肖粵新，王步清，鞏 浩，施 招，王榮譚，成 明，許開宏

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局長沙自然資源綜合調(diào)查中心, 湖南 長沙 410600；2.自然資源部自然資源要素耦合過程與效應(yīng)重點實驗室, 北京 100055）

草原面積大概占全球陸地總面積的24%，草原生態(tài)系統(tǒng)是全世界最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，在水源涵養(yǎng)、水土保持、碳氮平衡、生物多樣性保護、氣候調(diào)節(jié)、防風固沙等方面均有著不可替代的功能[1]。我國主要陸地生態(tài)系統(tǒng)可分為森林生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)、荒漠生態(tài)系統(tǒng)、濕地生態(tài)系統(tǒng)以及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，其中草原生態(tài)系統(tǒng)目前是中國最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)，是長江、黃河、雅魯藏布江等主要河流水系的源頭，是中國絕大部分少數(shù)民族集中生活區(qū)域，對維持我國生態(tài)系統(tǒng)格局穩(wěn)定、水源地保護及水環(huán)境安全、社會和諧穩(wěn)定具有極其特殊的意義。我國現(xiàn)有3.928 億hm2的天然草原，約占我國國土面積的40.9%，約占全球草原面積的12%[2]，是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)面積的2.9 倍、森林生態(tài)系統(tǒng)面積的1.9倍，是二者范圍之和的1.2 倍[3]。從地理位置分布范圍上來看，41%的草原面積分布在中國北方，38%的草原位于青藏高原地區(qū)，21%分布在我國長江以南地區(qū)，我國青藏高原與北方主要為大面積的天然草原、草地，南方基本上為草山、小型草坡[4]。

2020 年1 月17 日，自然資源部發(fā)布《自然資源調(diào)查監(jiān)測體系構(gòu)建總體方案》，方案明確提出需要查明草原類型、等級、生物量、生態(tài)環(huán)境和各種生物變化情況等，以便獲取我國各地區(qū)的草原蓋度、草原生產(chǎn)力利用狀況等，掌握各地區(qū)草原植被生長、生產(chǎn)利用、生態(tài)退化、草原三害及草原生態(tài)環(huán)境保護等動態(tài)信息，發(fā)布年度監(jiān)測報告及各種重要數(shù)據(jù)[5]。進一步明確提出草原資源調(diào)查監(jiān)測是自然資源調(diào)查監(jiān)測中的一項專題監(jiān)測，當前，我國生態(tài)文明建設(shè)發(fā)展正處于穩(wěn)步發(fā)展階段，草原生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)面臨著機遇和挑戰(zhàn)，而草原生態(tài)系統(tǒng)定位觀測是草原生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展的引領(lǐng)性工作，其目的是徹底掌握草原、草地、草山、草坡和草資源的類別、數(shù)量、生態(tài)質(zhì)量及面積分布，合理分析草原生態(tài)系統(tǒng)特征，科學客觀評價草原管理水平與績效，對草原資源進一步提出系統(tǒng)優(yōu)化、維持草原平衡、保護與利用的意見，是獲得草原變化第一手數(shù)據(jù)、摸清草原退化原因和恢復機制、補齊草原工作短板的重要基礎(chǔ)。一直以來，黨中央、國務(wù)院高度重視，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、科技部、中國地質(zhì)調(diào)查局、國家林業(yè)局和中國科學院做了大量工作，但與森林生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)相比，草原生態(tài)系統(tǒng)定位觀測工作相對落后，在面積廣闊、類型豐富多樣的草原生態(tài)系統(tǒng)只有12 個國家野外站，經(jīng)費投入不足、基礎(chǔ)設(shè)施落后、人才隊伍薄弱、科技成果零散等問題比較突出。特別是與其他國家相比投入時間較短，例如美國克羅拉多草原、俄羅斯卡門草原、北哈薩克斯坦中亞草原、英國洛桑的草原監(jiān)測工作都有上百年歷史，而我國草原生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測發(fā)展僅30 多年，從而缺乏系統(tǒng)性、全方位的草原生態(tài)系統(tǒng)長序列數(shù)據(jù)，導致草原退化機理不清，治理修復技術(shù)匱乏，難以為草原生態(tài)保護工作提供強有力的科技支撐，因此加快推進構(gòu)建新時期草原資源調(diào)查監(jiān)測格局體系是當前迫切需要進行的工作，具有極其重大的現(xiàn)實意義[6]。

黨的十八大以來，國家大力推進生態(tài)文明建設(shè)，保護修復草原生態(tài)、重現(xiàn)綠水青山成為草原工作的首要任務(wù)?？倳涥懤m(xù)提出了將生態(tài)文明建設(shè)納入中國特色社會主義“五位一體”的總體布局，堅持山水林田湖草是一個生命共同體的理念和要求，草原生態(tài)系統(tǒng)作為我國陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一，建立草原生態(tài)系統(tǒng)定位觀測網(wǎng)絡(luò)，是加強草原科技創(chuàng)新，提升科技支撐能力，解決草原生態(tài)問題的必然選擇。當前，我國科技創(chuàng)新正處于大有作為的重要戰(zhàn)略機遇期，而生態(tài)系統(tǒng)野外綜合觀測研究站的建立已成為中國科技創(chuàng)新內(nèi)容體系的重要組成部分，森林、草原、農(nóng)田、濕地、荒漠等類型的野外站，通過長期定位綜合觀測研究，為國家生態(tài)系統(tǒng)保護、青藏鐵路、三北防護林工程、退耕還濕還草還林、碳源碳匯研究等國家重大生態(tài)建設(shè)提供了科學的數(shù)據(jù)支撐?；谝巴馀_站開展的跨區(qū)域跨學科的聯(lián)網(wǎng)觀測和聯(lián)網(wǎng)試驗，引領(lǐng)了我國和亞洲地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)觀測研究網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，為學科發(fā)展和國家經(jīng)濟社會發(fā)展作出了重大貢獻。因此，本文通過對中國草原調(diào)查監(jiān)測的發(fā)展歷程、內(nèi)容指標體系、人才隊伍建設(shè)、基礎(chǔ)研究和法規(guī)制度等方面的綜合研究和總結(jié)思考，以期為草原資源調(diào)查監(jiān)測下一步的發(fā)展提供參考和借鑒，為草原生態(tài)安全系統(tǒng)格局，國家生態(tài)文明建設(shè)提供一定的支撐作用。

1 草原調(diào)查監(jiān)測的發(fā)展歷程

建國后，我國的草原資源建設(shè)工作主要為草資源調(diào)查與監(jiān)測兩個部分。其中，最先開始的為草原調(diào)查工作，于20 世紀50 年代開展，由地方政府組織對中國北方草原牧區(qū)開展區(qū)域性草資源調(diào)查，初步查清青藏高原和北方天然草原資源情況。全國性的草原調(diào)查共開展了3 次，第一次是20 世紀80 年代原農(nóng)業(yè)部組織的“第一次全國草場資源調(diào)查”，查明草地資源面積分布、縣級草地類型、等級等情況；第二次草原調(diào)查于2017-2018 年進行，在原農(nóng)業(yè)部畜牧業(yè)司的組織下，全國開展了“草地資源清查”，開展草地資源等級、退化、沙化及石漠化情況；第三次調(diào)查始于2019 年，自然資源部組織實施的以綜合植被覆蓋指數(shù)為主的草原資源專項調(diào)查。

我國草原監(jiān)測始則開展較晚，大概在20 世紀90 年代，并且在此過程中“3S”技術(shù)得到了有效的應(yīng)用。2003 年后，原國家農(nóng)業(yè)部初步建立了草原監(jiān)理中心，之后草原監(jiān)理總站也在各地政府、科研機構(gòu)的支持下陸續(xù)成立，從此，中國的草原監(jiān)測初步邁入了嶄新的發(fā)展階段。2005 年，我國發(fā)布了第一個國家層面的草原監(jiān)測報告，截止至今，已連續(xù)發(fā)布16 年。經(jīng)過近30 多年來的研究探索，草原監(jiān)測工作初步形成規(guī)模，建成了年度監(jiān)測機制。但是，在當前形勢下，草原發(fā)展仍然面臨新的任務(wù)、新的壓力，草原監(jiān)測機制亟需進一步加強和完善。為繼續(xù)做好全國性草原資源普查工作，2021 年根據(jù)自然資源部調(diào)查監(jiān)測司和中國地質(zhì)調(diào)查局自然資源綜合調(diào)查指揮中心的統(tǒng)一部署，在國土“三調(diào)”已經(jīng)獲取最新草原面積分布的基礎(chǔ)上，主要調(diào)查草原類型、草原植被蓋度、高度、生物量、優(yōu)勢草種及生境狀況等。調(diào)查方法也采用地面調(diào)查和遙感監(jiān)測結(jié)合的方法測算草原資源綜合植被蓋度與生物量指標，分析形成綜合調(diào)查成果，以確保全面查清草原資源與其動態(tài)情況，為加強草原資源保護，開展生態(tài)修復，開發(fā)利用監(jiān)管，推進草原領(lǐng)域生態(tài)文明體制改革和生態(tài)文明建設(shè)，提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

2 存在主要問題

2.1 草原資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)較為缺乏

當前草原資源監(jiān)測面臨最大的問題就是本底數(shù)據(jù)不清，一直使用20 世紀80 年代開展草原調(diào)查取得的數(shù)據(jù)。經(jīng)過30 來年的自然規(guī)律變化和工程建設(shè)，草原的面積分布、種類、數(shù)量與生物量等陸續(xù)發(fā)生了極大的變化。草原退化、鹽堿化與沙漠化、草原開墾面積變化未及時進行年度數(shù)據(jù)更新，使得草原基本現(xiàn)狀不明。同時草原權(quán)屬范圍不清，部門各自為政，分類標準相差較大，數(shù)據(jù)庫建設(shè)標準不一，數(shù)據(jù)內(nèi)容差異大，導致草原管理部門權(quán)威性急劇下降，科研數(shù)據(jù)也缺乏說服力。而且，國土“三調(diào)”數(shù)據(jù)公布的結(jié)果僅能從宏觀層面上為草原部門的政策制定提供一定依據(jù)，已滿足不了新時期草原的生產(chǎn)管理要求。

2.2 調(diào)查監(jiān)測指標體系不夠完善

目前，我國雖然已經(jīng)構(gòu)建了草原資源連續(xù)清查和年度監(jiān)測的內(nèi)容體系，監(jiān)測內(nèi)容大概包括草原資源基本特征、草原生態(tài)健康狀況、草原災(zāi)害基本信息、草原保護修復工程效益等。但在新的理論形勢下，我國的監(jiān)測體系并未完全與草原生態(tài)保護修復、草原動態(tài)監(jiān)測、草原年度調(diào)查監(jiān)測更新、草原應(yīng)急監(jiān)測等融為一體，極大程度地降低了草原調(diào)查監(jiān)測工作的效果。由于草原系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏，導致草原監(jiān)測內(nèi)容指標不夠完整，與現(xiàn)代草原管理與生態(tài)文明建設(shè)的實際需要不相適應(yīng)，需要對當前的草原調(diào)查、監(jiān)測內(nèi)容體系相對應(yīng)的監(jiān)測指標進行調(diào)整、補充和優(yōu)化，建立不同時空維度、不同指標內(nèi)容、不同功能用途的分類分級體系，以適應(yīng)草原生態(tài)系統(tǒng)保護利用和發(fā)展建設(shè)的需求[7]。

2.3 資金投入不足、基礎(chǔ)科技創(chuàng)新研究

草原調(diào)查監(jiān)測屬于高度流散型作業(yè)，工作量大、范圍廣、任務(wù)較重，需要較多的人員和時間，而我國與發(fā)達國家相比，暫未形成高效的投入與保障機制，調(diào)查經(jīng)費長期投入不足，得不到穩(wěn)定的保障。草原調(diào)查監(jiān)測方面開展了一些基礎(chǔ)研究，但已建臺站大部分研究內(nèi)容單一，側(cè)重于草原生產(chǎn)利用，對草原基礎(chǔ)資料研究往往只停留在表面，研究程度較淺，未及時產(chǎn)出較為重要的研究成果，調(diào)查數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化率較低，具有引領(lǐng)性成果更為稀缺，技術(shù)保障不足，學術(shù)影響力低。因工作生活條件艱苦、整體待遇不高，很難吸引優(yōu)秀的技術(shù)人員和穩(wěn)定科研團隊，導致難以開展長期連續(xù)的觀測、試驗和研究，整體研究水平不但低于國際同類臺站，與國內(nèi)農(nóng)田、森林生態(tài)系統(tǒng)臺站比較也有較大差距，需要在現(xiàn)有國家站的基礎(chǔ)上補齊短板，進行系統(tǒng)化建設(shè)。

2.4 調(diào)查監(jiān)測力量薄弱，地面監(jiān)測站點較少

雖然我國已形成了一定數(shù)量規(guī)模的草原調(diào)查監(jiān)測部門機構(gòu)，但因為調(diào)查監(jiān)測技術(shù)及裝備較為落后，甚至配備不齊，加之部分人員專業(yè)技術(shù)知識缺乏、調(diào)查監(jiān)測技術(shù)水平低，在實際問題中解決能力不夠靈活等因素，導致目前草原調(diào)查監(jiān)測與林業(yè)調(diào)查監(jiān)測來說力量相對比較薄弱。當前，我國初步建立了200 個左右的國家級草原固定監(jiān)測點，與其他國家監(jiān)測點相比，草原固定監(jiān)測站點目前還存在站點數(shù)目少、空間分布不均衡、基礎(chǔ)建設(shè)落后的問題[8]。草原調(diào)查向監(jiān)測發(fā)展的關(guān)鍵點是沒有建立相對應(yīng)的技術(shù)標準和完善的管理制度，導致野外長期調(diào)查點未能及時有效的發(fā)展成為野外固定監(jiān)測站。此外，盡管一部分草原大省建立了一定數(shù)量的省級草原固定監(jiān)測點，但監(jiān)測點總體上較少，還需加大建設(shè)力度。

2.5 法規(guī)制度體系亟需完善

我國目前使用的草原資源領(lǐng)域法律體系沒有形成一定的系統(tǒng)性，沒有劃分明確的責任主體，調(diào)查技術(shù)體系未完全統(tǒng)一，甚至存在同一空間中的草原資源受多部法律管理的情況。研究構(gòu)建統(tǒng)一的草原資源調(diào)查監(jiān)測法律制度體系，是進一步推動草原資源調(diào)查監(jiān)測有法可依的必要保障?，F(xiàn)階段，亟需按照新時代新理念查閱已有的草原資源法律制度，去其糟粕，取其精華，優(yōu)化不足，使其成為內(nèi)容體系完整、高效可實施的行業(yè)法規(guī)[9]。進一步規(guī)范各級部門在草原資源調(diào)查監(jiān)測中的職責范圍，明確分工、調(diào)查監(jiān)測頻率周期、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、成果共享機制等。具體來說，在目前的草原法治體系建設(shè)中，需要在持續(xù)貫徹落實《中華人民共和國草原法》的基礎(chǔ)上，參照省部及地方政府發(fā)布的有關(guān)法律政策規(guī)定，制定適合于草原生態(tài)系統(tǒng)保護的法規(guī)制度，并通過積極引導落實草原基本保護制度的形勢，為草原生態(tài)系統(tǒng)的整體健康發(fā)展提供科學保障[10]。

3 監(jiān)測體系下如何開展草原資源調(diào)查

3.1 自然資源調(diào)查監(jiān)測體系介紹

我國觀測研究網(wǎng)絡(luò)建設(shè)起步較晚，但近40 年來發(fā)展迅速，據(jù)統(tǒng)計，全國各類野外綜合觀測站約7 000 個，自然資源類600 余個[11]。按照服務(wù)的對象與目的，初步分為科研網(wǎng)和部門的業(yè)務(wù)網(wǎng)。其中，中國科學院生態(tài)系統(tǒng)觀測網(wǎng)屬于典型的科研網(wǎng)，主要對水、土、氣、生等多種自然要素展開定位觀測和綜合研究，旨在解決重大科學問題；而水利部、生態(tài)環(huán)境部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、中國氣象局等部門建設(shè)的觀測網(wǎng)則屬于典型的業(yè)務(wù)網(wǎng)，研究對象主要為單項資源和其相關(guān)的環(huán)境要素，以支撐部門業(yè)務(wù)運行和管理為主，兩者研究尺度較為單一，往往停留在某一要素上[12]，這些臺站整體布局不盡合理，其中東部較多、中西部艱苦地區(qū)則較少，而在一些環(huán)境變化比較敏感、生態(tài)脆弱不穩(wěn)定的地區(qū)數(shù)量更少，不能滿足自然資源管理的需求；各臺站隸屬多個部門與單位，缺少系統(tǒng)性，未形成一個系統(tǒng)的觀測體系；缺乏跨站、跨區(qū)域的協(xié)作研究，觀測數(shù)據(jù)未能形成自然資源三維時空數(shù)據(jù)庫。另一方面，數(shù)據(jù)采集、智能化分析處理和標準化管理仍缺少相對應(yīng)的規(guī)范，缺乏有效的資源數(shù)據(jù)共享機制，嚴重制約研究成果產(chǎn)出，無法滿足自然資源部的“統(tǒng)一組織開展、統(tǒng)一法規(guī)依據(jù)、統(tǒng)一調(diào)查體系、統(tǒng)一分類標準、統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范、統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺”的“六統(tǒng)一”自然資源調(diào)查監(jiān)測體系的要求。而自然資源要素綜合觀測體系的提出就是針對以上的各觀測網(wǎng)絡(luò)中的問題和滿足自然資源管理的現(xiàn)實需求，以自然資源綜合區(qū)劃為單元，以該區(qū)劃內(nèi)所有的自然資源要素為調(diào)查研究對象，定位為科研加業(yè)務(wù)網(wǎng)，其中科研是為了更好地服務(wù)業(yè)務(wù)，以“系統(tǒng)調(diào)查、觀測試驗、模擬預(yù)測、評價咨詢”為宗旨，以區(qū)域自然資源結(jié)構(gòu)配比、區(qū)域水循環(huán)-水量平衡研究、區(qū)域生物地球化學循環(huán)過程、氣候?qū)ψ匀毁Y源系統(tǒng)影響、陸地生物多樣性、四位一體探測技術(shù)方法的六大研究方向。觀測站網(wǎng)建設(shè)主要按照一級站、二級站、三級站的金字塔型在各區(qū)劃進行觀測站網(wǎng)布設(shè)，其中一級站控制12 個一級自然資源區(qū)劃，以管理、衛(wèi)星遙感觀測兼大型綜合研究為主，定位為觀測研究中心；二級站控制105 個三級自然資源區(qū)劃，為有人值守的原位觀測實驗、航空遙感觀測兼綜合研究，定位為野外科學觀測研究站；三級站控制803 個四級自然資源區(qū)劃，定位為無人值守兼定期調(diào)查觀測為主的野外科學觀測站。并通過自建、改建、融合共建的方式進行分層次分級別的建設(shè)。圍繞觀測要素，內(nèi)容指標，以野外臺站為基礎(chǔ)，綜合衛(wèi)星遙感、人工調(diào)查和長期定位觀測等方法手段，按照統(tǒng)一標準的技術(shù)方法和觀測儀器裝備，開展長期、連續(xù)、穩(wěn)定的定位觀測研究。利用信息技術(shù)，構(gòu)建觀測樣點→三級觀測站(點)→二級觀測站→一級研究站→數(shù)據(jù)匯集中心的數(shù)據(jù)傳輸通道[13]。在數(shù)據(jù)匯集中心集成觀測數(shù)據(jù)集，開展數(shù)據(jù)匯聚、資源管理、專題研究和應(yīng)用共享服務(wù)，使得自然資源要素數(shù)據(jù)成果高效共享和精準定位服務(wù)各級需求。以數(shù)據(jù)中心持續(xù)收集的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建三維立體模型，開展資源環(huán)境承載力等生態(tài)關(guān)鍵問題的模擬，提供決策可視化環(huán)境，使得數(shù)據(jù)及時轉(zhuǎn)化為成果應(yīng)用，實現(xiàn)自然資源智能化管理和科學化決策[14]。

3.2 新時期如何開展草原資源調(diào)查監(jiān)測

草原資源調(diào)查監(jiān)測是自然資源調(diào)查監(jiān)測中的一項專項監(jiān)測，是目前了解草原生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)狀況、評定草原生態(tài)保護修復工程成效、推進草原保護和持續(xù)高效利用的基礎(chǔ)。當前，國家生態(tài)文明保護建設(shè)工作不斷加深，在草原資源管理上、在監(jiān)測內(nèi)容類別等方面的應(yīng)用凌駕于調(diào)查之上且監(jiān)測頻率也遠多于調(diào)查。因此在新時期如何開展草原資源調(diào)查監(jiān)測是一項很有意義的任務(wù)。結(jié)合前人研究現(xiàn)狀與國家總體需求，草原調(diào)查監(jiān)測的內(nèi)容體系應(yīng)從以下幾方面進行完善：

3.2.1 優(yōu)化調(diào)查監(jiān)測內(nèi)容體系

目前國家級別的草原固定監(jiān)測點約有200 多個，但存在數(shù)量少、地區(qū)分布不均衡、設(shè)施設(shè)備落后等問題，這極大地阻礙了草原監(jiān)測工作的開展。為從根本上解決以上問題，構(gòu)建科學規(guī)范的草原監(jiān)測調(diào)查內(nèi)容體系成為了一項非常緊迫的工作。按照《草原法》與《自然資源調(diào)查監(jiān)測體系構(gòu)建總體方案》的標準要求，各部門需要在統(tǒng)一的調(diào)查、評價、監(jiān)測制度的基礎(chǔ)上，加快建成新時期國家草原監(jiān)測調(diào)查內(nèi)容體系。首先，需要國家出臺標準規(guī)范草原調(diào)查監(jiān)管體系，推動草原資源綜合觀測指標體系建設(shè)上升為國家戰(zhàn)略性基礎(chǔ)工程，得到國家重大專項資金支持。其次，在滿足新時代草原生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測評價的基礎(chǔ)上，重新全面整理草原調(diào)查監(jiān)測內(nèi)容指標，結(jié)合林地、濕地等自然資源的調(diào)查監(jiān)測內(nèi)容指標，優(yōu)化目前的草原調(diào)查監(jiān)測內(nèi)容指標，為服務(wù)現(xiàn)代化草原管理建設(shè)邁出重要的一步，為后續(xù)監(jiān)測工作的順利進行提供助力。最后，由于草原所處的生態(tài)環(huán)境不同，在開展監(jiān)測工作的進程中，為持續(xù)提升監(jiān)測的效果，需要根據(jù)具體的實際情況制定科學規(guī)范的調(diào)查監(jiān)測標準，因此優(yōu)化草原調(diào)查監(jiān)測內(nèi)容指標體系是一項很緊迫的工作。

新時期草原調(diào)查監(jiān)測內(nèi)容體系的構(gòu)建要與新時期生態(tài)文明建設(shè)相融合，在不斷繼承與創(chuàng)新過程中構(gòu)建屬于草原調(diào)查監(jiān)測的“四梁八柱”[15-16] (圖1)。草原資源基本情況監(jiān)測內(nèi)容包括草原類型、草原數(shù)量、草原質(zhì)量、草原結(jié)構(gòu)和草原功能5 個方面[17](表1)。可結(jié)合研究需要和繼承以往的調(diào)查成果，有針對性的開展草原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，草原自然災(zāi)害監(jiān)測、草原生態(tài)工程監(jiān)測及效益評價和草原碳匯等單獨的專項調(diào)查監(jiān)測(表2)，以適應(yīng)新時代草原監(jiān)測的需求。

表1 草原資源基本情況監(jiān)測內(nèi)容和因子Table 1 Base condition monitoring of grassland resources and factors

表2 草原資源專項調(diào)查監(jiān)測內(nèi)容Table 2 Special investigation and monitoring of grassland resources in content

圖1 草原調(diào)查監(jiān)測的“四梁八柱”Figure 1 Investigation and monitoring of the Prairie "four beams and eight pillars"

3.2.2 創(chuàng) 新 研 究 方 法 技 術(shù)

草原資源調(diào)查監(jiān)測需要在科學繼承的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，同時加強新的理論方法和新的科學技術(shù)的運用，針對不同的草原類型、指標內(nèi)容和監(jiān)測環(huán)節(jié)都應(yīng)結(jié)合不同的科學技術(shù)方法，共同構(gòu)建草原資源調(diào)查監(jiān)測的科學技術(shù)方法體系。要將調(diào)查與監(jiān)測有機融合，調(diào)查是為“底圖、底線、底板”的建立服務(wù)，為構(gòu)建科學統(tǒng)一的國土空間生態(tài)管控體系打下初步基礎(chǔ)，而監(jiān)測的目的則更多的是為了科學地實施“管制、監(jiān)管和保護修復”服務(wù)，最終建成山水林田湖草多要素的生命共同體。簡而言之，對全流程、全方位的自然資源管理來說，調(diào)查是基礎(chǔ)，是本底，而監(jiān)測則是常態(tài)，是未來發(fā)展方向[18]。當前草原資源調(diào)查觀測技術(shù)手段正向多源、多方位、自動化觀測、立體化觀測的新時期[19]，“天空地”一體化的多維度立體化觀測網(wǎng)絡(luò)體系將成為新時期草原資源監(jiān)測的重要研究方向[20]。

典型樣地調(diào)查：目前常規(guī)的草原調(diào)查方法主要為地面調(diào)查方法，合理選擇樣地和調(diào)查路線，之后使用隨機抽樣的方法確定調(diào)查樣方，最后用GPS 進行精準定位[21]，主要調(diào)查內(nèi)容包括草原基本信息、立地因子、管理因子、測草因子、生態(tài)狀況因子和其他因子6 個部分(表3)。

表3 草原資源地面調(diào)查主要內(nèi)容Table 3 Investigation of grassland resources in the ground the main content

“天空地”一體化監(jiān)測技術(shù)，監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)的“天”多指衛(wèi)星遙感監(jiān)測，“空”多指無人機遙感監(jiān)測，“地”則為地面觀測(分為定位觀測和人工固定樣地觀測)，有時還研究地下水井，形成天空地井模式。在遙感衛(wèi)星數(shù)目穩(wěn)步增加的大背景下以及“互聯(lián)網(wǎng) +、大數(shù)據(jù)平臺”“地理信息系統(tǒng)”等一系列新興技術(shù)的革新，數(shù)據(jù)的光譜、時空分辨率漸漸精細化，模塊化。美國、英國和中國等國家持續(xù)深入探索應(yīng)用激光雷達、無人機、高光譜等不同手段的遙感技術(shù)，其中中國在2020 年初次結(jié)合無人機技術(shù)開展地面調(diào)查用于森林生態(tài)系統(tǒng)評估。結(jié)合我國實際，應(yīng)在已有的海量的遙感數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上，深入學習先進的技術(shù)方法，在國土“三調(diào)”成果基礎(chǔ)上，堅持以衛(wèi)星遙感監(jiān)測為主，“遙感 + 地面”相結(jié)合的監(jiān)測技術(shù)手段，點面結(jié)合，開展草原資源專項調(diào)查，充分應(yīng)用近紅外光譜、高光譜檢測技術(shù)、光譜成像技術(shù)、近地遙感技術(shù)等先進技術(shù)[22]，開展草原生態(tài)系統(tǒng)功能價值評估等研究，實現(xiàn)遙感技術(shù)在草原資源調(diào)查監(jiān)測中的深入應(yīng)用。充分利用和發(fā)揮無人機組網(wǎng)遙感觀測，傾斜攝影測量等技術(shù)建設(shè)自然資源監(jiān)測的三維數(shù)據(jù)庫，推動自然資源調(diào)查監(jiān)測能力向天-空-地立體綜合觀測發(fā)展，為自然資源統(tǒng)一管理提供長期、穩(wěn)定、連續(xù)的數(shù)據(jù)方法支撐，為自然資源管理的重大決策提供理論科學依據(jù)[23]。

激光雷達在草地資源調(diào)查監(jiān)測研究中，最早被用來提取灌木的冠層高度，在激光雷達技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，技術(shù)人員開始在草原結(jié)構(gòu)參數(shù)的提取運用激光雷達技術(shù)，主要包括植物冠層高度、植被覆蓋度等，在提取遙感參數(shù)的基礎(chǔ)上，建立生物量估算模型，從而實現(xiàn)草原生物量的初步估測。還有部分理論基于草地結(jié)構(gòu)參數(shù)和草原生物量，通過遙感獲取草原結(jié)構(gòu)參數(shù)、草原生物量和地形地貌因子，進一步實現(xiàn)退化草原的恢復監(jiān)測，還有應(yīng)用于草地生物多樣性的評估[24]。

近地高光譜遙感技術(shù)則多應(yīng)用在草原的生物量估測、草原種類識別、草資源化學成分組成的估測等幾個方面的應(yīng)用，世界目前關(guān)于高光譜遙感技術(shù)在草資源方面的探索研究相對來說較少，絕大部分應(yīng)用在森林生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)作物等方面，高光譜遙感結(jié)合激光雷達將成為遙感領(lǐng)域在草資源監(jiān)測方面的新寵[25]。

無人機遙感技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展的比較晚，但近年來關(guān)注的熱度很高[26]。朝魯門[27]、高姻燕等[28]、伏帥等[29]總結(jié)了無人機遙感在我國草原生態(tài)系統(tǒng)中的發(fā)展與應(yīng)用，得出通過無人機遙感得到的數(shù)據(jù)產(chǎn)品主要服務(wù)于草原動態(tài)監(jiān)測、草原生態(tài)安全評估、草地生物量估算、牧草產(chǎn)量評估、草勢生長預(yù)測及凈初級生產(chǎn)力(NPP)反演、草原生物災(zāi)害預(yù)測預(yù)警、航空植保等方面。

草原監(jiān)測必須堅持“3S”與地面調(diào)查相結(jié)合的技術(shù)路線已成為共識[30]。地面監(jiān)測為“3S”技術(shù)提供本底數(shù)據(jù)和后續(xù)精度驗證，并可充分補充遙感技術(shù)難以提取的監(jiān)測指標[31]。結(jié)合氣候分區(qū)與草原資源種類分區(qū)，利用部分已有監(jiān)測點組建一批野外長期定位觀測研究臺站，承擔長期連續(xù)監(jiān)測和資源年度清查的任務(wù)。組建穩(wěn)定的長期扎根于野外臺站的專業(yè)隊伍，以草原植被、氣候、土壤、水文地質(zhì)特征與生物多樣性觀測為核心內(nèi)容，不斷完善自動化監(jiān)測設(shè)備與信息化傳輸通道的建設(shè)，促使草原生態(tài)系統(tǒng)野外定點觀測研究站不斷發(fā)展壯大[32]。通過地面監(jiān)測，可極大程度提升“3S”技術(shù)的效率和精度，通過預(yù)測模擬，還可縮短監(jiān)測的周期，同時可以保障監(jiān)測的質(zhì)量。

草原資源的“天空地”一體化觀測是新時期草原信息化、科學管理化和生態(tài)系統(tǒng)一體化耦合關(guān)系研究的重要手段，不僅可以促使生態(tài)格局更加安全，還可以實現(xiàn)草原資源動態(tài)實時更新，同時也能科學準確地獲取草原植被的信息，掌握草原資源生態(tài)系統(tǒng)實時狀況和生態(tài)演變動向。

3.2.3 加 大 成 果 應(yīng) 用 轉(zhuǎn) 型

依托大數(shù)據(jù)中心建設(shè)，建成自然資源要素綜合觀測一體化平臺系統(tǒng)，按照數(shù)據(jù)-信息-知識-智慧盤旋上升的數(shù)據(jù)加工理念，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚、管理、專題應(yīng)用和共享服務(wù)功能，成為自然資源部“一張網(wǎng)”“一張圖”和“一個平臺”的重要節(jié)點，充分研究分析已有的觀測數(shù)據(jù)，科學產(chǎn)出重大的咨詢研究報告、資源評估報告等有影響力的成果，豐富草原調(diào)查監(jiān)測成果產(chǎn)品形式，通過制作工作簡報、自然資源公報等通俗易懂的觀測產(chǎn)品，提升觀測研究的社會影響力。全方位提高互聯(lián)網(wǎng) + 實時監(jiān)測的能力，主要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、信息網(wǎng)絡(luò)爬蟲等科學技術(shù)手段，逐步實現(xiàn)自動化高效現(xiàn)代化的觀測能力[33]。同時強化成果數(shù)據(jù)共享服務(wù)，搭建開源可拓展的自然資源觀測平臺，實時對接野外觀測數(shù)據(jù)，為相關(guān)行業(yè)提供綜合數(shù)據(jù)服務(wù)，確保草原資源觀測數(shù)據(jù)實用性[34]。通過國家層面推進調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)成果跨行業(yè)跨部門使用，避免各業(yè)務(wù)部門投入人力物力重復工作。根據(jù)不同的任務(wù)需求，科學合理地制定成果數(shù)據(jù)共享機制，及時為政府的管理、研究、決策提供數(shù)據(jù)支撐，合理滿足各部門對數(shù)據(jù)的需要，形成“我家有數(shù)據(jù)，大家一起用”的調(diào)查監(jiān)測應(yīng)用的新模式，為自然資源部履職“兩統(tǒng)一”職責(統(tǒng)一行使全民所有自然資源資產(chǎn)所有者職責，統(tǒng)一行使所有國土空間用途管制和生態(tài)保護修復職責)、服務(wù)國家生態(tài)文明建設(shè)和自然資源管理提供數(shù)據(jù)、平臺和技術(shù)支撐。

4 建議

4.1 切實提高對草原資源與生態(tài)監(jiān)測工作的認識

草原調(diào)查監(jiān)測是草原穩(wěn)步發(fā)展的命脈，是摸清草原資源本底特征，掌握草原生態(tài)系統(tǒng)功能、草原產(chǎn)量、草原退化狀況、草原各種災(zāi)害等一系列的草原基本特征情況，是合理評估草原生態(tài)修復保護工程效果、草原生態(tài)格局狀況，開展草原實時監(jiān)管的重要技術(shù)方法手段，是草原科學保護和永續(xù)利用的根基。草原資源系統(tǒng)價值評估不僅需要全國規(guī)模的各種基礎(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù)，同時，還需要直接觀測的數(shù)據(jù)，尤其是如何用聯(lián)網(wǎng)觀測和試驗數(shù)據(jù)來優(yōu)化模型參數(shù)并降低模型模擬的不確定性，提高預(yù)測的準確性，是未來全球變化研究的主要挑戰(zhàn)，因此，在這樣的背景下，開展自然資源系統(tǒng)的多要素綜合觀測，整合定位觀測-樣帶調(diào)查-區(qū)域清查-衛(wèi)星遙感-社會統(tǒng)計的多源學科數(shù)據(jù)資源，可為草原資源系統(tǒng)價值評估提供扎實的數(shù)據(jù)支撐。草原資源的監(jiān)測觀測工作當前仍在起步階段，要實現(xiàn)草原的現(xiàn)代化管理，在實際工作中不斷檢驗和優(yōu)化草原調(diào)查監(jiān)測指標體系是基礎(chǔ)，而如何在自然資源調(diào)查監(jiān)測體系下開展草原資源調(diào)查監(jiān)測，構(gòu)架新時代草原調(diào)查監(jiān)測指標體系，既是展開草原調(diào)查監(jiān)測工作的基本，也是自然資源綜合調(diào)查中的基礎(chǔ)性工作。

4.2 加快推進草原資源與生態(tài)監(jiān)測專業(yè)團隊建設(shè)

建立長期穩(wěn)定的觀測團隊，實現(xiàn)長期連續(xù)支撐。草原資源觀測是一個長期連續(xù)穩(wěn)定的觀測工作，是在環(huán)境艱苦的地區(qū)中開展單一、無趣，且短期難見成果的公益性、基礎(chǔ)性工作，需要技術(shù)人員耐得住寂寞，持續(xù)積累基本數(shù)據(jù)和觀測資料，在量變的基礎(chǔ)上探索質(zhì)變的規(guī)律和有效地服務(wù)于自然資源部“兩統(tǒng)一”管理。特別需要一支在國家層面上統(tǒng)一部署、統(tǒng)一觀測研究體系標準的、具有很高專業(yè)知識的，長期的穩(wěn)定的野外觀測團隊。2020 年8 月，自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局自然資源綜合調(diào)查指揮中心及其下屬的13 個專業(yè)中心陸續(xù)掛牌成立，其主要任務(wù)職能之一就是開展自然資源綜合調(diào)查監(jiān)測，是一支裝備精良，專業(yè)技術(shù)較高的團隊，主要圍繞破解重大資源、生態(tài)、環(huán)境、災(zāi)害問題，支撐服務(wù)國家經(jīng)濟社會發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)和自然資源管理中心工作，而草原資源調(diào)查監(jiān)測則為其中的一項專項調(diào)查。探索良好的合作機制，積極聯(lián)合現(xiàn)有的科研院所、大學高校、各省市監(jiān)測站、各監(jiān)測點的監(jiān)測團隊，形成長期穩(wěn)定的草原資源與生態(tài)監(jiān)測專業(yè)團隊。

4.3 融合創(chuàng)新技術(shù)穩(wěn)步推進草原資源調(diào)查監(jiān)測

隨著科學技術(shù)、手段的不斷革新，激光雷達、無人機等先進遙感技術(shù)越來越多地運用在不同尺度、維度自然資源動態(tài)調(diào)查監(jiān)測中來。往往單一遙感產(chǎn)品難以滿足自然資源要素綜合監(jiān)測的新時代要求，如何實現(xiàn)多源融合、多尺度發(fā)展、多平臺遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品的協(xié)同作用，構(gòu)建“天空地”一體化的新時期自然資源調(diào)查監(jiān)測技術(shù)規(guī)范體系，加速不同類型的自然資源遙感手段應(yīng)用的統(tǒng)一化、標準化研究，是當前及以后很長一段時間里自然資源綜合監(jiān)測的重點發(fā)展方向。與此同時，隨著大數(shù)據(jù)時代的開啟，人工智能自動化、云計算與機器學習模擬等高新技術(shù)的陸斷發(fā)展，將加快多源、多尺度、多平臺遙感數(shù)據(jù)在自然資源調(diào)查應(yīng)用中的縱深發(fā)展，實現(xiàn)自然資源數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)一體化監(jiān)測和山、水、林、田、湖、草多要素集成化監(jiān)測，將機器學習與數(shù)據(jù)挖掘方法技術(shù)應(yīng)用于觀測數(shù)據(jù)智能化、模塊化處理，開展模擬研究，分析預(yù)測草原生態(tài)系統(tǒng)資源與環(huán)境動態(tài)變化特征；應(yīng)用數(shù)據(jù)可視化分析方法，對草原觀測數(shù)據(jù)進行科學直觀的體現(xiàn)；應(yīng)用數(shù)據(jù)共享服務(wù)技術(shù)，為國家單位、企業(yè)和社會各界有需求的公眾提供權(quán)威可靠和真實準確的草原資源信息，是草原資源一體化多維度動態(tài)調(diào)查監(jiān)測未來的發(fā)展研究方向。

4.4 強化綜合研究與數(shù)據(jù)共享服務(wù)

強化綜合研究。在草資源觀測研究層面，不可只關(guān)注草資源本身性質(zhì)，更要加強耦合關(guān)系的研究，將草資源與氣候、水文、土地、生物等自然資源當作一個有機的整體，科學系統(tǒng)研究資源種類、數(shù)量、質(zhì)量、空間結(jié)構(gòu)變化等，并深入研究各類自然資源間的作用機理、變化動因機制和耦合平衡配比，相互聯(lián)系及各自轉(zhuǎn)化的過程、預(yù)判自然資源的變化趨勢，實現(xiàn)對自然資源-生態(tài)-環(huán)境態(tài)勢的實時掌握，形成先知先覺的監(jiān)測預(yù)警機制；推進草原生態(tài)功能更加完善，生態(tài)格局更加安全。建議在最初進行草原資源觀測指標體系構(gòu)建時，便要從“山水林田湖草是一個生命共同體”發(fā)展理念出發(fā)，結(jié)合國家與地方需求，多層次、多維度、多尺度、多要素開展綜合觀測監(jiān)測，補足草原生態(tài)系統(tǒng)開展綜合研究本底數(shù)據(jù)不足的業(yè)務(wù)短板。持續(xù)加強與數(shù)據(jù)應(yīng)用部門的協(xié)調(diào)，推進野外科學大數(shù)據(jù)服務(wù)于國家重點戰(zhàn)略需求。科學合理開展草原碳匯等相關(guān)要素的持續(xù)觀測和研究分析，有效預(yù)判國家及當?shù)靥寂欧抛兓厔?，摸清碳匯底數(shù)，為國家“碳達峰、碳中和”提供精準有效的數(shù)據(jù)科技支撐。及時為各部門提供周報、月報、年報及相關(guān)分析研究報告、預(yù)測研究報告、圖件等，服務(wù)支撐地區(qū)健康綠色發(fā)展，高效服務(wù)管理部門決議決策。持續(xù)開展“山水林田湖草”復合生態(tài)系統(tǒng)觀測試驗-預(yù)測模擬-監(jiān)測預(yù)警一體化示范研究，推進自然資源管理從“被動生態(tài)保護”到“主動生態(tài)保護”的轉(zhuǎn)型，為國家及地區(qū)生態(tài)格局安全提供有力的支撐服務(wù)。

5 結(jié)論

我國陸地面積廣闊，草原資源種類繁多，而長期、穩(wěn)定、持續(xù)地對草原資源多要素進行系統(tǒng)觀測，則是探尋自然資源演替規(guī)律，揭示自然資源、生態(tài)、環(huán)境耦合機理的重要手段，是助推生態(tài)文明建設(shè)和自然資源管理的有力抓手，是支撐服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)和自然資源部“兩統(tǒng)一”職責的重要一環(huán)。只有準確掌握變化環(huán)境中各類自然資源在過去-現(xiàn)在-未來的演替規(guī)律，才能做出科學評價和支撐決策實現(xiàn)資源-環(huán)境-生態(tài)三者有機統(tǒng)一，開啟新時代生態(tài)文明和自然資源統(tǒng)一管理的序幕。

針對草原資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏、指標體系不夠完善、基礎(chǔ)創(chuàng)新研究薄弱、監(jiān)測站點不合理和法規(guī)制度亟待完善等問題，要充分結(jié)合我國自然資源綜合區(qū)劃、資源環(huán)境問題與現(xiàn)實需求，合理利用現(xiàn)有各類觀測站點基礎(chǔ)條件，系統(tǒng)考慮，統(tǒng)籌部署，進一步優(yōu)化站網(wǎng)結(jié)構(gòu)，科學布局站點。引導觀測內(nèi)容由傳統(tǒng)的單要素、單指標向草原生態(tài)系統(tǒng)全資源要素的綜合性觀測；觀測方法由傳統(tǒng)方法走向“天空地”一體化全方位、多手段的融合觀測；觀測時間由單時間段轉(zhuǎn)向連續(xù)、穩(wěn)定的長期觀測；觀測區(qū)域由草原本身走向區(qū)劃系統(tǒng)的全要素、全方位觀測；觀測尺度上由單點觀測走向全國乃至全球的聯(lián)網(wǎng)觀測。同時積極推動自然資源部層面成立相關(guān)領(lǐng)導小組，建立跨部門的長期有效的合作機制，做好頂層設(shè)計，在“協(xié)調(diào)創(chuàng)新、聯(lián)合合作、資源共享、優(yōu)勢互補”的理念下，推動與相關(guān)科研院所的深度合作，成立自然資源要素綜合觀測聯(lián)盟。制定統(tǒng)一的觀測指標體系、技術(shù)標準和規(guī)范，搭建綜合信息管理平臺，統(tǒng)籌各站點平臺資源和數(shù)據(jù)，開展長期草原生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能研究，通過新建和改造升級，盡快搭建起全國自然資源要素綜合觀測站網(wǎng)。

當前草原生態(tài)系統(tǒng)長期綜合觀測依舊存在很大的挑戰(zhàn)，需要我們科技人員耐得住寂寞，堅定理想信念，持續(xù)開展綜合研究，在不斷實踐中總結(jié)科學經(jīng)驗，結(jié)合前人的經(jīng)驗，綜合運用當前先進的科技手段，總結(jié)凝練先進的理論方法和技術(shù)指標體系，加快實現(xiàn)覆蓋全國的草原資源的長期、連續(xù)、穩(wěn)定觀測，為國家的永續(xù)發(fā)展提供助力。