基于能值的寧夏彭陽(yáng)縣退耕還草地效益研究

齊拓野

（寧夏大學(xué) 生態(tài)環(huán)境學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

彭陽(yáng)縣地處寧夏南部山區(qū)，屬于國(guó)家劃定的集中連片貧困地區(qū)，生態(tài)脆弱，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)[1-2]。為推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，國(guó)家自2000年起在彭陽(yáng)縣實(shí)施退耕還林還草工程[3-4]。草地建設(shè)是退耕還林還草工程的重要內(nèi)容，本研究運(yùn)用能值理論對(duì)退耕還草地的效益進(jìn)行研究，旨在對(duì)工程實(shí)施情況進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)為后續(xù)工程提出建議。

1 研究區(qū)概況

彭陽(yáng)縣是寧夏固原市的下轄縣，地處寧夏南緣，介于北緯35°29'～35°49'、東經(jīng)116°51'～117°13'，總面積2 533 km2?？h內(nèi)北部為典型的黃土丘陵地形，中部為河谷地形，南部為山區(qū),氣候類型為溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，近20年年均降雨量均低于600 mm，年平均氣溫均在10℃以下[5-8]。在退耕還林還草工程實(shí)施前，草原植被受到嚴(yán)重破壞，草地生態(tài)系統(tǒng)承載力一直處于較低水平，工程實(shí)施后這一狀況有所改善[9-12]。

2 退耕還草地投入產(chǎn)出能值

2.1 數(shù)據(jù)來源說明

本研究中氣象原始數(shù)據(jù)來源于彭陽(yáng)縣氣象觀測(cè)站的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，土壤侵蝕原始數(shù)據(jù)來源于彭陽(yáng)縣王洼水土保持試驗(yàn)站，表土中有機(jī)質(zhì)能量、空氣密度、苜蓿干質(zhì)量為作者實(shí)測(cè)值，人力及畜力的投入情況來源于農(nóng)戶調(diào)查數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)來源于彭陽(yáng)縣相關(guān)政府部門在退耕還林還草工程實(shí)施過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)查數(shù)據(jù)。

2.2 計(jì)算方法

本研究應(yīng)用Howard Thomas Odum提出的能值理論對(duì)彭陽(yáng)縣2011—2019年退耕還草地進(jìn)行計(jì)算分析，將退耕還草地建設(shè)過程中所有的投入和產(chǎn)出轉(zhuǎn)換為太陽(yáng)能焦耳（計(jì)量單位為sej）[13-14]。計(jì)算中涉及的能值轉(zhuǎn)換率均采用9.44E+24（sej/a）的全球能值基準(zhǔn)；能量折算系數(shù)取自《農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)手冊(cè)》及馬文靜、李瑞平、宿婷、林慧龍等學(xué)者的研究結(jié)果[15-19]；為與林地區(qū)分，研究中提到的草地不包括檸條、沙棘等植物。

2.3 彭陽(yáng)縣退耕還草地能值投入

依據(jù)彭陽(yáng)縣退耕還草地的建設(shè)情況，其能值投入項(xiàng)包括可更新環(huán)境資源能、不可更新環(huán)境資源能、不可更新工業(yè)輔助能、可更新的有機(jī)能四項(xiàng)，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 彭陽(yáng)縣2011—2019年退耕還草地能值投入（sej/a)

因各項(xiàng)數(shù)值有較大數(shù)量級(jí)差，小計(jì)數(shù)值統(tǒng)一保留至科學(xué)記數(shù)小數(shù)點(diǎn)后2位，總計(jì)數(shù)值統(tǒng)一保留至科學(xué)記數(shù)小數(shù)點(diǎn)后6位。

2.4 彭陽(yáng)縣退耕還草地能值產(chǎn)出

在彭陽(yáng)縣退耕還草建設(shè)中，以封山育草、以畜調(diào)草為主，草地的能值產(chǎn)出只有紫花苜蓿一項(xiàng)，具體情況如表2所示。

表2 彭陽(yáng)縣2011-2019年退耕還草地能值產(chǎn)出(sej/a)

3 能值指標(biāo)分析

3.1 能值產(chǎn)投比

能值產(chǎn)投比是系統(tǒng)合計(jì)產(chǎn)出能值與合計(jì)投入能值的比值，是評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)效益的最直觀指標(biāo)。對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)而言，能值產(chǎn)投比可以直接反映出能值成本與收益之間的關(guān)系。與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的產(chǎn)投比分析類似，能值產(chǎn)投比越高，意味著退耕還草地效益越好。本研究計(jì)算并分析了彭陽(yáng)縣退耕還草地2011—2019年的能值產(chǎn)投比及變化趨勢(shì)（表3，圖1）。

由表3和圖1可知，能值產(chǎn)投比呈現(xiàn)出先增長(zhǎng)再下降后增長(zhǎng)的趨勢(shì)，這表明在2011—2019年期間，彭陽(yáng)縣退耕還草地效益總體向好，但在2013—2017年間出現(xiàn)了負(fù)增長(zhǎng)，數(shù)值變化不大，根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)律，這一波動(dòng)屬正?，F(xiàn)象。

圖1 彭陽(yáng)縣退耕還草地2011—2019年能值產(chǎn)投比變化趨勢(shì)

表3 彭陽(yáng)縣退耕還草地2011-2019年能值產(chǎn)投比

3.2 環(huán)境負(fù)載率

環(huán)境負(fù)載率表示生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展過程中對(duì)環(huán)境造成壓力的大小，即系統(tǒng)不可更新能源能值總投入與可更新能源能值總投入的比值。對(duì)于退耕還草地而言，這一指標(biāo)至關(guān)重要，因?yàn)榕黻?yáng)縣地處黃土丘陵區(qū)，在這樣的地質(zhì)條件下構(gòu)建或恢復(fù)草地生態(tài)系統(tǒng)面臨諸多挑戰(zhàn)，環(huán)境負(fù)載率過高或過低都不利于退耕還草地建設(shè)。本研究計(jì)算了彭陽(yáng)縣退耕還草地2011—2019年的環(huán)境負(fù)載率（表4）。

由表4可知，彭陽(yáng)縣退耕還草地的環(huán)境負(fù)載率在2011—2019年間變化不大且數(shù)值普遍較小，這表明在2011—2019年期間，彭陽(yáng)縣退耕還草地對(duì)環(huán)境造成的壓力低，退耕還草建設(shè)過慢，未來仍有較大的開發(fā)建設(shè)空間。

表4 彭陽(yáng)縣退耕還草地2011—2019年環(huán)境負(fù)載率

3.3 不可更新工業(yè)輔助能值/總投入能值

彭陽(yáng)縣退耕還草地的不可更新工業(yè)輔助能包含汽油和農(nóng)機(jī)兩類能值投入，這些能值投入在總投入能值中的占比反映出彭陽(yáng)縣在退耕還草過程中的機(jī)械化程度。比值越大，說明機(jī)械化程度越高；比值越小，說明機(jī)械化程度越低。本研究計(jì)算并分析了彭陽(yáng)縣退耕還草地2011—2019年不可更新工業(yè)輔助能值占總投入能值的比例（表5）。

由表5可知，不可更新工業(yè)輔助能值占總投入能值的比例呈現(xiàn)出先增加后降低再增加的趨勢(shì)，但數(shù)值普遍較小，這表明在2011—2019年期間，彭陽(yáng)縣退耕還草的機(jī)械化程度低，草地建設(shè)投入的機(jī)械設(shè)備不足，與林業(yè)建設(shè)相比，對(duì)草地建設(shè)的重視程度不夠。

表5 彭陽(yáng)縣退耕還草地2011—2019年不可更新工業(yè)輔助能值與總投入能值比值

4 結(jié)論

通過對(duì)彭陽(yáng)縣2011—2019年的退耕還草地進(jìn)行能值計(jì)算及能值指標(biāo)分析，本研究得出如下結(jié)論：

1）在2011—2019年期間，彭陽(yáng)縣退耕還草地效益總體向好，但在2013—2017年間出現(xiàn)了負(fù)增長(zhǎng)，但數(shù)值變化不大，屬正?，F(xiàn)象。

2）彭陽(yáng)縣退耕還草地的環(huán)境負(fù)載率偏低，退耕還草建設(shè)過慢，未來仍有較大的開發(fā)建設(shè)空間。

3）彭陽(yáng)縣退耕還草的機(jī)械化程度低，草地建設(shè)投入的機(jī)械設(shè)備不足，與林業(yè)建設(shè)相比，對(duì)草地建設(shè)的重視程度不夠。