生态政策下草原社会—生态系统恢复力评价
侯彩霞 周立华 文岩 陈勇
摘要随着人类活动对地球影响的不断深入，人地关系耦合系统、社会-生态系统等复杂适应性系统的研究成为目前研究的新趋势。社会-生态系统恢复力这一概念也已经受到不同领域学者们的关注，但是由于社会-生态系统恢复力测量难度较大，很少有人把这一概念运用到实践中去。本文尝试将社会-生态系统作为一个优勢循环过程，运用系统动力学方法测量社会-生态系统恢复力，并以中国西北草原生态环境较脆弱的宁夏回族自治区盐池县为例，研究生态政策对草原社会-生态系统恢复力状况的影响，并模拟未来10年，在不同国家生态补偿标准下草原社会-生态系统恢复力的可能情景。结果显示：①系统动力学模型通过连续激活和停用的系统动力学方法模拟模型的主循环并验证对主要变量的影响，确定最终循环优势转移的过程，为社会-生态系统恢复力定量研究提供了一种可行性方法；②国家在草原地区实施的生态政策对草原社会-生态系统恢复具有明显的效果，草原社会-生态系统由不稳定逐渐趋于稳定，恢复力逐渐增强，国家生态补偿标准的提高和农村社会保障体系的完善以及农户生态环境意识提高和生计方式的转变，使得草原社会-生态系统趋于稳定，对自然环境的冲击有较强的缓冲能力；③综合生态系统和社会系统各方面因素，盐池县草原在未来10年，随着补偿标准的提高，农业人口几乎不变，羊只存栏数呈下降趋势，草原产草量和植被覆盖率都呈缓慢增加趋势，农牧民人均纯收入有明显增加，社会-生态系统恢复力逐渐增强。综合五个草原社会-生态系统的主要指标发现，在当前生态补偿标准下，草原未来10年社会-生态系统恢复力更强。
关键词社会-生态系统；恢复力；系统动力学；草原；生态补偿
中图分类号K901文献标识码A文章编号1002-2104（2018）08-0117-10DOI：10.12062/cpre.20180321
随着世界人口的急剧膨胀，人类活动的不断升级，地球已进入了一个全新的地质年代——人类世（Anthropocene），人类世是从地质学词汇借用而来，作为地质学时代中最新的一个分期概念，最早由1995年荷兰大气化学家、诺贝尔奖获得者Crutzen[1]提出，他认为人类活动对地球的影响足以使地球进入一个新的地质年代。人类世最主要的特点是人与自然相互作用、相互依存、共同进化[2]。因此，在科学研究中必须把社会（人）与生态（自然）子系统通过相互反馈联系在一起。2009年Ostrom[3]在Science上发表论文提出社会-生态系统的理论分析框架，为当前人类世和社会-生态系统的研究提供了很好的研究单元。恢复力是社会-生态系统的主要属性[4-5]，是指系统受到干扰并能吸收干扰使系统不会转变为另一个稳态的能力[6]。社会-生态系统恢复力研究已经受到不同领域学者们的关注，然而，由于测量难度较大，目前对社会-生态系统恢复力的研究主要集中在理论研究阶段，对其实证研究还处在探索阶段[7-11]。
草原农业人口的增加以及消费水平的不断提高导致农户放牧规模增大，给草原带来巨大的压力，致使草原产草量和植被覆盖率降低，草原社会-生态系统进入不稳定状态。20世纪90年代，中国西北地区草原沙化严重，草原社会-生态系统临近崩溃边缘[12-13]。为了保护草原生态环境，国家对草原退化地区实施“退牧还草”工程，在草原退化严重和社会-生态系统脆弱地区实施全面禁牧政策，农户由自由放牧转变为饲舍养殖。为了政策的顺利实施和减少农牧民生产和生活方面的损失，国家实施生态补偿政策，帮助农牧民实施饲舍养殖和生计方式的转变。政策实施后，农牧民由游牧转为饲舍养殖，减轻了对草原的压力，草原产草量和覆盖率明显增加[14]，同时也保证了农户对草饲料的需求，农牧民的收入得到保障[15]。但国家生态政策是否能维持草原社会-生态系统良性循环，保证社会-生态系统处于理想的系统稳态？
近年来，随着沙漠化治理深入，越来越多的专家学者开始关注生态政策的实施成效，但侧重点有所不同。生态政策的实施主要是为了保护和恢复生态环境，因此更多的专家学者也从生态环境恢复的角度对生态政策的效益进行了评价[16-17]。农牧民作为草原经济社会活动的主体，对生态政策的感知最强烈，评价生态政策对农牧民及其适应行为的影响，对生态政策实施成效的研究有重要价值[18-20]。生态补偿作为生态政策实施的重要保障，对农牧民的生产生活具有重要影响，生态补偿的成效及存在的问题也得到了很多学者的关注[21-23]。还有少部分学者主要从生态、社会和经济方面综合评价生态政策效益[24-26]。草原作为自然与人类活动以及政策共同作用的一个复杂的适应性系统，相互之间有着复杂的联系，单从一个方面或者几个单独的方面对其进行评价远远不够，必须将自然、社会经济和政策相耦合，从社会-生态系统视角综合研究系统在生态政策实施过程中变化情况，以此来评判生态政策实施的成效。
基于此，本文以西北地区“退牧还草”工程的典型区宁夏盐池县为例，建立了草原社会-生态系统恢复力的系统动力学模型，模拟了草原社会-生态系统恢复力的变化，并调整生态补偿标准这一因子参数，预测未来十年不同生态补偿标准下的盐池县草原社会-生态系统恢复力变化趋势，试图找出影响草原社会-生态系统恢复力变化的原因和更加合理的生态补偿标准，以期为政策调整和草原社会-生态系统良好发展提供参考。
1研究区概况
盐池县位于宁夏回族自治区东部（北纬37°04′～38°10′，东经106°30′～107°41′），总面积约6 744 km2，海拔1 295～1 951 m，北邻毛乌素沙漠，东南与黄土高原相连，地势南高北低，自东南向北由黄土丘陵向鄂尔多斯台地（沙地）过渡，气候从半干旱区向干旱区过渡，植被从干草原植被向荒漠草原植被过渡，属于典型的过渡地带，这种地理上的过渡性造成了自然资源多样性和脆弱性的特点。盐池县年平均气温8.1℃，年降水仅250～350 mm，并从东南向西北递减，年蒸发量为降水量的5倍，年平均风速2.8 m/s，年平均大风日24.2 d，沙暴日数20.6 d，属于典型的温带大陆性气候。植被类型以灌丛、草原、草甸、沙地植被和荒漠植被为主，社会-生态系统脆弱，易受干扰。
盐池县总人口17.1万人，其中农业人口13.7万人，占全县人口的79.1%。盐池县天然草原面积为556 930 hm2，占总面积的65.12%，农业人均草地面积约4.1 hm2。由于当地的气候条件和人类活动的压力，盐池县草原沙化严重，草原面临巨大压力[27]，2002年底，国家在盐池县开始实施全面禁牧封育政策，2011年建立草原生态保护补助奖励机制。对草原实行禁牧封育给予每年6元/亩的禁牧补助，并给予牧民生产性补贴，包括畜牧良种补贴、牧草良种补贴和500元/户的生产资料综合补贴。2016年开始，禁牧补助调整为每年7.5亩/元。
侯彩霞等：生态政策下草原社会-生态系统恢复力评价中国人口·资源与环境2018年第8期2数据来源及研究方法
2.1数据来源
鉴于数据的连续性和可得性，本文采用了2003—2016年《盐池县经济要情手册》和《盐池县统计年鉴》、《盐池县五十年》、《盐池县十五统计年鉴》、2003—2015年盐池县草原监测结果、2003—2015年盐池县极端天气日数等获取原始数据。
2.2研究方法
系统动力学起源于20世纪50年代，最早由美国麻省理工学院（MIT）的Forrester教授提出[28]。系统动力学允许构建、分析数学模型和仿真场景来识别影响系统的关键反馈[29]，随着系统动力学的进一步发展，其应用范围日益扩大，逐渐形成了比较成熟的新学科。近年来，系统动力学也越来越多的用于各种环境和资源管理的研究中[30-32]，如全球环境可持续性[33-34]、能源管理[35-36]和自然灾害管理[37]。1999年Ford[38]对系统动力学方法进行了详细描述，指出通过连续激活和停用的系统动力学方法模拟模型的主循环并验证对主要变量的影响，从而识别优势反馈环的变化，特别强调社会-生态系统的系统动力学模型确定最终循环优势转移的过程，把系统动力学研究方法引用到社会-生态复杂适应性系统中来，将社会-生态系统恢复力的丧失看作是发生在交叉点的优势循环偏移的过程[39]，为社会-生态系统的实践应用提供了方法支持。本文将此方法应用于草原社会-生态系统恢复力的估算中，实现社会-生态系统恢复力这一概念的实践应用。具体步骤如下：
（1）确定测定的变量，确定反馈优势环并模拟该变量随时间变化的轨迹；
（2）确定一个时间段，在这段时间里，变量只有一种行为模式；
（3）确定一个候选环，能影响相关变量的反馈环；
（4）在每个循环中创建一个变量，使用这个变量来控制反馈优势环，而这个变量不能是反馈环中的变量；
（5）在参考的时间段内模拟相关变量，判断在这个時间段内，相关变量的行为；
（6）如果行为模式和步骤二中参考的行为模式不一样，说明该测试环在该时间段内主导了相关变量的行为。如果与步骤二中参考的行为模式一样，并且没有涉及其他反馈结构，则该循环不会在该时间间隔内主导系统。
2.3模型模拟及描述
草原社会-生态系统是否能保持稳态，主要取决于草原质量和草原农户收益情况，在降水等自然条件不发生剧烈变化的前提下，草原生态系统的稳态主要由草原农牧民畜牧情况决定。根据草原社会-生态系统的主要循环模式，可将其总结为一个简单的存-流结构图（见图1）。在该结构中，只有一个优势反馈回路，草原反馈回路可分为积极和消极两种情况：一是在理想状态下合理放牧形成的积极反馈回路。当放牧数量控制在草原承载力的合理范围之内，草原压力将会减轻，产草量增加，畜牧业发展良好，经济收益增加，农户拥有资金可以转换生计方式，从而也降低对草地资源的利用强度，使草原社会-生态系统进入良性的反馈回路结构；二是过度放牧引起的消极反馈回路。当放牧的数量超出草原承载力时，草地资源被过渡利用，导致草原产草量减少，畜牧业收益降低，农户只能投入更大资金，饲养更多的牲畜来弥补损失，草原社会-生态系统进入恶性循环的反馈回路结构，称为“死亡螺旋”，这种循环过程的最终结果便是草原生态系统崩溃，进入荒漠化的系统稳态。
3研究结果
3.1模型建立及检验
根据社会-生态系统恢复力的系统动力学方法和步骤以及数据的可获取情况，本文选择宁夏盐池县草原禁牧政策实施的13年作为参考时间段，并模拟了未来10年草原社会-生态系统恢复力。盐池县全面禁牧政策的实施，国家给予禁牧区农户的生态补偿是禁牧区农牧民正常生产和生活的重要保障，对草原社会-生态系统的稳定起关键作用，不同标准的生态补偿会对系统的稳定性产生重要影响。因此，本文选择了禁牧政策的生态补偿标准作为一个控制优势反馈环的变量，评价在这个时间段，草原社会-生态系统其他相关变量的行为。若草原社会-生态系统是积极的优势反馈回路，说明草原具有恢复力，若系统是消极的优势反馈回路，系统将进入“死亡螺旋”，丧失恢复力。
system resilience草原社会-生态系统是一个复杂的综合系统，想要把系统所有因子及其相互关系在模型中展现比较困难，因此，我们选择了草原社会-生态系统主要因子建立模型并进行模拟。模型中主要分为三个子系统：社会子系统（畜牧业产出、农牧民收益）、生态子系统（草原产草量、植被覆盖率）和政策子系统（禁牧政策、生态补偿），根据三个子系统之间的相互关系、相互影响和相互作用的机制，建立因果关系流程图（见图2）。每个子系统不仅受自身系统内部作用，也受系统外部其他因子的影响。其中主要的反馈关系有：①畜牧业生产和农牧民收益之间相互反馈，草原产草量和植被覆盖率相互反馈；②畜牧业生产规模和农牧民收益会影响草原的使用情况，对草原产草量和植被覆盖率产生影响，草原产草量和植被覆盖率反过来又会影响畜牧业生产和农牧民收益；③禁牧政策直接影响草原质量和畜牧业产出以及农牧民的收益。
草原社会-生态系统主要受人-畜-草三者相互作用的影响，在受政策调控的区域，政策对系统的运行产生重大影响，根据草原社会-生态系统运行模式，从草原生态系统、社会经济系统和政策系统三方面选取指标。草原生态系统的影响因子主要有草原的面积、草原产草量和植被覆盖率、降水量等，社会生态系统是人类通过放牧活动从而产生经济利益，因此草原社会经济系统主要受农业人口、人口迁移和农牧民收益等与人类活动有关因素和羊只数量和价格等畜牧业有关因素的影响；政策系统主要包括草原地区的禁牧和生态补偿等生态政策。根据系统动力学模型的可运行性以及数据的可得性，排除相关性较弱的因子后，选取16个因子，构建了草原社会-生态系统恢复力三个维度的多指标体系（见表1）。
根据草原社会-生态系统主要因果关系流程图及恢复力指标体系，运用系统动力学模型，构建了生态、社会和政策三个方面相互耦合的系统动力学模型（见图3）。农业人口主要由出生率、死亡率和人口迁移等因素控制，由于外出务工人员对草原社会-生态系统的压力较小，因此人口迁移还包括在人力保障局登记的外出务工人员。农业人口影响畜牧业生产主要表现在对羊只存栏增长率和出栏率的影响，同时农业人口还是农牧民人均纯收入的直接影响因素。畜牧业不仅受农业人口的影响，还受草原产
总人口的比重%羊存栏数历年羊只存栏数只羊出栏数历年羊只出栏数只羊出栏率羊只出栏数占存栏数的比重%羊出栏单价历年羊价元/只幼崽价格历年幼崽价格元/只农民纯收入农民人均纯收入元/年养殖成本一只羊所需饲料*饲料
单价*羊只数元政策
子系统禁牧范围禁止放牧的面积万亩禁牧草原补贴禁止放牧的草原的补贴元/亩牧草良种补贴播种牧草良种的补贴元/亩牧户生产资料补贴牧户生产资料的补贴元/户草量、禁牧补偿、养殖成本、羊只价格和农牧民收益等因素的影响。农牧民收益主要受畜牧业生产和农业人口其他收入以及禁牧补偿的影响。草原质量由草原产草量和植被覆盖率因子来表征，其受降水量等自然因素的影响外，主要还受畜牧业的影响。
选取2003—2015年的数据，借助系统动力学软件Vensim PLE完成对模型的历史检验，结果显示模型的仿真值和实际值拟合的相对误差大都在0.1%～0.8%之间，部分指标拟合的相对误差在1%～10.0%之间（见表2），模型拟合度较高，适用性较强，具有较好的复制能力，能基本真实展现草原社会-生态系统各指标之间的关系，可以作为模拟与预测的依据。
3.2结果分析
草原社会-生态系统的稳定不仅需要保证草原质量，同时也需要满足农牧民经济收益，因此需要从生态和社会经济两个方面对系统恢复力进行评价。对草原质量的评价主要有草原产草量和植被覆盖率，对社会经济的评价主要有农业人口、畜牧业发展和农牧民经济收入。因此，本文选择草原产草量、植被覆盖率、农业人口、羊存栏数、农牧民人均纯收入五个指标对草原社会-生态系统恢复力进行评价。
3.2.1禁牧政策实施期间盐池县社会-生态系统恢复力
从2003—2015年历史数据来看（见图4a），盐池县农业人口缓慢增长。2003—2011年，羊只存栏数快速增长，从2011年后开始逐渐減少。禁牧初期，农牧民不清楚国家禁牧政策持续时间，对禁牧政策持观望态度，再加上农牧民转变生计方式的思想落后，因此继续以畜牧业为生，同时，畜牧业由自由放牧转变为饲舍养殖，国家给予农户羊棚搭建资金补助，农牧民纷纷搭建羊棚，进行饲舍养殖，因此，羊只存栏量在这个时期持续增长，禁牧政策中期，大
socialecological system部分年轻农牧民已转变其生计方式，外出打工或从事其他生计活动，老一辈农牧民年纪较大，没有能力从事畜牧业活动，再加上国家给予农户的禁牧补贴，生产资料补贴等各项国家生态补偿，使农牧民能够维持基本生计，很多农牧民逐渐减少畜牧养殖，羊存栏数逐渐减少。
草原产草量和植被覆盖率运动轨迹一致，出现两个峰值，2004年出现高峰值，2006年出现低峰值，之后呈平稳上升轨迹。这主要是因为在2003年，国家实施全面禁牧政策，在没有羊只啃食的情况下，草原植被开始迅速恢复，草原产草量和植被覆盖率迅速增加，2006和2007年由于当年降水量明显减少等自然原因以及农牧民“偷牧”现象不断增加，再加上当地生态环境脆弱，导致草地产草量和植被覆盖度又迅速下降。2008年以后，降水量保持平稳，随着当地年轻农牧民生计方式的转变，同时，由于夜间“偷牧”劳动强度大，年纪较大的农牧民减少了畜牧养殖并进行圈养，以及国家的各种补助标准的提高，养殖户逐渐减少，草原的压力得到缓解，草原产草量和植被覆盖率得以增长。农牧民生计方式的转变，国家的禁牧补偿和退耕还林补偿以及教育、医疗、住房和养老等社会保障系统的不断完善，使得农牧民人均收入呈缓慢上升趋势。
随着禁牧政策的实施，农业人口增长缓慢，羊只存栏数逐渐减少，草原产草量和草原覆盖度不断增加，农牧民收入稳定增长，社会-生态系统由积极的优势反馈回路控制，可见目前盐池县草原社会-生态系统由不稳定逐渐向稳定转变，草原社会-生态系统恢复力较强。
3.2.2不同补偿标准下草原社会-生态系统恢复力预测
将国家生态补偿标准作为控制变量，通过调整生态补偿标准来预测盐池县未来10年草原社会-生态系统恢复力状况，主要分为6个补偿标准：当前补偿标准（7.5元/m2）、15元/m2、20元/m2、30元/m2、40元/m2、50元/m2（见图4）。
通过调整禁牧生态补偿标准，可以发现，在降水量保持稳定的情况下，不论何种标准情境，农业人口变化趋势几乎不变。未来10年，盐池县羊只的存栏数呈现缓慢下降的趋势，随着补偿标准的提高，羊只存栏数下降的趋势不断增强，在现有补偿标准下，从2016—2025年，羊只存栏数预计下降6.80万只，在50元/m2的标准下，羊只存栏数预计下降11.62万只。不论何种补偿标准情境，草原产草量和植被覆盖率曲线都呈缓慢上升的趋势，最终趋于一个固定的范围内，但随着补偿标准的提高，草原产草量增速逐渐变缓，到2025年，按照目前的补偿标准，草原产草量预计增加到196.22 kg/m2，按照50元/m2补助标准，草原产草量可能只增加到166.21kg/m2，植被覆盖率增长也呈变缓趋势，到2025年，植被覆盖率预计从现有补偿标准的74.71%到50元/m2补助标准下的61.95%。从2016年开始，农牧民人均纯收入增长速度加快，随着补偿标准的增加，农牧民人均纯收入有明显的增加。综合五个草原社会-生态系统的主要指标发现，并不是补偿标准越高越有利于草原社会-生态系统的稳定，当前国家禁牧生态补
注：每幅图分别代表一种生态补偿标准下社会-生态系统恢复力各指标的变化，如a代表7.5元/亩标准下（当前生态补偿标准），社会-生态系统恢复力各指标的变化
偿标准比较合理。虽然农牧民人均纯收入没有50元/亩标准下的高，但是在现阶段的生态补偿标准下，农牧民的人均纯收入在未来10年增加速度较快，且草原产草量和植被覆盖率达到最高，羊只存栏数也达到最低。
由此可见，禁牧政策实施以来，盐池县草原生态系统恢复明显，社会系统趋于稳定，草原社会-生态系统对自然环境的冲击有较强的缓冲能力，不论何种补偿标准情境，盐池县草原社会-生态系统都具有较强恢复力，从农业人口、国家补偿金额、畜牧业规模、草原质量以及农牧民收益综合因素来看，国家目前对盐池县草原生态补偿标准比较合理。
4结论和讨论
4.1结论
为了探索社会-生态系统恢复力研究方法，以及国家生态政策下，草原社会-生态系统恢复力状况，本文选取了国家生态政策典型的宁夏盐池县作为研究区，运用系统动力学方法，分析了2003—2016年该地区社会-生态系统恢复力状况，并通过调整生态补偿标准，预测未来10年该地区草原社会-生态系统的恢复力，得到以下结论：
（1）系统动力学模型通过连续激活和停用的系统动力学方法模拟模型的主循环并验证对主要变量的影响，确定最终循环优势转移的过程，为社会-生态系统恢复力定量研究提供了一种可行性方法。
（2）国家在草原地区实施的生态政策对草原社会-生态系统恢复具有明显的效果，草原社会-生态系统由不稳定逐渐趋于稳定，恢复力逐渐增强，对自然环境的冲击有较强的缓冲能力。
（3）不论何种补偿标准情境，盐池县草原社会-生态系统都具有较强恢复力，在综合生态系统和社会系统各方面因素下，发现在当前生态补偿标准下，草原未来10年社会-生态系统恢复力更强。
4.2讨论
草原社会-生态系统主要由降水量、气候等自然原因和畜牧业发展等人类活动的影响，目前在中国西北草原生态环境脆弱区还受到生态政策的影响。在自然、社会和政策的共同作用下，西北草原社会-生态系统具有较强的恢复力。究其原因可以发现，首先，草原生态政策实施已有十五年，最初对政策实施持续性持观望态度的农牧民对政策已有比较清楚的认识，且积极考虑未来生计的发展方向[12]。农牧民对草原生产方式的依赖发生较大转变，80%以上有勞动能力的农牧民都外出务工或者寻找其他生计方式，融入城镇生活，而年纪较大农牧民没有精力继续从事畜牧业，养殖数量在不断减少。其次，国家的农村社会保障体系进一步完善，教育、住房、养老、医疗卫生、文化娱乐等基础设施在农村已经基本完善，且国家对草原农牧民的补贴标准和补偿类型有所增加。就盐池县来说，国家对农牧民的生态补偿类型有粮食直补、良种补贴、退耕还林补偿、禁牧补偿、农资直补、生产资料补贴、乡镇多种经营补贴禁牧补偿以及房屋建设危房改建补贴等，对贫困户有扶贫优惠政策，对患有较大疾病和慢性病的农牧民减免医药费用，同时农村养老金也有大幅度上涨。国家草原生态补偿政策的提高和社会保障体系的完善，农牧民生计问题没有后顾之忧。再次，经过十几年的沙漠化治理工程，农牧民普遍反映当地生态环境得到很大改善，对农牧民的生活起到极大的改善作用，农牧民生态环境意识有了极大的提高。因此，在禁牧政策实施的过程中，未来草原质量将会不断提高、农牧民生活水平也会不断改善。
生态补偿政策对国家生态政策的顺利实施起关键作用，是增强社会-生态系统恢复力的关键因素。生态补偿标准的制定关系着草原社会的稳定，因此制定合理的生态补偿标准至关重要。国家在综合各方面的因素下制定了当前的生态补偿标准，在目前的生态补偿标准下，未来10年，草原社会-生态系统恢复力会不断增强。随着生态补偿标准不断提高，草原社会系统会更加稳定，但生态系统恢复力会有所下降。研究发现，草原植被若长期不被牲畜践踏，结皮厚度不断的增加，会限制当地植被对降水的利用率，导致草地质量下降[25，40]。近年来，从事畜牧业的农户的数量在不断减少，如果不断的提高生态补偿标准，农户彻底脱离草原，导致草原被“撂荒”，草原植被质量下降。国家当前生态补偿标准可避免草原植被质量下降和保持草原社会系统的稳定，草原社会-生态系统恢复力较强。
系统动力学模型可以通过反复改变参数标准模拟系统运行轨迹，从而测量该系统是否具有恢复力，该方法为社会-生态系统恢复力的定量研究提供了一种可行性方法[41]。基于数据的可得性，论文对模型的建立不够全面，实际的社会-生态系统是复杂的综合性系统，并且有更多的平衡环和加强环相互作用，共同主导系统的发展，因此需要模拟更加复杂的优势循环系统才能更清楚的测量社会-生态系统的恢复力。在未来的研究中可以结合某一社会-生态系统中各种平衡和加强环更加精确的模拟复杂社会-生态系统优势循环的运行轨迹，找出社会-生态系统恢复力的临界值，测算社会-生态系统的恢复力。
（编辑：于杰）
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摘要随着人类活动对地球影响的不断深入，人地关系耦合系统、社会-生态系统等复杂适应性系统的研究成为目前研究的新趋势。社会-生态系统恢复力这一概念也已经受到不同领域学者们的关注，但是由于社会-生态系统恢复力测量难度较大，很少有人把这一概念运用到实践中去。本文尝试将社会-生态系统作为一个优勢循环过程，运用系统动力学方法测量社会-生态系统恢复力，并以中国西北草原生态环境较脆弱的宁夏回族自治区盐池县为例，研究生态政策对草原社会-生态系统恢复力状况的影响，并模拟未来10年，在不同国家生态补偿标准下草原社会-生态系统恢复力的可能情景。结果显示：①系统动力学模型通过连续激活和停用的系统动力学方法模拟模型的主循环并验证对主要变量的影响，确定最终循环优势转移的过程，为社会-生态系统恢复力定量研究提供了一种可行性方法；②国家在草原地区实施的生态政策对草原社会-生态系统恢复具有明显的效果，草原社会-生态系统由不稳定逐渐趋于稳定，恢复力逐渐增强，国家生态补偿标准的提高和农村社会保障体系的完善以及农户生态环境意识提高和生计方式的转变，使得草原社会-生态系统趋于稳定，对自然环境的冲击有较强的缓冲能力；③综合生态系统和社会系统各方面因素，盐池县草原在未来10年，随着补偿标准的提高，农业人口几乎不变，羊只存栏数呈下降趋势，草原产草量和植被覆盖率都呈缓慢增加趋势，农牧民人均纯收入有明显增加，社会-生态系统恢复力逐渐增强。综合五个草原社会-生态系统的主要指标发现，在当前生态补偿标准下，草原未来10年社会-生态系统恢复力更强。
关键词社会-生态系统；恢复力；系统动力学；草原；生态补偿
中图分类号K901文献标识码A文章编号1002-2104（2018）08-0117-10DOI：10.12062/cpre.20180321
随着世界人口的急剧膨胀，人类活动的不断升级，地球已进入了一个全新的地质年代——人类世（Anthropocene），人类世是从地质学词汇借用而来，作为地质学时代中最新的一个分期概念，最早由1995年荷兰大气化学家、诺贝尔奖获得者Crutzen[1]提出，他认为人类活动对地球的影响足以使地球进入一个新的地质年代。人类世最主要的特点是人与自然相互作用、相互依存、共同进化[2]。因此，在科学研究中必须把社会（人）与生态（自然）子系统通过相互反馈联系在一起。2009年Ostrom[3]在Science上发表论文提出社会-生态系统的理论分析框架，为当前人类世和社会-生态系统的研究提供了很好的研究单元。恢复力是社会-生态系统的主要属性[4-5]，是指系统受到干扰并能吸收干扰使系统不会转变为另一个稳态的能力[6]。社会-生态系统恢复力研究已经受到不同领域学者们的关注，然而，由于测量难度较大，目前对社会-生态系统恢复力的研究主要集中在理论研究阶段，对其实证研究还处在探索阶段[7-11]。
草原农业人口的增加以及消费水平的不断提高导致农户放牧规模增大，给草原带来巨大的压力，致使草原产草量和植被覆盖率降低，草原社会-生态系统进入不稳定状态。20世纪90年代，中国西北地区草原沙化严重，草原社会-生态系统临近崩溃边缘[12-13]。为了保护草原生态环境，国家对草原退化地区实施“退牧还草”工程，在草原退化严重和社会-生态系统脆弱地区实施全面禁牧政策，农户由自由放牧转变为饲舍养殖。为了政策的顺利实施和减少农牧民生产和生活方面的损失，国家实施生态补偿政策，帮助农牧民实施饲舍养殖和生计方式的转变。政策实施后，农牧民由游牧转为饲舍养殖，减轻了对草原的压力，草原产草量和覆盖率明显增加[14]，同时也保证了农户对草饲料的需求，农牧民的收入得到保障[15]。但国家生态政策是否能维持草原社会-生态系统良性循环，保证社会-生态系统处于理想的系统稳态？
近年来，随着沙漠化治理深入，越来越多的专家学者开始关注生态政策的实施成效，但侧重点有所不同。生态政策的实施主要是为了保护和恢复生态环境，因此更多的专家学者也从生态环境恢复的角度对生态政策的效益进行了评价[16-17]。农牧民作为草原经济社会活动的主体，对生态政策的感知最强烈，评价生态政策对农牧民及其适应行为的影响，对生态政策实施成效的研究有重要价值[18-20]。生态补偿作为生态政策实施的重要保障，对农牧民的生产生活具有重要影响，生态补偿的成效及存在的问题也得到了很多学者的关注[21-23]。还有少部分学者主要从生态、社会和经济方面综合评价生态政策效益[24-26]。草原作为自然与人类活动以及政策共同作用的一个复杂的适应性系统，相互之间有着复杂的联系，单从一个方面或者几个单独的方面对其进行评价远远不够，必须将自然、社会经济和政策相耦合，从社会-生态系统视角综合研究系统在生态政策实施过程中变化情况，以此来评判生态政策实施的成效。
基于此，本文以西北地区“退牧还草”工程的典型区宁夏盐池县为例，建立了草原社会-生态系统恢复力的系统动力学模型，模拟了草原社会-生态系统恢复力的变化，并调整生态补偿标准这一因子参数，预测未来十年不同生态补偿标准下的盐池县草原社会-生态系统恢复力变化趋势，试图找出影响草原社会-生态系统恢复力变化的原因和更加合理的生态补偿标准，以期为政策调整和草原社会-生态系统良好发展提供参考。
1研究区概况
盐池县位于宁夏回族自治区东部（北纬37°04′～38°10′，东经106°30′～107°41′），总面积约6 744 km2，海拔1 295～1 951 m，北邻毛乌素沙漠，东南与黄土高原相连，地势南高北低，自东南向北由黄土丘陵向鄂尔多斯台地（沙地）过渡，气候从半干旱区向干旱区过渡，植被从干草原植被向荒漠草原植被过渡，属于典型的过渡地带，这种地理上的过渡性造成了自然资源多样性和脆弱性的特点。盐池县年平均气温8.1℃，年降水仅250～350 mm，并从东南向西北递减，年蒸发量为降水量的5倍，年平均风速2.8 m/s，年平均大风日24.2 d，沙暴日数20.6 d，属于典型的温带大陆性气候。植被类型以灌丛、草原、草甸、沙地植被和荒漠植被为主，社会-生态系统脆弱，易受干扰。
盐池县总人口17.1万人，其中农业人口13.7万人，占全县人口的79.1%。盐池县天然草原面积为556 930 hm2，占总面积的65.12%，农业人均草地面积约4.1 hm2。由于当地的气候条件和人类活动的压力，盐池县草原沙化严重，草原面临巨大压力[27]，2002年底，国家在盐池县开始实施全面禁牧封育政策，2011年建立草原生态保护补助奖励机制。对草原实行禁牧封育给予每年6元/亩的禁牧补助，并给予牧民生产性补贴，包括畜牧良种补贴、牧草良种补贴和500元/户的生产资料综合补贴。2016年开始，禁牧补助调整为每年7.5亩/元。
侯彩霞等：生态政策下草原社会-生态系统恢复力评价中国人口·资源与环境2018年第8期2数据来源及研究方法
2.1数据来源
鉴于数据的连续性和可得性，本文采用了2003—2016年《盐池县经济要情手册》和《盐池县统计年鉴》、《盐池县五十年》、《盐池县十五统计年鉴》、2003—2015年盐池县草原监测结果、2003—2015年盐池县极端天气日数等获取原始数据。
2.2研究方法
系统动力学起源于20世纪50年代，最早由美国麻省理工学院（MIT）的Forrester教授提出[28]。系统动力学允许构建、分析数学模型和仿真场景来识别影响系统的关键反馈[29]，随着系统动力学的进一步发展，其应用范围日益扩大，逐渐形成了比较成熟的新学科。近年来，系统动力学也越来越多的用于各种环境和资源管理的研究中[30-32]，如全球环境可持续性[33-34]、能源管理[35-36]和自然灾害管理[37]。1999年Ford[38]对系统动力学方法进行了详细描述，指出通过连续激活和停用的系统动力学方法模拟模型的主循环并验证对主要变量的影响，从而识别优势反馈环的变化，特别强调社会-生态系统的系统动力学模型确定最终循环优势转移的过程，把系统动力学研究方法引用到社会-生态复杂适应性系统中来，将社会-生态系统恢复力的丧失看作是发生在交叉点的优势循环偏移的过程[39]，为社会-生态系统的实践应用提供了方法支持。本文将此方法应用于草原社会-生态系统恢复力的估算中，实现社会-生态系统恢复力这一概念的实践应用。具体步骤如下：
（1）确定测定的变量，确定反馈优势环并模拟该变量随时间变化的轨迹；
（2）确定一个时间段，在这段时间里，变量只有一种行为模式；
（3）确定一个候选环，能影响相关变量的反馈环；
（4）在每个循环中创建一个变量，使用这个变量来控制反馈优势环，而这个变量不能是反馈环中的变量；
（5）在参考的时间段内模拟相关变量，判断在这个時间段内，相关变量的行为；
（6）如果行为模式和步骤二中参考的行为模式不一样，说明该测试环在该时间段内主导了相关变量的行为。如果与步骤二中参考的行为模式一样，并且没有涉及其他反馈结构，则该循环不会在该时间间隔内主导系统。
2.3模型模拟及描述
草原社会-生态系统是否能保持稳态，主要取决于草原质量和草原农户收益情况，在降水等自然条件不发生剧烈变化的前提下，草原生态系统的稳态主要由草原农牧民畜牧情况决定。根据草原社会-生态系统的主要循环模式，可将其总结为一个简单的存-流结构图（见图1）。在该结构中，只有一个优势反馈回路，草原反馈回路可分为积极和消极两种情况：一是在理想状态下合理放牧形成的积极反馈回路。当放牧数量控制在草原承载力的合理范围之内，草原压力将会减轻，产草量增加，畜牧业发展良好，经济收益增加，农户拥有资金可以转换生计方式，从而也降低对草地资源的利用强度，使草原社会-生态系统进入良性的反馈回路结构；二是过度放牧引起的消极反馈回路。当放牧的数量超出草原承载力时，草地资源被过渡利用，导致草原产草量减少，畜牧业收益降低，农户只能投入更大资金，饲养更多的牲畜来弥补损失，草原社会-生态系统进入恶性循环的反馈回路结构，称为“死亡螺旋”，这种循环过程的最终结果便是草原生态系统崩溃，进入荒漠化的系统稳态。
3研究结果
3.1模型建立及检验
根据社会-生态系统恢复力的系统动力学方法和步骤以及数据的可获取情况，本文选择宁夏盐池县草原禁牧政策实施的13年作为参考时间段，并模拟了未来10年草原社会-生态系统恢复力。盐池县全面禁牧政策的实施，国家给予禁牧区农户的生态补偿是禁牧区农牧民正常生产和生活的重要保障，对草原社会-生态系统的稳定起关键作用，不同标准的生态补偿会对系统的稳定性产生重要影响。因此，本文选择了禁牧政策的生态补偿标准作为一个控制优势反馈环的变量，评价在这个时间段，草原社会-生态系统其他相关变量的行为。若草原社会-生态系统是积极的优势反馈回路，说明草原具有恢复力，若系统是消极的优势反馈回路，系统将进入“死亡螺旋”，丧失恢复力。
system resilience草原社会-生态系统是一个复杂的综合系统，想要把系统所有因子及其相互关系在模型中展现比较困难，因此，我们选择了草原社会-生态系统主要因子建立模型并进行模拟。模型中主要分为三个子系统：社会子系统（畜牧业产出、农牧民收益）、生态子系统（草原产草量、植被覆盖率）和政策子系统（禁牧政策、生态补偿），根据三个子系统之间的相互关系、相互影响和相互作用的机制，建立因果关系流程图（见图2）。每个子系统不仅受自身系统内部作用，也受系统外部其他因子的影响。其中主要的反馈关系有：①畜牧业生产和农牧民收益之间相互反馈，草原产草量和植被覆盖率相互反馈；②畜牧业生产规模和农牧民收益会影响草原的使用情况，对草原产草量和植被覆盖率产生影响，草原产草量和植被覆盖率反过来又会影响畜牧业生产和农牧民收益；③禁牧政策直接影响草原质量和畜牧业产出以及农牧民的收益。
草原社会-生态系统主要受人-畜-草三者相互作用的影响，在受政策调控的区域，政策对系统的运行产生重大影响，根据草原社会-生态系统运行模式，从草原生态系统、社会经济系统和政策系统三方面选取指标。草原生态系统的影响因子主要有草原的面积、草原产草量和植被覆盖率、降水量等，社会生态系统是人类通过放牧活动从而产生经济利益，因此草原社会经济系统主要受农业人口、人口迁移和农牧民收益等与人类活动有关因素和羊只数量和价格等畜牧业有关因素的影响；政策系统主要包括草原地区的禁牧和生态补偿等生态政策。根据系统动力学模型的可运行性以及数据的可得性，排除相关性较弱的因子后，选取16个因子，构建了草原社会-生态系统恢复力三个维度的多指标体系（见表1）。
根据草原社会-生态系统主要因果关系流程图及恢复力指标体系，运用系统动力学模型，构建了生态、社会和政策三个方面相互耦合的系统动力学模型（见图3）。农业人口主要由出生率、死亡率和人口迁移等因素控制，由于外出务工人员对草原社会-生态系统的压力较小，因此人口迁移还包括在人力保障局登记的外出务工人员。农业人口影响畜牧业生产主要表现在对羊只存栏增长率和出栏率的影响，同时农业人口还是农牧民人均纯收入的直接影响因素。畜牧业不仅受农业人口的影响，还受草原产
总人口的比重%羊存栏数历年羊只存栏数只羊出栏数历年羊只出栏数只羊出栏率羊只出栏数占存栏数的比重%羊出栏单价历年羊价元/只幼崽价格历年幼崽价格元/只农民纯收入农民人均纯收入元/年养殖成本一只羊所需饲料*饲料
单价*羊只数元政策
子系统禁牧范围禁止放牧的面积万亩禁牧草原补贴禁止放牧的草原的补贴元/亩牧草良种补贴播种牧草良种的补贴元/亩牧户生产资料补贴牧户生产资料的补贴元/户草量、禁牧补偿、养殖成本、羊只价格和农牧民收益等因素的影响。农牧民收益主要受畜牧业生产和农业人口其他收入以及禁牧补偿的影响。草原质量由草原产草量和植被覆盖率因子来表征，其受降水量等自然因素的影响外，主要还受畜牧业的影响。
选取2003—2015年的数据，借助系统动力学软件Vensim PLE完成对模型的历史检验，结果显示模型的仿真值和实际值拟合的相对误差大都在0.1%～0.8%之间，部分指标拟合的相对误差在1%～10.0%之间（见表2），模型拟合度较高，适用性较强，具有较好的复制能力，能基本真实展现草原社会-生态系统各指标之间的关系，可以作为模拟与预测的依据。
3.2结果分析
草原社会-生态系统的稳定不仅需要保证草原质量，同时也需要满足农牧民经济收益，因此需要从生态和社会经济两个方面对系统恢复力进行评价。对草原质量的评价主要有草原产草量和植被覆盖率，对社会经济的评价主要有农业人口、畜牧业发展和农牧民经济收入。因此，本文选择草原产草量、植被覆盖率、农业人口、羊存栏数、农牧民人均纯收入五个指标对草原社会-生态系统恢复力进行评价。
3.2.1禁牧政策实施期间盐池县社会-生态系统恢复力
从2003—2015年历史数据来看（见图4a），盐池县农业人口缓慢增长。2003—2011年，羊只存栏数快速增长，从2011年后开始逐渐減少。禁牧初期，农牧民不清楚国家禁牧政策持续时间，对禁牧政策持观望态度，再加上农牧民转变生计方式的思想落后，因此继续以畜牧业为生，同时，畜牧业由自由放牧转变为饲舍养殖，国家给予农户羊棚搭建资金补助，农牧民纷纷搭建羊棚，进行饲舍养殖，因此，羊只存栏量在这个时期持续增长，禁牧政策中期，大
socialecological system部分年轻农牧民已转变其生计方式，外出打工或从事其他生计活动，老一辈农牧民年纪较大，没有能力从事畜牧业活动，再加上国家给予农户的禁牧补贴，生产资料补贴等各项国家生态补偿，使农牧民能够维持基本生计，很多农牧民逐渐减少畜牧养殖，羊存栏数逐渐减少。
草原产草量和植被覆盖率运动轨迹一致，出现两个峰值，2004年出现高峰值，2006年出现低峰值，之后呈平稳上升轨迹。这主要是因为在2003年，国家实施全面禁牧政策，在没有羊只啃食的情况下，草原植被开始迅速恢复，草原产草量和植被覆盖率迅速增加，2006和2007年由于当年降水量明显减少等自然原因以及农牧民“偷牧”现象不断增加，再加上当地生态环境脆弱，导致草地产草量和植被覆盖度又迅速下降。2008年以后，降水量保持平稳，随着当地年轻农牧民生计方式的转变，同时，由于夜间“偷牧”劳动强度大，年纪较大的农牧民减少了畜牧养殖并进行圈养，以及国家的各种补助标准的提高，养殖户逐渐减少，草原的压力得到缓解，草原产草量和植被覆盖率得以增长。农牧民生计方式的转变，国家的禁牧补偿和退耕还林补偿以及教育、医疗、住房和养老等社会保障系统的不断完善，使得农牧民人均收入呈缓慢上升趋势。
随着禁牧政策的实施，农业人口增长缓慢，羊只存栏数逐渐减少，草原产草量和草原覆盖度不断增加，农牧民收入稳定增长，社会-生态系统由积极的优势反馈回路控制，可见目前盐池县草原社会-生态系统由不稳定逐渐向稳定转变，草原社会-生态系统恢复力较强。
3.2.2不同补偿标准下草原社会-生态系统恢复力预测
将国家生态补偿标准作为控制变量，通过调整生态补偿标准来预测盐池县未来10年草原社会-生态系统恢复力状况，主要分为6个补偿标准：当前补偿标准（7.5元/m2）、15元/m2、20元/m2、30元/m2、40元/m2、50元/m2（见图4）。
通过调整禁牧生态补偿标准，可以发现，在降水量保持稳定的情况下，不论何种标准情境，农业人口变化趋势几乎不变。未来10年，盐池县羊只的存栏数呈现缓慢下降的趋势，随着补偿标准的提高，羊只存栏数下降的趋势不断增强，在现有补偿标准下，从2016—2025年，羊只存栏数预计下降6.80万只，在50元/m2的标准下，羊只存栏数预计下降11.62万只。不论何种补偿标准情境，草原产草量和植被覆盖率曲线都呈缓慢上升的趋势，最终趋于一个固定的范围内，但随着补偿标准的提高，草原产草量增速逐渐变缓，到2025年，按照目前的补偿标准，草原产草量预计增加到196.22 kg/m2，按照50元/m2补助标准，草原产草量可能只增加到166.21kg/m2，植被覆盖率增长也呈变缓趋势，到2025年，植被覆盖率预计从现有补偿标准的74.71%到50元/m2补助标准下的61.95%。从2016年开始，农牧民人均纯收入增长速度加快，随着补偿标准的增加，农牧民人均纯收入有明显的增加。综合五个草原社会-生态系统的主要指标发现，并不是补偿标准越高越有利于草原社会-生态系统的稳定，当前国家禁牧生态补
注：每幅图分别代表一种生态补偿标准下社会-生态系统恢复力各指标的变化，如a代表7.5元/亩标准下（当前生态补偿标准），社会-生态系统恢复力各指标的变化
偿标准比较合理。虽然农牧民人均纯收入没有50元/亩标准下的高，但是在现阶段的生态补偿标准下，农牧民的人均纯收入在未来10年增加速度较快，且草原产草量和植被覆盖率达到最高，羊只存栏数也达到最低。
由此可见，禁牧政策实施以来，盐池县草原生态系统恢复明显，社会系统趋于稳定，草原社会-生态系统对自然环境的冲击有较强的缓冲能力，不论何种补偿标准情境，盐池县草原社会-生态系统都具有较强恢复力，从农业人口、国家补偿金额、畜牧业规模、草原质量以及农牧民收益综合因素来看，国家目前对盐池县草原生态补偿标准比较合理。
4结论和讨论
4.1结论
为了探索社会-生态系统恢复力研究方法，以及国家生态政策下，草原社会-生态系统恢复力状况，本文选取了国家生态政策典型的宁夏盐池县作为研究区，运用系统动力学方法，分析了2003—2016年该地区社会-生态系统恢复力状况，并通过调整生态补偿标准，预测未来10年该地区草原社会-生态系统的恢复力，得到以下结论：
（1）系统动力学模型通过连续激活和停用的系统动力学方法模拟模型的主循环并验证对主要变量的影响，确定最终循环优势转移的过程，为社会-生态系统恢复力定量研究提供了一种可行性方法。
（2）国家在草原地区实施的生态政策对草原社会-生态系统恢复具有明显的效果，草原社会-生态系统由不稳定逐渐趋于稳定，恢复力逐渐增强，对自然环境的冲击有较强的缓冲能力。
（3）不论何种补偿标准情境，盐池县草原社会-生态系统都具有较强恢复力，在综合生态系统和社会系统各方面因素下，发现在当前生态补偿标准下，草原未来10年社会-生态系统恢复力更强。
4.2讨论
草原社会-生态系统主要由降水量、气候等自然原因和畜牧业发展等人类活动的影响，目前在中国西北草原生态环境脆弱区还受到生态政策的影响。在自然、社会和政策的共同作用下，西北草原社会-生态系统具有较强的恢复力。究其原因可以发现，首先，草原生态政策实施已有十五年，最初对政策实施持续性持观望态度的农牧民对政策已有比较清楚的认识，且积极考虑未来生计的发展方向[12]。农牧民对草原生产方式的依赖发生较大转变，80%以上有勞动能力的农牧民都外出务工或者寻找其他生计方式，融入城镇生活，而年纪较大农牧民没有精力继续从事畜牧业，养殖数量在不断减少。其次，国家的农村社会保障体系进一步完善，教育、住房、养老、医疗卫生、文化娱乐等基础设施在农村已经基本完善，且国家对草原农牧民的补贴标准和补偿类型有所增加。就盐池县来说，国家对农牧民的生态补偿类型有粮食直补、良种补贴、退耕还林补偿、禁牧补偿、农资直补、生产资料补贴、乡镇多种经营补贴禁牧补偿以及房屋建设危房改建补贴等，对贫困户有扶贫优惠政策，对患有较大疾病和慢性病的农牧民减免医药费用，同时农村养老金也有大幅度上涨。国家草原生态补偿政策的提高和社会保障体系的完善，农牧民生计问题没有后顾之忧。再次，经过十几年的沙漠化治理工程，农牧民普遍反映当地生态环境得到很大改善，对农牧民的生活起到极大的改善作用，农牧民生态环境意识有了极大的提高。因此，在禁牧政策实施的过程中，未来草原质量将会不断提高、农牧民生活水平也会不断改善。
生态补偿政策对国家生态政策的顺利实施起关键作用，是增强社会-生态系统恢复力的关键因素。生态补偿标准的制定关系着草原社会的稳定，因此制定合理的生态补偿标准至关重要。国家在综合各方面的因素下制定了当前的生态补偿标准，在目前的生态补偿标准下，未来10年，草原社会-生态系统恢复力会不断增强。随着生态补偿标准不断提高，草原社会系统会更加稳定，但生态系统恢复力会有所下降。研究发现，草原植被若长期不被牲畜践踏，结皮厚度不断的增加，会限制当地植被对降水的利用率，导致草地质量下降[25，40]。近年来，从事畜牧业的农户的数量在不断减少，如果不断的提高生态补偿标准，农户彻底脱离草原，导致草原被“撂荒”，草原植被质量下降。国家当前生态补偿标准可避免草原植被质量下降和保持草原社会系统的稳定，草原社会-生态系统恢复力较强。
系统动力学模型可以通过反复改变参数标准模拟系统运行轨迹，从而测量该系统是否具有恢复力，该方法为社会-生态系统恢复力的定量研究提供了一种可行性方法[41]。基于数据的可得性，论文对模型的建立不够全面，实际的社会-生态系统是复杂的综合性系统，并且有更多的平衡环和加强环相互作用，共同主导系统的发展，因此需要模拟更加复杂的优势循环系统才能更清楚的测量社会-生态系统的恢复力。在未来的研究中可以结合某一社会-生态系统中各种平衡和加强环更加精确的模拟复杂社会-生态系统优势循环的运行轨迹，找出社会-生态系统恢复力的临界值，测算社会-生态系统的恢复力。
（编辑：于杰）
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