草地健康评价方法研究综述

doi:10.13287/j.1001-9332.202312.007

摘要/Abstract

摘要： 草地健康是指维持草地土壤和生态过程完整性的程度,主要反映草地的健康状况以及生产能力。评价草地健康程度对生态系统稳定发展具有重要意义。草地健康评价方法有很多,各有优缺点,目前系统性介绍草地健康的评价方法及其适用性的综述性文献较少。基于此,本文归纳了包括VOR指数评价模型、CVOR指数评价模型、主成分分析法、层次分析法、聚类分析法、灰色关联法、压力-状态-响应评价模型、模糊综合评价法、草地健康综合评价模型以及利用遥感技术的评价模型在内的10种草地健康评价方法,并评述了这些评价方法各自的优缺点和适用性,以期为后续针对不同情境遴选较为合适的草地健康评价方法提供科学依据。

关键词: 草地健康评价, CVOR指数评价模型, VOR指数评价模型, 模糊综合评价法

Abstract: Grassland health refers to the degree to which the integrity of soil and ecological processes is maintained, which primarily reflects the health status and productivity of grasslands. Evaluating the degree of grassland health is vital for the sustainable develop of grasslands. There are many methods for evaluating grassland health, with advantages and disadvantages for each one. However, there is still a lack of systematic literature offering an overview of methods of grassland health assessment and their applicability. We summarized 10 methods of grassland health assessment, including vigor-organization-resilience (VOR) index evaluation model, condition-vigor-organization-resilience (CVOR) index evaluation model, principal component analysis method, analytic hierarchy process, cluster analysis method, grey relational analysis, pressure-state-response evaluation model, fuzzy comprehensive evaluation method, comprehensive evaluation model of grassland health, and evaluation model using remote sensing technology. The advantages, disadvantages, and applicability of these methods were discussed, aiming to provide scientific basis for selecting more suitable methods of grassland health assessment for different scenarios in the future.

Key words: grassland health assessment, CVOR index evaluation model, VOR index evaluation model, fuzzy comprehensive evaluation method

马春燕, 刘明蕊, 刘世婷, 肖顺明, 李桧, 张美艳, 侯扶江, 刘永杰. 草地健康评价方法研究综述[J]. 应用生态学报, 2023, 34(12): 3427-3436.

MA Chunyan, LIU Mingrui, LIU Shiting, XIAO Shunming, LI Hui, ZHANG Meiyan, HOU Fujiang, LIU Yongjie. Research review on methods of grassland health assessment[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2023, 34(12): 3427-3436.

参考文献

[1] 叶鑫, 周华坤, 赵新全, 等.草地生态系统健康研究述评. 草业科学, 2011, 28(4): 549-560
[2] 石明明, 王喆, 周秉荣, 等. 青藏高原草地退化特征及其与气候因子的关系. 应用生态学报, 2022, 33(12): 3271-3278
[3] Soubry I, Doan T, Chu T, et al. A systematic review on the integration of remote sensing and GIS to forest and grassland ecosystem health attributes, indicators, and measures. Remote Sensing, 2021, 13: 3262
[4] Xu DD, Guo XT. Some insights on grassland health assessment based on remote sensing. Sensors, 2015, 15: 3070-3089
[5] Dyksterhuis EJ. Condition and management of range based on quantitative ecology. Journal of Range Management, 1949, 2: 104-115
[6] Ding Y, Niu JM, Chen LR, et al. Evaluation of sustainable development of compound ecosystem on the scale of household pasture. Bulletin of Soil & Water Conservation, 2008, 28: 173-179
[7] 梁文举, 董元华, 李英滨, 等. 土壤健康的生物学表征与调控. 应用生态学报, 2021, 32(2): 719-728
[8] Sampson AW. Plant Succession in Relation to Range Management. Washington DC: US Department of Agriculture, 1919
[9] Tongway DJ. Rangeland Soil Condition Assessment Manual. Canberra: CSIRO Division of Wildlife and Ecology, 1994: 1-25
[10] Humphrey RR, Mehrhoff LA. Vegetation changes on a Southern Arizona grassland range. Ecology, 1958, 39: 720-726
[11] 侯扶江, 于应文, 傅华, 等. 阿拉善草地健康评价的CVOR指数. 草业学报, 2004, 13(4): 117-126
[12] National Research Council. Rangeland Health: New Methods to Classify, Inventory, and Monitor Rangelands. Waohington DC: National Academy Press, 1994
[13] Begon M, Townsend CR, Harper JL. Ecology: From Individuals to Ecosystems. Malden: Blackwell Publisher, 2009
[14] Costanza R, Norton BG, Haskell BD. Ecosystem Health: New Goals for Environmental Management. Washington DC: Island Press, 1992
[15] 任继周. 草地资源的属性、结构与健康评价// 中国草原学会. 中国草地科学进展: 第四届第二次年会暨学术讨论会文集. 北京: 中国草学会, 1996: 12-16
[16] 董全民, 周华坤, 施建军, 等. 高寒草地健康定量评价及生产——生态功能提升技术集成与示范. 青海科技, 2018, 25(1): 15-24
[17] 杨天成, 李晓佳. 不同草地利用方式对内蒙古典型草原群落特征及草地健康的影响. 草业科学, 2022, 39(5): 841-849
[18] 单贵莲, 陈功, 刘钟龄, 等. 典型草原健康评价的VOR和CVOR指数. 草地学报, 2012, 20(3): 401-406
[19] 俞鸿千, 蒋齐, 王占军, 等. VOR、CVOR指数在宁夏干旱风沙区荒漠草原健康评价中的应用——以盐池县为例. 草地学报, 2018, 26(3): 584-590
[20] 任继周. 草原调查与规划. 北京: 中国农业出版社, 1985: 20-25
[21] Walker J, Reuter DJ. Indicators of Catchment Health. Sydney, Australia: CSIRO Publishing, 1996
[22] Bardgett DR, McAlister E. The measurement of soil fungal: Bacterial biomass ratios as an indicator of ecosystem selfregulation in temperate meadow grasslands. Biology and Fertility of Soils, 1999, 29: 282-290
[23] Blamey RK, Bennett JW, Louviere JJ, et al. Attribute causality in environmental choice modelling. Environmental and Resource Economics, 2002, 23: 167-186
[24] 张凯丽, 叶茂, 何强强, 等. 阿尔泰山哈巴河地区不同草地类型物种多样性及VOR指数分析. 水土保持学报, 2023, 37(1): 262-271
[25] 郭建兴, 叶茂, 殷锡凯, 等. 新疆富蕴地区草地生物量与物种多样性及VOR指数的关系. 草原与草坪, 2022, 42(1): 69-74
[26] 姜佳昌, 孙斌, 潘冬荣, 等. 基于VOR指数的肃南县草地生态系统健康评价. 中国草食动物科学, 2020, 40(4): 39-43
[27] 罗培, 赛西雅拉图. 基于CVOR模型的阿巴嘎旗北部牧户草场健康现状研究. 草原与草业, 2022, 34(3): 48-53
[28] 张小芳, 张春平, 杨增增, 等. 单播措施下三江源区高寒退化草地恢复效果评估. 草地学报, 2022: 30(10): 2834-2844
[29] 杨晓渊, 赵静, 张中华, 等. 基于CVOR模型评价玛沁县退化草地恢复效果. 青海科技, 2021, 28(6): 33-38
[30] 陆均, 胡玉昆, 岳平, 等. 基于CVOR指数的巴音布鲁克高寒草原健康评价. 干旱区研究, 2017, 34(4): 862-869
[31] 王金枝, 颜亮, 吴海东, 等. 基于层次分析法研究藏北高寒草地退化的影响因素. 应用与环境生物学报, 2020, 26(1): 17-24
[32] 吴蓉蓉, 史惠兰, 王维, 等. 青海河南高寒草地生态系统健康评价. 安徽大学学报, 2018, 42(3): 98-108
[33] 孙传龙, 张卓栋, 邱倩倩, 等. 基于层次分析法的锡林郭勒草地景观系统风蚀危险性分析. 干旱区地理, 2016, 39(5): 1036-1042
[34] 赵玉婷, 李文龙, 陈迪, 等. 高寒牧区草地健康动态评价——以甘南地区为例. 草业科学, 2017, 34(1): 16-29
[35] 张颖, 钞振华, 杨永顺, 等. 基于PSR模型的青海湖流域生态环境保护效果评价. 草业科学, 2016, 33(5): 851-860
[36] 张光茹, 李红琴, 杨永胜, 等. 基于主成分分析对退化高寒草甸不同恢复方式下草地质量的综合评价. 中国草地学报, 2020, 42(2): 76-82
[37] 刘鑫, 王一博, 吕明侠, 等. 基于主成分分析的青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量评价. 冰川冻土, 2018, 40(3): 469-479
[38] 王娜, 张燕华, 周章金. 西藏草地生态承载力评价——以班戈县为例. 安徽农业科学, 2022, 50(8): 65-67
[39] 都耀庭. 聚类分析法在高寒草甸生态系统健康评价中的应用——以青海玉树县为例. 土壤通报, 2014, 45(2): 307-313
[40] 安金玲, 牛赟, 车宗玺, 等. 祁连山高寒山区典型植被类型水源涵养功能的灰色关联分析. 中南林业科技大学学报, 2023, 43(8): 93-101
[41] 管旭, 郑燚楠, 李爱华, 等. 基于不同粒度下的陈巴尔虎旗草原生态健康评价. 环境与可持续发展, 2018, 43(5): 27-32
[42] 刘春青, 张韬, 刘佳慧, 等.辉腾锡勒风电场草地生态系统健康评价. 西北林学院学报, 2019, 34(2): 213-221
[43] 白雪莲, 王理想, 季树新, 等. 鄂尔多斯草原沙漠交错区生态系统健康评价——以十大孔兑为例. 中国沙漠, 2020, 40(1): 187-194
[44] 王玮, 常学礼, 吕世海, 等. 高寒草原湿地自然保护区生态系统健康评价. 生态学杂志, 2013, 32(10): 2780-2787
[45] 陈正华, 王建. 利用遥感技术建立干旱半干旱地区草地生态健康模型. 遥感技术与应用, 2005, 20(6): 558-562
[46] Rapport DJ, Costanza R, Mcmichael AJ. Assessing ecosystem health. Trends in Ecology & Evolution, 1998, 13: 397-402
[47] Holling CS. Understanding the complexity of economic, ecological, and social systems. Ecosystems, 2001, 4: 390-405
[48] Boesch DF. Measuring the health of the Chesapeake Bay: Toward integration and prediction. Environmental Research, 2000, 82: 134-142
[49] 苏玥, 占布拉, 娜日苏, 等. 草甸草原健康评价的活力-组织力-恢复力指数和基况-活力-组织力-恢复力指数. 草原与草业, 2022, 34(4): 10-14
[50] 姜佳昌, 孙斌, 潘冬荣, 等. 基于VOR指数的肃南县草地生态系统健康评价. 中国草食动物科学, 2020, 40(4): 39-43
[51] 陈春波, 彭建, 李刚勇. 新疆草地生态系统健康评价体系构建. 干旱区研究, 2022, 39(1): 270-281
[52] 周启刚, 彭春花, 刘栩位, 等. 基于VOR模型的三峡库区消落带2010—2020年生态系统健康评价. 水土保持研究, 2022, 29(5): 310-318
[53] 任继周, 南志标, 郝敦元. 草业系统中的界面论. 草业学报, 2000, 9(1): 1-8
[54] Caroline AS, Micheline SS, Mike JG, et al. The ecolo-gical status of grasslands on lowland farmlands in western Ireland and implications for grassland classification and nature value assessment. Biological Conservation, 2010, 143: 1529-1539
[55] 王同达, 曹锦雪, 赵永华, 等. 基于PSR模型的陕西省土地生态系统健康评价. 应用生态学报, 2021, 32(5): 1563-1572
[56] 刘思怡, 丁建丽, 张钧泳, 等. 艾比湖流域草地生态系统环境健康遥感诊断. 草业学报, 2020, 29(10): 1-13
[57] Amparo BP, Monica GM, Isabel LC, et al. Combining sensory panels with analytic hierarchy process (AHP) to assess nectarine and peach quality. Cogent Food & Agriculture, 2023, 9: 2161184
[58] 李帅, 花立民, 杨思维. 高寒草甸健康评价方法的研究与应用. 草原与草坪, 2022, 42(2): 1-10
[59] 邹运鼎, 丁程成, 毕守东, 等. 李园节肢动物群落时间动态的聚类分析. 应用生态学报, 2005, 16(4): 631-636
[60] 张静, 李希来, 谢得雄. 三江源地区不同退化草地聚类分析. 草业科学, 2008, 25(6): 8-13
[61] 孙海松. 应用聚类分析法对青海21个草地型分类的初步探讨. 青海大学学报, 2003, 21(6):7-10
[62] 杜岩功, 崔骁勇, 葛劲松, 等. 三江源地区高寒草地群落特征研究. 草业科学, 2010, 27(3): 9-14
[63] 樊才睿, 王腾. 典型草原不同放牧强度草地土壤健康评价. 生态科学, 2021, 40(5): 140-148
[64] 马成德. 用主成分分析评价青海湖流域各类型天然草地质量. 中国草食动物, 2008, 28(3): 48-51
[65] Miller EM. Broad-scale assessment of rangeland health, Grand Staircase-Escalante National Monument, USA. Rangeland Ecology and Management, 2008, 61: 249-262
[66] 高长波, 陈新庚, 韦朝海, 等. 熵权模糊综合评价法在城市生态安全评价中的应用. 应用生态学报, 2006, 17(10): 1923-1927
[67] Ferraro DO, Ghersa CM, Sznaider GA. Evaluation of environmental impact indicators using fuzzy logic to assess the mixed cropping systems of the Inland Pampa, Argentina. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2003, 96: 1-18
[68] 马静利, 马红彬, 沈艳, 等. 不同轮牧方式对荒漠草原土壤理化性质及草地健康的影响. 水土保持学报, 2018, 32(5): 151-156
[69] 岳隽, 王仰麟, 李贵才, 等. 深圳市西部库区景观格局与水质的关联特征. 应用生态学报, 2008, 19(1): 203-207
[70] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 草原健康状况评价(GB/T 21439—2008). 北京: 中国标准出版社, 2008
[71] Jensen JR. Remote Sensing of the Environment: An Earth Resource Perspective. New Jersey: Prentice Hall, Inc., 2003
[72] Prince SD, Tucker CJ. Satellite remote sensing of rangelands in Botswana.Ⅱ. NOAA AVHRR and herbaceous vegetation. International Journal of Remote Sensing, 1986, 7: 1533-1553
[73] 毛飞, 张艳红, 侯英雨, 等. 藏北那曲地区草地退化动态评价. 应用生态学报, 2008, 19(2): 278-284
[74] 刘晓枫, 道里刚, 周俗, 等. 基于遥感技术的川西北牧区草地退化研究. 草学, 2020(4): 43-46
[75] 王立新, 刘钟龄, 刘华民, 等. 内蒙古典型草原生态系统健康评价. 生态学报, 2008, 28(2): 544-550