[發明專利]草地生態預警方法及裝置

有效

• 申請號: 201811324703.4
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109447363B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 史惠蘭;劉夢萍;史發忠;姚茜;朱世海
• 申請（專利權）人: 青海大學
• 主分類號: G08B21/18
• 分類號: G08B21/18;G08B31/00;G06N7/02;G06F17/16;G06Q50/26
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王文紅

1.一種草地生態預警方法，其特征在于，包括：

根據地形、放牧方式、草地類型、植被狀況和土壤狀況對不同的樣地選定預警指標；其中，所述樣地為高寒草地，所述高寒草地按照放牧方式和植被狀況包括夏季放牧的高寒金露梅灌叢、冬季放牧的高寒金露梅灌叢、冬季放牧的垂穗披堿草草地、夏季放牧的垂穗披堿草草地、夏季放牧的矮嵩草草地、無放牧的雜類草退化草地、無放牧的退牧還草垂穗披堿草草地、冬季放牧的藏嵩草草地；所述預警指標包括禿斑比例、草皮層厚度、地上生物量、植被蓋度、優勢種高度、植被多樣性、土壤全碳、土壤全氮、土壤有效磷、土壤速效鉀、土壤水分、坡度、放牧強度、牧草生產、優良牧草比例；

對所述樣地進行樣品采集，并測定所述樣品的每個預警指標的預警指標值；同時，構建高寒草地預警指標的指標分級判別體系，其中，所述預警指標分為成本型指標和效益型指標；其中，所述指標分級判別體系中的指標分級標準包括：所述禿斑比例小于10％時為無警，所述禿斑比例在10％～15％之間時為輕警，所述禿斑比例在15％～20％之間時為中警，所述禿斑比例在20％～25％之間時為重警，所述禿斑比例大于或等于25％時為巨警；所述草皮層厚度大于12cm時為無警，所述草皮層厚度在10cm～12cm之間時為輕警，所述草皮層厚度在8cm～10cm之間時為中警，所述草皮層厚度在6cm～8cm之間時為重警，所述草皮層厚度小于或等于6cm時為巨警；所述地上生物量大于100g/m²時為無警，所述地上生物量在86g/m²～100g/m²之間時為輕警，所述地上生物量在71g/m²～85g/m²之間時為中警，所述地上生物量在55g/m²～70g/m²之間時為重警，所述地上生物量小于或等于55g/m²時為巨警；所述植被蓋度大于90％時為無警，所述植被蓋度在81％～90％之間時為輕警，所述植被蓋度在71％～80％之間時為中警，所述植被蓋度在61％～70％之間時為重警，所述植被蓋度小于或等于60％時為巨警；所述優勢種高度大于10cm時為無警，所述優勢種高度在7cm～10cm之間時為輕警，所述優勢種高度在5cm～7cm之間時為中警，所述優勢種高度在3cm～5cm之間時為重警，所述優勢種高度小于或等于3cm時為巨警；所述植被多樣性大于15種/0.25m²時為無警，所述植被多樣性在10種/0.25m²～15種/0.25m²之間時為輕警，所述植被多樣性在8種/0.25m²～10種/0.25m²之間時為中警，所述植被多樣性在6種/0.25m²～8種/0.25m²之間時為重警，所述植被多樣性小于或等于6種/0.25m²時為巨警；所述土壤全碳大于40g/kg時為無警，所述土壤全碳在30g/kg～40g/kg之間時為輕警，所述土壤全碳在20g/kg～30g/kg之間時為中警，所述土壤全碳在10g/kg～20g/kg之間時為重警，所述土壤全碳小于或等于10g/kg時為巨警；所述土壤全氮大于10g/kg時為無警，所述土壤全氮在7g/kg～10g/kg之間時為輕警，所述土壤全氮在5g/kg～7g/kg之間時為中警，所述土壤全氮在3g/kg～5g/kg之間時為重警，所述土壤全氮小于或等于3g/kg時為巨警；所述土壤有效磷大于20mg/kg時為無警，所述土壤有效磷在15mg/kg～20mg/kg之間時為輕警，所述土壤有效磷在10mg/kg～15mg/kg之間時為中警，所述土壤有效磷在5mg/kg～10mg/kg之間時為重警，所述土壤有效磷小于或等于5mg/kg時為巨警；所述土壤速效鉀大于166mg/kg時為無警，所述土壤速效鉀在133mg/kg～166mg/kg之間時為輕警，所述土壤速效鉀在100mg/kg～133mg/kg之間時為中警，所述土壤速效鉀在67mg/kg～100mg/kg之間時為重警，所述土壤速效鉀小于或等于67mg/kg時為巨警；所述土壤水分大于40％時為無警，所述土壤水分在30％～40％之間時為輕警，所述土壤水分在20％～30％之間時為中警，所述土壤水分在10％～20％之間時為重警，所述土壤水分小于或等于10％時為巨警；所述坡度小于或等于5°時為無警，所述坡度在5°～15°之間時為輕警，所述坡度在15°～25°之間時為中警，所述坡度在25°～35°之間時為重警，所述坡度大于35°時為巨警；所述放牧強度小于或等于0.9羊單位/hm²·年時為無警，所述放牧強度在0.9羊單位/hm²·年～1.2羊單位/hm²·年之間時為輕警，所述放牧強度在1.2羊單位/hm²·年～1.5羊單位/hm²·年之間時為中警，所述放牧強度在1.5羊單位/hm²·年～1.8羊單位/hm²·年之間時為重警，所述放牧強度大于1.8羊單位/hm²·年時為巨警；所述牧草生產大于50元/hm²時為無警，所述牧草生產在40元/hm²～50元/hm²之間時為輕警，所述牧草生產在30元/hm²～40元/hm²之間時為中警，所述牧草生產在20元/hm²～30元/hm²之間時為重警，所述牧草生產小于或等于20元/hm²時為巨警；所述優良牧草比例大于75％時為無警，所述優良牧草比例在56％～75％之間時為輕警，所述優良牧草比例在46％～55％之間時為中警，所述優良牧草比例在36％～45％之間時為重警，所述優良牧草比例小于或等于36％時為巨警；

根據所述預警指標值確定每塊樣地的每個所述預警指標的警級，以獲取所述樣地的關鍵預警指標；

根據所述預警指標采用層次分析法構建預警指標體系，其中，所述預警指標體系分為目標層、準則層和指標因子層；將高寒草地生態預警作為目標層；所述準則層包括草地質量指標、生境指標和生態承載力指標；將所述預警指標作為所述指標因子層；其中，所述草地質量指標包括禿斑比例、草皮層厚度、地上生物量、植被蓋度、優勢種高度和植物多樣性，所述生境指標包括土壤全碳、土壤有效磷、土壤全氮、土壤速效鉀、土壤水分和土壤坡度，所述生態承載力指標包括放牧強度、牧草產值和優勢牧草比例；

基于預警程度等級和預警等級閾值為每個預警指標賦予權重，對所述預警指標權重進行一致性檢驗，確定預警指標的權重集W_m；

根據下式建立預警指標模糊物元矩陣R_mn：

式中，M為樣地，m為樣地數，c為預警指標，n為預警指標數，u為模糊物元值，且所述模糊物元值u根據成本型指標算式和效益型指標算式計算得到；

根據所述預警指標模糊物元矩陣R_mn和所述權重集W_m計算綜合景氣度指數I_m，其中，I_m＝W_m×R_mn＝(I₁,I₂,…,I_m)；

根據所述綜合景氣度指數I_m進行預警級別劃分；

計算每塊樣地的綜合景氣度指數I_m，根據所述綜合景氣度指數I_m得到每塊樣地所處的預警級別；

根據所述關鍵預警指標和所述預警級別進行生態預警評價，分析草地質量、生境、承載能力等指標的變化及草地管理和利用帶來的影響與警示結果之間可能產生的影響及響應，及解釋對應原因。