气候变化对家庭牧场复合系统的影响及其牧民适应

李西良，侯向阳＊，Leonid Ubugunov，丁勇，丁文强，3，尹燕亭，3，运向军，张勇

（1.中国农业科学院草原研究所，内蒙古 呼和浩特010010；2.俄罗斯科学院西伯利亚分院生物公共实验研究所，俄罗斯联邦布里亚特共和国 乌兰乌德670047；3.兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州730020）

气候变化是当前全球性的热点议题［1］，日益受到学界、政府及公众的普遍关注［2，3］，在适应成为继阻止、减缓后的最新应对方式之际［4，5］，气候变化适应性研究应运而生，社会经济视角的研究尺度主要有区域与家庭2种［6］。在内蒙古地区，“双权一制”的实施催生家庭牧场成为草地农业生产、应对气候变化的基本单元［7］，由于北方草原降水稀少，空间异质性、时间变异性、生态系统非平衡性特征突出［8，9］，气候变化下它成为首当其冲的响应者［10］，这同时为研究牧区气候变化适应性提供了背景条件。故以北方草原家庭牧场为研究尺度，剖析其气候变化适应性，对揭示人类对气候变化适应机制［11］、提出草原适应性管理的新模式［12］具有重要意义。

国内外对家庭尺度气候变化适应性研究多从脆弱性评价、适应行为［13］及“感知－适应”关系［14］入手，通过对农牧民经营受气候趋势性变动及极端气候影响的辨识，探究响应的策略［15］。Seres［16］研究认为，不同农户对干旱的适应措施的不同与感知强度有关，但在南非、中国等地深入研究发现二者并非简单的决定关系［17－19］，通过模型研究，Deressa等［20］认为教育水平、性别、年龄、户主健康状况、气候信息、社会资本等均会影响农民对气候变化适应措施的选取，缺乏适应信息、资金限制是造成适应困难的2个主要障碍，且农牧户对气候变化的适应方式因具体环境而异，可通过调整农时、节水灌溉、改变作物品种、外出打工等方式来应对气候的暖旱化趋势及极端气候事件［21，22］。通览国内外研究，对牧区的研究鲜有报道［23］，特别在国内，尚未见对家庭牧场尺度气候变化适应行为的专题研究。

本研究以北方温性草原为研究区域，在内蒙古不同草原类型区选择10个典型旗县，通过对599个家庭牧场调查研究，拟回答以下问题：1）家庭牧场草料供给途径的区域分异格局及其受气候变化的何种关键因子的影响；2）气候变化作用于家庭牧场经营过程的主要介质及影响方式；3）家庭牧场响应关键气候因子变化的行为策略。通过研究，以期为揭示人类适应气候变化机制提供牧区案例及工作基础，从而为构建北方草原气候变化适应性管理模式提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究地区概况

研究地位于内蒙古自治区中西部地区，选择10个典型旗县（图1），分属不同的草原类型，阿拉善左旗（AZ）、阿拉善右旗（AY）为草原化荒漠区，鄂托克旗（ET）、杭锦旗（HJ）、乌审旗（WS）为沙地，苏尼特左旗（SZ）、苏尼特右旗（SY）、四子王旗（SW）为荒漠草原区，锡林浩特市（XL）、镶黄旗（XH）为典型草原。研究区自西向东年降水量从100mm至300mm间逐渐增多，几十年来，该区气候变化显著，温度显著升高，春季降水量呈增加趋势，但夏季、全年降水量下降，加之受温度影响蒸发量加大，整体而言，研究区暖旱化趋势明显［24］，极端气候事件增多［25］，为该区家庭牧场经营带来了影响。

图1 研究地区分布示意图Fig.1 Distribution of 10counties for research

1.2 数据获取

1.2.1 样本确定 采用分层随机抽样方法，按可行性、代表性等原则遵照抽样原理在每个旗县一般抽取2个样本苏木（乡），每个苏木（乡）抽取3个样本嘎查（村），在样本嘎查内根据牧民名册抽取约10个家庭牧场进行调查。对10个旗县的调查，共获取599个有效样本。

1.2.2 调查内容 牧户调查于2010年4－10月进行，课题组成员分赴样本点实地入户问卷调研，内容涉及以下几项：1）家庭牧场基本经营情况，包括放牧地、打草场、饲料地面积，牲畜基本情况，饲草料支出，家庭牧场经营年收支；2）牧民对气候变化趋势及极端气候事件的认识，调查牧民对当地最严重的极端气候类型的判断；3）牧民对土、草、畜、人、基础设施等家庭牧场复合系统组成要素如何受气候变化影响的判断；4）家庭牧场经营对气候变化的响应策略，并从政策措施、技术手段、合作方式3个角度调查牧民对外界干预适应措施的评价。

1.3 数据处理方法

以SAS 8.1软件进行统计分析，利用 ArcGIS 9.3、SAS 8.1、Microsoft Office Excel 2003等软件绘图。

通过描述性统计方法分析家庭牧场单元放牧地、打草场、饲料地的面积，以及购草支出占总支出的百分比，研究草料供给格局的基本特征；对草料供给区域分异格局采用Complete linkage clustering方法进行聚类分析；采用双变量Pearson相关分析法，对家庭牧场饲料地面积与购草支出占总支出的比例之间的替代效应进行分析。

对影响家庭牧场主要气候因子辨识、气候变化作用于家庭牧场的影响方式、牧户响应气候变化的行为策略、外力适应手段等的考察，以受访牧户的选择比率表征，计算公式：

式中，x为考察对象受牧户选择的比率，m为选择某项考察对象的样本数，n为总样本数；上述指标在内蒙古草原的区域分异程度采用各地牧户选择比率x的变异系数CV表征，计算公式：

式中，S为各地区考察对象牧户选择比率的方差，为牧户选择比率的平均值。

2 结果与分析

2.1 气候变化对家庭牧场经营的影响

2.1.1 家庭牧场草料供给特征的区域格局 家庭牧场作为社会－经济－生态复合系统，物流、能流是其得以存续、运转的动力基础，气候变化的干预效应从家庭牧场的物质供给与能量流动中得以体现。表1从放牧地、打草场、饲料地面积及购买草料金额占总支出比例等4个方面分析了10个旗县草料供给特征，通过聚类分析可见（图2），各地草料供给呈现明显的区域分异格局，AZ、AY、SZ、SY、SW 为一类，XL、XH 为一类，ET、HJ、WS为一类。户均放牧地面积以AZ、AY及SZ、SY、SW 为大，在1 000.00hm2左右，而ET、HJ、WS及XL、XH户均面积较小，在200.00hm2左右；打草场主要存在于XL、XH 2地，其余地区仅少量存在；饲料地主要存在于ET、HJ、WS 3地，户均面积为3.00hm2左右，其他地区面积较小；购买草料是牧民家庭重要的支出项目之一，约占总支出的30.00%左右，不同地区分异明显，ET、HJ、WS 3地比例较低，仅约为5.00%，远低于其他地区。采用Pearson相关方法分析显示，饲料地面积与购草支出间呈现极显著负相关关系（r＝－0.80，P＜0.01），二者在家庭牧场草料供给中具有替代效应。

表1 研究地区2009年家庭牧场草料供给Table 1 Households’forage supply of research areas in 2009

2.1.2 影响家庭牧场的关键气候因子及其区域分异 气候因子趋势性变化与极端气候事件增多是气候变化的2个核心内容，本课题组对内蒙古草原区湿润度指数、降水距平百分比等的已有分析表明［24］，本研究所在的中西部地区呈现暖旱化趋势，近40年来气象干旱不断加剧，由于极端气候对家庭牧场社会－经济－生态复合系统物质供给、能量流动的干预强度大于气候因子趋势性变化，故气候变化对家庭牧场的影响主要表现为极端气候事件。各地最严重的极端气候呈现区域分异，绝大多数牧民均认为是旱灾，而对大风、沙尘暴、雪灾认识则不尽一致（图3）。分析各地对4种极端气候认知的牧民比例的变异性，变异系数分别为10.99%，98.69%，49.28%，111.87%，后三者的区域分异性更加明显。

综合10地599户牧民的调查结果（图3），平均有87.26%的受访户认为干旱是最严重的极端气候类型，仅SZ、SY 2地比例相对较低（71.67%）；沙尘暴、大风、雪灾依次被列为第二、三、四严重的极端气候类型，分别平均有49.67%，24.48%，10.78%的牧民作出此选择，与前面分析极端气候认知的区域分异程度比较可知，各类型极端气候的严重程度与其区域分异程度呈反向关系。具体而言，各极端气候类型区域分异特征为，沙尘暴在草原化荒漠区 AZ（60.00%）、AY（86.67%）及荒漠草原区SZ（80.00%）、SY（63.33%）较为严重，大风在荒漠草原区SZ（53.33%）、SY（78.33%）较为严重，雪灾在典型草原 XL（26.67%）、XH（16.67%）及 ET（14.29%）、AY（35.00%）较为严重，其他地区认知度相对较低，不同草原类型植被、降水、温度、地理等自然本底的差异可能造成了气候变化背景下极端气候类型的区域分异。

2.1.3 对家庭牧场经营影响的作用方式 家庭牧场是由土、草、畜、人、基础设施等要素构成的社会－经济－生态复合系统，气候变化对其作用的方式是通过影响这些要素来体现。表2分析了旱灾、雪灾2种极端气候类型对家庭牧场“土－草－畜－人”系统组成要素的影响，受访牧户对旱灾、雪灾胁迫致使侵蚀土壤、不利牧草生长、影响牲畜健康、人类患病、破坏围栏等方面进行了判断，综合分析发现牧民对旱灾影响的关注度均为牲畜（96.82%）＞牧草（92.53%）＞土壤（21.83%）＞人群（16.17%）＞围栏（3.99%）；牧民对雪灾影响的关注度明显低于旱灾，除对牲畜关注度较高外（77.00%），对土壤、牧草、人类、基础设施等其余要素的关注度均低于10.00%。因此，牲畜、牧草是气候变化作用于家庭牧场经营的主要介质。

分析不同地区牧民对同一极端气候类型、同一家庭牧场系统组成要素认知的区域分异程度（表2），其中旱灾对牲畜（CV＝4.90%）、牧草（CV＝6.11%），雪灾对牲畜（CV＝21.24%）影响的分异度较低，相对趋于一致；其余，旱灾、雪灾对土壤、人群、围栏产生影响的判断具有较大的区域分异性（CV＞100.00%），但规律不明显，与前面对主要极端气候类型区域分异的结果未能产生吻合，且被关注度较低，表明土壤、人类、基础设施等系统要素不是气候变化对家庭牧场经营过程影响的主要作用方式。

图2 家庭牧场草料供给区域分异格局Fig.2 Regional differentiation pattern in households’forage supply

图3 研究地区各种极端气候类型严重程度排序Fig.3 Extreme climate events of research areas

表2 极端气候事件对家庭牧场“土－草－畜－人”系统的影响方式Table 2 Impacts of extreme climate events on soil－grass－livestock－people system %

2.2 牧民对气候变化的适应行为

2.2.1 对极端气候事件的响应策略 表3描述的是研究地区牧户对当地极端气候的响应策略，主要表现为卖畜、购草、走场、打工、圈养等5种类型，其中走场是牧户在遭遇强灾时带牲畜到轻灾或无灾地区暂时避灾的适应行为。表3综合分析了具有某类型适应行为的牧户占总受访户的比例，可知牧户对旱灾响应的主次顺序为购草（90.26%）＞卖畜（85.56%）＞走场（57.77%）＞圈养（46.26%）＞打工（11.49%）；而对雪灾响应不同于旱灾，其主次顺序为圈养（89.37%）＞购草（88.66%）＞卖畜（42.93%）＞走场（23.35%）＞打工（18.23%）。对比来看，购草均是牧民适应旱灾、雪灾的最主要的适应行为，但比之于旱灾，牧户响应雪灾时以卖畜、走场2种策略的牧户比例仅为旱灾的50%，且雪灾时比旱灾更倾向于圈养牲畜，外出打工策略被采用的比例不高。

2种极端气候类型的不同响应策略呈现出区域分异格局。采用率较高的购买草料（旱灾、雪灾）、出售牲畜（旱灾）、圈养牲畜（雪灾）策略分异性不明显（表3），对10地分析的变异系数在10.00%左右。而其他策略则呈现一定的区域分异格局（CV＞50.00%），雪灾下出售牲畜策略在沙地草原的ET、HJ、WS更为常见；旱灾下的走场行为主要在研究区东部XL、XH、SZ、SY、SW较普遍；外出打工少被采用，且主要集中在沙地草原区HJ、WS 2地；旱灾下圈养策略西部地区AZ、AY、ET、HJ、WS 5地明显比研究区东部5地SZ、SY、SW、XL、XH更易被牧户采用。

表3 牧民对极端气候事件的响应策略Table 3 Herders’response strategies to extreme climate events %

2.2.2 牧民对政策层面适应措施的评价 家庭尺度的气候变化适应包括牧户自适应和外力适应2种主要方式，为探究政策等外界因子对牧民适应气候变化有效干预的可能方面，从政策措施、技术手段、合作方式3个角度调查牧民对外界干预适应措施的评价（图4）。从对599个家庭牧场的分析可以看出，在政策措施方面草原承包（45.06%）最受欢迎，它促使形成以家庭牧场为尺度的能动适应气候变化的积极单元，其他有效政策依次为草畜平衡（37.31%）＞划区轮牧（36.30%）＞全年禁牧（29.22%）＞春季休牧（23.68%）；在技术手段方面，牧民认为畜种改良（58.23%）、气候信息（51.63%）对适应气候变化最有效果，畜种改良可提高牲畜适应新的气候状况的能力，掌握气候信息可增强应对的主动性，而舍饲技术及传统本地知识等并未引起牧民注意；从应对气候变化的牧民合作方式来看，传统的邻里互助（37.41%）与新型的专业协会（32.63%）被牧民认为是极端气候事件下最主要的互助方式，故积极推进牧区专业协会发展，并与传统协作方式有效结合，是草原区家庭牧场适应气候变化的手段之一。

图4 政策层面适应措施受认可的牧民比例Fig.4 Herders’evaluation on adaptation measures at policy level

3 讨论

3.1 气候变化影响家庭牧场经营过程的作用机理

近30年来，“双权一制”在内蒙古草原的实施催生了家庭牧场的产生，使其成为草原利用与保护的基本单元［7］，亦是北方草原应对气候变化的积极单元。家庭牧场是由土、草、畜、人、基础设施等要素组成的社会－经济－生态复合系统［7］，通过界面进行逐层耦合而完成草业系统的发育［26，27］，物质供给、能量流动提供了家庭牧场“土－草－畜－人”系统发育、运转的基本维持机理。本研究对内蒙古中西部不同草原类型10个典型旗县599个家庭牧场草料供给情况分析发现，放牧地、打草场、饲料地、购买草料是家庭牧场物质供给的4个主要途径，但呈现明显的区域分异格局。由于天然草原放牧地是系统运转所需物质的基本来源，区域分异的产生机制可能在于打草场、饲料地、购买草料等其他物质供给途径上的差别，ET、HJ、WS受政府推广家庭牧场优化模式之故饲料地面积较大，由于其与购买草料之间的替代效应，使得购草支出占总支出比例明显偏低（＜10.00%），XL、XH处在降水丰富、草质较好的典型草原，打草场面积较大，而其他5地则缺乏这些条件，因此分异格局分别受政府政策、自然因素的驱动。

有研究表明，近40年来内蒙古气候变化显著，温度升高，气象干旱程度不断加剧［24］，影响植被演替敏感性及草地生产能力［28，29］，西部地区1987年以来极端降水事件频次增多［25］，由于极端事件比气候趋势性变化对家庭牧场等社会经济主体的影响更清晰可辨［5］，导致气候变化对家庭牧场影响主要以极端气候的方式进行，王子平［30］研究认为人的需要的满足是一个连续过程，灾害是人的需要过程的非正常中断，这很好地说明了北方草原家庭牧场受气候变化的影响机理，家庭牧场饲草供给渠道的差异可能会导致极端气候下的物质供给、能量流动呈现不同的脆弱性。本调查更进一步研究发现，牲畜、草场是极端气候作用于家庭牧场经营过程最主要的介质，通过影响牲畜健康、牧草生长来降低家庭牧场系统的物质供应及能级水平，进而干预原有草业系统的耦合效应，而土壤、人类、基础设施则不是气候变化影响家庭牧场的主要介质，这在已有对青藏高原的有关研究中也得到了体现［31］。但本研究尚未触及家庭牧场“土－草－畜－人”复合系统物质供给、能量流动受气候变化干预效应的定量描述，是未来值得重视的研究问题。

3.2 家庭牧场适应气候变化的策略选择

人类适应是一古老命题［11］，比之动植物的基因适应，人类存在社会－文化适应机制，方兴未艾的环境心理学、人类生态学、生态人类学等已对之展开探讨［32，33］，气候变化适应归根结底是人类环境适应机制的个例。本研究认为，家庭牧场经营中对气候变化适应存在牧户能动适应与外界干预适应2种主要方式，分析发现能动响应以购买草料为最主要的适应行为，其次为走场、处理牲畜。因气候变化作用于家庭牧场使得物流、能流过程非正常中断［30］，通过牧草、牲畜等作用介质降低家庭牧场复合系统的能级水平，打破草、畜间原有物流、能流的平衡关系，牧民的适应行为即为围绕维持系统能流、物流的平衡出发，本研究发现可通过2种方式来实现，其一是购草、走场的保畜策略，目的是在于在畜量一定时通过增加草量来维持能流畅通，其二是处理牲畜的减畜策略，它在旱灾（85.56%）、雪灾（42.93%）时也很常见，目的在草量一定时通过减少畜量来维持平衡。保畜与减畜策略分别从不同角度来达到草与畜间物质、能量的平衡关系，这在有关对牧民响应草地退化的研究结果［34，35］在机理上可得相互验证，但2种策略对家庭牧场当下及未来经营的意义显然不同，丁勇等［36］基于可持续发展评价研究认为家庭牧场生产经营决策差异是造成牧户生产收益、生活水平、可持续发展力明显分异的关键动因，故深刻研究保畜、减畜策略的选择机制及其效应对揭示家庭牧场适应气候变化的机理具重要意义，尚需更深入的具体研究。

3.3 家庭牧场尺度适应性研究的意义与方法

家庭是社会视角气候变化适应性研究的2个最主要的尺度之一［6］，但其研究尚显不足［5］，草原牧区尤甚［12］。2011年IPCC特别评估报告更加强调人类适应的迫切［4］，鉴于北方草原具重要的生态系统服务及草地农业生产功能［26，37］，在气候暖干化趋势下面临着比全球更强烈的反应［38］，对畜牧生产构成冲击，且在北方草原，家庭牧场尚为新生事物，为伴随“双权一制”、替代游牧制度而形成，目前研究较为薄弱［7，36］，因此气候变化下家庭牧场复合系统的适应性研究是摆在研究人员面前的重要课题，方法构建亦成关键。本研究即以草业系统为框架，剥离家庭牧场复合系统土、草、畜、人、设施等要素，从气候变化对系统要素的影响，来切入家庭牧场适应性的研究，发现草、畜2因子是气候变化影响及家庭牧场反馈的关键节点，此过程主要发生于草畜－经营界面。由于草业系统是通过界面逐级耦合而完成系统发育［26，27］，故从家庭牧场草业系统的角度构建气候变化适应性的研究方法，是可取的视角，与农区的同类研究不尽相同［17－19，39］，这由研究对象及内容的差异所致。家庭牧场草业系统具有复合性［7］，既有经济、社会属性，又是草地农业生态系统的基本构件［26］，畜牧经营行为包含对草原区降水高度时空异质性［8］的适应机制，这亦是开展家庭牧场尺度气候变化适应性研究，并构建其研究方法的依据所在。

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