李西良,侯向陽,丁 勇,李 平,劉志英,吳新宏,尹燕亭,薩茹拉,任衛(wèi)波 (中國農業(yè)科學院草原研究所,歐亞溫帶草原研究中心,內蒙古 呼和浩特 010010)

氣候變化適應性是當前全球性的熱點科學問題[1-2],隨著對氣候變化與人類生態(tài)-經濟-社會耦合過程研究的逐漸深入,適應被認為是人類應對氣候變化的明智之舉[3].基于社會經濟視角的氣候變化適應性研究,主要有家庭和區(qū)域 2個主要研究尺度[4],涉及領域是與氣候因子密切相關的農牧業(yè)等方面[5],在家庭尺度,已形成“感知-適應”關系研究框架[6],力圖通過對感知的剖析來揭示人類對氣候變化的適應過程[7].在中國北方草原地區(qū),近幾十年來,草原承包責任制的落實,催生家庭牧場成為適應氣候變化的基本單元[8].因此,以中國北方草原家庭牧場為研究尺度,探討牧民對當地氣候變化的感知特征,對于揭示牧戶經營與氣候變化耦合作用過程中的人類適應機制,進而提出草地適應性管理新模式[9]具重要意義.

基于“感知-適應”框架,有研究發(fā)現,農民對氣候變化波動性感知明顯,易將牲畜患病、作物減產歸咎于氣候變化,通過改換作物品種等策略進行適應[10-12],在一定程度上,鄉(xiāng)村人群能準確感知氣候實際變化趨勢[13],但存在感知偏差與人群分異[14],可能由于人類氣候感知存在人與自然信息過濾層等緣故[15].比之農區(qū),對牧區(qū)的研究相對薄弱,國內雖已有對內蒙古草原區(qū)家庭尺度氣候變化感知的相關報道,表明不同自然本底的家庭牧場經營者存在相異的感知與適應特征[16-17].但整體來看,牧戶經營中對牧民的氣候響應過程尚不清晰,且以往有限的研究多以局地為主[10-17],缺乏多區(qū)域的對比與大尺度的整合,限制了對氣候變化感知與適應空間格局全貌的認識.

因此,本文選取內蒙古不同草地資源水平牧戶為研究對象,以家庭牧場為研究尺度,通過對草甸草原、典型草原、荒漠草原、草原化荒漠、沙地、農牧交錯帶分布區(qū)牧戶的調查研究,擬解決以下問題:不同草地類型區(qū)域氣候變化基本特征;牧民對氣候變化趨勢的感知特征;牧民對氣候變化感知的偏差及其成因.旨在為揭示人類氣候變化適應過程提供牧區(qū)案例,從而對構建北方草原適應性管理模式提供參考.

1 研究地區(qū)

本研究選取內蒙古地區(qū)不同草地類型作為研究對象,草地資源對于牧戶經營而言,其功能在于單位面積草地提供的可供家畜采食的飼草數量,草地類型的發(fā)育與氣候有著密切的關系,各類型具有不同的資源水平.按照植物-生境分類法,可將中國草地劃分為 18個類[18],本研究包含生態(tài)區(qū)域包括溫性草甸草原類、溫性草原類、溫性荒漠草原類、溫性草原化荒漠類、沙地、農牧交錯帶,其中草甸草原位于呼倫貝爾市,典型草原位于錫林郭勒盟,荒漠草原位于錫林郭勒盟、烏蘭察布市,草原化荒漠位于阿拉善盟、巴彥淖爾市,沙地草原位于鄂爾多斯市,農牧交錯帶位于通遼市、赤峰市.氣候資源的差異是不同地區(qū)草地資源水平分異的關鍵因子,基本氣候狀況見表1.

表1 不同草原類型代表站點1980～2011年溫度與降水量平均值Table 1 The average value of temperature and precipitation of different regions in 1980～2011

2 數據與方法

2.1 數據獲取

研究數據包括氣象數據和牧戶調查數據2部分.其中氣象數據由國家氣象信息中心授權使用,主要選用內蒙古自治區(qū) 51個氣象站點的1980～2011年期間日平均溫度、降水量的年值、月值、日值數據(其中,春季:3～5月,夏季:6～8 月,秋季:9～11月,冬季:12～次年2月).牧戶調查數據分別于2009～2010年、2012年分2輪獲得.通過對第一輪面上調查的分析,發(fā)現牧民感知與氣候變化事實間存在偏差,提出了傳導感知的科學假設,為驗證科學假設,又開展了第2輪牧戶調查工作.

第1輪面上調研數據來自于2009～2010年實地入戶調研,以問卷訪談調查法來收集數據,采用分層隨機抽樣獲取樣本,大致從每一研究區(qū)域抽取3個縣(旗),從每縣抽取2個鄉(xiāng)(蘇木),每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)抽取3個村(嘎查),從每個村抽取10戶牧民,6個研究區(qū)域共計約18個縣、36個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、108個村,實際獲得問卷1117個.牧戶調查旗(縣)分布為,草甸草原:新巴爾虎左旗、陳巴爾虎旗、鄂溫克旗;典型草原:東烏珠穆沁旗、錫林浩特市、鑲黃旗;荒漠草原:蘇尼特左旗、蘇尼特右旗、四子王旗;草原化荒漠:烏拉特后旗、阿拉善左旗、阿拉善右旗;沙地:鄂托克旗、杭錦旗、烏審旗;農牧交錯帶:林西縣、敖漢旗、奈曼旗(圖1).第一輪調研主要包括以下幾個方面的內容:①牧戶家庭戶主信息、牲畜、草場、收支等基本情況;②牧民對1980～2009全年降水、春季降水、夏季氣溫、冬季氣溫等氣候要素變化趨勢的感知.

第2輪調研數據來自于2012年7～9月入戶問卷調查,以草甸草原、典型草原、荒漠草原作為研究區(qū)域,分別以新巴爾虎左旗、錫林浩特市、蘇尼特右旗3旗(市)為典型區(qū)(圖1),采用分層隨機法抽取樣本,從每一研究區(qū)域抽取 3個縣(旗),從每縣抽取 2個鄉(xiāng)(蘇木),每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)抽取 3個村(嘎查),從每個村約抽取10戶牧民,實際獲得問卷175份.第二輪調研主要內容包括: ①牧戶家庭基本信息; ②牧民對1980～2011全年與四季氣溫、降水變化趨勢的感知; ③對近年來草場資源變化包括植物種類、植株高度、草場產量、植被蓋度、返青物候、開花物候、枯黃物候等的感知.

圖1 調查旗縣分布示意Fig.1 The distribution of study area

2.2 分析方法

溫度、降水的變化程度采用氣候傾向率指標,用一次直線方程來定量描述氣候傾向率,即y(t)=a0+a1t,趨勢變化率方程為 d y(t)/dt=a1,把 a1×10稱為氣候傾向率,其單位為 ℃ / ( 10a)或mm/(10a),方程中的系數可用最小二乘法確定.

設置“增加”、“減少”、“不變”、“不知道”4種選項,以表征牧民對氣候變化的感知,通過與氣候變化實質進行比較,判斷感知的準確度.環(huán)境信息感知的表征亦采用定類方法描述,對植物種類、植株高度、草場產量、植被蓋度等指標,設置“增加”、“減少”、“不變”、“不知道”4種選項,返青物候、開花物候、枯黃物候設置“提前”、“推遲”、“不變”3種選項.因氣候變化感知與環(huán)境信息感知為定類數據,采用Spearman相關分析法進行分析,通過判斷2類感知因子群之間的相關性,來揭示氣候感知與環(huán)境感知之間的傳導關系.

用 Probit模型方法研究氣候感知傳導性的影響因素,包含感知傳導性1個因變量,分析牧民是否把草場退化歸因于降水減少,將之作為判斷氣候感知傳導性的依據,為二值虛擬變量,此外共18個解釋變量,其中,家庭變量中的民族、基礎設施中的打草設備、水井、拖拉機為二值虛擬變量,定義有=1,無=0,家庭變量中文化,定義小學及以下為0,定義初中及以上為1,其余的家庭變量、草畜資源、畜牧經營等指標為連續(xù)數據.

利用統(tǒng)計分析軟件 Arcgis9.3、SPSS13.0、Stata 10.0、Sigmaplot 12.0、Microsoft 2003等進行數據處理和圖表繪制.

3 結果與討論

3.1 內蒙古地區(qū)氣候特征分析

3.1.1 內蒙古溫度與降水地帶性特征 氣候是草地資源狀況的關鍵決定因子,由圖2可以看出,北方草原多年平均氣溫具有較強的經向地帶性特征,與經度(R2=0.36,P＜0.01)具有極顯著的回歸關系,沿著經度梯度,從南到北,草原區(qū)平均溫度趨于降低;降水量從東向西具有明顯的遞減規(guī)律,年總降水與經度(R2=0.72,P＜0.01)具有極顯著的相關性,隨經度的增大,年總降水趨于增多.因此,溫度與降水的地帶性格局導致草地資源水平的地帶性分異.

3.1.2 溫度變化趨勢 通過分析1980年來內蒙古草原地區(qū)的溫度變化趨勢可見,內蒙古地區(qū)(多點均值)以0.63/10a℃的速率上升(R2=0.58,P＜0.01),但溫度變化傾向率不具有經向地帶性特征(P＞0.05).為更清晰顯示本研究 6個草地類型區(qū)近30年來溫度變化趨勢,選取代表氣象站點分析了各地區(qū)春季、夏季、秋季、冬季以及全年平均溫度的趨勢性特征(圖3),由圖3可見,多數地區(qū)年、季增溫顯著,達 0 .01或 0 .05水平的顯著性,平均來看,中國北方草原增溫速率為春季(0.77℃ / 1 0a)＞ 全 年(0.62℃ /10a)＞ 冬 季(0.60℃/10a)＞秋季(0.52 ℃ / 1 0a)＞夏季(0.51 ℃ /10a).

圖2 內蒙古地區(qū)溫度與降水的經向地帶性特征Fig.2 The characteristic of temperature and precipitation along with longitude

圖3 不同草原類型區(qū)年季溫度變化傾向率Fig.3 The change rateof temperature in different grassland types

圖4 不同草原類型區(qū)年季降水變化傾向率Fig.4 The change rate of precipitation in different grassland types

3.1.3 降水變化趨勢 分析1980年以來內蒙古地區(qū)多點平均降水變化趨勢,表明該地區(qū)年總降水量以8.48mm/10a的速率減少,但未通過顯著性檢驗(P＞0.05),降水變化傾向率的空間格局具有較強的地帶性遞變特征,隨著緯度(R2=0.51,P＜0.01)、經度(R2=0.24,P＜0.01)的增加而趨于降低.為清晰描述本研究6個草原類型區(qū)近30年來降水變化趨勢,分析了各地春季、夏季、秋季、冬季以及全年降水量的趨勢性變化特征,通過圖 4可以看出,內蒙古地區(qū)年、季降水以下降為主,除草甸草原冬季、典型草原秋季外,其余年季降水趨勢變化均未通過顯著性檢驗(P＞0.05).總體而言,地處中國北方草原的內蒙古地區(qū)雖整體呈現干旱化特征,但具體到年、季尺度,并無一致的規(guī)律性.

3.2 牧民對氣候變化感知的偏差

3.2.1 對溫度變化的感知 由圖 5a可以看出:無論夏季氣溫、冬季氣溫,不同地區(qū)牧民感知結果不盡一致,雖以認為氣溫增加的牧民占居多數,但比例存在一定的差異,均有 15%～20%較大范圍的跨度;各地牧民對夏季、冬季氣溫感知結果不盡一致.

3.2.2 對降水變化的感知 分析各地牧民對全年、春季降水在近30年來變化趨勢的感知,整體呈現 2個特點,一是各草原類型區(qū)絕大多數牧民均認為降水減少,僅極少數受訪者認為降水增加、沒變化或不知道,除沙地草原區(qū)牧民認為年降水量、春季降水量減少牧民略低于 90%,其余各地均在 90%以上,二是每地牧民對春季降水量的感知結果與對年降水量的感知結果趨于一致(圖5b).

3.3 牧民感知與氣候變化事實之間的偏差

3.3.1 溫度感知與氣候變化事實之間的偏差各地夏季、冬季氣溫變異波動性相對較低,通過趨勢分析顯示,溫度變化的趨勢性明顯,夏季、冬季氣溫在近 30a的增率分別大致在 0.30～0.70/10a℃、0.50～0.80/10a℃之間(P＜0.05),但每一地區(qū)牧民感知均有一定分歧,感知夏溫升高的牧民比例在 65.73%～81.56%不等,感知冬溫升高的牧民比例在 46.67%～78.15%不等,分歧明顯.地區(qū)間夏季、冬季氣溫變化的同步性較強,而不同地區(qū)牧民對夏溫或冬溫變化感知差異明顯.溫度較強的趨勢性與牧民對其感知的分歧存在偏差,地區(qū)間溫度變化明顯的同步性與牧民感知的地區(qū)分異性存在偏差.

圖5 牧民對溫度(a)與降水(b)變化趨勢的感知Fig.5 Herders’ perception to the tendency of temperature (a) and precipitation (b) change

3.3.2 降水感知與氣候變化事實之間的偏差各地全年、春季降水均具有較強的年際波動性,30a來趨勢性變化不明顯;而感知結果顯示,每一地區(qū)大致都有逾 90%的牧民認為降水減少,僅極少數牧民認為增加、沒變化,對趨勢性的判斷清晰一致;6個地區(qū)之間降水變化的同步性不明顯,而牧民感知結果的區(qū)域差異性不明顯,各地牧民“不約而同”地做出了大致相同的感知.降水無明顯的趨勢性變化與不同地區(qū)牧民感知明確的趨勢性判斷存在偏差,地區(qū)間降水變化弱同步性與牧民感知的地區(qū)類同性存在偏差.

3.4 牧民對氣候變化感知偏差的原因分析

3.4.1 氣候變化感知與環(huán)境感知之間的傳導關系 為定量分析其間可能存在的關系,利用Spearman方法對牧民氣候感知與環(huán)境感知進行了相關性分析,由表2可見,與環(huán)境感知的相關程度中,降水感知大于溫度感知,牧民易將環(huán)境的變化歸結于降水的減少,且對草地退化整體感知與春季、夏季溫度的相關性最好(P＜0.05).具體來看,植物種類、個體大小、草場產量、植被蓋度主要與春季、夏季降水有關,相關系數通過0.05水平顯著性檢驗;返青時間判斷主要與春季降水感知有關(P＜0.05),開花時間主要與四季降水及夏季溫度有關(P＜0.05或 P＜0.01),枯黃時間與四季降水、冬季溫度有關(P＜0.05或P＜0.01).總體來看,降水感知與環(huán)境感知之間具有較強的關系,溫度感知與環(huán)境感知的相關性較弱,因此,降水感知存在明顯的傳導過程,而溫度感知的傳導性則證據不足.

3.4.2 氣候感知傳導性的影響因素 牧民將氣候變化(降水減少)判斷為導致草場退化的原因,并由是草場判斷氣候變化,是氣候感知傳導性的直接證據,故可通過研究牧民是否將草場退化歸因于降水減少,來分析氣候感知傳導性的影響因素.調查發(fā)現,發(fā)現 86.21%的牧戶認為自家草場較幾十年前發(fā)生了退化,對于草地退化的原因,65.52%的受訪者認為只有一個原因,即降水減少,31.03%的牧戶認為有2個原因,但降水減少的作用大于過度放牧,僅 3.45%的牧戶認為僅由過度放牧引起.

表2 牧民對氣候變化與草場情況判斷之間的關系Table 2 The relationship between herders’ perception to climate and pasture change

表3 氣候變化傳導性影響因素Probit模型估計Table 3 Probit model estimation of herders’ indirect perception to climate change

為定量分析氣候變化傳導性的影響因素,將認為過度放牧是其中因素的和只認為是降雨減少的牧戶分別賦值為0、1,利用Probit模型方法分析了氣候變化感知的傳導性與家庭變量、草畜資源變量、畜牧經營變量、基礎設施變量之間的關系.由表3可見,氣候感知傳導性存在與否受到牧戶距離行政中心距離、戶主年齡、教育背景、民族等家庭特征變量的影響(P＜0.1,P＜0.05或P＜0.01),但與家庭人口數量沒有關系(P＞0.1);在草畜資源指標中,與牲畜資源有關(P＜0.1或P＜0.05),未發(fā)現與草場資源的相關性(P＞0.1);在畜牧經營指標中,主要與成本指標有關,而與收入指標的關系較弱(P＞0.1);此外,氣候感知傳導性也受基礎設施擁有情況的影響.

3.5 討論

“感知-適應”是家庭尺度氣候變化適應性研究的一個重要的分析框架[19],它不只關注影響與響應,更在于厘清響應過程的信息傳導途徑及其效應,其基本假設是認為感知是人類對氣候變化能動響應過程的關鍵[7].本研究中,基于“感知-適應”框架,分析發(fā)現牧民感知與氣候變化事實間的偏差,提出了傳導感知的假設(圖 6),認為牧民主要通過自家草場、牲畜等所獲的環(huán)境信息來推判降水變化,將過度放牧下的草場退化歸結于降水減少,致使牧民普遍得出與氣候事實相違的判斷;而溫度感知則可能更主要地表現為直接感知,由于感官自身的不確定性,使一致程度降低.進一步研究證實,降水感知與環(huán)境感知之間具有較強的關系,存在明顯的傳導過程,而溫度感知的傳導性則證據不足.因此,可以推判,氣候變化感知并非是對實際氣候的照相式簡單描摹,而是在牧戶生產系統(tǒng)中從氣候信息經由草場、牲畜等因子到牧民感知的信息傳導過程,這一現象在相關研究中也得到了證實[20-21].

圖6 氣候變化感知的傳導途徑Fig.6 The conduction perception to climate change

Taylor等[22]在20世紀80年代就已開展了對干旱感知的研究,定性闡釋了影響干旱感知的相關因子,Grothmann等[23]結合行為經濟學、心理學、生態(tài)學等有關理論,建立了人類能動適應氣候變化的社會認知過程模型(MPPACC),發(fā)展了“感知-適應”框架下人類適應氣候變化的理論.本文對傳導感知假設的證實表明,氣候變化適應是牧戶生產系統(tǒng)內信息傳導與功能反饋過程(圖6).在中國北方草原,雖近幾十年來降水略有下降,但變化并不明顯,而由于過度放牧利用,草地持續(xù)退化,生產力持續(xù)衰減,植物種類明顯變少[24],造成了牧戶生產系統(tǒng)的草畜因子相悖性現象的發(fā)生[25],由于傳導感知途徑的存在,牧民認為是降水持續(xù)顯著減少所致,這一現象說明,在內蒙古草原,牧民對氣候變化背景下降水變化做出 “過度應激”,首先從心理上存在強烈的應激反應,這是一種信息途徑的偏差,但對于適應氣候變化可能具有正效應.然而,盡管溫度顯著升高,牧民的感知強度卻明顯不足,這與其主要依賴于直接感知,缺乏傳導感知的渠道有關,這可能會導致牧民對氣候變化下溫度的變化“虧缺應激”,可能會使得牧民缺乏依據溫度變化而調整自身生產、生活行為以適應氣候變化的信息基礎.

為深刻闡釋牧民對降水變化“過度應激”現象的深層原因,可嘗試提出“干旱影響連續(xù)態(tài)”的概念,即在從降水谷值到降水峰值連續(xù)態(tài)下,牧戶中草地牧草供給與牲畜數量之間比值的逐漸偏移過程.在不考慮牲畜飲水的情況下,干旱影響牧戶經營本質為改變了牧戶草、畜間的正常數量關系,使得草地產草量低于牲畜采食需求,近幾十年來北方草原牧戶經營中有 3個并存的現象,一是草地退化,生產力持續(xù)衰減,二是牲畜數量持續(xù)增加,三是冬春季草量持續(xù)提高,這使得即便在降水相等的情況下,現在的草畜數量比值關系較過去整體偏移[25-26],造成牧民認知下“干旱影響連續(xù)態(tài)”表象的加劇,這是牧民感知信息偏差的重要啟動機制,可認為“干旱連續(xù)態(tài)”的加劇是牧戶對傳導感知及其降水“過度應激”的深層機理.

4 結論

4.1 內蒙古草原1980～2009年間溫度升高顯著,變化傾向率為0.63℃/10a(P＜0.01),且各個季節(jié)呈現同步增溫態(tài)勢;而降水雖以減少為主,但變化并不顯著(-8.48mm/10a,P＞0.05).氣候變化下,內蒙古不同草地類型區(qū)均呈現暖化特征,而降水保持相對穩(wěn)定.

4.2 溫度較強的趨勢性與牧民對其感知的分歧存在偏差,地區(qū)間溫度變化顯著的同步性與牧民感知的地區(qū)分異性存在偏差;降水無明顯的趨勢性變化與不同地區(qū)牧民感知明確的趨勢性判斷存在偏差,地區(qū)間降水變化弱同步性與牧民感知的地區(qū)類同性存在偏差.

4.3 受草場變化等環(huán)境信息的傳導是牧民氣候變化感知偏差形成的重要原因,其中,降水感知與環(huán)境感知之間具有較強的關系,存在明顯的傳導過程,而溫度感知的傳導性則不明顯.氣候變化傳導感知存在與否,主要與牧戶距離行政中心距離、戶主年齡、教育背景、載畜水平、草畜資源等因素有關,多種因素共同造成了不同草地資源水平牧戶對氣候變化感知的偏差.

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