生態系統服務\\(eco system service\\)是指生態系統及其所包含的物種用以維持和滿足人類需求的條件和過程，生態系統服務研究已經成為目前生態學研究的熱點之一，主要包括生態系統服務的機制、價值評估、相互影響與經濟社會發展的關系等方面。MA\\(千年生態系統評估，Millennium Eco system Assessment\\)將生態系統服務分成:供給服務、調節服務、文化服務和支持服務四大類，不同生態系統服務存在不同程度的沖突，比如供給服務上升的同時可能導致調節服務下降。人類追求經濟社會發展的過程中，由于認識不足和利用不當，雖然提高了產品供給的能力，卻使得調節服務受到限制甚至損害，并將最終危害到人類自身的生存環境。生態系統服務的權衡利用\\(trade－off\\)是生態系統服務研究，尤其是生態系統服務與經濟社會發展融合研究的重要基礎。Peterson等對美國威斯康辛州北部高原湖泊的研究發現，過去30年隨著湖岸建筑不斷增加，湖泊開發使得沿岸經濟增長，湖岸的文化服務功能加強，但湖泊的產品供給服務功能下降，調節功能也受到影響。權衡不同生態系統服務關系的目的是深入了解不同服務相互關聯的作用因子和作用機制，準確分析比較它們之間的關系，指導人類合理開發利用自然資源。

渾善達克沙地的草地生態系統一方面具有畜牧功能，可為人類提供畜產品的供給功能，同時由于渾善達克沙地是京津冀地區的主要風沙源之一，其草地生態系統也具有重要的防風固沙功能，在我國生態保護格局中具有十分重要的地位。近年來由于不合理的超載放牧，草地受到嚴重破壞，引起土地沙化加劇。因此，渾善達克草地生態系統服務的利用也面臨一個關鍵的權衡問題，如何協調好畜產品供給功能和防風固沙功能的使用?文中通過對比分析不同生態服務功能的利用方式和強度，以正藍旗為案例區，構建了草地生態系統服務權衡模型，對草地生態系統的畜產品供給功能和防風固沙功能進行權衡，提出生態安全調控和管理建議，以期解決該地區生態環境保護和社會經濟發展的矛盾。

1、材料與研究方法

1．1研究區草地類型

基于1:100萬植被圖，結合研究區地形差異，將區域草地劃分為5種類型，分別是:典型草原復合草原、濕地草甸、低山丘陵典型草原、低山丘陵濕地草原、沙丘間典型平原\\(圖1\\)。其中，典型草原復合草原面積200935hm2，濕地草甸面積426743hm2，低山丘陵典型草原面積46161hm2，低山丘陵濕地草原面積277814hm2，沙丘間典型平原草原面積76105hm2。

1．2研究方法

1．2．1生態系統服務權衡模型

為了便于生態系統服務的權衡，文中假設正藍旗草地生態系統主要提供兩種服務功能，一是畜產品供給功能，二是防風固沙調節功能。這個假設與正藍旗的生態系統的定位相符合。已有研究表明，畜產品供給功能和防風固沙功能的強弱與草地生物量存在函數關系。畜產品供給功能價值與生物量利用率呈現正相關關系，而防風固沙功能相反，當地面生物量越低，則防風固沙的功能越弱，其價值越低\\(圖2\\)。因此，對兩種生態系統服務的權衡，實際上就是對生物量利用率的權衡。從不同草地生物量利用率帶來不同的經濟價值為出發點，采用極值分析法，找出價值極值點，為區域草地生態系統的綜合利用提供科學基礎。權衡模型如式\\(1\\)和圖2所示。

式中:V表示草地畜產品供給和防風固沙調節服務價值的最佳組合值，V1代表畜產品供給服務的經濟價值，V2代表防風固沙調節服務的經濟價值。V1和V2均為生物量利用率\\(B\\)的函數。因此，可以通過調控生物量利用率達到草地利用價值最大化的目標。

1．2．2區域生物量

對生物量的權衡利用是決定草地生態系統利用價值最大化的決定因素。為了計算區域不同類型草地的生物量，2011年上半年，分別在正藍旗的典型草原復合草原、濕地草甸、低山丘陵典型草原、低山丘陵濕地草原、沙丘間典型平原這5種草地中選取有代表性的樣方44個，進行地面生物量測算。根據平均值計算，典型草原復合草原的平均生物量是224．19g/m2，濕地草甸的平均生物量是276．01g/m2，低山丘陵典型草原的平均生物量是224．19g/m2，低山丘陵濕地草原的平均生物量是231．57g/m2，沙丘間典型平原的平均生物量是82．38g/m2，沙丘的平均生物量是44．97g/m2。

1．2．3生態系統服務價值評估方法

\\(1\\)載畜功能價值評估。載畜功能價值評估方法采用市場價方法，其公式為:V1=C×Q\\(4\\)式中:C為每一綿羊單位的市場價，Q為區域草地類型的載畜總量。

草地載畜量按照最常用的方法，草地產草總量和家畜日食量的比值，其公式為:

式中:Qi為草地載畜量。第i類草地產草量為該類草地的生物量與生物量利用率的乘積。草地載畜率以綿羊\\(只\\)為單位，一只綿羊單位每日食用干草量約為1．85kg，以此計算出正藍旗區域草地載畜量。

\\(2\\)防風固沙功能價值評估。防風固沙功能價值評估方法采用最常用的影子工程法計算，即按照沙塵治理防護費用核算:V2=A×\\(S/ρ\\)/0．1/10000\\(6\\)式中:A是單位面積沙塵治理費用\\(元/hm2\\)，S為防風固沙量\\(t\\)，ρ為沙塵密度\\(t/m3\\)。A和ρ的值為常量，取值\\(表1\\)。

防風固沙量S按照草地最大輸沙量和實際輸沙量的差值計算，輸沙量的計算依據輸沙率計算。根據成天濤等人的研究，起沙量計算按照式\\(7\\)計算。

SO=q×t×l\\(7\\)式中:SO為起沙量，q為風蝕輸沙率，t為起沙時間，l為起沙距離。

風蝕輸沙率計算按照式\\(8\\)計算:q=6．42×10－8\\(exp\\(－0．00338c－0．000202c2\\)×u－450\\)3\\(8\\)式中:q為風蝕輸沙率\\(g/cm·s\\)，u為距地表1m高度處的年均風速值\\(cm/s\\)，c為植被覆蓋度\\(%\\)。植被特征對土壤風蝕的影響很大，風蝕率隨植被蓋度的增加呈指數函數減少，植被蓋度對土壤風蝕的影響具有指數效應。文中通過野外調查，建立植被蓋度與生物量的函數關系，最終風蝕輸沙率是生物量的函數。相關研究表明，正藍旗春季起沙量占全年的57%，年大風日數達到50－80天，據此，文中估算起沙時間為4個月。對于起沙距離，將不同草地類型面積之和視作一個圓形，其直徑長即為與風向垂直的區域邊界長度?；贕IS分析，五種草地類型的起沙距離\\(表2\\)。最大輸沙量則視為土地為裸地情況下的輸沙量。

2、結果與分析

2．1生物量和植被蓋度的關系

根據實驗選取的44個樣方生物量和植被蓋度的實測數據，擬合出植被蓋度\\(C\\)和生物量\\(W\\)之間的關系\\(圖3\\)。結果表明，正藍旗草地植被蓋度與生物量呈現典型的對數函數關系，兩者之間顯著正相關\\(Spearman秩相關系數為0．695，P＜0．01\\)，植被蓋度越高，生物量越大。

C=35．165ln\\(W\\)－95．624R2=0．70\\(9\\)2．2生態系統服務價值評估。

2．2．1畜產品供給價值

根據每種草地類型能夠提供用作飼草的最大生物量用于畜產品的經濟價值估算，正藍旗地區最多能夠提供約1484190t重的干草料，最多可以喂飼約220萬綿羊單位家畜。根據正藍旗2010年統計年鑒數據顯示，當年一只成年綿羊的價格約為1000元/只，正藍旗草地的畜產品供給價值最大能到220000萬元。根據畜產品功能所占用生物量的比例，正藍旗草地能夠提供畜產品供給經濟價值范圍在0到220000萬元。

2．2．2防風固沙價值

假設區域全為裸地，則區域最大輸沙量為3．29×108t，這種情況下，防風固沙價值為零。有植被覆蓋的情況下，不同草地類型風蝕輸沙的情況將大大減輕，防風固沙服務削減了起沙量，削減的起沙量則為防風固沙服務的體現。最極端的情況是，區域沒有起沙量，此時，防風固沙價值最大為259465萬元。根據地面覆蓋度的變化，亦即地面剩余生物量的變化，防風固沙服務價值的變化范圍為0到259465萬元。

2．3權衡結果分析

以5%為草地生物量利用率的變化步長，按照公式\\(1\\)－\\(8\\)分別計算五種草地類型不同生物量利用組合情景下的畜產品供給功能、防風固沙功能價值，總計有4084101種組合。在此基礎上，計算出不同組合情景下的生態系統服務總價值。對所有組合的價值總量進行降序排列，總價值最高的10個組合\\(表3\\)。

表3結果顯示，為盡可能獲得草地的功能利用價值，草地生態系統利用方式的組合為:典型草原復合草原70%左右的生物量，濕地草甸55－65%的生物量，低山丘陵典型草原50－60%的生物量，低山丘陵濕地草甸45－55%的生物量，沙丘間平原典型草原15－20%的生物量用于畜產品供給，剩下的生物量用于保持土壤，保留植被蓋度和保障草地生態系統防風固沙的調節功能，產生的價值在451379－482325萬元之間。其中，正藍旗草地價值最大的利用組合是:典型草原用復合草原70%的生物量，濕地草甸65%的生物量，低山丘陵典型草原60%的生物量，低山丘陵濕地草甸55%的生物量，沙丘間平原典型草原15%的生物量用于畜產品供給，這種方式能夠創造最大的經濟價值約為482325萬元。

3、討論

根據生態系統服務最大值模型權衡結果看，不同的草地類型其生態系統服務功能的利用方式存在較大差異。典型草原復合草原和濕地草甸的植被狀況較好，所占面積比例較大，能夠提供的生物量較多，具有較強的生態系統服務。典型草原復合草原和濕地草甸的合理使用，既能為畜牧業發展提供主要的支持力量，又能夠保證正藍旗地區較大面積的土地保持防風固沙功能。當典型草原復合草原的利用率維持在60%到70%之間，濕地草甸的利用率維持在55%到65%之間，低山丘陵典型草原和低山丘陵濕地草甸的利用率相對較低，分別維持在50%到60%，和45%到55%之間時，就能保證草地生態系統提供的服務保持較高的經濟價值。而沙丘間平原典型草原能夠提供的可利用生物量較少，提供的生態系統服務低，畜產品供給服務的價值低。但一旦破壞，防風固沙功能喪失對于區域的影響較大，因此，應重點考慮對它的保護和修復，盡量不利用其產品供給功能，最大的利用率應在20%以內。這個結論與丁國棟先生的研究結果較為相似。他認為在渾善達克地區，典型草原復合草原的最大可利用率為70%，濕地草甸65%，低山丘陵典型草原最大可利用率為60%，低山丘陵濕地草原最大可利用率為55%，沙丘間典型平原草原最大可利用率為20%。這從另一角度驗證了該研究的可靠性和研究方法的實用性。

文中結果對于草地資源的可持續利用具有一定的參考價值。正藍旗作為我國重點生態功能區，具有重要的生態保護地位，而草地資源又是當地牧民生計的基礎，如何確定草地資源的合理利用閾值，本項目研究成果具有一定的參考作用。文中提供了不同草地類型的最大利用率，可供區域制定畜牧政策和利用閾值參考。

同時，文中研究結果也為草地生態補償政策的制定提供了一種新的補償思路。對于實施生態補償的區域，要嚴格限定草地的利用方式，對于不同的草地類型，放牧對草地生物量的利用率不能超過該類型草地生物量的最大可利用率?？梢罁畲罂衫寐视嬎悴煌莸仡愋偷妮d畜量，提高最大載畜量計算的科學性，更好地執行超載放牧政策。另一方面，草地生態系統的最大畜產品經濟價值為生態補償標準提供了依據，即，通過計算草地生態系統的最大畜產品經濟價值，以最大畜產品經濟價值與實際畜產品經濟價值之差，作為生態補償資金的數額。這樣既不影響當地牧民的收入水平，同時也能改善當地牧民的生活環境，使他們能夠更加積極地履行國家對于草地生態系統的保護政策，從而更好地保護草地生態系統。

從分析方法看，文中采取極值分析法，計算草地生態系統畜產品供給服務功能和防風固沙調節服務功能產生的最大經濟價值，提出了草地可持續利用研究的新的研究角度。極值分析模型有助于簡化復雜的沖突，適用于多用途且復雜的系統分析;同時將生態系統服務功能價值化，便于進行計算和比較，更為直觀也更容易為人們所接受。但由于該模型的局限性，仍有可改善提高的內容。一方面，不同生態系統有著各自不同的特點，生態系統服務功能之間的沖突在不同地域不同時間里表現不同，故難以建立一個廣泛適用的模型，目前關于生態系統服務沖突研究的結論通常只適用于研究區域，不同區域的研究方法差別較大。另一方面，生態系統服務功能之間相互作用的機制十分復雜，將生態系統服務功能價值化所得到的數據其科學性和準確性可能存在一定問題，無法全面準確地量化生態系統服務功能的價值，因此在建立模型，如何選取合適的參數和變量將變得十分重要，也是下一步研究工作的重點。

4、結論

\\(1\\)草地畜產品供給功能和防風固沙功能具有相互影響，相互制衡的關系。生物量應用于某種生態系統服務的比例是決定草地生態系統服務價值總量的關鍵變量。以生物量使用比例為變量，在分別評估草地的畜產品供給功能和防風固沙功能價值的基礎上，采取極值分析法，建立權衡模型，從而能確定草地生態系統服務價值最大的組合利用情景。這種基于生態系統服務價值最大化的權衡模型，對于合理利用草地資源，制定草地保護與利用政策，以及草地生態補償政策的制定，均能提供一定的科學依據。

\\(2\\)正藍旗草地利用價值最大化的組合方式是:典型草原復合草原利用率為70%左右，濕地草甸利用率為55－65%，低山丘陵典型草原利用率為50－60%，低山丘陵濕地草甸利用率為45－55%，沙丘間平原典型草原利用率為15－20%。