關(guān)于云貴高原自然資源要素綜合觀測體系建設(shè)的思考與認(rèn)識(shí)

楊朝磊，李燦鋒，田瑜峰，馬一奇，朱志平

（中國地質(zhì)調(diào)查局昆明自然資源綜合調(diào)查中心, 云南 昆明 650111）

自然資源要素綜合觀測體系建設(shè)作為自然資源部十二項(xiàng)重大科技工程之一[1]，主要立足國家重大戰(zhàn)略需求，圍繞自然資源部“統(tǒng)一行使全民所有自然資源資產(chǎn)所有者職責(zé)，統(tǒng)一行使所有國土空間用途管制和生態(tài)保護(hù)修復(fù)職責(zé)”的“兩統(tǒng)一”管理職責(zé)展開，即有效服務(wù)于自然資源經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值的科學(xué)管理，支撐自然資源從以要素管理為主向以綜合管理為主的轉(zhuǎn)型和升級。該工程的啟動(dòng)不僅是全面貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想、實(shí)現(xiàn)山水林田湖草整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)、綜合治理的重要舉措，同時(shí)對于優(yōu)化自然資源開發(fā)利用格局，深入實(shí)施國家生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程也具有十分重要的科學(xué)意義與現(xiàn)實(shí)價(jià)值[2-5]。

云貴高原作為西部的重要生態(tài)安全屏障，氣候環(huán)境特征獨(dú)特，自然資源稟賦優(yōu)越，在中國自然地理環(huán)境中扮演著十分重要的角色[6-9]。然而，近年來，隨著全球氣候變暖[10]與人類活動(dòng)影響加劇，整個(gè)高原的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)正變得愈發(fā)脆弱與敏感，生物多樣性受損[11-12]、高原湖泊萎縮與污染[13-16]、濕地服務(wù)功能退化[17-19]、人地矛盾突出[20-21]、水資源短缺[22-24]等資源環(huán)境問題不斷凸顯，對區(qū)域自然-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的維持與平衡造成了嚴(yán)重影響，成為了當(dāng)前人與自然和諧共生所必須面對與解決的核心問題。

當(dāng)前，云貴高原各類資源環(huán)境問題的出現(xiàn)一方面與區(qū)域的獨(dú)特地理環(huán)境以及各類自然資源的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)有關(guān)，然而更為重要的是人類對資源的不合理開發(fā)利用以及資源環(huán)境承載力與區(qū)域城鎮(zhèn)化發(fā)展的不協(xié)調(diào)是導(dǎo)致這些問題出現(xiàn)的主要驅(qū)動(dòng)因素，因此，在這樣的背景下，構(gòu)建云貴高原自然資源要素綜合觀測站網(wǎng)體系，通過多站點(diǎn)、多尺度、多方法、多要素和多過程的立體化協(xié)同觀測與科學(xué)實(shí)驗(yàn)，以及多學(xué)科數(shù)據(jù)整合與多過程模型模擬，系統(tǒng)地掌握區(qū)域不同自然資源的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、功能變化及其動(dòng)態(tài)演變規(guī)律，實(shí)現(xiàn)區(qū)域自然-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)式融合發(fā)展與水土氣生的自然環(huán)境及資源時(shí)空格局優(yōu)化配置，就成為了當(dāng)前一項(xiàng)戰(zhàn)略性、緊迫性、基礎(chǔ)性的重要工作?；诖?，本文在系統(tǒng)分析云貴高原主要資源環(huán)境問題現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，詳細(xì)梳理了現(xiàn)有野外觀測研究站點(diǎn)概況，結(jié)合區(qū)域生態(tài)地理、氣候環(huán)境和自然資源等多重特征，對云貴高原自然資源要素綜合觀測體系的構(gòu)建進(jìn)行了思考與展望，以期為該地區(qū)觀測體系的建設(shè)與發(fā)展提供建議和參考。

1 區(qū)域概況

云貴高原是中國四大高原之一，位于西南邊陲，地處南北走向和東北西南走向兩組山脈交匯部位，整體地形破碎，地勢西北高、東南低，覆蓋范圍較廣，其主體以云南、貴州兩省為主，故本文所指云貴高原將以兩省的行政區(qū)邊界為界，該區(qū)域總面積為57.02 × 106hm2，占中國國土面積5.90%。由于地勢較高、緯度較低，加之季風(fēng)氣候制約的綜合影響，整個(gè)高原氣候類型多樣且垂直氣候明顯，橫跨寒溫帶至熱帶的7 個(gè)氣候帶，大部分地區(qū)年平均降水量為800～2 100 mm，年平均氣溫為5～24 ℃，且不同地區(qū)差別明顯，具有南高北低、西高東低、西南最高、西北最低的分布特征[25]。

作為西部重要的生態(tài)安全屏障，云貴高原自然資源稟賦獨(dú)具優(yōu)勢，具有種類多、總量大、潛在價(jià)值高的特點(diǎn)[7-8]。整個(gè)地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，水資源總量居全國第一[26-45]，分布有金沙江、瀾滄江、怒江、珠江等多條水系，并且水能蘊(yùn)藏年發(fā)電量巨大[46]。特殊的地理環(huán)境條件使云貴高原的生物資源稟賦十分優(yōu)越[47-48]，森林覆蓋率較高，發(fā)育有從熱帶森林到高山苔原的多種植被類型，區(qū)域林地面積更是高達(dá)50.00%以上[20]，同時(shí)動(dòng)物種類繁多，分布有橫斷山南段、西雙版納、武陵山、桂西黔南石灰?guī)r區(qū)等多個(gè)生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)[49]，是保障西南地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的重要資源戰(zhàn)略基地。

2 資源環(huán)境問題現(xiàn)狀

2.1 生物多樣性保護(hù)壓力日益加大

云貴高原許多地區(qū)都處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加速發(fā)展期，居民生活、資源開發(fā)、生產(chǎn)發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等給生物多樣性保護(hù)造成的壓力正日益加大，尤其是部分生物多樣性保護(hù)區(qū)與資源開發(fā)地帶高度重合，隨著人類活動(dòng)影響的加劇，一些生物的棲息地遭到人為損害，自然通道被破壞，生境不斷被割裂和縮小，質(zhì)量嚴(yán)重退化[12,50]，以最為典型的梯級電站開發(fā)為例，截至2020 年，云南境內(nèi)各大流域水電站數(shù)量達(dá)64 座(含在建)之多[50]，電站庫區(qū)建成后淹沒大量土地[51-53]，導(dǎo)致動(dòng)、植物棲息地喪失，森林覆蓋率降低，如李仙江流域的梯級電站開發(fā)淹沒各類植被面積2 715.16 hm2[54]；瀾滄江中、下游的梯級電站建成蓄水后，淹沒的林地面積則高達(dá)1 643 hm2[55]，嚴(yán)重影響了區(qū)域植被的正常演替，甚至產(chǎn)生生物遷移和基因交流的隔離，對流域內(nèi)的生物多樣性造成了嚴(yán)重威脅；而受人類活動(dòng)與生產(chǎn)發(fā)展的影響，一些高原濕地的生物多樣性狀況也極為不容樂觀，如滇中地區(qū)的多數(shù)濕地生物多樣性指數(shù)普遍低于0.413，陸良濕地的指數(shù)值更是僅有0.189[56]，如何平衡生物多樣性保護(hù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的協(xié)調(diào)關(guān)系成為了當(dāng)前亟需解決的一個(gè)重要科學(xué)問題。其次，整個(gè)高原的外來物種入侵與遺傳種質(zhì)資源流失等現(xiàn)象，目前仍未得到有效地控制與解決，對生態(tài)環(huán)境和生物多樣性構(gòu)成了嚴(yán)重威脅[50,57-58]，數(shù)據(jù)顯示，云南省外來入侵物種為209 種[59]，貴州省則達(dá)217 種[60]，在云南熱帶、亞熱帶地區(qū)分布的3 種野生稻種中，普通野生稻26 個(gè)分布點(diǎn)已經(jīng)消失24 個(gè)，藥用野生稻13 個(gè)分布點(diǎn)已消失11 個(gè)，疣粒野生稻105 個(gè)分布點(diǎn)已消失70 多個(gè)，尤其是隨著全球氣候變化地加劇，極端氣候現(xiàn)象頻繁和次生氣象災(zāi)害頻發(fā)等給生物多樣性保護(hù)帶來了新的挑戰(zhàn)[59,61]，而生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的不健全以及現(xiàn)代化進(jìn)程的加快更使得生物多樣性利用與保護(hù)的民族傳統(tǒng)生態(tài)文化面臨著前所未有的沖擊，導(dǎo)致與之相適應(yīng)的可持續(xù)自然資源傳統(tǒng)管理模式逐步消失[62-64]，十分不利于生物多樣性的可持續(xù)利用與發(fā)展。

2.2 高原湖泊濕地服務(wù)功能退化

云貴高原湖泊濕地眾多，其作為影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵因子，不僅具有發(fā)育典型、類型多樣、功能強(qiáng)大等多重特征，同時(shí)還具有無可替代的環(huán)境、生態(tài)及社會(huì)功能，是高原區(qū)域維持可持續(xù)發(fā)展的重要生態(tài)系統(tǒng)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中占據(jù)著重要的戰(zhàn)略地位[65]。然而，近年來，在自然因素與人類社會(huì)活動(dòng)如圍湖造田、農(nóng)經(jīng)種植、排水墾殖、生物資源過度利用、水資源過度開采以及無序旅游開發(fā)等多種因素影響下，高原湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)承受了比其他自然生態(tài)系統(tǒng)更為巨大的脅迫壓力，尤其是多數(shù)湖泊、濕地流域內(nèi)人口密度高，工農(nóng)業(yè)集中，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快，人類活動(dòng)的干擾程度十分顯著，導(dǎo)致一些生態(tài)系統(tǒng)本身就較為脆弱的湖泊、濕地，具有的功能與服務(wù)出現(xiàn)明顯退化甚至喪失[66-67]，以致其表面水體面積顯著減少，生態(tài)環(huán)境急劇惡化，出現(xiàn)面積萎縮、水質(zhì)污染與富營養(yǎng)化(表1)[15-16]、水土流失、泥沙淤積和逆向演替等一系列問題[13-19]，不僅嚴(yán)重影響水文調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、環(huán)境調(diào)節(jié)等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的發(fā)揮及其穩(wěn)定性[68-70]，同時(shí)更是顯著地加大了當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、生活用水的壓力，影響了水資源的管理開發(fā)與利用。

2.3 土地保護(hù)與利用的矛盾突出

當(dāng)前，云貴高原的土地資源開發(fā)利用主要面臨以下3 個(gè)方面的挑戰(zhàn)：一是人均耕地面積較少，陡坡耕地與旱地的占比較高，水土資源存在空間不匹配的現(xiàn)象，同時(shí)，耕地破碎化程度高，耕作層淺薄，養(yǎng)分貧乏、有機(jī)質(zhì)含量低，蓄水保肥能力較差，耕地存在酸化板結(jié)、潛育化等現(xiàn)象，有大面積的中低產(chǎn)田發(fā)育，整體投入產(chǎn)出率一般較低[71-72]；二是區(qū)域地處土壤侵蝕嚴(yán)重區(qū)，水土流失問題突出，數(shù)據(jù)顯示2020 年云南、貴州兩省的水土流失總面積達(dá)14.76 ×106hm2，占兩省土地總面積的25.87%，其中強(qiáng)烈級以上的面積占水土流失總面積的18.85%[73]，水土流失不僅造成嚴(yán)重的土地質(zhì)量退化，同時(shí)大量的泥沙淤積還會(huì)對水能資源梯級開發(fā)及流域防洪等構(gòu)成重大威脅；三是石漠化問題突出，云貴高原的石漠化經(jīng)過多年的系統(tǒng)治理已取得了顯著的階段性成果，但總體來看，防治形勢依然非常嚴(yán)峻，其治理過程具有長期性和艱巨性，局部地區(qū)石漠化土地仍在擴(kuò)展，同時(shí)石漠化耕地與坡耕地加劇和產(chǎn)生新的石漠化的風(fēng)險(xiǎn)較高[74]，而一些石漠化情況已經(jīng)得到控制及恢復(fù)的區(qū)域，隨著全球氣候變暖，洪澇災(zāi)害的頻發(fā)，將面臨著再次石漠化，甚至石漠化擴(kuò)大的風(fēng)險(xiǎn)[75]，無形中顯著加大了土地的承載壓力，使得整個(gè)地區(qū)土地保護(hù)與利用的矛盾變得異常尖銳。

2.4 水資源短缺嚴(yán)重

云貴高原水資源總量十分豐富，但時(shí)空分布不均，各地區(qū)普遍存在不同程度的缺水現(xiàn)象，而隨著人口增加(圖1)[76-77]、經(jīng)濟(jì)發(fā)展(圖2) [77-78]與氣候變化加劇，許多地區(qū)的水資源承載力正逐步增大，脆弱性問題不斷加重[22-24,78]。首先，在時(shí)間上整個(gè)地區(qū)全年降水較為集中，雨季時(shí)間較短，旱季時(shí)間較長，季節(jié)性缺水問題突出[79-80]，尤其是部分喀斯特地區(qū)，地表河流少，區(qū)域河網(wǎng)密度較低，地表水資源量相對匱乏且涵養(yǎng)能力弱，地下水儲(chǔ)量大但開采利用困難[81]，因此，降雨較少的干旱季節(jié)會(huì)出現(xiàn)水資源供給不足的現(xiàn)象；其次在空間上，區(qū)域水資源總量具有山區(qū)多，壩區(qū)(盆地)少的特征，而山區(qū)內(nèi)的水資源又往往集中于深切溝谷中，地形地貌復(fù)雜，存在“人在高處居，水在低處流”的現(xiàn)象，水資源利用難 度 較 大 且 開 發(fā) 成 本 高，工 程 性 缺 水 嚴(yán) 重[7-8,23,82]，整個(gè)地區(qū)土地、人口、水資源空間分布不均的情況十分顯著，特別是滇中、黔中等耕地、人口、工業(yè)比較集中的重點(diǎn)城市群，水資源本身相對貧乏，工農(nóng)業(yè)需水量較高，人均水資源生態(tài)盈余較低，如昆明、貴陽等核心城市的人均水資源量多年低于國際公認(rèn)的人均1 000 m3下限標(biāo)準(zhǔn)(圖3)，處于重度缺水狀態(tài)[26-27]，同時(shí)水資源承載力瀕臨超載甚至已超過合理開發(fā)上限[23,83]，其區(qū)域水資源量已難以滿足需水要求，水資源短缺的形勢日趨復(fù)雜與嚴(yán)峻，已成為制約區(qū)域工農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素。

圖1 云南、貴州2011-2020 年人口數(shù)量情況Figure 1 Population situation of Yunnan and Guizhou provinces (2011-2020)

圖2 云南、貴州2011-2020 年GDP 變化情況Figure 2 Changes in GDP of Yunnan and Guizhou provinces (2011-2020)

圖3 昆明、貴陽2011-2020 年人均水資源量[26-45]Figure 3 Per capita water resources in Kunming and Guiyang (2011-2020)[26-45]

可以看出，隨著全球氣候變暖與人類活動(dòng)影響加劇，一些突出的資源環(huán)境問題所帶來的風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)已成為制約云貴高原高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的重要阻礙，因此，如何全面有效地掌握區(qū)域自然資源的狀態(tài)、功能及動(dòng)態(tài)演變規(guī)律，科學(xué)認(rèn)知自然資源變化與人類社會(huì)活動(dòng)的互饋機(jī)制，優(yōu)化資源空間配置，評估資源開發(fā)上限，合理管理與利用自然資源成為了解決問題的關(guān)鍵，而建立自然資源要素綜合觀測體系，獲取不同時(shí)間(小時(shí)、日、季節(jié)、年代、時(shí)代)與空間(個(gè)體、樣地、群落、集水區(qū)、流域、關(guān)鍵帶和區(qū)域)尺度的自然資源特征數(shù)據(jù)，可為實(shí)現(xiàn)這一關(guān)鍵提供直接有效的參考數(shù)據(jù)與驗(yàn)證信息[2-3,84]。

3 野外觀測研究站點(diǎn)概況

3.1 基本概況

目前，除國家氣象監(jiān)測站網(wǎng)、水文監(jiān)測站網(wǎng)、土壤環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)、數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)及水土保持監(jiān)測網(wǎng)等部門業(yè)務(wù)網(wǎng)站點(diǎn)外，整個(gè)云貴高原還分布有各類野外定位觀測研究站點(diǎn)四十多個(gè)，隸屬于多家不同的科研院所與單位，在空間上主要集中于滇中、滇西北、滇西南等地區(qū)，整體具有“西多東少、局部集中”的分布特征，根據(jù)觀測研究對象，可分為自然資源類生態(tài)觀測站、生態(tài)環(huán)境觀測站及其他觀測站3 種主要類型，其中，自然資源類生態(tài)觀測站的觀測對象涉及森林、草地、濕地(湖泊)、農(nóng)田和冰川等多種資源，研究內(nèi)容包括自然資源的結(jié)構(gòu)、功能特征及動(dòng)態(tài)變化規(guī)律、資源開發(fā)與高效持續(xù)利用、資源環(huán)境效應(yīng)及其影響等多個(gè)方面；生態(tài)環(huán)境觀測站則以干熱河谷、喀斯特脆弱區(qū)為主要觀測研究對象，研究內(nèi)容以脆弱生態(tài)環(huán)境的變化與驅(qū)動(dòng)機(jī)制，以及生態(tài)環(huán)境的修復(fù)保護(hù)與治理為主。經(jīng)過多年的建設(shè)與發(fā)展，整個(gè)云貴高原目前已基本形成覆蓋重要生態(tài)地理單元的綜合觀測站網(wǎng)體系，為區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)提供了重要的支撐。

3.2 存在不足

構(gòu)建滿足服務(wù)于自然資源管理需求的觀測體系是一項(xiàng)龐大且復(fù)雜的艱巨任務(wù)，需要充分統(tǒng)籌協(xié)調(diào)現(xiàn)有的各類觀測站點(diǎn)，建立協(xié)作機(jī)制，形成多尺度觀測、多方法印證、多過程融合、多資源集成、多目標(biāo)服務(wù)的綜合站網(wǎng)體系[2-3,84]，然而，從目前觀測站點(diǎn)的分布格局與建設(shè)情況來看，現(xiàn)有站網(wǎng)體系在服務(wù)云貴高原自然資源的一體化統(tǒng)籌管理與自然-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)式融合發(fā)展方面還存在一定的不足，主要表現(xiàn)為以下兩點(diǎn)：

一是現(xiàn)有觀測研究站點(diǎn)分屬于多家不同的部門、單位，不同站點(diǎn)的管理和運(yùn)行機(jī)制各具特點(diǎn)，數(shù)據(jù)分散且表征指標(biāo)不統(tǒng)一，存在數(shù)據(jù)壁壘，無法有效集中統(tǒng)一管理，尤其是不同臺(tái)站之間缺少穩(wěn)定的數(shù)據(jù)共享交換機(jī)制，站網(wǎng)之間銜接融合難度大，而要實(shí)現(xiàn)區(qū)域自然資源的一體化統(tǒng)籌管理，服務(wù)生態(tài)系統(tǒng)-資源環(huán)境系統(tǒng)-社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)式融合發(fā)展，形成多尺度、多過程、多方法、多來源數(shù)據(jù)的有效集成與融合是關(guān)鍵。

二是觀測研究站點(diǎn)空間分布不均，空間上集中于局部區(qū)域，對烏蒙山生態(tài)帶、苗嶺生態(tài)帶、南盤江-紅水河流域生態(tài)帶、大婁山-赤水河上中游生態(tài)帶以及武陵山生態(tài)帶[85-86]等重要區(qū)帶的控制程度明顯不足，此外，部分觀測站點(diǎn)建設(shè)規(guī)模較小，觀測要素單一，站點(diǎn)建成后，由于后續(xù)資金投入不足，未能形成穩(wěn)固的運(yùn)維機(jī)制，無法穩(wěn)定產(chǎn)出長時(shí)間序列的觀測數(shù)據(jù)，對于系統(tǒng)掌握區(qū)域不同自然資源組成、結(jié)構(gòu)、功能及其動(dòng)態(tài)演變規(guī)律的數(shù)據(jù)支撐能力還相對不足。

因此，基于現(xiàn)有觀測站點(diǎn)格局，如何科學(xué)有效地整合觀測站網(wǎng)資源與數(shù)據(jù)，形成跨臺(tái)站與跨部門的合作模式，不斷優(yōu)化與完善觀測站網(wǎng)體系，實(shí)現(xiàn)區(qū)域自然資源觀測數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一管理與高效利用將是未來云貴高原觀測體系建設(shè)的重點(diǎn)工作。

4 站網(wǎng)體系框架構(gòu)想

4.1 構(gòu)建思路

云貴高原地形地貌多樣，立體氣候顯著，生態(tài)地理特征復(fù)雜，整體地勢呈階梯式下降，可分為3 個(gè)梯層：高山峽谷區(qū)(第一梯層)、高原面區(qū)(第二梯層)與低山丘陵過渡區(qū)(第三梯層)[7-8]。

1)高山峽谷區(qū)主要以滇西北部地區(qū)為主，屬于云貴高原的第一梯層，為寒溫帶-溫帶氣候類型，區(qū)內(nèi)河流切割侵蝕特征明顯，高山峽谷相間分布，地形復(fù)雜且起伏較大，水分、溫度、植被垂直地帶性顯著，山脈的隔離與特殊的自然地理氣候，使該區(qū)具有環(huán)境異質(zhì)性與生物多樣性的雙重特點(diǎn)，成為生物多樣性程度較高的復(fù)雜棲息地，生物資源稟賦優(yōu)越，是中國乃至世界生物多樣性重點(diǎn)保護(hù)的核心區(qū)域[87-88]，同時(shí)，區(qū)內(nèi)河網(wǎng)水系密布，高原濕地眾多且海洋型冰川發(fā)育，因此，水資源亦較為豐富，屬于水源涵養(yǎng)與生物多樣性保護(hù)的重要生態(tài)功能區(qū)。

2)高原面區(qū)主要以云南高原以及黔中、黔西和黔西北等貴州地區(qū)為主體，屬于云貴高原的第二梯層，氣候以溫帶-亞熱帶氣候類型為主，該區(qū)為殘留的古夷平面，起伏程度與侵蝕程度較低，高原地貌典型且高原面特征明顯，區(qū)內(nèi)發(fā)育有眾多地勢平坦的斷陷盆地，高原湖泊星羅棋布，可利用土地面積大，屬于耕地資源的優(yōu)勢集中區(qū)[89-90]，圍繞斷陷盆地，形成了人口密度大、城鎮(zhèn)化程度高的城市群、城鎮(zhèn)群，如滇中城市群、黔中城市群、滇東北城鎮(zhèn)群等[85-86]，屬于云貴地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心地帶，自然資源需求量大、開發(fā)利用程度高，區(qū)域城鎮(zhèn)化、工業(yè)化、農(nóng)業(yè)集約化等人類活動(dòng)對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的影響較為顯著。

3)低山丘陵過渡區(qū)屬于第三梯層，其范圍主要包括貴州向四川盆地，以及廣西、湖南丘陵的過渡地區(qū)，同時(shí)還涵蓋云南南部、西南部、東南部的邊緣地帶，整體為中低山丘陵地貌，以亞熱帶-熱帶氣候類型為主，該區(qū)水熱資源較好，耕地資源相對豐富，分布有西雙版納、武陵山、桂西黔南石灰?guī)r區(qū)等多個(gè)生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)[49]，生物資源稟賦優(yōu)越[91-92]，是水土保持、水源涵養(yǎng)與生物多樣性保護(hù)的重要生態(tài)功能區(qū)，但該地區(qū)自然環(huán)境特殊，整體生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱、敏感，分布有喀斯特生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)、熱帶雨林、季雨林生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)等極易受到氣候變化與人類活動(dòng)影響的特殊自然生態(tài)系統(tǒng)，很大程度地制約了區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)與自然資源的可持續(xù)開發(fā)與利用。

上述3 個(gè)自然地理梯層的資源稟賦差異明顯，涵蓋了云貴高原的主要?dú)夂颦h(huán)境與自然生態(tài)系統(tǒng)，因此，自然資源要素觀測站網(wǎng)體系的框架可整體圍繞3 個(gè)梯層進(jìn)行構(gòu)建，立足生態(tài)地理、氣候環(huán)境、自然資源等多重特征，以控制各梯層內(nèi)的重要自然保護(hù)節(jié)點(diǎn)、關(guān)鍵輔助廊道和重要生態(tài)區(qū)帶為目標(biāo)，以服務(wù)自然資源管理與重大生態(tài)環(huán)境修復(fù)保護(hù)工程為導(dǎo)向，結(jié)合云貴地區(qū)現(xiàn)有觀測站點(diǎn)，構(gòu)建高山峽谷冰川濕地水文氣象生態(tài)植被綜合觀測網(wǎng)、高原盆地農(nóng)田濕地水文氣象生態(tài)植被綜合觀測網(wǎng)、中低山丘陵脆弱環(huán)境水文氣象生態(tài)植被綜合觀測網(wǎng)3 個(gè)自然資源要素綜合觀測站網(wǎng)。

4.2 高山峽谷冰川濕地水文氣象生態(tài)植被綜合觀測網(wǎng)

高山峽谷冰川濕地水文氣象生態(tài)植被綜合觀測網(wǎng)主要以老君山、普達(dá)措、白馬雪山、梅里雪山、玉龍雪山、碧羅雪山和哈巴雪山等重要自然保護(hù)地為支撐節(jié)點(diǎn)，依托迪慶、麗江生物多樣性保護(hù)廊道、怒江生物多樣性保護(hù)廊道[85]兩條關(guān)鍵輔助廊道進(jìn)行銜接，控制青藏高原東南緣生態(tài)屏障。高山峽谷區(qū)內(nèi)觀測站點(diǎn)相對較多，分布有冰川觀測站、濕地觀測站、森林觀測站、草地觀測站等，對自然資源關(guān)鍵要素、生態(tài)地理重要區(qū)帶的控制程度高，因此，高山峽谷冰川濕地水文氣象生態(tài)植被綜合觀測網(wǎng)將主要基于區(qū)內(nèi)的各類觀測站點(diǎn)，以站網(wǎng)融合、站點(diǎn)整合、數(shù)據(jù)共享的方式進(jìn)行構(gòu)建。

觀測網(wǎng)的觀測對象以冰川資源、濕地資源與植被資源等為主，重點(diǎn)服務(wù)“獨(dú)龍江流域生物多樣性保育”和“三江并流區(qū)生物多樣性保護(hù)與生態(tài)修復(fù)”[79]等生態(tài)工程項(xiàng)目，主要研究與解決生物多樣性可持續(xù)發(fā)展、高原湖泊濕地退化以及冰川萎縮等資源環(huán)境問題，重點(diǎn)開展冰川、濕地的變化過程與機(jī)理監(jiān)測、水文過程與模擬監(jiān)測、立體氣候環(huán)境與植被分帶變化監(jiān)測等，以觀測和積累低緯高山、亞高山地區(qū)的冰川、濕地、氣象氣候、水文、生態(tài)環(huán)境、植被和人類活動(dòng)等方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及資料為目的，建立高山峽谷區(qū)以冰川、濕地、植被為主的資源環(huán)境研究體系與評價(jià)體系，對高山峽谷區(qū)資源環(huán)境系統(tǒng)的服務(wù)、功能及其價(jià)值進(jìn)行定量地分析、評估，以揭示氣候變化與人類活動(dòng)影響下高山峽谷區(qū)的資源環(huán)境系統(tǒng)特征、演變與退化規(guī)律等，服務(wù)區(qū)域自然資源的管理開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

4.3 高原盆地農(nóng)田濕地水文氣象生態(tài)植被綜合觀測網(wǎng)

高原面區(qū)的自然保護(hù)節(jié)點(diǎn)眾多，主要以滇池、撫仙湖、杞麓湖、草海等高原濕地，以及烏蒙山、哀牢山、無量山、高黎貢山、元江、寬闊水等自然保護(hù)地為代表，烏江生態(tài)廊道、牛欄江-橫江生態(tài)廊道、滇東北-滇中水土保持廊道、元江生物多樣性保護(hù)廊道等關(guān)鍵輔助廊道與無量山-哀牢山生態(tài)屏障、滇東-滇東南石漠化地帶、金沙江-元江干熱河谷帶、烏蒙山生態(tài)帶[85-86]等重要區(qū)帶組成了該區(qū)的生態(tài)安全格局體系構(gòu)架，高原盆地農(nóng)田濕地水文氣象生態(tài)植被綜合觀測網(wǎng)將基于該生態(tài)安全格局體系構(gòu)架進(jìn)行建設(shè)。高原面區(qū)內(nèi)站點(diǎn)主要以農(nóng)業(yè)觀測站、濕地觀測站、森林觀測站、干熱河谷觀測站及其他觀測站等為主，站點(diǎn)較多，但局部集中特征明顯，存在觀測空白區(qū)域，因此，高原盆地農(nóng)田濕地水文氣象生態(tài)植被綜合觀測網(wǎng)將以站點(diǎn)集中區(qū)域站網(wǎng)融合、站點(diǎn)整合、數(shù)據(jù)共享為主，空白區(qū)域添建控制為輔相結(jié)合的方式進(jìn)行構(gòu)建。

觀測網(wǎng)將以水資源為核心，土地資源為基礎(chǔ)，重點(diǎn)圍繞濕地、農(nóng)田及植被等資源要素開展相關(guān)調(diào)查、觀測與評價(jià)，主要研究與解決高原湖泊濕地退化、土壤侵蝕與水土流失防治、土地退化與耕地質(zhì)量提升以及核心城市群水資源短缺等資源環(huán)境問題，有效支撐與服務(wù)“九大高原湖泊生態(tài)保護(hù)和修復(fù)”“烏蒙山生態(tài)保護(hù)與修復(fù)”“烏江上中游城鎮(zhèn)生態(tài)修復(fù)與國土綜合整治”“金沙江干熱河谷生態(tài)修復(fù)”“珠江源頭區(qū)水土保持與水源涵養(yǎng)”等生態(tài)工程項(xiàng)目[85-86]。結(jié)合區(qū)域特點(diǎn)，該站網(wǎng)將主要觀測城市群城鎮(zhèn)化、工業(yè)化、農(nóng)業(yè)集約化進(jìn)程中淡水、土地、氣候、生物等資源要素的組成、結(jié)構(gòu)、功能及其變化、過程和機(jī)制，重點(diǎn)觀測與積累不同進(jìn)程中水、土、氣、生、人生態(tài)要素與淡水、土地、氣候、生物、經(jīng)濟(jì)等資源要素耦合作用關(guān)系的長期數(shù)據(jù)與資料，創(chuàng)新更多基于自然解決方案的河湖濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)治理模式、土地整治與功能服務(wù)提升模式以及生物資源開發(fā)利用與社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的協(xié)同機(jī)制，探索水量型缺水、水質(zhì)型缺水、生態(tài)型缺水(“量-質(zhì)-生”)三維水資源短缺的應(yīng)對機(jī)制，優(yōu)化國土空間配置，緩解人地矛盾，不斷調(diào)控與提高城市群城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境承載力的耦合協(xié)調(diào)度，維持區(qū)域工農(nóng)業(yè)的可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展。

4.4 中低山丘陵脆弱環(huán)境水文氣象生態(tài)植被綜合觀測網(wǎng)

中低山丘陵脆弱環(huán)境水文氣象生態(tài)植被綜合觀測網(wǎng)將基于銅壁關(guān)、黃連山、八寶、雷公山、梵凈山、茂蘭、習(xí)水、武陵山等重要自然保護(hù)節(jié)點(diǎn)，圍繞滇東南水土保持廊道、普洱-西雙版納生物多樣性保護(hù)廊道、黔西南-西雙版納生態(tài)廊道及黔西南-黔南-黔東南至武夷山區(qū)生態(tài)廊道[85-86]等關(guān)鍵輔助廊道進(jìn)行構(gòu)建，控制南盤江-紅水河流域生態(tài)帶、大婁山-赤水河中上游生態(tài)帶、武陵山-月亮山區(qū)生態(tài)帶、苗嶺生態(tài)帶及南部邊境生態(tài)屏障[87-88]等重要區(qū)帶。低山丘陵過渡區(qū)內(nèi)以喀斯特觀測站、森林觀測站為主，站點(diǎn)稀疏，對自然保護(hù)節(jié)點(diǎn)、關(guān)鍵輔助廊道和重要區(qū)帶的控制程度明顯不足，觀測空白區(qū)域較多，因此，結(jié)合實(shí)際情況，中低山丘陵脆弱環(huán)境水文氣象生態(tài)植被綜合觀測網(wǎng)將以現(xiàn)有的站點(diǎn)為基礎(chǔ)，圍繞區(qū)內(nèi)重要節(jié)點(diǎn)、輔助廊道與關(guān)鍵區(qū)帶采取站點(diǎn)添建控制為主，站網(wǎng)(點(diǎn))融合共建為輔的方式開展建設(shè)。

觀測網(wǎng)將主要對區(qū)內(nèi)喀斯特、熱帶雨林、季雨林等脆弱生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的土壤、氣象氣候、水文以及植被等要素的變化過程與規(guī)律進(jìn)行長期連續(xù)觀測，重點(diǎn)開展水土流/漏失過程與機(jī)理監(jiān)測、石漠化過程與生態(tài)修復(fù)效益監(jiān)測、熱帶農(nóng)經(jīng)種植與資源環(huán)境效應(yīng)監(jiān)測等，主要研究與解決生物多樣性保護(hù)、水土流/漏失防治、石漠化綜合整治等資源環(huán)境問題，有效服務(wù)與支撐“赤水河生物多樣性保護(hù)與石漠化治理”“武陵山水土保持與生物多樣性保護(hù)”“苗嶺南緣石漠化治理與生物多樣性保護(hù)”“南汀河流域生物多樣性保護(hù)與石漠化防治”“滇南熱帶森林保育”及“滇東南石漠化防治與生物多樣性保護(hù)”[85-86]等生態(tài)工程項(xiàng)目，建立脆弱生態(tài)環(huán)境保護(hù)與資源開發(fā)利用的可持續(xù)綠色發(fā)展模式，以提高脆弱環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)價(jià)值為目標(biāo)，形成水土保持、水源涵養(yǎng)、生物多樣性“三位一體”的協(xié)同恢復(fù)模式與發(fā)展機(jī)制。

5 體系建設(shè)展望

自然資源要素綜合觀測體系建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)性、基礎(chǔ)性工程，需要從地球系統(tǒng)科學(xué)的角度出發(fā)，綜合考慮區(qū)域重要性、資源代表性和觀測研究對象的典型性，多要素、多過程、多尺度地整體設(shè)計(jì)和系統(tǒng)推進(jìn)，體系建設(shè)既要全面統(tǒng)籌地上、地表、地下不同自然資源，將各資源要素系統(tǒng)性的有機(jī)統(tǒng)合起來，確保完善山水林田湖草生命共同體，同時(shí)還要緊扣區(qū)域的資源環(huán)境管理需求實(shí)際，切實(shí)有效服務(wù)保障生存、生活、生產(chǎn)與生計(jì)“四生”問題，構(gòu)建多要素交叉、多目標(biāo)服務(wù)、多功能融合的綜合觀測站網(wǎng)體系。本文將從以下4 個(gè)方面對云貴高原自然資源要素觀測體系建設(shè)的未來重點(diǎn)工作進(jìn)行展望與概述。

5.1 建立科學(xué)合理的觀測指標(biāo)體系

觀測站網(wǎng)體系構(gòu)建的最終目的是實(shí)現(xiàn)自然資源的可研、可預(yù)和可控，而科學(xué)合理的觀測指標(biāo)體系是實(shí)現(xiàn)這一目的基礎(chǔ)，同時(shí)也是開展高水平多臺(tái)站聯(lián)網(wǎng)觀測的基本前提[4]，因此，觀測指標(biāo)體系的構(gòu)建不僅要突出區(qū)域重要性、資源代表性和觀測研究對象的典型性，更為核心的是能科學(xué)合理地反映云貴高原高山峽谷區(qū)、高原面區(qū)、低山丘陵過渡區(qū)3 個(gè)不同地理、氣候、環(huán)境梯度帶內(nèi)的自然資源變化特征，尤其是一些特殊生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)如高山復(fù)合生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)、高原湖泊濕地生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)、喀斯特生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)、干熱河谷生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)、熱帶雨林、季雨林生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)的一般資源與特色資源的數(shù)量、質(zhì)量變化情況、耦合作用關(guān)系及相互轉(zhuǎn)化過程，獲取各系統(tǒng)內(nèi)自然資源要素在不同時(shí)空尺度組分、結(jié)構(gòu)、過程、功能、服務(wù)變化的第一手基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為觀測和評估區(qū)域的自然資源狀態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)和理解自然資源響應(yīng)機(jī)制，認(rèn)知和描述自然資源演變規(guī)律，預(yù)測和預(yù)警自然資源演變趨勢，系統(tǒng)評價(jià)資源環(huán)境承載力與多資源綜合統(tǒng)一管理提供重要支撐。

5.2 探索站點(diǎn)融合共建運(yùn)行模式

文中構(gòu)想的3 個(gè)綜合觀測網(wǎng)其所在區(qū)域內(nèi)均分布有不同數(shù)量的各類觀測站點(diǎn)，基于站網(wǎng)體系構(gòu)架如何充分有效地利用與整合這些觀測站點(diǎn)及其相關(guān)觀測數(shù)據(jù)是觀測網(wǎng)建立的關(guān)鍵與基礎(chǔ)所在。但如前文所述，現(xiàn)有的定位觀測站點(diǎn)一是所屬部門、單位不同，管理運(yùn)行模式存在一定差異，數(shù)據(jù)之間交換共享存在困難；二是觀測要素表征指標(biāo)不同，存在共性指標(biāo)與差異指標(biāo)，而共性指標(biāo)在觀測技術(shù)方法、觀測標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)精度方面也存在一定不同；三是數(shù)據(jù)傳輸體系不同，觀測站點(diǎn)歸屬不同觀測網(wǎng)絡(luò)，有其自身的數(shù)據(jù)通訊傳輸體系與管理體系，部分臺(tái)站的觀測數(shù)據(jù)以人工采集為主，儀器設(shè)備缺少實(shí)時(shí)傳輸功能；四是部分觀測站屬于專項(xiàng)科研臺(tái)站、部門業(yè)務(wù)臺(tái)站，觀測要素不全，需要補(bǔ)充缺少的觀測要素?；诖耍疚恼J(rèn)為探索站點(diǎn)融合共建運(yùn)行模式，構(gòu)建云貴高原自然資源要素綜合觀測網(wǎng)應(yīng)從以下幾方面著手：一是聯(lián)合各觀測站點(diǎn)及管理部門單位，初步建立觀測網(wǎng)絡(luò)，在數(shù)據(jù)交換、站點(diǎn)合建、數(shù)據(jù)傳輸、運(yùn)維管理、科學(xué)觀測計(jì)劃方面開展相關(guān)合作工作；二是制定統(tǒng)一的自然資源要素綜合觀測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、指標(biāo)體系，科學(xué)統(tǒng)一共性指標(biāo)的觀測技術(shù)方法、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、數(shù)據(jù)精度，保證數(shù)據(jù)能夠集中統(tǒng)一管理與利用；三是結(jié)合三個(gè)觀測網(wǎng)的定位，針對云貴地區(qū)的特殊資源環(huán)境系統(tǒng)與特色資源，依據(jù)各現(xiàn)有站點(diǎn)的研究方向、定位及觀測內(nèi)容等，合理的設(shè)置差異性觀測指標(biāo)，規(guī)劃觀測內(nèi)容與任務(wù)；四是開展已有觀測站點(diǎn)的改建升級工作，包括站點(diǎn)(樣地)，改建、儀器補(bǔ)充、設(shè)備升級、數(shù)據(jù)采集傳輸體系設(shè)計(jì)等，其目的主要是補(bǔ)充觀測要素，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)的有效實(shí)時(shí)傳輸?shù)?，確保觀測網(wǎng)絡(luò)長期穩(wěn)定運(yùn)行。

5.3 構(gòu)建天、空、地立體化觀測體系

云貴高原地形地貌多樣，自然生態(tài)、氣候環(huán)境與資源特征存在顯著的層次與差異，因此，僅依靠單一站點(diǎn)、單一尺度、單一方法和單一過程的觀測無法實(shí)現(xiàn)對全域自然資源的系統(tǒng)覆蓋與有效控制，建立天、空、地立體觀測體系，將地面觀測與衛(wèi)星觀測、航空觀測緊密結(jié)合，開展個(gè)體、樣地、群落、集水區(qū)、流域、關(guān)鍵帶、區(qū)域到各圈層的跨尺度觀測，對于獲取系統(tǒng)性的云貴高原自然資源科學(xué)觀測數(shù)據(jù)，形成多方法、多過程、跨尺度觀測數(shù)據(jù)的有效集成融合和相互校正有著十分重要的作用。衛(wèi)星觀測具有覆蓋范圍大、歷史數(shù)據(jù)周期長、分辨率中低的特點(diǎn)，主要用于大、中型河流流域、關(guān)鍵帶、區(qū)域等大尺度范圍內(nèi)不同時(shí)期的資源環(huán)境特征動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測、對比研究及模型反演等；航空觀測主要以無人機(jī)觀測為主，具有作業(yè)范圍小、分辨率高、時(shí)間分辨率可控的特點(diǎn)，主要用于樣地、群落、集水區(qū)、小型河流流域等中等尺度的短周期資源環(huán)境監(jiān)測等；地面觀測則具有覆蓋范圍小、實(shí)時(shí)化、無人化、智能化、高通量、高精度觀測的特點(diǎn)，主要用于個(gè)體、樣地、群落、集水區(qū)等小尺度的資源環(huán)境監(jiān)測，該數(shù)據(jù)可為衛(wèi)星遙感、航空遙感的數(shù)據(jù)驗(yàn)證、模型反演等提供高分辨率、高頻次、高精度的信息數(shù)據(jù)與資料。3 種技術(shù)手段的互相結(jié)合與協(xié)同觀測，對系統(tǒng)掌握與及時(shí)獲取云貴高原各地理、氣候、環(huán)境梯度帶內(nèi)的植被特征(如植被分布面積、物種多樣性、植被蓋度、植被指數(shù)、生物量等)、土地特征(如土地覆被、水土流失、土壤水分、土壤有機(jī)質(zhì)、石漠化變化等)、氣象氣候特征(如降水、溫度、輻射、蒸散發(fā)指數(shù)、碳水通量等)、水文水資源特征(如冰川邊界、湖泊濕地面積、水深與水體面積、流域面積、水質(zhì)狀況等)將起到十分重要的支撐作用。

5.4 開展重大資源環(huán)境科學(xué)問題研究

云貴高原生態(tài)地理特征獨(dú)特、自然資源豐富，對于維持西南地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展起著至關(guān)重要的支撐作用，然而隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化、農(nóng)業(yè)集約化的不斷推進(jìn)，各類資源環(huán)境問題越發(fā)凸顯，尤其是一些特殊生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，如高原湖泊濕地生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)、喀斯特生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)、干熱河谷生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)、熱帶雨林、季雨林生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)等，在氣候變暖與人類活動(dòng)下，其自身的結(jié)構(gòu)、過程、功能、服務(wù)等特征已發(fā)生了明顯變化，顯著制約了區(qū)域資源的管理開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)。以云貴高原自然資源要素綜合觀測體系為基礎(chǔ)，不斷強(qiáng)化各自然資源要素的區(qū)域性、立體化、綜合性協(xié)同觀測與研究，圍繞資源環(huán)境管理需要實(shí)際，可重點(diǎn)開展核心城市群“量、質(zhì)、生”三維水資源短缺機(jī)制與應(yīng)對措施；高原湖泊濕地水文過程、水量平衡與服務(wù)功能提升；生物資源開發(fā)利用與生物多樣性可持續(xù)發(fā)展；喀斯特石漠化脆弱環(huán)境生態(tài)恢復(fù)與資源環(huán)境效應(yīng)評價(jià)；熱帶雨林、季雨林保育與農(nóng)經(jīng)種植資源環(huán)境效應(yīng)；干熱河谷水-熱-人-地復(fù)合系統(tǒng)耦合與平衡；土壤侵蝕、土地退化關(guān)鍵因子、作用機(jī)制分析與土地質(zhì)量提升等主要問題研究，不斷推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的理論創(chuàng)新與技術(shù)實(shí)踐，探索生態(tài)系統(tǒng)、資源環(huán)境系統(tǒng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展模式，為實(shí)現(xiàn)區(qū)域生存、生活、生產(chǎn)與生計(jì)“四生”空間的合理匹配與協(xié)同互惠提供有效支撐。