青藏高原生態(tài)安全評價與提升路徑

菅寧紅,陳雅如,姜雪梅

(1.國家林業(yè)和草原局發(fā)展研究中心,北京 100714；2.北京林業(yè)大學,北京 100083)

青藏高原是中國及東南亞的江河之源,是亞洲乃至北半球氣候變化的啟動區(qū),也是中國乃至世界的高寒生物資源寶庫,其作為“第三極”的生態(tài)地位與作用獨一無二[1]。黨的十八大以來,黨中央高度重視青藏高原的生態(tài)保護工作,提出把青藏高原打造成為全國乃至國際的生態(tài)文明建設高地[2],高度肯定了青藏高原的生態(tài)安全屏障地位。然而,青藏高原生態(tài)環(huán)境本身脆弱敏感,再加上氣候暖濕化和人為活動的影響,其生態(tài)安全風險進一步加大。青藏高原主要的4類生態(tài)系統(tǒng),草地、荒漠與裸地、灌叢和森林都面臨退化問題。草地退化面積比例高達80%以上,主要分布在青藏高原西北部；森林灌叢退化面積比例達59%,主要分布在橫斷山河谷地區(qū)；中度以上沙化土地面積約46.9萬km2,主要分布在青藏高原西北干旱地區(qū),特別是羌塘高原和柴達木盆地周邊；中度以上水土流失面積約為46萬km2,主要分布在東南部高山峽谷地區(qū)[3]。在年均升溫0.052℃情景下,50年后青藏高原凍土面積將縮小13.5%,100年后將縮小46%,多年凍土將只存在于羌塘高原與極高山地[4]。如何保障和提升青藏高原生態(tài)安全狀況成為維護國家生態(tài)安全的重要課題。本文構建了青藏高原生態(tài)安全評價指標體系和方法,通過文獻資料搜集和現(xiàn)場實地調研,測算出青藏高原各生態(tài)系統(tǒng)和各市(縣)的生態(tài)安全指數(shù),提出森林、草原、濕地、雪域和荒漠生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)安全的提升路徑以及保障青藏高原生態(tài)安全的總體策略。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

2021年10月,課題組在青藏兩省區(qū)開展實地調研,通過現(xiàn)場調查、座談交流、專家咨詢等方法,獲取了青海、西藏主要生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全數(shù)據(jù)、政策性文件以及實地圖片等相關數(shù)據(jù)。生態(tài)安全數(shù)據(jù)主要來自《西藏統(tǒng)計年鑒》[5-7]、《青海統(tǒng)計年鑒》[8-10]、《中國城市統(tǒng)計年鑒》[11-13]，以及當?shù)亓植菥?、氣象局所提供的部分?shù)據(jù)。政府文件主要有《青藏高原生態(tài)文明建設狀況白皮書》(1)國務院.青藏高原生態(tài)文明建設狀況白皮書.2018.、《2020年青海省國土綠化公報》(2)青海省林業(yè)和草原局.2020年青海省國土綠化公報.2021.、《西藏“十四五”林業(yè)和草原保護發(fā)展規(guī)劃》(3)中共西藏自治區(qū)委員會.西藏“十四五”林業(yè)和草原保護發(fā)展規(guī)劃.2021.、《青海“十四五”林業(yè)和草原保護發(fā)展規(guī)劃》(4)青海省人民政府辦公廳.青?！笆奈濉绷謽I(yè)和草原保護發(fā)展規(guī)劃.2022.等。

1.2 評價指標體系

以青藏高原地區(qū)青海和西藏兩省區(qū)為評估對象,采用生態(tài)安全指數(shù)體系對森林、草原、濕地、雪域、荒漠等5個生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全狀況進行評估,形成了省域層面和生態(tài)系統(tǒng)層面的生態(tài)安全指數(shù)、生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)指數(shù)與壓力指數(shù)。

在生態(tài)安全概念的基礎上,結合生態(tài)學、資源經(jīng)濟學等專家建議,從“狀態(tài)指標”和“壓力指標”兩方面構建生態(tài)安全指標體系[14-16]。狀態(tài)指標反映生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境條件、資源質量狀況及遭受的自然災害等情況,前兩者為正向描述、后者為負向描述。壓力指標描述生態(tài)系統(tǒng)受到人為活動的影響,包括人類社會活動造成的損害以及保護自然、修復自然生態(tài)系統(tǒng)的情況,前者為負向描述、后者為正向描述。這2組指標構成了生態(tài)安全概念中最基本的關系,即安全性就是生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)和承受壓力的比較關系[17]。在此基礎上,細化了森林、草原、濕地、雪域、荒漠等5個生態(tài)系統(tǒng)相關的指標,包括類型指標、時空指標和解析指標。分別描述各生態(tài)系統(tǒng)的結構和特征、時間變化和空間差異、產(chǎn)生原因和可改進因素。

1.3 指標計算和評價方法

生態(tài)安全指數(shù),包括生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)和生態(tài)安全壓力指數(shù)。狀態(tài)指數(shù)反映生態(tài)系統(tǒng)本身的安全狀況,狀態(tài)指數(shù)越大,表示該地區(qū)生態(tài)安全狀況越好；壓力指數(shù)反映地區(qū)社會、經(jīng)濟對生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)安全狀態(tài)產(chǎn)生的直接或間接的影響和壓力,壓力指數(shù)越大,表示該地區(qū)生態(tài)安全壓力越大,生態(tài)安全狀況越差。根據(jù)生態(tài)安全指數(shù)的高低,分為5個評價等級(表1),等級越高則生態(tài)越安全。

表1 生態(tài)安全評價等級表Tab.1 Ecological security classification

以森林生態(tài)系統(tǒng)為例,森林生態(tài)安全指數(shù)的基本構成形式如下:

式中:It表示某縣的森林生態(tài)安全指數(shù)；Y為某縣的森林生態(tài)安全壓力指數(shù)；Z為某縣的森林生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)。

森林生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)指數(shù)Z、壓力指數(shù)Y的計算公式為:

式中:s為對應系統(tǒng)壓力指標的個數(shù)；wj為第j個壓力指標的權重；yj為壓力指標的標準化數(shù)據(jù),j=1,2,…,s。

權重的確定一般有主觀和客觀2種方法[18-9],本研究以“熵權法”和“專家法”為基礎,采用客觀法和主觀法相結合的指標“雙權重”模型。

各生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)(壓力)指標的權重計算公式為:

式中:w1j,w2j分別表示狀態(tài)(壓力)指標的熵權和專家權。

第j個狀態(tài)(壓力)指標的“熵權法”公式為:

式中:s為狀態(tài)(壓力)指標的個數(shù)；hj為第j個指標的信息效用價值。其中:

第j個狀態(tài)(壓力)指標的“專家法”公式為:

生態(tài)安全指數(shù)為各生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)安全指數(shù)與區(qū)域內各生態(tài)系統(tǒng)面積比率的乘積之和。

2 結果與分析

2.1 評價指標權重

青藏高原生態(tài)安全評價指標體系包括基礎狀態(tài)、系統(tǒng)壓力,以及森林、草原、濕地、雪域、荒漠生態(tài)系統(tǒng)共7個層級,以“熵權法”和“專家法”2項權重為基礎,平均得到最終權重(表2)。

表2 青藏高原生態(tài)安全評價指標體系Tab.2 Indicator system of ecological security of the Qinghai-Tibet Plateau

2.2 生態(tài)安全指數(shù)

從生態(tài)安全指數(shù)的評估結果來看(圖1),青藏高原生態(tài)安全性較高,均處于0.6～0.8之間,處于生態(tài)安全等級第四級。2015,2017,2021年間,青藏高原生態(tài)安全指數(shù)均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,雖然西藏生態(tài)安全指數(shù)變化幅度比青海大,但西藏生態(tài)安全性總體上要高于青海。2015,2017,2021年間，森林、草原、濕地、雪域、荒漠等5個生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全指數(shù)均值都大于0.6(表3),處于生態(tài)安全等級第四級。其中,2015年西藏和青海的森林、濕地2個生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全等級處于第三級,臨界安全和較安全之間。

圖1 青藏高原生態(tài)安全指數(shù)Fig.1 Ecological security index of the Qinghai-Tibet Plateau

表3 青藏高原各生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全指數(shù)表Tab.3 Ecological security index of each ecosystem on the Qinghai-Tibet Plateau

2.3 生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)和壓力評價

1)狀態(tài)指數(shù)。由表4可知,青藏高原草原生態(tài)系統(tǒng)的總體狀態(tài)是最好的(0.592)；雪域生態(tài)系統(tǒng)(0.477)的狀態(tài)次之；濕地(0.422)和森林(0.421)生態(tài)系統(tǒng)再次之,其中,西藏森林生態(tài)系統(tǒng)(0.490)、濕地生態(tài)系統(tǒng)(0.447)、雪域生態(tài)系統(tǒng)(0.515)的狀態(tài)均優(yōu)于青海(0.353，0.397，0.438)；因荒漠生態(tài)系統(tǒng)的缺失值較多未列入比較,根據(jù)已有數(shù)據(jù)可知青藏高原的荒漠生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)較好(0.624)。

2)壓力指數(shù)。由表5可知,青藏高原森林和草原生態(tài)系統(tǒng)壓力最小,壓力指數(shù)均值均為0.022,荒漠(0.026)和濕地(0.033)生態(tài)系統(tǒng)的壓力次之,雪域生態(tài)系統(tǒng)(0.038)壓力最大。青海森林(0.036)、濕地(0.043)、雪域(0.046)生態(tài)系統(tǒng)的壓力大于西藏(0.009，0.022，0.029)；草原(0.021)、荒漠(0.019)生態(tài)系統(tǒng)的壓力小于西藏(0.023，0.029)。

表4 青藏高原各生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)指數(shù)表Tab.4 State indicators of each ecosystem on the Qinghai-Tibet Plateau

表5 青藏高原各生態(tài)系統(tǒng)壓力指數(shù)表Tab.5 Pressure indicators of each ecosystem on the Qinghai-Tibet Plateau

2.4 市縣級層面生態(tài)安全評價

1)市級層面。2015,2017,2021年間,西藏自治區(qū)及青海省各市生態(tài)較為安全,生態(tài)安全指數(shù)均呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(表6)。生態(tài)安全指數(shù)最低的市,2015年為西藏自治區(qū)阿里地區(qū)(0.560),2017年青海省海北藏族自治州(0.610),2021年為青海省海西蒙古族藏族自治州(0.584)；3年中生態(tài)安全性最高的地區(qū)均為西藏自治區(qū)林芝市,指標值分別為0.730,0.875,0.835。

2)縣域層面。2015,2017,2021年,西藏自治區(qū)林芝市墨脫縣生態(tài)安全指數(shù)均為最高(表7),指標值分別為0.836,0.978與0.941；2015年最低值在青海省黃南藏族自治州同仁縣,指標值為0.495,2017年最低值在青海省海北藏族自治州剛察縣,指標值為0.532,2021年最低值在青海省海西蒙古族藏族自治州直轄地區(qū),指標值為0.271。

表6 西藏自治區(qū)和青海省各市生態(tài)安全指數(shù)表Tab.6 Ecological security indexofthecities in Tibet and Qinghai

表7 西藏自治區(qū)和青海省縣域生態(tài)安全指數(shù)端值表Tab.7 End values of ecological security index of the counties in Tibet and Qinghai

(續(xù)表)

3 保障和提升生態(tài)安全路徑

3.1 各生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)安全的提升路徑

基于青藏高原各生態(tài)系統(tǒng)的特點和面臨的主要問題,提出森林資源綜合管理、草原多種功能協(xié)調統(tǒng)一、保護修復濕地資源、監(jiān)測和保護冰川、“治”和“防”荒漠的生態(tài)安全提升路徑[20-21]。一是對森林資源進行科學合理的規(guī)劃,加強天然林和公益林保護,落實嚴格的管護和執(zhí)法；加強森林資源動態(tài)監(jiān)測體系建設,健全完善森林防火監(jiān)測預報系統(tǒng)、森林火災阻隔系統(tǒng),提升森林撲火的技術與基礎設施。二是科學優(yōu)化草原利用方式,積極推進草地植保和草地改良,加強鼠蟲害防治,樹立管、建、用相統(tǒng)一,責、權、利相結合的新觀念,探索人、草、畜協(xié)調發(fā)展的畜牧業(yè)生產(chǎn)方式。三是保護修復濕地資源,實行濕地面積總量管控制度,以現(xiàn)有自然保護區(qū)為核心,形成科學合理的自然保護區(qū)網(wǎng)絡,嚴格實行濕地分級管理責任體系,探索完善濕地生態(tài)管護員制度。四是建立冰川生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)測管理體系,運用現(xiàn)代技術手段開展冰川長時序監(jiān)測,建立完善冰川災害預警體系。五是加強防沙治沙植物選育工作,提高防沙治沙科技含量,加強監(jiān)測網(wǎng)絡體系建設；建立嚴格的保護監(jiān)管制度,全面落實沙化土地治理責任制。

3.2 不同地區(qū)的生態(tài)安全提升路徑

根據(jù)青藏高原的區(qū)域特征和面臨的生態(tài)安全問題,提出生態(tài)安全提升路徑。青藏高原的原始森林資源豐富,森林以天然林為主、人工林為輔,主要分布在東南部川藏高山峽谷和藏南谷地,但面臨著森林退化以及中度和重度以上水土流失等問題,該地區(qū)應以保護森林資源為主,堅持保護優(yōu)先、自然恢復為主,結合水土流失綜合治理,提高森林涵養(yǎng)水源的生態(tài)功能。羌塘高原、三江源地區(qū)是青藏高原腹地,草原、灌叢、濕地、冰川等資源豐富,但草原退化、土地沙化、凍土面積萎縮、野生動植物棲息地破碎化等問題日趨嚴重,該地區(qū)應以草原保護修復為主,對若爾蓋、青海湖畔和中甸等草原質量好的地區(qū)加強保護,對存在中度和重度退化的草原進行自然和人為修復,加強鼠蟲害防治,堅持以草定畜、草畜平衡,嚴格實行禁牧、休牧、輪牧。以柴達木盆地為主的西北干旱地區(qū),則以保護荒漠生態(tài)系統(tǒng)為主,防治結合,以防為主,對煤、石油等礦產(chǎn)資源進行適度開發(fā)利用。

3.3 青藏高原生物多樣性提升路徑

青藏高原物種豐富,特有物種和珍稀瀕危物種數(shù)量多,是全球生物多樣性保護的熱點地區(qū),但外來物種入侵風險隱患大,棲息地破碎化比較嚴重。通過建立國家公園、自然保護區(qū)等不同類型自然保護地,對青藏高原生物多樣性資源保藏和保護發(fā)揮了關鍵作用。第二次青藏科考調查表明:絕大多數(shù)動、植物新屬(種)發(fā)現(xiàn)于自然保護地[3]。三江源國家公園體制試點以來,藏原羚、藏野驢、白唇鹿和野牦牛等有蹄類物種數(shù)量恢復成效顯著,雪豹、棕熊等食肉動物數(shù)量也實現(xiàn)增長[3]。因此,應進一步整合優(yōu)化青藏高原的各級各類自然保護地,建立以國家公園群為主體的自然保護地體系,推動青藏高原生物多樣性保護[22-23]。以正式設立的三江源國家公園為先導,加快推進祁連山、香格里拉普達措2個國家公園體制試點,積極籌劃昆侖山、青海湖、羌塘、珠穆朗瑪峰、貢嘎山等國家公園創(chuàng)建,構建青藏高原國家公園群,提升“地球第三極”的生態(tài)安全狀況,有效保障國家生態(tài)安全屏障。

4 結語

青藏高原具有獨特的地理區(qū)位和資源特性,2015—2021年間,青藏高原生態(tài)安全指數(shù)處于0.6～0.8之間,且呈先上升后下降的趨勢,森林、草原、濕地、雪域、荒漠5個生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全指數(shù)均值都大于0.6,草原生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)指數(shù)最高,森林生態(tài)系統(tǒng)壓力指數(shù)最小,西藏生態(tài)安全指數(shù)整體高于青海。青藏高原生態(tài)安全的提升路徑為對森林進行綜合管理,以東南部川藏高山峽谷和藏南谷地為主；草原注重多種功能協(xié)調統(tǒng)一、濕地加強保護修復、冰川實行監(jiān)測和保護,重點敏感區(qū)為羌塘高原、三江源地區(qū),尤其是若爾蓋、青海湖畔和中甸等草原質量好的地區(qū)。此外,應加強青藏高原各級各類自然保護地整合優(yōu)化,積極構建青藏高原國家公園群,有效保護青藏高原的特有物種和珍稀瀕危物種,提高生物多樣性,提升“地球第三極”的生態(tài)安全狀況。

致謝:

感謝本課題組北京林業(yè)大學張大紅教授、姜雪梅副教授,青島農(nóng)業(yè)大學馬龍波副教授,中國農(nóng)業(yè)大學王龍鶴老師和參與調研的其他師生的幫助和支持;感謝西藏自治區(qū)林業(yè)和草原局、青海省林業(yè)和草原局對本課題給予的大力支持和幫助！