國內(nèi)外草原調(diào)查監(jiān)測歷程與展望

摘要：草原在我國生態(tài)文明建設(shè)和草牧業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重大作用，草原調(diào)查監(jiān)測是草原管理的主要手段之一。通過梳理我國及主要草牧業(yè)發(fā)達國家的草原調(diào)查監(jiān)測發(fā)展歷程，發(fā)現(xiàn)在監(jiān)測內(nèi)容上國內(nèi)外主要經(jīng)歷了從生產(chǎn)指標到生態(tài)指標的逐步涵蓋；調(diào)查監(jiān)測的方法上國內(nèi)外均以長期和短期相結(jié)合，以長期監(jiān)測為主，短期監(jiān)測為輔，隨著技術(shù)發(fā)展，各國均根據(jù)草地類型、利用等特點，建立了相對完善的調(diào)查監(jiān)測體系。建議我國在草原監(jiān)測上應(yīng)科學(xué)布局固定監(jiān)測點；完善草原長期監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系；建立系統(tǒng)的天地空一體化草原監(jiān)測技術(shù)體系；健全多功能草原監(jiān)測的指標體系；加強草原監(jiān)測人員和科技的投入，以推動我國草原監(jiān)測可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：草原，調(diào)查，監(jiān)測，草地農(nóng)業(yè)

中圖分類號：S812.5文獻標識碼：A文章編號：1007-0435（2023）05-1281-12

Developments Course and Prospect of Grassland Survey and Monitoring

Domestic and Abroad

CHANG Sheng-hua WANG Lei JIANG Jia-chang LIU Yong-jie PENG Ze-chen

HAN Tian-hu HUANG Wen-guang HOU Fu-jiang

（1. College of Pastoral Agriculture Science and Technology， State Key Laboratory of Herbage Improvement and Grassland

Agro-ecosystems， Key Laboratory of Grassland Livestock Industry Innovation， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Lanzhou

University， Lanzhou， Gansu Province 730020， China; 2. Ningxia Grassland Workstation， Yinchuan， Ningxia 750002， China;

3. Grassland Technology Extension Station of Gansu Province， Lanzhou， Gansu Province 730070， China）

Abstract：Grasslands take an important role in the construction of ecological civilization and the development of grassland husbandry in China. The grassland survey and monitoring is one of the main practices in grassland management. Overviewing the development courses of grassland survey and monitoring in China and the major grass-pastoral developed countries，it could be revealed that the grassland survey and monitoring domestic and abroad underwent the processes from focus on the production indicators to the ecological indicators，while the methods used in the grassland survey and monitoring domestic and abroad were the combination of the long-term and the short-term survey and monitoring approaches，with the long-term survey and monitoring approach dominant. All the countries analyzed in this study has developed a relatively complete system for the grassland survey and monitoring in the course of technology development in the light of the type，utilization and other characteristics of the grasslands in their country. We suggest the survey and monitoring of grasslands in China should set the grassland monitoring sites with the scientific layout，improve the long-term monitoring network of grasslands，establish a systematic space-ground-air integrated grassland monitoring technology system，strengthen the indicator system of multifunctional grassland monitoring;and reinforce the investment of grassland monitors and science and technology，in order to promote the sustainable development of grassland monitoring in China.

Key words：Grassland;Survey;Monitoring;Grassland agriculture

草原調(diào)查監(jiān)測是掌握草原資源分布、利用、管理與發(fā)展的基本措施，是摸清草原群落狀態(tài)、生產(chǎn)力特征、退化程度、災(zāi)害發(fā)生以及治理效果等的有效手段。草原調(diào)查監(jiān)測主要服務(wù)于草原生態(tài)系統(tǒng)的利用和管理，為草原生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提供基本有效的參考依據(jù)。草原生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分，是以草本植物為主，具多功能性的自然綜合體［1］。草原生態(tài)系統(tǒng)具有防風(fēng)固沙、保持水土、涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候、維護生物多樣性等生態(tài)功能，兼具放牧和刈割的生產(chǎn)屬性，同時承擔(dān)著承載與傳承草原文化、發(fā)揮和支撐人類文明發(fā)展的獨特作用。草原生態(tài)系統(tǒng)受氣候和人類活動等影響，其屬性和特征常處于一種不穩(wěn)定的波動狀態(tài)，在時間尺度上搖擺于生態(tài)功能和生產(chǎn)屬性之間，放牧管理在其中起著“調(diào)節(jié)器”的作用，同時關(guān)聯(lián)草原文化傳承的屬性，使草原生態(tài)系統(tǒng)的三種屬性相互支撐、相互作用、相互倚重（圖1）。

我國草原資源豐富，類型眾多，分布廣泛，面積居世界前列，不同地理位置、地形地貌、氣候海拔等為不同草原類型的發(fā)生奠定了立地條件［2］。依草原綜合順序分類法，我國共有草原41類，除炎熱極干旱熱荒漠類外，涵蓋綜合順序分類法中全部草原類［3-5］，但我國草原總面積尚未明確，主要是不同時期不同部門對草原劃分和監(jiān)測要求不同［6-7］。全國首次草原資源普查認為我國草原面積3.93億hm²，第一、二、三次全國土地調(diào)查中認定草原面積分別為2.73，2.87和2.65億hm²，方精云等利用遙感等技術(shù)估算我國1982—2011年草原面積在2.93億hm²左右［8-11］。近年來，利用不當(dāng)致使大部分草原功能下降，主要因素是草原調(diào)查監(jiān)測不及時，以致草原利用中供需不平衡。草原調(diào)查監(jiān)測能及時掌握草原資源消長和草地變化動態(tài)，隨著氣候變化和社會發(fā)展，草原資源的服務(wù)功能越來越受到重視，為及時掌握草原現(xiàn)狀，合理科學(xué)管理草原，需及時、快速、精準、持續(xù)的進行草原調(diào)查監(jiān)測工作。

通過檢索CNKI數(shù)據(jù)庫、超星電子圖書、大成老舊刊全文數(shù)據(jù)庫等中文數(shù)據(jù)庫和Annual Reviews、JSTOR（全球?qū)W術(shù)期刊過刊）、Elsevier Science Direct、Taylor amp; Francis ST、Web of Science等外文數(shù)據(jù)庫，同時在“百度”搜索引擎檢索網(wǎng)絡(luò)資料，對草原監(jiān)測的研究足跡進行梳理，分析國內(nèi)外草原監(jiān)測歷程，比較不同國家草原監(jiān)測的內(nèi)容和特點，結(jié)合我國草牧業(yè)發(fā)展需要，提出我國草原監(jiān)測展望，為我國草原監(jiān)測和管理提供借鑒和參考。

1國內(nèi)外草原調(diào)查監(jiān)測歷程

1.1我國草原調(diào)查監(jiān)測發(fā)展歷程我國是草原大國，歷來重視草原資源調(diào)查與監(jiān)測（表1）。1951年，在前西北軍政委員會畜牧部資助下，老一輩草原學(xué)家王棟牽頭，任繼周等［12-13］對內(nèi)蒙古、甘肅草原做了調(diào)查，摸清了調(diào)查區(qū)內(nèi)草原植物特征、土壤結(jié)構(gòu)、家畜分布、草原生產(chǎn)力和利用程度等，編撰了《內(nèi)蒙古錫林郭勒盟草場概況及其主要牧草介紹》和《皇城灘和大馬營草原調(diào)查報告》。開創(chuàng)了新中國草地資源調(diào)查與監(jiān)測先河，為畜牧業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展提供一手資料。

1955年《草原管理學(xué)》出版，作者王棟先生系統(tǒng)闡述了草原與自然環(huán)境、地理條件以及社會發(fā)展等之間關(guān)系，提出草原調(diào)查監(jiān)測的理論與方法，為我國草原研究、監(jiān)測和管理奠定了理論基礎(chǔ)［14］。1956年，為摸清我國自然資源狀況，促進經(jīng)濟發(fā)展，國務(wù)院成立中國科學(xué)院科學(xué)考察委員會（簡稱綜考委），開始對我國各種自然資源進行科學(xué)考察［15］。綜考委聯(lián)合有關(guān)?。▍^(qū)）草原勘查隊和院校、業(yè)務(wù)部門等，先后對黃土高原、青藏高原和新疆等草原資源進行調(diào)查監(jiān)測。此次草原調(diào)查監(jiān)測手段簡單，采用人工路線調(diào)查，用地形圖控制，推理成圖。監(jiān)測內(nèi)容包括牧草生長特性、草原群落結(jié)構(gòu)、牧草營養(yǎng)動態(tài)和生產(chǎn)力等。初步掌握我國主要草原資源的自然和經(jīng)濟特性，并出版了專著，對典型牧區(qū)草業(yè)生產(chǎn)進行了規(guī)劃和設(shè)計［16-17］。20世紀60年代初，隨著草原資源調(diào)查專業(yè)人才的成長，綜考委成立專門草原資源研究組，采用航片圖像識別法，結(jié)合人工踏查，對川滇西北、蒙、寧、甘、青等地草原資源進行系統(tǒng)調(diào)查。工作持續(xù)到20世紀80年代，基本查清我國北方草原面積、載畜能力、草地類型和分布特點等，為我國草原畜牧業(yè)發(fā)展提供了重要參考依據(jù)［18-19］。這次調(diào)查在監(jiān)測方法上有很大改進，提高了草原資源圖的精度，但調(diào)查區(qū)域分散，歷時較長，方法不盡規(guī)范，資料零散，數(shù)據(jù)不統(tǒng)一。

20世紀80年代初，原國家農(nóng)業(yè)部組織“第一次全國草場資源調(diào)查”，首次統(tǒng)一對全國草原資源進行規(guī)范調(diào)查監(jiān)測，目的是探討草原形成和發(fā)展與環(huán)境等諸因素的關(guān)系，調(diào)查由中國科學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院成立南方草場資源調(diào)查辦公室和北方草場資源調(diào)查辦公室提供技術(shù)指導(dǎo)和協(xié)調(diào)。本次調(diào)查監(jiān)測通過遙感監(jiān)測，結(jié)合地面調(diào)查，采用計算機處理數(shù)據(jù)資料，北方根據(jù)《重點牧區(qū)草地資源調(diào)查大綱和技術(shù)規(guī)程》，南方和華北農(nóng)區(qū)依據(jù)《中國南方草場資源調(diào)查方法導(dǎo)論及技術(shù)規(guī)程》，以縣（旗）為單位展開調(diào)查。調(diào)查覆蓋全國2000多個縣、95%以上的國土面積［20，21］，歷時10余年，投入人員數(shù)千名，基本搞清我國草原資源數(shù)量、質(zhì)量、產(chǎn)草量和載畜能力。產(chǎn)出了《1∶100萬中國草原資源圖集》、《中國草原資源》、《中國草原資源數(shù)據(jù)》、《1∶400萬中國草地資源圖》等首批完整的草原資源成果，構(gòu)建了科學(xué)草原分類系統(tǒng)，促進了草原生態(tài)系統(tǒng)、草原分類等基礎(chǔ)理論發(fā)展，為我國草原資源調(diào)查監(jiān)測奠定了數(shù)據(jù)、技術(shù)和人才基礎(chǔ)［22-25］。

20世紀90年代到21世紀初，隨著科技學(xué)技術(shù)發(fā)展，遙感監(jiān)測作為草原監(jiān)測主要手段之一被充分利用［26-28］。中分辨率成像光譜儀MODIS、地球觀測系統(tǒng)SPOT、陸地衛(wèi)星系列和國家極地軌道運行環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng)搭載的可見光紅外成像輻射儀等被用在監(jiān)測草原面積、生物量、蓋度等方面［29-32］。高光譜遙感常被用于葉面積指數(shù)、生物量、葉綠素含量等定量化監(jiān)測中，同時一系列估測植物屬性的草原監(jiān)測新方法也應(yīng)用而生［33-36］，常見的有比值植被指數(shù)（RVI）、歸一化植被指數(shù)（NDVI）、土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)（SAVI）等［37-41］。這些指數(shù)注重草原植被，針對性強，綜合性弱，涉及草原特征不全。

2003年4月，原農(nóng)業(yè)部成立草原監(jiān)理中心，專門負責(zé)組織各級地方草原相關(guān)部門開展全國草原監(jiān)測，每年組織全國23個重點草原省區(qū)開展地面監(jiān)測，結(jié)合遙感監(jiān)測分析全國草原綜合情況，每年定期編制全國草原監(jiān)測報告，建立了草原植被綜合指數(shù)，應(yīng)用在全國草原定量、動態(tài)的監(jiān)測和評價中。并陸續(xù)在主要草原區(qū)建立長期固定監(jiān)測點，對我國不同草原類型的植被、土壤、病蟲害發(fā)生等進行系統(tǒng)監(jiān)測，逐步構(gòu)建草原固定監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，形成我國草原監(jiān)測體系，提升了我國草原監(jiān)測體系能力，將我國草原工作推向精細化精準化管理［42-44］。

2017年，原農(nóng)業(yè)部組織開展全國第二次“草地資源清查”。以省為單位，采照《草地分類》（NY/T2997-2016），將18類草地整合成溫性草原類、高寒草原類、溫性荒漠類、高寒荒漠類、暖性灌草叢類、熱性灌草叢類、低地草甸類、山地草甸類、高寒草甸類等9類草地，采用遙感和地面植被調(diào)查相結(jié)合的方法，進行全國草原利用狀況調(diào)查［45］。調(diào)查在第一次普查基礎(chǔ)上，補充了草地資源等級和草地退化、沙化、石漠化程度等監(jiān)測，提出了《草地資源調(diào)查技術(shù)規(guī)程》［46-47］。由于部門調(diào)整等影響，全國數(shù)據(jù)匯總未能完成。

2020年1月，自然資源部印發(fā)《自然資源調(diào)查監(jiān)測體系構(gòu)建總體方案》，編制了森林資源、草原資源、水資源、濕地調(diào)查技術(shù)規(guī)范，建立年度和周期調(diào)查制度，每年開展森林覆蓋率、蓄積量、草原綜合植被蓋度等調(diào)查，厘清草原資源等各類自然資源的數(shù)量和質(zhì)量，建立草原資源統(tǒng)一調(diào)查、評價、監(jiān)測制度體系，將我國草原監(jiān)測推向新階段［48］。

我國草原監(jiān)測歷時70年，而近30年進入高速發(fā)展期，當(dāng)前我國草原家底和利用程度基本摸清，但關(guān)于草原監(jiān)測的連續(xù)性、完整性和系統(tǒng)性等還需提升。

1.2國外草原調(diào)查監(jiān)測的發(fā)展歷程

1.2.1美國草原調(diào)查監(jiān)測發(fā)展歷程草原調(diào)查監(jiān)測源于自然生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，注重草原生態(tài)系統(tǒng)利用、保護和建設(shè)。美國草原管理起步早，1887年，《哈奇法案》頒布，在原州立試驗站基礎(chǔ)上，聯(lián)邦政府開始建立試驗站，試驗站主要承擔(dān)監(jiān)測土壤、水資源等利用程度、草原植物產(chǎn)量等。進入20世紀，受當(dāng)時美國社會發(fā)展影響，大面積的草原被開墾用于種植農(nóng)作物，形成了美國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的玉米（Zea mays"L.）帶、小麥（Triticum aestivum L.）帶等［49］。該過程因缺失草原監(jiān)測，致使草原被過度開墾利用，在20世紀30年代美國草原出現(xiàn)退化沙化現(xiàn)象，以致引發(fā)黑風(fēng)暴，草原過度利用的警鐘敲響，草原監(jiān)測再受關(guān)注［50］。1934年，美國頒布《泰勒放牧法》，利用頒發(fā)許可證來管理草原，在相關(guān)部門監(jiān)測評估基礎(chǔ)上明確草原保護、利用和管理方式。1935年，美國農(nóng)業(yè)部成立自然資源和保護局，專門對草原生態(tài)恢復(fù)和保護進行管理。各州也相繼成立相關(guān)部門、行業(yè)協(xié)會和非營利組織，這些組織和部門針對國有和私人草場，出臺指導(dǎo)性政策和建議，引導(dǎo)科學(xué)利用草原生產(chǎn)并提供技術(shù)支持［51-52］。1970年，美國政府實施《國家環(huán)境政策法》，將自然資源利用與環(huán)境評價寫入法律。1978年頒布《公共草地改良法》，確立了調(diào)查監(jiān)測和草地評價的基本制度，構(gòu)建了國家草原調(diào)查監(jiān)測體系［53］。體系由聯(lián)邦政府統(tǒng)一管理，包括資金、監(jiān)測設(shè)備和人員配置，其農(nóng)業(yè)部、內(nèi)政部、環(huán)保局各司其職開展工作，運用監(jiān)測數(shù)據(jù)進行草原管理決策［54］。按草原資源分布，在全國重點監(jiān)測區(qū)設(shè)置4萬個固定監(jiān)測樣地，每年通過地面調(diào)查和遙感技術(shù)，監(jiān)測氣象、生產(chǎn)力、生態(tài)環(huán)境等信息。監(jiān)測結(jié)果直接匯交美國農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù)庫，為政府決策、科學(xué)研究、農(nóng)牧場生產(chǎn)等提供幫助［55-56］。1977年，美國農(nóng)業(yè)部啟動國家資源清單項目，對草地覆蓋度、利用方式、草地土壤碳含量等進行調(diào)查監(jiān)測，每五年進行一次系統(tǒng)監(jiān)測，自2000年始變?yōu)槊磕瓯O(jiān)測一次。2008年和2010年發(fā)布的《美國林務(wù)局應(yīng)對氣候變化戰(zhàn)略框架》與《應(yīng)對氣候變化國家方案》中將草地生態(tài)服務(wù)功能納入草地監(jiān)測，改進了碳計量方法，統(tǒng)一了美國各州間溫室氣體核算。2015年，美國農(nóng)業(yè)部制定了溫室氣體減排方案，加強了對草地溫室氣體監(jiān)測和草原健康的管理。

1.2.2澳大利亞草原調(diào)查監(jiān)測發(fā)展歷程澳大利亞草原面積6億hm2，占其國土面積75%以上，草原調(diào)查監(jiān)測有30多年歷史［57］。20世紀90年代前，沒有全國統(tǒng)一的草原調(diào)查監(jiān)測體系，草原調(diào)查監(jiān)測由各州制定監(jiān)測計劃，獨立開展，主要通過地面調(diào)查評價放牧對草地的影響，對物種多樣性進行監(jiān)測［58］。1997年，在國土和水資源可持續(xù)管理委員會倡導(dǎo)下，開始進行全國草原監(jiān)測，國家土地和水資源稽查局負責(zé)收集草原生產(chǎn)力基況數(shù)據(jù)，監(jiān)測評估草原利用［59］。1998年，提出全國草原監(jiān)測工作計劃，監(jiān)測包括草原生產(chǎn)力、生物多樣性、水資源、氣候和社會經(jīng)濟等［60］。2000年建立全國性跨地區(qū)、跨部門的草原監(jiān)測系統(tǒng)-澳大利亞合作放牧地信息系統(tǒng)（ACRIS），實現(xiàn)了對全國草原監(jiān)測數(shù)據(jù)和牧業(yè)相關(guān)監(jiān)測信息的整合［61］。目前，草原監(jiān)測已成為《政府環(huán)境報告》重要內(nèi)容，定期發(fā)布。2001年發(fā)布《Rangelands Tracking Changes》報告，規(guī)定了反映草原狀況變化報告所需的監(jiān)測信息。2008年，發(fā)布《Rangelands 2008-Taking the Pulse》的報告，全面反映了1992—2005年澳大利亞草原狀況變化綜合信息［62］。2009年，澳大利亞聯(lián)邦政府建立SuperSites網(wǎng)絡(luò)，布設(shè)多點對不同流域和有代表性生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性、氣候環(huán)境因子、林草系統(tǒng)通量等進行監(jiān)測［63］。目前，該網(wǎng)絡(luò)已有原來的2個站點發(fā)展到現(xiàn)在的13個站點，監(jiān)測項目拓展到草地植被的物候、蓋度動態(tài)、物種組成和多樣性特征、草地環(huán)境因子以及火災(zāi)等，基本構(gòu)建了澳大利亞草原綜合監(jiān)測體系［64］。

1.2.3英國草原調(diào)查監(jiān)測發(fā)展歷程英國草地資源豐富，草地農(nóng)業(yè)發(fā)達，歷史悠久。1843年，英國洛桑實驗站（Rothamsted experimentai station）建立，開始草地定期定位監(jiān)測，到19世紀末，積累了大量土壤、植被和家畜的監(jiān)測數(shù)據(jù)［65］。1907年Armstrong等［66］對英國中東部永久性草地進行調(diào)查，這是英國首次系統(tǒng)開展草地資源監(jiān)測。1919年，George Stapledon等在Aberystwyth建立了威爾士植物育種站，圍繞植物育種和牧草混播等對植物群落和環(huán)境進行長期定位研究，并于20世紀30年代末到40年代初，對英格蘭和威爾士草地進行系統(tǒng)全面的調(diào)查監(jiān)測，歷時18個月，明確了英格蘭和威爾士的植被結(jié)構(gòu)、土壤狀況和草地功能［67］。1940年，英國農(nóng)業(yè)研究委員會在重粘土地區(qū)Drayton建立草地改良站，對該區(qū)域草地系統(tǒng)土-草-畜進行長期監(jiān)測［68］。1948年，英國農(nóng)業(yè)漁業(yè)部在Hurley籌建英國草地研究所，開展以土-草-畜為中心的綜合草地農(nóng)業(yè)研究和監(jiān)測，并進行草田輪作和草地改良。這一措施當(dāng)時的英國提供了大量的糧食，提高了草原生產(chǎn)力，縮減了天然草原面積，大量草原被被變成耕地［69］。據(jù)英國農(nóng)村委員會和環(huán)境部1986年監(jiān)測［70］，1947—1980年，英國改良和半改良草地覆蓋度由45%降到37%，耕地面積由27%增減到35%；國家自然保護委員會1984監(jiān)測表明，1948—1984年［71］，80%的石灰?guī)r母質(zhì)草地、40%的低地灌叢草地和30%的高地酸沼草地被開墾，直接導(dǎo)致North Devan地區(qū)61%草地植物消失。20世紀80年代以來，草原資源監(jiān)測走向生產(chǎn)與生態(tài)相結(jié)合的道路，肥料利用，溫室氣體和元素循環(huán)逐步進入草地監(jiān)測范疇［72］。2009年英國開展第一次國家尺度的生態(tài)系統(tǒng)評估，通過監(jiān)測草原生物多樣性、營養(yǎng)元素循環(huán)、草地功能和利用等，分析了近60年草原生態(tài)系統(tǒng)變化趨勢、現(xiàn)狀及面臨的問題，客觀評估了其作用與價值。在生物多樣性和生產(chǎn)屬性監(jiān)測的基礎(chǔ)上，增加了溫室氣體排放、草地生態(tài)服務(wù)功能等指標，構(gòu)建了系統(tǒng)長效監(jiān)測評估體系，草原監(jiān)測逐漸由局部性和個別性轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)性監(jiān)測［73-74］。

2國內(nèi)外草原調(diào)查監(jiān)測的主要特點

2.1我國草原調(diào)查監(jiān)測的特點我國草原調(diào)查監(jiān)測主要有長期監(jiān)測和短期監(jiān)測［75］。長期監(jiān)測由草原管理部門和草原研究的定位站完成，以年為監(jiān)測周期對草原初級生產(chǎn)力特性進行動態(tài)監(jiān)測，注重草原生產(chǎn)屬性。監(jiān)測指標主要有草原面積、草原植被蓋度、草層高度、草原地上生物量（產(chǎn)草量）、群落結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)成分、利用方式、病蟲鼠害等［76］。監(jiān)測方法統(tǒng)一，數(shù)據(jù)連續(xù)，其中面積變化不大，其余指標年際間變化有差異。短期監(jiān)測大多以科學(xué)研究需要為導(dǎo)向，針對某一方向進行短時間觀測，監(jiān)測對象片面有針對性，不系統(tǒng)，不全面，短期監(jiān)測關(guān)注點多樣，側(cè)重點不同。

隨經(jīng)濟發(fā)展、人口增加、膳食營養(yǎng)結(jié)構(gòu)改變等，人們對草原功能屬性需求發(fā)生轉(zhuǎn)變，草原監(jiān)測的指標也隨之改變。21世紀以來，草原退化加劇，國家增大草原監(jiān)測與保護力度，以期增強草原可持續(xù)利用，保護草原生態(tài)環(huán)境。全國草原監(jiān)測報告顯示［77］，2017年草原綜合植被蓋度達55.3%，較2011年提高4.3百分點；全國重點天然草原平均超載率為11.3%，較2010年降低18.7百分點；草原鼠害、蟲害及火災(zāi)受害面積較2010年分別減少36%，39%，69%。草原保護成效顯著，但退化勢頭尚未遏制，監(jiān)測技術(shù)和力量還需加強，草原家底有待進一步厘清，退化程度和面積尚待明確，構(gòu)建綜合的草原監(jiān)測技術(shù)體系和預(yù)警系統(tǒng)迫在眉睫。

2.2國外草原調(diào)查監(jiān)測特點不同國家地理位置、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、發(fā)達程度、草地農(nóng)業(yè)在國民經(jīng)濟中比重及草原發(fā)展歷程有差異，調(diào)查監(jiān)測特點也各不相同。

美國草原調(diào)查監(jiān)測實現(xiàn)長期監(jiān)測和短期監(jiān)測結(jié)合，建立較為完整準確的調(diào)查監(jiān)測體系［56］，但在信息化建設(shè)、草原基層數(shù)據(jù)庫和草原健康監(jiān)測預(yù)警服務(wù)等方面提升潛力很大。因有過大量開墾草原，致使草原退化和沙化、經(jīng)濟受損嚴重、生態(tài)惡化的慘痛教訓(xùn)，讓草原監(jiān)測倍受重視，草原管理由利用走向保護利用，草原調(diào)查監(jiān)測從家畜放牧利用下植物特征擴展到系統(tǒng)監(jiān)測植被、土壤和生境，指標從單一轉(zhuǎn)向系統(tǒng)［78］。監(jiān)測內(nèi)容涵蓋草原植被特征、草原生態(tài)環(huán)境、草原利用狀況、草原健康評價等。長期監(jiān)測指標有群落組成、蓋度、土壤資源狀況等。注重草原生態(tài)發(fā)展趨勢的監(jiān)測，采用統(tǒng)計模型或遙感建模等方法，結(jié)合氣候因子，將草地生態(tài)類型細分至生態(tài)單元，分析評估全國草原生產(chǎn)、生態(tài)情況，據(jù)此對不同草原進行分類管理和指導(dǎo)［79］。短期監(jiān)測指標主要有植被蓋度、土壤侵蝕、水分利用、群落變化、物種入侵等，注重年度利用和生產(chǎn)，監(jiān)測時段不定。美國私有草原占60%，聯(lián)邦政府和州政府擁有的公有草原約占40%，草原監(jiān)測都是由美國農(nóng)業(yè)部牽頭來完成，主要利用遙感、地面調(diào)查等方式進行，自2000年始，草原監(jiān)測每年一次，內(nèi)容包括草原資源分布、物種多樣性、利用狀況、氣候環(huán)境因素等［80］。

澳大利亞草原調(diào)查監(jiān)測經(jīng)歷了從各州各異到全國統(tǒng)一的過程。最初各州根據(jù)州情以地面調(diào)查為主監(jiān)測不同指標，如新南威爾士州監(jiān)測生物量、物種組成和土壤性質(zhì)等，昆士蘭州監(jiān)測喬木和草本組成、結(jié)構(gòu)、蓋度、生物量、優(yōu)質(zhì)牧草產(chǎn)量、喬木胸徑、土壤狀況和外來物種等，南澳大利亞州監(jiān)測土壤和草地狀況，西澳大利亞州監(jiān)測植被蓋度，北方地區(qū)監(jiān)測土壤和植被狀況、生物多樣性等［81］。20世紀90年代，政府建立了穩(wěn)定的投入機制和長期固定監(jiān)測點，監(jiān)測內(nèi)容豐富并統(tǒng)一，將草原監(jiān)測與牧場承包結(jié)合，有效促進了草原監(jiān)測和草原生產(chǎn)利用的結(jié)合，逐漸形成了全國統(tǒng)一的監(jiān)測體系。但在組織管理體系、監(jiān)測內(nèi)容更新和固定監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等發(fā)展較滯后。澳大利亞草原監(jiān)測主要通過監(jiān)測設(shè)備定點長期監(jiān)測，建立了監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫，監(jiān)測設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施由聯(lián)邦政府投資，監(jiān)測任務(wù)由高校、科研院所、聯(lián)合會等聯(lián)合完成，主要監(jiān)測草原生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性、氣體通量、利用狀況等［82-85］。

英國草原監(jiān)測注重土-草-畜結(jié)合，系統(tǒng)性強，整體水平高，側(cè)重草原生產(chǎn)屬性，生態(tài)功能監(jiān)測較弱。建有大量長期定位監(jiān)測點，監(jiān)測指標豐富，監(jiān)測手段多樣，技術(shù)先進，在監(jiān)測評估和預(yù)測氣候變化模型建立等方面關(guān)注的時間較短。草原監(jiān)測重點關(guān)注土壤養(yǎng)分損失、有機物、有機碳、容重、pH、土壤含水量、土壤生物多樣性、含鹽量、喬木和草本植物的展葉、開花、葉片凋落及樹木生長期的長短等［86］，生態(tài)屬性監(jiān)測主要通過模型構(gòu)建和定位監(jiān)測物種多樣性和溫室氣體排放等，開展系統(tǒng)性監(jiān)測時間較短［87］。系統(tǒng)監(jiān)測由環(huán)境、食品和農(nóng)村事務(wù)部、英格蘭及威爾士環(huán)境署、蘇格蘭環(huán)保署和北愛爾蘭環(huán)境和遺產(chǎn)服務(wù)局等政府機構(gòu)、私人部門、志愿者聯(lián)盟和大型社會組織共同完成。政府主要負責(zé)監(jiān)測方向把握和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，私人部門注重生產(chǎn)需求的調(diào)控實踐監(jiān)測，志愿者聯(lián)盟和社團注重公益性環(huán)境保護［88-90］。

3國內(nèi)外草原調(diào)查監(jiān)測主要指標和方法

關(guān)于草原調(diào)查監(jiān)測，國內(nèi)外都是圍繞草原生態(tài)功能和生產(chǎn)功能展開，在監(jiān)測指標和方法上各有側(cè)重，隨技術(shù)發(fā)展所采用的方法不斷更新并有所差異（表2）。

3.1蓋度

草原監(jiān)測中最常見的指標，用以粗略判斷草原質(zhì)量。常用優(yōu)勢度、相對蓋度、蓋度比和綜合植被蓋度等來表示，我國常用草原綜合植被覆蓋度來評價草原狀況，測定方法有針刺法、顏色分析法、熱紅外分析法、遙感分析、無人機監(jiān)測等手段和方法［91-94］。

3.2草原綜合植被蓋度

我國草原監(jiān)測重要指標，指某一區(qū)域各主要草地類型植被蓋度與其所占面積比重的加權(quán)平均，反映草原牧草生長濃密程度。通過遙感影像實現(xiàn)大尺度、大面積監(jiān)測，用以判別不同草原類型的草原質(zhì)量。

3.3高度

直接衡量草原植物長勢，間接衡量生產(chǎn)屬性。監(jiān)測易操作，判斷直觀，適于長期監(jiān)測，衡量草原退化或沙化程度［95］。采用人工測量法，簡單快捷、準確可靠，也用遙感技術(shù)、無人機進行大區(qū)域監(jiān)測。

3.4地上生物量

評價草原初級生產(chǎn)力，衡量草畜平衡狀況的基礎(chǔ)和草原退化程度。地面監(jiān)測方法有樣方法、樣帶法和樣線法等。短期和長期監(jiān)測必備指標，針對性強，精準度高，人為因素大，適量工作可用，大量工作不適宜，費人費時。針對大尺度監(jiān)測，采用遙感或者無人機，結(jié)合地面調(diào)查，省時省力，用于長期監(jiān)測。

3.5物種多樣性

表征群落結(jié)構(gòu)的基本指標，衡量草地退化與穩(wěn)定程度，用物種豐富度指數(shù)和多樣性來表示。物種多樣性指數(shù)主要有貝格-派克（Berger-Parker）指數(shù)、麥金圖史（McIntosh）指數(shù)（均衡度指數(shù)）、瑪格列夫（Margalef）指數(shù)、門辛尼克（Menhiniek）指數(shù)、香農(nóng)（Shannon）指數(shù)（均衡度）及辛普森（Simpson）指數(shù)等，使用目的不同，計算方式不同［96-97］。監(jiān)測方法有人工地面調(diào)查、無人機監(jiān)測和模型估測。人工地面調(diào)查采用樣方法，工作量大，模型估測建立在人工實測的大數(shù)據(jù)樣本上，無人機技術(shù)對物種多樣性監(jiān)測處于發(fā)展階段。

3.6草原面積

指具有草原功能屬性的植被群落生長土地的面積，量化草地資源，衡量草地資源的多寡與豐富程度，通常同時調(diào)查草原類型。方法采用地面調(diào)查、遙感等，是國內(nèi)外草地監(jiān)測的重要指標。

3.7歸一化植被指數(shù)

反映草原植被長勢和營養(yǎng)信息，通過測量近紅外（植被強烈反射）和紅光（植被吸收）之間的差異來量化植被，通常用遙感技術(shù)進行監(jiān)測，適于草原長期監(jiān)測，中國、澳大利亞使用較多。

3.8草地沙化、荒漠化和鹽漬化

草原發(fā)生發(fā)展過程中，受降水、氣候變化、風(fēng)蝕、水蝕、鼠蟲害等及人類不當(dāng)活動干擾，表現(xiàn)出土質(zhì)沙化、質(zhì)量降低、營養(yǎng)流失、生產(chǎn)力下降、生態(tài)功能衰退等現(xiàn)象，是草原退化的表征。是國內(nèi)外草原長期監(jiān)測的重要指標，能為草原管理提供參考依據(jù)。監(jiān)測方法采用遙感監(jiān)測、模型推演。

3.9草原雪災(zāi)和火災(zāi)

草原雪災(zāi)是在草原牧區(qū)，因長時間大量降雪造成大范圍草原積雪成災(zāi)的自然現(xiàn)象；草原火災(zāi)是因自然或人為因素，草原起火燃燒所造成燒毀草地，破壞草原生態(tài)環(huán)境，降低服務(wù)功能，加劇草原退化的災(zāi)害。中國、美國注重的監(jiān)測指標，可保障草原生產(chǎn)功能和生態(tài)系統(tǒng)的安全，監(jiān)測技術(shù)有氣象監(jiān)測、遙感、模型推演等。

3.10草原病蟲鼠害

由于氣候環(huán)境改變，草原有害生物（病蟲鼠）對草原造成損害，致使草原生態(tài)系統(tǒng)功能下降，是草原常發(fā)生的現(xiàn)象之一，具有不確定性。我國草原管理過程中常通過現(xiàn)場調(diào)查和模型預(yù)警的方法來監(jiān)測草原病蟲鼠害。

4我國草原調(diào)查監(jiān)測發(fā)展的展望

4.1完善長期連續(xù)固定的監(jiān)測點

在原農(nóng)業(yè)部草原監(jiān)理中心的規(guī)劃下，我國在主要草原區(qū)建設(shè)了一定數(shù)量的固定長期監(jiān)測點，隨著草原生態(tài)系統(tǒng)在社會發(fā)展中的地位越來越高，林草融合程度越來越大，已有的長期固定監(jiān)測點不能完全代表我國草原監(jiān)測的發(fā)展需求，需要在布局上提高其系統(tǒng)性、科學(xué)性和全面性。建議按照草原綜合順序分類法，在不同草原類型上建立長期定位連續(xù)監(jiān)測點，監(jiān)測其物種組成、產(chǎn)草量、蓋度、高度、常規(guī)營養(yǎng)動態(tài)以及能量流動等。重點完善林下、林緣、林間草原以及與濕地、荒漠、農(nóng)田過渡區(qū)草原的布點監(jiān)測，以滿足我國日益發(fā)展的林草監(jiān)測需求。

4.2建立多功能的草原調(diào)查監(jiān)測指標體系

我國當(dāng)前主要針對草原生產(chǎn)性能和表觀生態(tài)功能進行草原調(diào)查監(jiān)測，草原生態(tài)系統(tǒng)屬性豐富，應(yīng)依據(jù)“四個生產(chǎn)層”理論，按國家對草原的功能分區(qū)，結(jié)合草原多功能性，構(gòu)建多功能的草原調(diào)查監(jiān)測體系（圖2）。在前植物生產(chǎn)層，側(cè)重生態(tài)服務(wù)價值，監(jiān)測草原水分和有機碳含量等生態(tài)性指標；在植物生產(chǎn)層，監(jiān)測天然草原牧草產(chǎn)草量、優(yōu)質(zhì)牧草比例、物種組成以及營養(yǎng)動態(tài)，栽培草原的種類、面積、產(chǎn)草量和營養(yǎng)動態(tài)等；在家畜生產(chǎn)層，監(jiān)測天然草原載畜量、放牧方式等；在后生物生產(chǎn)層，監(jiān)測其各流通環(huán)節(jié)的成本、加工利用方式以及消費價格等。

4.3建立空天地一體化的智能調(diào)查監(jiān)測系統(tǒng)

近年來，隨著無人機技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是攝影測量技術(shù)在小型廉價無人機平臺上的成功搭載，使得基于無人機的高時空分辨率草原監(jiān)測技術(shù)得以快速發(fā)展，這在觀測尺度上填補了從樣方到衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)間的缺口，為草原監(jiān)測不同尺度研究提供了技術(shù)支撐［98］。但從系統(tǒng)性來看，尚未將遙感監(jiān)測、無人機監(jiān)測、重點區(qū)域地面調(diào)查和模型預(yù)測系統(tǒng)有效的結(jié)合起來，只是零星單獨在依據(jù)片面需求方面進行了技術(shù)耦合。建議將無人機技術(shù)、地面實測、遙感技術(shù)、模型預(yù)測等有效結(jié)合起來，構(gòu)建系統(tǒng)化信息化平臺，建立全方位、系統(tǒng)化的空天地一體化智能監(jiān)測系統(tǒng)，為我國草原長期監(jiān)測提供新技術(shù)（表3）。

4.4持證上崗、定期輪訓(xùn)，加強草原監(jiān)測隊伍的建設(shè)

我國是草原大國，但從事草原監(jiān)測人數(shù)較少，專業(yè)基礎(chǔ)薄弱。因此，應(yīng)加強專業(yè)人員培訓(xùn)，在各基層監(jiān)測單位，配置專門的監(jiān)測隊伍，監(jiān)測人員須受正規(guī)的草學(xué)專業(yè)教育或培訓(xùn)，保證能使用當(dāng)前監(jiān)測技術(shù)，有質(zhì)有量的完成監(jiān)測任務(wù)。定期組織國內(nèi)外集中專業(yè)培訓(xùn)，考核通過后方可上崗，以保證監(jiān)測的前沿性、有效性和準確性，滿足國家各項建設(shè)對草原資源的需求［99］。

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（責(zé)任編輯 彭露茜）