国家地表植被监测方法（走进植被与环境变化国家重点实验室）

国家地表植被监测方法（走进植被与环境变化国家重点实验室）“从寒温带莽莽苍苍的大兴安岭，到亚热带郁郁葱葱的古田山；从内蒙古大草原，到湖北神农架原始森林……一年中有好几个月，特别是夏季，我们的科研人员都在各大野外研究站忙碌着。”植被与环境变化国家重点实验室主任张文浩对记者说，他们不光观测植被时空变化规律，还为呵护生物多样性、促进生态修复而努力，将汗水挥洒在科研路上，将论文写在祖国大地上。同一天，在浙江开化钱江源国家公园内，一队科研人员穿行在古田山的原始森林中，观测树木径向生长情况；北京，美丽的香山脚下，幽静的国家植物园南园，稳定同位素实验室内，对照总有机碳分析仪新检测出的结果，科研人员展开热烈讨论……他们都来自植被与环境变化国家重点实验室。分析测试中心技术人员正使用核磁共振波谱仪开展实验。初英杰 摄该实验室运用独创的技术体系建设的呼伦贝尔燕麦人工草地。（植被与环境变化国家重点实验室提供）8月25日中午，内蒙古锡林郭勒大草原上，几名科研人员无惧烈日暴

中央纪委国家监委网站 初英杰

科研人员正在北京森林生态系统定位研究站进行野外观测。（植被与环境变化国家重点实验室提供）

用于监测树干胸径变化的胸径观测仪。（植被与环境变化国家重点实验室提供）

钱江源森林样地林冠图。（植被与环境变化国家重点实验室提供）

分析测试中心技术人员正使用核磁共振波谱仪开展实验。初英杰 摄

该实验室运用独创的技术体系建设的呼伦贝尔燕麦人工草地。（植被与环境变化国家重点实验室提供）

8月25日中午，内蒙古锡林郭勒大草原上，几名科研人员无惧烈日暴晒，蹲在草地上采样。头顶，一台携有多光谱仪的无人机正在盘旋。

同一天，在浙江开化钱江源国家公园内，一队科研人员穿行在古田山的原始森林中，观测树木径向生长情况；北京，美丽的香山脚下，幽静的国家植物园南园，稳定同位素实验室内，对照总有机碳分析仪新检测出的结果，科研人员展开热烈讨论……他们都来自植被与环境变化国家重点实验室。

“从寒温带莽莽苍苍的大兴安岭，到亚热带郁郁葱葱的古田山；从内蒙古大草原，到湖北神农架原始森林……一年中有好几个月，特别是夏季，我们的科研人员都在各大野外研究站忙碌着。”植被与环境变化国家重点实验室主任张文浩对记者说，他们不光观测植被时空变化规律，还为呵护生物多样性、促进生态修复而努力，将汗水挥洒在科研路上，将论文写在祖国大地上。

他们如何为全国植被“把脉”、为生态修复“开方”？记者带您走进植被与环境变化国家重点实验室。

一张图，看遍全国植被状况

编研世界上首部最大和最完备的植被图件

植被，在生态系统中扮演着重要的角色。

“通俗地讲，植被，就是地球表面覆盖的成片植物群体的总称，比如草地、森林。”张文浩介绍，构建山水林田湖草沙冰生命共同体，构筑生态安全屏障，实现“碳达峰、碳中和”目标，建设“美丽中国”，都离不开植被这个基础。

我国是世界上植被类型最丰富的国家之一。

960多万平方公里的土地上，总体植被状况如何，分布有哪些特点，呈现出怎样的变化趋势？

植被与环境变化国家重点实验室开辟了植被数量生态学研究领域，首次提出中国植被区划方案，牵头完成了1∶100万中国植被图及其数字化的编研。

在中科院植物科学数据中心内，巨幅电子屏幕上显示的中国植被图让您一眼看遍全国植被的“家底”。

《中华人民共和国植被图》含60幅1∶100万的中国植被类型图和1幅1∶600万的中国植被区划图。中国植被区划图将全国分为8个植被区域、12个植被亚区域、25个植被地带、116个植被区和464个植被小区，直观呈现了中国植被的区域分异状况。

“这是世界上首部最大和最完备的植被图件，是我国植被空间分布最为权威的基础数据资料。”植被与环境变化国家重点实验室副主任吴冬秀向记者介绍，这对于全面了解我国植被的历史、现状和未来动态，以及以此为基础制定社会经济可持续发展规划，具有重要意义。

这张图，和一部200余万字的《中国植被》，是我国研究人员数十年基础理论和实践应用的系统总结，成为我国植被资源保护和利用不可或缺的权威图志，填补了世界植被研究的空白。如今，其纸质版和电子版已得到广泛应用。

除了植被格局与演变，实验室的主要研究方向还包括生物多样性与生态保育、全球变化的响应与适应、生物地球化学循环和生态草牧业与可持续性。

构建荒漠草地治理的农耕圈—保护圈—轮牧圈“三圈”范式并进行试验示范，在鄂尔多斯高原荒漠化土地可持续治理中推广，产生了巨大的经济效益、生态效益和社会效益。

提出草原牧区生态—生产—生活“三生”协同提升理念，引领了我国生态草牧业的发展，为践行“生态优先、绿色发展”理念提供了科技支撑。

首次在国家尺度上证明人类有效干预能提高陆地生态系统的固碳能力，开创了我国全球变化生态学研究的先河。

牵头建立了中国乃至亚洲规模最大的生物多样性监测与研究网络，在生物多样性的形成机制、多样性与生产力以及稳定性的关系方面取得重大研究突破，引领了我国植被生态学的发展，有力支撑了自然保护地体系建设、重大生态工程建设和国土空间规划等国家需求……

围绕植被与环境变化的国际重大前沿科学问题开展创新性研究，使我国的植被资源得到有效保护和可持续利用，服务国家生态文明建设等重大国家需求，植被与环境变化国家重点实验室不断涌现重大创新成果。

8个野外研究站，覆盖重要典型植被

为我国山水林田湖草沙冰生命共同体构建提供科技支撑

植被与环境变化国家重点实验室的分析测试中心稳定同位素实验室内，一名技术人员站在一人多高的核磁共振波谱仪旁，正在进行实验操作。

他们做实验用的样品，来自遥远的野外研究点和研究站。

分布在祖国大江南北的八大野外研究站，是植被与环境变化国家重点实验室的重要组成部分。

“一个野外研究站，就是一个开展生态系统长期定位监测实验与研究的大平台。科研人员大量科技成果都依托于野外研究站长期的数据积累。”张文浩说，8个野外研究站覆盖了生态学上具有代表性的典型植被。

内蒙古锡林郭勒草原生态系统国家野外科学观测研究站正是其中之一。

每年夏季，植被与环境变化国家重点实验室都有一批科研人员在锡林郭勒草原上进行大型的割草与放牧试验、氮沉降试验等。

“割草或放牧，带走了大量养分，导致土壤氮素匮乏，限制了植物生长。我们通过试验，来了解长期割草或放牧对整个生态系统的影响。”一名科研人员介绍，除了割草和放牧试验，他们还模拟大气氮沉降开展了长期氮添加试验，发现施氮可以显著提高草地生产力，但同时也会造成草地物种多样性的丧失。

当前，随着“美丽中国”建设的推进，围绕“双碳”目标实现、生态安全屏障建设等国家战略需求，植被与环境变化国家重点实验室不断开展创新性研究——

进行立体化植被结构与功能属性监测，构建“光谱—形态—结构”多水平植被监测方法体系，研发基于人工智能的新型数字植被技术，研编我国植被生态系统资源本底清单，解析植被区域分异规律及驱动机制，为实现“美丽中国”愿景提供科技支撑。

研究生物多样性与生态系统多功能性的关系，针对群落物种丧失导致的生态系统功能变化机理不清等问题，构建生态系统多功能性维持理论体系，提出遏制和扭转物种丧失的关键技术和应对策略，为我国山水林田湖草沙冰生命共同体构建提供科技支撑。

研究构建陆地碳汇驱动机制，针对陆地碳汇驱动机制不明等问题，揭示微生物对碳循环关键过程的调控机制，阐明土壤有机碳的形成、转化与稳定机制，构建增强碳汇能力的生态系统管理范式，为实现“双碳”目标提供科技支撑。

着眼于退化生态系统修复，针对生态系统高效修复技术缺乏等瓶颈，厘清退化生态系统恢复的关键限制因子，研发以地下过程为主的“生物促芽、养分增效、水肥同步”的修复技术体系，为内蒙古高原等生态安全屏障区建设提供科技支撑……

一系列先进技术，助力守护美丽家园

多学科手段实现植被资源数字化立体化展示

保护植被，就是保护我们美丽的地球家园。精准监测并进行全国尺度的植被资源清查，是保护植被的重要一环。

我国幅员辽阔、地形复杂、植被类型多样，要实现从器官、个体到生态系统多水平植被资源监测，难度非常大。以往单纯的人工手段，难以满足快速变化的环境和日益发展的研究需要。

为攻克这一难题，厘清我国植被资源家底及其变化情况，植被与环境变化国家重点实验室的科研人员开展了生态遥感与数字植被研究，重点关注利用遥感技术来实现植被资源的高效精准监测，并在监测数据基础上，融合地理信息系统等多学科手段，实现植被资源数字化立体化展示。

利用激光雷达等一系列先进的遥感技术，科研人员研发了基于无人机、背包等的近地面遥感系统。这些系统能够在野外快速、完美地“复刻”植被三维结构信息，配合实验室自主研发的数据处理算法，实现从枝干水平到单株水平一系列参数的高精度自动提取，构建虚拟的三维数字生态系统。科研人员还专门设计了一种模型，大幅提升我国森林冠层高度产品的绘制精度。目前，相关设备已应用在我国绝大部分地区的相关实验和测试工作中。

如今，在钱江源、神农架、青藏高原等人迹罕至的森林中，科研人员开展野外作业不必再靠“一把尺子、一杆秤”。背包激光雷达和无人机激光雷达相互配合，边扫描、边制图、边定位，很快就能确定一棵巨树有多高、胸径有多粗。而实验室内的科研人员，虽然相隔千里，也能通过手机上的APP及时获取观测信息。

基于卫星遥感数据、近地面遥感数据、众源数据和地面清查数据，该实验室科研人员探索“众源采集—变化检测—遥感分类—专家审核”的制图策略，对1∶100万的中国植被图进行了更新，将制图精度提高了10%-15%，其中在变化区域的精度提高了20%-35%。目前，他们正在进行更为精细的新一代植被图绘制工作。

“正是有了数字植被信息，我们对气候变化和人类活动对我国植被的影响有了更为全面准确的认知。最近，科研人员分析更新后的中国植被图，发现在过去三十余年间，我国近一半植被覆盖区域的植被类型都发生了变化，植被群落的复杂程度呈现出整体下降的趋势。这些数据和发现将为‘美丽中国’建设、‘双碳’目标实现和国家生态安全屏障建设提供重要的本底数据和科技支撑。”张文浩说。