本發(fā)明涉及生態(tài)環(huán)境與草地生態(tài)修復(fù)治理，具體為一種提高退化荒漠草原生態(tài)修復(fù)成效技術(shù)方法。
背景技術(shù)：
1、退化荒漠草原生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域中，現(xiàn)有技術(shù)通常采用以降低人為擾動(dòng)和促進(jìn)植被重建為主的綜合治理路線：一方面通過(guò)圍封禁牧、輪牧休牧與載畜量控制等管理措施促進(jìn)自然恢復(fù)；另一方面結(jié)合補(bǔ)播、混播、補(bǔ)植灌草等生物措施提升植被建植與群落穩(wěn)定性，并輔以沙障、草方格、微地形整治等工程固沙手段改善近地風(fēng)沙環(huán)境；同時(shí)配套保水、改土、養(yǎng)分補(bǔ)給等水土調(diào)控措施改善土壤理化條件。在修復(fù)成效評(píng)估方面，常以植被蓋度、物種多樣性指數(shù)及土壤ph、電導(dǎo)率、有機(jī)碳、全氮、含水率等作為監(jiān)測(cè)指標(biāo)，并可通過(guò)測(cè)定風(fēng)速、計(jì)算輸沙率及阻沙效應(yīng)等指標(biāo)表征防風(fēng)固沙效果。
2、盡管上述措施已較為普遍，但在退化荒漠草原情景下仍存在明顯不足：現(xiàn)有方案往往偏經(jīng)驗(yàn)式、通用式配置，缺乏針對(duì)不同退化類(lèi)型與空間差異的分區(qū)診斷與處方匹配，工程固沙與生物恢復(fù)之間缺少可執(zhí)行的協(xié)同閉環(huán)，易出現(xiàn)短期見(jiàn)效、后期反復(fù)退化的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種提高退化荒漠草原生態(tài)修復(fù)成效技術(shù)方法，該發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何通過(guò)網(wǎng)格化劃分、處方規(guī)則庫(kù)生成修復(fù)方案、協(xié)同閉環(huán)機(jī)制，解決現(xiàn)有技術(shù)中退化荒漠草原修復(fù)缺乏針對(duì)性與可持續(xù)性的問(wèn)題。
2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種提高退化荒漠草原生態(tài)修復(fù)成效技術(shù)方法，包括：
3、s1.對(duì)退化荒漠草原待修復(fù)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化，獲取各劃分單元的植被指標(biāo)、土壤指標(biāo)與風(fēng)沙過(guò)程指標(biāo)，并依據(jù)預(yù)設(shè)的分類(lèi)判定規(guī)則，確定每一劃分單元對(duì)應(yīng)的退化類(lèi)型及空間差異參數(shù)，將每一劃分單元關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)的退化類(lèi)型及空間差異參數(shù)，得到對(duì)應(yīng)的退化分區(qū)單元；
4、s2.基于所述退化類(lèi)型與所述空間差異參數(shù)，調(diào)用預(yù)設(shè)的處方規(guī)則庫(kù)為每一退化分區(qū)單元生成對(duì)應(yīng)的修復(fù)處方方案，所述修復(fù)處方方案包括相互關(guān)聯(lián)的工程固沙子方案與生物恢復(fù)子方案，并為所述工程固沙子方案與所述生物恢復(fù)子方案分別給出可執(zhí)行的參數(shù)組及協(xié)同約束規(guī)則；
5、s3.按照所述工程固沙子方案在對(duì)應(yīng)退化分區(qū)單元內(nèi)實(shí)施工程固沙作業(yè)，并將所述工程固沙作業(yè)的實(shí)施結(jié)果固化為可供后續(xù)生物恢復(fù)調(diào)用的工程基底狀態(tài)參數(shù)；
6、s4.依據(jù)所述生物恢復(fù)子方案，在滿(mǎn)足所述協(xié)同約束規(guī)則的條件下，根據(jù)所述工程基底狀態(tài)參數(shù)在對(duì)應(yīng)退化分區(qū)單元內(nèi)實(shí)施生物恢復(fù)作業(yè)，以實(shí)現(xiàn)工程固沙與生物恢復(fù)的協(xié)同建植；
7、s5.在預(yù)設(shè)的監(jiān)測(cè)周期內(nèi)對(duì)各退化分區(qū)單元進(jìn)行修復(fù)成效監(jiān)測(cè)，獲得與所述修復(fù)處方方案對(duì)應(yīng)的成效評(píng)價(jià)指標(biāo)，并將所述成效評(píng)價(jià)指標(biāo)與預(yù)設(shè)的觸發(fā)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)滿(mǎn)足觸發(fā)閾值時(shí)，按照預(yù)設(shè)的閉環(huán)調(diào)整規(guī)則對(duì)所述參數(shù)組和所述協(xié)同約束規(guī)則進(jìn)行更新，生成更新后的修復(fù)處方方案并返回執(zhí)行s3與s4，直至各退化分區(qū)單元達(dá)到預(yù)設(shè)的修復(fù)目標(biāo)值。
8、優(yōu)選的，所述網(wǎng)格化劃分采用正方形網(wǎng)格，網(wǎng)格邊長(zhǎng)為200m-300m。
9、優(yōu)選的，所述植被指標(biāo)包括植被蓋度、地上生物量與平均株高，所述植被蓋度通過(guò)樣方目測(cè)或影像分類(lèi)獲取，所述地上生物量通過(guò)樣方刈割稱(chēng)重?fù)Q算獲取，所述平均株高通過(guò)樣方點(diǎn)測(cè)取平均值獲取，所述土壤指標(biāo)包括0cm-30cm土壤含水狀況指標(biāo)、土壤ph與土壤電導(dǎo)率，所述土壤含水狀況指標(biāo)為分層測(cè)量后按層厚加權(quán)得到的綜合表征值。
10、優(yōu)選的，所述風(fēng)沙過(guò)程指標(biāo)包括2m高度平均風(fēng)速與輸沙率，所述輸沙率通過(guò)風(fēng)沙采樣裝置在預(yù)設(shè)采樣時(shí)段內(nèi)獲得的單位時(shí)間、單位寬度截獲沙量換算得到，且與2m高度平均風(fēng)速在同一監(jiān)測(cè)時(shí)段同步獲取。
11、優(yōu)選的，所述分類(lèi)判定規(guī)則按閾值組合確定退化類(lèi)型，所述分類(lèi)判定規(guī)則包括：當(dāng)所述植被蓋度小于15%且輸沙率不小于0.05kg/(m·s)時(shí)，判定為風(fēng)蝕沙化型退化；當(dāng)0cm-30cm土壤含水狀況指標(biāo)小于6%時(shí)，判定為水分限制型退化；當(dāng)土壤電導(dǎo)率不小于4ds/m且土壤ph不小于8.5時(shí)，判定為鹽堿限制型退化；當(dāng)植被蓋度處于15%-35%且地上生物量不大于150g/m2時(shí)，判定為植被退化型退化。
12、優(yōu)選的，所述空間差異參數(shù)為反映劃分單元相對(duì)于鄰域范圍差異的參數(shù)集，所述鄰域范圍以劃分單元為中心、半徑為所述網(wǎng)格邊長(zhǎng)的1倍-3倍確定，所述空間差異參數(shù)包括植被蓋度差異等級(jí)與輸沙率差異等級(jí)，各差異等級(jí)采用高于鄰域均值、接近鄰域均值、低于鄰域均值三檔劃分，所述接近鄰域均值對(duì)應(yīng)的允許偏差范圍為鄰域范圍均值的±10%。
13、優(yōu)選的，所述處方規(guī)則庫(kù)包括多條處方規(guī)則條目，每一處方規(guī)則條目包括用于限定適用范圍的退化類(lèi)型標(biāo)識(shí)與對(duì)應(yīng)的空間差異參數(shù)區(qū)間，以及與所述適用范圍對(duì)應(yīng)的處方輸出，所述處方輸出包括相互關(guān)聯(lián)的工程固沙子方案及對(duì)應(yīng)的工程固沙子方案參數(shù)組、生物恢復(fù)子方案及對(duì)應(yīng)的生物恢復(fù)子方案參數(shù)組，并預(yù)設(shè)用于限定所述工程固沙子方案與所述生物恢復(fù)子方案協(xié)同關(guān)系的協(xié)同約束規(guī)則，基于退化分區(qū)單元的退化類(lèi)型及空間差異參數(shù)區(qū)間匹配所述處方規(guī)則條目，生成對(duì)應(yīng)的修復(fù)處方方案。
14、優(yōu)選的，所述協(xié)同約束規(guī)則包括生物恢復(fù)子方案的啟動(dòng)條件，所述啟動(dòng)條件包括：所述工程固沙作業(yè)完成后，所述退化分區(qū)單元內(nèi)的近地風(fēng)速削減達(dá)到預(yù)設(shè)條件，所述預(yù)設(shè)條件為所述工程固沙作業(yè)實(shí)施后近地風(fēng)速不高于實(shí)施前近地風(fēng)速的0.85倍；所述工程固沙作業(yè)完成后，所述退化分區(qū)單元內(nèi)的地表沉積或掩埋深度處于0cm-5cm范圍內(nèi)；僅當(dāng)同時(shí)滿(mǎn)足上述兩項(xiàng)啟動(dòng)條件時(shí)執(zhí)行所述生物恢復(fù)子方案。
15、優(yōu)選的，所述工程固沙作業(yè)包括設(shè)置草方格沙障，所述草方格沙障的方格邊長(zhǎng)為0.5m-2.0m，所述草方格沙障行向與主導(dǎo)風(fēng)向的夾角為70°-90°。
16、優(yōu)選的，所述監(jiān)測(cè)周期為7天-30天，所述成效評(píng)價(jià)指標(biāo)包括植被蓋度與輸沙率，所述觸發(fā)閾值包括：連續(xù)兩個(gè)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)植被蓋度的增加值小于2%；連續(xù)一個(gè)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)輸沙率不小于0.05kg/(m·s)；當(dāng)滿(mǎn)足任一觸發(fā)閾值時(shí)執(zhí)行所述更新，所述閉環(huán)調(diào)整規(guī)則包括：將生物恢復(fù)子方案的播種量在原參數(shù)基礎(chǔ)上上調(diào)10%-50%，或?qū)⒐こ坦躺匙臃桨傅牟莘礁裆痴祥g距在原參數(shù)基礎(chǔ)上減小10%-40%。
17、本發(fā)明提供了一種提高退化荒漠草原生態(tài)修復(fù)成效技術(shù)方法。具備以下有益效果：
18、該提高退化荒漠草原生態(tài)修復(fù)成效技術(shù)方法，通過(guò)網(wǎng)格化劃分退化荒漠草原區(qū)域，結(jié)合植被、土壤、風(fēng)沙等多項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)每一劃分單元進(jìn)行退化類(lèi)型判定和空間差異分析，生成退化分區(qū)單元，預(yù)設(shè)的分類(lèi)判定規(guī)則和空間差異參數(shù)，精準(zhǔn)識(shí)別退化類(lèi)型及其空間分布差異，為每個(gè)區(qū)域制定具體的修復(fù)處方方案。
19、采用調(diào)用處方規(guī)則庫(kù)，為每一退化分區(qū)單元生成工程固沙與生物恢復(fù)相結(jié)合的修復(fù)方案，并基于協(xié)同約束規(guī)則，確保兩者的有效配合。工程固沙作業(yè)如草方格沙障實(shí)施后，通過(guò)生物恢復(fù)方案啟動(dòng)條件的控制，實(shí)現(xiàn)了固沙與生物恢復(fù)的協(xié)同效應(yīng)，提高了整體生態(tài)修復(fù)成效。
1.一種提高退化荒漠草原生態(tài)修復(fù)成效技術(shù)方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高退化荒漠草原生態(tài)修復(fù)成效技術(shù)方法，其特征在于：所述網(wǎng)格化劃分采用正方形網(wǎng)格，網(wǎng)格邊長(zhǎng)為200m-300m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高退化荒漠草原生態(tài)修復(fù)成效技術(shù)方法，其特征在于：所述植被指標(biāo)包括植被蓋度、地上生物量與平均株高，所述植被蓋度通過(guò)樣方目測(cè)或影像分類(lèi)獲取，所述地上生物量通過(guò)樣方刈割稱(chēng)重?fù)Q算獲取，所述平均株高通過(guò)樣方點(diǎn)測(cè)取平均值獲取，所述土壤指標(biāo)包括0cm-30cm土壤含水狀況指標(biāo)、土壤ph與土壤電導(dǎo)率，所述土壤含水狀況指標(biāo)為分層測(cè)量后按層厚加權(quán)得到的綜合表征值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高退化荒漠草原生態(tài)修復(fù)成效技術(shù)方法，其特征在于：所述風(fēng)沙過(guò)程指標(biāo)包括2m高度平均風(fēng)速與輸沙率，所述輸沙率通過(guò)風(fēng)沙采樣裝置在預(yù)設(shè)采樣時(shí)段內(nèi)獲得的單位時(shí)間、單位寬度截獲沙量換算得到，且與2m高度平均風(fēng)速在同一監(jiān)測(cè)時(shí)段同步獲取。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高退化荒漠草原生態(tài)修復(fù)成效技術(shù)方法，其特征在于：所述分類(lèi)判定規(guī)則按閾值組合確定退化類(lèi)型，所述分類(lèi)判定規(guī)則包括：當(dāng)所述植被蓋度小于15%且輸沙率不小于0.05kg/(m·s)時(shí)，判定為風(fēng)蝕沙化型退化；當(dāng)0cm-30cm土壤含水狀況指標(biāo)小于6%時(shí)，判定為水分限制型退化；當(dāng)土壤電導(dǎo)率不小于4ds/m且土壤ph不小于8.5時(shí)，判定為鹽堿限制型退化；當(dāng)植被蓋度處于15%-35%且地上生物量不大于150g/m2時(shí)，判定為植被退化型退化。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高退化荒漠草原生態(tài)修復(fù)成效技術(shù)方法，其特征在于：所述空間差異參數(shù)為反映劃分單元相對(duì)于鄰域范圍差異的參數(shù)集，所述鄰域范圍以劃分單元為中心、半徑為所述網(wǎng)格邊長(zhǎng)的1倍-3倍確定，所述空間差異參數(shù)包括植被蓋度差異等級(jí)與輸沙率差異等級(jí)，各差異等級(jí)采用高于鄰域均值、接近鄰域均值、低于鄰域均值三檔劃分，所述接近鄰域均值對(duì)應(yīng)的允許偏差范圍為鄰域范圍均值的±10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高退化荒漠草原生態(tài)修復(fù)成效技術(shù)方法，其特征在于：所述處方規(guī)則庫(kù)包括多條處方規(guī)則條目，每一處方規(guī)則條目包括用于限定適用范圍的退化類(lèi)型標(biāo)識(shí)與對(duì)應(yīng)的空間差異參數(shù)區(qū)間，以及與所述適用范圍對(duì)應(yīng)的處方輸出，所述處方輸出包括相互關(guān)聯(lián)的工程固沙子方案及對(duì)應(yīng)的工程固沙子方案參數(shù)組、生物恢復(fù)子方案及對(duì)應(yīng)的生物恢復(fù)子方案參數(shù)組，并預(yù)設(shè)用于限定所述工程固沙子方案與所述生物恢復(fù)子方案協(xié)同關(guān)系的協(xié)同約束規(guī)則，基于退化分區(qū)單元的退化類(lèi)型及空間差異參數(shù)區(qū)間匹配所述處方規(guī)則條目，生成對(duì)應(yīng)的修復(fù)處方方案。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高退化荒漠草原生態(tài)修復(fù)成效技術(shù)方法，其特征在于：所述協(xié)同約束規(guī)則包括生物恢復(fù)子方案的啟動(dòng)條件，所述啟動(dòng)條件包括：所述工程固沙作業(yè)完成后，所述退化分區(qū)單元內(nèi)的近地風(fēng)速削減達(dá)到預(yù)設(shè)條件，所述預(yù)設(shè)條件為所述工程固沙作業(yè)實(shí)施后近地風(fēng)速不高于實(shí)施前近地風(fēng)速的0.85倍；所述工程固沙作業(yè)完成后，所述退化分區(qū)單元內(nèi)的地表沉積或掩埋深度處于0cm-5cm范圍內(nèi)；僅當(dāng)同時(shí)滿(mǎn)足上述兩項(xiàng)啟動(dòng)條件時(shí)執(zhí)行所述生物恢復(fù)子方案。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高退化荒漠草原生態(tài)修復(fù)成效技術(shù)方法，其特征在于：所述工程固沙作業(yè)包括設(shè)置草方格沙障，所述草方格沙障的方格邊長(zhǎng)為0.5m-2.0m，所述草方格沙障行向與主導(dǎo)風(fēng)向的夾角為70°-90°。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高退化荒漠草原生態(tài)修復(fù)成效技術(shù)方法，其特征在于：所述監(jiān)測(cè)周期為7天-30天，所述成效評(píng)價(jià)指標(biāo)包括植被蓋度與輸沙率，所述觸發(fā)閾值包括：連續(xù)兩個(gè)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)植被蓋度的增加值小于2%；連續(xù)一個(gè)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)輸沙率不小于0.05kg/(m·s)；當(dāng)滿(mǎn)足任一觸發(fā)閾值時(shí)執(zhí)行所述更新，所述閉環(huán)調(diào)整規(guī)則包括：將生物恢復(fù)子方案的播種量在原參數(shù)基礎(chǔ)上上調(diào)10%-50%，或?qū)⒐こ坦躺匙臃桨傅牟莘礁裆痴祥g距在原參數(shù)基礎(chǔ)上減小10%-40%。