基于能值的科尔沁沙地不同农牧比例村落发展可持续性对比

　　摘要：为评估和比较科尔沁沙地不同生产经营模式自然村落的发展可持续性，通过能值分析方法，定量分析了分别以种植业和养殖业为主的2个自然村落的能值投入与产出情况，建立能值分析指标体系，对2种模式系统的可持续性进行评估。结果表明：在资源投入方面，村落外部辅助能约占总能值投入的39.17%，说明2种生产经营模式对外部资源依赖较小，能值自给率高；在以种植业为主的系统内，不可更新资源占比大于可更新资源，而以畜牧业为主的系统内部则相反。这说明，以畜牧业为主发展模式的环境承载率低于以种植业为主的发展模式；以畜牧业为主的生产系统净能值产出率大于以种植业为主的生产系统，说明在该区域畜牧业生产系统具有低投入、高产出的特点，而种植业则具有高投入、低产出特点；2种模式的可持续指数均小于1，说明科尔沁沙地农村可持续发展能力低。以畜牧业为主的村落可持续性发展指数大于以种植业为主的村落，说明以养殖业为主具有良好的自组织性和稳定性，这为科尔沁沙地农村生态-社会-经济发展提供参考案例。

　　关键词：科尔沁沙地；农牧比例；村落；能值分析；可持续性

　　0引言

　　科尔沁沙地是传统的畜牧业基地，曾经植被茂密，发育着北方独特的沙地疏林草原［1］。近百年来，人类不合理的过度利用，使该区域的原生植被遭到严重破坏，土地沙化和生态退化问题突出。超载放牧和草原开垦一直被认为是科尔沁沙地生态退化的主要诱因［2-4］。传统上，科尔沁沙地住民的生产方式以放牧为主，然而近几十年来随着科学技术的进步以及人们追逐更大经济效益的驱动，传统的放牧业逐渐被农耕业取代，逐步形成了放牧和农耕并行的产业结构特点［5］。与此同时，由于农耕业扩张挤占了放牧业的发展空间和资源，造成严重的超载放牧和水资源短缺等生态问题，引起社会各界的广泛关注［6-7］。尽管近些年在该区域逐步实施退耕还林还草、粮改饲、种养结合等相关措施，以期改变农牧业产业结构，促进生态保护和社会经济协调发展［8-12］。但是由于生态环境与经济协调发展问题具有综合性与复杂性的特点，究竟是“多种粮”或是“多放羊”有利于区域生态-社会-经济的可持续发展，尚需进行客观的评价。

　　1研究区概况与研究方法

　　1.1研究区概况

　　科尔沁沙地位于东北部西辽河冲积-湖积平原地区，处于内蒙古高原向东北平原的过渡地带。该区属于温带半干旱大陆性气候，年平均气温5.8—6.4°C，≥10°C的积温3000—3200°C，无霜期140—160d。年降水量343—451mm，其中70%集中于夏季。年蒸发量1500—2500mm，干燥系数1.0—1.8。年平均风速3.5—4.5m·s-1，春季平均风速4.2—5.9m·s-1，每年风速≥5m·s-1的侵蚀风日数210—310d，风速≥17m·s-1的大风日数25—40d，其中沙尘暴天气10—15d，主要出现在春季［1，27］。地表水系主要是西辽河水系，主要河流有希拉木伦河、老哈河、教来河、乌尔吉木伦河等，目前绝大多数河流均已干涸。大部分地区地下水位较浅，埋深2—10m，是目前生活、生产的主要水源［28］。

　　1.2研究方法

　　1.2.1调查对象

　　根据研究区自然村落的农牧业结构特点，在科尔沁沙地中部的奈曼旗选择一个主要经营种植业的自然村落（昂乃村，42°34′—42°40′N、120°05′—120°65′E）和一个主要经营养殖业的自然村落（满都拉乎村，42°06′—42.11′N、120°73′—120°79′E），2个调查村之间距离约10km（图1）。昂乃村总面积为1604.34hm2，共有农户211户，723人。现有耕地面积579.74hm2，草地面积661.15hm2，林地面积155.15hm2，其他用地面积208.31hm2。人均耕地、草地、林地面积分别为0.8、0.91、0.21hm2。满都拉乎村总面积1759.45hm2，共有农户98户，210人，现有耕地216.7hm2，草地1708.85hm2，人均耕地、草地、林地面积分别为1.03、7.03、0.26hm2。昂乃村种植的作物以玉米为主，种植面积约445.67hm2，同时种植少量青贮饲草，面积约为134.07hm2。全村共养殖家畜588头（只），人均约0.81头（只）。满都拉乎村种植玉米191.4hm2，青贮饲料作物17.96hm2，人均分别占0.91hm2和0.09hm2，养殖家畜1210头（只），人均约5.76头（只）。

　　1.2.2资料收集、绘制系统能值分析语言

　　2020年4—8月，开展入户调研和土地利用类型勘测，收集2个村落的气候、地理、资源、经济和社会资料，分析村落农业系统结构中的投入产出指标和能量流动，构建基础资料数据库（图2）。使用能量系统语言绘制系统能值图，将投入资源分为可更新环境资源（R，包括太阳能、风能、雨水势能和化学能）、不可更新环境资源（N，主要包括灌溉水和表土流失等）、可更新有机辅助能（R1，主要包括种子、牲畜、劳力、有机肥等）和不可更新辅助能（F，主要包括电力、机械、柴油、化肥等）4种类型。村落农业系统输出能值则包括玉米籽粒、玉米秸秆、牛羊、禽肉蛋等。由于研究区属于沙化地区，降尘的输入导致区域为表土增加的汇区，但同时风蚀带走的表土又使该区域成为表土的源区，且降尘量远远小于风蚀量［31］，因此研究只重点分析表土损失量。此外，研究区农药和兽药投入很少，故未计算农药投入。

　　2结果与分析

　　2.1村落系统能值投入结构对比

　　2.1.1环境资源能值投入对比

　　在研究区自然村落系统中，自然资源投入包括可更新和不可更新资源，其投入比例反映系统内自然资源的占有和利用情况。由表2可以看出，种植业为主（昂乃村）和养殖业为主（满都拉乎村）的自然村落环境资源能值投入分别为5.33×1015、1.07×1016sej·hm-2，分别占总能值投入的62.67%、70.18%。可更新资源能值投入占自然资源能值投入的2.71%、1.39%，其中雨水化学能分别占2个村落可更新资源能值的81.89%（昂乃村）和86.06%（满都拉乎村），说明雨水在该区域生态-社会-经济系统中发挥了重要的作用。同时，表土损失均占2个村落不可更新资源投入的99%以上，说明表土流失是该地区生态-社会-经济系统中不可更新资源能值投入的主要因素。此外，由于以种植业为主的村落需要抽取较多地下水进行灌溉，昂乃村的地下水投入能值要远远大于满都拉乎地下水投入能值。

　　2.1.2辅助能值投入对比

　　村落系统对外部资源的依赖程度由可更新有机能值投入（R1）和不可更新工业辅助能（F）的比值来反映。种植业为主（昂乃村）和养殖业为主（满都拉乎村）的村落辅助能值投入分别占总能值投入的39.17%、30.22%（表3）。2个村落的不可更新工业辅助能占辅助能值投入比例分别为54.84%（昂乃村）、21.85%（满都拉乎村），其中电力、化肥和饲料投入比例较大，分别占不可更新工业辅助能的11.53%、72.84%、12.89%（昂乃村），6.69%、42.27%、47.63%（满都拉乎村）；可更新辅助能分别占45.16%（昂乃村）和78.15%（满都拉乎村）。其中，昂乃村劳力投入最大，占工业辅助能的18.71%，说明该区域农业生产机械化水平较低，需要投入大量劳力，而满都拉乎村则是牲畜（牛和羊）的投入比较大，占工业辅助能的70%左右。其中，昂乃村以种植业为主，而满都拉乎村则以畜牧业为主，需要投入大量的牲畜和饲料。

　　2.2村落系统能值产出结构对比

　　2个村落系统内的能值产出主要分为作物籽粒、作物秸秆、畜牧产品和禽肉产品（表4）。昂乃村和满都拉乎村总能值产出分别为6.68×1015、8.45×1015sej·hm-2。其中，昂乃村产出以玉米为主，占总产出的75.35%，满都拉乎村以牛产品为主，占比为52.65%。

　　3讨论与结论

　　科尔沁沙地是北方农牧交错带的典型代表区，不同农牧业比重的经营模式在能值结构投入上既有相似之处，又存在一定差异。本研究中不论以种植业为主还是以养殖业为主的村落，辅助能值的投入占比都远大于环境资源的能值投入。其中不可更新工业辅助能投入都以化肥和饲料为主，可更新有机能则有不同的表现，以种植业为主的昂乃村以劳力为主，占辅助能的18.7%；以养殖业为主的满都拉乎村以牲畜投入为主，牛和羊的总投入约占辅助能的70%。以种植业为主的昂乃村的总能值投入中不可更新能值占80.66%，说明该村玉米种植系统对不可更新资源的依赖程度大于可更新资源，例如大量的化肥和灌溉水的投入势必会造成水资源浪费和土壤污染等环境问题，这与邓健等［24］在黄土高原典型流域得出的结论相似。而以畜牧业为主的满都拉乎村的总能值投入则由于牲畜和有机肥等资源的大量投入，使可更新有机能的占比大于以种植业为主的昂乃村，说明有机肥的投入使用可以在较大程度上改善区域的生态环境。有机肥替代化肥的使用可以提高生产效率、降低环境承载力、提升可持续发展指数［24］。除此之外，化肥的使用量与投入结构对于系统的可持续发展也是十分重要的。赵桂慎等［40］发现，减少氮肥的投入量、增加钾肥投入、优化化肥投入结构、推广使用化肥机械深耕技术等措施大大提高了肥料的利用效率、土地利用率，进一步提高了系统可持续发展性能。

　　参考文献：

　　［1］舒心心.马克思主义生态文明视域下沙地生态治理研究［D］.长春：吉林大学，2019.

　　［2］包慧娟.沙漠化地区可持续发展研究［D］.北京：科学院研究生院，2004.

　　［3］吕家欣，李秀芬，郑晓，等.近40年科尔沁沙地植被时空变化及其驱动力［J］.生态学杂志，2020，39（5）：1399-1408.

　　［4］庄周，赵美丽.科尔沁草原沙地治理途径的探讨［J］.内蒙古林业科技，2007（1）：51-52

　　韩丹1，2，李玉霖1，詹瑾1，2，杨红玲1，2

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