一、地面监测概述

针对不同的监测目标，地面监测能够以抽样的方式获得地面一系列点上的草原的地形、土壤等环境特征，植物构成、高度、盖度、产量等生长状况，鼠虫病害的数量、密度和危害程度，草原保护与建设工程的进展和植被恢复情况等数据，为遥感手段获取的数据提供空间样本，也能在一定程度上动态地或离散地反映草原资源的现实及变化情况。同时，通过地面监测还可以掌握草原管理、保护与建设等实践资料，作为本底资料的补充。

（一）地面监测的作用

地面监测数据主要有3个方面的用途。

1.作为遥感监测的样本

通过定位信息将地面监测数据与遥感图像复合，了解监测区内不同草原类型在一定的群落学特征、生态条件、分布规律和利用方式下在遥感图像上所反映出的波谱特征，以地面监测样地、样方为样本，建立针对不同监测内容的监测模型，通过模型运算获取区域草原资源状况，对比分析草原资源的动态变化。

2.典型分析和机理研究

在不结合遥感监测的情况下，地面监测数据本身可以反映典型草原类型、环境、利用方式、鼠虫害发生地、建设工程的现状和动态，以抽样方法获取不同监测内容的现实和动态状况，通过连续的周期监测，总结一个地点草原群落演替、生产力波动、退化、沙化、盐渍化、鼠虫病害发生发展、植被恢复等的机理以及与环境因素的关系。

3.验证遥感监测结果

利用遥感图像周期覆盖、可比性好的优势，加上监测模型的积累，经过多年监测，一些监测内容对地面监测数据的依赖越来越少，有的监测过程甚至可以实现自动化，地面监测数据将更多地应用于对监测结果的验证和对监测模型的调整、改进上。

（二）地面监测的周期

1.年度监测

在以草原生产和生态状况为目标的监测中，主要是监测草原资源随气候、利用、工程措施等发生的年际动态变化，监测时间应在每年的草原植被生物量高峰期进行。但是不同地区由于气候条件的差异，草原生长高峰出现的时期不一致，测定时间以一般草原群落中主要牧草进入盛花期时为宜，这一时期还有利于辨别、鉴定植物。宁夏草原一般在7～8月。而南方热带、亚热带地区，西北荒漠区干旱系列的草原，由于夏季高温、干旱，草原植物有短时期的休眠，草原产草量在一年中可能呈现双峰曲线，因此进行年度监测时，应选择2个高峰中最高的时期进行。对于草原灾害和建设情况的年度监测，需要根据实际的发生或实施情况，因地制宜地安排监测的时间。

2.月度监测

月度监测主要是掌握一定利用方式下草原植物的生长状况，鼠虫病害发生、发展的过程，以及它们与气候、土壤等因素季节动态之间的关系。通过月度监测还可以反映草原资源随季节及利用方式变化（季节牧场、季节性休牧等）而发生的差异，以确定草原的第一性生产力、草原的适宜利用强度和草畜平衡。

月度监测从草原牧草返青开始，到当年植物生长结束，每月测定1次。一般北方草原在4～5月返青，每月中旬测定1次，直到10月中旬左右草原植物生长停止。在冷季，可以每2个月监测1次。

3.短周期监测

对于鼠虫病害发生期和牧草生长的特定时期，需要逐日或以非常短的时间间隔（一般小于1周）对重点地区或典型区域进行连续的观察和测定，以掌握植物、动物种群的数量动态和病害发生的程度等内容。这种监测频率高，很难在大范围内多个地点实施，获取的样本数量少，因而在样地或样点的选取上应充分考虑其区域代表性。

二、地面监测的工作流程

地面监测主要包括以下环节。

（一）准备工作

1.组织准备

根据工作任务制定工作方案和计划，遴选调查人员，组织调查队伍。

2.调查用具

主要有野外定位终端（GPS接收机等）、数码相机、掌上电脑等数据存贮和处理设备，野外记录本、文件夹、铅笔、橡皮、卷笔刀等记录用品，样方测量物品为剪刀、布袋、样方框、样圈（面积1m2，周长3.5m）、刻度测绳、皮尺、直尺、卷尺等，便携式天平或杆秤、样品袋、标本夹、标签，其他物资条件如交通工具、药品等。如有土壤测定任务，还要准备小铲、铁锨、锤子、土钻、铝盒（200个，直径50mm、高30mm）、环刀（30个左右）、土筛（0.25mm和0.5mm各1个，测定表土细沙比例和地下生物量使用）、塑封袋。

3.资料准备

准备野外调查使用的卫星影像图、地形图、草地类型图等相关图件。收集有关草原资源、社会经济概况、畜牧业方面的统计资料及调查报告等，包括植被类型图、草地资源类型图、植物种类及其鉴识要点、土地利用现状图，以及土壤、水文、地形图等资料。工程县需要收集项目实施方案、项目竣工报告（含竣工图）等信息。

4.技术培训

对参加调查人员进行培训，内容包括地面技术规范、草原分类、主要草原植物识别、野外定位终端操作使用、地理信息系统与遥感基础知识等内容。

（二）地面监测

地面监测工作的主要目的是获取草原植被、土壤状况以及其他地表特征信息，为构建生物量、盖度等估算模型和草原分类提供地面数据样本。

1.任务

布置路线调查和固定点监测，设置样地，采用样方方法测定植被高度、盖度、地上生物量等。入户调查牲畜存栏、出栏等指标。同时，收集调查区草原资源、生态、生产经营等方面的图件、文字与统计资料，以及农牧民生产经营与生活情况。

2.技术路线及总体框架

调查工作包括调查作业、数据整理等环节，见图1-5-1。

图1-5-1 地面监测技术路线图

3.确定调查时间

地面调查时间一般在每年草原植被生长最高峰期（8月中下旬）进行。对于草原保护建设工程人工草地等的监测，按照实际需求安排调查时间。

4.选择路线

地面调查路线要横穿主要地形要素及草原类型的主要断面，同时还应考虑具备交通条件。路线之间的距离，应以能够反映调查区草原类型的分布规律和草原资源空间变异状况，从大尺度上能够宏观把握调查区草原资源与生态状况及草原的利用、管理状况。工程效益监测的调查路线，应覆盖主要工程措施，保证工程区内、外都可设置调查样地。

5.设置样地

在具有典型性和代表性的地段设置样地。

（1）样地数量。按照地面样本和遥感数据之间需建模型数量以及监测范围来确定。每个生产力监测模型（一般为一种草原类型）不少于30个样地。草原生态保护工程每县调查样地不少于30个，调查的样地应涉及所有工程措施，每项措施的样地数不少于5个。

（2）样地设置原则。①样地应选择在具有最大代表性的地段，避免明显的特异性和过多的干扰因素，也不宜选在草原类型过渡的地段。山地上的样地应位于高度、坡度和坡向适中的地段。具有灌丛的样地，应选在灌丛覆盖度中等的地段。②样地要尽量均匀分布，并与固定监测站点相协调。③对于利用方式不同及利用强度不一致的草原，应考虑分别设置样地。④工程效益监测中，每种工程措施和全部草原类型都应设立样地。⑤工程效益监测要在工程区内、外分别设置样地，内、外样地所处地貌、土壤和植被类型要一致。⑥样地距道路的距离应不少于300m。(www.daowen.com)

（3）样地面积。样地的面积一般为1km2，山区沟谷地带可适当缩小。

6.样地调查

样地调查的主要任务是观测记载样地基本特征，采用样方测定方法获取详细的植被、土壤情况。

样地观测记载。在野外调查时，需要对样地的基本信息进行详细记载，主要包括样地所在的地理位置、调查时间、调查人、地形特征、海拔、土壤特征、地表特征、草原类型、利用方式、利用状况、岩石裸露率等。关于样地信息采集与记录方法见表1-5-1，草原类型的划分参见草地资源调查确定的类型。

表1-5-1 样地基本特征调查表

注：
①样地所在行政区：按省、地市、旗县、乡、村行政名称填写。
②样地号：以任务类别、年度、县行政编码、调查顺序等信息编码，保证长期在全区范围编号唯一。如T2012640323A0001，代表宁夏盐池县2012年退牧还草工程A组1号样地，T代表做地面生产力监测/退牧还草工程监测、2012代表年度、640323代表县级行政编码、A代表调查小组、0001样地顺序号。③调查日期：按实际日期填写。
④记录人：填表人姓名。
⑤经度、纬度、海拔：地面定位的误差≤10m，使用GPS确定样地所在的经纬度，经纬度统一用度，保留5位以上小数位。如某样地GPS定位为：E115.445511°，N4227.998833°，海拔：990m。
⑥景观照片：照片文件的名称或编号。景观照片应能够反映样地整体的外貌和地形特点。
⑦草原类、草原型：填写草原分类系统中的对应类型。可参照中华人民共和国农业行业标准《草地分类》。
⑧利用方式：通过对当地牧民或专业人员的访问获得。全年放牧：全年放牧利用；冷季放牧：北方一般指冬季和春季放牧；暖季放牧：牧草生长季节放牧；春秋放牧：春季和秋季放牧；禁牧：全年不放牧；打草场：指用于刈割的非放牧草地。
⑨利用状况：指草原上家畜放牧对草原植被的利用程度。可根据载畜率划分草畜平衡等级：极度超载（牲畜负载率≥130%）、严重超载（115%≤牲畜负载率＜130%）、超载（105%≤牲畜负载率＜115%）、基本平衡（95%≤牲畜负载率＜105%）和载畜不足（牲畜负载率＜95%）。
⑩裸地面积比例：样地内面积大于样方面积的裸地斑块面积占样地面积的比例。可以用样线法测定。
⑪岩石裸露率：裸露岩石面积占测量面积的百分比，不包含植被垂直投影覆盖的部分。采用样线法测定，有坡度的样地中采用与坡向成45°方向设置样线。沿样线记录岩石裸露的长度，累计长度占样线长度的百分比即岩石裸露率。
⑫裸土率：土壤裸露面积占测量面积的百分比，不包含植被垂直投影覆盖的部分和裸露岩石面积占测量面积的百分比。

7.测定样方

使用样方框测定地上生物量、盖度、高度、植物组成等，测定植物频度，同时采集样方照片等信息。

（1）样方设置。应在样地的中间区域设置样方。

按照样方内植物的高度和株丛幅度，主要有2类样方：①中小草本及小半灌木样方，植物以高度＜80cm草本或＜50cm灌木半灌木为主；②灌木及高大草本植物样方，植物以高度≥80cm草本或≥50cm灌木为主。

样方数量：①中小草本及小半灌木为主的样地，每个样地测产样方应不少于3个。固定监测点需测定一组频度样方，每组频度样方应不少于20个。②灌木及高大草本植物为主的样地，每个样地测定1个灌木及高大草本植物样方，3个中小草本及小半灌木样方。

样方面积：①中小草本及小半灌木样方，一般用1m2的样方，如样方植物中含丛幅较大的小半灌木用4m2的样方。②灌木及高大草本植物样方，用100m2的样方，灌木及高大草本分布较为均匀或株丛相对较小的可用50m2和25m2的样方。③频度样方采用1m2的圆形样方。

（2）测定方法。草原生产力监测时需测定植物高度、盖度、产量；草原保护建设工程效益监测时需测定植物构成、分高度、分盖度、分产量等，采集样方照片，测定植物频度。①草本及小半灌木样方具体测定内容及方法见表1-5-2、表1-5-3。②灌木及高大草本植物草原样方具体测定内容及方法见表1-5-4。③频度样方测定各项指标记录见表1-5-5。④表土细沙比例测定：在京津风沙源工程监测区取1cm的表土100g左右；用200目土壤筛筛选出＜0.25mm的细沙，计算细沙占表土重量百分比（见表1-5-6）。⑤土壤测定：在样方的4个角和中间设5个取样点，取地下10～20cm土样，5个土样混合均匀后带回进行土壤理化性质的分析，土壤水分测定采用烘干法。同时用环刀取地下10～20cm土样，测定土壤容重（见表1-5-7）。

表1-5-2 工程监测禁牧区草本及矮小灌木草原样方调查表

注：
①样方号：记载样地中样方测定的顺序号，如1、2、3。
②样方面积：选取1m×1m。
③草群平均高度：测量样方内大多数植物枝条或草层叶片集中分布的平均自然高度。
④植物名称：分别记载植物的中文名。
⑤盖度：指植物垂直投影面积覆盖地表面积的百分数。采用样线针刺法测定。
⑥地上生物量的测定：草本植物齐地面剪割测定，灌木取当年新枝条剪割测定。

表1-5-3 其他草本及矮小灌木草原样方调查表

注：
①占总量大于60%的前几种建群植物，单独测定高度、重量；超过3种的只记录前3种。同科植物占总量大于10%的单独测定生物量。补播措施的样地应注明补播草种。
②草群平均高度：测量样方内大多数植物枝条或草层叶片集中分布的平均自然高度。

表1-5-4 灌木及高大草本植物草原样方调查表

注：
①株丛数应折合为标准植株的个数。取样应采集标准植株当年生、可食枝条的部分。
②各种灌木或高大草本合计盖度=∑（单株株丛长×单株株丛宽×π×单株投影盖度/4）/样方面积。
③样地总盖度=各种灌木或高大草本合计盖度+中小草本及小半灌木样方盖度×（1-各种灌木或高大草本合计盖度÷100）。
④样地总鲜（干）重=各种灌木或高大草本合计重量/灌木及高大草本样方面积+中小草本及小半灌木样方平均重量×（1-各种灌木或高大草本合计盖度÷100）。

表1-5-5 植物频度记录表

注：样圈面积1m2，周长3.5m。

表1-5-6 表土细沙比例过筛测定法记录表

注：
①每草本测产样方取表土1次。
②取样法：用小平铲刮取1cm的表土，100g左右，装入密封袋。
③烘干或晾干，过200目筛，筛下为＜0.25mm的细沙，分别用克秤称重。

表1-5-7 土壤质量测定表

注:
①每个样地均需进行土壤测定，周期一般为3年。
②仅石漠化治理工程样地需测定钙离子含量指标。

8.照片

现场拍摄样地（景观）、样方照片。野外不能识别的植物拍照、记录后，带回鉴别。

9.有关资料收集

收集监测县有关气象、国土、畜牧、人文、经济、就业等反映基本情况的统计数字（见表1-5-8、表1-5-9、表1-5-10、表1-5-11）。

表1-5-8 入户调查表

注：
①根据草场规模确定大、中、小3种类型，分别选择2户、5户、2户进行入户调查。
②工程转移就业人数是指牧户家庭中，通过工程项目的实施，从传统农牧业转向其他经济行业的人数。
③工程涉及本地就业人数是指牧户家庭中，有劳动能力的牧民在法定劳动年龄内从事涉及工程的合法劳动并取得报酬的人数。

表1-5-9 有关资料收集表

表1-5-10 项目当年情况

表1-5-11 月度气象数据