草地植被覆盖度变化及其驱动力*——以甘南藏族自治州玛曲县为例

张起鹏，王 倩，张春花，卓玛兰草

(甘肃民族师范学院，合作 747000)

草地生态系统是地球上最重要的陆地生态系统之一，植被作为生态系统的重要组成部分强烈地影响着大气圈与土壤圈之间的能量传递与转换，具有截留降水、减缓径流、固土、保肥等功能，对水土流失起着决定性的作用［1］。草地植被对于整个区域的生态安全和可持续发展起着重要的作用。

植被覆盖度是描述草地植被特征的一个重要参数，是衡量生态环境状况的重要指标［2］，可作为评估土地退化、盐渍化和沙漠化的有效指数［3］;覆盖度变化的研究对解决当前我国严重恶化的草原生态、环境问题具有重要作用［4］。草原植被状况和覆盖度从一定程度上反映了生态环境变化的趋势，是生态环境研究的热点之一［5］。植被覆盖受多种因素影响。如植被所处地域及气候的变化，社会经济发展、人口增长等。因此，在植被覆盖变化的驱动力研究中，自然和社会因素都不可忽视［6］。

素有“九曲黄河之首曲”之称的玛曲地处青藏高原东部，是一个藏族聚居的纯牧业县［7］，这里雨水充沛，河流众多，雪山、湖泊和草场构成了黄河上游完整的水源涵养体系，成为黄河的“蓄水池”。草业是玛曲县重要的天然资源，以寒冷潮湿高寒草甸类和高寒草原类草地为主，牧草生长良好，产草量较高，素以“亚洲第一牧场”著称。近几十年来，受人为因素和自然因素的影响草地生态功能明显减弱，主要表现为草场退化、土壤沙化、河道断流及生物多样性下降等。对当地生态环境和社会经济产生了重大影响。玛曲特殊的地理位置，独特的生态服务价值，使得玛曲草原生态环境保护在整个黄河流域生态安全中占重要地位［8］。基于上述认识，以玛曲县作为研究对象，对其草地覆盖度变化进行研究，探讨其变化的驱动力因素，以期对该区域生态环境的恢复、重建以及资源的合理利用提供借鉴。

1 区域概况

玛曲县位于青藏高原东北部，甘、青、川三省交界处，东经 100°45＇45″～102°29＇00″，北纬 33°06＇30″～34°30＇15″之间，属甘肃省甘南藏族自治州，黄河第一弯曲部。境内海拔在3 300～4 806m之间，地形复杂多样，草原、高山、河谷相间其中，高原湖泊星罗棋布;气候类型属典型的高原大陆性气侯，高寒湿润，无明显的四季之分，年平均气温1．1℃，年降水量615．5mm，其中91%的降水发生在5～9月，年蒸发量1 000～1 500mm;牧草生长期190天，年平均日照26 912小时，日照率为61%，牧草生长期平均日照55～68小时。土壤以亚高山草甸土和泥炭土为主;植被类型多样，主要有高山草甸、亚高山草甸、沼泽草甸、灌丛草甸等6类11组20个型;由于玛曲县海拔高，气候条件恶劣，生态环境严酷，加之近年来人口和牲畜数量的急剧增长，该县的草地资源和生态环境形势日趋严峻。

2 玛曲草地覆盖度分析

2.1 数据来源与处理

玛曲县7月份多阴雨，获取较长时间序列的草地TM数据比较困难，该研究采用的植被覆盖数据主要来源于相关研究文献中的玛曲县遥感数据解译结果，其他数据来源于玛曲县相应年份统计年鉴。

依据土地资源分类系统，同时结合研究区域植被的实际分布情况，将研究区的草地类型分为5类，如表1。

表1 玛曲县草地分类系统

2.2 玛曲草地覆盖度变化趋势分析

据文献资料记载，20世纪50～60年代沙化草地在玛曲县仅零星分布，60年代以后草地沙化速率开始加快，面积不断扩大［9］。由于草地退化和沙化，草地覆盖度发生了明显的变化，2000～2010年玛曲县年均草地覆盖度大体上可分为4个阶段，见图1。

第一阶段:2000～2002年，年均草地覆盖度呈缓慢减小趋势。据有关资料记载，截止2000年玛曲县90%的天然草场呈不同程度的退化，由于期间实施人口转移等政策，部分地区草地覆盖度明显增加，抵消了另一部分地区的退化趋势，因此总体看来草地覆盖度减小的趋势较缓慢，草地有恢复的趋势。

第二阶段:2003～2005年，年均草地覆盖度呈快速增长趋势。玛曲县退牧还草工程于2004年初全面实施，退牧还草工程主要采取两种建设布局:禁牧和休牧模式。该工程主要是对沙化草地、退化沼泽地长期封育，将鼠害极度危害形成黑土滩的地方封育禁牧5～7年，待植被恢复到一定程度后再进行季节性休牧和划区轮牧;在重度退化草地，以季节性休牧为主，在牧草萌发期和结实期休牧90天，以使牧草得到休养生息的机会。退牧后，人为创造了更加有利于牧草生长的环境，草地逐渐呈现较为明显的恢复趋势［10］。

图1 年均草地覆盖度变化趋势

第三阶段:2006～2008年，年均草地覆盖度呈减小趋势。玛曲县是一个纯牧业县，草地畜牧业是玛曲县经济的主体，随着人口数量的增加和经济规模不断扩张，牲畜数量急剧增加，使得草场承载量达到极限。鼠害等自然灾害的作用加速了草地退化的过程，从而导致草地覆盖度急剧减少。

第四阶段:2009～2010年，年均草地覆盖度呈快速增长趋势。按照国家加强生态建设的整体战略部署，玛曲县着重加强了湿地保护宣传教育。在进行草地改良和灭鼠防虫等措施的同时亦实施了多项草原生态建设工程项目，使玛曲草原植被得到了有效的恢复，草地覆盖度有了明显增加。

2.3 各类草地覆盖度面积变化分析

图2是基于表1分类、统计得到的玛曲县各覆盖度草地面积数据，可以看出，玛曲县高覆盖度草地面积总体上呈现较大波动，低覆盖度草地面积呈稳定存在趋势。2004年初实施退牧还草工程，使得玛曲草地得到有效恢复，大大增加了高覆盖度植被面积，到2006年高覆盖度草地面积高达81．73万hm2;2010年高覆盖度草地面积维持在70．34万hm2，促使此阶段植被变化以修复为主。2000～2010年中高覆盖度草地共减少69．3万hm2，低覆盖度草地共增加7．57万hm2。植被覆盖度变化主要表现为一类和二类之间的转换，而三类、四类和五类植被覆盖度处于相对稳定状态。

图2 2000～2010年玛曲草地各级覆盖度植被面积

3 草地覆盖度变化驱动因子

3.1 自然因素

3．1．1 气候因素

自然植被的生长不仅取决于光、热、水资源的数量，而且与它们的匹配程度关系密切［11］。玛曲县植被覆盖度与降水量、平均气温的相关性都比较显著。气温与植被覆盖度相关系数R2=0．602，降水量的相关系数R2=0．208。2006年玛曲县7月月平均气温最高，月平均降水量亦是研究时段内最多的，雨热同期，促进了植物的生长 (图3)，加之政府的退牧还草工程的实施，使植被覆盖度出现明显增加。

图3 草地覆盖度与气候因子的关系

据有关文献［12］记载，玛曲草地日照时数年际变化呈增加趋势，温度的升高加速了区域内地表水分的流失，使干旱程度更加严重，影响了植物的生长，进而影响了植被覆盖度的变化，同时，不同时期的水热不匹配增加了草地蒸散量，影响了植被的生长，亦能促成植被覆盖度的波动。

3．1．2 鼠、虫灾害因素

鼠、虫灾害也是影响玛曲草地覆盖度变化的重要因素之一，该地区主要害鼠为高原鼢鼠、高原鼠兔、喜马拉雅獭等，虫害主要是蝗虫、草原毛虫等［13］;由于受全球气候变暖的影响，黄河湿地气候从干冷、大风向干暖型转化。天气变暖可能更有利于鼠、虫类的繁殖。

鼠、虫灾害对草地覆盖度变化的影响主要表现在两方面:一方面鼠、虫大量采食牧草、使牧草丧失生长能力;另一方面鼠类挖洞时形成一个一个的小土包，破坏了土壤的原有结构，降低了土壤肥力，更大面积的草场遭到破坏，致使草地生态环境进一步恶化，降低了草地生产力，从而影响植被的覆盖度。

3.2 人类活动的影响

人口的增长从多方面影响草地覆盖度的变化。由于经济利益的驱动，人们过度利用自然资源，超出了自然环境的缓冲和平衡限度势必对生态环境造成威胁，而人为因素的影响往往更为迅速，破坏也更为严重。

由于独特的自然环境条件，草原中蕴藏着丰富的野生中药材，被誉为“药材之乡”，如冬虫夏草，红蒿天等，人们大量采挖药材，生物多样性遭到破坏。

此外随着社会经济的发展，在草地大量采石，挖沙，取土，地质普查，开采矿藏，修筑公路等作业量的急剧增加，严重破坏了草地植被的完整性，造成生态环境的恶化，这在一定程度上是该地区植被覆盖度降低的重要因素之一，也是影响草地退化最有活力的因素。

3.3 社会、经济因素

从2000年开始，玛曲县一部分地区草地覆盖度下降严重，开始出现沙化。一类草地面积减少的最为严重，2000～2004年覆盖度降低了9%，并维持了研究时段内覆盖度的最低点;区域内三类、四类、五类草地未出现大面积增加。玛曲县是甘南重要的草原生态区，也是一个牧业县。牛羊的数量直接影响着牧民的经济收入，在经济利益的驱使下，牛羊数量逐年增多，玛曲县2000年达到最高值68万头 (只、匹)，草地负荷急剧加重，从而导致了植被破坏和植被覆盖度的降低。广大牧民科技文化素质偏低，生产技能以放牧为主，较难适应先进的技能，加之本土思想的影响，难以短时间内向外界和其他产业转移牧业劳动力。玛曲县生态工程建设与管理的人才缺乏，实施手段落后，项目实施过程中缺乏有效的监督机制，也是玛曲县草地植被覆盖度难以提高的一个重要因素。

4 结论与讨论

玛曲县草地覆盖度变化趋势呈起伏波动态势，从各类植被总面积数据得出，研究区以高和中高覆盖度草地为主，低覆盖度草地面积呈现增加趋势，草地覆盖度的变化既有正向变化也有负向转化，并具有阶段性特征。高覆盖度草地主要由中高覆盖度草地转化而来，而劣等覆盖度草地的面积增加主要来源于中植被覆盖度草地，并出现稳定存在现象。玛曲县草地植被普遍存在退化态势，高覆盖度草地面积受人为因素影响较大，低覆盖草地植被只局部有修复现象，人为因素影响较小。

环境因子对群落的物种组成具有决定性的影响，而物种组成的改变又导致群落性质、结构和功能的改变［14］。草地生态系统是光照、水文、温度、土壤等因素共同作用的结果，还在一定程度上受到人类活动的干扰。水热的不匹配以及此区气候的转变，加剧了下垫面的蒸发量，草原下垫面变干，植被根系层水分减少，势必对草原植物物种的生长和演替产生影响，导致草地植被覆盖度存在着不稳定的变化，加之人为因素的存在，草原植被出现退化，涵养水源的能力减弱，而营养成分流失的土壤，不能更好地满足植被生长过程中所需的有机质，加速了草地退化的进程。

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