隨著人地矛盾的日益突出,特別是社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出,如何實現(xiàn)土地資源的永續(xù)利用已成為人們普遍關(guān)注的熱點問題。天然草地是陸地上面積最大的生態(tài)系統(tǒng)類型,不僅為人類提供許多有市場價值的產(chǎn)品和服務(wù),如肉類、奶類和毛皮制品等,而且提供大量對人類生存與生活至關(guān)重要卻又未被人們所認(rèn)識的生態(tài)價值或服務(wù),諸如維持大氣成分、保存基因庫、調(diào)節(jié)天氣過程、保持土壤等。然而,多年來草地生態(tài)系統(tǒng)的研究工作多從草地生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、功能、環(huán)境等方面分別進(jìn)行論述,并未對草地生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行綜合分析。至于草地生態(tài)質(zhì)量概念、研究范疇、內(nèi)容、評價指標(biāo)及其與可持續(xù)發(fā)展之間的關(guān)系如何,至今也尚無定論,本文試圖進(jìn)行探討性研究,為加強(qiáng)草地生態(tài)恢復(fù)和重建提供理論依據(jù),并促進(jìn)生態(tài)質(zhì)量評價向?qū)嵱没较虬l(fā)展,實現(xiàn)草地資源的可持續(xù)利用。

1草地生態(tài)質(zhì)量、研究內(nèi)容及其評價指標(biāo)

1.1草地生態(tài)質(zhì)量概念目前,國內(nèi)外關(guān)于草地生態(tài)質(zhì)量的研究比較少,還沒形成統(tǒng)一的概念和原理,但可以肯定,草地生態(tài)質(zhì)量應(yīng)該反映草地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)因子之間、生態(tài)因子與環(huán)境之間是否適應(yīng)和協(xié)調(diào)發(fā)展,生態(tài)結(jié)構(gòu)是否合理,生態(tài)功能是否正常運轉(zhuǎn)等草地的生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)特性。另外,草地生態(tài)系統(tǒng)是一個開放的復(fù)雜巨大系統(tǒng),包括非生物環(huán)境、生產(chǎn)者、消費者和分解者4個基本組分,各個組分之間通過能量流動與物質(zhì)循環(huán)聯(lián)結(jié)在一起的,其間的物流、能流、信息流及價值流應(yīng)是暢通無阻、正常和高效運轉(zhuǎn),以保證系統(tǒng)各組分之間的相互促進(jìn)、相互協(xié)調(diào)和整體最優(yōu)。因此,草地生態(tài)質(zhì)量應(yīng)該是草地在維持生態(tài)系統(tǒng)能量循環(huán)和物質(zhì)平衡時所具有的本質(zhì)屬性,它隨著草地生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、功能和環(huán)境的演變而變化。

1.2草地生態(tài)質(zhì)量研究的內(nèi)容及評價指標(biāo)草地生態(tài)系統(tǒng)是以各種多年生草本占優(yōu)勢的生物群落與其環(huán)境構(gòu)成的功能綜合體,即在一定空間內(nèi),由草地生物成分和非生物成分通過物質(zhì)的循環(huán)和能量的流動而相互作用、相互依存而構(gòu)成的一個生態(tài)學(xué)功能單位。因此,草地生態(tài)質(zhì)量研究的內(nèi)容應(yīng)涉及草地生態(tài)系統(tǒng)的各個方面;應(yīng)全面系統(tǒng)地反映草地系統(tǒng)的健康狀況和運行過程。草地生態(tài)質(zhì)量研究應(yīng)涵蓋以下方面的內(nèi)容。

1.2.1草地生態(tài)系統(tǒng)的生物成分:研究對象主要包括生產(chǎn)者、消費者和分解者,即草地植被、草地動物和草地微生物。主要研究各系統(tǒng)的生物多樣性,它是反映物種多度和種群豐度的一個重要指標(biāo)。可分為3個層次:物種多樣性、群落多樣性和生境多樣性。生物多樣性的指數(shù)高,表明生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完善,穩(wěn)定性強(qiáng)。生物多樣性降低,則表明生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同程度地遭受到破壞,功能缺損,穩(wěn)定性、協(xié)調(diào)性降低。對于自然性物種匱乏地帶,則可以用物種相對豐度來衡量,即物種相對其所在生物地理區(qū)或行政省內(nèi)物種總數(shù)的比例。在實際評價工作中,多樣性的定量化方法大多采用比較粗略的等級法,如較低、較高、極高等[1~3]。分析天然草地物種的多樣性,通常采用辛普森(species)指數(shù),即從無限總體中取樣的無偏估計量(!^)和Hill的非常豐富種數(shù)的多樣性數(shù)!^的倒數(shù)來表示[4],其計算公式為:!^≈si=1!ni(ni-1)Ni(Ni-1)式中!^為無偏估計量;ni為樣地中第i個種的蓋度;Ni為樣地中所有植物的總蓋度,S為樣地中植物種的種數(shù),也可稱為物種豐富度指數(shù)。在生態(tài)系統(tǒng)中人作為雜食動物,其活動對草地生態(tài)質(zhì)量影響很大,在后面單獨討論。

1.2.2草地生態(tài)系統(tǒng)的非生物成分:非生物成分可能是導(dǎo)致或影響草地生態(tài)質(zhì)量變化的原因。同時,非生物成分也是草地生態(tài)質(zhì)量變化的量度。非生物成分主要是指有關(guān)草地生態(tài)系統(tǒng)的氣、水、土壤、氣候、地貌等環(huán)境因子。這與草地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量研究中提出的草地自然環(huán)境要素相一致[5]。衡量草地生態(tài)質(zhì)量所采用的相應(yīng)指標(biāo)為:平均年降水量、蒸發(fā)量和氣溫,月平均降水量、蒸發(fā)量和氣溫。土壤有機(jī)質(zhì)含量,氮、磷、鉀含量,土壤結(jié)構(gòu)、土壤生物種類和數(shù)量、土壤酶活性、土壤污染程度。大氣中二氧化硫、二氧化氮的濃度、顆粒物濃度、與季節(jié)有關(guān)的空氣污染事件、氣象災(zāi)害、輻射暴露等。河流的年徑流量、水質(zhì)等[6]。

1.2.3草地生態(tài)系統(tǒng)功能:草地生態(tài)系統(tǒng)功能是草地生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)。結(jié)構(gòu)和功能相互適應(yīng)、相互完善,使生態(tài)系統(tǒng)在一定的時間內(nèi)各組分通過制約、轉(zhuǎn)化、補償、反饋等處于最優(yōu)化的協(xié)調(diào)狀態(tài),表現(xiàn)出高的生產(chǎn)力,能量和物質(zhì)的輸出接近相等,能量和信息流動暢通無阻,使系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定、平衡狀態(tài)。草地生態(tài)功能在草地生態(tài)質(zhì)量研究中占據(jù)很重要的地位,其研究內(nèi)容十分廣泛和復(fù)雜,評價指標(biāo)十分龐大且相互重疊[7]。因此,評價指標(biāo)及其權(quán)重的確定就顯得十分困難,要建立一個系統(tǒng)、合理、完備的評價指標(biāo)體系,還需進(jìn)一步研究。本文僅從以下幾方面進(jìn)行分析。生物生產(chǎn):草地生態(tài)系統(tǒng)生物生產(chǎn)包括初級生產(chǎn)和次級生產(chǎn)。初級生產(chǎn)的生產(chǎn)者主要是綠色植物,初級生產(chǎn)是反映生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要指標(biāo)。其相應(yīng)的衡量指標(biāo)有:總生產(chǎn)量、凈生產(chǎn)量、生物量、現(xiàn)存量、生產(chǎn)力、總生產(chǎn)力、凈生產(chǎn)力[8]。在生態(tài)學(xué)上常用草地覆蓋度來反映初級生產(chǎn)。傳統(tǒng)的測定草地蓋度的方法是樣方法,即樣方內(nèi)用插釬垂直插下所觸及植物和植物種的次數(shù),求得所占百分比率可分為分蓋度和總蓋度:分蓋度(%)≈BL×100%總蓋度(%)≈∑BL×100%其中,B為草種在樣方中觸釬次數(shù),L為樣方中插釬次數(shù),∑B為樣方中各種草總觸釬次數(shù)[4]。在范圍比較的草地生態(tài)系統(tǒng)中,常常把樣方法和遙感技術(shù)結(jié)合起來計算生物生產(chǎn)[1]。次級生產(chǎn)實質(zhì)上是動物性生產(chǎn),其衡量指標(biāo)為第二性生產(chǎn)力(secondryproduction),可概括表示為:Ps≈C-F-U-RPs為第二性生產(chǎn)量,C為消費量(在特定時間被一樣生物所采食的食物量),F為排泄物或糞便(沒有被吸進(jìn)有機(jī)體身體的食物),U為分泌物(被吸收,但以后又從身體移出的物質(zhì),包括尿在內(nèi)),R為呼吸量(用以維持生命的那部分能量)。生態(tài)服務(wù)功能:生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能反映生態(tài)系統(tǒng)能量流中的凈化、循環(huán)和再生功能,根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能進(jìn)行草地生態(tài)質(zhì)量評價,是可持續(xù)發(fā)展的目的所在。由于各國所處的地理位置、社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的影響,對于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評價及評價指標(biāo)的確定存在差異。根據(jù)美國科學(xué)家Costanza等的研究成果,結(jié)合我國的實際情況選用保持水土、涵養(yǎng)水源、凈化空氣、營養(yǎng)元素循環(huán)、美學(xué)等18種功能進(jìn)行分析。維持系統(tǒng)平衡能力:主要包括抵抗力和自組織力兩個方面,其相應(yīng)的衡量指標(biāo)為自然度、穩(wěn)定性、完整性、恢復(fù)力、組織成熟度、能量耗散的有效性、進(jìn)化或演替的有序性等[9,10]。