羅蔚生,農勝奇,蔡會德,盧 峰,莫奇京,李惺穎
(廣西壯族自治區(qū)森林資源與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心,廣西 南寧 530022)
林業(yè)資源與生態(tài)狀況監(jiān)測發(fā)展,與林業(yè)的發(fā)展歷程,人們對林業(yè)需求的變化和相關學科理論與現代技術的發(fā)展息息相關[1]。20世紀80年代中期以后,以美國、德國為代表的北美和歐洲先進國家,經過長期探索,形成了成熟有效的國家森林資源監(jiān)測抽樣體系,特別是在森林生態(tài)環(huán)境與健康狀況監(jiān)測與評價、監(jiān)測設備研發(fā)和遙感技術應用、森林資源多功能及多目標監(jiān)測等方面都具有領先地位[2-6],總體呈現出監(jiān)測系統(tǒng)綜合化與監(jiān)測內容多元化、監(jiān)測周期縮短與監(jiān)測頻率加大、高新技術應用與效率和精度提高等3個方向的趨勢和特點[7]。
我國森林資源監(jiān)測工作始于20世紀50年代初,60多年來,林業(yè)建設經歷了由木材生產為主向生態(tài)建設為主的歷史性轉變[8]。進入21 世紀,生態(tài)需求已成為社會對林業(yè)的第一需求[9],國家林業(yè)局提出了森林資源和生態(tài)狀況綜合監(jiān)測體系建設總體戰(zhàn)略思路,在廣東、內蒙古等省(區(qū))開展了試點并取得一定成效,為森林監(jiān)測逐步過渡到森林資源和生態(tài)狀況綜合監(jiān)測奠定了基礎[7]。許多專家和林業(yè)工作者也對如何建立綜合監(jiān)測體系等問題進行了探討與實踐,如肖興威[10]、閆宏偉[11]、周光輝[12]、曾偉生[1、13-14]等從全國的站位對國家綜合監(jiān)測體系建設進行了分析和探討;廣東鄧鑒鋒[15]、葉金盛[9]、薛春泉[16],內蒙古陳玉山[17]、浙江陶吉興[18]、劉安興[19],湖南李暉[20]等結合各省實際,從各區(qū)域具體的生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)類別選擇、監(jiān)測內容多元化與多功能化、監(jiān)測技術與信息科學整合、系統(tǒng)化協同監(jiān)測等方面進行了各種實踐和探討??傮w來說,我國已基本建立涵蓋森林、荒漠化、濕地等陸地生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性及森林生態(tài)定位監(jiān)測體系,具備了較完善的組織管理和技術保障系統(tǒng),為我國林業(yè)發(fā)展和生態(tài)建設提供科學、詳實的基礎數據[7]。但整個綜合監(jiān)測體系還不能適應新形勢生態(tài)建設的步伐,在指標完整性、監(jiān)測協調性、數據時效性以及成果發(fā)布與應用、信息處理與綜合評價等方面還存在一些不足。如何實現各生態(tài)系統(tǒng)協同監(jiān)測,建成系統(tǒng)化、網絡化、規(guī)范化的綜合監(jiān)測與評價體系,仍是當前需迫切解決的一項重要任務。結合廣西實際,為適應新形勢下林業(yè)發(fā)展與生態(tài)建設的需要,有必要對廣西森林資源與生態(tài)狀況監(jiān)測體系建設進行探索和設計。
以1977年森林資源連續(xù)清查體系建立為標志,經過40多年的發(fā)展,廣西林業(yè)資源調查與監(jiān)測已由原來以森林資源監(jiān)測為主,逐步向資源和生態(tài)狀況綜合監(jiān)測體系轉變。監(jiān)測內容和技術體系不斷完善,技術手段和設備不斷更新,調查監(jiān)測機構與隊伍不斷壯大,初步建立了以森林資源連續(xù)清查為基礎,各專項監(jiān)測相結合的林業(yè)生態(tài)狀況監(jiān)測體系。
1)森林資源監(jiān)測。建立了森林資源連續(xù)清查體系,布設固定樣地4 946個;建立了二類調查、林地變更調查體系;開展市縣森林覆蓋率監(jiān)測,布設遙感樣地21.8萬個;開展公益林資源與生態(tài)狀況監(jiān)測,布設監(jiān)測樣地80個??傮w形成了每隔10年開展1次二類調查,每隔5年開展1次森林資源連清復查,每年開展1次森林覆蓋率、公益林監(jiān)測以及林地變更調查的工作機制,實現了全區(qū)森林資源主要指標的動態(tài)監(jiān)測和林地小班森林資源基礎數據動態(tài)變化更新。
2)濕地和動植物資源監(jiān)測。于2000年、2011年分別完成了廣西濕地資源第一、二次本底調查,實現了國家重要濕地保有量及動態(tài)變化監(jiān)測。于1997—2001、2012—2018年開展了兩次重點保護野生植物資源專項調查和陸生野生動物資源專項調查,掌握了區(qū)內野生動植物資源種類、數量、分布及生境狀況、利用狀況、研究狀況、保護管理狀況及影響資源變動的主要因子等。
3)荒漠化土地監(jiān)測。石漠化監(jiān)測分別在2005年、2011年、2016年開展3次,沙化監(jiān)測于1994年、1999年、2004年、2009年、2014年完成了5次,建立了每5年監(jiān)測一次的工作機制,通過定期監(jiān)測及時掌握沙化、石漠化土地現狀及動態(tài)變化信息,為制定石漠化、沙化土地防治政策和措施,編制綜合治理規(guī)劃及環(huán)境影響評價,以及實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略等提供基礎數據。
4)生物多樣性監(jiān)測。2015年結合第九次森林資源連續(xù)清查,從4 946個固定樣地中系統(tǒng)抽取1/8的樣地開展植被專項調查,評價森林生態(tài)系統(tǒng)多樣性;同時,結合公益林生態(tài)狀況、自然保護區(qū)監(jiān)測、石漠化治理成效、森林撫育成效及森林生態(tài)評估等多個專項監(jiān)測工作,重點開展植物生物多樣性監(jiān)測,初步構建了全區(qū)植物生物多樣性監(jiān)測網。
5)生態(tài)定位監(jiān)測。全區(qū)現有國家級生態(tài)定位站6個,其中,國家林草局森林(竹林)生態(tài)站4個、濕地生態(tài)站1個,中國科學院喀斯特荒漠站1個,圍繞“數據積累、監(jiān)測評估、科學研究”三大任務,開展森林、濕地、荒漠等生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究,通過生態(tài)定位監(jiān)測獲取長期連續(xù)觀測數據,為解答科學問題、完善森林生態(tài)補償機制提供科學依據,為開展生態(tài)服務功能評估、災害損失評估、生態(tài)恢復與生物多樣性保護,以及林業(yè)重點生態(tài)工程建設成效評價等提供基礎數據。
6)其他林業(yè)專項監(jiān)測。全區(qū)布設林業(yè)碳匯計量監(jiān)測樣地417個,于2014年、2017年完成2個周期國家級監(jiān)測工作。同時,每年開展重點生態(tài)建設工程造林、石漠化治理成效、森林撫育成效等專項監(jiān)測,作為森林資源監(jiān)測重要補充,科學反映典型森林資源生態(tài)狀況,為開展全區(qū)森林資源與生態(tài)狀況監(jiān)測和評估提供依據。
經過60多年發(fā)展,林業(yè)調查和監(jiān)測指標內容實現4個重要的轉變。1)從單一的面積、蓄積指標向生物量、森林健康、生態(tài)功能等森林生態(tài)環(huán)境多因子轉變。2)從資源現狀調查向資源動態(tài)監(jiān)測轉變,掌握其消長變化動態(tài)和原因。3)從單純的技術調查向技術與管理相結合的調查轉變,開展營造林實績核查、森林督查等。4)從常規(guī)性技術調查向多源數據融合應用的監(jiān)測調查轉變[2]。在4個轉變的基礎上,林業(yè)調查與監(jiān)測的內容正向綜合性、專業(yè)性方向發(fā)展。
從50年代初成立的林調隊至今,林業(yè)調查與監(jiān)測機構、人員隊伍日趨壯大,已初步形成省(區(qū))、市、縣三級和社會林業(yè)調查公司構成的調查和監(jiān)測隊伍體系。其中:省級林業(yè)調查與監(jiān)測隊伍技術力量雄厚,是從事森林資源調查與監(jiān)測的中堅力量;乙級資質以市級森林資源監(jiān)測隊伍為主,丙級或丙級以下由縣級調查隊、國有林場調查隊及社會調查公司組成,是從事森林資源監(jiān)測的基礎力量。
隨著科學技術發(fā)展和林業(yè)資金投入,監(jiān)測手段逐步得到改善,由以往的實地調查發(fā)展為空、天、地一體多源數據融合,“3S” 技術在監(jiān)測中得到廣泛應用;調查和監(jiān)測方法由過去的踏查發(fā)展為分層抽樣調查,到現在的小班調查與專項典型樣地調查相結合、激光雷達等高新技術應用與地面調查相結合;調查和監(jiān)測軟硬件設備由簡易計算器操作到現在的計算機輔以數據庫、數學模型軟件等進行綜合匯總分析。
廣西先后開展了9次國家級森林資源連續(xù)清查、4次全區(qū)森林資源二類調查和林地變更調查及6次森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估調查,在科學經營和評價森林,有效控制森林資源消耗,政府宏觀決策等方面發(fā)揮了重要作用。產出成果為自治區(qū)政府實施綠滿八桂、村屯綠化、營造林重點生態(tài)工程等重大決策提供了基礎資料,為制定森林采伐限額、編制森林經營方案、核算“綠水青山”價值、擬定林業(yè)發(fā)展和生態(tài)建設規(guī)劃、完善森林生態(tài)效益補償機制,建設“壯美廣西、壯美林業(yè)”等提供決策依據和保障。
森林資源連續(xù)清查是廣西林業(yè)生態(tài)狀況監(jiān)測的基礎,但監(jiān)測周期為5年,期間動態(tài)變化不能及時掌握,清查結果不能準確到市縣,滿足不了考核市縣黨政領導生態(tài)文明建設成效的要求。年度森林覆蓋率監(jiān)測雖能及時掌握市縣林地、森林面積變化動態(tài),但不能反映森林蓄積量、森林結構等指標,監(jiān)測體系及指標有待完善。
目前,全區(qū)在森林、濕地、石漠化、重點生態(tài)工程效益監(jiān)測等方面做了大量的工作,但各專項監(jiān)測按需單獨建網布點,沒有實現監(jiān)測資源系統(tǒng)的優(yōu)化和整合,監(jiān)測指標存在交叉、重疊,數據共享、共用性差,監(jiān)測效率有待提高。
廣西森林生態(tài)服務功能評估尚處于起步研究階段,相關專項監(jiān)測數據和參數欠缺。如專項生態(tài)公益林區(qū)、自然保護區(qū)、石漠化巖溶區(qū)生態(tài)服務功能評估,以及全區(qū)森林生態(tài)服務功能評估等部分參數來源于全國森林生態(tài)站及科研文獻,存在評估指標不夠全面、本地評估參數獲取樣本不足、評估參數不夠準確、數據更新不及時等問題,難以滿足各項生態(tài)服務功能評估的實際要求。
廣西現有國家濕地生態(tài)定位站1個,在類型上有所欠缺,不能覆蓋所有典型濕地生態(tài)系統(tǒng);廣西作為滇黔桂石漠化重點區(qū)域,現有中科院國家級石漠化站1個,林業(yè)系統(tǒng)石漠化監(jiān)測站尚未建設。綜合區(qū)內生態(tài)環(huán)境特點,增設監(jiān)測網點,完善監(jiān)測設備和內容、構建區(qū)內生態(tài)站監(jiān)測網、實現監(jiān)測數據集成共享等工作有待加強。
根據監(jiān)測體系建設需求,缺少森林水、土、氣等要素監(jiān)測及數據采集傳輸與存儲等設備,自動化水平低。監(jiān)測手段仍是多以地面調查為主,缺少先進的動態(tài)監(jiān)測平臺和手段,森林生態(tài)監(jiān)測數據采集傳輸、存儲和處理的信息化程度低,導致監(jiān)管效率低、時效性不強,加上缺乏監(jiān)測車輛、無人機等設備,應急處置能力差。
市、縣林業(yè)部門缺少專門的監(jiān)測機構,監(jiān)測人才儲備不足,難以支撐林業(yè)生態(tài)狀況監(jiān)測體系建設。省級森林資源和生態(tài)狀況監(jiān)測機構軟、硬件設備不足,與全區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系建設的要求還有較大差距。
通過整合現有的監(jiān)測資源,優(yōu)化監(jiān)測樣地布設和監(jiān)測網點建設,采用綜合監(jiān)測和典型監(jiān)測相結合的方法,建立完善覆蓋全區(qū)、指標科學、手段先進、結果客觀的林業(yè)生態(tài)狀況綜合監(jiān)測體系。為科學評估林業(yè)生態(tài)建設成效,開展黨政領導績效考評,領導自然資源資產離任審計,加快推進生態(tài)文明建設提供保障。
通過采用遙感技術、抽樣技術、地理信息系統(tǒng)技術、數據庫技術和信息網絡技術等高新技術手段,全面整合優(yōu)化現有的監(jiān)測資源,拓展監(jiān)測內容,構建天地一體、上下協同、信息共享的監(jiān)測網絡體系,基本建成覆蓋全區(qū)及各市縣的林業(yè)生態(tài)狀況監(jiān)測體系,實現科學高效、綜合靈敏、方便實用的信息采集,多目標、多層次、全方位的綜合評價,系統(tǒng)化、網絡化、智能化的信息管理服務,提升綜合監(jiān)測的信息采集處理能力、綜合評價能力、適時監(jiān)控能力以及林業(yè)生態(tài)狀況主要指標的監(jiān)測預警能力。
根據廣西林業(yè)發(fā)展和生態(tài)建設需要,綜合監(jiān)測指標包括:森林保護、濕地保護、石漠化生態(tài)恢復、生物多樣性保護、森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估等5項內容,9個具體指標,按其監(jiān)測覆蓋范圍和監(jiān)測方法的不同分為基本指標和專項指標2類(表1)。
3.4.1主要指標監(jiān)測體系
1)基本指標監(jiān)測。以廣西森林資源連續(xù)清查的 4 946 個固定樣地和全區(qū)各市縣森林覆蓋率監(jiān)測的21.8萬個遙感樣地、濕地資源調查樣地、石漠化土地監(jiān)測樣地為基礎,建立完善覆蓋全區(qū)市縣森林、濕地、石漠化地區(qū)的生態(tài)狀況綜合監(jiān)測體系,實現對全區(qū)及各市縣、重點生態(tài)紅線管控區(qū)、生態(tài)敏感區(qū)和脆弱區(qū)林地保有量、森林覆蓋率、公益林保有量、濕地保有量、巖溶地區(qū)喬灌植被面積保有量等指標的監(jiān)測。同時,通過布設森林蓄積量地面調查樣地,實現森林蓄積量和上述指標的同步監(jiān)測。
表1 林業(yè)生態(tài)狀況監(jiān)測主要指標
2)專項指標監(jiān)測。以廣西森林資源連續(xù)清查的587個植被調查樣地、公益林資源與生態(tài)狀況監(jiān)測的80個固定樣地、碳儲量監(jiān)測的417個樣地、5個森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測站,以及石漠化綜合治理等林業(yè)重點生態(tài)工程監(jiān)測樣地為基礎,結合廣西國家級自然保護區(qū)、重點生物多樣性優(yōu)先保護區(qū)域及濕地區(qū)域,建立覆蓋全區(qū)不同森林類型、重要濕地的生物多樣性監(jiān)測網絡體系,通過定期調查,實現對森林、濕地植物多樣性、陸生野生動物多樣性的監(jiān)測。同時,結合專項監(jiān)測拓展森林生態(tài)監(jiān)測內容,完善森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能8大項評估參數的監(jiān)測,實現廣西“森林碳庫、森林水庫、生物基因庫、森林氧吧庫”4庫生態(tài)評估,為全區(qū)及其重點區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能、重點林業(yè)工程建設成效評估等提供依據。
3.4.2陸地生態(tài)系統(tǒng)定位監(jiān)測網絡建設
圍繞廣西陸地生態(tài)系統(tǒng)長期定位監(jiān)測與研究的迫切需求,提升區(qū)內現有6個國家級生態(tài)站的監(jiān)測能力,并結合廣西實際新建16個具有區(qū)域代表性的森林(竹林)、濕地、荒漠、草地、城市等省級林業(yè)生態(tài)站,形成布局合理、覆蓋區(qū)內所有生態(tài)系統(tǒng)、運行高效的廣西陸地生態(tài)系統(tǒng)定位監(jiān)測網絡體系,滿足重大林業(yè)生態(tài)工程效益評估和生態(tài)文明建設考核對監(jiān)測數據的需求。
3.4.3監(jiān)測管理平臺建設
構建森林資源管理信息平臺,建立森林資源檔案矢量化數據庫,采用遙感和激光雷達等技術,通過核對檔案資料、實地驗證等方法實現森林資源“一張圖”常態(tài)化、動態(tài)化管理,實現主要指標動態(tài)監(jiān)測。研發(fā)地圖服務發(fā)布與管理平臺、林業(yè)生態(tài)狀況監(jiān)管平臺,升級現有林業(yè)生態(tài)審批與執(zhí)法系統(tǒng)、林業(yè)生態(tài)狀況監(jiān)測信息管理系統(tǒng),用于監(jiān)測數據接收存儲、處理與統(tǒng)計分析、監(jiān)測指標預測預警等,實現信息共享和監(jiān)測成果及時發(fā)布。開發(fā)基于平板電腦的數據采集系統(tǒng),用于監(jiān)測站點和樣地導航定位及調查數據錄入、存儲和傳輸,實現監(jiān)測數據實時上報及入庫管理。
3.4.4預報預警和應急體系建設
建立天空地一體化,區(qū)、市、縣上下協同、信息共享的森林資源與生態(tài)狀況監(jiān)測預警系統(tǒng),并將其融入林業(yè)監(jiān)測信息管理系統(tǒng),通過監(jiān)測數據處理,建立仿真模擬與預警模型,設立主要指標預警閥值,實現主要指標預報預警。采用高分辨率衛(wèi)星,輔以無人機設備,對突發(fā)森林災害或林業(yè)生態(tài)環(huán)境受損嚴重地區(qū)進行實時監(jiān)測。
3.4.5監(jiān)測質量控制體系建設
制訂林業(yè)生態(tài)狀況監(jiān)測技術操作細則,明確監(jiān)測工作制度,統(tǒng)一技術標準、操作方法、質量管理要求等;強化監(jiān)測技術培訓和指導,通過提高監(jiān)測人員業(yè)務素質,保障監(jiān)測成果質量;建立完善的區(qū)、市、縣監(jiān)測質量管理制度,強化監(jiān)測數據檢查、驗收,監(jiān)測結果審查、發(fā)布管理等,確保監(jiān)測成果質量。
3.4.6監(jiān)測機構能力建設
進一步完善區(qū)、市、縣3級監(jiān)測機構設置,加強監(jiān)測隊伍能力建設。省級監(jiān)測任務主要承擔單位是省級監(jiān)測中心,市、縣林業(yè)主管部門是協助配合完成本市縣轄區(qū)監(jiān)測任務的責任單位,建立健全區(qū)、市、縣3級林業(yè)生態(tài)狀況監(jiān)測機構或專職人員配置,通過加強在職人員培訓、引進人才和政府購買服務等方式,強化監(jiān)測隊伍能力建設,全面提升監(jiān)測人員業(yè)務素質。
3.4.7監(jiān)測體系運行維護
加強林業(yè)生態(tài)狀況指標監(jiān)測,基本指標監(jiān)測方式為上下聯動,區(qū)、市、縣3級協同完成,監(jiān)測頻次為每年1次;專項指標監(jiān)測由省級監(jiān)測部門牽頭完成,生物多樣性、森林生態(tài)服務功能價值等專項指標監(jiān)測頻次為每兩年1次或每年1次,對于突發(fā)嚴重的林業(yè)生態(tài)災害,視實際需要實行一年多次監(jiān)測。加強監(jiān)測軟硬件設備維護,加強配套軟硬件設備升級及相關營運車輛等保障設備的常規(guī)維護。同時,加強林業(yè)生態(tài)狀況監(jiān)測技術研究,創(chuàng)新監(jiān)測技術方法,切實提高監(jiān)測效率和質量。
各級林業(yè)主管部門要高度重視林業(yè)生態(tài)狀況監(jiān)測工作,切實加強領導、組織和協調,要成立林業(yè)生態(tài)狀況監(jiān)測工作機構,明確具體責任人,將監(jiān)測體系建設的各項工作落實到具體承擔單位和部門,要加強對監(jiān)測工作的督促、指導和檢查,確保監(jiān)測體系建得成、用得上、出效益。
將林業(yè)生態(tài)狀況監(jiān)測體系建設作為生態(tài)文明建設的一項重要內容,由各級政府、林業(yè)主管部門組織實施,并將監(jiān)測體系建設及運行所需經費納入各級財政預算。此外,要加強政策引導,鼓勵更多的社會資本投入生態(tài)監(jiān)測體系建設,也可探索通過向森林生態(tài)效益受益部門和單位征收補償資金的辦法,多渠道籌積資金保障監(jiān)測體系建設和運營經費的投入。
加強區(qū)、市、縣監(jiān)測工作的縱向協調和溝通,加強與生態(tài)環(huán)境、農業(yè)農村、水利、氣象等相關部門的橫向聯系,建立縱向、橫向監(jiān)測體系協調配合機制,做到監(jiān)測內容、技術手段、監(jiān)測頻次的有機銜接,確保監(jiān)測成果的共建、共享。
省級監(jiān)測中心是林業(yè)生態(tài)狀況監(jiān)測主要任務承擔單位,市、縣兩級林業(yè)主管部門也應相應設立林業(yè)生態(tài)狀況監(jiān)測機構,落實監(jiān)測人員編制,組建監(jiān)測隊伍。同時采用派出去、招進來的辦法,強化監(jiān)測人員的技術培訓,不斷提高監(jiān)測技術水平,確保監(jiān)測工作的順利開展。
以區(qū)內外科研院校為技術支撐單位,通過聘請多人才組建科研團隊,開展林業(yè)生態(tài)狀況監(jiān)測技術方法研究,著力解決監(jiān)測網點優(yōu)化、無人機影像數據處理與應用、森林蓄積量遙感和激光雷達估測、天地一體化監(jiān)測網絡構建等關鍵技術問題,確保監(jiān)測技術的更新與應用。
建立與國家銜接并符合地方實際的森林資源與生態(tài)狀況監(jiān)測體系,是廣西開展林業(yè)綜合監(jiān)測的一項重要基礎工作。本文對廣西森林資源與生態(tài)狀況監(jiān)測體系進行了初步探討與構想,僅提出了一些主要的監(jiān)測和評價指標,還存在許多不成熟和不完善的地方。隨著國家和自治區(qū)機構改革的深入,新形勢下林業(yè)被賦予新使命,必須適應和滿足新時期廣西林業(yè)發(fā)展和生態(tài)建設的需要,下一步的監(jiān)測體系將在適應新體系、新形勢和銜接國家綜合監(jiān)測體系的基礎上,結合山水林田湖草等自然資源監(jiān)測業(yè)務,不斷拓展監(jiān)測內容、創(chuàng)新監(jiān)測技術、融入綜合性監(jiān)測信息,進一步完善和補充各類監(jiān)測指標,為建設“壯美廣西、壯美林業(yè)”提供基礎數據支撐,更好地服務廣西生態(tài)建設、助推林業(yè)發(fā)展。