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2021-4-9 | 生态质量论文
随着人地矛盾的日益突出,特别是社会经济可持续发展战略的提出,如何实现土地资源的永续利用已成为人们普遍关注的热点问题。天然草地是陆地上面积最大的生态系统类型,不仅为人类提供许多有市场价值的产品和服务,如肉类、奶类和毛皮制品等,而且提供大量对人类生存与生活至关重要却又未被人们所认识的生态价值或服务,诸如维持大气成分、保存基因库、调节天气过程、保持土壤等。然而,多年来草地生态系统的研究工作多从草地生态系统的组成、结构、功能、环境等方面分别进行论述,并未对草地生态质量进行综合分析。至于草地生态质量概念、研究范畴、内容、评价指标及其与可持续发展之间的关系如何,至今也尚无定论,本文试图进行探讨性研究,为加强草地生态恢复和重建提供理论依据,并促进生态质量评价向实用化方向发展,实现草地资源的可持续利用。
1草地生态质量、研究内容及其评价指标
1.1草地生态质量概念目前,国内外关于草地生态质量的研究比较少,还没形成统一的概念和原理,但可以肯定,草地生态质量应该反映草地生态系统的生态因子之间、生态因子与环境之间是否适应和协调发展,生态结构是否合理,生态功能是否正常运转等草地的生态学和系统学特性。另外,草地生态系统是一个开放的复杂巨大系统,包括非生物环境、生产者、消费者和分解者4个基本组分,各个组分之间通过能量流动与物质循环联结在一起的,其间的物流、能流、信息流及价值流应是畅通无阻、正常和高效运转,以保证系统各组分之间的相互促进、相互协调和整体最优。因此,草地生态质量应该是草地在维持生态系统能量循环和物质平衡时所具有的本质属性,它随着草地生态系统的组成、结构、功能和环境的演变而变化。
1.2草地生态质量研究的内容及评价指标草地生态系统是以各种多年生草本占优势的生物群落与其环境构成的功能综合体,即在一定空间内,由草地生物成分和非生物成分通过物质的循环和能量的流动而相互作用、相互依存而构成的一个生态学功能单位。因此,草地生态质量研究的内容应涉及草地生态系统的各个方面;应全面系统地反映草地系统的健康状况和运行过程。草地生态质量研究应涵盖以下方面的内容。
1.2.1草地生态系统的生物成分:研究对象主要包括生产者、消费者和分解者,即草地植被、草地动物和草地微生物。主要研究各系统的生物多样性,它是反映物种多度和种群丰度的一个重要指标。可分为3个层次:物种多样性、群落多样性和生境多样性。生物多样性的指数高,表明生态系统的结构完善,稳定性强。生物多样性降低,则表明生态系统的结构不同程度地遭受到破坏,功能缺损,稳定性、协调性降低。对于自然性物种匮乏地带,则可以用物种相对丰度来衡量,即物种相对其所在生物地理区或行政省内物种总数的比例。在实际评价工作中,多样性的定量化方法大多采用比较粗略的等级法,如较低、较高、极高等[1~3]。分析天然草地物种的多样性,通常采用辛普森(species)指数,即从无限总体中取样的无偏估计量(!^)和Hill的非常丰富种数的多样性数!^的倒数来表示[4],其计算公式为:!^≈si=1!ni(ni-1)Ni(Ni-1)式中!^为无偏估计量;ni为样地中第i个种的盖度;Ni为样地中所有植物的总盖度,S为样地中植物种的种数,也可称为物种丰富度指数。在生态系统中人作为杂食动物,其活动对草地生态质量影响很大,在后面单独讨论。
1.2.2草地生态系统的非生物成分:非生物成分可能是导致或影响草地生态质量变化的原因。同时,非生物成分也是草地生态质量变化的量度。非生物成分主要是指有关草地生态系统的气、水、土壤、气候、地貌等环境因子。这与草地生态环境质量研究中提出的草地自然环境要素相一致[5]。衡量草地生态质量所采用的相应指标为:平均年降水量、蒸发量和气温,月平均降水量、蒸发量和气温。土壤有机质含量,氮、磷、钾含量,土壤结构、土壤生物种类和数量、土壤酶活性、土壤污染程度。大气中二氧化硫、二氧化氮的浓度、颗粒物浓度、与季节有关的空气污染事件、气象灾害、辐射暴露等。河流的年径流量、水质等[6]。
1.2.3草地生态系统功能:草地生态系统功能是草地生态系统的能量流动和物质循环。结构和功能相互适应、相互完善,使生态系统在一定的时间内各组分通过制约、转化、补偿、反馈等处于最优化的协调状态,表现出高的生产力,能量和物质的输出接近相等,能量和信息流动畅通无阻,使系统处于相对稳定、平衡状态。草地生态功能在草地生态质量研究中占据很重要的地位,其研究内容十分广泛和复杂,评价指标十分庞大且相互重叠[7]。因此,评价指标及其权重的确定就显得十分困难,要建立一个系统、合理、完备的评价指标体系,还需进一步研究。本文仅从以下几方面进行分析。生物生产:草地生态系统生物生产包括初级生产和次级生产。初级生产的生产者主要是绿色植物,初级生产是反映生态系统生产力的重要指标。其相应的衡量指标有:总生产量、净生产量、生物量、现存量、生产力、总生产力、净生产力[8]。在生态学上常用草地覆盖度来反映初级生产。传统的测定草地盖度的方法是样方法,即样方内用插钎垂直插下所触及植物和植物种的次数,求得所占百分比率可分为分盖度和总盖度:分盖度(%)≈BL×100%总盖度(%)≈∑BL×100%其中,B为草种在样方中触钎次数,L为样方中插钎次数,∑B为样方中各种草总触钎次数[4]。在范围比较的草地生态系统中,常常把样方法和遥感技术结合起来计算生物生产[1]。次级生产实质上是动物性生产,其衡量指标为第二性生产力(secondryproduction),可概括表示为:Ps≈C-F-U-RPs为第二性生产量,C为消费量(在特定时间被一样生物所采食的食物量),F为排泄物或粪便(没有被吸进有机体身体的食物),U为分泌物(被吸收,但以后又从身体移出的物质,包括尿在内),R为呼吸量(用以维持生命的那部分能量)。生态服务功能:生态系统的服务功能反映生态系统能量流中的净化、循环和再生功能,根据生态系统的服务功能进行草地生态质量评价,是可持续发展的目的所在。由于各国所处的地理位置、社会、经济发展水平的影响,对于生态系统服务功能的评价及评价指标的确定存在差异。根据美国科学家Costanza等的研究成果,结合我国的实际情况选用保持水土、涵养水源、净化空气、营养元素循环、美学等18种功能进行分析。维持系统平衡能力:主要包括抵抗力和自组织力两个方面,其相应的衡量指标为自然度、稳定性、完整性、恢复力、组织成熟度、能量耗散的有效性、进化或演替的有序性等[9,10]。
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