石羊河流域中游生态保育政策有效性定量评价

发布时间：2019-11-05 05:25

【摘要】：退化绿洲生态系统保育政策有效性的定量评价一直是学术界研究的热点和难点,涉及以生态学为主体,融合社会学、统计学、农学和管理学等学科的知识、方法和手段,属于典型的交叉学科研究范畴。该领域相关的经典生态学理论包括生态系统圈层管理理论(stratified feature and distinct theory of ecosystem management,SFDEM)、人与自然耦合理论(coupled human and natural systems,CHANS)、干旱区发展范式(dryland development paradigm,DDP)、生态补偿理论(payment for ecosystem services,PES)等,这些理论均围绕生态系统可持续性管理形成了相对成熟的研究体系。但是由于与其他学科的交叉研究不足,前期研究对生态保育政策有效性及驱动机制的研究绝大多数停留在定性推理上,缺乏可操作性的定量评价。本文以位于中国西部的石羊河流域中游为案例,对近十年来实施的生态保育政策进行定量评价。石羊河流域是我国内陆河流域中人口最密集,水资源开发程度最高,荒漠化威胁最严重的濒危绿洲生态系统之一。以“石羊河重点治理规划”为主体的生态保育政策产生了多尺度、多层面的复合效应。本文结合社会、经济及自然生态系统稳定性等指标,采用历史文献分析、问卷调研、野外调查、空间分析和统计建模等研究手段,从社会生态系统层面、自然生态系统层面及生态系统可持续性层面对石羊河流域中游的生态保育政策进行定量评价,包括如下两个主要方面:1)社会生态系统层面,从居民对生态保育政策的认知情况以及相关政策实施对居民生计影响两个方面入手,研究生态保育政策在社会经济层面的主要影响并定量评价其有效性和可持续性;2)自然生态系统层面,从土壤理化性质变化和植被覆盖驱动因子的相对作用,研究生态保育政策在自然生态层面的主要影响并定量评价其有效性和可持续性。最后在上述研究结果的基础上综合评价生态系统保育政策在石羊河流域实施的有效性及可持续性,得出如下主要结论:一)定量分析居民对生态保育政策的认知与响应通过分层随机抽样和结构式及半结构式访谈的方法,从居民对石羊河流域生态保育政策的理解、态度、认知和响应等四个方面调查居民对生态保育政策的认知情况以及农户家庭的人口和社会经济特征。在获取379份有效调查问卷的基础上,应用logistic回归方程分析方法来评估不同的人口和社会经济因素对居民认知的相对重要性。1.流域内居民对生态保育政策认知水平极低,与决策者/管理层的沟通严重不足。当地居民对生态保育政策的了解非常有限:了解当地生态保育政策内容和规模的人数不超过总人数的5%。此外,我们发现受访者的性别以及受访者所在地农业用水的来源能够影响居民对生态保育政策的了解情况:男性受访者对生态保育政策的了解情况要明显好于女性受访者(p0.05);河灌区的受访者对生态保育政策的了解情况也要好于其他地方的受访者(p0.01)。总之,当地居民对生态保育政策了解的有限意味着在当地的管理过程中缺乏公众参与和有效的沟通机制。2.流域内居民对生态保育政策的认知不足导致负面响应,冲突风险较高。超过85%的受访者对生态保育政策持反对态度,并且大约90%的受访者认为当前的水资源分配政策不合理。除此之外,我们发现当地居民对生态保育政策的认知情况明显受到人口和社会经济因素的影响:从人口因素方面,我们发现家庭规模较大的受访者对生态保育政策持更加反对的态度(p0.01)。从社会经济因素方面,家庭规模较大的受访者对生态保育政策持更加反对的态度(p0.01)。3.强制性生态保育政策下居民出现弱势妥协和生计模式改变。尽管大部分受访者对生态保育相关政策持反对态度,但仍有部分家庭接受并改变家庭生计模式,这意味着居民的妥协。其中采取撂荒农田的占34.8%,减少灌溉次数的占47.0%,改变种植模式的占57.8%;发展畜牧业的占32.7%,增加外出务工时间的占38.8%。结果表明,流域内居民在政策-生计博弈关系中趋于妥协式改变,生计模式出现适应性变化。上述研究结果表明,相关生态保育政策确实应该将当地居民的需求、愿望和态度考虑在内,并结合当地居民的社会经济特征和人口特征,对相关生态保育政策进行不断完善和改进,从而实现石羊河流域人类和环境的可持续发展。二)定量分析生态保育政策对居民生计方式的影响在一)中的调研问卷中,同时调查当地农户的家庭生计资本、家庭生计活动(特别是是否改变农业生产模式,即是否种植温室大棚)和家庭各种净收入。运用多元线性回归分析、分位数回归分析以及收入不等性等统计方法,来调查种植温室大棚对当地农户收入及其不等性的影响。4.温室大棚对提高农村家庭的净收入有显著的积极影响。有温室大棚家庭的净收入要显著高于没有温室大棚家庭(p0.01),尤其是农业收入。然而,多元线性回归模型的分析结果表明,温室大棚与农田面积(p0.05)和外出务工时间(p0.05)的交互项对家庭的净收入有一些消极影响。温室大棚和人口特征的交互作用并不显著。分位数回归模型的分析结果表明,温室大棚对农户家庭收入有显著的积极影响,但这种影响随着家庭收入水平的升高而降低。此外,温室大棚与农田面积和外出务工时间的交互项对低收入家庭(p0.05)和中等收入(p0.05)家庭的净收入有显著的消极作用,但对高收入家庭作用不显著。5.温室大棚有利于降低家庭收入不平等性。有温室大棚家庭总净收入的基尼系数为0.174。畜牧业和外出务工收入的伪基尼系数(ck)均大于0.174。其中,外出务工(ck=0.432)对总净收入不等性的贡献最大,其次是畜牧业(ck=0.393)。没有温室农业家庭总净收入的基尼系数为0.363,要高于有温室大棚家庭。同样的,在没有温室大棚的家庭中,外出务工(ck=0.491)和畜牧业(ck=0.432)都能增加总净收入的不等性。除此之外,我们在分析有温室大棚家庭和无温室大棚家庭中不同收入来源增加1%对总净收入不等性的影响时发现类似的结果,即:1)农业收入增加1%导致总体基尼系数降低40%;2)畜牧业收入增加1%导致总体基尼系数增加8.4%;3)外出务工收入增加1%导致总体基尼系数增加23%。上述研究结果表明,推广温室大棚不仅对提高居民生计有显著的积极作用,并且能够降低农户之间的收入不等性。因此,应该在石羊河流域中游进一步推广温室大棚。然而,温室大棚本身需要耗费大量的人力以及对相关人员技术有较高要求,同时需要农户家庭减少从事其他生计活动的时间,因此推广温室大棚困难较大。基于上述问题,当地政府应该进一步加大对温室大棚的宣传以及对当地农户建设温室大棚的扶持力度。三)生态保育政策对土壤理化性质的影响退耕保育工程生态保育政策中的主要措施之一,通过缩减灌溉农田面积(弃耕农田)面积增加生态用地。耕地弃耕之后土壤质量会随之发生变化。通过访谈、历史资料等方法确定不同弃耕时长的样本,采用空间代替时间的分析手段,用多点区域试验方差分析和主成分分析的方法来分析地理位置和弃耕年限对土壤物理和化学性质(包括土壤全氮、全磷、有机质、有效氮、速效钾、土壤容重及ph值)的影响。通过上述分析,为石羊河流域弃耕地植被恢复以及退耕保育工程的实施和改进提供科学依据。6.农田弃耕后土壤质量呈现整体下降的趋势。从一般土壤性质来看,弃耕地的土壤全磷含量(0.869?0.263g·kg-1)要显著地低于在耕农田的土壤全磷含量(1.225?0.242g·kg-1);弃耕地的土壤碱性(8.026?0.129)要显著地高于在耕农田的土壤碱性(7.840?0.113);弃耕地的土壤容重(1.514?0.108)也要显著地高于在耕农田的土壤容重(1.456?0.089);而弃耕地的全氮含量、速效氮含量、速效钾含量和有机碳含量跟在耕农田没有显著差异。弃耕地的土壤肥力要明显地弱于在耕农田,也就是说农田弃耕后,土壤肥力呈下降趋势。7.弃耕地和在耕农田之间的土壤理化性质差异显著。通过对弃耕地和在耕农田的土壤理化性质的主成分分析,弃耕地和在耕农田之间的土壤理化性质差异显著。基于土壤全氮含量、土壤全磷含量、有机碳含量、ph值和土壤容重这五个变量构成的两个主成分轴就能够很好地区分在耕农田和弃耕地。这意味着将来可以用这五个变量来评估绿洲-荒漠地区土壤对弃耕的响应。同时也意味着主成分分析可能是评估弃耕对土壤肥力影响的一种合适方法。上述研究结果表明,农田弃耕后土壤质量显著下降,且与在耕农田相比,土壤理化性质差异显著。因此,应该及时对相关政策做出调整。四)生态保育政策下植被覆盖变化及驱动因子的相对作用应用景观遥感、空间分析和残差趋势分析等方法,来研究不同的时间尺度上气候变化和人类活动对凉州区植被覆盖变化过程中的相对作用。8.2000-2006年时段内,气候变化是凉州区植被增长的主要因素。以气候变化为主(相对作用在50%以上的)的植被增加的区域面积占总植被增加面积的88%;人类活动则是导致凉州区植被减少的主要因素,以人类活动为主的植被减少的区域面积占总植被减少面积的69.2%。从不同土地类型来看,气候变化是凉州区内林地、草地、农田、城镇用地、水域和裸地植被增长的主要因素:以气候变化为主的植被增加的区域面积分别占林地、草地、农田、城镇用地、水域和裸地内总植被增加面积的88.7%,83.8%,85.9%,81.0%,77.6%和89.6%。同时气候变化也是草地、城镇用地和水域植被减少的主要因素:以气候变化为主的植被减少的区域面积分别占林草地、城镇用地和水域内总植被减少面积的53.8%,62.3%和67.2%,而人类活动则是林地、农田和裸地植被减少的主要因素:以人类活动为主的植被减少区域面积分别占林地、农田和裸地内总植被减少面积的54.5%,50.3%和77.5%。9.2007-2013年时段内,人类活动是凉州区植被增长的主要因素。以人类活动为主的植被增加的区域面积占总植被增加面积的80.1%;气候变化则是导致凉州区植被减少的主要因素,以气候变化为主的植被减少的区域面积占总植被减少面积的57.1%。从不同的土地利用类型来看,人类活动是凉州区内林地、草地、农田、城镇用地、水域和裸地植被增长的主要因素:以人类活动为主的植被增加的区域面积分别占林地、草地、农田、城镇用地、水域和裸地内总植被增加面积的78.9%,77.5%,80.8%,75.6%,80.4%和80.1%。同时人类活动也是草地和城镇用地植被减少的主要因素:以人类活动为主的植被减少区域面积分别占草地和城镇用地内总植被减少面积的52.4%和56.0%。而气候变化则是林地、农田、水域和裸地植被减少的主要因素:以气候变化为主的植被减少区域面积分别占林地、农田、水域和裸地内总植被减少面积的55.7%,56.0%,56.3%和57.7%。10.2000-2013年时段内,人类活动是凉州区植被增长的主要因素。以人类活动为主的植被增加的区域面积占总植被增加面积的62.0%。同时,人类活动也是导致凉州区植被减少的主要因素,以人类活动为主的植被减少的区域面积占总植被减少面积的59.7%。从不同的土地利用类型来看,人类活动是凉州区内林地、草地、农田、城镇用地、水域和裸地植被增长的主要因素:以人类活动为主的植被增长区域面积分别占林地、草地、农田、城镇用地、水域和裸地内总植被增加面积的60.0%,60.5%,53.6%,54.8%,59.8%和66.2%。同时人类活动也是林地、草地、农田和裸地植被减少的主要因素:以人类活动为主的植被减少区域面积分别占林地、草地、农田和裸地内总植被减少面积的58.7%,55.4%,62.5%和62.3%。而气候变化则是64.7%城镇用地和66.5%水域植被减少的主要因素:以气候变化为主的植被减少区域面积分别占城镇用地和水域内总植被减少面积的64.7%和66.5%。上述研究结果表明,石羊河流域生态保育政策实施前后人类活动在植被覆盖变化过程中的角色发生转变,即:政策实施之前人类活动是植被覆盖减少的主导因素,而政策实施之后人类活动是植被覆盖增加的主导因素。上述研究结果也从侧面反映了相关生态保育政策的实施对于改善当地的生态环境具有显著的积极作用。五)生态保育政策实施效度和可持续性分析以统计数据、空间分析和野外调查为基础,应用生态经济模型定量分析生态保育政策在石羊河流域取得的成效和可持续性。11.生态保育政策实现降低水资源使用量、减缓地下水下降趋势目标。2000-2006年时段内和2006-2013年时段内水资源生态、农业、工业和生活用水消费比例有显著差异。2013年农业水资源消费量占总消费量下降到72%,生态用水提高到6%。凉州区的地下水下降幅度有所减缓。在2007-2009年间,政府采取强制措施减少农田面积,经过实地核查,凉州区三年缩减农田面积达到1.38万公顷。同时为保证农民的生产生活,自2008年开始推广设施农业建设,截止到2013年,累积建设3.09万公顷的设施农业。12.生态保育政策提高了生态承载力,但可持续性依旧不足。基于生态承载力和生态足迹的生态经济模型对研究区的生态系统可持续性进行了评价。结果表明,凉州区生态承载力呈现上升的趋势,从2000-2006年人均生态承载力提高了0.106ha;2006-2013年生态承载力的均衡面积变化不大,仅提高0.0005ha;生态足迹在2000年到2013年增加了1.606ha。2000-2006年农田扩张2.95万ha使生态承载力的增加;2006-2013年间,农田面积缩小0.44万ha,而森林和草地分别增加1.06万ha和0.20万ha,这是生态承载力稳定的主要因素。但森林和草地生态系统面积的增加有利于提高生态系统的稳定性。生态赤字2000年、2006年和2013年分别是-1.08ha,-1.14ha,-2.58ha,持续增加表明当地的生态系统的可持续发展状况依然处于较低水平。上述研究结果表明,尽管石羊河流域中游生态保育政策初步实现了水资源的合理利用的预期目标,但是地下水依然呈下降趋势,并且生态赤字依然呈增加趋势。因此,应该继续在石羊河流域中游实施相关生态保育政策,以实现人类和生态系统共同的可持续发展。总的来说,在社会生态系统层面,居民对生态保育政策的认知不足导致负面响应,冲突风险较高,而强制性生态保育政策下居民出现弱势妥协并改变生计模式。其中,以提高水资源利用效率为目标的设施农业能够提高居民收入以及降低居民收入之间的不等性,这一政策有助于提高居民对生态保育政策的响应。在自然生态系统层面,以人类活动为主体的生态保育政策作用显著。从植被覆盖变化的角度来看,生态保育政策的实施显著地改变了人类活动对植被覆盖变化的作用,从侧面反映了生态保育政策有效地改善了当地的生态环境。然而,基于压减灌溉面积而导致的农田撂荒后,土壤理化性质发生改变,这也反映了退耕保育工程并不利于当地生态环境的改善,应当对这一政策做出适当调整。此外,基于对石羊河流域的生态足迹和生态承载力的分析结果表明,石羊河流域中游生态系统的可持续性依旧不足。总体而言,石羊河流域中游生态保育政策在石羊河流域生态保育过程中起到了一定作用,应继续加强政策的实施力度,但应该对部分政策做出适当调整,以实现石羊河流域人与自然和谐发展的目标。
【图文】：

补偿机制,基本逻辑,生态系统

图 1-1 生态系统补偿机制的基本逻辑，仿 Pagiola and Platais (2007）Fig1-1The basic logic of payments for environmental services, modified from Pagiola Platais (2007）支付的金额和方式。如图 1-1 中所示，支付的利益必须要超过当地居民源上获得的利益（否则居民的响应程度低，生态保育政策的成本就要增也要小于自身获得的利益。许多生态系统保育政策的模式不是固定的，出，通过利益的激励的方式改变人们的行为方式，在一定的时间尺度上得其反的效果(Rees, 1998; Martínez-Alier, 2002; Robertson, 2004; McCa6; Soma, 2006; Spash, 2008; Kosoy and Corbera, 2010)。因此生态系统保育根据地域或者生态系统服务功能采取依据“基于成本”、“基于收益”等式对当地居民进行生计补偿(Asquith et al., 2008; Wünscher et al., 2rbut, 2012; To et al., 2012)。这种支付通常是采取基于面积的衡量标准，当他的衡量标准，比如实物补偿、智力补偿和政策倾向等(洪尚群等, 2rgaard, 2010; Heath and Binswanger, 2008, 1996)。

保育政策,实施前,消费结构,石羊河流域

河流域是我国内陆河流域中人口最密集，水资源开发程度最高，生态环境问题最严重的流域之一。石羊河流域日照时间长，蒸发强烈，降雨稀少，气候干燥，，是典型的干旱区。目前石羊河流域下游民勤绿洲位于被两个急速扩张的沙漠所包围的狭长地带，是世界上最典型的濒危的生态系统之一(张瑞君等, 2012; 常兆丰等,2005)。水资源短缺是这个地区最显著的生态特征(魏奋子和李含琳, 2007)，并且已成为中国西北地区沙尘的主要来源地(朱少钧等, 2009)。在过去的几十年里，植被和地下水位都出现了大规模的退化(张瑞君等, 2012)。水资源短缺是石羊河流域面临最大的生态、经济问题，是限制和制约当地社会-生态系统核心发展的最重要的因素。石羊河流域农业灌溉用水占总用水量的80%以上，2003 年，全流域总用水量 28.77 亿立方米，而武威市总用水量占到 21.54亿立方米（图 1-2），其中农田灌溉用水占 88.16%；林草用水量占 5.25%；工业用水量占 2.88%；城镇和农村生活用水分别占到 1.39%和 2.32%。由于农业灌溉消耗大量水资源，造成石羊河流域生态系统的脆弱性(Xiao et al. 2007)，因此，如何控制灌溉用水量，是石羊河流域生态保育政策制定的核心。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X826

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