自然资源要素综合观测指标体系探讨

为了实现自然资源的规范管理和高效利用,需要对其要素进行长期、连续、稳定的综合观测,从而获得相关的基础数据,掌握资源种类、数量、质量和资源间相互作用过程信息。由于目前中国没有形成统一的自然资源观测指标体系,导致不同区域间资源观测和管理存在差异,使得国家尺度上对自然资源的规范化管理和合理利用难以实现。因此,亟需构建一套适用于国家尺度、科学、系统、规范的自然资源要素综合观测指标体系。本文以解决认识自然生态变化规律、预判发展趋势的基础数据支撑能力不足问题为出发点,参考国内外现有观测（监测）指标体系,确立了自然资源要素综合观测指标体系建立和选取的基本原则;在自然资源要素分类的基础上,采用正、反演相结合、模块化等构建方法,建立了由36个归类模块、6个资源要素综合观测系统和若干个赋能模块构成的自然资源要素综合观测指标体系。通过建立大气-地表-地下多层次,个体-景观-区域多尺度的立体化综合观测网,获取自然资源要素数据,以期实现对自然资源的精细化管理、评价和利用。     

基于立体综合观测的湿地资源观测指标体系构建

探索建立湿地资源立体综合观测指标体系对湿地资源统一管理、理论研究和相关决策制定有重要意义。本文以自然资源“两统一”管理为指导,从山水林田湖草生命共同体理念出发,阐述了湿地资源立体综合观测系统框架和重要意义,分析了国内外湿地资源观测现状,结合湿地资源的独特性、复杂性和立体综合观测多尺度、多要素、系统性、动态性的特点,提出了指标体系构建原则,构建了以气候资源、生物资源、地表水资源、土壤资源、地下水资源5个一级指标18个二级指标31个三级指标构成的大气层—地表层—地下层湿地资源立体综合观测指标体系,对湿地资源开展长期、连续、稳定的观测,以期实现湿地资源管理从经验决策向数据决策转变,湿地资源开发利用从粗放向科学精准转变,从多资源要素保护向山、水、林、田、湖、草等资源全要素保护转变;同时,为解决当前湿地资源观测数据格式、标准不统一等问题,进一步提升湿地资源观测数据开放度、共享度和联网研究的能力提供参考。     

基于物联网和数据中台技术的自然资源要素综合观测平台构建

自然资源要素综合观测数据具有来源多、类型复杂和数据量庞大等特点,需要建立自然资源要素综合观测一体化平台对数据进行统一管理和利用。本文基于物联网与数据中台技术,构建了自然资源要素综合观测一体化平台,主要包括自然资源要素数据中心、物联网中心和模型云中心三大模块,实现了从传感器终端到数据中台、模型云的自动数据传输和互联共享,以及数值分析、加工和综合应用,达到了可视化效果。为自然资源统一管理、全国重要生态系统保护和修复重大工程规划提供技术支撑。     

哈尔滨城市园林树木绿地土壤肥力质量调查

选择市区主要园林树木绿地采样调查,研究哈尔滨市城市园林树木绿地土壤物理、化学特性,主要包括绿地土壤质地、容重、孔隙度、pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾等含量测定,根据测定结果评价哈尔滨城市园林树木绿地土壤肥力质量,并与耕作土壤进行对比,揭示城市园林树木绿地土壤存在的主要问题。     

塔里木河上游典型绿洲不同土地利用方式下土壤质量评价

以塔里木河上游阿拉尔垦区为靶区,选择8a棉田、30a棉田、人工林、天然林、荒草地、撂荒地及盐碱地等不同土地利用方式的样地为研究对象,综合考虑土壤物理、化学和生物学性质,选择土壤含水量、容重、pH、有机质、全氮、速效磷、速效钾等7个理化指标和过氧化氢酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶、脲酶、转化酶等5个酶活性指标进行实验室分析并解析其分异规律;基于因子分析和聚类分析法评价绿洲不同土地利用方式下土壤质量的差异并划分等级。研究表明,不同土地利用方式下的土壤的理化性质和酶活性均存在一定差异;不同土地利用方式下的土壤质量的评价结果显示：天然林〉人工林〉8a棉田〉30a棉田〉撂荒地〉荒草地〉盐碱地;不同土地利用方式对土壤性质影响的空间差异有助于解释人-地关系的复杂性。     

渍害土壤肥力综合评价研究

利用因子分析、相关分析和模糊数学原理，针对渍害土壤的10项肥力指标进行了土壤肥力的综合评价。根据S型或抛物线型作物效应曲线建立各项肥力指标的隶属度函数，计算出隶属度值，并按各肥力指标的公因子方差、相关系数确定其权重系数，从而求得各渍害类型土壤肥力综合指标值（IFI),检验两种方法的IFI与其对应的水稻产量间的相关性，表明均达极显著水平（r=0.7521),说明综合评价结果能较好地反映出土壤的肥力。     

渍害土壤肥力综合评价研究——以湖北省潜江市高场农场为例

利用因子分析、相关分析和模糊数学原理 ,针对渍害土壤的 1 0项肥力指标进行了土壤肥力的综合评价。根据S型或抛物线型作物效应曲线建立各项肥力指标的隶属度函数 ,计算出隶属度值 ,并按各肥力指标的公因子方差、相关系数确定其权重系数 ,从而求得各渍害类型土壤肥力综合指标值 (IFI) ,检验两种方法的IFI与其对应的水稻产量间的相关性 ,表明均达极显著水平 (r=0 75 2 1 ) ,说明综合评价结果能较好地反映出土壤的肥力。     

耕地分等中土壤质量指标体系与分等方法

土壤质量指标是耕地分等指标的重要组成部分。耕地分等中土壤指标的选择应该遵循稳定性、空间变异性、主导性、生产性原则。主成分分析、相关分析、土壤特性响应时间、变异系数等方法是选取耕地分等指标的科学定量方法 ,但最有效的耕地分等指标体系选取方法应根据土壤学研究成果和生产实践经验。而指数和方法是综合评价耕地等级的有效方法。     

土壤安全的概念与我国的战略对策

土壤安全是基于社会可持续发展为目标的一种土壤系统认知, 关系到与粮食、纤维和淡水等相关的全球土壤资源利用与保育。土壤对粮食安全、水安全、能源可持续性、气候稳定性、生物多样性及生态系统服务等方面具有十分重要的作用, 这些土壤相关问题受到国际社会高度关注。土壤安全也是一个多属性多指标的概念, 不仅具有自然属性(包括土壤物理、化学、生物学过程变化), 而且具有社会属性(包括经济、社会、政策等)。文章在充分认知土壤安全概念以及分析我国土壤安全重要性的基础上, 进一步提出了我国土壤安全的宏观战略对策。     

土壤安全的概念与我国的战略对策

土壤安全是基于社会可持续发展为目标的一种土壤系统认知,关系到与粮食、纤维和淡水等相关的全球土壤资源利用与保育。土壤对粮食安全、水安全、能源可持续性、气候稳定性、生物多样性及生态系统服务等方面具有重要作用,这些土壤相关问题受到国际社会高度关注。土壤安全也是一个多属性多指标的概念,不仅具有自然属性(包括土壤物理、化学、生物学过程变化),而且具有社会属性(包括经济、社会、政策等)。文章在充分认知土壤安全概念以及分析我国土壤安全重要性的基础上,进一步提出了我国土壤安全的宏观战略对策。     

自然资源要素综合观测质量管理体系构建

自然资源要素综合观测体系具有观测对象多、观测指标多、观测技术手段多等特点。为保证观测数据质量,必须构建覆盖从采集到发布数据全周期全过程的数据质量管理体系。本文针对自然资源要素综合观测对数据质量管理体系提出的新要求,基于国内外观测领域数据质量管理体系现状分析,依据ISO9000族国际标准,建立由目标层、组织层、制度层、控制层及评估层五部分组成的综合观测数据质量管理体系框架;基于模块化集成思维,构建纵横多级质量控制体系：纵向上,建立综合研究中心—一级站—二级站—三级站4级外部检查,横向上,建立观测—校对—审核3级内部检查制度;质控技术上,重点研究了不同观测过程的质控模块,建立了QC0（样品实验测试质量控制模块）、QC1（观测数据内部质量控制模块）、QC2（观测数据外部质量控制模块）、QC3（数据质量的考核和评估模块）4种质控模块,提高了质控针对性和有效性。本文旨在通过构建全面的数据质量管理体系和科学的质控方法,保证观测数据准确可靠。     

基于MDS和模糊逻辑的黄河三角洲土壤质量评估

黄河三角洲土地资源丰富,但降水与蒸发严重失衡,土壤受盐渍化及污染影响严重。为获取该地区土壤质量现状,本研究选取了多个物理和化学指标,利用最小数据集理论,构建适合于研究区土壤质量评估的指标体系,然后采用模糊逻辑模型对土壤质量现状进行评估,并结合土地利用现状分析了主要土地利用类型在不同土壤等级上的分布情况。研究结果表明：经筛选后,黄河三角洲土壤质量评价最小数据集包括pH、TN、AP、AK、有机质和土壤盐分;评估结果显示在空间上土壤质量内陆高于沿海,以中部黄河与刁口河相交处为最优;土壤质量整体上以中等级为主,其中三级类型占比最大为31.22%,农田、园地、林地等主要分布在三级以上土壤,但有部分在低级土壤上存在,而且优质土壤上也存在较多的闲置土地,土地资源利用存在不合理性,有待进一步的优化配置。     

东北地区耕地自然质量和利用质量评价

耕地质量是耕地各种性质的综合反映,耕地质量的构成要素主要包括自然因素和社会经济因素。本文参考已有的评价模式,以东北地区为例,利用“3S”技术,着重应用GIS空间分析优势开展耕地自然质量评价与耕地利用质量评价,并分别分析了高产田、中产田和低产田中耕地自然质量、耕地利用质量与粮食单产的关系。结果表明：研究区域的耕地自然质量大都处在中等或中上等水平,耕地投入水平基本处于中等或中等偏下。中高产田的粮食单产与适当的社会经济投入有很大关系,而低产田的耕地自然质量对粮食单产具有较大影响。主攻高产田,抓好中低产田改造,有计划地开发并保护好有限的宜农荒地资源,是目前东北地区增加粮食产量的最大潜力所在。本次研究为东北地区耕地资源可持续利用与管理提供依据,为完善耕地质量评价研究提供了方法参考。     

中国黑土资源分布格局与动态分析

该文从冻层的角度分析了黑土性状特点与形成过程，揭示了黑土资源的纬向分布与冻层存在的密切关系，根据季节冻结层底面年平均温和年平均气温关系式，计算出满足黑土形成所必需的纬度有关的气温条件，从而证明季节冻层决定了黑土纬向的分布。论文从土壤地质学的角度分析了东北黑土资源的经向分布格局，根据黑土的基本性状反演了第四世纪黑土成土环境，说明地质历史时期的一系列构造运动造成了东北地区明显的经向地貌差异，进而影响了土壤形成的植被条件、母质条件、水文条件以及元素迁移和聚集，从而限定了黑土资源经向分布范围。探讨了黑土资源数量和质量上的变化及其影响因素，强调了人类不合理的土地利用及化肥、农药的污染是土地资源退化的主要原因。     

中国自然资源综合区划理论研究与技术方案

自然资源综合区划是土地、矿产、森林、草地、湿地、水和海域海岛等复合自然资源空间异质性的直接反映,是分区、分类、分级推进自然资源综合观测体系构建和野外科学观测研究站布设的重要科学依据。目前中国自然资源综合区划理论研究较为欠缺,且技术方案尚未形成一套科学准确的评价范式。本文基于自然资源格局、演变和功能特性,以山水林田湖草生命共同体系统管理为出发点,阐述了自然资源综合区划的概念框架;按照主体性、整体性、多尺度、等级性和发展性五大原则,提出了区划技术方案,并初步开展实证研究;最后,比较了自然资源综合区划与自然区划和生态区划的差异。本文研究成果可增强对自然资源耦合关系和分异特征的科学认识,促进多学科建设,服务于自然资源治理体系建设等国家战略需求。     

流域生态系统健康评价研究

以流域为单元,评价生态系统健康状况,将为流域的规划、管理和保护以及流域综合治理提供决策依据。总结了国内外关于流域生态系统健康评价的方法,对流域生态系统健康评价体系的理论基础、基本框架、指标选择、指标的评价函数、权重分配、体系建构步骤等关键性问题进行了研究。以“自然条件限制因子-流域生态健康指示因子-人类活动影响因子”评价体系为基础,选择了水质、植被、水土保持、生物多样性、湿地、土地利用、人口、点源污染、面源污染、水资源开发利用率、河流自然化、人均GDP、土壤、水文和生物第一性潜在生产率等20项指标,构建每个评价指标的评价函数,利用层次分析法对滦河山区流域和北四河平原流域进行生态系统健康评价。综合评价结果表明,滦河山区流域和北四河平原流域生态系统健康得分为76和46,年降雨量、点源污染、面源污染、水资源开发利用率是我国北方半湿润/半干旱地带小流域生态系统健康状况的主要控制因子。     

中国水资源可持续利用评价指标体系研究进展

本文在归纳水资源评价分类基础上，论述了水资源可持续利用评价指标体系（Indicators system for sustainability assessment of water resources use，ISSAWRU）的研究基础，即可持续发展评价指标体系与水资源评价指标体系的研究现状，指出SAWRU需要ISSAWRU。水资源评价方法按指标数量可分为单项指标法、多项指标法和指标体系法。水资源评价所需指标数量因评价内容而异。综合评价常需要用指标体系法。SAWRU是水资源常规评价结合可持续发展思想发展形成的一种多属性综合评价。由于水资源系统在人口增长、经济发展压力下日趋复杂化，其可持续性影响因素也复杂多变，其可持续性度量具有不确定性。指标体系是衡量具有不确定性的复杂系统可持续状态的良好工具。我国水资源综合评价指标体系研究的指标筛选原则和方法、指标体系构建方法及指标体系应用方法日趋多样化，但仍存在不少问题，特别是如何构建和应用科学的指标体系SAWRU充分表征水资源可持续利用内涵。建议今后多关注主要用水部门指标体系构建、构建过程整体性、新理论新技术成果吸收等研究，加强SAWRU内涵对ISSAWRU构建的指导作用，从而提高指标体系的通用性和科学性。     

红壤退化与修复长期研究促进东南丘陵区生态循环农业发展

我国东南红壤丘陵区面临侵蚀、酸化、肥力衰减、重金属污染、季节性干旱等退化问题,造成红壤生态系统退化和土地生产力下降,制约了区域农业的可持续发展。1985年鹰潭红壤生态实验站建站以来,系统开展了红壤生态系统的长期观测和生态学基础研究,以及红壤退化与修复、耕地地力演变与提升、红壤养分循环与高效利用、红壤污染与治理、红壤生态农业模式与区域发展战略等方面的应用研究和示范推广。在红壤发生方面,发现现代脱硅富铝化过程仍在继续,小流域土壤自然酸化速率较低;针对红壤农业利用中的加速酸化,研发了抑制质子产生和提升土壤抗酸化能力的新方法,挖掘了红壤区新的耐铝植物资源,揭示了植物耐铝的分子生物学机制;建立了红壤区土壤侵蚀多尺度监测方法,编制了土壤可蚀性因子分布图,查明了红壤侵蚀演变和崩岗发育机制,建立了侵蚀红壤的开发性治理模式;探明了红壤区季节性干旱发生规律,揭示了红壤孔隙形成机制以及不同尺度的水文通量,研发了农田水分高精度远程数据采集系统,建立了低丘红壤区高效节水农业模式;建立了土壤-农作物系统重金属和稀土元素迁移预测模型,提出了红壤和水稻土安全阈值,集成了红壤重金属污染治理技术模式;查明了南方红壤地力和养分平衡的演变状况,揭示了红壤碳氮转化生物网络的驱动机制,提出红壤大团聚体生物培肥技术;创建了江西省耕地保育与持续高效的现代农业技术体系,发展了红壤小流域"山水林田湖草"生态循环农业模式,为红壤区耕地质量建设、生态环境保护和新一代生态循环农业的发展作出了重要贡献。