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黄土高原不同放牧强度生态经济社会系统耦合效应研究
王鹏1
作者信息
- 1. 中国科学院大学教育部水土保持与生态环境研究中心
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摘要
黄土高原是我国的生态脆弱区和生态屏障区，该区生态经济社会系统的协调可持续发展不仅是践行生态文明思想的客观要求，也是区域高质量发展的现实需求。经过几十年的植被恢复，该区人工植被盖度已达水分承载上限，植被与生态功能恢复进入相对缓慢阶段，恢复生态系统发展趋向及科学管理成为新时期该区亟需回答的重大问题。适度放牧可以一定程度上协调生态环境与社会经济矛盾，促进区域生态经济社会系统的协调可持续发展。因此，本研究针对黄土高原退耕地的发展去向以及恢复生态系统可持续管理的现实需求及放牧干扰对退耕恢复生态系统影响的科学问题，以退耕草地为研究对象，基于适度干扰理论，通过对陕西安塞、陕西定边、陕西神木、宁夏固原四个类型区55个样地野外调查采样以及276个农户问卷访谈，采用主客观赋权法、能值分析法以及生态经济社会系统耦合协调模型等研究方法，系统研究了不同放牧强度下退耕草地生态功能演变特征及其权衡关系，揭示了退耕区农户生计资本及其可持续性对放牧强度的响应机制，评估了不同放牧强度下退耕草地生态经济系统的综合效应，并以提高退耕区生态经济社会系统的协同发展为目标，明确了黄土高原退耕草地生态经济社会系统协同可持续发展的放牧阈值，以期为黄土高原退耕区草地资源适度利用及恢复生态系统管理提供科学参考和前瞻性经验。主要结论如下： （1）放牧强度对退耕草地植被群落特征具有显著影响，植被高度、盖度及生物量均随放牧强度增加而显著下降。退耕草地生态功能对放牧强度的响应特征具有一定的差异性，重度放牧显著降低了退耕草地生态系统多功能性，而轻度和中度放牧并未引起生态系统多功能性的显著改变。不同放牧强度下退耕草地生态功能间的权衡关系具有高度的复杂性特征，放牧强度的不同导致生态功能权衡关系的差异。整体来看，放牧可以不同程度的改变退耕草地生态功能间的权衡关系，降低多项生态功能的权衡关系，且中度放牧强度（3~6.7只/hm2）下退耕草地的多项生态功能权衡强度最低，协同关系最佳，是该区最适放牧强度。 （2）放牧可以增加农户生计资本存量，优化农户生计结构，增强农户生计可持续性。整体而言，放牧农户的自然、人力、物质、金融、社会、环境和心理资本比禁牧农户分别平均高2.91%、21.51%、41.11%、86.33%、24.22%、2.12%和43.55%，生计资本耦合协调程度平均高13.35%，生计可持续性平均增加27.09%，且这种正效应在中度放牧强度下更加明显。放牧强度对自然、物质和金融资本具有显著的正向作用，对环境资本具有显著的负向作用，而对生计可持续性的影响不显著，但具有正向关系，可能存在一定的阈值效应。但是否放牧对农户生计可持续性具有显著的正向作用，表明放牧可以增强农户的生计可持续性。因此，通过适度放牧来提高农户生计资本存量，优化其生计结构，提高其生计能力具有现实的可行性。 （3）不同放牧强度下，农户辅助能值的投入占比远大于环境资源的能值投入，且以电力和化肥投入为主，而可更新有机能值投入则以劳力投入为主。在总能值投入中，禁牧农户不可更新资源能值占42.82%，大于放牧农户，表明禁牧农户对不可更新资源的依赖程度大于放牧农户的发展系统。在系统能值产出中，重度放牧强度下种植业和畜牧业的能值产出最高，而轻度放牧强度（＜3只/hm2）下生态系统服务功能的能值产出最高。从不同放牧强度系统的能值指标可以看出，轻度放牧强度下的生产经营模式由于对生态资源和劳动力的合理利用使得其在劳动力生产效率和可持续性方面均优于其他放牧强度。 （4）不同放牧强度下，退耕草地生态经济社会系统发展存在显著差异，放牧下退耕草地生态系统综合发展指数比禁牧平均降低20.55%，而经济和社会系统综合指数分别平均高70.85%和2.24%。耦合协调度随放牧强度的增加呈先增后减的变化趋势，其中，轻度和中度放牧强度较禁牧分别增加11.15%和8.12%，而重度放牧强度则下降5.18%。整体来看，不同放牧强度退耕草地生态经济社会系统的耦合协调类型经历了由勉强协调发展上升至中级协调发展再下降到初级协调发展和濒临失调衰退的发展历程。而耦合协调度的障碍度因子随放牧强度的增加，经历了以经济、社会因子为主导向以生态因子为主导转变的过程。而轻度放牧强度是实现黄土高原退耕草地生态经济社会耦合协调可持续发展最适宜的放牧强度。 本研究系统分析了放牧干扰对黄土高原恢复生态系统生态功能演变特征、农户生计与可持续性以及生态经济效应的影响，并从生态经济社会系统耦合协调视角，以提高恢复生态系统生态经济社会系统的协同性为目标，明确了黄土高原退耕草地生态经济社会系统协同可持续发展的放牧阈值，为该区退耕草地资源适度利用、恢复生态系统可持续管理及实现“生态-生产-生活”融合发展提供了理论依据及实践参考。
关键词
草原牧场/生态经济社会系统/放牧强度/退耕草地/人工植被引用本文复制引用
授予学位
博士学科专业
生态学导师
许明祥学位年度
2023学位授予单位
中国科学院大学教育部水土保持与生态环境研究中心语种
中文中图分类号
S8