气候变化对黄河源区生态环境的影响

王 莺,李耀辉,孙旭映(中国气象局兰州干旱气象研究所，甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室，中国气象局干旱气候变化与减灾重点实验室，甘肃 兰州 730020)

气候变化对黄河源区生态环境的影响

王 莺,李耀辉,孙旭映
(中国气象局兰州干旱气象研究所，甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室，中国气象局干旱气候变化与减灾重点实验室，甘肃 兰州 730020)

在全球气候变暖和人类活动的共同作用下，黄河源区的生态环境受到严重干扰。目前，气候变化对黄河源生态环境的影响已经得到了很多学者的关注。本文在系统总结国内外已有研究成果的基础上，归纳了黄河源区的气候变化特征和已存在的生态环境问题，从径流量、土壤侵蚀、湿地、冻土和植被5个方面综合分析了黄河源区生态环境所面临的主要问题，讨论了气候变化对黄河源区生态环境的影响特点，并在此基础上提出了黄河源生态环境保护的治理对策。结果显示，黄河源区降水略有增加,气温显著升高。黄河源区径流有很大的年际和年代际变化，20世纪60年代中期至80年代后期相对偏丰，90年代初至2008年相对偏枯；源区年径流量距平的年际变化与年降水量距平的年际变化有很好的相关性；降水强度也是影响径流量的原因。黄河源区土壤侵蚀现象严重。湿地面积减少，沼泽和水域的斑块数、破碎度和分维数增加，优势度降低。源区多年冻土已经减薄或消失，多年冻土的边缘地带，垂直方向上形成不衔接冻土和融化夹层，多年冻土分布下界升高50～70 m。源区植被覆盖总体上保持原状，局部出现退化。在黄河源区生态环境保护方面应形成完善的生态补偿机制，加强法制建设，强化社会环保意识，提高执法队伍素质，加强部门联合，实施生态移民，大力发展生态旅游。

气候变化；黄河源；生态环境；对策

黄河源区是我国青藏高原重要的水源涵养区，在蓄洪、涵养水源、防止水土流失等方面发挥着极其重要的作用，同时黄河干流总径流量的35%都来源于此处，因此该地区水资源量会对全流域生态水文和社会经济产生直接影响[1-2]。黄河源区也是三江源自然保护区的核心区域，是世界高海拔地区生物多样性最集中的自然保护区，属自然生态系统的敏感区和脆弱区[3-4]。因此，黄河源区生态环境的好坏就成了全社会关注的焦点。

近几十年来，在温室效应引起的全球增暖大背景下[5-6]，黄河源的局地气候发生了很大的变化，加之超载过牧、乱砍滥垦、随意采挖、车辆行驶等人为因素的干扰，使得源区生态环境恶化，出现了草地持续退化、虫鼠害严重、土地沙漠化、水土流失、生物多样性锐减、湖泊萎缩、湿地退化,源区水位过程效应等受到影响[7]。这些现象已经引起了众多学者和决策部门对黄河源区生态环境状况的关注[8-11]。

为此,通过对黄河源区气候变化特征和生态环境变化研究进展的概况总结，从径流量、土壤、湿地、冻土和植被5个方面归纳黄河源区主要的生态环境问题，分析黄河源区生态环境退化的成因，并提出适宜于黄河源区域生态系统可持续发展的对策和建议。

1 黄河源区简介

1.1 地理环境

黄河发源于青藏高原巴彦喀拉山北麓，位于青海省西南部、青藏高原中部，素有黄河“水塔”之称[12-13]。从气候特征来看，黄河源干湿两季分明、四季区分不明显，是典型的高原大陆性气候区。地势总体上西高东低、南高北低，属于高原湖泊沼泽地貌，大部分海拔在4 100～4 600 m[14-18]。从地貌类型来看，黄河源北部为共和盆地，中部属于阿尼玛卿山区，南部为高平原区。高平原地区主要由低山、湖泊和宽阔的山谷组成，年降水量400 mm，年均温-2.3 ℃，气候寒冷干旱；中部山区气候寒冷，降水稀少；北部共和盆地地形波状起伏，年降水量295 mm，年均温2.0～3.3 ℃[19]。从成土环境来看，黄河源南部主要为草甸土和草原土，北部主要为栗钙土、灰棕漠土和棕钙土。在自然条件的影响下，源区土壤处于发育阶段，土层薄、质地粗、微生物活性小、化学反应慢，使得土壤的速效养分含量低，主要缺乏磷元素和氮元素。

1.2 生态环境

黄河源区的高原地势和高原温带及亚寒带高寒气候孕育了独特的自然生态系统。根据土地生态系统划分原则[20-21]，可以将黄河源分为草地生态系统、森林生态系统、水域系统和其他难利用土地系统[22]。该地区处于地质年代较轻的青藏高原，生态环境恶劣，植物种类贫乏，北温带成分占有绝对优势位。又由于黄河源的地理位置、海拔高度以及由此形成的生态环境的影响，这里所分布的植被的高山特化和寒旱化适应现象特别突出。在生活型方面，黄河源区植被多为多年生草本而缺乏木本种类[23]。源区资源植物种类主要集中在豆科、菊科、禾本科和十字花科[24]。植物种群主要由单优势结构组成，优势种和建群种突出，伴生种较少。对于黄河源的动物来说，湿地和湖泊是它们的主要栖息地。源区生态环境一旦受到破坏将很难恢复，动植物物种资源将面临着缩小甚至消失的威胁。

1.3 社会环境

黄河源包含四川、甘肃和青海的6个州、19个县，是以藏族为主，汉、回、撒拉及蒙古等多民族的聚居区。总面积13.05万km2，占流域总面积的16.3%[25]。据2005年统计资料，该地区人口总计61.11万人，人口密度4.65人·km-2，其中，农牧业人口48.5万人,占总人口的79.3%[26]。

在自然条件和社会历史积累等多因素影响下，黄河源区经济结构单一，发展速度缓慢。源区主要以农业为主，其中畜牧业是主导，粮食生产是辅助。从人均国内生产总值上看，源区部分县基本达到国内中等水平。

2 黄河源区气候特征分析

2.1 降水

据中国气象科学数据共享服务网(http://cdc.cma.gov.cn/home.do)提供数据可知，黄河源降水特点是西北少，东南多，源头玛多站多年平均年降水量仅318 mm，到东南部的久治站达749 mm。降水量主要集中在5―10月，具有明显的季节性。李珊珊等[27]用1960―2010年黄河源区玛多、兴海、河南、久治和达日站的气象数据分析了该地区降水量变化的时间差异，发现黄河源降水量年代际变化起伏明显，20世纪60年代、80年代和21世纪初期，降水量均为正距平，70年代和90年代降水量为负距平，这说明20世纪60年代和80年代研究区的降水量丰富，70年代和90年代降水量较少，2000年后又开始增多。这与许叶新[28]、周德刚和黄荣辉[29]的研究结论一致。从季节上看，源区春季降水在80年代和90年代较多，夏季降水在60年代、80年代和20世纪初期较多，秋季降水除90年代外其余时期均为正距平，冬季降水自70年代之后，均为正距平。从年际变化来看，黄河源区1961-2012年的降水量呈微弱增加趋势，增加速率为4.86 mm·10 a-1(图1)。

图1 黄河源区年降水量变化Fig.1 Annual precipitation in study area

从空间上来说，20世纪90年代，黄河源东部的斑玛和久治年平均降水量与50年代至80年代平均值相比下降了80～100 mm，其中久治的降幅为20%。从1992年开始的10年间，玛多站降水量下降速度为每年7.5 mm。以上数据均来自于中国气象科学数据共享服务网(http://cdc.cma.gov.cn/home.do)。源区西部降水量下降不明显，例如玛多站90年代年平均降水量比50年代至80年代平均值高4.2%[30]。

利用Hurst指数分析判断黄河源区未来降水变化趋势，结果发现，黄河源区过去降水量为下降趋势，未来将继续下降，但强度不大[27]。王金花等[31]用流域降尺度统计模式得到2010-2040年黄河源区降水量变化趋势，在IPCC发布的A2和B2情景下(A2情景为中高排放情景，全球人口不断增加；B2情景为中低排放情景，全球人口增长较少)，黄河源2010-2040年每10年年平均降水量分别为552和542 mm，546和539 mm，以及540和524 mm。以1961-1990年为基准期，未来10、20、30年的降水量在A2情景下将增加25.2、18.8、13.2 mm，在B2情景下将增加15.3、12.4、6.9 mm。

2.2 温度

从空间上来说，自20世纪50年代开始，黄河源东北部的同德、兴海与南部的达日、久治地区气温增幅较大，而西部的玛多站近50年年均温度基本没有升高，是整个区域内变化最小的地区[9]。从年代际来看，源区60年代气温降低，70年代气温波动回升，从80年代以后直至2012年气温升高趋势明显，进入高温期。用中国气象科学数据共享服务网(http://cdc.cma.gov.cn/home.do)提供的黄河源区1961-2012年10个气象站的气象数据分析了有气象数据记录以来的气温变化，结果表明源区气温呈现持续攀升的趋势，平均增加速率为0.33 ℃·10 a-1(图2)。这与金君良等[32]的研究结果基本一致。源区冬半年升温幅度大于夏半年[9]。刘光生等[33]根据玛多、达日和久治3个站点的气象数据，分析了1961-2006年黄河源区温度的变化趋势，结果表明，黄河源区5个气温要素的变化趋势均大于0，表明增温是该区的一致趋势，而玛多和久治的增温幅度最明显；黄河源区年均最低气温和年极端最低气温的增幅最为明显，分别为0.467和0.797 ℃·10 a-1，这也与整个青藏高原气温变化趋势的研究结论一致[34]。自1959-2012年，黄河源区年平均气温变化趋势与时间进程表现出显著的相关性(P<0.01)，说明54 年来区域年平均气温在年际进程中具有一定的不稳定性[35]。

图2 黄河源区年平均气温变化Fig.2 Annual mean temperature in study area

利用Hurst指数分析判断黄河源未来温度变化趋势，结果表明，黄河源区气温序列长期相关特征表现为持续性，即过去气温总体升高的趋势预示未来气温总体趋势仍然持续上升[31]。赵芳芳和徐宗学[36]用统计降尺度方法分析了黄河源区7个站点未来3个时段(2020s，2050s和2080s)的气温变化情景，结果表明3个时段的日最高气温模拟值随时间推移增幅很快，分别为1.34、2.60和3.90 ℃；3个时段的日最低气温变化相对较小，分别为0.87、1.49和2.27 ℃；日最高温度以春季和秋季变化最显著，日最低温度以夏季和秋季变化最明显。

2.3 蒸发量

宋洁等[37]利用黄河源区气象和水文站1959―2008年资料分析了源区的蒸发量变化情况，从年代际来看，20世纪60年代，源区蒸发量距平为-8.6%；70年代―21世纪初期，蒸发量距平为正，分别为3.4%、0.4%、1.3%和4.7%，这说明70至80年代蒸发量逐渐减小，90年代之后，在气温升高等因素的影响下，蒸发量呈增加趋势[38]。但黄河源区1959-2011年20 cm口径蒸发皿数据显示，源区蒸发量在1999年之前呈现明显下降趋势，地区分布随海拔升高而递减，1999年之后同德、甘德站的蒸发量呈增加趋势，其余各站呈现先增加后减少的趋势[39]。

3 生态环境问题

全球气候变化已经对地球上很多地区的自然生态系统产生了可辨识的影响，其中多年冻土区生态系统对气候变化具有高度敏感性。黄河源位于青藏高原腹地，属于典型的高寒生态系统。因此，黄河源难逃生态环境退化的厄运。

3.1 径流量减少

黄河源年平均流量大约为204.7亿m3，是黄河重要的产流区[40]。黄河源河段的径流量主要来自吉迈至军功区间，该区间径流量占唐乃亥站实测径流量的66.6%，而流域面积仅占唐乃亥以上面积的43.8%。黄河源区河川径流主要集中在6―10月，占全年的70%以上。受气候变化的影响，黄河源径流有很大的年际和年代际变化。黄河源60年代中期到80年代后期位于相对偏丰期(图3)，90年代初期到2008年位于相对偏枯期[41]，其平均年径流量分别为220.5亿和170.6亿m3。玛曲县水文站资料证实，70年代黄河平均径流量是472.6 m3·s-1，从80年代中后期开始，径流量以每10年9.8 m3·s-1的速度减少，90年代达到393.3 m3·s-1，最低值出现在1996年，为303 m3·s-1，2003年之后，平均径流量为400 m3·s-1[42-47]。兰州水文站数据显示，1961-1968年黄河年径流量的平均值为378.11亿m3，1968-1986年其平均值减为326.35亿m3，1987-2001年再减为260.00亿 m3[48]。

图3 黄河源区出水口唐乃亥水文站观测的黄河年径流量的年际和年代际变化Fig.3 Annual and decadal variation of annual runoff in Tang naihai hydrologic station

用唐乃亥站1960-2012年观测到的年径流量标准化距平与黄河源区年降水量标准化距平做比较发现，源区年径流量距平的年际变化与年降水量距平的年际变化有很好的相关性，相关系数达0.804，并通过了99%的显著性检验。这说明降水变化可以对径流变化产生一定影响[41]。从降水的强度指标来看，随着降水强度的减小，更多的降水会渗入土壤，使地表直接径流的出现时间延后，地表直接径流量比例减少。与20世纪80年代平均值相比，90年代黄河源中等降水和强降水天数有了较明显的减少，这与源区径流量的变化规律一致。这说明降水强度也是径流量的决定因子。从温度来看，径流量变化与年平均气温变化之间相关性不显著[49]，因此它不是研究区径流量变化的主要因子。

3.2 土壤侵蚀加剧

黄河源区土壤呈明显的垂直带谱，大部分土层较薄、质地粗、保水性能差、肥力较低，易形成水土流失。据水利部数据可知，截至2002年，黄河源冻融侵蚀面积约为7.1万km2，占源区总面积的54%，主要以轻微侵蚀为主；水蚀和风蚀面积约为3.1万km2，占源区总面积的24%，其中水蚀占65%，以轻微为主，风蚀占35%，侵蚀强度较高，水土流失严重且分布集中的地区主要位于共和、贵南以及玛多，分别占源区强、极强和剧烈这3个等级水土流失面积合计的58.48%、75.02%和90.40%[50-51]。

将黄河源区分为4个土壤侵蚀区，分别为西中部、东北部、东部和东南部。西中部侵蚀区面积占全区面积的55%，主要包括曲麻莱、玛多、玛沁、称多、达日、班玛、甘德、久治和都兰县，整体地势较高，水、温条件差，主导土壤侵蚀类型为冻融侵蚀，该侵蚀类型占轻度及以上土壤侵蚀总面积的77%；东北部侵蚀区面积占全区面积的21%，主要包括兴海、同德、贵南、共和和泽库县，整体地势最低，人口密度最高，主导土壤侵蚀类型为水蚀和风蚀，轻度及以上土壤侵蚀总面积中，水蚀和风蚀分别占74%和20%；东部侵蚀区面积占全区面积的14%，主要包括阿坝、碌曲、玛曲、河南和夏河县，因为该区水分条件相对较好，地形起伏较大，所以主导土壤侵蚀类型为水蚀，水蚀面积占轻度及以上土壤侵蚀总面积的78%；东南部侵蚀区占全区总面积的10%，主要包括若尔盖、红原和松潘县，是沼泽湿地的主要分布区域，地表水资源和植被持续退化，主导土壤侵蚀类型为风蚀和水蚀，轻度及以上土壤侵蚀总面积中，风蚀和水蚀分别占64%和33%[51]。

分两个时间段(20世纪70年代中后期―90年代初、90年代初―2004年)来分析黄河源区近30年土壤侵蚀的动态变化，结果发现，20世纪70年代中后期到90年代初，黄河源区冻融+水力侵蚀加剧，主要分布在达日、扎陵湖、鄂陵湖以及曲麻莱南部和称多北部[52]；20世纪90年代初到2004年，冻融+水力侵蚀加剧，主要位于黄河源区南部，零星分布于玛多南部、达日全县、治多东部、曲麻莱南端、杂多中西部，冻融+风力侵蚀加剧区主要位于黄河源区北部。

3.3 湿地减少

黄河源是中国湿地分布面积最大的地区之一，从1990年开始，湿地出现总体退化趋势，具体表现在河流、沼泽、湖泊面积和数量减少，且逐渐向滩涂转化[53-54]。李凤霞等[55]研究发现黄河源头玛多县湿地呈现持续萎缩状态，1990-2004年间湖泊减少了49个，平均每年减少3.2个；湿地减少速率为0.29 km2·a-1，且后4年的变化速率是前10年的1.8倍。褚琳[56]对玛曲高寒湿地的研究也发现，1990-2010年间研究区湿地总面积减少736.96 km2，湿地率由21.84%降至14.16%。黄河源区2000年湿地总面积为5 340.7 km2，其中沼泽占湿地面积的40.1%，集中分布于巴颜喀拉山、阿尼玛卿山和布青山构成的三角形河源地区，以及约古宗列曲、卡日曲、白马曲源头，星宿海，冬草阿龙湖与格日措之间。源区1986-2000年的15年间湿地面积减少了585 km2，其中高寒泥炭沼泽草甸减少面积最多，为176.74 km2，且水域和沼泽的斑块数、分维度和破碎度增加，而优势度减小，这种分布格局使得湿地景观空间结构趋于复杂，景观异质性增加，对环境变化更加敏感[57]。

3.4 冻土融化

在地质历史和气候变迁下，受区域地质环境、水文及地表覆盖物等因子的共同作用，使冻土具有独特的自身演变规律，对环境变化极为敏感[58-59]。多年冻土的发育与稳定性是高原独特的自然环境赖以维持生态平衡的物质基础，其敏感性决定了高原生态环境的脆弱性[60]。由此可见，多年冻土的状态和变化对高原生态环境演变的走势具有决定性作用。

黄河源属于季节冻土到片状连续多年冻土的过渡区，和青藏高原腹地相比，源区多年冻土温度高、厚度薄[61]。高原冻土的变化分为3个阶段，1976-1985年间为基本稳定阶段，1986-1995年间出现区域性退化趋势，1996年至今已发展为加速退化阶段，预测未来几十年内冻土退化的速度仍会保持甚至加速[62]。对黄河源来说，近20年源区北部季节冻土区地温升高了0.4～0.6 ℃，在垂直剖面上，地表以下5 cm深度也存在温度跃变，该处地温比地表温度平均高1.0 ℃；黄河源南部季节冻土区0-10 cm地温有小幅下降，下降幅度为0.1～0.2 ℃，而40 cm处地温又上升了0.3 ℃。黄河源区气候变暖已使冻土的季节冻结层变浅，融化层加深，多年冻土上限下降、下界升高。例如1981-2010年的30年间，青藏公路沿线十几米厚或数米厚的多年冻土已经减薄或消失[63-65]。星星海湖沿岸、黑河桥南滩地及野牛沟山前洪积扇在1991年勘测时有埋藏冻土层，但在1998年原位复勘时均未再见。自20世纪80年代以来，达日和玛曲最大冻土深度在逐渐变浅，其中1-3月的变化最大，平均冻土深度每10年变浅了11 cm左右；玛曲站的冻土层上层位置也存在明显下移趋势，下移速率为每10年6.7 cm[41]。中国科学院西大滩观测场1983年钻探时，冻土底板为24.58 m，年平均地温-0.4 ℃；1998年7月复测，冻土底板已上升至20 m深处，年平均地温-0.1 ℃，平均每年退化30 cm[66]。玛多县气象站冻土观测资料表明，该区出现了季节性冻土深度变浅、冻土厚度变薄和冻结期缩短等现象。在分析江河源区浅层地温、钻孔深处地温和勘探资料发现，岛状多年冻土和季节冻土区年均地温升高0.3～0.7 ℃，大片连续多年冻土区升幅较小，为0.1～0.4 ℃，而在黄河源区多年冻土的边缘地带，垂直向上形成了不衔接冻土和融化夹层，多年冻土分布下界上升50-70 m[67]。以上资料均表明，黄河源区冻土退化已成了普遍现象。预计未来40年内，多年冻土区的冻土退化将从低温多年冻土向高温多年冻土转化，活动层增厚，多年冻土变薄；到2099年之后，青藏高原多年冻土将发生显著变化[68]。曹文炳等[69]和张森琦等[70]在研究源区水文环境变化时发现，多年冻土消融，冻土上限普遍下移，这会导致冻结层上水位下降，并由此带来一系列水文地质及生态环境问题，例如冻土的冻融扰动可以导致土壤层破坏，使粗颗粒土向上移动，引起土壤沙化。多年冻土退化还会引起土壤含水量降低，出现 “黑土滩”等植被退化现象,有研究发现,冻土退化令唐古拉山南麓的嵩草草甸表现出强烈的响应[71],王绍令和赵秀锋[72]研究青藏公路冻土环境变化时也发现植被群落演化的现象。

3.5 植被退化

在全球增温的背景下，高原气候增温有超前性和放大性的特点，这会对高原植被和土壤产生正面和负面影响。正面的影响主要是可以延长植被生育期，提高光合作用效率，增加土壤养分的释放，从而增加作物产量[73]；另外，增温可以使生态系统的界限向北或山地上扩展。负面的影响主要在于温度增加带来的水分消耗，而植物在受到水分胁迫时也易感染病虫害，从而降低植物的生产力，甚至阻断植物的生长与更新。增温的另一个负面影响主要体现在不再提供足够低温来刺激植物的休眠，从而使其不能完成完整的生命周期。

植被覆盖的年际变化主要是由气候波动和人类活动引起的[74]。通过分析1982-2001年NOAA-AVHRR/NDVI资料和2000-2008年EOS-MODIS/NDVI资料可知，自1982年开始的20年间，源区植被覆盖总体上保持原状，局部出现退化，位于源头的鄂陵湖和扎陵湖周边地区、向北东延伸的部分地区以及巴颜喀拉山北部的多曲源头地区NDVI减少明显，幅度在0～20%，植被退化严重[75]；2000-2008年的9年间，植被退化区范围从源头区扩大至黄河上游的玛曲草原，植被增加区主要出现在源区北部的共和与兴海地区[76]。徐浩杰等[77-78]和刘宪锋等[79]的研究发现，2000-2011年，黄河源区植被生长呈改善趋势，生长季NDVI年际变化率为2.75%·10 a-1，气候暖湿化趋势以及生态保护工程的实施可能是促使黄河源植被生长改善的主要原因。研究2000-2012年MODIS NDVI时序数据时发现，研究区高寒草地生长季开始时间显著提前，生长季末期基本不变，生长季长度显著延长，生长季始期提前和长度延长的区域主要位于源区中部，且高海拔地区的变化幅度大于低海拔地区，春季和秋季气温升高可能是引起这一现象的主要原因[73]。选择黄河源区的玛多和达日气象站4―10月平均NDVI与年降水量、年平均温度以及地面以下0、10、20、40 cm浅层地温做相关性分析，结果显示在年尺度上，NDVI与年降水量基本不存在统计关系，这说明降水量不是限制该区植被生长的因子；年NDVI与年平均温度之间为正相关关系，说明气温是影响源区植被生长的最敏感的气候因子。

草地是当地牧民主要的生活物质基础，也是黄河源区重要的植被类型，其分布面积占到源区面积的80%左右。张镒锂等[80]根据黄河源区1985年和2000年1∶100 000土地利用/覆被数据，发现退化草地占源区总面积的8.24%，冬春季牧场退化率显著高于夏季牧场，阳坡退化率高于阴坡，且草地退化率与海拔高度、距离居民点和道路的距离呈反比。出现严重退化的草地主要以嵩草属(Kobresia)植被为主，在退化过程中嵩草属植被逐渐被黄帚橐吾(Ligulariavirgaurea)、铁棒锤(Aconitumpendulum)、鹅绒委陵菜(Potentillaanserina)、黄花棘豆(Oxytropisochrocephala)、甘肃马先蒿(Pediculariskansuensis)等杂草替代，形成典型的“黑土型”退化草地植被，地表基本没有枯枝落叶，鼠害严重，几乎没有牧用价值[81]。1990年以来对甘德气象站草甸植被地上生物量的监测结果显示其年际下降趋势明显，下降速率为9.506 g·m-2·a-1，这可能是由土壤暖干化引起的[35,82]。玛多县是黄河源区草地退化最为严重的区域之一，与60年代相比， 单位面积产草量下降30%～80%，且处于由高寒草甸向高寒草原化草甸的退化演替过程中[83-85]。伴随着高寒草原退化程度的加重，植被群落的均匀度指数和多样性指数出现了单峰型曲线变化的规律，草地的相似性指数也逐渐减小，植被覆盖度、质量指数下降，优质牧草的根冠比增加[86]。高寒草原的生物量和物种多样性随退化程度的增加，其丰度和生产力先表现为显著正相关，然后变为显著负相关[87-88]。

4 黄河源区生态环境退化成因

高原的形成和低温、大风的严酷环境都来源于晚新生代青藏高原的隆升；成土时间短造就了源区土壤的粗骨性和土层的浅薄性；高山冰雪和大面积冻土形成了源区的冰冻圈环境；高寒植物形成了源区的植被群落。这些严酷的自然环境对气候变化异常敏感，任何小幅度的变化都会深刻影响该区域的生态环境[89]。由此可见，黄河源生态环境容易变化的根本原因是本底生态环境的脆弱性。同时，黄河源生态系统的敏感性和脆弱性导致该地区对气候变化减缓的空间十分有限，因此认为气候变化是该地区生态退化的主要驱动因素。冻土对植被退化和沼泽型湿地的疏干具有重要影响。挖虫草、采金和不合理放牧等人类活动是生态退化的重要原因。鼠害和病虫害是草地退化的重要因素[90]。居民点扩张和工程性建设是生态环境退化的加速器。

黄河源地区生态环境退化是气候因素和人为因素相互作用、相互影响的结果。从黄河源区生态环境诸要素间的简单示意图(图4)可以看出,气候变暖引起源区冻土退化，而冻土在消融过程中又向大气释放甲烷等温室气体，温室气体的过量排放进一步加剧了气候变暖。气候变暖使地温升高引起土壤热量失衡，导致冻土的季节融化深度加深，冻土活动层中水分向下迁移，近地表土壤水分含量明显降低，地表变干。地温升高和土壤退化引起植物的生态环境发生变化，植物营养改善，养分循环加强，生长期延长，土壤根系生长空间增大，一些湿生植物逐渐消失，而另一些旱生植物开始入侵，植物群落发生逆向演替。在自然状态下，上述要素相互作用、相互影响的过程是缓慢的。而生活在该地区的人类片面追求经济利益，对草地资源的不合理利用现象严重，使得在自然状态下已经发生一定变化的草地进一步退化。退化的草地适宜于鼠类的生存，其啃食和挖掘行为令草地植被盖度大幅度下降，形成“黑土型”退化草地，加剧沙漠化过程。随着沙漠化的不断扩展，覆盖沙层变厚和沙丘增加，导致沙漠化区地温升高，冻土退化。冻土退化又进一步造成了地表变干、植被演替、草地退化，并且加速了沙漠化进程。综合上述分析可知，气候和冻土是联系黄河源区其他生态环境要素的两个最重要的环境要素。

图4 黄河源区生态环境要素相互作用示意图Fig.4 The schematic diagram of interaction of various eco-environment elements

5 治理对策

5.1 形成完善的生态补偿机制

国务院于2005年批准启动了青海三江源保护区生态保护和建设工作。但江河源区的特殊性使得对其的保护和建设不能仅从当地找问题，更要从全局考虑，选择有益于当地乃至全国的对策和措施。应该基于谁受益、谁补偿的原则，建立中下游流域的专项补偿资金[91]。同时，建立健全补偿资金的管理机制，提高资金的使用效率。

5.2 加强法制建设

目前生态环境的立法理念主要是以人类为中心。基于这种理念，社会中出现了大量的以生态利益换取经济利益的事件。这种现象在生态脆弱的黄河源地区更加严重。黄河源的生态环境作为一种公共产品，政府应该通过立法对其进行干预。在立法的同时还需要众多的社会组织、民间团体、民众等民间力量的参与，提高全民的环境保护参与度，明白草原并不是取之不尽、用之不竭的自然资源，使人们将环境保护作为一种自觉自愿的行为[92]。

5.3 治理退化草地生态与环境

基本草地保护区内禁止开垦扩耕；中度退化草地在一定时期内禁牧封育；重度退化草地要加大连片治理力度。例如人工植被恢复(飞机补播牧草等)就对荒漠化土壤有很好的改善作用。当流动沙丘被固定时，土壤机械组成中粉粒和粘粒含量逐渐增加，土壤pH值基本不变，碳酸钙含量只在表层升高，土壤有机质和养分含量提高。总的来说，应该因地制宜，集中连片，实行造封结合，建立乔、灌、草相结合的人工植物群落，逐步改善草地植被，增进生态平衡。

5.4 实施生态移民

生态恶化在很大程度上是人为因素造成的，例如草地超载过牧、开矿等。要改变这一现状，就必须改变黄河源区农牧民原有的生活、生产方式，将毁林开荒、乱捕滥猎、乱挖乱建、过度放牧、广种薄收等转移到依靠科学精耕细作上来。要逐步实现以煤、电、太阳能、沼气等清洁能源替代薪碳木材。有计划的组织牧民进行退牧还草生态移民工作，将生态移民与退牧还草紧密结合，减轻草地压力，改善牧民生活质量。

5.5 合理利用草地资源

合理利用草地资源是维系草地生态系统功能的基础。主要思路为：在基于草地饲草生产力、家畜需求量、季节性变化以及季节性差异等参数的基础上，确定草地可放牧利用以及必须舍饲圈养的时间，建立以休牧时间为主要指标的可持续的牧草生长管理制度。

5.6 大力发展以畜产品为原料的食品加工业

畜牧业是黄河源的优势产业，应加大以畜产品为原料的食品加工业的支持，这有利于延伸畜牧业产业链。要鼓励有实力的畜产品加工企业和个人通过建立基地、收购点等多种形式，主动加大黄河源畜产品收购力度。

5.7 调整产业结构

协调人地关系，加快基础设施建设，积极调整产业结构，特别是以草地畜牧业为主的传统牧业结构，大力发展以特色农业、畜牧业为主的生态农业；重视发展高新技术农业，加强适用草畜生物技术的开发和引进。主要包括高寒地区高抗逆性牧草品种选育和栽培技术、高寒地区优势畜种(牦牛、蕨麻猪、藏系绵羊等)的改良和育肥技术的引进；推进高原特有药材的资源驯化工作，建设人工培养基地，减轻由于滥采药材而引起的草地退化。大力发展生态旅游业，可以在保护自然资源的前提下最大限度地开发旅游资源。通过生态旅游增加本区农牧民收入，带动当地的循环经济发展。总的来说，要鼓励农牧民从事高效农业、养殖业、种植业等，帮助农牧民走科学化、集约化和经营化之路。

5.8 加强监测站网建设

黄河源有176条冰川，源区冰川、冻土、积雪等监测站网建设仍处于薄弱环节，大部分地区的站网布局几乎属“空白”状态，现有观测站点难以反映大范围冰川、冻土和积雪的显著变化趋势，更难以评估大气-冰川冻土-积雪-生态过程对于黄河源水循环和水资源的影响，无法深入研究与制定科学合理的减缓和适应气候变化对策。针对这一问题，需进一步整合源区内气象、水文、中国科学院、环保等部门的观测站点，以现有气象、水文监测站为依托，合理布局，建设新的监测站，形成统一、数据共享的监测网，为模拟与诊断研究提供基础数据。

5.9 加强气候变化对黄河源水资源影响的不确定性研究

目前对黄河源区气候变化及其影响的科学认知明显不足，应加强黄河源区环境、水文、气象、草原、林业、农牧、水保跨部门联合工作平台，提高在气候变化背景下对黄河源冰川、冻土、湿地、河流、湖泊等水资源要素间相互转化、地表水资源和空中水资源相互转化等物理过程的理解；加强气候模型对黄河源水资源过程的描述能力，减少气候变化预测的不确定性；评估和量化过去与未来气候变化对水资源各分量的影响，为不确定性研究提供基础数据。

6 结论

黄河源降水量增加主要体现在20世纪80年代中后期以来的春季与冬季。源区气候变暖的主要变暖特征是最低气温变暖，日照时数增加；源区变暖主要是由冬季和秋季变暖造成的。

黄河源区径流量经历了20世纪60年代中期到80年代后期的相对偏丰期和90年代初到2008年的相对偏枯期。偏丰期平均年径流量为220.5亿m3；偏枯期平均年径流量为170.6亿m3。源区年径流量与年降水量距平的年际变化有很好的相关性。另一个对径流产生重要影响的因子是降水强度。而温度因子不是影响研究区径流量变化的主要原因。

受气候变化和人类活动的影响，黄河源区土壤侵蚀现象严重。截至2002年，源区冻融侵蚀面占源区总面积的53.94%，水蚀和风蚀面积占源区总面积的23.93%。

源区湿地面积减少，沼泽和水域的斑块数、破碎度和分维数增加，而优势度降低，使得湿地对环境变化的反应更加敏感。

近20年来，随着源区地温的升高，多年冻土已经减薄或消失，多年冻土的边缘地带，垂直方向上形成不衔接冻土和融化夹层，多年冻土分布下界升高。

从80年代开始，源区植被覆盖总体上保持原状，局部出现退化；2000-2008年，黄河源区植被退化范围扩大到玛曲草原。植被生长的主要限制因子是温度。源区草地退化主要体现在植被覆盖度、质量指数下降，优质牧草的根冠比增加，草地群落的多样性和均匀度指数出现单峰型曲线变化，相似性指数减小。

针对这些问题，提出的治理对策包括，形成完善的生态补偿机制，加强法制建设，强化社会环保意识，治理退化草地生态与环境，实施生态移民，大力发展生态旅游，合理利用草地资源，加强观测站网建设和气候变化对黄河源水资源影响的不确定性研究。

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(责任编辑 王芳)

2015年3月国内市场主要畜产品与饲料价格分析

2015年3月，受返程潮的影响，畜产品和饲料价格多为稳中小幅回落的走势，西部等劳务输出省的价格下降较为明显。与2014年同期相比，猪肉、鸡肉、鸡蛋、玉米价格分别上涨12.59%、7.56%、5.40%和2.60%；牛肉、羊肉、大豆、豆粕和棉粕分别下降0.29%、7.29%、1.93%、15.90%和17.90%。

一、畜产品整体价格波动幅度较小，食草型畜产品价格小幅度上涨，耗粮型畜产品价格下降

3月份，牛肉、羊肉价格分别为55.42和52.46元·kg-1，环比分别上涨0.67%和0.55%；从区域分析，牛肉和羊肉价格均为中部最高，牛肉价格中部分别高于东部和西部4.46%和0.01%；羊肉价格中部分别高于东部和西部2.77%和9.22%。猪肉、鸡肉和鸡蛋价格分别为17.61、16.26和8.46元·kg-1，环比分别下降4.48%、0.74%和7.97%；从区域分析，猪肉价格西部分别高于东部和西部5.04%和3.83%；鸡肉价格区域间差异较大，西部分别高于东部和中部26.22%和32.08%；鸡蛋价格中部分别高于东部和西部3.62%和1.29%。

二、大豆和棉粕价格下降，玉米和豆粕价格小幅度上涨

3月份，玉米和豆粕价格分别2 342.41和3 230.23元·t-1，环比分别上涨1.65%和1.57%；从区域分析，玉米价格东部分别高于中部和西部1.90%和1.71%；豆粕价格区域差异较大，西部分别高于东部和中部8.25%和3.61%。大豆和棉粕价格分别为4 173.98和2 504.18元·t-1，环比分别下降4.24%和6.87%；从区域分析，大豆和棉粕价格均为东部地区最高，大豆价格东部分别高于中部和西部1.13%和4.96%；棉粕价格区域间差异较大，东部分别高于中部和西部8.14%和4.40%。

图2 2015年3月国内市场主要畜产品与饲料价格

数据来源：猪肉、牛肉、羊肉、鸡肉和鸡蛋http://pfscnew.agri.gov.cn/；大豆、大豆和豆粕：http://www.zhuwang.cc/，http://www.pigol.cn/；棉粕http://www.feedtrade.com.cn/。

(兰州大学草地农业科技学院 王春梅 整理)

Impact of climate change on the eco-environment in the Yellow River Sourcec

WANG Ying, LI Yao-hui, SUN Xu-ying
(Key Laboratory of Arid Climatic Change and Reducing Disaster of Gansu Province, Key Laboratory of Arid Change and Disaster Reduction of CMA, Institute of Arid Meteorology, China Meteorological Administration, Lanzhou 730020, China)

Eco-environment has been disturbed severely in the Yellow River source by global climatic change and human activity. Currently, it had been gotten people’s close concern on impact of climate change on eco-environment in source region of Yellow River. Based on the analysis and systematic summary of the research results at home and abroad in recent years, authors concluded the climate change characteristics and key problem of the eco-environmental, and gave a comprehensive analysis of the main problems from runoff, soil erosion, wetlands, permafrost and vegetation in the Yellow River source, and discussed the characters of the effect of climatic change on eco-environment. Above all, authors had provided the main strategy of the eco-environment protection in the Yellow River source. The results were as follows: The precipitation was slightly increased, but the temperature was significantly increased in the Yellow River source region; It was great variation that the inter-annual variation and inter-decadal variation for runoff in the Yellow River source region. The runoff was in ample flow period from the middle of 1960s to the late of 1970s and in low water period from the early 1990s to 2008, and the good correlativity was between the annual runoff anomaly and annual precipitation anomaly, and the precipitation intensity was another important cause for runoff volume; The Yellow River source was the region with severe soil erosion, and the wetland was seriously damaged with an obvious decreasing area and dominance and increasing the number of patch, fragmentation degree and fractal dimension; The source region of permafrost had been thinned or disappeared, and there were formed inconsistently frozen ground and residual thawed layers in the vertical profile in the fringe, and raised 50～70 m in the lower limit of permafrost distribution; In general the vegetation cover was preserved previous condition or partially degraded in the Yellow River source. Therefore, we should consummate ecological compensation mechanism, strengthen the construction of a legal system and social environmental awareness, improve the quality of the law enforcement contingent, strengthen the joint of different departments, implement the ecological immigration, and advocate improving the ecotourism to protect the ecological environment of the Yellow River source.

climate change; Yellow River Source; eco-environment; countermeasure

WANG Ying E-mail: wangyn924@163.com

10.11829j.issn.1001-0629.2014-0190

2014-04-11 接受日期：2014-09-29

国家重点基础研究发展计划(2013CB430206、2012CB955903)；中国清洁发展机制基金项目“面向适应的气候灾害风险评估与管理机制研究”；中国气象局兰州干旱气象研究所博士科研启动项目(KYS2012BSKYO2)

王莺(1984-)，女，甘肃兰州人，副研究员，博士，主要从事气候变化对农业生态影响的研究。E-mail: wangyn924@163.com

S181.3

A

1001-0629(2015)04-0539-13*

王莺,李耀辉,孙旭映.气候变化对黄河源区生态环境的影响[J].草业科学,2015,32(4):539-551.

WANG Ying,LI Yao-hui,SUN Xu-ying.Impact of climate change on the eco-environment in the Yellow River Source[J].Pratacultural Science，2015,32(4)：539-551.