基于生态系统承载能力核算的西藏高原草地资源区划研究※

李祥妹，赵　卫，黄远林

（1.南京农业大学经济管理学院，江苏南京　210095；2.南京农业大学中国粮食安全研究中心，江苏南京　210095；3.环境保护部南京环境科学研究所，江苏南京　210042；4.钦州学院资源与环境学院，广西钦州　535099）



·农业区划·

基于生态系统承载能力核算的西藏高原草地资源区划研究※

李祥妹1，2，赵卫3，黄远林4※

（1.南京农业大学经济管理学院，江苏南京210095；2.南京农业大学中国粮食安全研究中心，江苏南京210095；3.环境保护部南京环境科学研究所，江苏南京210042；4.钦州学院资源与环境学院，广西钦州535099）

摘要随着经济发展，全球生态系统和景观正经历着快速变化。作为基本生态系统单元之一，草地生态系统以其独特的生态系统服务功能与区域经济发展模式而面临着严峻挑战。西藏高原地区草地生态系统服务功能演变及退化已成为高原生态安全屏障保护与建设面临的主要问题。文章基于家畜饲草料资源多样性，首先将西藏草地资源划分为不适合和不能放牧区域以及适合放牧区，对于适合放牧区域，在分析草地载畜量、补饲载畜量、牲畜存栏量地域差异及其影响因素基础上核算生态系统承载力，提出草地承载力监测评估、畜牧业可持续发展、草地生态保护对策建议。研究发现：全区不适合和不能放牧草地36.95万km2，占全区草地总面积的44.37%；农区可供牲畜食用的精饲料总量与粗饲料总量分别为23.71万t与27.50万t，全区补充饲料载畜量为115.18万羊单位；从载畜量区划来看，那曲、当雄等县超载严重，八宿、察隅等县略为盈余。

关键词西藏自治区草地载畜量补饲载畜量草地承载力监测评估草地资源区划

草地是西藏地区分布最广的生态系统。全区天然草地面积82.67万km2，占国土面积的69.1%，占全国天然草地总面积的1/5左右，是我国五大牧区之一［1］。西藏天然草地生态系统具有防风固沙、水土保持、涵养水源、土壤养分保持、调节小气候、净化空气等多种生态功能，是西藏高原国家生态安全屏障的重要组成部分，为西藏地区畜牧业发展提供了丰富的物质基础，对西藏地区经济社会可持续发展具有重要意义［2］。然而，近年来由于社会经济快速发展以及超载过牧，区域内草地退化严重，影响着畜牧业可持续发展、国家生态安全屏障建设等［3，4］。为进一步有效提高西藏高原草地畜牧业管理水平及可持续发展能力，我国学术界对区域草地生态系统承载力、畜牧业发展途径等进行了较多研究［3-10］，然而，这些研究往往忽略了野生动物采食需求以及农林产品补饲对草地承载力的影响，造成草地资源生产能力及其承载率估算的粗放，不利于草地资源精细化管理。另一方面，由于西藏草地生产能力地域差异与季节不平衡性显著，根据草地资源特点划定适合放牧区域、控制牲畜存栏量、优化畜牧业产业布局是西藏畜牧业可持续发展、生态环境保护等亟待解决的问题［11］。在此背景下，该研究综合利用草地资源详查、遥感影像、野生动物调查等数据，首先在考虑野生动物采食与农林产品补饲的基础上划分西藏高原不能与不适合放牧草地，针对适合放牧草地，重点考虑种植业与林业产品对畜牧业的补饲区划并识别西藏地区草地超载和盈余县，提出西藏高原草地资源综合利用与管理方案。

1　研究区概况与数据来源

1.1研究区概况

研究区为西藏高原，位于中国西南部，地处北纬26°50＇～36°53＇，东经78°25＇～99°06＇，面积122.84 万km2，平均海拔在4 000m以上，地形地貌复杂。属青藏高原气候区，太阳辐射强烈、日照时间长、气温低、干湿季分明、冬春季多大风，气温与降水自东南向西北显著递减。

区域内野生动植物资源丰富，是世界生物多样性保护的重点地区之一。野生哺乳动物142种、野生脊椎动物798种，其中国家重点保护动物125种；藏羚羊、藏野驴等大型野生哺乳动物依赖高原草地生态系统提供营养，是高原草地载畜量的一部分。

1.2数据资料

该研究首先基于西藏高原野生食草类动物数量与草地地形起伏度将高原草地划分为不可和不能放牧草地，针对可放牧草地，基于高原草地生长期生物量与遥感影像数据核算自然草地载畜量，并根据种植业与林业发展可能提供的补饲资源，补充天然草地载畜量，在比较现实牲畜存栏量的基础上，区划全区草地盈余及超载的县域分异图。

该研究主要数据来源包括1987～1998年Pathfinder AVHRR NDVI和1999～2014年SPOT VEGETATION NDVI指数数据；1987年以来西藏自治区草地资源调查资料，主要提供不同草地类型生产率；西藏自治区地形图、植被图、土地利用图，提供全区土地利用概况与野生动物分布状况；1987年以来西藏自治区统计年鉴、西藏自治区各地 （市）统计年鉴，重点分析不同县域畜牧业、种植业、林业等生产模式，为畜牧业补饲来源提供依据。此外，区域野生食草动物数据来源于西藏林业厅于2013年5月启动的《西藏野生动物资源调查》内部数据，由于数据没有公开，因此文中仅呈现野生食草动物实用草地估算结果。

2　研究方法

该研究在划分西藏地区不适合与不能放牧区的基础上探讨适合放牧区县域草地资源承载量，研究方法包括不适合与不能放牧区划分、草地产草量修正、满足生态保护需求及野生动物生长需要的草地资源量核算、草地补饲量评估等。

2.1不适合与不能放牧区划分途径

该研究采用多层次成图方法，以保障西藏高原草地生态系统服务功能为前提，将依法设立的保护区域，坡度超过40°草地，生长旺季植被盖度低于40%的中低覆盖度草地，流动沙地、半固定沙地等劣地分布区，水力、风力、冻融引起的强度、极强度及剧烈生态退化区，建设用地、冰川、湖泊、河流等非草地分布区等划分为不适合放牧区［12-15］。研究中首先依据已有的数字化地形图、地貌图、土地利用图勾绘各类保护区域边界、DEM、劣地、土壤侵蚀、土地利用等矢量数据，划定西藏地区不适合与不能放牧区域，并利用ArcInfr软件支撑下计算不适合与不能放牧区面积；第三，将不适合与不能放牧草地叠加到已有的草地资源调查数据、植被分布图等空间矢量图上，在ArcIfo软件下实现各县 （市、区）各草地型适合放牧草地面积。

2.2适合放牧区草地载畜量与承载力核算方法

基于西藏草地资源分布图，在扣除了不适合和不能放牧的草地面积后，剩余的为适合放牧草地。针对适合放牧草地，该研究基于ArgInfo核算适合放牧草地的载畜量与承载力。为了使二者更为精确，研究中首先分析满足生态保护需要的牧草生物量与补饲载畜量，然后分析草地载畜量，对比当前各县市牲畜存栏量估算西藏高原草地实际承载率。

2.2.1满足生态保护需要的牧草生物量及补饲载畜量估算

西藏高原野生动物与家畜重叠分布。调查显示，近年来区域内野生动物资源储量比20年前增长30%以上，野生动物与家畜争食牧草现象日渐突出。研究中将野生动物牧草需求量纳入草地承载力评估［25，26］，

式中，PDi为区域i野生动物牧草需求量，kg；k和O为野生动物物种的序号和总数；Xik为区域i第k种野生动物的数量；Rk和Dk为第k种野生动物的标准绵羊单位折算系数和采食天数；I为标准绵羊单位的采食量，kg/d①研究中用西藏林业厅2013年5月启动的《西藏野生动物资源调查》内部数据作为核算野生食草动物牧草需求量的基础，因数据尚未公布，因此文中仅显示估算结果。

为避免已有草地资源承载力评估对农林副产品的补饲作用［27-29］，该研究将麸皮、油饼等精饲料和秸秆、落叶等粗饲料纳入补饲范畴，根据县域粮食、小麦、青稞、油菜籽、青饲料等产量和林地面积，计算农林副产品及其载畜量。其中，小麦、青稞的出粉率取80%，豌豆制作粉丝的出品率按25%计，油菜籽转化为油饼的比例取60%，可食落叶的产叶量、可食率、可获率和利用率按100kg/hm2、20%、20%和80%计，标准绵羊的日食量为精饲料1kg或粗饲料1.5kg［30-32］。

2.2.2草地载畜量与草地承载状况评估

根据各草地产草量、牧草再生率、可食牧草比例、放牧利用率和标准干草系数等参数，计算各草地型可食牧草量，计算公式如下：

式中，Pj为草地j的可食牧草量，以单位面积标准干草量表示，kg/hm2；Yj为草地j的产草量，kg/ hm2；GRj、Rj和Ej分别为草地型j的牧草再生率、可食牧草比例和放牧利用率，%。Hj为草地型j的标准干草折算系数。

在各草地适合放牧面积和可食牧草产量基础上，扣除野生动物牧草需求量，结合标准绵羊单位的采食量，估算西藏地区县域草地载畜量，公式为：计算公式为：

式中，PLi为区域i可供牲畜食用的牧草生物量，kg；GCCi为区域i的草地载畜量，羊单位；Sij为区域i内草地型j的适合放牧面积，hm2；D为放牧天数，d。

在上述核算基础上，以《西藏自治区建立草原生态保护补助奖励机制2011年度实施方案》提出的“各类牲畜折合为标准家畜单位 （绵羊单位）折算系数”为基础，参考《天然草地合理载畜量的计算》（NY/T635-2002）确定西藏地区现存家畜折合为标准家畜 （绵羊单位）折算系数：

（1）成年畜：1匹马骡=6个绵羊单位，1头牛=5个绵羊单位，1头牦牛=4个绵羊单位，1头驴=3个绵羊单位，1只山羊=0.8个绵羊单位，1只绵羊=1个绵羊单位等。

（2）幼畜：按成年畜的50%，折合为羊单位。

（3）成年畜、幼畜划分标准为牦牛4岁、黄牛3岁、绵羊1.5岁、山羊1岁、马4岁、驴骡3岁以上为成年畜，以下为幼畜。

依据2000年、2005年、2010年和2014年西藏自治区各县 （市、区）的年末牲畜存栏头数，运用上述折算系数核算基于绵羊单位的实际载畜量。

草地承载率和补饲草地承载率的计算公式分别为：

式中，GCRi为不考虑补饲情况下区域i的草地承载率；GFCRi为补饲情况下区域i的草地承载率，即补饲草地承载率；ALi和FCCi分别为区域i的牲畜存栏量和补饲载畜量。草地承载率小于0表明实际载畜量超过草地承载力，草地生态系统出现超载现象。反之，实际载畜量小于草地承载力表明草地生态系统处于盈余状态，畜牧业仍有发展空间。

3　研究结果

3.1西藏地区不适合与不能放牧区域划分

根据上述划分指标，在ArcGIS技术支持下，叠置分析相关空间矢量数据，确定不适合与不能放牧区域，然后在县域草地承载力评估中将不适合与不能放牧区域草地生态系统予以扣除。结果表明，全区不适合与不能放牧草地面积为36.95万km2，约占全区草地总面积的44.37%。县域差距明显，其中林芝地区不适合与不能放牧的草地比例最高，占该区草地总面积的55.16%；其次是那曲地区与阿里地区，分别占其草地总面积的53.23%与50.68%；山南地区、昌都地区比例分别为29.63%与28.59%；日喀则地区、拉萨市不适合与不能放牧的草地比例相对较小，分别为23.35%和23.10%。

从全区来看，不适合与不能放牧草地集中分布在那曲与阿里地区，分别为16.10万km2与13.07万km2，占全区不适合与不能放牧草地的43.58%和35.38%；其它各地 （市）不适合与不能放牧草地占全区不适合与不能放牧草地的比例依次为日喀则地区、昌都地区、林芝地区、山南地区和拉萨市，分别为8.19%、4.40%、4.22%、2.89%及1.34% （图1）。

图1　西藏地区不适合与不能放牧的区域

3.2适合放牧区草地生产能力及县域草地载畜量空间区划

根据上述草地生产能力及县域草地载畜量核算数据，在空间矢量图上绘制各县适合放牧草地生产能力及草地载畜量。县域适合放牧草地生产能力自东南向西北下降：江达、贡觉、芒康、边坝、洛隆及林芝地区察隅等地单位适合放牧草地标准干草产量相对较高，超过1 500kg/hm2；昌都地区中部的昌都、类乌齐、察雅、八宿及林芝地区林芝、波密、米林、朗县、墨脱草地生产能力介于1 200～1 500kg/hm2；那曲地区中东部、拉萨市及山南地区大部分县域草地生产能力介于900～1 200kg/hm2；日喀则地区大多数县域单位适合放牧草地标准干草产量介于900～1 200kg/hm2；阿里地区 （除措勤县外）和那曲地区西部的尼玛、申扎、班戈、安多等地标准干草产量均低于600kg/hm2。西藏地区适合放牧草地的牧草总产量约3 354.09万t标准干草。其中，那曲地区适合放牧草地牧草产量最大，约891.48万t，占全区适合放牧草地牧草总产量的26.58%；其次是日喀则地区，为768.79万t，占22.92%；昌都地区、阿里地区、山南地区、拉萨市、林芝地区牧草产量分别为577.69万t、518.19万t、253.31万t、179.59万t及165.04万t，占全区适合放牧草地牧草总产量的17.22%、15.45%、7.55%、5.35%及4.92%。

从草地载畜量看，2014年西藏地区适合放牧草地总面积为46.32万km2，占全区草地总面积的55.63%；可供牲畜食用的牧草总量为2 885.57万t，对应的草地载畜量为4 392.04万羊单位，单位面积草地的载畜量为95羊单位/km2。其中，藏东南昌都地区和林芝地区的草地载畜量最高，分别为181.54羊单位/km2和161.76羊单位/km2；藏中拉萨市和山南地区草地载畜量分别为141.79羊单位/km2和131.30羊单位/km2；日喀则地区和那曲地区草地载畜量相对较小，分别为101.78羊单位/km2和83.28羊单位/ km2；藏西北阿里地区草地载畜量最小，该区草地载畜量为54.57羊单位/km2，区内噶尔县、革吉县和日土县的草地载畜量不足50羊单位/km2。

3.3县域补饲载畜量及牲畜存栏量空间分布

2014年西藏地区各县 （市、区）可供牲畜食用的精饲料总量与粗饲料总量分别为23.71万t与27.50 万t，补饲载畜量为115.18万羊单位，县域补饲载畜量的平均中心 （91°34＇57.204″E，29°31＇38.668″N）位于雅鲁藏布江中游山南地区的扎囊县，各县 （市、区）单位面积补饲载畜量与其中心点纬度呈显著的负相关 （r=-0.323，P＜0.01），与其中心点经度不具有相关性。

2014年县域牲畜存栏量合计4 779.20万羊单位，牲畜存栏量密度 （以单位面积适合放牧草地的牲畜存栏量计）为103羊单位/km2。其中，昌都地区、拉萨市及那曲地区各县域的牲畜存栏量密度相对较大。

2014年牲畜存栏量密度中心 （91°42＇13.915″E，30°36＇19.018″N）位于拉萨市当雄县；同时，各县（市、区）的牲畜存栏量密度与其中心点经度呈显著正相关 （r=0.452，P＜0.01），与其中心点纬度不具有相关性，县域牲畜存栏量密度随经度增加而增加。

2014年全区草地载畜量和牲畜存栏量分别为4 392.04万羊单位和4 779.20万羊单位，全区草地载畜量小于牲畜存栏量，草地承载率为-8.82%，草地生态系统总体上处于超载状态。全区有50个县域的草地承载率小于0，其中那曲、当雄、班戈、林周、南木林等33个县域草地承载率小于-50%，呈“严重超载”特征；察隅、八宿等22个县域草地承载状况属“中度盈余”和“丰富盈余”。

4　结论与建议

根据上述分析可以发现，与传统的草地承载力核算相比，该研究重点考虑野生动物草地资源需求与农牧区补饲来源，同时考虑法定的生态保护区、生长期植被盖度低的劣质草地、坡度超过40°的山区等，将其扣除于可利用草地生态承载力评估之外，该思路与方法有利于为草地资源管理提供更为精确的依据。

研究中，关于野生动物草地需求，基于西藏林业厅2013年5月启动的野生动物资源调查数据，将其中的食草动物折算为绵羊单位，在估算可利用草地载畜量的时候将去扣除，该方法能有效提高区域草地承载力的估算精度，对区域草地管理与可持续利用意义重大。

此外，通过研究发现，藏东南、藏西北部分县域有草地盈余，在适合放牧区域与合理载畜量的基础上可以适当增加牲畜存栏量，基于区域林草资源，因地制宜发展畜牧业；藏中以农业县与半农半牧县为主的区域草地超载严重，这一区域应进一步提高农作物补饲作用，提高秸秆、根叶等的利用技术和利用率，通过有效补饲来缓解畜牧业发展对草地生态系带来的压力。

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TIBETAN GRASSLAND ECOLOGY AND SUSTAINABILITY∶RESOURCES DIVISION AND ECOLOGICAL SYSTEM CARRYING CAPACITY

Li Xiangmei1，2，Zhao Wei3，Huang Yuanlin4※
（1.College of Economics and Management，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China；2.China Center for Food Security Research，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China；3.Nanjing Institute of Environmental Science，MEP，Nanjing 210042，China；4.College of Resource and Environmental Science，University of Qinzhou，Qinzhou 535099，China）

AbstractEcosystems and landscapes around the world have become increasingly domesticated through economics development.Grassland resources have been the engines of socioeconomic development but also the centers of majorenvironmental problems since the development of animal husbandry.Numerous studies have shown that our grassland ecosystems and landscapes are on an unsustainable trajectory.Global sustainability depends critically on grassland ecology can-and needs to-play a key role in the transition toward sustainability.In this paper，we reviewed different definitions and perspectives of grassland ecology，discuss major advances and key issues，and propose a framework to help move the field forward.After almost 90 years of development，grassland ecology has evolved into a truly transdisciplinary enterprise that integrates ecological，geographical，planning，and social sciences.The most salient thrust of current research activities in the field is the emerging grassland sustainability paradigm which focuses on grassland ecosystem services and their relations to human well-being.we analyzed the geographical differences of grassland carrying capacity，agricultural feeding capacity and amount of livestock，checked influencing factors，calculated the ecosystem carrying capacity，divided the grassland into grazing areas and no-grazing areas based on the rich source of livestock feed and ecosystem services of grassland.We found that Tibetan grassland can be divided into grazing and no-grazing areas.For the grazing area，this paper discussed the countermeasures and suggestions about the monitoring and evaluation of grassland carrying capacity，the sustainable development of animal husbandry，and the protection of grassland ecology.We found that，in Tibet Plateau，the no-grazing area is 369.5 thousand sq km，which is 44.37%of all Tibetan grassland.

Keywordscarrying capacity of grazing grassland；carrying capacity of agricultural product；grassland resources division；Tibet autonomous region

中图分类号：S812.8；F326.3；F327

文献标识码：A

文章编号：1005-9121［2016］01-0167-07

doi：10.7621/cjarrp.1005-9121.20160127

收稿日期：2015-05-20

作者简介：李祥妹 （1973—），女，河南泌阳人，博士、教授。研究方向：资源经济与管理。※通讯作者：黄远林 （1971—），男，湖南永隆人，副教授。研究方向：生态环境脆弱性与全球变化研究。Email：1732305940@qq.com

*资助项目：国家自然基金面上项目“生态系统服务认知、农户行为选择与生物多样性保护：路径与反馈——以西藏高原为例”（71573127）；国家社会科学基金重大特别委托项目“西藏项目：‘十二五’期间西藏小城镇建设与发展研究”（XZ2112）；国家环保公益性行业科研专项项目“西藏地区生态承载力与可持续发展模式研究”（201209032）