国家标准计划《草原生态系统退化诊断及气候适应性评价》由 TC539(全国农业气象标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国气象局。
主要起草单位 内蒙古大学 、内蒙古自治区生态与农业气象中心 。
| 07 数学、自然科学 |
| 07.060 地质学、气象学、水文学 |
北方草原是我国北方重要的生态屏障和畜牧业基地,由于多年来不合理的利用及气候变化等自然与人为因子的影响,导致天然草原大面积退化。
天然草原退化不仅影响草原畜牧业的发展和北方生态安全,也深刻影响区域气候。
草原退化深刻改变了干旱与半干旱地区下垫面特征,将影响区域大气环流,加剧沙尘暴、干旱等极端气候过程。
为了正确评判草原退化状况、深入分析草原退化对区域气候及环境影响以及寻求防治草原退化的有效途径,需要对退化生态系统的性质与群落特征有充分了解。
虽然目前已有不少有关的研究工作。
但是对草原退化的认识仍需进一步深入,对退化诊断标准、等级划分、生态状况评价及生态现状监测方法并没有形成统一的标准。
该标准的制定对准确评估我国草原与荒漠生态系统状况具有重要意义。
气温、降水、光照等气象因子的综合作用是生态系统植物生长和发育的基本条件。
各类生态系统对气候条件要求不一,适应性各异。
草地生态系统由于受气候等自然因子及人为干扰的共同影响,草地退化程度评价没有考虑草地植被对气候条件年际变化的敏感性,评价“基准”不一,因此,草地退化评价或诊断应充分考虑草地生态系统的气候适应性。
同时,气候适应性评价的主要指标是生物生产力,因此,气候适应性评价也必须考虑草地退化程度。
将草地退化与气候适应性评价相结合,构建草地退化与气候适应性评价标准,对植被生长现状及变化趋势的宏观监测、草地资源的管理及生态建设有着重要的理论指导和实践意义。
本标准的制定主要利用遥感和地面调查方法,获取草原退化的类型、程度及其时空分布过程,对各类草原生态系统类型、物种组成、优良牧草、不可食牧草等均有详细的说明,充分考虑内蒙古草原分布广,面积大且类型复杂的特点,评价指标针对性强。
同时,本标准的制定充分考虑了草地生态系统的气候适应性,将草地退化与气候适应性评价相结合,构建草地退化与气候适应性评价标准,对植被生长现状及变化趋势的宏观监测、草地资源的管理及生态建设有着重要的理论指导和实践意义。
标准牵头单位内蒙古大学、内蒙古自治区生态与农业气象中心均为国家重点科研机构和高校,在草原退化与恢复演替领域具有长期的积累。
特别是标准主要起草人梁存柱、刘钟龄的研究团队对退化草原的监测研究启始于1983年,至2017年已坚持35年,是我国第一个、也是坚持时间最长、获得数据最完整的退化草原恢复演替的动态监测研究。
承担了国家自然科学基金重点项目“内蒙古草原退化与恢复演替机理及治理对策的研究”,并获得了2015年度内蒙古自然科学一等奖。
此外,还相继承担了国家自然科学基金“退化草原恢复演替过程中群落种-多度格局动态的研究(39760025)”、“内蒙古退化草原恢复演替动力与机理的研究(39570518)”、“内蒙古退化草原碳库特征及其形成机理的整合研究(31160476)”、“内蒙古天然草原利用强度与生态系统服务功能研究(30360016)”,科技部十二五科技支撑项目课题“内蒙古草原畜牧业适应气候变化技术集成与应用(2013BAC09B03)”和十三五国家重点研发计划项目“荒漠化退化草原治理技术及示范(2016YFC0500500)”。
上述研究过程中掌握了完整的草原退化演替动态监测数据,发表了系列研究成果,为本标准的制定提供了坚实的研究基础。
本标准制定过程中选定的各类指标在农业、牧业、气象、环保等领域具有一定的通用性,可为以上各领域、各行业的生产和科研活动提供规则、指南,供相关行业各领域共同使用和重复使用。
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1. 适用范围: 本标准规定了北方天然草原退化等级评定指标和方法本标准的评价尺度为生态系统(或群落)尺度,是基于生态系统(或群落)野外监测数据基础上的评价,非景观或区域尺度的评价。本标准适用于如下生态系统: 1) 温性草甸草原生态系统; 2) 温性典型草原生态系统; 3) 温性荒漠草原生态系统; 4)高寒草甸草原生态系统; 5) 高寒典型草原生态系统; 6) 高寒荒漠草原生态系统; 2. 主要技术内容 2.1北方草原退化诊断标准 2.1.1.按草原生态系统植被生产力进行诊断和评价 植被生产力的衰退是草原退化的基本特征,生产力下降包含着群落总生产力、优势植物种群生物量的下降和优质饲用草种群的衰减。 利用不同草原类型(草甸草原、半干旱区主要草原类型等)的长期定位监测数据,统计群落地上生物量的下降率、优势植物种群生物产量下降率和优质牧草种群产量下降率,具有未利用对照样地(围栏)的生态系统的评价,以对照样地数据作为基准数据。对于没有围栏样地的生态系统其未退化群落的基准数据采用历史时期群落未退化时的数据或多年的均值为基准数据,为消除由于年际降雨差异引起的生物量波动,一些指标的计算采用相对值。 根据群落生产力的下降率,将草原群落划分为5个退化等级:正常(Ⅰ级),轻度退化(Ⅱ级)、中度退化(Ⅲ级)、重度退化(Ⅳ级)和极重度退化(Ⅴ级)。 2.1.2 按草原生态系统植物组成的变化进行诊断和评价 退化草原的植物组成取决于草原类型、利用方式和利用强度,并受生境条件的制约,退化草原植物组成的变化趋势总是适应于一定的放牧和割草压力。特别是退化草原群落优良牧草的减少、有毒物种的增加深刻影响着草原的生产性能,如以狼毒为主的退化草原,尽管其生物产量下降不十分显著,但利用价值明显降低。 1) 按草原退化指示植物的出现率进行诊断和分级 根据实地调查资料进行概括,统计草原退化指示植物的出现率,根据出现率(优势,亚优势,常见)将草原退化等级分为4个等级:轻度退化、中度退化、重度退化和极重度退化。 2) 按草群植物组成的放牧饲用性进行诊断和分级 放牧家畜对草原植物的嗜食性与饲用品质是不同的,由于强度放牧采食,在退化过程中,优质牧草在草群中的比率逐渐减少,劣质牧草比率增大,不可食及毒害植物也有增长。对不同退化程度的草原植物组成按饲用品质分为优、良、劣、不可食4个等级进行评定。 3) 根据物种丰富度进行诊断和分级 草原退化群落未达到重度退化以前,其物种丰富度与原生群落是比较一致的甚至在中轻度放牧中有增加的趋势。但是群落优势种,亚优势种的种群数量却有显著变化。通过统计群落中物种组成的比例变化,进行退化诊断和分级。 2.1.3.按草原生态系统组成植物的功能性状变化进行诊断和评价 与未退化群落相比,计算评价群落植物高度下降(矮化)率、群落盖度下降率。据此将草原退化等级分为5个等级。 2.1.4.按草原退化演变过程中土壤环境的变化进行诊断和评价 土壤是草原生态系统的重要资源库,一些作为限制性因子的资源均在土壤中进行分配和周转。土壤在草原生态系统中的稳定性高于植被,土壤退化常常滞后于植被的退化。但过度放牧导致土壤处于紧实状态,土壤矿物质颗粒间距缩小,土壤有机质受到挤压而将矿物质颗粒胶结起来,使表土的紧实及容重增大。 由于退化演替过程中生物量、多样性及其群落结构发生改变,必然引起整个草原土壤营养库的变化,特别是表层土壤变化显著。研究发现,退化草原碳库的减少主要表现在地表0~10cm。 1) 土壤侵蚀程度增加率 通过与未退化群落相比,计算评价群落中土壤侵蚀位移量增加的百分率。据此将草原退化等级分为5个等级。 2) 土壤理化性质的变化 主要计算评价群落中土壤容重、土壤硬度增高率以及土壤碳、氮含量减少率。据此将草原退化等级分为5个等级。 2.1.5综合评价方法 采用加权分级打分法,对上述指标进行综合评价。拟将草原退化评价等级确定5级:正常、轻度退化、中度退化、重度退化和极重度退化。 2.1.6 草原生态系统植被生长气象条件适宜性评价 以光、温、水等气象因子计算的反映气象条件对植被生长有利程度的定量数值,根据其大小确定气象条件对草原生态系统植被生长的适宜程度。
荒漠化退化草原治理技术及示范(2016YFC0500500)