135萬人,瑪多縣2019年牧民人口為1.26萬人,因此,規(guī)劃目標(biāo)情景下的牧民人口規(guī)模比較合理,符合規(guī)劃人口目標(biāo).

2.4.4 區(qū)域旅游規(guī)模分析 旅游業(yè)是三江源地區(qū)一個重要產(chǎn)業(yè).近幾年,瑪多縣旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,截至 2018年旅游產(chǎn)業(yè)帶來的總收入達(dá)到 3525萬元,接待游客人數(shù) 4.89萬人次,旅游業(yè)的發(fā)展帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,加快了城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐,擴(kuò)大了社會就業(yè),增加了城鎮(zhèn)居民和農(nóng)牧民群眾收進(jìn).旅游業(yè)的產(chǎn)業(yè)帶動和社會效益已在顯現(xiàn).但隨著人們對黃河源生態(tài)保護(hù)意識的逐漸增強(qiáng),地方政府也為有效保護(hù)三江源國家公園黃河源園區(qū)扎陵-鄂陵湖、星星海自然保護(hù)分區(qū)的生態(tài)環(huán)境和自然資源,瑪多縣政府通告,禁止在扎陵-鄂陵湖、星星海自然保護(hù)分區(qū)開展旅游活動,旨在保護(hù)黃河源頭生物多樣性,確保珍稀物種棲息地不受威脅,有效保護(hù)好黃河源頭的生態(tài)環(huán)境.因此,本研究對不同情景下瑪多縣旅游規(guī)模進(jìn)行分析,由圖14和圖15可看出,在BAU情景下,瑪多縣旅游規(guī)模整體呈現(xiàn)增加趨勢,2020年瑪多縣地區(qū)旅游規(guī)模為7.899～9.017萬人次,2025年達(dá)到8.656～11.445萬人次,2035年達(dá)到9.716～12.533萬人次,在此情景下旅游業(yè)發(fā)展迅速發(fā)展,但未能考慮地區(qū)生物多樣性以及地方發(fā)展規(guī)劃,旅游規(guī)模持續(xù)增加.而在規(guī)劃目標(biāo)情景下,2020年瑪多縣地區(qū)旅游規(guī)模最大為 4.113萬人次,2025年為4.700萬人次,2035年為5.396萬人次,在此情景下旅游業(yè)發(fā)展減緩,主要是考慮了三江源國家公園規(guī)劃試點(diǎn)以及地方規(guī)劃對旅游的限制開發(fā),旨在保護(hù)地方生物多樣性以及生態(tài)環(huán)境.

圖14 BAU情景下瑪多縣旅游規(guī)模Fig.14 Tourism scale of Maduo County in BAU scenario

圖15 規(guī)劃目標(biāo)情景下瑪多縣旅游規(guī)模Fig.15 Tourism scale of Maduo County in PO scenario

3 結(jié)論

3.1 綜合考慮保護(hù)地綜合生態(tài)承載力及其相關(guān)的發(fā)展因子與限制因子,利用不確定性多目標(biāo)規(guī)劃方法建立一種區(qū)域生態(tài)承載力不確定性多目標(biāo)優(yōu)化模型得到的結(jié)果（包括適度人口與載畜規(guī)模）相比傳統(tǒng)方法得到的結(jié)果更接近實(shí)際情況.

3.2 草畜矛盾是制約瑪多縣社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸;根據(jù)《三江源國家公園總體規(guī)劃》,在保證野生動物種群數(shù)量發(fā)展的同時,2020年、2025和2035年瑪多縣地區(qū)畜牧業(yè)（家牦牛、藏羊、馬）規(guī)模分別為287615～363303羊單位、87156～11092羊單位、5229～6606羊單位,2025年分別達(dá)到302752～438991羊單位、91743～133027羊單位、5504～7982羊單位,2035年分別達(dá)到378440～514679羊單位、114679～155963羊單位、6881～9358羊單位.

3.3 由于保護(hù)地生態(tài)環(huán)境容量的限制,為持續(xù)推進(jìn)“三江源國家公園試點(diǎn)”目標(biāo),黃河源區(qū)瑪多縣需控制其人口與旅游規(guī)模.其中2020年、2025年和2035年牧民人口規(guī)模區(qū)間分別為1.25～1.65萬人、1.65～1.83萬人和1.863～2.135萬人.2020年瑪多縣地區(qū)旅游規(guī)模最大為 4.113萬人次,2025年為 4.700萬人次,2035年為 5.396萬人次,在規(guī)劃目標(biāo)情景下旅游業(yè)發(fā)展減緩,主要是考慮了三江源國家公園規(guī)劃試點(diǎn)以及地方規(guī)劃對旅游的限制開發(fā),旨在保護(hù)地方生物多樣性以及生態(tài)環(huán)境.