王森林,王宏年,羅軍偉,吳 可,王愛東,秦乃花,趙迎子
(山東省林業(yè)監(jiān)測規(guī)劃院,山東 濟南250014)
草原資源為我國面積最大的陸地生態(tài)系統(tǒng),是國家重要的戰(zhàn)略自然資源,也是牧區(qū)牧民群眾最基礎的生產(chǎn)生活資料。開展草原資源調(diào)查及監(jiān)測評價,準確、全面掌握全國草原資源與生態(tài)狀況,是推進草原生態(tài)文明建設、科學保護建設草原、促進草原合理利用的前提?!秶鴦赵宏P于促進牧區(qū)又好又快發(fā)展的若干意見》(國發(fā)〔2011〕17號)明確要求,“落實草原動態(tài)監(jiān)測和資源調(diào)查制度,每年進行動態(tài)監(jiān)測,每五年開展一次草原資源全面調(diào)查”。今年4月上旬,自然資源部開始部署全國草原資源綜合植被蓋度與生物量調(diào)查工作,這是落實“山、水、林、田、湖、草”生命共同體一次快速行動,該項工作以外協(xié)項目方式委托中國國土勘測規(guī)劃院承擔,我省工作也以項目承擔方式開展。
歷史上全國共開展了兩次草原(草場、草地)調(diào)查,第一次是1979-1985年由原農(nóng)業(yè)部組織完成的全國草場資源詳查,采用18類分類標準,調(diào)查主要內(nèi)容為四度、一量,即高度、多度、頻度、蓋度、生物量;第二次是2017-2018年同樣由原農(nóng)業(yè)部組織完成的全國草地資源清查,采用9類分類標準,調(diào)查主要內(nèi)容為四度、一量。目前自然資源部正組織開展全國草原資源專項調(diào)查監(jiān)測,采用18類分類標準,調(diào)查主要內(nèi)容為二度、一量,即高度、蓋度、生物量,通過野外設置一般草灌樣地樣方或高大草灌樣地樣方完成。
主要調(diào)查內(nèi)容包括植被覆蓋度、主要植物平均高度、單位生物量(鮮重、干重),同時調(diào)查草原類型(暖性灌草叢、暖性草叢、低地草甸等類型)、坡向(包陽坡、半陽坡、半陰坡、陰坡,山地丘陵調(diào)查)、坡位(包括坡頂、坡上部、坡中部、坡下部、坡底,山地丘陵調(diào)查)、土壤質地(粘土、重壤土、中壤土、輕壤土、砂壤土、砂土、粉砂土、礫質)、地表特征(包括覆沙、侵蝕、鹽堿斑、裸地面積比例等)、放牧利用方式(全年放牧、冷季放牧、暖季放牧、春秋放牧、打草場、禁牧等)以及主要植物種類、經(jīng)緯度、海拔高度等等。 詳見表1、表2、表3。
把通過國土三調(diào)初步成果確定的100個草地樣地圖斑轉化為kml文件—導入奧維地圖(下載奧維地圖—打開,點擊收藏夾,點菜單,新建文件夾(比如草原點位)—在微信中打開kml文件—點擊多次,直至出現(xiàn)列表,點導入,選擇草原點位文件夾,確定,導入成功即完成)—通過導航尋找樣地位置—確定草原類型—草地性質(灌草高度、是否存在大株叢)—設置樣方(一般草灌樣方、高大草灌樣方)—拍照(樣地、樣方)—調(diào)查樣方(高度、蓋度、鮮重、植物種類、土壤質地、地表特征、利用方式等)—填寫卡片—數(shù)據(jù)錄入。
表1 樣地基本特征調(diào)查表
2.2.1 樣地面積
樣地是用于草原資源地面調(diào)查監(jiān)測而限定的區(qū)域,按照中國國土勘測規(guī)劃院有關要求,國家要求樣地面積不小于100hm2。根據(jù)山東實際,并結合國土三調(diào)初步成果,我省調(diào)查的100個樣地從三調(diào)初步成果中選取,最小面積為50hm2。
2.2.2 樣地設置原則
樣地設置應選擇具有代表性的典型草原資源地段,樣地內(nèi)生境條件、植物群落種類組成、植物群落結構、利用方式和利用強度等應具有相對一致性?;疽笕缦拢?/p>
(1)應設置在面積較大、分布廣泛、代表性強的草原類型區(qū)。
(2)應選擇具有草原優(yōu)勢種、建群種等的草原類型區(qū)域。
(3)在山地垂直帶草原,樣地應設置在垂直帶的中部,樣地內(nèi)草原坡度、坡向和坡位應相對一致。
(4)在隱域性草原,樣地應設置在生境條件相對均勻一致的區(qū)域,草原植被呈斑塊狀分布且異質性較大時,則應適當增加樣地數(shù)量、減小樣地面積。
(5)在利用方式不同或利用強度不一致的草原,應分別設置樣地。當草原利用方式或利用強度發(fā)生變化時,應增設與原樣地生境條件相似的對照樣地。
(6)樣地應均勻布設,不宜設置在草原類型過渡帶上。
2.2.3 樣地分布
按照國家有關部門要求,山東設置的100個樣地,分布在11市、40縣(市、區(qū)),其中濟南市、青島市、淄博市、棗莊市、東營市、煙臺市、濰坊市、泰安市、威海市、臨沂市、濱州市,涉及的縣(市、區(qū))和樣地個數(shù)分別為 6、16 個;5、9 個;3、6 個;5、13 個;2、6 個;2、4 個;3、9 個;5、10 個;2、6 個;4、10 個;3、11 個。
樣方是能夠代表樣地信息特征的基本調(diào)查單元,樣地調(diào)查通過調(diào)查樣方來完成。樣方調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)是建立遙感模型、計算草原資源生物量(產(chǎn)草量)和綜合植被覆蓋度的重要參數(shù)。樣方應在樣地范圍內(nèi)選擇。
2.3.1 樣方設置要求
(1)在樣地內(nèi)隨機選擇第1個樣方,然后按照一定方向、距離依次確定第2個、第3個……等其它樣方。樣方之間間隔應不少于200m,具有代表性。
(2)如遇河流、圍欄等障礙時,可在周圍草原類型相同、生境條件基本一致的鄰近地段,選擇具有與原定樣方相似代表性的地點設置樣方。
(3)為獲得更準確的生物量,在調(diào)查的樣地內(nèi),盡可能選擇未利用區(qū)域設置樣方。
2.3.2 樣方種類、大小和數(shù)量
根據(jù)樣地植被狀況,將樣方劃分為兩種類型,一般草灌樣地樣方、高大草灌樣地樣方。
(1)一般草灌樣地樣方
1)植被特征
樣地內(nèi)只有低矮草本,或者擁有低矮草本和矮灌木,草本高度一般在80cm以下、矮灌木高度在50cm以下,且不形成大株叢。
2)樣方大小
一般設為1m×1m,若樣地植被分布呈斑塊狀或者較為稀疏,應將樣方擴大到1m×2m或2m×2m。
3)設置數(shù)量
樣地內(nèi)一般應設置3~5個樣方,如果面積大、生境條件變異大的樣地,應適當增設樣方。
(2)高大草灌樣地樣方
1)植被特征
樣地內(nèi)具有高大草本植物及灌木,通常形成株叢,有堅硬而家畜不能直接采食的枝條,且數(shù)量較多。草本植物高度一般在80cm以上,灌木高度在50cm以上。
2)樣方大小
高大草灌樣方大小一般設為10m×10m。
3)設置數(shù)量
樣地內(nèi)通常只設置一個樣方。
2.4.1 一般草灌樣地樣方、高大草灌樣地樣方調(diào)查說明
(1)樣地調(diào)查共涉及3個表格,表1樣地基本特征調(diào)查表、表2一般草灌樣地樣方調(diào)查表、表3高大草灌樣地樣方調(diào)查表,對于一個樣地來說只填寫其中兩個,表1和表2或表1和表3,一般草灌樣地填寫前者,高大草灌樣地填寫后者。
(2)一般草灌樣地樣方調(diào)查一般要提供7張(或更多)不同要求的照片,高大草灌樣地樣方調(diào)查要提供5張不同要求的照片。
(3)在進入調(diào)查樣地之后設置樣方之前,拍攝具有樣地特征的全景照片,作為第1張景觀照片,其編號與樣地編號相同,如臨沂市平邑縣第1個樣地(景觀照片)編號為山東省臨沂市平邑縣-001,就近測定樣地經(jīng)緯度,填寫表2樣地基本特征調(diào)查表。其余內(nèi)容見一般草灌樣地樣方調(diào)查、高大草灌樣地樣方調(diào)查分述。
2.4.2 一般草灌樣地樣方調(diào)查的主要內(nèi)容和方法
一般草灌樣地,在第1個樣方設定之后調(diào)查之前,拍攝樣方所在區(qū)域最有代表性的景觀照片1張,并對照片進行對應樣地的同名編號(后加序號),如臨沂市平邑縣第1個樣地的第1個樣方周圍景觀照片,編號為山東省臨沂市平邑縣-001(1);樣方需要拍攝1張以樣方中心上方垂直向地面的俯視照,照片應涵蓋樣方整個范圍,其編號與樣方編號相同,如臨沂市平邑縣第1個樣地第1個樣方編號為山東省臨沂市平邑縣-001-01;就近測定樣方經(jīng)緯度、海拔高度、植被覆蓋度、草群平均高度、要植物種名稱。第2~3個(或更多)樣方編號、照片編號、調(diào)查內(nèi)容同第1個樣方,所有調(diào)查數(shù)據(jù)填寫到表3一般草灌樣地樣方調(diào)查表相應欄目。
(1)植被覆蓋度
指樣方內(nèi)各種植物地上部分垂直投影覆蓋地表面積的百分比。
1)目測法
目測并估計樣方內(nèi)所有植物垂直投影的面積。特點是速度快,但準確度低。
2)針刺法
在一個樣方內(nèi),每隔一定間距用探針垂直向下刺,若有植物,記做1,無則記做0,然后計算其出現(xiàn)頻率,即植被覆蓋度。特點是速度慢,但準確度高。
3)其它
采用相關軟件計算。
(2)草群平均高度
指樣方內(nèi)大多數(shù)植物枝條或草層葉片集中分布的平均自然高度,即在量測高度時維持枝葉自然狀態(tài),不需要扶正拉直。
通過目測確定位置后測量高度。
(3)主要植物種名稱
樣方內(nèi)優(yōu)勢種或群落的建群種的規(guī)范中文名稱。
采用目測法或軟件識別方法。
(4)生物量測定
指在草原資源植被生長盛期(花期或抽穗期),樣方內(nèi)地上植物生物量(產(chǎn)草量)。
1)鮮重調(diào)查方法
①剪割 對樣方內(nèi)的草本、高大草本等植物齊地面剪割,矮灌木和灌木只剪割當年生枝條(包括葉子),剪割完成后收集干凈。
②測量鮮重 將剪割下來的植物,立即使用便攜式天平稱量植物重量,即為鮮重,單位g,保留1位小數(shù)。新鮮植物樣品裝袋稱重后,在包裝袋標明所屬樣地及樣方號、樣品鮮重等。
③平均鮮重 指樣地內(nèi)所調(diào)查的所有樣方植物鮮重的平均值,單位g,保留1位小數(shù)。
2)風干重調(diào)查方法
①測量風干重 經(jīng)過一定時間自然風干,在其重量基本穩(wěn)定時,測其重量,結果即為風干重,單位g,保留1位小數(shù)。
②平均風干重 指樣地內(nèi)所調(diào)查的所有樣方植物風干重的平均值,單位g,保留1位小數(shù)。
(5)生物量折算
生物量折算,即將調(diào)查樣地樣方內(nèi)植物鮮重和風干重分別折算為面積1hm2的植物鮮重和風干重(kg/hm2),方法是將調(diào)查樣地的所有樣方單位面積植物鮮重、風干重(g/m2)平均數(shù)值乘以10。如某一樣地的3個樣方單位面積植物鮮重、風干重平均值分別為 500g/m2、200g/m2,折算為鮮重、干重生物量即分別是5000kg/hm2、2000kg/hm2。相關內(nèi)容、數(shù)據(jù)填入表2。
表2 一般草灌樣地樣方調(diào)查表
2.4.3 高大草灌樣地樣方調(diào)查的主要內(nèi)容和方法
高大草灌樣地,在對高大草灌樣地大樣方(10m×10m)設置之后,拍攝樣方所在區(qū)域最有代表性的景觀照片至少1張,并對照片進行對應樣地的同名編號(后加序號),如臨沂市平邑縣第1個樣地的大樣方景觀照片,編號為山東省臨沂市平邑縣-001(1);樣方需要拍攝1張以樣方中心上方垂直向地面的俯視照,照片應涵蓋樣方整個范圍,其編號與樣方編號相同,如臨沂市平邑縣第1個樣地第1個樣方編號為山東省臨沂市平邑縣-001-01;測定樣方經(jīng)緯度、海拔高度。第2~3個樣方編號、照片編號、調(diào)查內(nèi)容參照第1個樣方,所有調(diào)查數(shù)據(jù)填寫到表4高大草灌樣地樣方調(diào)查表相應欄目。
在高大草灌樣方內(nèi),如存在草本及矮灌木植被類型,則應單獨調(diào)查。
(1)草本及矮灌木調(diào)查
在100m2高大草灌樣方內(nèi),存在草本及矮灌木植被特征時,要在高大草灌樣方內(nèi)設置3個1m×1m的草灌小樣方進行調(diào)查。調(diào)查內(nèi)容和方法同“一般草灌樣方調(diào)查的主要內(nèi)容和方法”。
(2)高大草本植物及灌木調(diào)查
1)高大草本植物及灌木名稱
采用觀察等方法記錄主要優(yōu)勢種名稱,如荊條、黃背草、芒、野古草等。
2)株叢數(shù)
調(diào)查100m2樣方內(nèi),高大草本植物及灌木株叢的數(shù)量。
根據(jù)樣方內(nèi)高大草本植物及灌木株叢,按照冠幅直徑的大小劃分為大株叢、中株叢和小株叢等三種。如樣方內(nèi)株叢大小較為均一,冠幅直徑相差不足10%~20%時,可以不分種類,也可以只分為大株叢和小株叢等兩種。
3)叢徑
分別選取有代表性的大株叢、中株叢和小株叢等各1叢,稱為典型大株叢、典型中株叢和典型小株叢,分別測量其冠幅直徑,即為叢徑。
4)(大株叢、中株叢和小株叢)植物鮮重和風干重
大株叢植物鮮重調(diào)查時,剪取樣方內(nèi)典型大株叢的當年生枝條,并立即稱重,將該重量乘大株叢數(shù),即為樣方內(nèi)大株叢植物鮮重。中株叢和小株叢植物鮮重調(diào)查方法與此相同。
風干重:將剪下的新鮮植物裝袋(標明樣品所屬樣地及樣方號、樣品鮮重等),待自然風干后再測重量,即為風干重。
5)高大草本植物及灌木覆蓋面積(m2)
分別測量典型大株叢、典型中株叢和典型小株叢的冠幅直徑,按圓面積(πD2/4)計算方法,計算單株叢覆蓋面積,單位m2,保留1位小數(shù)。
高大草本植物及灌木覆蓋面積m2=典型大株叢覆蓋面積×大株叢數(shù)m2+典型中株叢覆蓋面積×中株叢數(shù)m2+典型小株叢覆蓋面積×小株叢數(shù)m2。
6)高大草本植物及灌木生物量折算(kg/hm2)
高大草本植物及灌木鮮重折算kg/hm2=大株叢植物鮮重/大株叢覆蓋面積×0.1kg/hm2+中株叢植物鮮重/中株叢覆蓋面積×0.1kg/hm2+小株叢植物鮮重/小株叢覆蓋面積×0.1kg/hm2。
高大草本植物及灌木風干重折算方法與此相同。
7)100m2樣方內(nèi)總生物量
總生物量 =草灌樣方生物量折算×(100-高大草本植物及灌木覆蓋面積)×0.1kg/hm2+高大草本植物及灌木生物量折算kg/hm2。相關內(nèi)容、數(shù)據(jù)填入表3。
(1)在山地或者丘陵地區(qū)尤其是在坡度較大的山地,設置10m×10m或者1m×1m、1m×2m樣地樣方時,建議采取平距改為斜距,這樣可以降低調(diào)查誤差。
(2)既然該項工作為調(diào)查監(jiān)測,就有個工作持續(xù)性、對比性,建議在本次調(diào)查中設置利用的10m×10m或者1m×1m、1m×2m樣地樣方,四周做好固定標志,最起碼也要涂上鮮艷的紅漆,以備下次調(diào)查時便于查找。
(3)表1中,如果填寫具有高大草本及灌木,原則上就應當設置高大草灌樣地樣方,填寫調(diào)查表3。
表3 高大草灌樣地樣方調(diào)查表