基于灰色拓?fù)淅碚摰牟莸厣鷳B(tài)系統(tǒng)損害基線動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)

曹飛飛,付 曉,李嘉珣,汪銘一,吳 鋼,*

1 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049

生態(tài)環(huán)境損害基線是指污染環(huán)境、破壞生態(tài)行為發(fā)生前,評(píng)估區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境、生物要素及其所構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的本初狀態(tài)[11]。生態(tài)環(huán)境損害基線是判斷生態(tài)環(huán)境損害發(fā)生的依據(jù),也是確認(rèn)生態(tài)環(huán)境損害時(shí)空尺度、損害程度、確認(rèn)生態(tài)環(huán)境損害修復(fù)的重要標(biāo)準(zhǔn),在生態(tài)環(huán)境損害鑒定評(píng)估工作中發(fā)揮著極其關(guān)鍵的作用,在開展生態(tài)環(huán)境損害鑒定評(píng)估與生態(tài)修復(fù)時(shí),必須選擇與確定一個(gè)合理的基線[12- 13]。《生態(tài)環(huán)境損害鑒定評(píng)估技術(shù)總綱》中對(duì)歷史數(shù)據(jù)法界定的基線值為損害行為發(fā)生前,過去3年的平均值作為靜態(tài)基線值。但是,自然資源與生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)時(shí)刻處于變化中,損害事件發(fā)生前已存在的人類活動(dòng)加上生態(tài)系統(tǒng)自身演化的動(dòng)態(tài)性與不確定性,導(dǎo)致基線的動(dòng)態(tài)性。損害基線實(shí)質(zhì)是損害未發(fā)生前,生態(tài)系統(tǒng)的理論演化狀態(tài),靜態(tài)的歷史數(shù)據(jù)難以用于確定損害區(qū)域的基線[14- 16]。因此生態(tài)環(huán)境損害鑒定評(píng)估中,不能將損害行為的影響直接疊加在靜態(tài)基線年上,而應(yīng)將基線值作為一個(gè)動(dòng)態(tài)的數(shù)值,采用一定的方法預(yù)測(cè)損害行為發(fā)生后一段時(shí)間的基線值,以此基線為標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)損害行為對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

損害表征指標(biāo)的篩選是損害基線判定的基礎(chǔ)。不同的損害行為,所作用的損害受體不同,損害的表征亦不同。生態(tài)系統(tǒng)損害基線包含了反映評(píng)估區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)的綜合性指標(biāo)集。針對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng),該指標(biāo)主要包括環(huán)境要素指標(biāo)(水體、大氣、土壤理化指標(biāo)),生物要素指標(biāo)(植被的高度、蓋度、多度、頻度、牧草產(chǎn)量)及固碳釋氧、防風(fēng)固沙、保育土壤、生物多樣性等生態(tài)系統(tǒng)功能表征指標(biāo)[17]。但是,由于目前大部分地區(qū)沒有實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的生態(tài)環(huán)境定位監(jiān)測(cè),表征損害前生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)難以獲得。凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)是指單位時(shí)間與單位面積上,綠色植被通過光合作用扣除自養(yǎng)呼吸消耗后所累積的有機(jī)物數(shù)量[18]。NPP是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)與能量運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ),直接反映了植被群落在自然環(huán)境條件下的生產(chǎn)能力,是表征植被動(dòng)態(tài)和固碳能力的基礎(chǔ)和關(guān)鍵指標(biāo)[19]。生態(tài)系統(tǒng)中其他要素的不利變化,最終均可在植被凈初級(jí)生產(chǎn)力上得以體現(xiàn),其受損程度能在一定程度上反映生態(tài)系統(tǒng)破壞的程度[20- 21],且NPP易于通過遙感數(shù)據(jù)獲得,從而實(shí)現(xiàn)時(shí)間上的連續(xù)性和空間上的全覆蓋[22]。本文以NPP作為草地生態(tài)系統(tǒng)損害的重要表征指標(biāo),以錫林浩特市巴彥寶力格礦區(qū)為例,將損害基線看作是一個(gè)動(dòng)態(tài)的變量,運(yùn)用未開發(fā)建設(shè)前(2000—2008年)的NPP的歷史數(shù)據(jù)所體現(xiàn)出來的特征和變化規(guī)律,通過灰色拓?fù)淠Ｐ蛣?dòng)態(tài)預(yù)測(cè)該礦區(qū)開發(fā)后2009—2011年NPP的數(shù)值,并將預(yù)測(cè)值作為動(dòng)態(tài)基線值。該基線值能體現(xiàn)損害未發(fā)生前,生態(tài)系統(tǒng)原有的自然和人類活動(dòng)下的理論演化狀態(tài)。通過該動(dòng)態(tài)基線值和靜態(tài)基線值與開發(fā)建設(shè)后的實(shí)際值進(jìn)行比較,探討兩種方法在NPP基線確定中的可行性和選擇性。

1 研究區(qū)概況

巴彥寶力格礦區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟錫林浩特市巴彥寶力格蘇木境內(nèi),南距錫林浩特市38 km,地理坐標(biāo)為115°55′00″—116°35′00″E,44°20′00″—44°42′54″N,礦區(qū)東北—西南走向長(zhǎng)55.83 km,傾向?qū)?1.89 km,主要包括巴彥寶力格礦井、朝克烏拉礦井、大梁礦井,總面積為650.03 km2,具體位置如圖1。巴彥寶力格礦區(qū)屬于中溫帶半干旱大陸性氣候,草原夏季炎熱,冬季寒冷,寒暑溫差較大,晝夜溫度變化顯著。年平均氣溫約8℃,年平均降水量294.10 mm,多集中在6—8月份,年平均蒸發(fā)量為1788 mm,平均相對(duì)濕度57.6%。評(píng)價(jià)區(qū)域地帶性土壤為栗鈣土,礦區(qū)所在地區(qū)的草原類型主要為低地草甸草原和典型草原。巴彥寶力格礦區(qū)是我國(guó)優(yōu)質(zhì)褐煤的主要分布區(qū)域,地處錫林郭勒盟的中部,是連接“京津唐”、河北北部缺煤地區(qū)以及東北經(jīng)濟(jì)區(qū)域的中心地區(qū)。根據(jù)《內(nèi)蒙古錫林郭勒巴彥寶力格礦區(qū)總體規(guī)劃》,該礦區(qū)為國(guó)家核準(zhǔn)煤炭規(guī)劃礦區(qū),2009年之前礦區(qū)內(nèi)一直未進(jìn)行過開采活動(dòng),也無小煤窯破壞,為整裝礦區(qū)。巴彥寶力格礦井和朝克烏拉礦井計(jì)劃2009年開工建設(shè),建設(shè)期為2.0年,2011年分別達(dá)到8.00 Mt/a,總規(guī)模達(dá)到16.00 Mt/a。

圖1 巴彥寶力格礦區(qū)位置圖Fig.1 Location of the Bayanbaolige mining area

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及其預(yù)處理

本文所用的遙感數(shù)據(jù)為來自美國(guó)NASA EOS/LPDAAC的2000—2011年的MOD17A3數(shù)據(jù)(https://lpdaac.usgs.gov/data_access/data_pool),空間分辨率為1000 m。該數(shù)據(jù)參考BIOME-BGC模型與光能利用率模型模擬得到陸地生態(tài)系統(tǒng)年均NPP,已被廣泛用于區(qū)域植物生長(zhǎng)狀況及生物量的監(jiān)測(cè)[23-24]。該數(shù)據(jù)采用Sinusoidal投影并已進(jìn)行去云、輻射校正、大氣校正等處理,利用MODLAND提供的MRT(MODIS REPROJECTION TOOL)投影轉(zhuǎn)換工具,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接和投影轉(zhuǎn)換,投影為Albers投影,坐標(biāo)系為WGS- 1984,并利用錫林浩特市巴彥寶力格礦區(qū)邊界進(jìn)行了研究范圍的裁剪。

2.2 研究方法

1982年,我國(guó)學(xué)者鄧聚龍?zhí)岢龅幕疑到y(tǒng)理論,是一種研究少數(shù)據(jù),貧信息不確定性問題的新方法。該理論自創(chuàng)立以來,尤其是灰色預(yù)測(cè)理論,在環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)安全領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[25-26]。GM(1, 1) 模型作為灰色預(yù)測(cè)理論的一種預(yù)測(cè)手段,是將隨機(jī)的原始時(shí)間序列進(jìn)行累積疊加,得到規(guī)律性較強(qiáng)的以指數(shù)形式為基礎(chǔ)的新的時(shí)間序列,然后將新的時(shí)間序列轉(zhuǎn)化為微分方程,建立發(fā)展變化模型并進(jìn)行預(yù)測(cè)[27]。GM(1, 1) 模型要求原始時(shí)間序列光滑平穩(wěn),是一特定的指數(shù)曲線,該模型對(duì)波動(dòng)幅度較大的時(shí)間序列的預(yù)測(cè)精度較低,不能反映不規(guī)則的波形[28-29]。而凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)受諸多因素影響,數(shù)據(jù)波動(dòng)性大,波動(dòng)規(guī)律性又較差,采用基本的GM(1, 1) 預(yù)測(cè)方法很難對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)?；疑?fù)漕A(yù)測(cè)是對(duì)一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)行為特征數(shù)據(jù)波形的預(yù)測(cè)。它從給定的一系列閾值出發(fā),一個(gè)模型對(duì)應(yīng)一個(gè)閾值,建立多個(gè)GM(1, 1) 群,利用多個(gè)GM(1, 1) 模型對(duì)未來的時(shí)刻進(jìn)行預(yù)測(cè),從而得到未來發(fā)展的總體趨勢(shì)預(yù)測(cè)圖[30-31]?；疑?fù)漕A(yù)測(cè)能彌補(bǔ)單一GM(1, 1) 模型的不足,對(duì)擺動(dòng)幅度較大且頻繁的序列的預(yù)測(cè)有很大的優(yōu)勢(shì)?；疑?fù)漕A(yù)測(cè)模型群建立的步驟如下:

(1)等高線的選取與等高時(shí)刻序列計(jì)算

首先,本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了單因素分析,即不同電流大小、乳化劑用量、引發(fā)劑用量對(duì)聚甲基丙烯酸甲酯的分子量和分子量分布的影響,然后得到最小分子量分布指數(shù)的聚甲基丙烯酸甲酯的制備條件如下:引發(fā)劑3 g,乳化劑4 g,電流0.2 A,反應(yīng)時(shí)間8 h,反應(yīng)溫度30°C,分布指數(shù)1.946 86.

對(duì)于原始序列X=(x(1),x(2), …,x(n)),設(shè)maxX為序列的最大數(shù)據(jù),minX為序列的最小數(shù)據(jù)。對(duì)于?ξ∈[minX,maxX],稱X=ξ為ξ-等高線。稱方程組：

(1)

(2)對(duì)等高時(shí)刻序列Q(0)建立GM(1, 1) 模型

對(duì)不同的等高點(diǎn)ξj的等高時(shí)刻序列,建立一系列的 GM(1, 1) 模型分別進(jìn)行預(yù)測(cè)?；疑到y(tǒng) GM(1, 1) 預(yù)測(cè)是對(duì)隨機(jī)的原始時(shí)間序列以一次累加轉(zhuǎn)化為具有指數(shù)變化規(guī)律的新的時(shí)間序列來確定積分常數(shù),將時(shí)間序列轉(zhuǎn)化為微分方程,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為[33]：

(2)

(3)對(duì)模型群進(jìn)行精度檢驗(yàn),判別模型等級(jí)

(4)利用GM(1, 1) 模型得到等高時(shí)刻序列ξj的預(yù)測(cè)值

對(duì)符合精度檢驗(yàn)的ξj等高時(shí)刻序列進(jìn)行GM(1, 1) 預(yù)測(cè),將所有等高時(shí)刻序列中的元素從小到大重新排序。按照精度高的模型預(yù)測(cè)值作為預(yù)測(cè)結(jié)果的原則,本文主要依據(jù)后驗(yàn)差比值C較小的模型預(yù)測(cè)值作為預(yù)測(cè)最終結(jié)果。模型的預(yù)測(cè)結(jié)果大多會(huì)存在矛盾點(diǎn)的問題,即預(yù)測(cè)的時(shí)間點(diǎn)大多不是整點(diǎn),且每個(gè)整點(diǎn)附近可能存在多個(gè)非整點(diǎn)的時(shí)間預(yù)測(cè)值,每一個(gè)非整點(diǎn)預(yù)測(cè)值又對(duì)應(yīng)不同的閾值,本文采用張瓊楠等[29]的優(yōu)化處理方法。最后將篩選確定后的預(yù)測(cè)時(shí)刻相應(yīng)的閾值點(diǎn)繪在平面上并連結(jié)成曲線,即得目標(biāo)拓?fù)漕A(yù)測(cè)曲線。

3 結(jié)果

3.1 NPP年際時(shí)空變化

2000—2008年巴彥寶力格礦區(qū)植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)年均統(tǒng)計(jì)值見圖2。2000—2008年間,單位面積NPP年均值呈波動(dòng)變化狀態(tài),總體呈上升趨勢(shì)。變化范圍為94.72—151.33 g C m-2a-1,平均值為125.15 g C m-2a-1。其中,年均最高值出現(xiàn)在2008年,年均值為151.33 g C m-2a-1。另外,2003、2005年的年均NPP較高,年均值均超過140 g C m-2a-1。年最低值出現(xiàn)在2000年,年均值為94.72 g C m-2a-1。

2000—2008年NPP年平均值空間分布見圖3,空間分布差異明顯,變化范圍為0—250.29 g C m-2a-1。2000—2008年巴彥寶力格礦區(qū)NPP年平均值為123.75 g C m-2a-1,大部分區(qū)域NPP年均值范圍為120—140 g C m-2a-1,面積占比57.28%,研究區(qū)中北部的巴彥寶力格礦井區(qū)域及水庫周邊區(qū)域NPP值較低,分布范圍在0—100 g C m-2a-1,東北頂部與西南底部NPP值較高,大于160 g C m-2a-1。

圖2 2000—2008年巴彥寶力格礦區(qū)NPP年際變化 Fig.2 Inter-annual variations of NPP in Bayanbaolige mining area from 2000 to 2008

圖3 2000—2008年巴彥寶力格礦區(qū)年均NPP空間分布 Fig.3 Spatial pattern of mean annual NPP in Bayanbaolige mining area from 2000 to 2008

3.2 灰色拓?fù)淠Ｐ皖A(yù)測(cè)結(jié)果

因?yàn)閿?shù)據(jù)的有限性,結(jié)合GM(1, 1) 模型有效預(yù)測(cè)的精度,時(shí)間越遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)精度越低,預(yù)測(cè)偏差越大,因此本文以巴彥寶力格礦區(qū)未開發(fā)建設(shè)前2000—2008年的NPP歷史數(shù)據(jù),根據(jù)上述灰色拓?fù)漕A(yù)測(cè)理論,僅對(duì)2009—2011年的年均NPP進(jìn)行預(yù)測(cè),將預(yù)測(cè)值作為動(dòng)態(tài)基線值。根據(jù)2000—2008年NPP數(shù)據(jù),選取7條等間隔的等高線,ξj為(94.72, 104.15, 113.59, 123.03, 132.46, 141.90, 151.33),按照時(shí)間先后順序確定的7個(gè)等高線的等高時(shí)刻序列如下表示：

表2 GM(1, 1) 預(yù)測(cè)模型及精度檢驗(yàn)結(jié)果

對(duì)各閾值的矛盾點(diǎn),首先采取離預(yù)測(cè)點(diǎn)最近且精度最高的模型對(duì)應(yīng)的閾值,若精度相同,則采用線性插值作為該預(yù)測(cè)點(diǎn)的閾值。表3顯示了巴彥寶力格礦區(qū)2000—2008年NPP的實(shí)際值、預(yù)測(cè)值、絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差情況。模型的相對(duì)誤差最大為12.34%,平均相對(duì)誤差為2.88%。

表3 2000—2008年灰色拓?fù)淠Ｐ皖A(yù)測(cè)結(jié)果及誤差

2000—2011年NPP實(shí)際值,拓?fù)漕A(yù)測(cè)擬合值,及以2006—2008年實(shí)際NPP的3年均值作為靜態(tài)基線值的比較見圖4?；疑?fù)鋽M合曲線與實(shí)際變化趨勢(shì)相一致。用該模型進(jìn)行巴彥寶力格礦區(qū)2009—2011年的年均動(dòng)態(tài)NPP基線值預(yù)測(cè),結(jié)果分別為123.03 g C m-2a-1、151.33 g C m-2a-1、130.02 g C m-2a-1。以礦區(qū)開發(fā)建設(shè)前3年的年均值作為靜態(tài)基線值,基線值為130.73 g C m-2a-1。

圖4 巴彥寶力格礦區(qū)年均NPP實(shí)際值、拓?fù)漕A(yù)測(cè)值和靜態(tài)基線值Fig.4 Actual values, topological predictions, and static baseline of annual average NPP in Bayanbaolige mining area

3.3 基線判定結(jié)果

運(yùn)用灰色拓?fù)淅碚擃A(yù)測(cè)巴彥寶力格礦區(qū)2009—2011年的動(dòng)態(tài)NPP年均基線值。以礦區(qū)開發(fā)建設(shè)前三年的年均值作為靜態(tài)基線值,兩者相比結(jié)果發(fā)現(xiàn),2009—2011年動(dòng)態(tài)基線與實(shí)際NPP變化趨勢(shì)保持一致,均是先增加再降低,能反映礦區(qū)植被NPP的動(dòng)態(tài)變化(表4)。2009—2011年NPP實(shí)際值與動(dòng)態(tài)基線相比,由于2009、2010年為巴彥寶力格礦區(qū)建設(shè)的基建期,導(dǎo)致2009、2010年NPP單位面積年均損失為17.69 g C m-2a-1、4.83 g C m-2a-1,年損失總量為11.49 Gg C、3.14 Gg C(1Gg C=109g C),2011年NPP單位面積年均增加值為5.20 g C m-2a-1,年增加總量為3.38 Gg C。與靜態(tài)基線相比,由于巴彥寶力格礦區(qū)基建建設(shè),導(dǎo)致2009年NPP單位面積年均損失為25.39 g C m-2a-1,年損失總量為16.50 Gg C, 2010、2011年單位面積年均增加分別為15.77 g C m-2a-1,4.49 g C m-2a-1,年增加總量分別為10.25 Gg C、2.92 Gg C。

表4 2009—2011年巴彥寶力格礦區(qū)不同NPP基線值及與實(shí)際值比較結(jié)果

差值1：實(shí)際值與動(dòng)態(tài)基線值的差異；差值2：實(shí)際值與靜態(tài)基線值的差異

圖5 2000—2011年錫林浩特市年降水、牲畜總量變化 Fig.5 Inter-annual variations of annual total precipitation and total livestock in Xilinhot from 2000 to 2011

4 討論

4.1 NPP時(shí)空格局變化

氣候變化與人類活動(dòng)是引起NPP變化的主要因素。很多研究表明在干旱半干旱氣候帶降水因素是NPP變化的主要因素[34-35]。在時(shí)間序列上,巴彥寶力格礦區(qū)NPP年均值波動(dòng)較大,總體呈上升趨勢(shì)。巴彥寶力格礦區(qū)位于錫林浩特市,根據(jù)錫林浩特氣象局資料,錫林浩特市年總降水量也呈波動(dòng)中上升趨勢(shì),圖5所示。另一方面,2000年后國(guó)家實(shí)施了京津風(fēng)沙源治理、退耕還林還草、退牧還草、圍封轉(zhuǎn)移等一系列生態(tài)恢復(fù)工程,2000—2011年整個(gè)錫林浩特的牲畜總量總體呈下降趨勢(shì),年均減少28616頭(圖5)。2008年錫林浩特降水量豐富,年均降水量高達(dá)228.6 mm,并且放牧壓力有所緩解,雙重因素使得2008年NPP年均值較高。2000年降水量為191.92 mm,相對(duì)干旱,由于礦區(qū)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相對(duì)缺乏,根據(jù)錫林郭勒盟統(tǒng)計(jì)年鑒,2000年錫林浩特市6月末家畜量(大牲畜、羊、生豬)為153.71萬頭(只),氣候干旱與持續(xù)過度放牧導(dǎo)致2000年NPP值較低。在空間分布上,2009年之前礦區(qū)所在區(qū)域主要為天然草地,居民較少,無工業(yè)活動(dòng),礦區(qū)主要是典型草原,所以礦區(qū)大部分區(qū)域NPP值均高于120 g C m-2a-1,僅僅在巴彥寶力格礦井及水庫周邊區(qū)域,由于靠近水庫,放牧強(qiáng)度大,在巴彥寶力格礦井區(qū)域雖無開采,但一直在進(jìn)行礦區(qū)開發(fā)的地質(zhì)勘查與前期工作,人類活動(dòng)比較密集,導(dǎo)致NPP值較低。

4.2 基線判定結(jié)果比較

損害行為發(fā)生前3年即2006—2008年的年均NPP平均值作為靜態(tài)基線值,2009—2011年的靜態(tài)基線值為130.73 g C m-2a-1。根據(jù)開發(fā)建設(shè)前2000—2008年的NPP變化趨勢(shì),利用灰色拓?fù)淅碚擃A(yù)測(cè)出的2009—2011年的動(dòng)態(tài)基線值分別為123.03 g C m-2a-1、151.33 g C m-2a-1、130.02 g C m-2a-1。2009—2011年動(dòng)態(tài)基線值均值為134.79 g C m-2a-1,比靜態(tài)基線均值高4.06 g C m-2a-1,主要是因?yàn)?009—2011年相較于2006—2008年,摒除礦區(qū)開發(fā)建設(shè)因素,錫林浩特降水量持續(xù)增加,降水較為豐沛,而牲畜總量持續(xù)減少,放牧壓力持續(xù)降低,使得2009—2011年NPP年均值要高于2006—2008年年均值?？梢?動(dòng)態(tài)基線能夠反映礦區(qū)未開發(fā)建設(shè)前氣候變化和人類活動(dòng)導(dǎo)致的NPP的動(dòng)態(tài)變化,且與2009—2011年NPP實(shí)際變化曲線相一致。與動(dòng)態(tài)基線值相比,2009、2010、2011年NPP變化量分別為-17.69 g C m-2a-1、-4.83 g C m-2a-1、5.20 g C m-2a-1。與動(dòng)態(tài)基線相比較,2009、2010年礦區(qū)NPP一直處于損失狀態(tài),且損失有減小趨勢(shì)。由于2009年的基建建設(shè),規(guī)劃建設(shè)的煤礦工業(yè)場(chǎng)地、鐵路專用線、運(yùn)煤道路、灰場(chǎng)、礦區(qū)輔助附屬企業(yè)等永久占地及施工過程中平整土地、開挖地表、材料堆放等臨時(shí)占地,都需要占用大量的天然草地,導(dǎo)致NPP損失量較大,高達(dá)-17.69 g C m-2a-1,隨著工程的進(jìn)行,生態(tài)修復(fù)開始實(shí)施,損失量就會(huì)相應(yīng)減少,2010年損失量減少至-4.83 g C m-2a-1,且2011年后植被狀態(tài)完全恢復(fù),且NPP略有增長(zhǎng)。可知,灰色拓?fù)淠Ｐ皖A(yù)測(cè)動(dòng)態(tài)基線不僅能反映損害前原有的人類活動(dòng)和氣候變化導(dǎo)致的NPP的變化趨勢(shì),而且比靜態(tài)基線值更為可靠與反映現(xiàn)實(shí)情況。

5 結(jié)論

本文探討了生態(tài)環(huán)境損害鑒定評(píng)估中動(dòng)態(tài)基線的概念,動(dòng)態(tài)基線即損害未發(fā)生前,原有的生產(chǎn)生活活動(dòng)及生態(tài)系統(tǒng)自身演化所形成的理論演化狀態(tài)。并探討了動(dòng)態(tài)基線的預(yù)測(cè)方法——灰色拓?fù)漕A(yù)測(cè)模型,以凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)為草地生態(tài)系統(tǒng)損害表征指標(biāo),對(duì)巴彥寶力格礦區(qū)進(jìn)行2009—2011年NPP動(dòng)態(tài)基線預(yù)測(cè)。結(jié)果表明：

從時(shí)間序列看,2000—2008年巴彥寶力格礦區(qū)NPP年均值呈波動(dòng)中緩慢增加趨勢(shì),變化范圍為94.72—151.33 g C m-2a-1,平均值為125.15 g C m-2a-1。從空間分布看,礦區(qū)NPP空間分布差異明顯,大部分區(qū)域NPP年均值范圍為120—140 g C m-2a-1,面積占比57.28%,研究區(qū)中北部的巴彥寶力格礦井區(qū)域及水庫周邊區(qū)域NPP值較低。

灰色拓?fù)淠Ｐ皖A(yù)測(cè)巴彥寶力格礦區(qū)2009—2011年的動(dòng)態(tài)基線NPP,分別為123.03 g C m-2a-1、151.33 g C m-2a-1、130.02 g C m-2a-1。以損害行為發(fā)生前3年的年均值作為靜態(tài)基線值,基線值130.73 g C m-2a-1。灰色拓?fù)漕A(yù)測(cè)對(duì)于波動(dòng)性大,規(guī)律性差的數(shù)據(jù),預(yù)測(cè)誤差范圍小,預(yù)測(cè)精度高。該模型預(yù)測(cè)平均相對(duì)誤差為2.88%,且擬合曲線與實(shí)際變化曲線相一致,將灰色拓?fù)漕A(yù)測(cè)值作為動(dòng)態(tài)基線值,比靜態(tài)基線值更能反映現(xiàn)實(shí)情況。目前,草地生態(tài)系統(tǒng)損害基線的表征指標(biāo)和判定方法仍處在探索階段,本研究根據(jù)數(shù)據(jù)的可獲取性和損害表征性選取NPP指標(biāo),對(duì)損害基線進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè),是一個(gè)方法性的探索,NPP指標(biāo)對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)損害全面表征存在一定的局限性,未來的研究會(huì)探討更為全面和有效的草地生態(tài)系統(tǒng)損害表征指標(biāo)和判定方法。