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关于融入自然资源调查监测体系的草原资源监测如何开展的思考

2022-03-27肖粤新王步清王荣谭许开宏

草业科学 2022年12期
关键词:草原观测监测

肖粤新,王步清,巩 浩,施 招,王荣谭,成 明,许开宏

(1.中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心, 湖南 长沙 410600;2.自然资源部自然资源要素耦合过程与效应重点实验室, 北京 100055)

草原面积大概占全球陆地总面积的24%,草原生态系统是全世界最重要的生态系统之一,在水源涵养、水土保持、碳氮平衡、生物多样性保护、气候调节、防风固沙等方面均有着不可替代的功能[1]。我国主要陆地生态系统可分为森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、湿地生态系统以及农田生态系统,其中草原生态系统目前是中国最大的陆地生态系统,是长江、黄河、雅鲁藏布江等主要河流水系的源头,是中国绝大部分少数民族集中生活区域,对维持我国生态系统格局稳定、水源地保护及水环境安全、社会和谐稳定具有极其特殊的意义。我国现有3.928 亿hm2的天然草原,约占我国国土面积的40.9%,约占全球草原面积的12%[2],是农田生态系统面积的2.9 倍、森林生态系统面积的1.9倍,是二者范围之和的1.2 倍[3]。从地理位置分布范围上来看,41%的草原面积分布在中国北方,38%的草原位于青藏高原地区,21%分布在我国长江以南地区,我国青藏高原与北方主要为大面积的天然草原、草地,南方基本上为草山、小型草坡[4]。

2020 年1 月17 日,自然资源部发布《自然资源调查监测体系构建总体方案》,方案明确提出需要查明草原类型、等级、生物量、生态环境和各种生物变化情况等,以便获取我国各地区的草原盖度、草原生产力利用状况等,掌握各地区草原植被生长、生产利用、生态退化、草原三害及草原生态环境保护等动态信息,发布年度监测报告及各种重要数据[5]。进一步明确提出草原资源调查监测是自然资源调查监测中的一项专题监测,当前,我国生态文明建设发展正处于稳步发展阶段,草原生态系统建设面临着机遇和挑战,而草原生态系统定位观测是草原生态系统创新发展的引领性工作,其目的是彻底掌握草原、草地、草山、草坡和草资源的类别、数量、生态质量及面积分布,合理分析草原生态系统特征,科学客观评价草原管理水平与绩效,对草原资源进一步提出系统优化、维持草原平衡、保护与利用的意见,是获得草原变化第一手数据、摸清草原退化原因和恢复机制、补齐草原工作短板的重要基础。一直以来,党中央、国务院高度重视,农业农村部、科技部、中国地质调查局、国家林业局和中国科学院做了大量工作,但与森林生态系统和农田生态系统相比,草原生态系统定位观测工作相对落后,在面积广阔、类型丰富多样的草原生态系统只有12 个国家野外站,经费投入不足、基础设施落后、人才队伍薄弱、科技成果零散等问题比较突出。特别是与其他国家相比投入时间较短,例如美国克罗拉多草原、俄罗斯卡门草原、北哈萨克斯坦中亚草原、英国洛桑的草原监测工作都有上百年历史,而我国草原生态系统监测发展仅30 多年,从而缺乏系统性、全方位的草原生态系统长序列数据,导致草原退化机理不清,治理修复技术匮乏,难以为草原生态保护工作提供强有力的科技支撑,因此加快推进构建新时期草原资源调查监测格局体系是当前迫切需要进行的工作,具有极其重大的现实意义[6]。

党的十八大以来,国家大力推进生态文明建设,保护修复草原生态、重现绿水青山成为草原工作的首要任务。总书记陆续提出了将生态文明建设纳入中国特色社会主义“五位一体”的总体布局,坚持山水林田湖草是一个生命共同体的理念和要求,草原生态系统作为我国陆地生态系统的重要组成部分之一,建立草原生态系统定位观测网络,是加强草原科技创新,提升科技支撑能力,解决草原生态问题的必然选择。当前,我国科技创新正处于大有作为的重要战略机遇期,而生态系统野外综合观测研究站的建立已成为中国科技创新内容体系的重要组成部分,森林、草原、农田、湿地、荒漠等类型的野外站,通过长期定位综合观测研究,为国家生态系统保护、青藏铁路、三北防护林工程、退耕还湿还草还林、碳源碳汇研究等国家重大生态建设提供了科学的数据支撑。基于野外台站开展的跨区域跨学科的联网观测和联网试验,引领了我国和亚洲地区生态系统观测研究网络的发展,为学科发展和国家经济社会发展作出了重大贡献。因此,本文通过对中国草原调查监测的发展历程、内容指标体系、人才队伍建设、基础研究和法规制度等方面的综合研究和总结思考,以期为草原资源调查监测下一步的发展提供参考和借鉴,为草原生态安全系统格局,国家生态文明建设提供一定的支撑作用。

1 草原调查监测的发展历程

建国后,我国的草原资源建设工作主要为草资源调查与监测两个部分。其中,最先开始的为草原调查工作,于20 世纪50 年代开展,由地方政府组织对中国北方草原牧区开展区域性草资源调查,初步查清青藏高原和北方天然草原资源情况。全国性的草原调查共开展了3 次,第一次是20 世纪80 年代原农业部组织的“第一次全国草场资源调查”,查明草地资源面积分布、县级草地类型、等级等情况;第二次草原调查于2017-2018 年进行,在原农业部畜牧业司的组织下,全国开展了“草地资源清查”,开展草地资源等级、退化、沙化及石漠化情况;第三次调查始于2019 年,自然资源部组织实施的以综合植被覆盖指数为主的草原资源专项调查。

我国草原监测始则开展较晚,大概在20 世纪90 年代,并且在此过程中“3S”技术得到了有效的应用。2003 年后,原国家农业部初步建立了草原监理中心,之后草原监理总站也在各地政府、科研机构的支持下陆续成立,从此,中国的草原监测初步迈入了崭新的发展阶段。2005 年,我国发布了第一个国家层面的草原监测报告,截止至今,已连续发布16 年。经过近30 多年来的研究探索,草原监测工作初步形成规模,建成了年度监测机制。但是,在当前形势下,草原发展仍然面临新的任务、新的压力,草原监测机制亟需进一步加强和完善。为继续做好全国性草原资源普查工作,2021 年根据自然资源部调查监测司和中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心的统一部署,在国土“三调”已经获取最新草原面积分布的基础上,主要调查草原类型、草原植被盖度、高度、生物量、优势草种及生境状况等。调查方法也采用地面调查和遥感监测结合的方法测算草原资源综合植被盖度与生物量指标,分析形成综合调查成果,以确保全面查清草原资源与其动态情况,为加强草原资源保护,开展生态修复,开发利用监管,推进草原领域生态文明体制改革和生态文明建设,提供可靠的数据支撑。

2 存在主要问题

2.1 草原资源基础数据较为缺乏

当前草原资源监测面临最大的问题就是本底数据不清,一直使用20 世纪80 年代开展草原调查取得的数据。经过30 来年的自然规律变化和工程建设,草原的面积分布、种类、数量与生物量等陆续发生了极大的变化。草原退化、盐碱化与沙漠化、草原开垦面积变化未及时进行年度数据更新,使得草原基本现状不明。同时草原权属范围不清,部门各自为政,分类标准相差较大,数据库建设标准不一,数据内容差异大,导致草原管理部门权威性急剧下降,科研数据也缺乏说服力。而且,国土“三调”数据公布的结果仅能从宏观层面上为草原部门的政策制定提供一定依据,已满足不了新时期草原的生产管理要求。

2.2 调查监测指标体系不够完善

目前,我国虽然已经构建了草原资源连续清查和年度监测的内容体系,监测内容大概包括草原资源基本特征、草原生态健康状况、草原灾害基本信息、草原保护修复工程效益等。但在新的理论形势下,我国的监测体系并未完全与草原生态保护修复、草原动态监测、草原年度调查监测更新、草原应急监测等融为一体,极大程度地降低了草原调查监测工作的效果。由于草原系统的基础数据缺乏,导致草原监测内容指标不够完整,与现代草原管理与生态文明建设的实际需要不相适应,需要对当前的草原调查、监测内容体系相对应的监测指标进行调整、补充和优化,建立不同时空维度、不同指标内容、不同功能用途的分类分级体系,以适应草原生态系统保护利用和发展建设的需求[7]。

2.3 资金投入不足、基础科技创新研究

草原调查监测属于高度流散型作业,工作量大、范围广、任务较重,需要较多的人员和时间,而我国与发达国家相比,暂未形成高效的投入与保障机制,调查经费长期投入不足,得不到稳定的保障。草原调查监测方面开展了一些基础研究,但已建台站大部分研究内容单一,侧重于草原生产利用,对草原基础资料研究往往只停留在表面,研究程度较浅,未及时产出较为重要的研究成果,调查数据转化率较低,具有引领性成果更为稀缺,技术保障不足,学术影响力低。因工作生活条件艰苦、整体待遇不高,很难吸引优秀的技术人员和稳定科研团队,导致难以开展长期连续的观测、试验和研究,整体研究水平不但低于国际同类台站,与国内农田、森林生态系统台站比较也有较大差距,需要在现有国家站的基础上补齐短板,进行系统化建设。

2.4 调查监测力量薄弱,地面监测站点较少

虽然我国已形成了一定数量规模的草原调查监测部门机构,但因为调查监测技术及装备较为落后,甚至配备不齐,加之部分人员专业技术知识缺乏、调查监测技术水平低,在实际问题中解决能力不够灵活等因素,导致目前草原调查监测与林业调查监测来说力量相对比较薄弱。当前,我国初步建立了200 个左右的国家级草原固定监测点,与其他国家监测点相比,草原固定监测站点目前还存在站点数目少、空间分布不均衡、基础建设落后的问题[8]。草原调查向监测发展的关键点是没有建立相对应的技术标准和完善的管理制度,导致野外长期调查点未能及时有效的发展成为野外固定监测站。此外,尽管一部分草原大省建立了一定数量的省级草原固定监测点,但监测点总体上较少,还需加大建设力度。

2.5 法规制度体系亟需完善

我国目前使用的草原资源领域法律体系没有形成一定的系统性,没有划分明确的责任主体,调查技术体系未完全统一,甚至存在同一空间中的草原资源受多部法律管理的情况。研究构建统一的草原资源调查监测法律制度体系,是进一步推动草原资源调查监测有法可依的必要保障。现阶段,亟需按照新时代新理念查阅已有的草原资源法律制度,去其糟粕,取其精华,优化不足,使其成为内容体系完整、高效可实施的行业法规[9]。进一步规范各级部门在草原资源调查监测中的职责范围,明确分工、调查监测频率周期、数据质量控制、成果共享机制等。具体来说,在目前的草原法治体系建设中,需要在持续贯彻落实《中华人民共和国草原法》的基础上,参照省部及地方政府发布的有关法律政策规定,制定适合于草原生态系统保护的法规制度,并通过积极引导落实草原基本保护制度的形势,为草原生态系统的整体健康发展提供科学保障[10]。

3 监测体系下如何开展草原资源调查

3.1 自然资源调查监测体系介绍

我国观测研究网络建设起步较晚,但近40 年来发展迅速,据统计,全国各类野外综合观测站约7 000 个,自然资源类600 余个[11]。按照服务的对象与目的,初步分为科研网和部门的业务网。其中,中国科学院生态系统观测网属于典型的科研网,主要对水、土、气、生等多种自然要素展开定位观测和综合研究,旨在解决重大科学问题;而水利部、生态环境部、农业农村部、中国气象局等部门建设的观测网则属于典型的业务网,研究对象主要为单项资源和其相关的环境要素,以支撑部门业务运行和管理为主,两者研究尺度较为单一,往往停留在某一要素上[12],这些台站整体布局不尽合理,其中东部较多、中西部艰苦地区则较少,而在一些环境变化比较敏感、生态脆弱不稳定的地区数量更少,不能满足自然资源管理的需求;各台站隶属多个部门与单位,缺少系统性,未形成一个系统的观测体系;缺乏跨站、跨区域的协作研究,观测数据未能形成自然资源三维时空数据库。另一方面,数据采集、智能化分析处理和标准化管理仍缺少相对应的规范,缺乏有效的资源数据共享机制,严重制约研究成果产出,无法满足自然资源部的“统一组织开展、统一法规依据、统一调查体系、统一分类标准、统一技术规范、统一数据平台”的“六统一”自然资源调查监测体系的要求。而自然资源要素综合观测体系的提出就是针对以上的各观测网络中的问题和满足自然资源管理的现实需求,以自然资源综合区划为单元,以该区划内所有的自然资源要素为调查研究对象,定位为科研加业务网,其中科研是为了更好地服务业务,以“系统调查、观测试验、模拟预测、评价咨询”为宗旨,以区域自然资源结构配比、区域水循环-水量平衡研究、区域生物地球化学循环过程、气候对自然资源系统影响、陆地生物多样性、四位一体探测技术方法的六大研究方向。观测站网建设主要按照一级站、二级站、三级站的金字塔型在各区划进行观测站网布设,其中一级站控制12 个一级自然资源区划,以管理、卫星遥感观测兼大型综合研究为主,定位为观测研究中心;二级站控制105 个三级自然资源区划,为有人值守的原位观测实验、航空遥感观测兼综合研究,定位为野外科学观测研究站;三级站控制803 个四级自然资源区划,定位为无人值守兼定期调查观测为主的野外科学观测站。并通过自建、改建、融合共建的方式进行分层次分级别的建设。围绕观测要素,内容指标,以野外台站为基础,综合卫星遥感、人工调查和长期定位观测等方法手段,按照统一标准的技术方法和观测仪器装备,开展长期、连续、稳定的定位观测研究。利用信息技术,构建观测样点→三级观测站(点)→二级观测站→一级研究站→数据汇集中心的数据传输通道[13]。在数据汇集中心集成观测数据集,开展数据汇聚、资源管理、专题研究和应用共享服务,使得自然资源要素数据成果高效共享和精准定位服务各级需求。以数据中心持续收集的数据为基础,构建三维立体模型,开展资源环境承载力等生态关键问题的模拟,提供决策可视化环境,使得数据及时转化为成果应用,实现自然资源智能化管理和科学化决策[14]。

3.2 新时期如何开展草原资源调查监测

草原资源调查监测是自然资源调查监测中的一项专项监测,是目前了解草原生态系统生态状况、评定草原生态保护修复工程成效、推进草原保护和持续高效利用的基础。当前,国家生态文明保护建设工作不断加深,在草原资源管理上、在监测内容类别等方面的应用凌驾于调查之上且监测频率也远多于调查。因此在新时期如何开展草原资源调查监测是一项很有意义的任务。结合前人研究现状与国家总体需求,草原调查监测的内容体系应从以下几方面进行完善:

3.2.1 优化调查监测内容体系

目前国家级别的草原固定监测点约有200 多个,但存在数量少、地区分布不均衡、设施设备落后等问题,这极大地阻碍了草原监测工作的开展。为从根本上解决以上问题,构建科学规范的草原监测调查内容体系成为了一项非常紧迫的工作。按照《草原法》与《自然资源调查监测体系构建总体方案》的标准要求,各部门需要在统一的调查、评价、监测制度的基础上,加快建成新时期国家草原监测调查内容体系。首先,需要国家出台标准规范草原调查监管体系,推动草原资源综合观测指标体系建设上升为国家战略性基础工程,得到国家重大专项资金支持。其次,在满足新时代草原生态系统监测评价的基础上,重新全面整理草原调查监测内容指标,结合林地、湿地等自然资源的调查监测内容指标,优化目前的草原调查监测内容指标,为服务现代化草原管理建设迈出重要的一步,为后续监测工作的顺利进行提供助力。最后,由于草原所处的生态环境不同,在开展监测工作的进程中,为持续提升监测的效果,需要根据具体的实际情况制定科学规范的调查监测标准,因此优化草原调查监测内容指标体系是一项很紧迫的工作。

新时期草原调查监测内容体系的构建要与新时期生态文明建设相融合,在不断继承与创新过程中构建属于草原调查监测的“四梁八柱”[15-16] (图1)。草原资源基本情况监测内容包括草原类型、草原数量、草原质量、草原结构和草原功能5 个方面[17](表1)。可结合研究需要和继承以往的调查成果,有针对性的开展草原生态环境监测,草原自然灾害监测、草原生态工程监测及效益评价和草原碳汇等单独的专项调查监测(表2),以适应新时代草原监测的需求。

表1 草原资源基本情况监测内容和因子Table 1 Base condition monitoring of grassland resources and factors

表2 草原资源专项调查监测内容Table 2 Special investigation and monitoring of grassland resources in content

图1 草原调查监测的“四梁八柱”Figure 1 Investigation and monitoring of the Prairie "four beams and eight pillars"

3.2.2 创 新 研 究 方 法 技 术

草原资源调查监测需要在科学继承的基础上不断创新,同时加强新的理论方法和新的科学技术的运用,针对不同的草原类型、指标内容和监测环节都应结合不同的科学技术方法,共同构建草原资源调查监测的科学技术方法体系。要将调查与监测有机融合,调查是为“底图、底线、底板”的建立服务,为构建科学统一的国土空间生态管控体系打下初步基础,而监测的目的则更多的是为了科学地实施“管制、监管和保护修复”服务,最终建成山水林田湖草多要素的生命共同体。简而言之,对全流程、全方位的自然资源管理来说,调查是基础,是本底,而监测则是常态,是未来发展方向[18]。当前草原资源调查观测技术手段正向多源、多方位、自动化观测、立体化观测的新时期[19],“天空地”一体化的多维度立体化观测网络体系将成为新时期草原资源监测的重要研究方向[20]。

典型样地调查:目前常规的草原调查方法主要为地面调查方法,合理选择样地和调查路线,之后使用随机抽样的方法确定调查样方,最后用GPS 进行精准定位[21],主要调查内容包括草原基本信息、立地因子、管理因子、测草因子、生态状况因子和其他因子6 个部分(表3)。

表3 草原资源地面调查主要内容Table 3 Investigation of grassland resources in the ground the main content

“天空地”一体化监测技术,监测系统内的“天”多指卫星遥感监测,“空”多指无人机遥感监测,“地”则为地面观测(分为定位观测和人工固定样地观测),有时还研究地下水井,形成天空地井模式。在遥感卫星数目稳步增加的大背景下以及“互联网 +、大数据平台”“地理信息系统”等一系列新兴技术的革新,数据的光谱、时空分辨率渐渐精细化,模块化。美国、英国和中国等国家持续深入探索应用激光雷达、无人机、高光谱等不同手段的遥感技术,其中中国在2020 年初次结合无人机技术开展地面调查用于森林生态系统评估。结合我国实际,应在已有的海量的遥感数据集的基础上,深入学习先进的技术方法,在国土“三调”成果基础上,坚持以卫星遥感监测为主,“遥感 + 地面”相结合的监测技术手段,点面结合,开展草原资源专项调查,充分应用近红外光谱、高光谱检测技术、光谱成像技术、近地遥感技术等先进技术[22],开展草原生态系统功能价值评估等研究,实现遥感技术在草原资源调查监测中的深入应用。充分利用和发挥无人机组网遥感观测,倾斜摄影测量等技术建设自然资源监测的三维数据库,推动自然资源调查监测能力向天-空-地立体综合观测发展,为自然资源统一管理提供长期、稳定、连续的数据方法支撑,为自然资源管理的重大决策提供理论科学依据[23]。

激光雷达在草地资源调查监测研究中,最早被用来提取灌木的冠层高度,在激光雷达技术不断发展的情况下,技术人员开始在草原结构参数的提取运用激光雷达技术,主要包括植物冠层高度、植被覆盖度等,在提取遥感参数的基础上,建立生物量估算模型,从而实现草原生物量的初步估测。还有部分理论基于草地结构参数和草原生物量,通过遥感获取草原结构参数、草原生物量和地形地貌因子,进一步实现退化草原的恢复监测,还有应用于草地生物多样性的评估[24]。

近地高光谱遥感技术则多应用在草原的生物量估测、草原种类识别、草资源化学成分组成的估测等几个方面的应用,世界目前关于高光谱遥感技术在草资源方面的探索研究相对来说较少,绝大部分应用在森林生态系统和农作物等方面,高光谱遥感结合激光雷达将成为遥感领域在草资源监测方面的新宠[25]。

无人机遥感技术在国内发展的比较晚,但近年来关注的热度很高[26]。朝鲁门[27]、高姻燕等[28]、伏帅等[29]总结了无人机遥感在我国草原生态系统中的发展与应用,得出通过无人机遥感得到的数据产品主要服务于草原动态监测、草原生态安全评估、草地生物量估算、牧草产量评估、草势生长预测及净初级生产力(NPP)反演、草原生物灾害预测预警、航空植保等方面。

草原监测必须坚持“3S”与地面调查相结合的技术路线已成为共识[30]。地面监测为“3S”技术提供本底数据和后续精度验证,并可充分补充遥感技术难以提取的监测指标[31]。结合气候分区与草原资源种类分区,利用部分已有监测点组建一批野外长期定位观测研究台站,承担长期连续监测和资源年度清查的任务。组建稳定的长期扎根于野外台站的专业队伍,以草原植被、气候、土壤、水文地质特征与生物多样性观测为核心内容,不断完善自动化监测设备与信息化传输通道的建设,促使草原生态系统野外定点观测研究站不断发展壮大[32]。通过地面监测,可极大程度提升“3S”技术的效率和精度,通过预测模拟,还可缩短监测的周期,同时可以保障监测的质量。

草原资源的“天空地”一体化观测是新时期草原信息化、科学管理化和生态系统一体化耦合关系研究的重要手段,不仅可以促使生态格局更加安全,还可以实现草原资源动态实时更新,同时也能科学准确地获取草原植被的信息,掌握草原资源生态系统实时状况和生态演变动向。

3.2.3 加 大 成 果 应 用 转 型

依托大数据中心建设,建成自然资源要素综合观测一体化平台系统,按照数据-信息-知识-智慧盘旋上升的数据加工理念,最终实现数据汇聚、管理、专题应用和共享服务功能,成为自然资源部“一张网”“一张图”和“一个平台”的重要节点,充分研究分析已有的观测数据,科学产出重大的咨询研究报告、资源评估报告等有影响力的成果,丰富草原调查监测成果产品形式,通过制作工作简报、自然资源公报等通俗易懂的观测产品,提升观测研究的社会影响力。全方位提高互联网 + 实时监测的能力,主要结合物联网、信息网络爬虫等科学技术手段,逐步实现自动化高效现代化的观测能力[33]。同时强化成果数据共享服务,搭建开源可拓展的自然资源观测平台,实时对接野外观测数据,为相关行业提供综合数据服务,确保草原资源观测数据实用性[34]。通过国家层面推进调查监测数据成果跨行业跨部门使用,避免各业务部门投入人力物力重复工作。根据不同的任务需求,科学合理地制定成果数据共享机制,及时为政府的管理、研究、决策提供数据支撑,合理满足各部门对数据的需要,形成“我家有数据,大家一起用”的调查监测应用的新模式,为自然资源部履职“两统一”职责(统一行使全民所有自然资源资产所有者职责,统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责)、服务国家生态文明建设和自然资源管理提供数据、平台和技术支撑。

4 建议

4.1 切实提高对草原资源与生态监测工作的认识

草原调查监测是草原稳步发展的命脉,是摸清草原资源本底特征,掌握草原生态系统功能、草原产量、草原退化状况、草原各种灾害等一系列的草原基本特征情况,是合理评估草原生态修复保护工程效果、草原生态格局状况,开展草原实时监管的重要技术方法手段,是草原科学保护和永续利用的根基。草原资源系统价值评估不仅需要全国规模的各种基础调查数据,同时,还需要直接观测的数据,尤其是如何用联网观测和试验数据来优化模型参数并降低模型模拟的不确定性,提高预测的准确性,是未来全球变化研究的主要挑战,因此,在这样的背景下,开展自然资源系统的多要素综合观测,整合定位观测-样带调查-区域清查-卫星遥感-社会统计的多源学科数据资源,可为草原资源系统价值评估提供扎实的数据支撑。草原资源的监测观测工作当前仍在起步阶段,要实现草原的现代化管理,在实际工作中不断检验和优化草原调查监测指标体系是基础,而如何在自然资源调查监测体系下开展草原资源调查监测,构架新时代草原调查监测指标体系,既是展开草原调查监测工作的基本,也是自然资源综合调查中的基础性工作。

4.2 加快推进草原资源与生态监测专业团队建设

建立长期稳定的观测团队,实现长期连续支撑。草原资源观测是一个长期连续稳定的观测工作,是在环境艰苦的地区中开展单一、无趣,且短期难见成果的公益性、基础性工作,需要技术人员耐得住寂寞,持续积累基本数据和观测资料,在量变的基础上探索质变的规律和有效地服务于自然资源部“两统一”管理。特别需要一支在国家层面上统一部署、统一观测研究体系标准的、具有很高专业知识的,长期的稳定的野外观测团队。2020 年8 月,自然资源部中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心及其下属的13 个专业中心陆续挂牌成立,其主要任务职能之一就是开展自然资源综合调查监测,是一支装备精良,专业技术较高的团队,主要围绕破解重大资源、生态、环境、灾害问题,支撑服务国家经济社会发展、生态文明建设和自然资源管理中心工作,而草原资源调查监测则为其中的一项专项调查。探索良好的合作机制,积极联合现有的科研院所、大学高校、各省市监测站、各监测点的监测团队,形成长期稳定的草原资源与生态监测专业团队。

4.3 融合创新技术稳步推进草原资源调查监测

随着科学技术、手段的不断革新,激光雷达、无人机等先进遥感技术越来越多地运用在不同尺度、维度自然资源动态调查监测中来。往往单一遥感产品难以满足自然资源要素综合监测的新时代要求,如何实现多源融合、多尺度发展、多平台遥感数据产品的协同作用,构建“天空地”一体化的新时期自然资源调查监测技术规范体系,加速不同类型的自然资源遥感手段应用的统一化、标准化研究,是当前及以后很长一段时间里自然资源综合监测的重点发展方向。与此同时,随着大数据时代的开启,人工智能自动化、云计算与机器学习模拟等高新技术的陆断发展,将加快多源、多尺度、多平台遥感数据在自然资源调查应用中的纵深发展,实现自然资源数量、质量、生态一体化监测和山、水、林、田、湖、草多要素集成化监测,将机器学习与数据挖掘方法技术应用于观测数据智能化、模块化处理,开展模拟研究,分析预测草原生态系统资源与环境动态变化特征;应用数据可视化分析方法,对草原观测数据进行科学直观的体现;应用数据共享服务技术,为国家单位、企业和社会各界有需求的公众提供权威可靠和真实准确的草原资源信息,是草原资源一体化多维度动态调查监测未来的发展研究方向。

4.4 强化综合研究与数据共享服务

强化综合研究。在草资源观测研究层面,不可只关注草资源本身性质,更要加强耦合关系的研究,将草资源与气候、水文、土地、生物等自然资源当作一个有机的整体,科学系统研究资源种类、数量、质量、空间结构变化等,并深入研究各类自然资源间的作用机理、变化动因机制和耦合平衡配比,相互联系及各自转化的过程、预判自然资源的变化趋势,实现对自然资源-生态-环境态势的实时掌握,形成先知先觉的监测预警机制;推进草原生态功能更加完善,生态格局更加安全。建议在最初进行草原资源观测指标体系构建时,便要从“山水林田湖草是一个生命共同体”发展理念出发,结合国家与地方需求,多层次、多维度、多尺度、多要素开展综合观测监测,补足草原生态系统开展综合研究本底数据不足的业务短板。持续加强与数据应用部门的协调,推进野外科学大数据服务于国家重点战略需求。科学合理开展草原碳汇等相关要素的持续观测和研究分析,有效预判国家及当地碳排放变化趋势,摸清碳汇底数,为国家“碳达峰、碳中和”提供精准有效的数据科技支撑。及时为各部门提供周报、月报、年报及相关分析研究报告、预测研究报告、图件等,服务支撑地区健康绿色发展,高效服务管理部门决议决策。持续开展“山水林田湖草”复合生态系统观测试验-预测模拟-监测预警一体化示范研究,推进自然资源管理从“被动生态保护”到“主动生态保护”的转型,为国家及地区生态格局安全提供有力的支撑服务。

5 结论

我国陆地面积广阔,草原资源种类繁多,而长期、稳定、持续地对草原资源多要素进行系统观测,则是探寻自然资源演替规律,揭示自然资源、生态、环境耦合机理的重要手段,是助推生态文明建设和自然资源管理的有力抓手,是支撑服务生态文明建设和自然资源部“两统一”职责的重要一环。只有准确掌握变化环境中各类自然资源在过去-现在-未来的演替规律,才能做出科学评价和支撑决策实现资源-环境-生态三者有机统一,开启新时代生态文明和自然资源统一管理的序幕。

针对草原资源基础数据缺乏、指标体系不够完善、基础创新研究薄弱、监测站点不合理和法规制度亟待完善等问题,要充分结合我国自然资源综合区划、资源环境问题与现实需求,合理利用现有各类观测站点基础条件,系统考虑,统筹部署,进一步优化站网结构,科学布局站点。引导观测内容由传统的单要素、单指标向草原生态系统全资源要素的综合性观测;观测方法由传统方法走向“天空地”一体化全方位、多手段的融合观测;观测时间由单时间段转向连续、稳定的长期观测;观测区域由草原本身走向区划系统的全要素、全方位观测;观测尺度上由单点观测走向全国乃至全球的联网观测。同时积极推动自然资源部层面成立相关领导小组,建立跨部门的长期有效的合作机制,做好顶层设计,在“协调创新、联合合作、资源共享、优势互补”的理念下,推动与相关科研院所的深度合作,成立自然资源要素综合观测联盟。制定统一的观测指标体系、技术标准和规范,搭建综合信息管理平台,统筹各站点平台资源和数据,开展长期草原生态系统结构与功能研究,通过新建和改造升级,尽快搭建起全国自然资源要素综合观测站网。

当前草原生态系统长期综合观测依旧存在很大的挑战,需要我们科技人员耐得住寂寞,坚定理想信念,持续开展综合研究,在不断实践中总结科学经验,结合前人的经验,综合运用当前先进的科技手段,总结凝练先进的理论方法和技术指标体系,加快实现覆盖全国的草原资源的长期、连续、稳定观测,为国家的永续发展提供助力。

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