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【关键词】环境;监测;技术
上世纪60年代后,随着全球生态环境问题的出现,生态环境监测从一般意义上的环境污染因子监测开始向生态环境监测过渡和拓宽,生态环境监测采用的是生态学的多种措施与方法,从多个尺度上对各个生态系统结构和功能的格局的度量,主要通过监测生态系统条件、条件变化、对生态环境压力的写照及其趋势而获得,也可以说生态监测是运用可比的方法,在时间与空间上对特定区域范围内生态系统或生态系统组合体的类型、结构和功能及其组合要素等进行系统地测定和观察的过程,其监测的结果则用于评价和预测人类活动对生态系统的影响,从方法原理、目的、意义等多方面作了较为全面的阐述,而在监测对象上,生态环境监测既不同于城市环境质量监测,也不同于工业污染源监测,从生态环境监测发展的历程来看,现今的生态环境监测主要侧重于宏观的、大区域的生态破坏问题,其反映人类活动对我们所处的生态环境的全貌、综合影响的优点,生态环境监测可用作对农田、森林、草原、荒漠、湿地、湖泊、海洋、气象、物候、动植物等进行监测,我们不难看出,生态环境监测是环境监测的拓宽,除开新理论、新技术和新措施外,环境监测的理论和实践定能作为生态监测得以发展和完善的基础保障,景观生态学、农业生态学、森林生态学、淡水生态学、海洋生态学、荒漠生态学、环境经济学等理论与实践对生态环境监测也是大有益处。
二、生态环境监测程序
一是现场调查与资料收集。生态环境污染随时间、空间变化,受气象、季节、地形地貌等因素的影响,应根据监测区域呈现的特点,进行周密的现场调查和资料收集工作,主要调查各种污染源及其排放情况和自然环境特征,包括地理位置、地形地貌、气象气候、土地利用情况以及国家经济发展状况;二是确定监测项目。应当按照国家规定的生态环境质量标准,结合该地区污染源及其主要排放物的特点用以选择,并且还要测定一些气象与水文项目;三是数据处理与结果上报。因监测误差存在于生态环境监测的整个过程,所以唯有在可靠的采样和分析测试的基础上,运用数理统计的办法来处理数据,方有可能得出符合客观要求的数据,处理得出的数据应经仔细复核后才可上报。
三、监测的方案与技术路线
生态环境监测技术方法就是对生态系统中的指标进行具体测量和判断,以获得生态系统中某一指标的关键数据,通过统计数据,来反映该指标的状况及变化趋势,我们在选择生态环境监测具体技术方法前,需根据已知条件,结合确定的技术路线,确定最理想的监测方案,技术路线和方案的确定大致包括以下几点:生态问题的提出,生态监测台站的选址,监测的对象、方法及设备,生态系统要素及监测指标的确定,监测场地、监测频度及周期描述,对于一些特殊指标可按目前生态站常用的监测方法,生态监测具有着眼于宏观的特点,是一项宏观与微观监测相结合的工作,对于结构与功能复杂的宏观生态环境进行监测,必须采用先进的技术手段。
四、生态环境监测的技术
Abstract:Eco-environmental protection is an important part of sustainable development, and ecological environment monitoring is the development trend of environmental monitoring. This article focuses on the concept of eco-environmental monitoring and ecological monitoring, and gives a brief overview of current development status of China's ecological monitoring.
关键词:生态环境监测;生态监测技术
Key words: ecological monitoring;ecological monitoring technology
中图分类号:X835 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)23-0109-01
0引言
随着人们对环境问题认识的不断深化,环境问题不再局限于排放污染物引起的问题,而且还包括环境的保护、生态平衡和可持续的资源问题,因此,环境监测也从一般的环境污染因子监测向生态环境监测过渡和拓宽。人们开始认识到,为了保护生态环境,必须对环境生态的演化趋势、特点及存在的问题建立一套行之有效的动态监测与控制体系,这就是生态环境监测。环境监测以单纯的理化指标和生物指标监测,只对大气、水、土壤等中的化学毒物或有害物理因子进行测定,强调“局部剖析”,存在很大的局限性;而生态环境监测着眼于“整体综合”,对人类活动造成的生态破坏和影响进行测定。可以说,生态环境监测是生态保护的前提,是生态管理的基础,是生态法规的依据。生态环境监测是环境监测发展的必然趋势。目前,生态环境监测已在全球范围内展开,但在我国才刚起步,还缺乏统一的标准和技术规范。
1生态监测
生态系统是指地表生物与非生物间的相互依存关系。生态质量是环境质量的核心,是以生态学为基础,通过生态系统各部分组成、变化规律和相互关系、以及人为作用下生态系统结构和功能的变化来评价环境质量。生态监测是采用生态学的方法和手段,从不同尺度上对各类生态系统结构和功能的时空格局的度量,主要通过监测生态系统条件、条件变化、对环境压力的反映及其趋势而获得。生态监测,又称生态环境监测,目前国际上还没有统一规范的定义。国内有学者提出“生态监测就是运用可比的方法,在时间和空间上对特定区域范围内生态系统或生态系统组合体的类型、结构和功能及其组合要素等进行系统地测定和观察的过程,监测的结果则用于评价和预测人类活动对生态系统的影响,为合理利用资源、改善生态环境和自然保护提供决策依据。目前所指的生态监测主要侧重于宏观的、大区域的生态破坏问题。生态监测的对象可分为农田、森林、草原、荒漠、湿地、湖泊、海洋、气象、物候、动植物等。生态监测可分为宏观生态监测和微观生态监测两大类:宏观生态监测对象的地域等级至少应在区域生态范围之内,最大可扩展到全球。微观生态监测研究对象的地域等级最大可包括由几个生态系统组成的景观生态区,最小也应代表单一的生态类型。一个完整的生态监测应包括宏观和微观监测两种尺度所形成的生态监测网。
2生态监测技术
生态监测技术方法就是对生态系统中的指标进行具体测量和判断,从而获得生态系统中某一指标的特征数据,通过统计,以反映该指标的现状及变化趋势。生态监测技术方案的制定大体包含以下几点:生态的提出;生态监测台站的选址;监测方法及设备;生态系统要素及监测指标的确定;监测场地、监测频度及周期描述;数据的整理;建立数据库;信息或数据输出;信息的利用。在确定具体的生态监测技术方法时要遵循一个原则,即尽量采用国家标准方法,尽量采用该学科较权威或大家公认的方法。一些特殊指标可按生态站常用的监测方法。生态监测是一项宏观与微观监测相结合的工作。生态监测平台是宏观监测的基础,它以3S技术作支持,并具备强大的信息处理装置。3S技术(即地理信息技术(GIS)、遥感技术(RS)和全球卫星定位技术(GPS))是宏观生态环境监测发展的方向,它充分利用计算机技术把遥感、航照、卫星监测、地面定点监控有机结合起来,依靠专门的软硬件使生态监测智能化,使生态资料数据上网,实现生态监测化,是目前以及今后相当长的一段时间里监测人员的重点工作内容。
3国内生态监测现状
在我国环境监测中,对生态环境破坏和恶化的监测与环境污染监测相比,仍处于落后状况。我国对荒漠生态监测的研究开展最早,做的工作也最多,新疆环保科研所早在1984年就接受了“荒漠生态系统定位观测研究”的工作。近年来,我国提出的“地球动态观测信息网络”、“我国代表类型区生态状况和变迁规律的大尺度时空观测研究以及发展趋势预测”、“资源生态环境预警研究”等方案和计划,均侧重生态监测的内容。中科院的“我国生态系统研究站网”研究计划已经实施,成果已引起世界各国的关注。新疆、内蒙、洞庭湖、舟山等生态站的建立,为生态监测提供了广大的应用前景。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。目前,我国生态监测工作的特点是注重生态过程的研究,生态监测覆盖范围较小,属微观监测范畴。随着我国空间技术的发展,宏观生态监测有了一定的进步,3S技术成为近几年来生态监测工作者们研究的重点内容,并显示出其快速准确的明显优点,是宏观监测技术发展的趋势。“六五”期间内蒙古草场资源遥感调查,“七五”期间三北防护林遥感调查、黄土高原遥感调查均包括生态监测内容。新疆环境监测中心站利用气象卫星五个波段影象数据,完成了全区土地荒漠现状的评价工作。利用GIS系统预测预报模型对黄土高原、三峡库区等重点侵蚀区域进行土地退化预报、景观生态退化预测、小流域土壤侵蚀预测。近年来,利用遥感技术监测牧场产量、农作物产量、资源调查、水土保持状况和灾害预测等方面都取得了一定的成果,为宏观生态监测积累了经验。目前,特别需要一套操作性强的指标体系和方法,并且对各种生态类型监测的技术路线和要求有一个统一的规划,以便大范围普遍开展生态监测工作。
1 生态监测
生态监测是采用生态学的各种方法和手段,从不同尺度上对各类生态系统结构和功能的时空格局的度量,主要通过监测生态系统条件、条件变化、对环境压力的反映及其趋势而获得。生态监测的对象可分为农田、森林、草原、荒漠、湿地、湖泊、海洋、气象、物候、动植物等。每一类型的生态系统都具有多样性,它不仅包括了环境要素变化的指标和生物资源变化的指标,同时还要包括人类活动变化的指标。
2 生态监测的类型
根据生态监测两个基本的空间尺度,生态监测可分为两大类:
2.1 宏观生态监测。
研究对象的地域等级至少应在区域生态范围之内,最大可扩展到全球。宏观生态监测以原有的自然本底图和专业数据为基础,采用遥感技术和生态图技术,建立地理信息系统(GIS)。其次也采取区域生态调查和生态统计的手段。
2.2 微观生态监测。
研究对象的地域等级最大可包括由几个生态系统组成的景观生态区,最小也应代表单一的生态类型。微观生态监测以大量的生态监测站为工作基础,以物理、化学或生物学的方法对生态系统各个组分提取属性信息。
根据监测的具体内容,微观生态监测又可分为干扰性生态监测、污染性生态监测和治理性生态监测以及环境质量现状评价生态监测。
宏观生态监测必须以微观生态监测为基础,微观生态监测又必须以宏观生态监测为主导,二者相互独立,又相辅相成,一个完整的生态监测应包括宏观和微观监测两种尺度所形成的生态监测网。
3 生态监测的任务
对生态系统现状以及因人类活动所引起的重要生态问题进行动态监测;对破坏的生态系统在人类的治理过程中生态平衡恢复过程的监测;通过监测数据的集积,研究上述各种生态问题的变化规律及发展趋势,建立数学模型,为预测预报和影响评价打下基础;支持国际上一些重要的生态研究及监测计划,如GEMS(全球环境监测系统),MAB(人与生物圈)等,加入国际生态监测网络。
4 生态监测的技术方法
生态监测技术方法就是对生态系统中的指标进行具体测量和判断,从而获得生态系统中某一指标的特征数据,通过统计分析,以反映该指标的现状及变化趋势。在确定具体的生态监测技术方法时要遵循一个原则,即尽量采用国家标准方法,若干国家标准或相关的操作规范,尽量采用该学科较权威或大家公认的方法。一些特殊指标可按目前生态站常用的监测方法。
生态监测具有着眼于宏观的特点,是一项宏观与微观监测相结合的工作。对于结构与功能复杂的宏观生态环境进行监测,必须采用先进的技术手段。其中,生态监测平台是宏观监测的基础,它必须以三S技术作支持,并要具备容量足够大的计算机和宇航信息处理装置。三S技术,即地理信息技术(GIS)、遥感技术(RS)和全球卫星定位技术(GPS)。三项技术形成了对地球进行空间观测、空间定位及空间分析的完整的技术体系。它能反映全球尺度上生态系统各要素的相互关系和变化规律,提供全球或大区域精确定位的高频度宏观资源与环境影像,揭示岩石圈、水圈、气圈和生物圈的相互作用和关系。在RS和GIS基础上建立的数学模型,能促进以定性描述为主到定量分析为主的过渡,实行时空的转移,在空间上由野外转入室内,在时间上从过去、现在的研究发展到在三维空间上定量预测未来。
3S技术是宏观生态环境监测发展的方向,是其发展的主要技术基础,在今后较长的一个时期内,遥感手段将在生态环境监测中得到更广泛的应用,地理信息系统作为“3S”技术的核心将发挥更大的作用。目前美国、欧洲、日本和我国都在制定新的观测计划,国内北京、上海、重庆、厦门等地都在推进基础数字化工作,推广GPS定位观测,这些计划的实施将为区域环境监测提供重要的数据。
生态环境观测研究台站是在特定区域或生态系统分布区建立长期观测研究设施,用于对自然 状态或人为干扰下生态系统的动态变化格局与过程进行长期监测,通过长期定位观测能够识别和剔除生态环境短期波动带来的不确定性,研究生态系统发生、发展、演替的内在规律和变化机制,揭示生态系统的周期性规律’为生态环境管理及调控提供支持。世界上最早开展生态环境定位观测研究的是英国洛桑试验站(RothamstedResearch),于1843年开始农业生态系统的观测试验和研究,所设立的7个长期定位试验已经连续进行了150?170年。20世纪80年代以来,生态环境观测研究网络发展迅速,一些国家、国际组织和国际合作项目建立了不同尺度的生态研究网络,用以开展生态系统在人类和自然双重影响下的演变机理和过程研究w。目前生态环境长期观测研究从单站点的定位观测逐渐向台站网络观测研究发展’同时借助遥感、地理信息技术及数学模型向综合集成研究发展。
在国务院的《“十二五”国家自主创新能力建设规划》中提出要加强农业、气象、生态、环保、交通、水利等领域野外科学观测研究站(网)的建设,同时《国家环境保护“十二五”科技发展规划》中也提出要建立国家环境保护野外观测研究站,逐步形成适应生态环境保护科学研究和综合决策需要的野外生态环境观测研究网络。笔者就目前区域和国家尺度的主要生态环境监测网络的建设及发展趋势进行归纳总结,以期为中国环境保护观测研究台站的建设提供借鉴。
1区域生态环境观测网络
区域尺度的生态环境观测网络多数在20世纪90年代由联合国及有关国际组织领导建立,用以收集区域的生物、大气、水、土壤以及污染物的综合观测数据。目前主要观测网络有全球环境监测系统(GEMS)、全球陆地观测系统(GT0S)、国际长期生态研究网络(ILTER)、全球通量观测网络(FLUXNET)以及国际生物多样性观测网络(GE0-B0N)等。
1.1GEMS
1972年在瑞典斯德哥尔摩召开的联合国人类环境会议上提出要建立全球淡水质量数据库;1978年,在世界卫生组织(WH0)、世界气象组织(WM0)、联合国教科文组织(UNESCO)和联合国环境规划署(UNEP)联合支持下,GEMS水项目在加拿大国家水环境研究所启动,其宗旨是以水资源可持续管理为目标’提供全球内陆淡水水质现状及趋势方面的数据、信息、评估及研究。
截至2013年底,该网络在全球共布设4055个监测站点,其中非洲368个、北美洲1124个、拉丁美洲及加勒比地区1454个、欧洲358个、亚太地区636个、西亚115个。该网络成员分为2类:官方的国家节点和非政府组织、大学及研究机构的协作节点,其中国家节点的成员国有83个,非洲18个、拉丁美洲及加勒比地区12个、北美洲2个、亚太地区23个、西亚6个、欧洲22个。积累了从1965-2013年的460万个水环境监测数据,监测指标包括物理和化学、营养、主要离子、金属离子、有机物、有机污染物、微生物以及水文学等8个方面的内容和项目。
1.2GTOS
为了观测、模拟和分析全球陆地生态系统以便维持其可持续发展,1993年联合国粮农组织(FA0)、UNEP、UNESCO、WM0以及国际科学联合会理事会(ICSU)联合发起筹建GT0S[9]。1995年,筹建阶段的任务基本完成,编制了《全球陆地观测系统一从概念到实践》规划报告。1996年,5个联合发起的国际组织代表在罗马召开会议,标志着GT0S进入实施阶段,同时组建了由全球范围内的17名专家组成的GT0S指导委员会。GT0S的目标是要解决5个方面的关键性问题:①土地利用变化及退化对可持续发展的影响,未来土地能否生产足够的粮食满足人口所需;②评估哪些地方、哪个时候会出现淡水资源的短缺,并且评估缺口有多大;③气候变化会对陆地生态系统产生哪些影响;④生物资源丧失是否会对生态系统及人类社会造成不可逆转的损害,哪种资源将会消失,在哪些地方会发生;⑤有害物质在哪些地方和何时会成为人类及环境健康的主要威胁,生态系统降解有害物质的能力有多大。
GT0S通过遥感和地面观测2种手段获取陆地生态系统数据,数据采集均采用全球一致的标准和方法,保证了全球不同区域数据的可比性。为了推动全球和地区性的生态系统数据整合以及区域性监测网络的构建工作,GT0S还组建了4个技术委员会,分别为海岸带、陆地气候观测、陆地碳观测以及全球森林和土地覆盖动态观测技术委员会,建立了从宏观区域-研究中心-研究台站-采样点多尺度的观测指标体系,同时结合不同时空分辨率的多源遥感影像,最终能获得时间分辨率为1d、空间分辨率为30m的陆地生态系统观测数据。目前已纳入观测的生态环境指标超过180个,社会经济指标达55个。
此外,GT0S与全球气候观测系统(GC0S)和全球海洋观测系统(G00S)组成了目前全球尺度上最具代表性的生态环境观测系统[12],它们之间互相交叉又形成了一些新的观测系统,如GT0S和GC0S联合建立的陆地气候观测系统(T0PC),GT0S和G00S联合建立的海岸带观测系统,GC0S和G00S联合建立了海洋气候观测系统(00PC),GT0S、GC0S、G00S联合组建的全球观测系统信息中心,用于全球陆地、海洋和大气观测数据的整合和共享。
1.3ILTER
为更好地促进全球层面的生态系统长期观测研究交流与合作,1993年,在美国科罗拉多州埃斯特斯公园召开的美国长期生态研究会议上,来自16个国家的39位科学家和官员提议建立ILTER。ILTER主要研究领域有5个方面,分别为生物多样性监测评估、气候变化与土地利用及生态系统服务关系、社会经济发展与氮生物地球化学循环的联系及相互作用、气候变化的影响及适应策略、生态系统服务评估。
截至2013年底,ILTER包括39个国家级长期生态研究网络,其中非洲地区4个、中南美洲地区3个、东亚太平洋地区8个、欧洲地区21个和北美洲地区3个;组建了东亚-太平洋地区、欧洲、非洲、北美及中南美洲5个区域性监测网。在组织模式上,ILTER建立了由主席、副主席、执行委员会、协调委员会和组成成员国组成的组织结构,目前主席由墨西哥的ManuelMaass博士担任,副主席由中国的傅伯杰院士担任,执行委员会6位委员来自6个区域(中南美洲、东亚太平洋、东欧、西欧、北美洲和南部非洲),协调委员会32位委员来自32个成员单位。
在ILTER的国家级成员中,美国长期生态研究网络(US-LTER)、英国环境变化网络(ECN)和中国生态系统研究网络(CERN)是3个最为重要的国家级生态网络,也是ILTER的发起成员网络。目前,ILTER已经发展成为一个全球性的重要学术组织,并与GT0S等全球性观测网络一起,为全球生态系统监测和研究、自然资源管理作出了重要贡献。
1.4FLUXNET
FLUXNET的概念最早在1993年“国际地圈-生物圈计划”中被提出,1995年国际科学委员会正式讨论成立FLUXNET,随后在1996、1997年欧洲通量网(EuroFlux)和美洲通量网(AmeriFlux)相继建成,1998年,NASA以验证E0S产品为目的正式成立了fluxnet。
目前,FLUXNET注册的国家或地区网络已达53个,区域性监测网络主要包括13个,有美洲、亚洲、非洲通量观测网以及中国、日本、墨西哥、加拿大通量观测网等。截至2013年底,已注册的通量观测塔有555个,主要分布在地球南纬40°?北纬70°之间从热带到寒带的各种植被区,包括热带雨林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、针叶林、草原、苔原、灌丛、农田、城市等生态系统。观测指标不仅包括二氧化碳、水分和能量交换,还有区域的土地覆盖类型、气候气象以及植物、土壤等。FLUXNET为全球陆地生态系统碳水循环、碳收支时空格局以及生态系统水碳过程的研究提供了全球范围的实测数据。
1.5GEO-BON
为全面了解全球生物多样性状况,以及气候变化、环境污染等对生物多样性的影响,2008年,国际生物多样性研究计划(DIVERSITAS)、世界自然保护联盟(IUCN)和美国国家航空航天局(NASA)等国际和地区性组织联合建立了GE0-B0N,目标是构建一个全球性平台来整合各地的生物多样性监测数据和信息。GE0.B0N下设9个工作组,分别为基因多样性监测工作组、陆地物种监测工作组、陆地生态系统监测工作组、淡水生态系统监测工作组、海洋生态系统监测工作组、生态系统服务功能监测工作组、遥感跨尺度整合及模型模拟工作组、监测数据整合和标准化工作组、生物多样性指示指标研究工作组,每个工作组都有各自的成员单位、研究计划及目标。
2国家尺度的生态环境观测研究网络
随着全球性生态环境研究的不断深入,生态环境观测研究网络受到许多国家和地区的重视,纷纷建立本国的生态环境观测网络用以开展生态系统观测与试验研究,而且大部分都成为了国际长期生态研究网络的成员。在国家尺度的生态环境监测网络中,US-LTER、ECN和CERN各具特色,各有代表性,是ILTER及其他全球性生态环境观测研究网络的发起成员网络。
2.1US-LTER
US-LTER建于1980年,是世界上建立最早、覆盖生态系统类型最多的国家长期生态研究网络’由代表森林、草原、农田、湖泊、海岸、极地冻原、荒漠和城市生态系统类型的26个站点组成。监测指标体系囊括了生态系统各要素,包括生物种类、植被、水文、气象、土壤、降雨、地表水、人类活动、土地利用、管理政策等。主要研究内容包括:①生态系统初级生产力格局;②种群营养结构的时空分布特点;③地表及沉积物有机物质聚集的格局与控制;④无机物及养分在土壤、地表水及地下水间的运移格局;⑤干扰的模式和频率。
US-LTER的突出特点是注重观测的标准化’制订了有效度量标准’实施标准化测量’如《长期生态学研究中的土壤标准方法》(第二版)、《初级生产力监测原理与标准》、《环境抽样的ASTM标准》、《生物多样性的测量与监测:哺乳动物的标准方法》等,同时也非常注重监测数据的规范化共享?。在US-LTER基础上,2000年,美国国家基金委员会(NSF)提出建立“美国国家生态观测站网络(NEON)”的设想’目标是针对美国国家层面所面临的重大环境问题,利用最先进的仪器和装备,在区域至大陆尺度上开展生态系统的观测、研究、试验和综合分析;在组成结构上’先按照植被分区图划分为17个区域网络,每个区域网络由1个核心站和若干卫星站构成;17个区域网络组成国家网络。
2.2ECN
ECN建立于1992年,1993年开始陆地生态系统监测’1994年起开始监测淡水生态系统[22]。该网络由12个陆地生态系统监测站和45个淡水生态系统监测站组成(河流站点29个、湖泊站点16个),覆盖了英国主要环境梯度和生态系统类型。其突出特点是非常重视监测工作,对所有监测指标都制定了标准的ECN测定方法,同时也形成了非常严格的数据质控体系,包括数据格式、数据精度要求、丢失数据处理、数据可靠性检验等;所有监测数据都建立中央数据库系统进行集中管理、共享。在监测指标上,ECN不追求监测生态系统全部要素指标,而是根据自然生态系统类型和特点来确定监测指标体系,如陆地生态系统监测指标在类型上包括气象(自动气象站13项、标准气象站14项),空气(二氧化氮),降水(14项),地表水(15项),土壤(15项),有脊椎和无脊椎动物’植被类型与土地利用变化;淡水生态系统监测指标在类型上有地表水(34项),地表径流量’浮游植物(种类、丰富度、叶绿素a),大型水生植物(种类和丰富度),浮游动物(种类和丰富度),大型无脊椎动物(种类、丰富度、畸形程度)。
2.3CERN
CERN建于1988年,由1个综合中心,5个学科分中心(分别为水分、土壤、大气、生物和水体)和42个生态环境定位监测站组成,覆盖农田、森林、草原、荒漠、湖泊、海湾、沼泽、喀斯特及城市9类生态系统,观测指标达280多个,建立了42个综合观测试验场’113个对比观测试验场’1100多个定位监测点和15000多个调查样地的国家层次的生态环境综合观测系统,覆盖中国主要气候地带和经济类型区域。经过30多年的发展,目前已经构成了中国区域长期生态观测-水、碳通量观测-生物多样性观测-陆地样带观测研究一体化的野外综合平台体系。
CERN非常重视观测的标准化’制定了一系列水文、土壤、气候和生物要素监测标准方法’编制了诸如《生态系统大气环境观测规范》、《陆地生态系统水环境观测规范》、《陆地生态系统土壤观测规范》、《陆地生态系统生物观测规范》、《水域生态系统观测规范》、《陆地生态系统生物观测数据质量保证与质量控制》等丛书,建立了数据管理、质控和集成分析系统’监测数据实现了开放共享,成为国家科技共享平台的特色数据资源[23-24]。在CERN基础上,2005年,国家启动了国家生态系统观测研究网络(CNERN)建设任务,目的是对现有的生态系统观测研究台站进行整合,在国家层面上建立跨部门、跨行业的科技基础条件平台,实现资源整合、标准化规范化监测、数据共享。通过对已有台站的评估认证,目前有53个台站纳入了CNLRN,其中包括18个国家农田生态站、17个国家森林生态站、9个国家草地与荒漠生态站、7个国家水体与湿地生态站以及国家土壤肥力网和国家生态系统综合研究中心。
2.4日本长期生态研究网络(JaLTER)
日本政府非常重视全国性的自然环境状况普查,在1972年制定的《自然环境保护法》规定国家必须每5年实施一次生态环境基础调查,内容包括地形、地质、植被、野生动物等,为国家环境保护政策实施提供依据。1973年开始第1次调查,截至2012年已完成7次自然环境保护基础调查,建立了全国1kmX1km网格单兀的植被、野生动植物、地形地貌、水域的自然生态环境普查数据。其特点是每次调查都在上一次调查基础上,突出不同的重点内容,在最近完成的第6次(1999一2005年)、第7次(2005-2012年)调查中重点开展了全国生物多样性及植被状况普查,并编制了1:2.5万比例尺植被现状图。
在生态环境监测网络方面,2002年日本政府启动了“新?生物多样性国家战略”,由环境省自然环境局生物多样性中心负责网络管理,计划在全日本建设1000个左右的固定监测子站,开展动植物栖息地环境及生活状态的长期监测,每5年为一个工作周期,连续开展100年的长期监测。该计划2003-2007年开展第1期工作,2008年起正式开展调查监测,截至2011年,共设置了1013个监测子站开展生物多样性监测,同时每年度按照生态系统类型调查报告,每5年汇总分析编制一次综合报告书。
2003年,日本生态学会与其他学会联合发起了JaLTER建设,在森林、草地、湖泊、海洋生态系统开展长期定位观测。重点围绕3个研究目标,分别为全球变化对生物多样性和生态系统功能的响应与反馈机制、海陆生态系统的水文-生物地球化学过程及相关作用关系、不同时空尺度生态系统监测网络和技术研发。该网络监测站点分为核心站和辅助站,截至2013年,有20个核心站、36个辅助站,监测指标包括气象、水文、水质、物候、植被及二氧化碳通量等。JaLTER建立了台站的定期评估机制,每4年评估一次,通过评估一方面吸纳新的台站加入网络,另一方面已有台站如果达不到评估标准,会被剔除出网络[27]。
3中国生态环境观测研究网络状况
在中国的生态环境观测研究网络中,除了在国际上具有重要影响的CERN外卜,林业部门从20世纪50年代开始逐步建立的中国森林生态系统定位研究网络(CFERN)也具有重要影响,该网络目前已发展成为横跨30个维度、代表不同气候带的73个森林生态站组成的网络,覆盖了中国森林生态系统分布区,同时也在积极建设湿地生态监测网络和荒漠监测网络,规划到2020年,森林生态站数量达到99个,湿地生态站达到50个,荒漠生态站达到43个。为了规范网络运行管理及监测标准化和规范化,也制定并颁布了森林、湿地和荒漠方面的一系列标准规范[28]。
此外,中国水利、农业、环保等行业也根据业务需要建立了相应的生态环境监测网络,如水利部门的水土保持监测网络,由水利部水土保持监测中心、7大流域监测中心站、31个省级监测总站、175个重点地区监测分站以及分布在不同水土流失类型区的典型监测点构成了覆盖全国的水土保持监测网络。农业部门的生态环境监测网由全国农业环境监测网络、渔业生态环境监测网络和草原生态环境监测网络构成,分别负责农业、渔业以及草原的例行监测与管理。环保部门以国家环境监测网为主,其目标是说清环境质量状况及变化趋势、说清污染源排放状况、说清潜在的环境风险;经过30多年的建设形成了覆盖全国的,涉及水、空气、土壤、生物、生态、近岸海域等环境要素的网络,在运行机制上建立了由国家、省、地市和县4级监测站组成的业务化运行体系,负责不同层级行政区域内的环境监测业务。
4生态环境观测研究网络的发展趋势
全球面临着气候变化、环境污染、土地利用变化以及生物多样性丧失等一系列共性生态环境问题,其形成机理、演变过程及解决手段的研究,均需要基于系统科学的生态系统长期观测研究数据,这也是20世纪80年代以来,全球性、区域性及国家不同尺度生态环境观测网络快速发展的重要原因。目前,国际上生态系统长期观测研究主要围绕4个研究领域,分别为生物多样性与生态系统功能、生物地球化学循环过程、气候变化对生态系统结构功能的影响和响应、人类-自然生态系统的相互耦合关系。
生态环境观测研究网络呈现出4个发展态势:①多个台站甚至多个观测研究网络的联网观测与研究逐渐成为主流。随着生态系统研究的时空尺度不断拓展,基于单个台站的数据资料已经无法满足研究需要,需要跨区域的不同监测站点甚至不同观测网络进行联合观测与研究,建立从样地到区域甚至到全球多尺度的、系统的观测与研究成为趋势[29]。②重视观测的标准化、规范化与数据共享。生态系统的联网观测研究必须保证观测数据的可比性,因此,规范化、标准化观测尤为重要,目前几乎每个生态环境观测研究网络都将观测行为的标准化和规范化作为首要任务,另外也在积极推动观测数据的共享。今后需要继续推进观测的标准化和规范化,进一步统一不同生态环境观测网络的观测标准,最好建立国际统一的观测标准和规范。③观测手段多样化、自动化水平不断提高。随着生态环境观测设备、实验仪器以及通讯技术的不断发展,特别是成套自动观测设备的大量装备,监测数据精确性得到提高,部分监测指标数据获取的频率从原来以天为单位甚至提高到以秒为单位[1]。④综合观测与模型模拟日益得到重视。地面长期定位观测数据在空间尺度上具有局限性,只能反映有限空间范围的生态环境状况及变化过程,为了实现对区域甚至更大尺度生态系统结构、过程和功能的观测研究,需要将长期定位观测数据、遥感数据、地理空间数据进行集成和同化,同时借助数学模型开展的综合研究日益得到重视[2931]。在环保业务领域,中国国家环境保护野外观测研究台站建设也是对国家环境监测网的补充和拓展,目前国家环境监测网在单个环境要素(如水、空气)的监测已经形成了覆盖全国的监测断面(点位),但是按照生态系统角度进行综合观测(包括生物群落及水、气、土等环境要素)与综合评价还相对薄弱。为了更好地适应环境管理的需求,国家环境监测网需要对目前的监测任务和工作进行统一布置,对实行“一把尺子”的现状进行调整,未来要根据自然区域(如区域、流域等)开展综合监测与评价,需要拓展生物、生态、土壤等监测要素,同时研究建立相应的监测指标、评价方法、技术规范、数据质控及能力建设等,补充完善现有的环境监测技术系。
5结语
城市环境保护工作是我国长期以来关注的重点,与此同时我们却忽略了农村环境保护以及农村环境监测与环境质量评价工作的开展。农村环境保护工作随着新农村建设的推进和农村污染状况的恶化逐渐凸显。
1 农村生态环境监测的意义
农村生态环境监测应在依法治理环境,建设好农村环境监督和监测队伍的前提下,完成对农村资源的合理利用及开发保护,维护生态平衡,不仅保证了人类的身体健康,又最大程度的整体优化了环境效益、经济效益、生态效益。
2 农村生态环境监测的内容
2.1 例行监测
例行监测作为县监测站环境监测的主体,不仅为掌握环境容量提供良好依据,而且更好的积累了历史资料,对未来发展趋势进行预测提供了科学的方法。现在,我们需要把探索的重点放在如何加强提高例行监测数据资料的连续性,数据的准确性,监测点的科学性以及样品的代表性的问题上。
2.2 监视性监测
农村生态环境监本文由收集整理测要加强监视性监测,并使之成为监测的主体。对污染源进行监视监测,可以使环境法规、环境规划、综合防治等的制定有据可行,也对污染负荷的特征值又可以更好的掌控。为了对生态环境的重要变化进行监视而设立了监督网点,其目的在于将仪器的、人工的、生物的监督办法应用到主要污染单位、河道及地域的治理中。
2.3 特种目的监测
类似特种目的监测的监测,其内容、形式、目的不尽相同。比如污染事故仲裁监测、污染源调查监测、企业升级监测等。
2.4 研究性监测
污染物的确定及探明监测,是依照某生态环境课题的研究目的为前提的,测试由排放源到受体的全过程,并观察在此过程中污染物的浓度以及对环境的影响。
3 农村生态环境质量监测的布点原则
农村环境质量主要包括农村水环境、空气环境、土壤环境质量几方面的内容,是指农村人居环境质量与农业生产息息相关的环境质量。我国农村村庄数量较多,面积广阔无垠,我们没有条件对每个村庄都一一进行环境质量监测采样,可是我们可以在对农村环境状况的基本信息充分了解的前提下,对我国4种基本类型村庄的分布与构成进行分析统计(即:以禽畜或水产养殖为主的村庄、位于城市周边受城市环境污染影响较重的村庄、以农田种植为主的村庄以及乡镇企业较多或有历史遗留工矿污染场地的村庄),关于监测的开展,可以选取那些不同地区地域的不同类型的具有代表性的村庄。关于典型村庄的选择,环境质量监测的布点应遵循以下原则:
3.1 优选点位,强调代表性
确保农村环境质量监测与结论科学、客观、真实的关键是:在优化选点定位之前,应对所要调查的农村的污染源、环境情况进行充分细致的调查和了解,保证被调查村庄具有一定的代表性且监测结果能准确真实地体现农村环境质量的监测点位。
3.2 随机布点,突出重点的原则
对监测点位依据随机性原则布设,对不同地区的农村环境质量进行监测,这样才能更客观更全面的体现农村环境质量状况。针对那些己证实或者持怀疑态度的污染较严重的地域,应首先优先考虑布设,并根据实际情况增设监测点位,加强对该区域环境质量状况的监测和掌握。
4 监测项目的确定原则
我们要对农村的环境质量进行检测,这就需要选择一定的检测项目,并且这个项目必须兼顾代表性、灵活性、针对性和可操作性的特点。换句话说,我们所选取的环境指标是严格的,它应该具有代表性,能够折射农民的生产生活、身体健康状况,还要考察环境对动植物生长的影响程度。我们所选取的检测项目也不是无根据的,它必须以农村的环境质量为依据,能够如镜子一样,不仅能映照出农产品所处的地理环境质量,还能映照出农村的环境状况。不可忽视的是,
农村的条件较差,交通不便、水电供应情况比较糟糕,这就给农村环境检测带来更大的挑战,不但要求具有容易检测的评价指标,而且还必须具有可操作性强的检测指标。
5 农村生态环境监测应做到四个结合
5.1 常规监测与重点监测相结合
就当前来看,农村环境检测工作存在诸多缺陷,它还是个新课题,尚未步入成熟期,检测内容尚未明确、检测指标模糊不清、检测频率高低不一,这些缺陷使得检测工作离常态化目标还有一段很长的路要走,正因为如此,农村环境检测工作更显得迫切,特别是关系到农民群众生产生活和经济社会发展的关键环节,更是要对此进行严格检测。比如,化肥农药带来的农业污染、规模化养殖造成的疫病危险等。
5.2 被动监测与主动监测相结合
如今的农村环境检测工作并没有得到应有的重视,检测负责部门对农村环境问题视而不见,因此,目前的农村环境检测工作是被疏忽的。然而,农村经济社会发展对环境监测工作提出了新的要求,检测工作必须从被动型向主动型转变,应农民群众之呼声,确保环境问题得到有效监控,
5.3 独立监测与联合监测相结合
当下,农村环境检测工作还是由环保、农业等部门负责,它们不以对环境的有效检测为出发点,一味地“各自为政”,检测成果很少、信息不及时、农民群众的诉求渠道狭窄。针对这些问题,我们应该清醒地认识到联合工作的重要性,加大检测力度,拓宽检测层面,实现资源共享,实行独立检测和联合检测双管齐下,这是合乎实际又可行的。
5.4 职能部门监测与群众监督相结合
农村经济在不断地发展,随之而来的是影响农村环境的条件和因素的改变,农民群众对此深有体会,他们最具发言权。在这种情况下,职能部门应在农村环境检测中发挥核心作用,同时也需要农民群众的密切配合,这是检测工作的理想状态,是我们努力的方向。
按照局《实施方案》的安排要求,我就如何围绕贯彻落实科学发展观,以理顺机制体制,履行生态环境监测监督工作职能为题,于10月25日、11月1日到7日分别与__保护局,dd市、dd县、dd县林业局的有关领导进行座谈、并向其它兄弟单位函信征求意见,采取多种形式深入开展调研。现将调研情况报告如下:
一、准确把握生态文明本质,充分认识林业在生态文明建设中的地位与作用
1、准确把握生态文明的内涵和本质。生态文明是对农耕文明、工业文明的深刻变革,是人类文明质的提升和飞跃,是人类文明史的一个新的里程碑。生态文明不只是生态、环境领域一项重大研究课题,而是人类与自然、发展与环境、经济与社会、人与人之间关系协调、发展平衡、步入良性循环的理论与实践,是人类社会跨入一个新的时代标志。就本质和含义而言,生态文明是当代知识经济、生态经济和人力资本经济相互融通构成的整体文明,是“以人为本,全面协调可持续发展”的科学发展观要求的文明,即人与自然和谐、发展与环境双赢、经济社会发展成果人人共享、公众幸福指数不断上升的文明。
2、林业是生态建设的主体,在保障国家生态安全中发挥着重要作用。加强林业建设,维护生态安全,是21世纪人类面临的共同主题,是实现我国经济社会可持续发展的重要基础。森林是陆地生态系统的主体,林业是一项重要的公益事业和基础产业,承担着生态建设和林产品供给的重要任务,做好林业工作意义十分重大。
地球上的生态系统可以分为陆地生态系统和海洋生态系统两大类。在陆地生态系统中,根据各生态系统的植被分布情况,又分为森林生态系统、草原生态系统、农田生态系统、荒漠生态系统等类型。森林生态系统是陆地生态系统中面积最大、分布最广泛、最重要的自然生态系统,在地球自然生态系统中占有首要地位。地球陆地面积约为1.49亿平方公里,森林面积约为0.5亿平方公里,约占陆地面积的32.6%。森林生态系统占有巨大空间,其地上部分林冠可高达数十米至上百米;地下部分根系可深入土壤数米至数十米。无论从森林生态系统所占的面积,或是地理分布状况、群落组成和结构特点,都远远超过农田和草原,在自然界中有不可缺少及无可替代的重要作用。据国内外有关研究表明,森林生态系统具有最高的生物总量和最高的单位面积生物量,整个陆地生态系统中总生物量约为1.8万亿吨,其中森林生物总量达1.6万亿吨,约占陆地生物总量的90%,陆地表面约1/3被森林覆盖,其每公顷生物总重量干重达100—400吨,约为农田或草原的20~100倍,是陆地生态系统中最大的生产者,为人类和多种生物提供了最多的生存、生活和生产所需的物质和栖息环境,对人类和各种生态系统有着巨大的影响。
二、以科学发展观为指导,充分认识__生态环境的脆弱性和严峻性
__是西部欠发达省份,自然条件严酷、气候恶劣,生态系统比较脆弱,森林资源十分珍贵。主要表现为荒漠化威胁有增无减、水土流失严重、水资源和水生态环境形势严峻、森林和草原植被破坏有禁不止、滑坡泥石流等灾害频繁。当前生态恶化的范围在扩大,程度在加剧,危害在加重;生态环境建设中边治理边破坏、点上治理面上破坏、治理赶不上破坏的问题仍很突出;生态环境整体功能在下降,抵御各种自然灾害的能力在减弱。总体来说,我省生态环境形势依然严峻。一是荒漠化沙化形势逼人。全省沙化土地面积为1203.46万公顷,占全省国土总面积的28.26%,范围涉及8个市州24个县区。1994年第一次沙化普查,__省沙化土地总面积为10.9万km2,占土地总面积的24%,1999年__省监测荒漠化土地为17.8万km2,沙化土地面积为11.1万km2,比上一个监测期增加0.2万km2,年均增长0.35%,20__年监测__省监测荒漠化土地为19.4万km2, 比上一个监测期增加1.6万km2, 年均增长1.7%,沙化土地面积为12.0万km2,比上一个监测期增加0.9万km2,年均增长1.6%,出现“沙进人退”的现象;二是森林质量不高,覆盖率低且分布不均。全省林地面积虽然由802万公顷增长到981万公顷,净增178万公顷;森林覆盖率也由9.9%增加到13.4%,净增3.5个百分点,但增加森林面积以次生林、灌木林地为主,林分质量不高。且主要分布在白龙江、小陇山、洮河、祁连山、子午岭、关山、西秦岭、康南、大夏河、马御山10个林区,占全省有林地面积的 70%。三是有害外来物种入侵,生物多样性锐减,遗传资源丧失,生物资源破坏严重。国际濒危物种贸易公约列出的740种世界性濒危物种中,我国占189种。四是生态功能继续衰退,水源涵养功能退化,调洪蓄水功能下降,防沙治沙功能减弱,沙尘暴危害严重,生态安全受到威胁。
三、按照科学发展的要求,全面掌握、正确认识__生态环境监测监督工作现状
(一)、监测队伍参差不齐。目前全省林业监测资质的单位70多家,甲级单位2家,乙级21家,丙级27家、丁级20家,专业技术人员1051多人,资质级别不同,要求标准不一。监测队伍参差不齐,专业水平不高。除甲级单位外,其他单位专业技术人员结构不合理、技术水平有待提高,多数单位难以独立完成监测任务。
(二)、林业工程项目管理分散,科学指导林业建设不够,生态监测监督工作滞后。现代生态文明科学的显著特点,是集生态学、经济学、社会学和其它自然、人文学科之大成,成为一门多学科相互联结的大跨度、复合型、融为一体的交叉学科。生态环境监测是加强生态环境执法监督和环境管理,提高工作质量的重要手段。作为全省依法对生态环境监测监督的单位,要切实履行法律的职能,积极有效监测土地荒漠化、沙化和森林资源消长、变化情况,为政府保护生态环境提供依据,努力扭转生态环境恶化的趋势,推动经济社会和环境保护协调发展。但在履行工作职能过程中,因职能不明确,存在项目管理分散问题。一是全省各项林业生态工程作业设计存在部分作业设计不规范,影响工程质量。二是全省部分林业建设工程任务的下达、工程质量管理、质量的监理、完成任务的检查验收和检查验收,没有形成明确有效的互相监督的机制,不能确保林业生态建设工程质量。三是重点公益林数据库、图形库的数据管理与更新,责权利不明晰,没有发挥出数据库的作用,影响科学发展。四是森林资源、荒漠化等监测技术成果、数据在使用、和报送国家林业局和省政府前,程序不够完善,数据口径不统一。处室之间存在职能交叉,加之一些历史和现实的原因,监测职能没有落实到实处,影响我省生态工程建设和生态环境监测监督管理的质量,影响全省林业生态建设的科学发展,影响我
局为政府提供决策和服务的水平。
(三)、省直职能部门各自为政,没有形成合力。全省生态环境监测目前呈现出环保、农业、水利、林业、气象、国土等部门都涉及,各自为阵,各行其是,互不勾通,监测标准不一,数据不能共享,是单一的业务性专项监测,造成监测数据单一,保存分散,没有形成技术优势,造成数据精度低,缺乏科学性、严密性和连续性。
(四)、资金投入不足,生态环境保护的研究经费不足,生态环境监测网络基础建设差。长期以来,我国环境保护投入不足,欠债过多,留下了巨额生态赤字,加之我省是经济欠发达的省份,对生态环境保护的研究和生态环境监测网络建设资金扶持投入不足,影响我省对生态环境保护的研究和生态环境监测网络的建设。
四、为服务我省林业科学发展,全面履行生态环境监测监督职能的对策和建议
(一)完善法律法规体系,加大执法力度,依法保护生态环境。加强生态环境法制建设,依法行政,是推动生态环境保护工作的重要保证。在开发建设中,必须严格执行法律法规,坚决禁止和取缔各种破坏自然资源和生态环境的非法活动,严厉打击破坏生态环境的违法犯罪行为。制定《生态环境监测监督保护条例》、《生态旅游资源开发环境管理办法》等地方法规,逐步完善地方生态环境保护法规体系,做到有法可依,依法行政,切实加强对水、土地、森林、草原和矿产等重要自然资源开发的生态环境保护和管理。要加大对资源开发生态环境保护的执法力度,加强对重点流域、区域生态环境保护与治理恢复的监督管理,努力使生态环境保护和监督管理走上法制化的轨道。
(二)、密切配合,各司其职,切实负起生态环境监管职责。按照科学发展观的要求,加强生态环境保护,在我省的开发建设中,占有非常重要的地位,严格管理和保护生态环境,是关系环境安全和生存发展的长远大计。因此,必须建立健全行之有效的生态环境保护监管体系。认真行使监督管理职能,不断完善生态环境监督管理体制,强化对生态环境保护的监督,做好生态环境保护的综合协调与监督工作。首先是各有关部门都要各负其责,各司其职,密切配合,齐心协力,共同推动全省生态环境监管保护工作。要利用全球环境基金-__省综合生态管理系统信息中心设在我局,利用以gis为平台建立的全省生态系统和土地退化数据库信息的有利条件,做好国家地方纵向互动,与计划、农业、林业、水利、畜牧、国土资源等13个部门横向联通,按照各自的职责,加强自然资源开发的规划和管理,做好生态环境保护与恢复治理工作,特别是做好生态恶化重点区域生态的治理和恢复,遏制土地荒漠化加剧的趋势;做好水资源开发利用的流域规划,保证生态用水,严禁对现有草场、植被的破坏;抓好自然保护区的建设和管理,建立一批特殊生态功能保护区;加强城市和农村生态环境保护,以及基础设施建设中生态保护工作的监督管理。其次是要细化处室和厅直各单位的职能,合理分工,相互监督,确保林业生态建设的科学发展。并借鉴兄弟省区(如宁夏、河北、江西等)的经验,由监测监督单位组织依法负责全省各项林业生态工程作业设计审核、工程监理和年度计划任务核查,对审核、监理、核查结果经计财、工程管理部门和省生态环境监测监督管理局会签后,向省厅提交工程建设验收报告,作为拨付工程建设资金和调整建设任务的依据。
(三)、加大科研支持能力,建立生态环境监测体系。生态环境保护是有着显著社会效益的公益性事业,要确保对用于生态环境保护的投入到位,建立多元化、多渠道的投资机制,加强生态环境保护的科学研究和新技术的推广应用,保障生态环境保护的科技支持能力。同时,以建立的自然保护区、重要生态功能保护区、生态脆弱保护区、生态旅游区为依托,结合森林资源监测和荒漠化监测网点,建立健全生态环境监测监督体系。 要加强生态环境的监控能力建设,逐步建成全省的生态环境监测网站,确立和完善生态环境监测指标体系,采用遥感等高新技术,建立生态环境灾害预警系统和生态环境信息系统,加强生态环境变化趋势的预测预报。
自20世纪下半叶开始,伴随极端气候现象的出现,全球气候变化渐渐进入了人们的视野,因化石燃料燃烧大量产生的温室气体被普遍认为是诱导全球气候变化的关键原因,成为悬在全人类头顶的达摩克利斯之剑。人类生产、生活过程的碳足迹均被纳入对温室气体效应影响的评判中,筑坝蓄水的温室气体效应也备受关注。
科学研究对自然现象的认识往往是以自然观作为预设前提的,在这样的基础上产生相应的科学认识的方法论原则和具体实践方案,在“螺旋上升”的往复认识中逐步完善对自然现象和过程的系统认识。对水库温室气体效应的认识亦有赖于此。
设计客观合理的水库温室气体监测方案,需要充分认识水库生态系统特征及其碳循环特点,辨识在人类活动干涉下水库温室气体可能产生的途径与过程,提出关于水库温室气体通量特征典型代表性时空区段的预判并开展跟踪观测。
对水库温室气体效应的跟踪观测,起始于上世纪70―80年代巴西、加拿大等国的早期研究。根据地表系统温室气体(CO2、CH4、N2O)通量的基本特征和近地层大气中气体传输机制,科学家们发展了各种温室气体通量监测方法,主要有模型估算法(化学平衡法)、通量箱法、微气象法、遥感反演法等,并延伸发展了10余种界面温室气体监测技术得到广泛运用。虽然方法的改进为人们更好地认识水库温室气体交换通量强度提供了强有力的技术支持,但很显然,对特定水库温室气体效应的系统认识还需辅以适配于水库水文地理条件与生态特征的系统监测方案,在不断的科学修正中探究水库温室气体通量特征的真实本质。
水库是人类高强度流域开发的产物,同湖泊千百年来自然缓慢演进与沉积相比,筑坝蓄水诱发的各种生态响应是在一个相对短暂的历史时期发生发展的,其环境本底状态同成库前的土地和水域利用情况密切相关,在很大程度上影响了水库温室气体强度的大小。譬如,在成库前有机质丰富的农田与贫瘠的土壤,其在受淹后所能够释放的温室气体强度存在显著差异,而成库前流动溪流与静止湖盆,它们形成水库后的温室气体效应也明显不同。另一方面,水库温室气体通量的改变,与水库生态系统重建和完善过程息息相关,受水库利用方式与水域功能的发挥影响显著。
水库作为介于河流与湖泊之间的人工水体,在人类利用下往往可能表征出近似于河流的搬运型特点(如河道型的发电水库),也可能表征出类似湖泊的沉积型特点(如渔业用水库),其温室气体的产生途径与释放过程受人类利用方式的胁迫十分复杂,并具有不确定性。
合理的布设监测布点与科学的选择监测时空频次是水库温室气体监测方案的两个关键组成部分,典型性与代表性通常是监测方案的两个基本要求。这不仅归因于在有限的资源(人力、物力)投入下较快获取监测数据的现实要求,而且是保证主观认识与客观规律辩证统一的科学基础,犹如仅占体表万分之四却能影响各项生理机能的人体穴位。
而随着水库库龄的增加,水库生态系统演化的过程将可能影响温室气体强度的大小,甚至逆转温室气体的源汇特征。加拿大等国的经验表明,水库成库后15―20年,温室气体释放强度将恢复到天然河道的水平,但其经验是建立在其独特的水库水文地理背景和人类利用方式基础上,而在其他水域的情况则仍不确定。因此,设计客观合理的水库温室气体监测方案,需要充分认识水库生态系统特征及其碳循环特点,辨识在人类活动干涉下水库温室气体可能产生的途径与过程,提出关于水库温室气体通量特征典型代表性时空区段的预判并开展跟踪观测。
合理的布设监测布点与科学的选择监测时空频次是水库温室气体监测方案的两个关键组成部分,典型性与代表性通常是监测方案的两个基本要求。这不仅归因于在有限的资源(人力、物力)投入下较快获取监测数据的现实要求,而且是保证主观认识与客观规律辩证统一的科学基础,犹如仅占体表万分之四却能影响各项生理机能的人体穴位。虽然野外监测提供了有限时间与空间范围内的水库温室气体通量特征,但却需要系统表征出水库全水域的温室气体效应。
当现有技术手段和经济条件不足以支持连续跟踪观测时,在全天或全年的哪一个时段实施监测能够客观反映温室气体通量特征是值得探究的。
对监测布点的合理分布与监测时空频次的优化分配需考虑众多对温室气体产生过程的潜在影响。例如在深水河道型水库中,入库后伴随河道纵向输移的颗粒物质在大坝拦蓄的条件下逐渐沉积,形成了“河流区―过渡区―湖泊区”的纵向梯度。
在连续的区段内,水动力等的物理背景差异使得碳、氮的生物地球化学循环过程和生态系统组成呈现较大差别,温室气体产生和界面释放呈现连续波动变化的特征。这使得在纵向的空间监测布点中,不仅需要考虑水库物理背景改变导致生境条件差异而在各区段呈现的典型特征,而且在同一监测区段内的具体点位布设亦需要予以充分考虑,局部的空间点位显然不足以代表温室气体产生及其通量过程。另一方面,当现有技术手段和经济条件不足以支持连续跟踪观测时,在全天或全年的哪一个时段实施监测能够客观反映温室气体通量特征是值得探究的。
随着昼夜和季节变化,温室气体通量特征亦呈现出时间上的连续变化特征。日渐光照增强与水温、压强的改变直接影响了温室气体在水一气、土一气界面间的交换特征,而伴随藻类光合作用进行,温室气体的交换通量受控于水生生物生长衰亡的影响而产生改变。虽然人们通常以每月一次或每月二次的监测频次开展野外跟踪观测以期反映水库温室气体通量的全年特征,而采用日变化过程的24小时跟踪观测反映日变化下的温室气体通量特征,但明确水库监测时段的代表性,分析在某一时间内开展监测能够客观反映出所研究时间区段的水库温室气体特征并不容易。
水库温室气体监测工作开展的第三个关键环节是水库温室气体监测工作的长期性与持久性,以期能够在充足的历史序列上提供关于水库温室气体效应的系统认识。
不仅如此,水库温室气体监测工作开展的第三个关键环节是水库温室气体监测工作的长期性与持久性,以期能够在充足的历史序列上提供关于水库温室气体效应的系统认识。诚如前面提到,已有的研究经验表明在成库后的15―20年内,水库温室气体通量将恢复到成库前的水平,但问题在于水库对碳、氮等生源要素的转运或埋藏以及水库温室气体释放特征同水库流域内人类生产生活水平、水库利用方式密切相关,当水库生态系统长期受迫于人类活动干扰而呈现往复变动的特征时,是否这样的状态能否让水库温室气体通量特征恢复到成库前的水平?长期持续的跟踪观测显然是回答这一问题的最好办法。
通过前述分析可以看出,在充分认识水库温室气体产汇过程的基础上,科学制定水库温室气体监测方案是客观评判水库温室气体效应的关键前提,在这一过程中,五个方面的要素是值得考虑的,即:1)成库前的土地利用历史和环境本底特征;2)成库后的水库功能与运行方案;3)水库不同时空区段内的水文地理特征;4)水库温室气体关键环境要素的时空分布特点与关键生态过程;5)适配于水库特征的温室气体监测技术。
关键词:病虫害;茶园;生态环境;智能监测系统
中图分类号:S431.9+S435.711 文献标识号:A 文章编号:1001-4942(2014)04-0012-04
中国是茶叶之乡,茶在人们日常生活中占有重要地位,随着生活水平的提高,茶叶的需求量日益增加,对茶叶品质的要求日益提高,茶叶经济正进入快速发展阶段。在这个大背景下,茶叶生产有了新的特点:①出现了大规模的茶叶企业。如:安徽省宣郎广茶业总公司拥有茶园面积1 400 hm2,福安市农垦茶业有限公司的茶园面积超过400 hm2。如何有效管理如此大规模的茶园,是茶企业亟需解决的问题。②社会对优质茶叶的需求日益增加。有机茶、无公害茶、绿色食品茶的生产都对农药和化肥的使用情况以及生长环境作了严格要求,如何在限制农药、化肥的使用且不破坏茶园生态环境的条件下保证优质茶叶的产出,是茶叶生产面临的新问题。③茶园病虫害问题仍然严重。病虫害是优质茶叶生产的重要威胁,据统计,一般病虫害会导致茶叶减产10%~20%[1],而大规模病虫害带来的损失更大。茶园规模扩大,农药限制使用,都加大了茶园病虫害防治的困难性。
本文即针对上述问题设计了茶园病虫害智能监测系统,以求在智能农业的思路上寻找解决问题的新途径。该系统将茶园作为一个整体,通过摄像头、传感器和气象站的多方位监测,动态显示茶园视频图像和各环境因子的变化情况,从而对病虫害进行预测预警,为优质茶叶的生产提供技术支持。
1 智能监测系统的总体设计
目前对大田作物长势和病虫害的观测仍然广泛依靠人力,这使得茶园企业面临日益增加的人工成本压力。另一方面,对病虫害预测预警的探索集中在GIS(地理信息系统)的应用上[2~4]。通过GIS可以有效地进行病虫害预测的区域性分析,防止病虫害的大范围发生和扩散。但GIS的特点也决定了利用其对病虫害预测预警具有先天时效性不足的缺陷。因而,GIS更适用于政府部门面向区域农业预测信息。
茶园病虫害智能监测系统则是针对每个茶园的生产管理而设计的,可通过多链路视频监视单元对茶树长势、叶表病虫害情况进行监视,根据病虫害特征及时调整防治措施。同时,土壤传感器和气象站实时监测记录茶园环境因子的变化动态,当环境条件有利于病虫害发生时发出预警信息,以方便工作人员加强监测并采取应对措施。
茶园病虫害智能监测系统按照三层架构[5],分别为信息感知层、信息传输层和应用层(见图1)。
图1 茶园病虫害智能监测系统架构
本文中系统感知层的建设分为视频监视和环境监测两部分,包括视频监视单元、水分传感器、土壤电导率传感器、土壤养分检测仪、生物传感器、农业气象站等。此外,该层的建设还包括制定传感器量程规范、面向茶园应用的传感器的接口规范以及与各种网络、总线接口的专用集成电路规范。
传输层主要实现信息的可靠和安全传输,包括网络传输标准及有线网络和无线网络的建设。茶园智能监测系统在视频监视环节使用有线网络,在环境监测环节使用无线网络。
应用层主要实现信息的存储、利用和服务,按功能分三层架构:①数据中心将传输层传递来的数据存储到数据库,包括数据库建设、数据标准建设,应用标准接口建设;②分析中心对数据库中的数据加工利用,分析病虫害图像、生态环境指数、病虫害易发生指标,从而得到直观的、有价值的信息;③监视中心将信息传达给用户,通过多屏幕联动显示监测信息,并将预警信息通过App或者短信发送到移动终端。
根据设计目标,茶园病虫害智能监测系统可实现两个功能:病虫害的视频监视和环境因子的动态监测。
2 病虫害视频监视
病虫害视频监视模块通过分散布置于茶园中的高清监视节点实时观察茶树叶表疾病和虫害迹象。该模块按照智能监测系统的三层架构进行建设:信息感知层进行监视节点的建设,信息传输层进行有线传输网络的建设,应用层建设服务平台以展示视频监视结果。
2.1 监视节点的布设
设置的监视节点要能充分观察到茶园病虫害的发生迹象,因此,需依照茶园病虫害的特征进行科学布置。
茶园常见病虫害,如假眼小绿叶蝉、茶尺蠖、茶毛虫、茶橙瘿螨、茶芽枯病、茶炭疽病等[6],存在4个显著特征:多数害虫具有群居性;幼虫多居于叶片背面;虫害发生时叶子呈焦枯、萎缩或被啃食状,虫害越严重越明显;病害发生时叶子出现病斑,随着病害加重特征越明显。
根据上述特征,可以在茶园定点安放摄像装置,观察局域茶叶背面病虫害发生迹象,从而对大范围病虫害发生情况进行推理。叶子焦枯、萎缩和被啃食状的情况可以通过大范围的监视节点发现。因此,本系统将监视节点分为远景监视节点和近景监视节点。远景监视节点(见图2)采用可旋转、高变焦摄像装置,布置在高4~5 m的立杆上,用于观察大范围的茶树生长状况及病虫害发
图2 远景监视节点
生时叶子的异常情况。近景监视节点采用高微距摄像装置,布置在高0.5~1.0 m的支架上,用于观察叶片背面和茎部出现的害虫虫卵和幼虫。预期在每6 667 m2茶园面积中布设远景监视节点3个,近景监视节点9个(见图3)。
图3 茶园监控节点设计
2.2 有线传输网络
视频监视数据量大,且要求监视节点传送高精度、高质量的视频图像,这提高了系统对网络带宽的要求。
CAN(Controller Area Network,控制器局域网)总线是目前国内外大型农机设备普遍采用的一种标准总线,是一种有效支持分布式或实时控制的串行通信网络。CAN总线实时性强,可靠性高,抗干扰能力强。茶园病虫害视频监视系统使用基于CAN总线的数据采集技术和基于Internet的远程数据传输技术以实现远程茶园视频监视(见图4)。
图4 CAN总线控制系统总体结构[7]
2.3 服务平台
茶园病虫害视频监视系统的服务平台建设包括数据库、知识库以及图像分析系统、监视中心的建设。
数据库抽样记录监视视频中的典型茶叶图像,注明记录日期和时间;知识库记录典型的病虫害信息及应对措施。图像分析系统按照机器视觉方法自动分析数据库中的茶叶图像,将结果在知识库中进行比对,根据知识库检索的结果向监视中心发送反馈信息。监视中心通过多路显示屏实时显示现场监视节点传来的图像及图像分析系统的分析结果,并通过短信平台及时向负责人发送预警信息。
3 生态环境因子的动态监测
人们对茶叶品质要求的不断提升促使茶叶生产更加规范,并对生产环境及田间管理各环节提出了更高的要求。
通过视频监视可以及时了解茶园病虫害的发生情况,并采取相应的防治措施,从而避免大规模的大量用药。而对茶园生态环境因子的监测可以使茶园的田间管理更具针对性,满足高品质茶叶生产的生态要求,并且能在环境条件易于发生病虫害时发出预警。
茶园生态环境监测模块包括监测节点、无线传感网络、服务平台。
3.1 监测节点
包括传感器和气象站。传感器又分为:①土壤水分传感器:监测土壤水分变化,对茶树生长、农田小气候以及土壤的机械性能有重要作用。②土壤电导率传感器:获取土壤电导率值,对分析土壤环境具有一定意义。土壤电导率与土壤有机物含量、粘土层深度、水分保持能力有密切关系[5]。③土壤养分检测仪:主要检测土壤中氮(N)、磷(P)、钾(K)的含量。这三种元素是作物生长的必需营养元素,也是肥料的主要组成成分,对其含量的检测不仅能够保证茶树生长所需的养分,也能防止过度使用化肥,减轻对生态环境的破坏。④生物传感器:可用于农药的检测和分析[8],有利于保护茶园生态环境,生产高品质茶叶。
气象站可以对空气温度、湿度及光照强度、风速、风向、降雨量等农业气象情况进行监测。这些信息的获取有助于掌握茶园作物生长环境,对病虫害预测预警。
3.2 无线传感网络
WSN(无线传感器网络)是一种无中心节点的全分布系统。通过随机投放的方式,众多传感器节点被密集部署于监控区域。这些传感器节点集成有传感器、数据处理单元、通信模块和能源单元,它们通过无线信道相连,自组织地构成网络系统[5]。
本研究在茶园生态环境监测模块中使用ZigBee技术布置无线传感网络。ZigBee技术具有自动组网、网络容量大、工作频段灵活、数据传输速率低、模块功耗低、成本低的特点[9],十分适于对茶园环境的监测。
3.3 服务平台
茶园生态环境监测模块与茶园病虫害视频监视模块共用服务平台,包括数据库和知识库、环境与病虫害分析系统、监视中心。数据库记录传感网络监测的环境数据。知识库记录环境模型与相应方案。环境与病虫害分析系统根据监测数据在知识库中检索,得到分析结果。监视中心展示监测数据和分析结果,对重点情况通过短信平台向农户发送预警短信。
4 结 语
本文针对茶园环境设计了一套茶园病虫害智能监测系统。该系统面向优质茶园,旨在通过对病虫害发生状况的监测,有针对性的防治,避免过量使用农药而造成的污染和生态破坏。该系统的病虫害视频监视模块通过视频监视及时发现病虫害迹象,生态环境监测模块通过传感器和气象站获取茶园环境信息,合理运筹水肥管理,预测病虫害。该系统具有一定的先进性,但在视频监视节点的布置上仍需进一步实验。
参 考 文 献:
[1] 潘超娅,张午,童浚超,等.茶园病虫害标本系统的实现与意义[J].计算机光盘软件与应用,2012(19):26-28.
[2] 洪波,张锋,李英梅,等.GIS在农业病虫害预警研究中的应用[J]. 陕西农业科学,2011(3):170-173.
[3] 罗,黄文江,韦朝领,等.基于GIS的农作物病虫害预警系统的初步建立[J]. 农业工程学报,2008,24(12):127-131.
[4] 张谷丰,朱叶芹,翟保平.基于WebGIS的农作物病虫害预警系统[J].农业工程学报,2007,23(12):176-181.
[5] 李道亮.农业物联网导论[M].北京:科学出版社,2012.
[6] 卢振辉. 有机茶生产技术――有机茶园病虫害的控制[J].林业科技开发,2002,16(3):67.
[7] 张恩亮, 曹少华.基于CAN总线监控系统设计[J].大坝与安全,2009(2):38-45.
【关键字】:监测体系;森林资源连续清查;发展趋势;发展特点
森林是陆地最大的生态系统,主要由森林植物、动物、微生物等组成,也陆地生态系统的主体部分,决定了林业可持续发展是社会经济可持续发展的基础。森林资源监测包括森林动植物监测、森林健康监测、林地监测等,是林业发展和生态建设的一项十分重要的基础性工作,是《森林法》赋予各级林业主管部门的重要职责。森林资源监测工作报告及相关成果为国家和地方制定与调整林业方针政策、规划、计划,以及监督检查各地森林资源消长目标责任制提供了重要依据[1]。
1、国内外森林资源监测体系
1.2国内森林资源监测体系
我国森林资源监测体系主要包括国家森林资源清查(简称一类调查)和森林资源规划设计调查(简称二类调查)两大部分,其中前者是国家森林资源监测的主体,后者是地方森林资源监测的基础。①全国森林资源清查始于1977年,它以省(区、市)为单位,每5年为一个周期。至2013年,全国已经开展了8次森林资源清查工作,调查了全国近20多万个样地。全国森林资源清查,为适应新形势林业发展的需要,增加了反映森林生态、森林健康、森林功能、土地退化等方面的指标和评价内容,为实现森林资源和生态状况综合监测奠定了基础。②森林资源规划设计调查又叫森林经理调查,简称二类调查以国有林业局、林场、自然保护区、森林公园等为单位,通常每10年进行一次。由于是地方自行组织的经营性调查,故其发展很不平衡。
我国的森林资源监测体系以一类调查为主体,全国设有25万多个野外固定样地,调查工作由各省林业勘察设计院执行,国家林业局所属四个林业调查规划设计院负责检查与数据处理,最后由国家林业局森林资源管理司组织汇总。野外固定样地按格网系统布设,格网大小根据总体大小而有所不同,一般为2×2km至8×8km,每个调查的因子包括林种、地类、权属、地形、土壤、树种、年龄、胸径、树高、植被、更新等约35项[2]。
1.3 国外森林资源监测体系
欧美等林业发达国家在森林资源监测上投入较多的资金,不断增强科技含量,不仅有定期的连续的森林资源清查,还有一些地方或区域的小范围监测,并且国际间的森林资源监测调查合作日渐频繁 [3]。20世纪70~80年代,欧洲不少国家出现了天然林受害现象,因此,长距离跨国界空气污染公约执行机构在1985年决定启动空气污染对森林影响的评价和监测国际合作项目(ICP)。1986年出版了“空气污染对森林影响的统一采样、评价、监测和分析的方法与标准手册”[4]。这样在传统的森林木材资源监测和评价体系上又增加了一个以森林质量和环境为主要对象的监测和评价系统,形成了一个完整的森林资源、森林状态和森林环境的监测与评价体系。另外,比如德国国家森林资源环境监测体系形成以州为主,联邦农林部和州协商制定技术方案,由各州实施并最终由联邦农林部森林和木材研究院进行汇总、分析评价并写出全国报告,主要包括3个方面的内容:一是全国森林资源清查;二是全国森林健康调查;三是全国森林土壤和树木营养调查。
2、森林资源监测体系的技术方法
2.1 国内森林资源监测体系的技术方法
按资源管理部门的职责将森林调查划分为三类七种:一是全国森林资源清查,俗称一类调查;二是二类调查,也叫林业规划设计调查;三是作业设计调查,包括伐期设计、造林设计、营业设计;四是专业调查,如土壤调查、立地条件调查、病虫害调查、森林数表的编制和更新调查等;五是森林资源评估;六是专项调查,是特殊的调查,如某一地方出现了异常情况,要对它临时进行调查,主要是针对案件进行的;七是核查,采伐限额核查,造林、更新、飞播、封山育林的成活率和保存率实绩核查;八是灾害损失评估,常见的有火灾损失评估和病虫害损失评估;九是工程建设验收,如生态工程验收。不同调查类型调查总体、实施单位和周期不同,调查方法从单纯的航空照片目测小班蓄积调查到分层抽样,数量化航空蓄积调查方法到基于遥感数据的森林资源调查,数据获取技术手段由目测、航空照片、卫星数据、利用雷达数据及3S技术等的进步。
2.2 国外森林资源监测体系的技术方法
全国、全省、全县等以大地域林区为对象的森林资源清查,世界上仍流行着从下到上的林分(小班―蓄积量)逐级汇总与总体抽样调查两大类森林资源调查方法。世界上最先实施国家森林资源清查的是北欧三国,早在20世纪20年代就曾利用系统抽样法进行了第一次森林资源清查。此后,美国、加拿大等国家的森林资源清查则以应用航空象片为其特点。而德国、奥地利曾一直流行着全林调查法,德国直到1987年(1986~1990年),为宏观掌握全德的资源消长状况,首次采取系统抽样方法。
3、森林资源监测体系的现状
20世纪70年代以前,大多数国家的森林资源清查与监测以森林面积和木材蓄积为重点,主要为木材生产和利用服务。此后,随着社会发展的需求,人们对森林的经济、生态、社会功能的认识不断提高,逐步出现了森林多资源清查的概念。如美国在20世纪70年代中期以后进行的森林多资源清查,就包括了野生动物资源、牧草资源、游憩资源、木材资源、水资源、自然保护区、矿产资源、其他资源(公园、风景河流、历史遗迹等)共8个主要方面[5]。
进入20世纪80年代以后,由于环境问题的突出,人们逐渐意识到森林作为一种环境资源的重要意义,决策者们不论在地方或全球范围,都正在将国家级森林资源清查用于环境监测。如德国在原森林资源清查的基础上,于1984开展了第一次全国范围的以酸沉降危害为主的森林健康调查,以后每年在7―9月份都进行一次。80年代,欧洲成立了“空气污染跨国长期公约组织”,有德国、法国等8个国家参加。该组织决定从1985年起各国每年进行一次森林损害调查,用于对整个欧洲的监测。由这一组织发起的“空气污染对森林的影响评价与监测国际协作规划”(ICP Forests),到1992年参与的成员国达到了34个。1992年1月,国际林联(IUFRO)、联合国粮农组织(FAO)等国际组织在泰国召开了森林资源清查与监测工作会议,并于1994年正式出版发行了《国际森林监测指南》。根据这一监测指南,涉及的监测因子包括土地利用、土地覆盖、土地退化、立地类型、土壤类型、地形、权属、可及度、生物量、木材蓄积、其他林产品、生物多样性、森林健康、野生动物、人为影响、流域等16大项,但不同层次的监测,其侧重点有所不同。在国家级和全球水平的森林监测中,土地利用、土地覆盖、生物量、生物多样性、森林健康等5项都是重要监测项目 [6]。
4、森林资源监测体系的发展趋势及特点
4.1森林资源监测体系的发展趋势
4.1.1国际森林资源监测的发展趋势
目前,国际上流行的森林资源监测,涉及的监测内容包括土地利用、土地覆盖、土地退化、立地类型、土壤类型、地形、权属、可及度、生物量、木材蓄积、其它林产品、生物多样性、森林健康、野生动物、人为影响、流域等16大项,但不同层次的监测,其侧重点有所不同[16]。层次越低,监测内容越具体,省级森林资源监测中,土地利用、土地覆盖、生物多样性、森林健康、野生动物、人为影响及流域等都是重要监测项目。
现代的森林资源监测技术已经不是一门单一的独立学科,而成为一门多学科综合性的技术手段,林业信息化技术体系作为森林资源监测体系中不可或缺的一部分,主要以“3S”为主体,结合网络技术、多媒体技术、数据库技术等,系统地研究林业综合空间信息,研究森林资源动态、生态格局、作用机制等规律[9]。具体内容包括:1)林业数字测绘技术2)遥感、森林资源与环境信息提取技术3)森林资源与环境地理信息系统的开发4)基于3S技术的环境定量与森林资源估测5)森林与环境可视化技术。
4.1.2内森林资源监测的发展趋势
早在21世纪初,国家林业局已确立了尽快建设以森林资源连续清查为主体、各专项监测相结合的国家森林资源综合监测系统和以森林资源规划设计调查为主体、各专项调查相结合的地方森林资源监测系统。并计划建成国家、省、市、县相互兼容的全国森林资源管理的信息系统,实现信息管理的网络化和智能化;进一步完善各级监测机构,为林业和其他相关部门提供良好的开放式服务。目前,《全国林业信息化“十三五”发展规划》已公布,“十三五”时期,我国林业信息化将实施行动48项重点工程,紧贴林业改革发展、资源保护、生态修复、产业发展等各项事业,大力推动“互联网+”林业建设。舒清态等从监测体系、监测内容、监测方法和监测技术等4个方面阐述21世纪国际森林资源监测的状况,从林业数字测绘技术、遥感信息传输机制和森林资源与环境信息提取技术、森林资源与环境空间信息系统开发、3S(遥感、地理信息系统和全球定位系统)技术的森林资源与环境定量估测、森林与环境可视化技术几方面对未来国际森林资源监测的趋势进行了分析。曾鸣[7]等提出构建面向服务构架的服务系统,提出森林资源监测系统在数据共享服务和功能共享服务中存在的问题基础上,提出了构建一个静态和动态结合的抽象的空间信息服务模型,实现实现了包括数据采集、数据集成与管理、属性表操作、地图制作、遥感信息提取、遥感数据处理、空间分析、图层管理、三维可视化及分析等服务功能。
4.2森林资源监测体系的发展特点
我国森林资源监测技术不断革新,从总体上分析主要呈现出以下3个方面的特征:森林资源监测体系的综合化、森林资源监测周期的年度化和高新技术的大量应用。
4.2.1森林资源监测内容的综合化
森林资源监测体系的综合化,其一是监测内容日益丰富,其二是跨部门协同合作日益频繁,其三是森林资源信息共享。传统的森林资源监测重点主要在森林的蓄积、面积上,而目前监测内容已经扩展到森林生态系统的各个方面,如森林健康、森林生物量、生物多样性、野生动植物、湿地资源等 [8]。
结语
我国森林覆盖率呈现逐年上升的趋势,目前已经达到21.63%,林业不仅肩负着生态公益的使命,而且也成为支撑我国经济的主要产业之一,摸清森林、林地、动植物、气候等的动态变化机制及规律具有重大意义。我国资源监测从建国初开始进行森林资源连续清查,经过了大量的技术和方法革新,大量的高新技术慢慢运用在林业上来,林业也从原来的粗糙的作业方式向精准林业转变。监测方法也越来越多样化,连续的周期性大样地监测、自然保护区生物多样性监测也逐渐普遍起来,共同组成了我国多样化的监测体系。
【参考文献】:
[1]曾伟生. 森林资源和生态状况综合监测指标与方法探讨[J]. 林业科学研究. 2008(S1):37-40
[2]孙玉军.资源环境监测与评价[M].北京:高等教育出版社,2007
[3] 徐济德.英国森林资源经营管理现状与监测体系特点及启示[J]. 林业资源管理,2010(06):124-128
[4]Percy K,Ferretti M. Air pollution and forest health: Towards new monitoring concepts. Environmental Pollution 2004(130):113-126.
[5]罗仙仙,亢新刚.森林资源综合监测研究综述[J].浙江林学院学报,2008(06):803-809
[6]张会儒.森林可持续经营的重要保障―森林资源综合监测探讨[J].林业科学研究,2008(S1):95-99
[7]曾鸣,张怀清,鞠洪波.面向服务架构的森林资源监测服务实现[J].浙江林业科技,2011(31):31-34
[8]张会儒,唐守正,王彦辉.德国森林资源和环境监测技术体系及其借鉴[J].世界林业研究,2002(02) :63-70