隨著人地矛盾的日益突出,特別是社會經濟可持續發展戰略的提出,如何實現土地資源的永續利用已成為人們普遍關注的熱點問題。天然草地是陸地上面積最大的生態系統類型,不僅為人類提供許多有市場價值的產品和服務,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重要卻又未被人們所認識的生態價值或服務,諸如維持大氣成分、保存基因庫、調節天氣過程、保持土壤等。然而,多年來草地生態系統的研究工作多從草地生態系統的組成、結構、功能、環境等方面分別進行論述,并未對草地生態質量進行綜合分析。至于草地生態質量概念、研究范疇、內容、評價指標及其與可持續發展之間的關系如何,至今也尚無定論,本文試圖進行探討性研究,為加強草地生態恢復和重建提供理論依據,并促進生態質量評價向實用化方向發展,實現草地資源的可持續利用。

1草地生態質量、研究內容及其評價指標

1.1草地生態質量概念目前,國內外關于草地生態質量的研究比較少,還沒形成統一的概念和原理,但可以肯定,草地生態質量應該反映草地生態系統的生態因子之間、生態因子與環境之間是否適應和協調發展,生態結構是否合理,生態功能是否正常運轉等草地的生態學和系統學特性。另外,草地生態系統是一個開放的復雜巨大系統,包括非生物環境、生產者、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循環聯結在一起的,其間的物流、能流、信息流及價值流應是暢通無阻、正常和高效運轉,以保證系統各組分之間的相互促進、相互協調和整體最優。因此,草地生態質量應該是草地在維持生態系統能量循環和物質平衡時所具有的本質屬性,它隨著草地生態系統的組成、結構、功能和環境的演變而變化。

1.2草地生態質量研究的內容及評價指標草地生態系統是以各種多年生草本占優勢的生物群落與其環境構成的功能綜合體,即在一定空間內,由草地生物成分和非生物成分通過物質的循環和能量的流動而相互作用、相互依存而構成的一個生態學功能單位。因此,草地生態質量研究的內容應涉及草地生態系統的各個方面;應全面系統地反映草地系統的健康狀況和運行過程。草地生態質量研究應涵蓋以下方面的內容。

1.2.1草地生態系統的生物成分:研究對象主要包括生產者、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。可分為3個層次:物種多樣性、群落多樣性和生境多樣性。生物多樣性的指數高,表明生態系統的結構完善,穩定性強。生物多樣性降低,則表明生態系統的結構不同程度地遭受到破壞,功能缺損,穩定性、協調性降低。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或行政省內物種總數的比例。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,即從無限總體中取樣的無偏估計量(!^)和Hill的非常豐富種數的多樣性數!^的倒數來表示[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,也可稱為物種豐富度指數。在生態系統中人作為雜食動物,其活動對草地生態質量影響很大,在后面單獨討論。

1.2.2草地生態系統的非生物成分:非生物成分可能是導致或影響草地生態質量變化的原因。同時,非生物成分也是草地生態質量變化的量度。非生物成分主要是指有關草地生態系統的氣、水、土壤、氣候、地貌等環境因子。這與草地生態環境質量研究中提出的草地自然環境要素相一致[5]。衡量草地生態質量所采用的相應指標為:平均年降水量、蒸發量和氣溫,月平均降水量、蒸發量和氣溫。土壤有機質含量,氮、磷、鉀含量,土壤結構、土壤生物種類和數量、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、與季節有關的空氣污染事件、氣象災害、輻射暴露等。河流的年徑流量、水質等[6]。

1.2.3草地生態系統功能:草地生態系統功能是草地生態系統的能量流動和物質循環。結構和功能相互適應、相互完善,使生態系統在一定的時間內各組分通過制約、轉化、補償、反饋等處于最優化的協調狀態,表現出高的生產力,能量和物質的輸出接近相等,能量和信息流動暢通無阻,使系統處于相對穩定、平衡狀態。草地生態功能在草地生態質量研究中占據很重要的地位,其研究內容十分廣泛和復雜,評價指標十分龐大且相互重疊[7]。因此,評價指標及其權重的確定就顯得十分困難,要建立一個系統、合理、完備的評價指標體系,還需進一步研究。本文僅從以下幾方面進行分析。生物生產:草地生態系統生物生產包括初級生產和次級生產。初級生產的生產者主要是綠色植物,初級生產是反映生態系統生產力的重要指標。其相應的衡量指標有:總生產量、凈生產量、生物量、現存量、生產力、總生產力、凈生產力[8]。在生態學上常用草地覆蓋度來反映初級生產。傳統的測定草地蓋度的方法是樣方法,即樣方內用插釬垂直插下所觸及植物和植物種的次數,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,L為樣方中插釬次數,∑B為樣方中各種草總觸釬次數[4]。在范圍比較的草地生態系統中,常常把樣方法和遙感技術結合起來計算生物生產[1]。次級生產實質上是動物性生產,其衡量指標為第二性生產力(secondryproduction),可概括表示為:Ps≈C-F-U-RPs為第二性生產量,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(沒有被吸進有機體身體的食物),U為分泌物(被吸收,但以后又從身體移出的物質,包括尿在內),R為呼吸量(用以維持生命的那部分能量)。生態服務功能:生態系統的服務功能反映生態系統能量流中的凈化、循環和再生功能,根據生態系統的服務功能進行草地生態質量評價,是可持續發展的目的所在。由于各國所處的地理位置、社會、經濟發展水平的影響,對于生態系統服務功能的評價及評價指標的確定存在差異。根據美國科學家Costanza等的研究成果,結合我國的實際情況選用保持水土、涵養水源、凈化空氣、營養元素循環、美學等18種功能進行分析。維持系統平衡能力:主要包括抵抗力和自組織力兩個方面,其相應的衡量指標為自然度、穩定性、完整性、恢復力、組織成熟度、能量耗散的有效性、進化或演替的有序性等[9,10]。