內(nèi)蒙古草地水土流失監(jiān)測指標體系研究項目結(jié)題報告-畢業(yè)論文

PAGE草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系研究[摘要]我國有草地面積2.73億hm2，其作用越來越為人們認識和重視。隨著國民經(jīng)濟和社會的發(fā)展以及草原生態(tài)建設和水土保持不斷拓展和深化，迫切需要建立協(xié)調(diào)一致，系統(tǒng)完整的草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系，為我國草地生態(tài)水土流失監(jiān)測工作的規(guī)范化、標準化提供依據(jù)和基礎。鑒于目前我國草地生態(tài)和水土流失監(jiān)測系統(tǒng)分離，監(jiān)測方法、制度不盡規(guī)范，特別是草地生態(tài)監(jiān)測較少或者不考慮草地水土流失問題的現(xiàn)狀，由此提出“草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系研究”項目。開展本項目旨在建立一套科學、切實可行的草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系，從而為獲取大量具有可比和系統(tǒng)規(guī)范的監(jiān)測數(shù)據(jù)，為草地健康評價、生態(tài)環(huán)境治理和草地水土保持提供依據(jù)，同時也有利于完善我國草地生態(tài)和水土流失監(jiān)測理論和體系。本項目通過對國內(nèi)外草地生態(tài)系統(tǒng)和草地水土流失相關(guān)監(jiān)測資料的分析與研究，以內(nèi)蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原為典型區(qū)，采用定量與定性相結(jié)合的分析方法，提出適合干旱、半干旱和亞濕潤地區(qū)的《草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系》研究成果，主要成果如下，①草地生態(tài)水土流失現(xiàn)狀及影響因素和驅(qū)動力分析：闡明草地生態(tài)變化水土流失現(xiàn)狀，存在問題以及草地生態(tài)變化水土流失影響因子，重點對草甸草原、典型草原和荒莫草原生態(tài)變化水土流失影響因素進行了分析與計算，為構(gòu)建草原生態(tài)變化水土流失監(jiān)測體系，從理論上作了探討，總結(jié)歸納出10類影響草地生態(tài)水土流失的122個影響因子；②草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系結(jié)構(gòu)框架研制及監(jiān)測指標體系表優(yōu)化設計：按照構(gòu)建監(jiān)測技術(shù)指標體系的一般原理和方法，緊密結(jié)合我國當前草地生態(tài)和水土流失監(jiān)測現(xiàn)狀和監(jiān)測水平以及草地生態(tài)水土流失監(jiān)測工作內(nèi)涵，建立了由指標類、指標亞類、指標組及指標四級構(gòu)成的指標體系，總結(jié)歸納出由10類，18個指標組89個指標組成的草原生態(tài)水土流失監(jiān)測指標優(yōu)化設計體系表，為統(tǒng)一規(guī)范監(jiān)測工作提供了依據(jù)；③指標條目釋文：重點闡明指標體系表中指標的基本概念、量綱單位、適用范圍和條件、采集方法、計算公式等內(nèi)容，對規(guī)范技術(shù)指標、統(tǒng)一單位和計算方法具有實用價值。[關(guān)鍵詞]草地；生態(tài)；水土流失；監(jiān)測；指標體系目錄第一章項目概況 11項目研究背景 11.1目的意義 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 21.3需求分析 32研究任務 42.1研究內(nèi)容與研究目標 42.2典型區(qū)選擇 43技術(shù)路線 53.1總體思路 53.2技術(shù)方案 53.3技術(shù)路線框圖 64項目合同指標完成情況 75項目經(jīng)費使用情況 7第二章內(nèi)蒙古草地生態(tài)變化水土流失狀況及影響因素分析 81．內(nèi)蒙古草地類型區(qū)劃 82．典型區(qū)域草地生態(tài)系統(tǒng)特點 82.1草甸草原生態(tài)系統(tǒng) 92.2典型草原生態(tài)系統(tǒng) 92.3荒漠草原生態(tài)系統(tǒng) 103草地生態(tài)及水土流失現(xiàn)狀 113.1土地荒漠化嚴重，草地退化加劇 113.2植被高度總體不高,草質(zhì)和功能下降 123.3草地資源過渡利用，草畜矛盾十分突出 123.4干旱風沙等自然災害頻繁，加劇草原生態(tài)環(huán)境惡化 123.5草地生態(tài)環(huán)境惡化，水土流失加劇 133.6典型區(qū)域生態(tài)變化及水土流失狀況 134.草原生態(tài)變化水土流失影響因素分析 144.1自然因素 144.2人為因素 175初選影響因子與補充監(jiān)測 175.1初選影響因子 175.2補充監(jiān)測 186小結(jié) 206.1典型草原區(qū)域生態(tài)特點 206.2草原生態(tài)及水土流失現(xiàn)狀 206.3影響草地生態(tài)水土流失的主要因素 20第三章草地生態(tài)變化水土流失驅(qū)動力分析與計算 221.驅(qū)動力概念與驅(qū)動力分析 221.1驅(qū)動力 221.2驅(qū)動力因子 221.3驅(qū)動力分析 222.驅(qū)動力分析的主要內(nèi)容和研究方法 222.1篩選草地生態(tài)水土流失監(jiān)測敏感因子 222.2草地生態(tài)變化水土流失主要驅(qū)動力權(quán)重分析 223.研究方案設計 253.1影響因素等相關(guān)資料收集 253.2驅(qū)動力分析及權(quán)重計算 264.驅(qū)動力分析研究成果和主要結(jié)論 264.1驅(qū)動力敏感因子篩選成果 274.2驅(qū)動力分析計算 275.驅(qū)動力因素權(quán)重分析主要結(jié)論 53第四章草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系框架研究 651草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系 651.1指標、指標體系的涵義 651.2草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系特征 651.3草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系內(nèi)涵 662指標體系框架構(gòu)建 672.1框架設計思路 672.2指標體系框架建立原則 672.3指標體系研究與建立方法 673指標體系框架結(jié)構(gòu) 683.1框架設計原理 683.2體系框架編制范圍 683.3體系框架分類 693.4指標體系框架 69第五章草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系表研制 741體系表研制 741.1優(yōu)化設計依據(jù) 741.2體系表設計原則 741.3研制方法 751.4草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系表研制 752草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系信息 813優(yōu)先監(jiān)測指標體系研制 833.1優(yōu)先監(jiān)測指標體系 833.2優(yōu)先監(jiān)測指標的確定原則和方法 843.3草地生態(tài)水土流失優(yōu)先監(jiān)測指標體系 84第六章指標條目釋文 911指標條目簡要釋文與分類 911.1條目簡要釋文 911.2條目釋文分類 912指標條目釋文 932.1綜合類指標條目 932.2草原生態(tài)類指標條目 982.3草原水土流失類指標條目 105第七章主要結(jié)論和建議 1081主要結(jié)論 1081.1草地生態(tài)變化水土流失狀況及影響因素分析 1081.2草地生態(tài)變化水土流失驅(qū)動力分析與計算 1081.3草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系框架研究 1091.4草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系表研制 1091.5優(yōu)先指標體系研制 1101.6主要指標條目釋文 1102項目成果創(chuàng)新 1103建議 1103.1加強監(jiān)測體系的預見性和可擴散性研究 1103.2高度重視草原生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系建設 110主要參考文獻第一章項目概況PAGE4草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系研究第一章項目概況 PAGE8第一章項目概況1項目研究背景1.1目的意義草地是我國陸地上面積最大的生態(tài)系統(tǒng)類型，是國土資源與生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，總面積達3.9×108hm2，占世界草地面積的13％，占全國國土面積的41％左右，其中，可利用面積3.1×108hm2。草原生態(tài)系統(tǒng)對于我國干旱地區(qū)和其它生境嚴酷地區(qū)具有特殊的生態(tài)意義，干旱區(qū)天然草原在其漫長的生物演化過程中，已成為蒸騰量和耗水量相對較少、適于在干旱區(qū)生長的植被類型。因此，對于自然條件相對惡劣的我國西北地區(qū)以及青藏高原，草地生態(tài)系統(tǒng)的保育和可持續(xù)利用，是維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)格局、功能和農(nóng)牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。草地結(jié)構(gòu)、功能對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的健康發(fā)展具有重要的保障和維護價值。但長期以來由于對草地資源采取自然粗放經(jīng)營的方式，重利用、輕建設、輕管理，草地資源普遍存在著過度放牧、亂開濫墾等現(xiàn)象，加上缺乏統(tǒng)一管理、資金投入少、建設速度慢等原因，草地退化、沙化、鹽堿化面積日益發(fā)展，草地生態(tài)系統(tǒng)破壞嚴重，大部分草地水土流失嚴重，威脅草地生態(tài)的可持續(xù)健康發(fā)展，由此而產(chǎn)生的區(qū)域生態(tài)問題越來越突出，引起了全社會的廣泛關(guān)注，面加強草地生態(tài)環(huán)境和水土流失監(jiān)測是保護生態(tài)環(huán)境的重要措施，勢在必行。構(gòu)建監(jiān)測指標體系是草地生態(tài)、水土流失監(jiān)測順利開展的前提和基礎。目前我國生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系特別是草地生態(tài)、水土流失監(jiān)測指標體系研究，不同程度地存在著監(jiān)測指標過多，部分指標可操作性不強，宏觀和微觀結(jié)合不夠，方法制度不統(tǒng)一、不規(guī)范等一系列問題，以致草地生態(tài)監(jiān)測不規(guī)范，難以從整體上把握草地生態(tài)的發(fā)展動態(tài)和趨勢。同時草地水土流失監(jiān)測與草地生態(tài)分離，草地生態(tài)監(jiān)測較少或尚未考慮水土流失這一外部驅(qū)動力對草地生態(tài)健康帶來影響。加之草地類型多樣、生態(tài)特點復雜，影響到草地生態(tài)水土流失監(jiān)測水平與質(zhì)量的提高。因此，需要一個公認的、可比性強的、草地生態(tài)與水土流失集于一體的監(jiān)測指標體系，來進行草地生態(tài)、水土流失監(jiān)測，以獲得長期連續(xù)的、可靠的、標準的草地生態(tài)和水土流失監(jiān)測數(shù)據(jù)。本項目研究目的旨在根據(jù)水土流失相關(guān)學科、生態(tài)學、生態(tài)環(huán)境學及系統(tǒng)工程學原理，在分析研究草地生態(tài)和水土流失特點，以及草地生態(tài)監(jiān)測指標與草地水土流失監(jiān)測指標的基本特征的基礎上，借鑒國內(nèi)外相關(guān)監(jiān)測指標，建立宏觀尺度上的草地生態(tài)、水土流失監(jiān)測技術(shù)指標體系。通過對草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系的研究，為草地生態(tài)和水土流失監(jiān)測理論、監(jiān)測手段的改進和相應生態(tài)環(huán)境管理對策的制定提供支撐。將有利于完善我國目前草地的生態(tài)監(jiān)測及草地水土流失監(jiān)測體系，為草地健康評價、生態(tài)環(huán)境治理以及草地水土流失的機理分析和水土保持提供了依據(jù)。對我國草地生態(tài)環(huán)境改善，提高生產(chǎn)力，促進畜牧業(yè)的發(fā)展具有十分重要的理論和應用價值。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前國內(nèi)外的生態(tài)監(jiān)測主要是由生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)點實現(xiàn)的，其所監(jiān)測的項目存在比較大的差別，形成不同的監(jiān)測指標體系。如加拿大的核心生態(tài)監(jiān)測指標體系、俄羅斯的生態(tài)農(nóng)業(yè)監(jiān)測指標體系和英國的環(huán)境變化監(jiān)測網(wǎng)絡（ECN）指標體系等。加拿大核心生態(tài)監(jiān)測指標體系由加拿大生態(tài)監(jiān)測評估網(wǎng)（EMAN）提出，該指標體系從加拿大本國國情出發(fā)，針對生態(tài)系統(tǒng)中的自然生態(tài)成分從1770個監(jiān)測指標中篩選出25個指標建立指標體系對加拿大進行生態(tài)監(jiān)測。英國的ECN陸地指標體系根據(jù)監(jiān)測內(nèi)容分氣象、降水、土壤、植被、動物、立地、管理等100余項指標。美國國家環(huán)保局的環(huán)境監(jiān)測和評價項目（EMAP）的指標體系。EMAP指標體系將監(jiān)測指標分為響應指標、暴露-生境指標和脅迫指標三類，共109項。我國開展生態(tài)環(huán)境監(jiān)測較早，尤其近年做了大量工作，如新疆荒漠生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、福建省濕地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、官渡區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、黃河流域水上保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、河南省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、南極中山站近岸海域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等。近年來，又組織人力、物力對監(jiān)測指標體系展開研究，取得了非常大的進展，基本上解決了生態(tài)指標相關(guān)理論模型、選擇標準應用等一系列主要問題。中山大學與華南環(huán)科所在海南島生態(tài)質(zhì)量評價指標體系研究中，提出生物量、多樣性、穩(wěn)定性和清潔度四原則和20個指標參數(shù)，并將每個參數(shù)按生態(tài)學特征及影響劃分為5個等級。吉林環(huán)科所對東北自然保護區(qū)生態(tài)指標體系研究中，將生態(tài)指標體系劃分為三個層次五個指標。除此之外，一些專項生態(tài)環(huán)境研究也取得一定進展，如袁國應等自1987年起開展了荒漠生態(tài)監(jiān)測指標體系的定位觀測研究，歷經(jīng)5年建立了荒漠生態(tài)系統(tǒng)指標體系。陸強國根據(jù)洞庭湖濕地功能區(qū)特點及生態(tài)目標，擬定了生態(tài)監(jiān)測指標體系和優(yōu)先監(jiān)測項目。張建輝等對農(nóng)業(yè)生態(tài)監(jiān)測目標與監(jiān)測指標體系選擇進行了探討。宋國利等提出了北方森林、農(nóng)業(yè)、礦業(yè)開發(fā)生態(tài)監(jiān)測指標。沈志介紹了物候?qū)W在生態(tài)監(jiān)測中的應用等。目前已形成的生態(tài)監(jiān)測指標體系主要有兩類：宏觀生態(tài)監(jiān)測指標體系和微觀生態(tài)監(jiān)測指標體系；以生態(tài)系統(tǒng)中心事物作為劃分依據(jù)的生態(tài)監(jiān)測指標體系構(gòu)建方式具有代表性的有：華南環(huán)科所制定的《生態(tài)監(jiān)測技術(shù)大綱》、卜躍先等人的洞庭湖濕地監(jiān)測指標體系等?！渡鷳B(tài)監(jiān)測技術(shù)大綱》針對不同類型的生態(tài)系統(tǒng)，以生態(tài)系統(tǒng)的基礎資料的調(diào)查研究為目的，提出了較為完整的生態(tài)監(jiān)測指標，部分指標的信息含量較高（如土地利用類型等）。國內(nèi)外關(guān)于水土流失監(jiān)測研究的成果和建立的水土流失評價指標體系目前也很多。胡良軍在黃土高原依據(jù)水土流失的影響因素建立了一套宏觀尺度的水土流失定量評價指標體系，初步確定了汛期降雨量、土壤團粒含量、溝壑密度、坡耕地比例、植被蓋度等作為基于G1S的區(qū)域水土流失定量評價指標。馬曉微等人也根據(jù)影響水土流失的因素建立了水土流失定量指標體系，確定以土壤抗沖性、降雨侵蝕力、地形起伏度等作為基于GIS的中國潛在水土流失評價的指標。雖然北京大學遙感與地理信息系統(tǒng)研究所研究建立了黃土高原水土流失監(jiān)測指標體系，水利部水土保持監(jiān)測中心建立的水土保持監(jiān)測技術(shù)指標體系中也有一部分介紹了水土流失監(jiān)測指標體系等，但上述研究大部分是關(guān)于水土流失評價指標體系的研究，研究區(qū)域是黃土高原等水土流失嚴重區(qū)域，缺乏有關(guān)水土流失監(jiān)測指標體系特別是我國草地水土流失狀況和監(jiān)測指標體系的研究，因此有必要建立和完善草地生態(tài)、水土流失監(jiān)測指標體系。1.3需求分析草地生態(tài)水土流失監(jiān)測是按照預定計劃，選用可比方法在時間或空間和一定區(qū)域范圍內(nèi)采用宏觀或微觀監(jiān)測方法，對草地生態(tài)系統(tǒng)組合體類型、結(jié)構(gòu)、功能、水土流失狀況及其組成要素或指標，引進動態(tài)、連續(xù)、系統(tǒng)的測定和觀察的過程，為草地生態(tài)保護和水土保持提供決策依據(jù)。鑒于目前我國草地生態(tài)環(huán)境惡化，草地水土流失嚴重和草地生態(tài)、水土流失監(jiān)測指標體系缺乏研究的現(xiàn)狀，為改善草地生態(tài)環(huán)境，加強草地水土保持建設，急需制定操作性強、能夠涵蓋生態(tài)與水土流失相結(jié)合的監(jiān)測指標體系，統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一尺度各類草地生態(tài)、草地水土流失監(jiān)測的技術(shù)要求。由此提出草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系研究。2研究任務2.1研究內(nèi)容與研究目標2.1.1研究內(nèi)容（1）草地生態(tài)變化和水土流失狀況與影響因素分析及驅(qū)動力研究針對內(nèi)蒙古不同類型草地生態(tài)水土流失特征，重點從草地生態(tài)結(jié)構(gòu)、生態(tài)功能、生態(tài)狀況、草地典型區(qū)域水力侵蝕、風力侵蝕、風水交互侵蝕等方面分析探討其生態(tài)變化和水土流失影響因素，并通過草地生態(tài)變化及水土流失驅(qū)動力研究，闡明草地生態(tài)和水土流失影響因子。（2）草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系結(jié)構(gòu)及體系表研究及指標條目釋文研究草地生態(tài)水土流失適宜的單元指標類型，構(gòu)建草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系；并對草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標進行編碼、提出主要指標條目釋文。2.1.2研究目標通過研究，建立宏觀尺度上協(xié)調(diào)一致、系統(tǒng)、完整的草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系，為草原生態(tài)水土流失及其防治動態(tài)監(jiān)測提供理論方法，從而促進草原生態(tài)建設和水土保持不斷拓展和深化。2.2典型區(qū)選擇為使草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標及其優(yōu)先度更加符合實際，在內(nèi)蒙古赤峰市克什克騰旗東部草甸草原、錫林郭勒盟正鑲白旗和碩廟典型草原、包頭市達茂旗希拉穆仁北部荒漠草原三種草地類型選擇代表區(qū)，作為草地生態(tài)、水土流失因子狀況監(jiān)測、調(diào)查點，開展項目研究工作。3技術(shù)路線3.1總體思路遵循一般指標體系具有量化特征組合、便于實際操作以及承繼和創(chuàng)新等原則，在分析總結(jié)內(nèi)蒙古草原典型區(qū)域生態(tài)水土流失影響因素的基礎上，以現(xiàn)有法律法規(guī)、技術(shù)指標和水土保持及管理等技術(shù)要求為依據(jù)，結(jié)合草地生態(tài)水土保持指標體系內(nèi)涵，采用調(diào)研與監(jiān)測、分析、計算相結(jié)合的方法，取得能夠客觀真實反映草地生態(tài)和水土流失動態(tài)變化及相關(guān)因素的定性、定量指標，初步構(gòu)建具有科學性、可操作性的內(nèi)蒙古草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系，從而為草原生態(tài)水土保持建設服務。3.2技術(shù)方案3.2.1草地生態(tài)水土流失影響因素研究與分析（1）分析總結(jié)已有研究成果，結(jié)合實地調(diào)研，提出不同類型草地生態(tài)結(jié)構(gòu)、功能、水土流失現(xiàn)狀、存在的主要問題和影響因素，為篩選草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標提供依據(jù)。（2）草地生態(tài)變化及水土流失主要驅(qū)動力分析。梳理現(xiàn)有研究成果和目前國內(nèi)相關(guān)監(jiān)測資料，結(jié)合實地調(diào)研和臨時監(jiān)測點的補充數(shù)據(jù)，采用層次分析法，分析確定草地生態(tài)變化和水土流失主要驅(qū)動力的影響因子。3.2.2草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系的構(gòu)建監(jiān)測指標體系涉及草原生態(tài)、水土保持以及經(jīng)濟社會發(fā)展等內(nèi)容，在分析不同草原典型區(qū)域生態(tài)水土流失影響因素的基礎上，按照科學性、獨特性、可操作性等基本原則和要求，依據(jù)不同草地類型和監(jiān)測方式、方法（遙感監(jiān)測、地面站點監(jiān)測、調(diào)查），完成體系類型的選擇和指標的篩選。本項目擬建體系結(jié)構(gòu)分為四個層次（即指標類、指標亞類、指標組和指標）。指標類：根據(jù)草地生態(tài)水土流失監(jiān)測的主要任務，從應用出發(fā)，將指標類劃分為相互獨立、內(nèi)容完整的幾大類，主要包括草地生態(tài)結(jié)構(gòu)類、草地生態(tài)功能類、草地水土流失影響因素類、草地水土流失狀況類等。指標亞類：指標亞類是指標類的補充和延伸，指標亞類表達了指標類的分異和亞指標的共同特性。本項目中擬根據(jù)指標的自然屬性、生態(tài)功能等特性進行劃分，如草地生態(tài)功能類可劃分為生產(chǎn)力亞類、土地利用亞類等。指標組：指標組反映一個監(jiān)測類群的同一屬性，共同組成亞指標類。本項目中擬依據(jù)學科屬性及與監(jiān)測對象類群相聯(lián)系的指標組合的共同一致性進行劃分，如自然指標亞類可分為地貌、地質(zhì)、氣象、土壤、植被等指標組。指標：是指標體系的基本組成單元，包含定性指標和定量指標、主要指標和參考指標。本項目指標篩選擬在草地生態(tài)變化及水土流失主要驅(qū)動力分析的基礎上，對國內(nèi)外已有的且與草原生態(tài)系統(tǒng)、水土流失監(jiān)測相關(guān)的監(jiān)測指標，進行歸納整理、分類，借鑒國內(nèi)外生態(tài)監(jiān)測研究成果，結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H生態(tài)、水土流失監(jiān)測能力，力求篩選出與草地生態(tài)水土流失狀況息息相關(guān)且能夠全面系統(tǒng)地反映生態(tài)系統(tǒng)存在的主要問題及演變趨勢的核心監(jiān)測指標，作為草地生水土流失態(tài)監(jiān)測的必用指標，一些次要指標可作為區(qū)域性監(jiān)測指標。3.2.3為了使所篩選指標有更明確的認知，對所選指標進行適當詮釋，重點闡明每個指標的基本概念、量綱單位、適用范圍和條件以及采集方法、計算公式與相關(guān)指標關(guān)系等內(nèi)容，以便順利開展監(jiān)測工作。3.3技術(shù)路線框圖本項目總技術(shù)路線運行程序見技術(shù)路線圖1-1。資料收集資料收集草地水土流失草地生態(tài)遙感資料驅(qū)動力因子選擇敏感因子權(quán)重分析驅(qū)動力因子分析計算試驗補測指標體系建立指標詮釋成果報告編寫項目驗收鑒定圖1-1項目技術(shù)路線圖4項目合同指標完成情況（1）對草地生態(tài)水土流失影響因素進行詳細調(diào)研分析，建立了能夠全面反映草地生態(tài)及水土流失狀況的草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系；（2）完成了草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系研究成果報告；（3）在學術(shù)會議論文集及期刊上發(fā)表論文6篇，其中已發(fā)表4篇，待刊2篇（見附件）。5項目經(jīng)費使用情況項目核定科研經(jīng)費155000.00元，項目總支出114625.50元，結(jié)余40374.50元。總支出費用中，科研業(yè)務費52752.50元，實驗材料費29174.00元，項目組織實施費9340.00元，其它費用23359.00元。詳見經(jīng)費執(zhí)行情況表。第二章內(nèi)蒙古草地生態(tài)變化水土流失狀況及影響因素分析第二章內(nèi)蒙古草地生態(tài)變化水土流失狀況及影響因素分析第二章內(nèi)蒙古草地生態(tài)變化水土流失狀況及影響因素分析內(nèi)蒙古草地位于我國北疆，地處歐亞大陸腹地，東起大興安嶺，西至居延海畔，是歐亞大陸草原的重要組成部分，草地總面積8666.7萬hm2，占全國草地總面積21.7%，位居全國首位，其中可利用草場面積6800萬hm2，約占內(nèi)蒙古總土地面積的60%。廣袤的草原，豐富的自然資源，不僅是草地畜牧業(yè)賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎，同時對西北、華北、東北乃至我國生態(tài)環(huán)境起到了綠色保護屏障作用。1．內(nèi)蒙古草地類型區(qū)劃影響草地理理分布和類型的因素很多，但最重要的是熱量和水分條件。內(nèi)蒙古自治區(qū)草地面積廣闊，位于北緯37°24′～53°23′，東經(jīng)97°12′～126°04′，自然條件復雜，草地類型多樣。大體上東經(jīng)118°以東的地區(qū)，年降水量多在350—500mm之間，118°以西地區(qū)(尤其陰山北麓)年降水量只有150—350mm，并且隨經(jīng)度愈向西移愈少，最西部甚至不足50mm；相反，蒸發(fā)量則從東向西劇增，東西部相差5—10倍以上或更多。因此，從東到西大氣濕潤度明顯下降。水熱條件大體沿經(jīng)緯度由東北－西南呈帶狀變化，這種變化是構(gòu)成內(nèi)蒙古溫性草甸草原類、溫性典型草原類、溫性荒漠草原類、溫性草原化荒漠類、溫性荒漠類五大類水平地帶性草地分布的基本格局。其分布界限基本上與氣候的濕潤系數(shù)等值線相吻合。此外全區(qū)還分布有低平地草甸、山地草甸、沼澤草地、鹽土荒漠等非地性分布的隱域性草地，其中以低平地草甸類顯著。內(nèi)蒙古草原不僅是重要的畜牧業(yè)生產(chǎn)基地，而且是重要的生態(tài)屏障。從總體情況看，草地生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性，食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)較復雜，光能的利用率低，僅為0.1～1.4%左右，一些荒漠草原尚不及0.1%。草地初級生產(chǎn)力較低，初級生產(chǎn)量通過食物鏈轉(zhuǎn)入草食動物和肉食動物各營養(yǎng)級之間的轉(zhuǎn)化效率僅為1～20%。2．典型區(qū)域草地生態(tài)系統(tǒng)特點內(nèi)蒙古草原由東部的草甸草原到西部的荒漠，生態(tài)系統(tǒng)類型分化明顯，草地植物種類成分越來越趨于貧乏，植物群落結(jié)構(gòu)越來越簡單，產(chǎn)草量構(gòu)成中，草本植物比重逐步減小，灌木、半灌木比重增加。水熱等氣候條件逐漸由半干旱、半濕潤區(qū)到干旱區(qū)和極干早區(qū)。本項目以草甸、典型、荒漠三種類型草原的代表性區(qū)域為研究對象和范圍。2.1草甸草原生態(tài)系統(tǒng)草甸草原生態(tài)系統(tǒng)是構(gòu)成內(nèi)蒙古草地的一個主要類型，總面積862萬hm2，可利用面積760萬hm2，占內(nèi)蒙古草地總面積的10.9％。主要分布于大興安嶺嶺西呼倫貝爾高平原東部和錫林郭勒高平原東端。表2-1溫性草甸草原類草地面積統(tǒng)計表（單位：hm2）片名草地面積占該片草地面積%可利用草地面積占該片可利用草地面積%數(shù)量%數(shù)量%松嫩260138524.564.7222008823.765.1呼倫貝爾10946210.315.310265391115.7科爾沁357346933.615.7316106833.830.5錫林郭勒229803721.611.8202539321.811.5該類草地自然條件優(yōu)越，河流密布，地下水位較高，年均降雨量在350～540mm以上，濕潤系數(shù)處在06—1.0之間，為溫帶半濕潤氣候，比較濕潤、寒冷。≥5℃積溫1900-2200℃，≥10℃草甸草原生態(tài)系統(tǒng)由多年生中旱生、廣幅旱生草本植物（以叢生禾草、根莖禾草為主）的建群種組成。野生牧草資源比較豐富，約有220種飼用植物，占全區(qū)飼用植物總數(shù)的28.17％。植物種飽和度較高，每平方米內(nèi)植物種都在20種以上，多者達30-40種。群落蓋度50％以上，高度35～55cm。組成草地類型的主要優(yōu)勢植物有貝加爾針茅、羊草、中華隱子草、多葉隱子草、線葉菊、萬年蒿、腳苔草、地榆、裂葉蒿等。草甸草原生產(chǎn)力較高，產(chǎn)量的年變率也比較小。平均畝產(chǎn)116.9kg干草，最高達220kg，其中可利用產(chǎn)量78.42.2典型草原生態(tài)系統(tǒng)典型草原生態(tài)系統(tǒng)是內(nèi)蒙古天然草地的主體生態(tài)系統(tǒng)類型，是歐亞大陸草原區(qū)的重要組成部分。內(nèi)蒙古的典型草原總面積2770萬hm2，可利用面積2420萬hm2，分別占全區(qū)天然草地總面積和可利用面積的35.12％，錫林郭勒高平原構(gòu)成該類草地分布的中心。表2-2典型草原亞類頒布面積統(tǒng)計表（單位：hm2）片名草地面積可利用草地面積數(shù)量%數(shù)量%松嫩3222121.92643931.7呼倫貝爾400592323.5369039923.5科爾沁289406016.9247146916錫林郭勒893272252.3330946453.5烏蘭察布8693605.17801345.1半干旱是發(fā)育形成溫性典型草原的特定氣候因素。該類草地分布區(qū)域內(nèi)年平均氣溫-2-8℃，≥10℃的活動積溫為1800-3200℃，無霜期80-150天，年降水量250-450mm典型草原的建群層片主要由旱生多年生叢生禾草、根莖禾草及旱生半灌木、旱生灌木構(gòu)成。其中旱生多年生叢生禾草為建群層片的草地、根莖禾草為建群層片的草地，分別占該類草地總面積的27.9%和17.7％。此外，榆樹疏林草地占該類草地總面積的2.1％，雜類草地占2.5％。典型草原植物種類豐富多樣，其中飼用植物258種，禾本科53種，其次是菊科36種，豆科有28種。由于此生態(tài)系統(tǒng)類型跨越區(qū)域較大，地區(qū)間的植物組成和草群結(jié)構(gòu)都有很大差異，一般草群蓋度20-40％，草本層高10-35cm，一平方米內(nèi)植物種的飽和度8-15種，多者20種以上；草地產(chǎn)量的變異系數(shù)一般為20-40％。2.3荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)荒漠草原是由旱生多年生叢生小禾草和旱生小半灌木為建群種的草地。處于草原向荒漠的過渡地帶，是草原植被中最旱生的一種生態(tài)系統(tǒng)類型?；哪菰鷳B(tài)系統(tǒng)總面積為842萬hm2，可利用面積766萬hm2，分別占內(nèi)蒙古草地總面積和可利用面積的10.7％和12.1％?；哪菰饕植荚陉幧缴矫}以北的內(nèi)蒙古高原中部偏西地區(qū)，包括高平原、山地、沙地三個地貌單元。以烏蘭察布高原和鄂爾多斯高原為主體，占該類草地總面積的80.85％?；哪菰跉夂蛏暇哂懈鼜娏业拇箨懶蕴攸c。屬于歐亞內(nèi)陸干旱地區(qū)的范疇，生境條件極為嚴酷，常年受蒙古高壓氣團所控制，海洋季風的影響不強。水熱組合的總特點表現(xiàn)為由東北向西南，熱量有所增高，濕潤度明顯下降?；哪菰鷳B(tài)系統(tǒng)的植物區(qū)系組成中戈壁蒙古荒漠草原種和亞洲中部荒漠草原種占主導地位。建群種分別由石生針茅、戈壁針茅、短花針茅以及沙生針茅等旱生小禾草組成。其中石生針茅建群的草地分布較廣，面積較大，占荒漠草原總面積的44.83％。受生境條件的制約，荒漠草原結(jié)構(gòu)簡單、層次分明。旱生叢生禾草和小半灌木成為主要層片，多年生雜類草數(shù)量少，發(fā)育差。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，荒漠草原地帶飼用植物有137種，在一平方米內(nèi)有10-15種植物，而在鄂爾多斯高原一平方米內(nèi)僅有2-7種植物。植物群落高度一般為10-20cm，低者只有5-8cm，群落蓋度為10-30％?；哪菰莸厣a(chǎn)力的特點是產(chǎn)草量低且不穩(wěn)定。秋季平均最高月畝產(chǎn)干草32.95kg，產(chǎn)草量最高峰在秋季（8-9月份），夏季約為85％，冬季約為60％，春季約為35％。產(chǎn)草量年變化較大，年度間的動態(tài)為45-100％3草地生態(tài)及水土流失現(xiàn)狀內(nèi)蒙古草地大部處于半干旱、干旱和極端干旱或高寒地帶，天然降雨少，且分布不均，植被稀疏，生態(tài)脆弱，在氣候等因素和人為雙重不利因素作用下，極易引起草地退化、水土流失。3.1土地荒漠化嚴重，草地退化加劇“十五”期間，通過衛(wèi)星遙感和地面監(jiān)測結(jié)果顯示，內(nèi)蒙古草地退化、沙化、鹽債化面積共4679萬hm2，占全區(qū)草原面積的62.38%，占可利用草原面積的75%，其中，退化草原占全區(qū)草原面積的45.66%、沙化草原占11.78%、鹽債化草原占5%。全區(qū)草原“三化”強度以輕度和中度為主，分別占全區(qū)草原“三化”面積的6.35%和40.83%，重度占12.82%。退化最嚴重的是荒漠草原、草原化荒漠、退化面積達90%以上；次之是典型草原退化面積達50%以上。草地退化診斷指標體系見表2-3。表2-3內(nèi)蒙古草原退化診斷指標體系退化指標（%）Ⅰ輕度退化Ⅱ中度退化Ⅲ強度退化Ⅳ嚴重退化植物群落產(chǎn)草量下降率10～2536～6061～80>80優(yōu)勢植物種群衰減率15～031～5051～75>75優(yōu)質(zhì)草種群產(chǎn)量下降率30～4546～7071～90>90可食植物產(chǎn)量下降率10～2526～4041～60>60退化演替指示植物增長率10～2021～4546～65>65株叢高度下降（矮化）率20～3031～5051～70>70植物群落蓋度下降率20～3031～4546～60>60輕質(zhì)土壤侵蝕程度10～2021～3031～40>40中、重質(zhì)土壤容重、硬度增高5～1011～1516～20>20可恢復年限2～55～1010～15>153.2植被高度總體不高,草質(zhì)和功能下降內(nèi)蒙古草場廣闊，但主要是干旱、半干旱的稀疏草場，質(zhì)量較好的草旬草場和草原草場較少，由于草場不同程度的退化，第一生產(chǎn)力明顯減少，據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)生態(tài)建設水資源保障規(guī)劃》提供的資料，草原產(chǎn)草量較20世紀80年代減少30—50%。牧草高度蓋度，草產(chǎn)下降，可食優(yōu)良牧羊植物種類大幅度減少，毒草、雜草和有害植物明顯增多，草原植物群落呈逆向更替草原，草質(zhì)和功能嚴重下降。3.3草地資源過渡利用，草畜矛盾十分突出內(nèi)蒙古草地生態(tài)環(huán)境十分脆弱，生態(tài)容量有限。由于人口增加，加大對牲畜數(shù)量的需求，超載過牧，超載率達49%，以及不合理的畜牧業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營方式，引發(fā)大量草地資源的消耗，甚至出現(xiàn)掠奪式利用。草地資源的過渡利用加之濫墾、濫牧、濫采、濫開礦等全方位不當開發(fā)，使本來脆弱的草地生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化，加劇了草地沙化、退化和水土流失。1949—2003年，牧業(yè)區(qū)人口增加3.18倍，牲畜增加了2.96倍，草原面積卻不斷減少，每頭牲畜占有草地面積較減少了66.67%，人均占有草地面積減少了68.63%。草地生態(tài)容量降低，草畜矛盾加劇。3.4干旱風沙等自然災害頻繁，加劇草原生態(tài)環(huán)境惡化草原生態(tài)環(huán)境變化，旱災、雪災、蟲害等自然災害，特別是浮塵、揚沙、沙塵暴等自然災害的頻繁發(fā)生，不僅使畜牧業(yè)生產(chǎn)受到毀滅性打擊，嚴重威脅牧民生活條件，同時引起草地生態(tài)環(huán)境的不斷惡化。3.5草地生態(tài)環(huán)境惡化，水土流失加劇據(jù)統(tǒng)計內(nèi)蒙古草原水土流失面積約93.42萬km2，其中風力侵蝕面積13.64萬km2，占水土流失面積的14.6%；水力侵蝕面積27.17萬km2，占水土流失面積的23.6%；凍融侵蝕面積約占全區(qū)總面積11.8％。此外還有水蝕、風蝕相互作用區(qū)以及鹽堿化草原區(qū)，幾乎近一半的草原面積發(fā)生土壤侵蝕現(xiàn)象。風蝕地區(qū)：主要集中在內(nèi)陸河流域，且分布有大量的沙漠、戈壁，在Ⅱ級以上風力侵蝕的面積中以阿拉善盟、錫林郭勒盟、呼倫貝爾盟和鄂爾多斯市面積最大。水力侵蝕：集中分布在大興安嶺東南坡低山丘陵區(qū)、燕山北坡低山丘陵地區(qū)、陰山山脈以南的中低山區(qū)和黃土丘陵區(qū)。風水復合侵蝕：主要分布在陰山山南、燕山山北及鄂爾多斯高原東部，西遼河覆沙平原和河套平原北部等地，這些區(qū)域為林農(nóng)牧交錯地帶。凍融侵蝕：主要分布在北大興安嶺北段的中低山、臺地區(qū)。微地形3.6典型區(qū)域生態(tài)變化及水土流失狀況微地形3.6.1草甸草原生態(tài)條件優(yōu)越，種類組成豐富，植物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但是，近些年來由于畜牧業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展，草地資源開發(fā)利用過渡，草旬草原不僅退化嚴重，而且不同程度加劇了水蝕、風蝕等水土流失。其中，水力侵蝕主要發(fā)生在小興安嶺山前沖積洪積臺地的波狀起伏區(qū)域，面蝕流失的表土厚度0.5～1.0cm，土壤侵蝕模數(shù)800t/km2～1500t/km2·a。3.6.2典型草原由于冬季漫長寒冷、夏季炎熱少雨、春秋季節(jié)風大沙多的氣候特點以及超載放牧等，超過了天然草地的生態(tài)容量和生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力，草地退化，風力、水力侵蝕加劇，風力侵蝕是典型草原區(qū)主要的土壤侵蝕類型，局部存在風水復合侵蝕，典型草原水土流失面積1733萬hm2,占總面積的68.84%,尤其是近幾年沙塵暴頻發(fā),草地生態(tài)環(huán)境更加惡化。，以錫林郭勒草原為例，輕度以上水土流失面積達17.23萬hm2，其中風蝕面積占水土流失總面積的97%,水蝕面積占總面積3%，土壤侵蝕模數(shù)1500t/km2～4000t/km2·a。。3.6.3荒漠草原處于草原向荒漠的過渡地帶，屬于較脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，自然條件差。由于受水、熱風等氣候因素影響大，在超載過牧的生產(chǎn)方式下，造成草場大面積的沙化和礫石化?；哪菰鷳B(tài)系統(tǒng)也是受風蝕影響最嚴重的類型之一，希拉穆仁草原退化、沙化面積已占該區(qū)劃場總面積的86%，其中，因強度沙漠化已失去生產(chǎn)力的面積占32%，土壤侵蝕模數(shù)每年為3000t/km2～12000t/km2。4.草原生態(tài)變化水土流失影響因素分析近半個世紀以來，內(nèi)蒙古草地生態(tài)環(huán)境雖歷經(jīng)整治建設，局部地區(qū)確有改善，但總體仍有惡化趨勢。生態(tài)環(huán)境變化、水土流失加劇是許多因素相互作用的結(jié)果：氣候干旱化傾向是草地生態(tài)變化發(fā)生水土流失的重要背景條件；人口增長、生產(chǎn)方式落后以及人類不合理的開發(fā)利用草地資源和過度的經(jīng)濟活動對草地資源的破壞，是引起草地生態(tài)環(huán)境變化、水土流失的外在動因。4.1自然因素4.1.1水熱條件及氣象因素對草地生態(tài)水土流失的影響在氣候因素中，水熱條件對草原植被生長及生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)起著重要作用。當降水較多，土壤水分充足，空氣濕度增大，溫度等氣象因素滿足草原動植物生長需求，則草原生態(tài)環(huán)境向良性循環(huán)，反之草場退化，生物量降低。從水土流失方面考慮，降雨產(chǎn)生的徑流是草地發(fā)生土壤侵蝕的動力。降雨特性包括降雨量，降雨強度、雨型等。降雨量和降雨強度是判定降雨功能作用的重要指標。除此之外常規(guī)氣象條件如氣溫、濕度，風速、風向、日照時數(shù)等也是影響草地生態(tài)變化和水土流失的重要因素。水熱條件與草地生物量關(guān)系見表2-4、表2-5。表2-4生物量與降水量月動態(tài)變化(g/㎡,mm)草地類型項目四月五月六月七月八月九月十月草甸草原貝加爾針茅、羊草、雜類草產(chǎn)草量降水量產(chǎn)草量降水量2102.659.375.257.2245.9138.4210.938.8281.375.4292143.2250.354.3264.136.4200.714174.229.4典型草原大針茅、羊草、雜類草產(chǎn)草量降水量產(chǎn)草量降水量75.37972.564101.6176.3137103.589.2232.5170.2149.255181.460.1196.823.7180.221.9114.16.8荒漠草原小針茅、冷蒿、雜類草產(chǎn)草量降水量產(chǎn)草量降水量9.210.3619.2320.610.954.138.734.4118.717.420.532.586.349.424.730.819.3121.811.410.944.86.21520.816.6表2-5內(nèi)蒙古主要草地地上生物量年動態(tài)變化(g/㎡,mm)草地類型1984198519861987198819891990均值X標準差S變異系數(shù)CV%波動幅度%草甸草原貝加爾針茅草原1747.62028.11983.216052350.12200.72437.52050.6305.214.965.8—100羊草草原22502397.32335.82307.52184.32607.23328.92487.3394.615.965.6—100典型草原線葉菊草原2245.71932.31924.91821.22185.92607.42805.42217.5370.516.764.9—100大針茅草原1470.21539.21452.11339.91845.31006.81720.71482270.618.354.6—100荒漠草原羊草草原1873.615991581.21026.52247.31602.11497.21632.4371.122.745.7—100克氏針茅草原975.1943.6949.5816.31470.4760.71419.21047.8282.42751.7—100本氏針茅草原328.7307.8363.2304.6678.1379.6589.4421.6149.735.544.9—100石生針茅草原475.5691.6342.1484.7558.1315.2609.3496.6136.527.545.6—100短花針茅草原882.2685.5459484.6852.2408.2628.6207.33346.3—100沙生針茅草原379.8465.2352.7672.1316.9648.3472.5153.632.547.2--100戈壁針茅草原193.7519.2417.7580.7427.817039.733.4--1004.1.2隨著全球變暖趨勢的加劇，近50年尤其是20世紀90年代以來極端天氣、氣候事件的增多，導致暴雨洪澇、干旱、雪災、大風、沙塵暴、冰雹等氣象災害分布廣、頻度高、成災率高，其中90年代發(fā)生的重大氣象災害是50年代的4倍，以及病蟲害等次生災害的發(fā)生，對草地生態(tài)環(huán)境變化和水土流失起到重要作用。干旱特別是春夏連旱，其持續(xù)時間長、強度大、破壞力也最大，加劇草場退化和草原沙漠化進程。大風、風沙是水土流失的主要動力。由于在蒙古高壓中心的東南緣，內(nèi)蒙古多數(shù)地區(qū)盛行西北風，絕大部分地區(qū)的年平均風速都在3m/s，不少地區(qū)還超過5m/s，同時大風季節(jié)都發(fā)生在植被覆蓋度最低時，從而加劇了草原水土流失的危害和草原沙漠化進程，造成土壤侵蝕，嚴重破壞脆弱的草原生態(tài)系統(tǒng)。4.1.生物因素如鼠害與毒雜草，常伴隨著草地退化出現(xiàn)。危害程度在加劇，已成為草地退化中主要影響因素。據(jù)錫林郭勒盟正鑲白旗黑沙圖地區(qū)實地調(diào)查，草原退化前毒雜草僅占全部草量的19%～31%，退化后增加到30%～50%，優(yōu)質(zhì)草則由33%～51%下降到4%。4.1.地貌是影響土壤侵蝕和草原生態(tài)的重要下墊面因素。地貌的形態(tài)特征可以視為各種形狀和坡度的斜面在空間上的組合。正是由于坡度、坡長和坡向的交互作用，使得坡面侵蝕規(guī)律十分復雜。坡度是地貌形態(tài)牲的主要要素，坡長是決定坡面能量沿程變化，影響坡面徑流與水流產(chǎn)沙過程的重要地貌因素之一。坡向影響土壤侵蝕，由于坡向的不同，坡面上接受的熱量、水分不相同，在降雨過程中，不同坡向所承受的降雨量及雨滴終點速度也存在差異。內(nèi)蒙古草原山丘相對高度不大，10o--25o的坡度占有很大比例，由于地形的影響，土壤使侵蝕有明顯的地帶性分布，水蝕主要集中在低山、丘陵陡坡地區(qū)。而風蝕普遍存在，重點發(fā)生在平原地區(qū)及山脊丘柄和迎坡。4.1.地面組成物質(zhì)包括土壤和成土母質(zhì)。土壤是侵蝕過程作用的對象，可蝕性是地面物質(zhì)對降雨徑流侵蝕代作用影響的體現(xiàn)，是土壤遭受侵蝕的敏感程度的反映，與多種粒度、結(jié)構(gòu)、孔隙度、有機質(zhì)含量、土壤水分含量和團粒結(jié)構(gòu)等有關(guān)。地面物質(zhì)的抗蝕性與粒度組成、顆粒的膠結(jié)程度、結(jié)構(gòu)及其遇水后的變化特點，與有機質(zhì)含量、根系含量、土壤水分含量、土地利用方式等多種因素有關(guān)。內(nèi)蒙古草原地區(qū)的土壤是在干旱、半干旱氣候條件下形成的地帶性土壤，多為栗鈣土、黑鈣土、黑壚土和砂土，這些土壤質(zhì)地疏松，內(nèi)聚力小，抗蝕能力低，遭到強度較大的風和雨的侵蝕，極易造成水土流失和草原沙化、退化。4.1.植被是抑制侵蝕的主要自然因子。植被的防蝕效能包括植物枝葉對降雨侵蝕力的削弱和調(diào)節(jié)徑流、緩和洪水過程，降低徑流沖惻力，以及植物根系固結(jié)土壤，改良土壤理化性質(zhì)，提高土壤抗蝕力等綜合作用。植被的截留作用可以攔截雨滴，截留能力受植被種類、郁閉度等因素影響，除此之外還有降雨量、降雨強度、氣溫、風、降雨雨滴直徑以及植被本身干燥程度有關(guān)。植被還對徑流沖刷力有重要影響，同時植被通過對土壤物理化學性質(zhì)的改善，改變了土壤抗蝕力和滲透性，從而間接的改變了侵蝕作用。因此，植被可以對降雨產(chǎn)生阻滯作用和固土作用，也可以消減風力，降低風速，保護地表，調(diào)節(jié)氣候，植被蓋度是控制草原生態(tài)和水土流失的重要因素。4.2人為因素4.2.1不合理的畜牧業(yè)生產(chǎn)管理模式及超載放牧。據(jù)資料顯示，北方草原100%超載放牧，超載率50%以上，過度放牧影響牧草的正常生長發(fā)育，使牧草的產(chǎn)量和質(zhì)量下降，草地初級生產(chǎn)固定的碳素的降低，誘導植物群落組成、結(jié)構(gòu)以及生物多樣性都相應發(fā)生改變，促使草原生態(tài)惡化、水土流失發(fā)生。4.2.2放牧強度在放牧過程中家畜不僅對草地有采食作用，而且還對草地具有踐踏作用。放牧強度低，家畜數(shù)量相對較少，畜蹄的踐踏具有疏松草地土壤，增加土壤表層的孔隙度，從而增強土壤的透水透氣能力。放牧強度大，家畜的踐踏作用就會越來越強，土壤隨之變得越來越緊實，土壤機械組成也會發(fā)生相應的變化。根據(jù)資料統(tǒng)計，我國北方草原放牧強度大，超過適宜放牧強度50%以上，不僅使草地生態(tài)發(fā)生變化，同進引起草地水土流失。4.2.3不合理經(jīng)濟活動不合理的土地利用，盲目開墾、開礦、探礦、采石、挖沙、無節(jié)制無計劃的打草、摟草、濫挖發(fā)菜等活動，以及各種車輛的任意行駛引起的對草場植被和土壤結(jié)構(gòu)嚴重的破壞。不僅破壞了天然草地的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，植物根系和土壤結(jié)構(gòu)而且使草原抗風蝕水蝕能力降低，造成土壤被侵蝕，引發(fā)水土流失。4.2.4水資源不合理利用引發(fā)生態(tài)失調(diào)大部草原區(qū)域降雨量少，蒸發(fā)量大，水資源總體貧乏，特別是位于內(nèi)阱干旱區(qū)草原面積大，草地廣闊，但缺水現(xiàn)象十分嚴重，同時地下水起采現(xiàn)象嚴重，地下水位下降，加速草地蒸漠化和氣候干旱化趨勢也引發(fā)新的草地水土流失現(xiàn)象。5初選影響因子與補充監(jiān)測5.1初選影響因子根據(jù)草地生態(tài)變化水土流失自然因素和人為因素綜合分析，參照草原生態(tài)環(huán)境和水土流失影響因素研究已取得的成果和相關(guān)技術(shù)標準，結(jié)合本項研究典型區(qū)的草原生態(tài)水土流失現(xiàn)狀，以及經(jīng)專家賦分評估，初步選擇內(nèi)蒙古不同類型草地水土流失及生態(tài)變化的影響因子共10大類，122個。其中氣象因素類有18個因子。地貌類有8個因子，土壤類有23個因子，植被類有19個因子，水蝕因素類有16個因子，風蝕及人為因素類各有10個因子，動物微生物、景觀生態(tài)、自然災害類各有6個因子。各類影響因子詳見表2-6。5.2補充監(jiān)測對初選影響因子經(jīng)專家打分評估，賦分差異較大的影響因子有：地貌因子類中的坡向；氣象因子類中的氣溫、濕度、蒸發(fā)量、CO2濃度；土壤因子類中的含水量、有機質(zhì)含量、顆粒組成、土壤粘聚力；植被因子類中的蒸騰強度、土壤種子庫；人為因子類中的地下水利用。為了進一步確定這些影響因子，對草地生態(tài)變化和水土流失的影響程度，本項研究針對上述影響因子，在繼續(xù)收集補充有關(guān)資料的基礎上，并進行野外實地試驗監(jiān)測或調(diào)查。5.2.1監(jiān)測地點為使草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標更加符合實際，選擇內(nèi)蒙古赤峰市克特克騰旗東部草甸草原、錫林郭勒盟正鑲白旗和碩廟典型草原、包頭市達茂旗希拉穆仁北部荒漠草原三種類型草地為代表區(qū)。5.2.2監(jiān)測結(jié)果坡向：在上述不同草地類型，利用風蝕橋法對不同坡向部位監(jiān)測風力侵蝕、調(diào)查水力侵蝕及草地植被生長狀況，得出草地常年風向的迎風坡風蝕深為背風坡的1.32倍，坡向?qū)Σ莸仫L力侵蝕有一定影響，對水力侵蝕及生態(tài)變化影響不大。氣溫、空氣濕度、CO2濃度：通過對不同類型區(qū)的測定及多年資料收集分析，氣溫高低受地理位置及生態(tài)系統(tǒng)小氣候的影響較大，對草地水土流失無直接影響?？諝鉂穸取O2濃度與草地生態(tài)系統(tǒng)小氣候之間關(guān)系較大，植被蓋度為80%的地區(qū)空氣濕度是植被蓋度30%地區(qū)的近1.7倍，但對草地水土流失影響微弱，通過試驗難以找到直接關(guān)系。蒸發(fā)量：利用蒸發(fā)皿試驗測試，蒸發(fā)量、土層疏松，表層含水量低的地區(qū)，較容易引起風蝕，蒸發(fā)量對風蝕有一定影響。含水量：利用積沙儀對荒漠草地4個樣點監(jiān)測風蝕積沙量，測定相應表層土壤含水量，見圖2-1。分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)含水量對草地風蝕影響較大，土壤風蝕量與含水量之間存在負冪函數(shù)關(guān)系，草地土壤表層含水量超過9%幾乎不發(fā)生風蝕。土壤含水量對水蝕的影響微弱。圖2-1土壤水分與土壤抗風蝕能力的關(guān)系有機質(zhì)含量：在希拉穆仁荒漠草地對土壤取樣，通過分析土壤有機質(zhì)含量、粒度組成以及土壤風蝕相對強弱指數(shù)（表2-7），發(fā)現(xiàn)土壤有機質(zhì)含量對草地水土流失直接影響程度微弱，但是草地施入有機肥增加土壤的有機質(zhì)含量，進而改善土壤物理性狀，可以增加土壤抗蝕性。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)土壤有機質(zhì)含量高，相應草地植被長勢良好，可見與草地生態(tài)系統(tǒng)有較大關(guān)系。土壤粒度組成直接影響土壤風蝕相對強弱指數(shù)大小，可見對風蝕有較大影響。表2-7土壤有機質(zhì)、粒度組成與土壤風蝕相對強弱指數(shù)采樣地點粒度組成占%有機質(zhì)含量（%）土壤風蝕相對強弱指數(shù)0.25～3mm0.01～0.1mm140.2931.23464.39965632.636481228.9011.07282.95654526.939784328.43141.34622.75032621.102429422.97361.32747.15587917.307217土壤粘聚力：利用三頭剪切儀測定土壤抗剪強度，得出土壤粘聚力大，不易造成水土流失，但土壤粘聚力大對草地植被生長存在一定的反作用。蒸騰強度、土壤種子庫：收集資料分析，得出二者對草地水土流失的直接影響微弱，對草地生態(tài)影響較大。地下水利用：通過對井水深度觀測及多年資料分析，地下水利用情況影響草地生態(tài)系統(tǒng)及草地小氣候，間接影響草地水土流失，直接影響性弱。6小結(jié)6.1典型草原區(qū)域生態(tài)特點內(nèi)蒙古草原地域遼闊，有草甸草原、典型草原、荒漠草原、濕性荒漠化草原和溫性荒漠等五大類，生態(tài)系統(tǒng)類型分化明顯。草甸草原生態(tài)系統(tǒng)處于森林向草原的過渡地帶，該類草原土質(zhì)良好，植物種類豐富，群落高度35～55cm，蓋度50%以上，地上生物量較高，是內(nèi)蒙古重要的天然草場和放牧地，典型草原生態(tài)系統(tǒng)是內(nèi)蒙古草原的主體類型，由大針茅、克氏針茅、糙隱子草等叢生禾草建群組成的草地類型是典型草原的主體，典型草原群落結(jié)構(gòu)簡單，群落高度15～35cm，蓋度20～40%?；哪菰鷳B(tài)系統(tǒng)處于草原向荒漠的過渡地帶。由于受水、熱風等氣候因素影響大，屬于較脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，荒漠草原植物群落高度8～12cm，蓋度10～30%，生產(chǎn)力較低。6.2草原生態(tài)及水土流失現(xiàn)狀由于自然條件及人類活動的干預使內(nèi)蒙古草原荒漠化和水土流失現(xiàn)象嚴重。90%草原發(fā)生退化和水土流失，輕、中、重度分別為6.4%、40.8%、12.8%。嚴重影響草原畜牧業(yè)發(fā)展和草原生態(tài)環(huán)境保護。6.3影響草地生態(tài)水土流失的主要因素主要有自然因素包括地形地貌、地面物質(zhì)、氣象條件、生物結(jié)構(gòu)等，人為因素包括草場過度放牧、嚴重超載、對資源的不合理利用以及經(jīng)濟活動等因素。經(jīng)現(xiàn)有科技成果和資料篩選和試驗實測等技術(shù)手段以及專家評估等初選影響草地水土流失的主要因子有10類共122個。其中氣象因子類有18指標，地形地貌類有8個指數(shù)，土壤類有23個指標，植被因子類有19個指標，水蝕因子類有16個指標，風蝕及人為因子類各有10個指標，動物微生物、景觀生態(tài)、自然災害因子類各有6個指標。表2-6草地生態(tài)變化及水土流失影響因子初選表因子分類影響因子地貌因子類氣象因子類土壤因子類植被因子類水蝕因子類風蝕因子類人為因子類動物微生物類景觀生態(tài)類自然災害類1地貌類型氣候類型土壤類型植被類型侵蝕性降雨起沙風速人口密度種類斑塊數(shù)量干旱2經(jīng)緯度氣溫土壤質(zhì)地組成物候特征降雨量風沙頻度放牧強度種群數(shù)量斑塊結(jié)構(gòu)火災3海拔高度濕度有效土層厚度指示植物降雨強度沙塵暴次數(shù)牲畜踐踏分布斑塊大小霜凍4坡度風向剖面結(jié)構(gòu)指示群落雨滴大小降塵量旅游踐踏密度斑塊形狀冰雹5坡向風速含水量種群密度雨滴速度輸沙率車輪碾壓季節(jié)動態(tài)變化生態(tài)交錯帶結(jié)構(gòu)鼠害6坡位大風日土水勢覆蓋度徑流量風蝕深工程破壞熱值生態(tài)交錯帶功能蟲害7微地形年降雨量養(yǎng)分含量高度徑流深大氣渾濁度外來物種侵入8地面特征線次降雨量有效態(tài)含量多度徑流速度土壤粘聚力污染物擴散9暴雨頻率PH值生物量侵蝕量土壤堅實度面源污染10蒸發(fā)量交換性酸組成生長量土壤導水率抗風蝕顆粒地下水利用11無霜期交換性鹽組成凋落物量土壤粘聚力12積溫離子交換量蒸騰強度土壤抗沖性13地溫梯度有機質(zhì)含量分解率土壤抗蝕性14氣候干燥指數(shù)顆粒組成熱量單位面積溶蝕量15日照時數(shù)團粒結(jié)構(gòu)組成光能溶質(zhì)含量16凈輻射強度容重水分收支溶蝕速率17總輻射強度孔隙度土壤種子庫18CO2濃度透水率呼吸強度19飽和水量光合作用強度20凋萎水量21熱容量22導熱率23熱擴散率第三章草地生態(tài)變化水土流失驅(qū)動力分析與計算PAGE第三章草地生態(tài)變化水土流失驅(qū)動力分析與計算1.驅(qū)動力概念與驅(qū)動力分析1.1驅(qū)動力根據(jù)草地生態(tài)變化水土流失成因和影響因素分析，按照《防治沙漠化公約》解釋，自然因素和人為因素的綜合影響，自然因素是草地生態(tài)變化的內(nèi)在條件和運營動力，人為因素是人類活動形成外界運營動力。在一種或多種因素引起的運營力作用下，造成干旱、半干旱、亞濕潤干旱區(qū)的草原、牧場自然植物的生物生產(chǎn)力或經(jīng)濟生產(chǎn)力以及生物多樣性下降或喪失，稱為草原生態(tài)變化水土流失的驅(qū)動力。1.2驅(qū)動力因子1.2.1自然因素主要有氣候條件，地形地貌、現(xiàn)代構(gòu)造運動、地面組成物質(zhì)、水蝕、風蝕以及植被等因素。1.2.2人為因素：主要指人類不合理的草地開發(fā)、利用和經(jīng)濟活動對草地生態(tài)、水土流失等侵蝕的促進作用。1.3驅(qū)動力分析在已有影響因素資料的基礎上，對影響草地生態(tài)變化水土流失的若干影響因子，進行定量分析對比，衡量各指標層和不同領(lǐng)域?qū)δ繕藢拥闹匾潭鹊拇笮?，計算各項指標?quán)重，以期確定影響草地生態(tài)變化水土流失的主導因子，從而為草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系的建立以及區(qū)域草地生態(tài)治理和防治水土流失提供科學依據(jù)。2.驅(qū)動力分析的主要內(nèi)容和研究方法2.1篩選草地生態(tài)水土流失監(jiān)測敏感因子通過收集資料及野外實地監(jiān)測調(diào)查，對初步確定的內(nèi)蒙古不同類型草地生態(tài)及水土流失的相關(guān)影響因子，進行專家咨詢，依據(jù)專家評估結(jié)果，結(jié)合草地生態(tài)水土流失現(xiàn)狀，篩選敏感影響因子。有關(guān)選擇咨詢專家條件、咨詢評估程序和方法以及評估賦分表見附件。2.2草地生態(tài)變化水土流失主要驅(qū)動力權(quán)重分析2.2.1驅(qū)動力分析方法確定驅(qū)動力分析主要方法有專家評估法、層次分析法、主成分分析法、聚類分析法等。本項目涉及的監(jiān)測因子多，影響因素極其復雜，擬應用層次分析法，分析計算草地生態(tài)水土流失驅(qū)動力各項指標權(quán)重。2.2.2層次分析法基本理論層次分析法（AnalyticHierarchyProcess,簡稱AHP）是對一些較為復雜、較為模糊的問題做出決策的簡易方法，它是基于系統(tǒng)論中的系統(tǒng)層次性原理建立起來的，并遵循認識事物的規(guī)律有意識地將復雜問題，分解若干有序的、條理化的層次，在比原問題簡單的層次上，逐步分析比較，把人的主觀判斷用數(shù)量的形式表達和處理，是一種定量和定性分析結(jié)合的評估方法，特別適用于那些難于完全定量分析的問題。其基本思路是：首先，把要解決的問題分層系列化，即根據(jù)問題的性質(zhì)和要達到的目標，將問題分解為不同的組成因素，按照因素之間的相互影響和隸屬關(guān)系將其分層聚類組合，形成一個遞階的、有序的層次結(jié)構(gòu)模型。然后，對模型中每一層次因素的相對重要性，依據(jù)人們對客觀現(xiàn)實的判斷給予定量表示，再利用數(shù)學方法確定每一層次全部因素相對重要性次序的權(quán)值。最后，通過綜合計算各層因素相對重要性的權(quán)值，得到最低層（指標層）相對于最高層（目標層）的相對重要性次序的組合權(quán)值，以此作為評價和選擇指標的依據(jù)。草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標影響因子，有一些可以量化，有一些難以量化，但仍很重要，采用層次分析的方法可使問題明朗、答案清晰。層次分析法分析計算過程中對判斷矩陣的每個向量賦值尤其關(guān)鍵，賦值的準確性直接影響結(jié)果的準確性。因此本項目驅(qū)動力分析方法采用專家評估法與層次分析法相結(jié)合，對監(jiān)測指標影響因子進行分析計算，揭示每個影響因子的權(quán)重，為編制監(jiān)測指標體系提供主要依據(jù)。2.2.3驅(qū)動力分析程序應用AHP法分析問題大體要經(jīng)過：建立層次結(jié)構(gòu)模型；構(gòu)造判斷矩陣；層次單排序、層次總排序及一致性檢驗等。本項研究遵循AHP法的基本步驟提出草原生態(tài)水土流失驅(qū)動力分析程序：（1）建立層次結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)草地生態(tài)水土流失影響因素，遵循突出主要指標、綜合性、科學性、可行性，可操作性等原則，在對文獻和數(shù)據(jù)的綜合分析的基礎上，將所包含的因素劃分為不同層次，選擇與草地生態(tài)水土流失監(jiān)測指標體系（目標層）有直接影響關(guān)系的地貌、氣象、植被、土壤、風蝕、水蝕、動物微生物、人為因子、景觀生態(tài)、自然災害等10類因素作為準則層，選擇與目標層關(guān)系密切的若干項因素作為方案層，用框圖形式說明層次的遞階結(jié)構(gòu)與因素的從屬關(guān)系。（2）構(gòu)造判斷矩陣（A）：判斷矩陣是指用來分析第K+1層問題對與其對應的第k層問題相對重要性而建立的矩陣表達式。判斷矩陣自上而下進行，首先分析第二層（B）中各因素相對A而言的相對重要性，構(gòu)成A-B判斷矩陣，該矩陣是相反矩陣，矩陣元素應滿足：，。（式中：表示與比較，對A而言的相對重要性權(quán)值）。判斷矩陣元素的值反映了們對各因素相對重要性的認識，結(jié)合專家咨詢評估的賦分值采用1-9及其倒數(shù)的標度方法構(gòu)造判斷矩陣。判斷矩陣標度及其含義見表3-1。表3-1判斷矩陣標度及其含義標度含義1表示兩個因素相比，具有同樣的重要性。3表示兩個因素相比，一個因素比另一個因素稍微重要。5表示兩個因素相比，一個因素比另一個因素明顯重要。7表示兩個因素相比，一個因素比另一個因素強烈重要。9表示兩個因素相比，一個因素比另一個因素極端重要。2，46，8上述兩相鄰判斷的中值。倒數(shù)因素i與j比較得判斷bij,則因素j與i比較的判斷bji=1/bij。（3）層次單排序及其一致性檢驗。判斷矩陣A的特征根的解W，計算出各層權(quán)重，經(jīng)規(guī)一化后即為同一層次相應因素對于上一