1、内蒙古草地水土流失监测指标体系研究项目结题报告毕业论文摘要 我国有草地面积2.73亿hm2，其作用越来越为人们认识和重视。随着国民经济和社会的发展以及草原生态建设和水土保持不断拓展和深化，迫切需要建立协调一致，系统完整的草地生态水土流失监测指标体系，为我国草地生态水土流失监测工作的规范化、标准化提供依据和基础。鉴于目前我国草地生态和水土流失监测系统分离，监测方法、制度不尽规范，特别是草地生态监测较少或者不考虑草地水土流失问题的现状，由此提出“草地生态水土流失监测指标体系研究”项目。开展本项目旨在建立一套科学、切实可行的草地生态水土流失监测指标体系，从而为获取大量具有可比和系统规范的监测数据，为
2、草地健康评价、生态环境治理和草地水土保持提供依据，同时也有利于完善我国草地生态和水土流失监测理论和体系。本项目通过对国内外草地生态系统和草地水土流失相关监测资料的分析与研究，以内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原为典型区，采用定量与定性相结合的分析方法，提出适合干旱、半干旱和亚湿润地区的草地生态水土流失监测指标体系研究成果，主要成果如下，草地生态水土流失现状及影响因素和驱动力分析：阐明草地生态变化水土流失现状，存在问题以及草地生态变化水土流失影响因子，重点对草甸草原、典型草原和荒莫草原生态变化水土流失影响因素进行了分析与计算，为构建草原生态变化水土流失监测体系，从理论上作了探讨，总结归纳出10类
3、影响草地生态水土流失的122个影响因子；草地生态水土流失监测指标体系结构框架研制及监测指标体系表优化设计：按照构建监测技术指标体系的一般原理和方法，紧密结合我国当前草地生态和水土流失监测现状和监测水平以及草地生态水土流失监测工作内涵，建立了由指标类、指标亚类、指标组及指标四级构成的指标体系，总结归纳出由10类，18个指标组89个指标组成的草原生态水土流失监测指标优化设计体系表，为统一规范监测工作提供了依据；指标条目释文：重点阐明指标体系表中指标的基本概念、量纲单位、适用范围和条件、采集方法、计算公式等内容，对规范技术指标、统一单位和计算方法具有实用价值。关键词 草地；生态；水土流失；监测；指标
4、体系主要参考文献第一章 项目概况1 项目研究背景1.1 目的意义草地是我国陆地上面积最大的生态系统类型，是国土资源与生态环境的重要组成部分，总面积达3.9108 hm2，占世界草地面积的13，占全国国土面积的41左右，其中，可利用面积3.1108 hm2。草原生态系统对于我国干旱地区和其它生境严酷地区具有特殊的生态意义，干旱区天然草原在其漫长的生物演化过程中，已成为蒸腾量和耗水量相对较少、适于在干旱区生长的植被类型。因此，对于自然条件相对恶劣的我国西北地区以及青藏高原，草地生态系统的保育和可持续利用，是维持区域生态系统格局、功能和农牧业可持续发展的关键。草地结构、功能对农牧业生产的健康发展具有
5、重要的保障和维护价值。但长期以来由于对草地资源采取自然粗放经营的方式，重利用、轻建设、轻管理，草地资源普遍存在着过度放牧、乱开滥垦等现象，加上缺乏统一管理、资金投入少、建设速度慢等原因，草地退化、沙化、盐碱化面积日益发展，草地生态系统破坏严重，大部分草地水土流失严重，威胁草地生态的可持续健康发展，由此而产生的区域生态问题越来越突出，引起了全社会的广泛关注，面加强草地生态环境和水土流失监测是保护生态环境的重要措施，势在必行。构建监测指标体系是草地生态、水土流失监测顺利开展的前提和基础。目前我国生态水土流失监测指标体系特别是草地生态、水土流失监测指标体系研究，不同程度地存在着监测指标过多，部分指标
6、可操作性不强，宏观和微观结合不够，方法制度不统一、不规范等一系列问题，以致草地生态监测不规范，难以从整体上把握草地生态的发展动态和趋势。同时草地水土流失监测与草地生态分离，草地生态监测较少或尚未考虑水土流失这一外部驱动力对草地生态健康带来影响。加之草地类型多样、生态特点复杂，影响到草地生态水土流失监测水平与质量的提高。因此，需要一个公认的、可比性强的、草地生态与水土流失集于一体的监测指标体系，来进行草地生态、水土流失监测，以获得长期连续的、可靠的、标准的草地生态和水土流失监测数据。本项目研究目的旨在根据水土流失相关学科、生态学、生态环境学及系统工程学原理，在分析研究草地生态和水土流失特点，以及
7、草地生态监测指标与草地水土流失监测指标的基本特征的基础上，借鉴国内外相关监测指标，建立宏观尺度上的草地生态、水土流失监测技术指标体系。通过对草地生态水土流失监测指标体系的研究，为草地生态和水土流失监测理论、监测手段的改进和相应生态环境管理对策的制定提供支撑。将有利于完善我国目前草地的生态监测及草地水土流失监测体系，为草地健康评价、生态环境治理以及草地水土流失的机理分析和水土保持提供了依据。对我国草地生态环境改善，提高生产力，促进畜牧业的发展具有十分重要的理论和应用价值。1.2国内外研究现状目前国内外的生态监测主要是由生态监测网点实现的，其所监测的项目存在比较大的差别，形成不同的监测指标体系。如
8、加拿大的核心生态监测指标体系、俄罗斯的生态农业监测指标体系和英国的环境变化监测网络（ECN）指标体系等。加拿大核心生态监测指标体系由加拿大生态监测评估网（EMAN）提出，该指标体系从加拿大本国国情出发，针对生态系统中的自然生态成分从1770个监测指标中筛选出25个指标建立指标体系对加拿大进行生态监测。英国的ECN陆地指标体系根据监测内容分气象、降水、土壤、植被、动物、立地、管理等100余项指标。美国国家环保局的环境监测和评价项目（EMAP）的指标体系。EMAP指标体系将监测指标分为响应指标、暴露-生境指标和胁迫指标三类，共109项。我国开展生态环境监测较早，尤其近年做了大量工作，如新疆荒漠生态
9、环境监测、福建省湿地生态环境监测、官渡区生态环境监测、黄河流域水上保持生态环境监测、河南省渔业生态环境监测、南极中山站近岸海域生态环境监测等。近年来，又组织人力、物力对监测指标体系展开研究，取得了非常大的进展，基本上解决了生态指标相关理论模型、选择标准应用等一系列主要问题。中山大学与华南环科所在海南岛生态质量评价指标体系研究中，提出生物量、多样性、稳定性和清洁度四原则和20个指标参数，并将每个参数按生态学特征及影响划分为5个等级。吉林环科所对东北自然保护区生态指标体系研究中，将生态指标体系划分为三个层次五个指标。除此之外，一些专项生态环境研究也取得一定进展，如袁国应等自1987年起开展了荒漠生
10、态监测指标体系的定位观测研究，历经5年建立了荒漠生态系统指标体系。陆强国根据洞庭湖湿地功能区特点及生态目标，拟定了生态监测指标体系和优先监测项目。张建辉等对农业生态监测目标与监测指标体系选择进行了探讨。宋国利等提出了北方森林、农业、矿业开发生态监测指标。沈志介绍了物候学在生态监测中的应用等。目前已形成的生态监测指标体系主要有两类：宏观生态监测指标体系和微观生态监测指标体系；以生态系统中心事物作为划分依据的生态监测指标体系构建方式具有代表性的有：华南环科所制定的生态监测技术大纲、卜跃先等人的洞庭湖湿地监测指标体系等。生态监测技术大纲针对不同类型的生态系统，以生态系统的基础资料的调查研究为目的，提
11、出了较为完整的生态监测指标，部分指标的信息含量较高（如土地利用类型等）。国内外关于水土流失监测研究的成果和建立的水土流失评价指标体系目前也很多。胡良军在黄土高原依据水土流失的影响因素建立了一套宏观尺度的水土流失定量评价指标体系，初步确定了汛期降雨量、土壤团粒含量、沟壑密度、坡耕地比例、植被盖度等作为基于G1S的区域水土流失定量评价指标。马晓微等人也根据影响水土流失的因素建立了水土流失定量指标体系，确定以土壤抗冲性、降雨侵蚀力、地形起伏度等作为基于GIS的中国潜在水土流失评价的指标。虽然北京大学遥感与地理信息系统研究所研究建立了黄土高原水土流失监测指标体系，水利部水土保持监测中心建立的水土保持监
12、测技术指标体系中也有一部分介绍了水土流失监测指标体系等，但上述研究大部分是关于水土流失评价指标体系的研究，研究区域是黄土高原等水土流失严重区域，缺乏有关水土流失监测指标体系特别是我国草地水土流失状况和监测指标体系的研究，因此有必要建立和完善草地生态、水土流失监测指标体系。1.3需求分析草地生态水土流失监测是按照预定计划，选用可比方法在时间或空间和一定区域范围内采用宏观或微观监测方法，对草地生态系统组合体类型、结构、功能、水土流失状况及其组成要素或指标，引进动态、连续、系统的测定和观察的过程，为草地生态保护和水土保持提供决策依据。鉴于目前我国草地生态环境恶化，草地水土流失严重和草地生态、水土流失
13、监测指标体系缺乏研究的现状，为改善草地生态环境，加强草地水土保持建设，急需制定操作性强、能够涵盖生态与水土流失相结合的监测指标体系，统一规范、统一尺度各类草地生态、草地水土流失监测的技术要求。由此提出草地生态水土流失监测指标体系研究。2 研究任务2.1 研究内容与研究目标2.1.1研究内容（1）草地生态变化和水土流失状况与影响因素分析及驱动力研究针对内蒙古不同类型草地生态水土流失特征，重点从草地生态结构、生态功能、生态状况、草地典型区域水力侵蚀、风力侵蚀、风水交互侵蚀等方面分析探讨其生态变化和水土流失影响因素，并通过草地生态变化及水土流失驱动力研究，阐明草地生态和水土流失影响因子。（2）草地生
14、态水土流失监测指标体系结构及体系表研究及指标条目释文研究草地生态水土流失适宜的单元指标类型，构建草地生态水土流失监测指标体系；并对草地生态水土流失监测指标进行编码、提出主要指标条目释文。2.1.2研究目标 通过研究，建立宏观尺度上协调一致、系统、完整的草地生态水土流失监测指标体系，为草原生态水土流失及其防治动态监测提供理论方法，从而促进草原生态建设和水土保持不断拓展和深化。2.2典型区选择为使草地生态水土流失监测指标及其优先度更加符合实际，在内蒙古赤峰市克什克腾旗东部草甸草原、锡林郭勒盟正镶白旗和硕庙典型草原、包头市达茂旗希拉穆仁北部荒漠草原三种草地类型选择代表区，作为草地生态、水土流失因子状
15、况监测、调查点，开展项目研究工作。3 技术路线3.1 总体思路 遵循一般指标体系具有量化特征组合、便于实际操作以及承继和创新等原则，在分析总结内蒙古草原典型区域生态水土流失影响因素的基础上，以现有法律法规、技术指标和水土保持及管理等技术要求为依据，结合草地生态水土保持指标体系内涵，采用调研与监测、分析、计算相结合的方法，取得能够客观真实反映草地生态和水土流失动态变化及相关因素的定性、定量指标，初步构建具有科学性、可操作性的内蒙古草地生态水土流失监测指标体系，从而为草原生态水土保持建设服务。3.2 技术方案3.2.1草地生态水土流失影响因素研究与分析（1）分析总结已有研究成果，结合实地调研，提出
16、不同类型草地生态结构、功能、水土流失现状、存在的主要问题和影响因素，为筛选草地生态水土流失监测指标提供依据。（2）草地生态变化及水土流失主要驱动力分析。梳理现有研究成果和目前国内相关监测资料，结合实地调研和临时监测点的补充数据，采用层次分析法，分析确定草地生态变化和水土流失主要驱动力的影响因子。3.2.2草地生态水土流失监测指标体系的构建监测指标体系涉及草原生态、水土保持以及经济社会发展等内容，在分析不同草原典型区域生态水土流失影响因素的基础上，按照科学性、独特性、可操作性等基本原则和要求，依据不同草地类型和监测方式、方法（遥感监测、地面站点监测、调查），完成体系类型的选择和指标的筛选。本项目
17、拟建体系结构分为四个层次（即指标类、指标亚类、指标组和指标）。指标类：根据草地生态水土流失监测的主要任务，从应用出发，将指标类划分为相互独立、内容完整的几大类，主要包括草地生态结构类、草地生态功能类、草地水土流失影响因素类、草地水土流失状况类等。指标亚类：指标亚类是指标类的补充和延伸，指标亚类表达了指标类的分异和亚指标的共同特性。本项目中拟根据指标的自然属性、生态功能等特性进行划分，如草地生态功能类可划分为生产力亚类、土地利用亚类等。指标组：指标组反映一个监测类群的同一属性，共同组成亚指标类。本项目中拟依据学科属性及与监测对象类群相联系的指标组合的共同一致性进行划分，如自然指标亚类可分为地貌、
18、地质、气象、土壤、植被等指标组。指标：是指标体系的基本组成单元，包含定性指标和定量指标、主要指标和参考指标。本项目指标筛选拟在草地生态变化及水土流失主要驱动力分析的基础上，对国内外已有的且与草原生态系统、水土流失监测相关的监测指标，进行归纳整理、分类，借鉴国内外生态监测研究成果，结合区域实际生态、水土流失监测能力，力求筛选出与草地生态水土流失状况息息相关且能够全面系统地反映生态系统存在的主要问题及演变趋势的核心监测指标，作为草地生水土流失态监测的必用指标，一些次要指标可作为区域性监测指标。3.2.3 指标诠释为了使所筛选指标有更明确的认知，对所选指标进行适当诠释，重点阐明每个指标的基本概念、量
19、纲单位、适用范围和条件以及采集方法、计算公式与相关指标关系等内容，以便顺利开展监测工作。3.3 技术路线框图本项目总技术路线运行程序见技术路线图1-1。 项目验收鉴定图1-1 项目技术路线图4 项目合同指标完成情况（1）对草地生态水土流失影响因素进行详细调研分析，建立了能够全面反映草地生态及水土流失状况的草地生态水土流失监测指标体系；（2）完成了草地生态水土流失监测指标体系研究成果报告；（3）在学术会议论文集及期刊上发表论文6篇，其中已发表4篇，待刊2篇（见附件）。5 项目经费使用情况项目核定科研经费155000.00元，项目总支出114625.50元，结余40374.50元。总支出费用中，科
20、研业务费52752.50元，实验材料费29174.00元，项目组织实施费9340.00元，其它费用23359.00元。详见经费执行情况表。第二章 内蒙古草地生态变化水土流失状况及影响因素分析内蒙古草地位于我国北疆，地处欧亚大陆腹地，东起大兴安岭，西至居延海畔，是欧亚大陆草原的重要组成部分，草地总面积8666.7万hm2，占全国草地总面积21.7%，位居全国首位，其中可利用草场面积6800万hm2，约占内蒙古总土地面积的60%。广袤的草原，丰富的自然资源，不仅是草地畜牧业赖以生存和发展的物质基础，同时对西北、华北、东北乃至我国生态环境起到了绿色保护屏障作用。1内蒙古草地类型区划影响草地理理分布和
21、类型的因素很多，但最重要的是热量和水分条件。内蒙古自治区草地面积广阔，位于北纬37245323，东经971212604，自然条件复杂，草地类型多样。大体上东经118以东的地区，年降水量多在350500mm之间，118以西地区(尤其阴山北麓)年降水量只有150350mm，并且随经度愈向西移愈少，最西部甚至不足50mm；相反，蒸发量则从东向西剧增，东西部相差510倍以上或更多。因此，从东到西大气湿润度明显下降。水热条件大体沿经纬度由东北西南呈带状变化，这种变化是构成内蒙古温性草甸草原类、温性典型草原类、温性荒漠草原类、温性草原化荒漠类、温性荒漠类五大类水平地带性草地分布的基本格局。其分布界限基本上
22、与气候的湿润系数等值线相吻合。此外全区还分布有低平地草甸、山地草甸、沼泽草地、盐土荒漠等非地性分布的隐域性草地，其中以低平地草甸类显著。内蒙古草原不仅是重要的畜牧业生产基地，而且是重要的生态屏障。从总体情况看，草地生态系统的物种多样性，食物网的结构较复杂，光能的利用率低，仅为0.11.4%左右，一些荒漠草原尚不及0.1%。草地初级生产力较低，初级生产量通过食物链转入草食动物和肉食动物各营养级之间的转化效率仅为120%。2典型区域草地生态系统特点内蒙古草原由东部的草甸草原到西部的荒漠，生态系统类型分化明显，草地植物种类成分越来越趋于贫乏，植物群落结构越来越简单，产草量构成中，草本植物比重逐步减小
23、，灌木、半灌木比重增加。水热等气候条件逐渐由半干旱、半湿润区到干旱区和极干早区。本项目以草甸、典型、荒漠三种类型草原的代表性区域为研究对象和范围。2.1草甸草原生态系统草甸草原生态系统是构成内蒙古草地的一个主要类型，总面积862万hm2，可利用面积760万hm2，占内蒙古草地总面积的10.9。主要分布于大兴安岭岭西呼伦贝尔高平原东部和锡林郭勒高平原东端。表2-1 温性草甸草原类草地面积统计表（单位：hm2）片名草地面积占该片草地面积%可利用草地面积占该片可利用草地面积%数量%数量%松嫩260138524.564.7222008823.765.1呼伦贝尔10946210.315.31026539
24、1115.7科尔沁357346933.615.7316106833.830.5锡林郭勒229803721.611.8202539321.811.5该类草地自然条件优越，河流密布，地下水位较高，年均降雨量在350540mm以上，湿润系数处在061.0之间，为温带半湿润气候，比较湿润、寒冷。5积温1900-2200，10积温1700-2600。草甸草原土壤多属黑钙土、暗栗钙土，并有少量黑土分布。草甸草原生态系统由多年生中旱生、广幅旱生草本植物（以丛生禾草、根茎禾草为主）的建群种组成。野生牧草资源比较丰富，约有220种饲用植物，占全区饲用植物总数的28.17。植物种饱和度较高，每平方米内植物种都在2
25、0种以上，多者达30-40种。群落盖度50以上，高度3555cm。组成草地类型的主要优势植物有贝加尔针茅、羊草、中华隐子草、多叶隐子草、线叶菊、万年蒿、脚苔草、地榆、裂叶蒿等。草甸草原生产力较高，产量的年变率也比较小。平均亩产116.9kg干草，最高达220kg，其中可利用产量78.4kg。产量和营养物质含量具有明显的季节规律。2.2典型草原生态系统典型草原生态系统是内蒙古天然草地的主体生态系统类型，是欧亚大陆草原区的重要组成部分。内蒙古的典型草原总面积2770万hm2，可利用面积2420万hm2，分别占全区天然草地总面积和可利用面积的35.12，锡林郭勒高平原构成该类草地分布的中心。表2-2
26、 典型草原亚类颁布面积统计表（单位：hm2）片名草地面积可利用草地面积数量%数量%松嫩3222121.92643931.7呼伦贝尔400592323.5369039923.5科尔沁289406016.9247146916锡林郭勒893272252.3330946453.5乌兰察布8693605.17801345.1半干旱是发育形成温性典型草原的特定气候因素。该类草地分布区域内年平均气温-2-8，10的活动积温为1800-3200，无霜期80-150天，年降水量250-450mm，有70集中在7-9月份。湿润系数均在0.3-0.6之间，雨热同季适于温性草原类的发育形成。典型草原的建群层片主要由旱
27、生多年生丛生禾草、根茎禾草及旱生半灌木、旱生灌木构成。其中旱生多年生丛生禾草为建群层片的草地、根茎禾草为建群层片的草地，分别占该类草地总面积的27.9%和17.7。此外，榆树疏林草地占该类草地总面积的2.1，杂类草地占2.5。典型草原植物种类丰富多样，其中饲用植物258种，禾本科53种，其次是菊科36种，豆科有28种。由于此生态系统类型跨越区域较大，地区间的植物组成和草群结构都有很大差异，一般草群盖度20-40，草本层高10-35cm，一平方米内植物种的饱和度8-15种，多者20种以上；草地产量的变异系数一般为20-40。2.3荒漠草原生态系统荒漠草原是由旱生多年生丛生小禾草和旱生小半灌木为建
28、群种的草地。处于草原向荒漠的过渡地带，是草原植被中最旱生的一种生态系统类型。荒漠草原生态系统总面积为842万hm2，可利用面积766万hm2，分别占内蒙古草地总面积和可利用面积的10.7和12.1。荒漠草原主要分布在阴山山脉以北的内蒙古高原中部偏西地区，包括高平原、山地、沙地三个地貌单元。以乌兰察布高原和鄂尔多斯高原为主体，占该类草地总面积的80.85。荒漠草原在气候上具有更强烈的大陆性特点。属于欧亚内陆干旱地区的范畴，生境条件极为严酷，常年受蒙古高压气团所控制，海洋季风的影响不强。水热组合的总特点表现为由东北向西南，热量有所增高，湿润度明显下降。荒漠草原生态系统的植物区系组成中戈壁蒙古荒漠草
29、原种和亚洲中部荒漠草原种占主导地位。建群种分别由石生针茅、戈壁针茅、短花针茅以及沙生针茅等旱生小禾草组成。其中石生针茅建群的草地分布较广，面积较大，占荒漠草原总面积的44.83。受生境条件的制约，荒漠草原结构简单、层次分明。旱生丛生禾草和小半灌木成为主要层片，多年生杂类草数量少，发育差。据调查统计，荒漠草原地带饲用植物有137种，在一平方米内有10-15种植物，而在鄂尔多斯高原一平方米内仅有2-7种植物。植物群落高度一般为10-20cm，低者只有5-8cm，群落盖度为10-30。荒漠草原草地生产力的特点是产草量低且不稳定。秋季平均最高月亩产干草32.95kg，产草量最高峰在秋季（8-9月份），
30、夏季约为85，冬季约为60，春季约为35。产草量年变化较大，年度间的动态为45-100之间。丰、欠年产量相差约4-5倍。3 草地生态及水土流失现状内蒙古草地大部处于半干旱、干旱和极端干旱或高寒地带，天然降雨少，且分布不均，植被稀疏，生态脆弱，在气候等因素和人为双重不利因素作用下，极易引起草地退化、水土流失。3.1 土地荒漠化严重，草地退化加剧“十五”期间，通过卫星遥感和地面监测结果显示，内蒙古草地退化、沙化、盐债化面积共4679万hm2，占全区草原面积的62.38%，占可利用草原面积的75%，其中，退化草原占全区草原面积的45.66%、沙化草原占11.78%、盐债化草原占5%。全区草原“三化”
31、强度以轻度和中度为主，分别占全区草原“三化”面积的6.35%和40.83%，重度占12.82%。退化最严重的是荒漠草原、草原化荒漠、退化面积达90%以上；次之是典型草原退化面积达50%以上。草地退化诊断指标体系见表2-3。表2-3 内蒙古草原退化诊断指标体系退化指标（%）轻度退化中度退化强度退化严重退化植物群落产草量下降率10253660 6180 80优势植物种群衰减率150 3150 517575优质草种群产量下降率3045 4670 719090可食植物产量下降率10252640 416060退化演替指示植物增长率10202145 466565株丛高度下降（矮化）率2030 3150 517070植物群落盖度下降率2030 3145 466060轻质土壤侵蚀程度10202130 314040中、重质土壤容重、硬度增高5101115162020可恢复年限255101015153.2 植被高度总体不高,草质和功能下
