干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 荒漠草原区植物资源及生态环境监测评价

Arid

	荒漠草原区植物资源及生态环境监测评价
	刘桂香; 苏和; 色音巴图; 杨景荣; 邢旗; 朱进忠; 刘永利; 李景平; 马治华; 李洁; 蒋尤泉; 聂素梅; 阎志坚; 李石磊; 高娃; 何涛; 郗风江; 沈义成; 安卯柱; 张志浩; 王敏; 庞立东; 路艳峰; 哈斯巴根
完成单位	中国农业科学院草原研究所
登记(发布)日期	2007
中文摘要	1、任务来源：本项目为国家科研院所社会公益研究专项,项目下达时间为2004年底,项目执行期为2004年12月至2007年12月,项目编号为2004DIB3J094,项目总经费95万元。 2、应用领域和技术原理： 1)应用领域本项目的研究成果可为国家和地方政府制定草地资源的可持续利用、草地生态环境的有效治理及草地畜牧业的科学发展决策提供依据;可为各级生产部门的科学管理、规划、具体措施等直接提供服务;可为科研院所的科研和教学提供研究基地及技术指导。 2)技术原理本项目以“3S”技术(遥感技术、地理信息系统技术和全球定位系统技术)为依托,采用遥感监测、地面调查及数学模型分析等综合研究手段,建立了荒漠草原植物和生态环境评价系统;提出了荒漠草原资源及其生态环境宏观监测评价体系、评价方法,并定了具体标准和技术集成范式;从植被、景观、水分、土壤、气象、人畜活动等不同层面全面揭示荒漠草原的植物资源和环境状况和近20年的变化,为草地利用、改良和恢复以及草地环境保护提供理论依据和科学数据。 3、性能指标： 1)项目计划任务书要求的主要性能指标 (1)以MODIS系统为主要依托,建立荒漠草原与生态环境监测系统; (2)建立2～3个荒漠草原地面监测网站(点); (3)编制荒漠草原区植物资源与生态环境变化相关图件(草地景观动态图、地面水源分布动态图、草地环境质量等级图等); (4)建立基于MODIS数据的荒漠草原生物量遥感监测模型; (5)提出荒漠草原植物资源和生态环境监测评价体系和具体方法 (6)建立荒漠草原区植物资源与生态环境监测评价数据库。 2)指标的完成情况本项目圆满完成计划任务书要求性能指标,并超额完成部分研究内容和考核指标。完成的具体工作如下： (1)建立荒漠草原植被与生态环境地面监测网站(点)3个; (2)研制开发了荒漠草原植物资源和环境质量监测评价系统(软件)1套; (3)建立了荒漠草原植物资源与生态环境信息数据库; (4)提出荒漠草原环境质量评价技术和方法,并制定了荒漠草原环境质量评价指标体系和具体标准; (5)编制了荒漠草原环境质量动态图、景观动态图及地上水源分布动态图等一系列专业图系; (6)分别建立了平原荒漠草原、山地荒漠草原及沙地荒漠草原生物量遥感估测模型; (7)出版著作1部; (8)完成硕士学位论文4篇; (9)发表研究论文12篇,待发论文2篇。 4、与国内外同类技术比较： 1)环境质量评价研究在我国开展较晚,到本世纪初才逐渐引起重视,但大都集中在大气污染、水源污染、城市环境的监测评价上,对草地生态环境的评价较少,特别是综合评价,在此期间尚未见到相关报道。但对农业生态环境质量总体监测评价研究有相关报道,综合因子评价主要有李志祥(2005)河北坝上地区生态环境质量评价,周先传(2007)基于遥感的安徽生态环境质量评价,黄作维(2007)基于GIS的长株潭地区的生态环境质量评价研究。其余研究多集中在单因子监测评价。本项目在全面进行内蒙古荒漠草原植被与环境因子调查的基础上,采用植被、土壤、气象、人畜为评价因子,运用数学方法并结合遥感技术,对本世纪初和二十世纪八十年代的荒漠草原植物资源和生态环境质量进行定量评价,并建立了荒漠草原植物资源和环境质量评价系统(软件),其技术方法及研究水平处国内先进水平。 2)景观生态研究于上世纪80年代在欧美国家兴起,90年代末到本世纪初引入我国,并在农田、森林、城市规划等领域开始应用,对草地资源景观研究较少,且主要集中在大尺度的宏观应用上。本项目采用遥感技术和景观生态研究方法对荒漠草原景观现状变化进行详实定量研究,直观且全面揭示了我国荒漠草原主要区域近及20年变化。在我国尚属首次。 3)植物资源评价研究在国内开展较多,特别是“十五”以来,国家投入部分资金进行草地资源信息建设,以中国农业科学院草原研究所牵头、全国各地各相关单位联合进行的草地资源信息平台建设做了大量工作,收集登记了大量牧草资源信息,但集中于牧草的科属种数量、分布及分类特征信息,缺乏对每个种的生物学、生态学、生活型、有毒有害信息等特征的完整描述,特别是对荒漠草原的研究资料较少。本项目首次为550多种荒漠草原的植物资源建立属性信息卡,每种植物信息卡包括26个主要属性信息,并为荒漠草原植物资源建立了标准信息库。本研究与同类工作相比,具新颖性。 4)植被生物量遥感估测研究在国内外开展时间较长,有较成熟的方法和技术。中国科学院、中国农业科学院及高等院校等相关研究机构先后为我国草地资源不同区域建立生物量遥感估测模型,在应用中都不同程度发挥了作用。但这些模型大都建立在较大尺度估产单元的基础上,且所应用的植被指数和模型类型较单一。本研究根据荒漠草原的地形地貌特征将荒漠草原分为3个估产单元,且筛选适合荒漠草原生物量估产的4种不同的植被指数,采用线性模型和指数模型分别建立荒漠草原不同估产单元的生物量估产模型,从中筛选最佳估产模型。 5、成果的创新性和先进性： 1)建立了荒漠草原植被与生态环境地面监测网站(点)和遥感监测系统,本系统包括MODIS卫星监测系统和三个地面监测站。即四子王旗平原丘陵荒漠草原地面监测站(点)、杭锦旗沙地荒漠草原地面监测站(点)、乌鲁木齐山地荒漠草原地面监测站(点),为相关研究建立了良好的科研和教学基地。 2)研制了荒漠草原植物资源与生态环境监测评价系统(软件),实现了荒漠草原植被、土壤、气象、人畜等资源信息的监测与管理,系统可基于气象因素、植被状况、土壤因素及人畜数量等综合因素的几十个评价指标对我国荒漠草原的环境质量进行评价分级。系统可基于植物主要属性对不同行政区荒漠草原的植物资源进行检索、统计和输出等。实现了荒漠草原植物资源单项和复合试检索、查阅、统计分析、表格输出等服务功能。为荒漠草原植物资源与环境评价研究奠定了基础。 3)建立了荒漠草原资源与环境监测管理数据库系统,以生态学理论为指导,以生态调查方法、生态环境监测方法及荒漠区草原生态评价模型为依据,基于B/S开发模式,采用Oracle9i+Tomcat+JSP技术,建立了荒漠草原区资源与生态环境监测评价数据库。规范和录入近20年荒漠草原区植被、土壤、人口、载畜量、气象等相关数据。收集、整理和录入我国荒漠草原植物资源数据。 4)完成了荒漠草原植物资源监测评价,分别内蒙古、新疆、甘肃、青海和宁夏荒漠草原植物资源进行调查、统计,结合历史资料进行了我国荒漠草原植物资源全面监测评价。评价内容包括植物种类组成、生态生活型、有毒有害植物、珍惜濒危植物、植物区系特点、群落主要属性及其变化及主要群落营养成分等。分别编制了内蒙古、新疆、甘肃、青海和宁夏荒漠草原植物资源名录。 5)建立了荒漠草原植物资源属性字典库,首次为我国荒漠草原植物资源建立信息卡,每种植物包括26个主要属性信息。收集、整理和录入我国荒漠草原植物资源550多个种。 6)提出了荒漠草原环境质量评价方法和标准体系,并制定了荒漠草原环境质量等级评价标准;同时首次以植被、土壤、气象、人畜数量4个因子,20多个指标为基础,对荒漠草原环境质量进行评价,全面揭示了荒漠草原环境质量现状及近20年的变化。 7)完成了荒漠草原主要区域景观动态图、环境质量动态图及地上水资源分布动态图,直观揭示其近20年动态变化。 8)采用先进遥感技术和景观生态研究方法对荒漠草原近20年的景观动态进行了系统的定量研究,直观且全面揭示了我国荒漠草原主体－内蒙古荒漠草原的景观现状和近20年的变迁趋势。 9)系统地对荒漠草原典型区域土壤理化特性,包括土壤腐殖质厚度、土壤有机质含量、土壤N、P、K变化、土壤紧实度、土壤含水量及地表水源分布动态进行了全面研究,为管理部门和生产部门提供详实的数据和图象资料。 10)基于MODIS数据分别建立了平原丘陵荒漠草原、沙地荒漠草原及山地荒漠草原生物量估测模型,并对多种植被指数和数学模型进行对比分析,从而筛选出最适合荒漠草原生物量估测的植被指数和数学模型,可以为相关研究提供较好的借鉴。 6、作用意义(直接经济效益和社会效益)：荒漠草原总面积达1892万多公顷,在我国草地畜牧业生产、人民生活、草地生态系统以至国土安全中占有非常重要且独特的地位。荒漠草原地处干旱地区,其生态系统极为脆弱,生态环境的日趋恶化一直是制约本区畜牧业生产发展、人民安居乐业及生态系统稳定的重要因素,且长期以来,我国对荒漠草原的研究一直处于薄弱环节,各级政府及生产部门对本区的管理和决策缺乏科学依据。本项目的研究内容紧密结合荒漠草原在生产、管理及科学研究中的焦点、热点问题,首次对荒漠草原的植物资源和生态环境进行全面研究,获得了一系列数据、图像、软件系统、标准、评价技术等直观而详实的研究成果,特别是提供了荒漠草原区植被、土壤、水源、环境质量及景观状况等详实、直观的数据、图像资料,可直接服务于草地植被恢复建植、草地生态环境的有效治理、草地生物多样性保护等领域,它所发挥的环境效益和社会效益是巨大的。 1)草地资源环境质量评价及景观格局研究资料可直接服务于1892万多公顷漠草原区国土规划管理、重大工程建设及草地资源利用,减少盲目垦、挖、占等不合理利用损失,可取得明显的经济效益和社会效益及生态效益。 2)草地景观动态研究可为植被恢复、重建提供直观的图件及数据资料,特别是为内蒙古882万公顷的荒漠草原植被恢复和各类生态工程建设提供服务。 3)荒漠草原环境质量评价标准、荒漠草原生物量监测模型及资源与环境管理信息系统(软件),可服务于管理部门,为国家及地方各级政府决策部门制定草地资源科学管理、畜牧业生产科学发展、相关法律等决策服务。因此,本项目的研究成果可发挥的经济效益和社会效益是显而易见的。 7、推广应用的范围、条件和前景以及存在的问题和改进的建议： 1)推广应用的范围本成果可为国家和地方草原管理部门制定相关决策、法规及投资预算等提供基本依据,也可直接服务于全国和各省(市、县)草原植被资源和生态环境恢复治理及草地畜牧业的科学发展规划。同时,可为科研院所的科研和教学提供基地及技术指导。 2)推广应用条件科研、教学及管理部门都可安装本项目研制的荒漠草原植物资源和生态环境管理评价软件系统,周期性地把本地区的植被、土壤、气象、人畜因子按照系统要求输入系统,即可对本地区的生态环境质量做出评价。同时利用本系统可对荒漠草原不同区域的植物资源按照26个植物主要属性进行检索和查阅和打印表格等多项服务。 3)推广应用的应用前景我国的温性荒漠草原面积大、分布广,在我国草地畜牧业经济中占有非常重要的地位,经过千百年的自然选择,成为许多性状稳定、品种优良、珍稀、特有动植物品种的家园,同时在北方人民生活及草地生态系统中发挥着重要的作用。本区地处干旱、半干旱地带,生境条件较为严酷,是生态系统极其脆弱的草原地带,同时长期以来,也是科学研究处于草地资源研究的薄弱环节的领域,已成为严重制约本区乃至我国畜牧业生产稳定发展的重要因素。因此本项目的研究成果是国家和地方政府制定相应决策所急需的依据。 4)存在的问题和改进的意见草地资源生态环境监测评价研究是我国的草业科学研究的焦点和热点,对我国畜牧业生产及人民生活乃至国土安全有十分重要的作用。草地资源及环境质量变化的科学评价一定程度上依赖于历史资料的完成性和准确性。我国草地资源的监测评价研究大多属区域性和短期性研究,其研究成果,特别是一些非常宝贵的野外实地调查原始资料,由于没有规范的保存和利用措施,大多散落在不同单位和个人处,原始资料的遗失现象非常严重,给后人的对比研究带来很大困难。建议重视科研档案的建立和保存利用机制,并在国家草业科学研究的科研、教学领域建立草地资源及环境质量监测评价业务化运行系统,形成长期运行机制,制定短期、中长期及长期性草地环境质量和草地健康状况的监测评价体系的标准,实现草地资源和环境质量周期性监测评价。每年国家要有固定的资金,委托国家各大院校、科研院所等技术力量较强的机构长期草地资源和环境质量监测评价研究。只有这样,我国草地环境及畜牧业生产才能真正走上可持续发展的良性循环轨道,使经济效益和生态效益并举。 8、获奖情况：先后主持和参加完成各类科研项目近20项,6项获奖,其中,获国家科技进步二等奖1项,国家教委科技进步一等奖1项,农业部科技进步一等奖和三等奖各1项,中科院科技进步三等奖1项,农科院科技进步二等奖1项。
中文关键词	荒漠草原 ; 植物资源 ; 生态环境 ; 监测评价
成果类型	应用技术
语种	中文
国家	中国
中图法分类号	S812
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001396713
来源机构	中国农业科学院草原研究所
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/242242
推荐引用方式 GB/T 7714	刘桂香,苏和,色音巴图,等. 荒漠草原区植物资源及生态环境监测评价[Z]. 应用技术,2007.