吉林西部草原生态环境评价及其专家系统研究

发布时间：2020-06-11 04:58

【摘要】：草地资源作为一种可再生的自然资源，对发展畜牧业、保持生物多样性、涵养水源和维护生态平衡具有重大的作用和价值，在人类生产和生活中发挥着越来越重要的作用。长期以来，人们只看到草原的经济效益，却忽视了草原的生态功能。吉林西部草原在长期的开发利用过程中，由于缺乏完整的开发利用规划和科学的整治措施，盲目开垦使草地资源受到了严重的破坏，导致优良牧草数量减少，植被覆盖度下降，生产力降低，土壤板结，草地生态系统结构改变，草地面积减小，草地沙化、碱化、退化—“三化”现象严重，造成严重的生态失衡，草原生态环境极度恶化。在以往的研究中，主要是以统计学方法来开展草原生态环境方面的研究，并多停留在理论与机制的探讨上，缺乏具体性、时效性与系统性的研究，没有更多地将新技术、新方法应用到研究中去。将数据库、人工智能、管理信息系统、决策支持系统、网络技术以及信息集成技术应用到草地科学研究领域是未来发展的趋势。为了达到应用新技术和新方法研究草原生态环境的目的，本论文结合理论模型和定量、定性研究结果建立了草原生态环境专家系统，给传统的草原生态环境研究注入了新的活力。㈠论文主要内容 1、阐述了当前我国草原生态环境研究的背景和发展方向。草原生态环境日益恶化的严峻形势要求加强草原生态环境建设，而生态建设速度赶不上退化速度，寻求快速有效的研究方法是当务之急；草地资源研究与遥感、地理信息系统、全球定位系统等技术的结合，为草地资源信息的获取、使用、维护和管理提供了技术支撑。 2、提炼了论文研究的理论基础和技术方法。主要基础理论包括系统论、可持续发展理论、生态学理论、草地生态学理论、生态经济学理论、区域经济学理论、系统工程理论，尤其以系统论作为核心理论。论文的主要研究方法和技术包括定量和定性研究方法、层次分析法、灰色系统理论、主成分分析方法、聚类分析和专家系统等。 3、系统地评价了吉林西部草原生态环境质量。将草原生态环境划分为草原土壤质量和草地质量两个子系统，采用灰色关联度法进行系统评价。草原土壤质量的现状评价结果表明，吉林西部草原土壤质量为中等和较差两个等级，与50年前以优等和良好 WP=194 等级为主的情况相比，土壤质量明显下降。草地质量评价结果也表明，吉林西部草地在80年代已经开始退化，其主要原因为人们对草地的生态效益不够重视，只注重经济效益，大量开垦为水田、旱田和林地，使得脆弱的植被层遭到破坏后而大面积盐碱化。 4、研制、开发了草原生态环境专家系统。以WINDOWS操作系统为平台，采用C语言和VC++开发软件设计并开发了吉林西部草原生态环境专家系统。该系统运行稳定，功能比较强大，界面美观、操作简单，各个功能模块之间相互独立，具有较强的移植性。 5、该专家系统实现了吉林西部草地信息的智能化管理、信息共享，增加了数据使用频率，能准确可靠地诊断草地现状、评价草地的生产适宜性和草地的退化程度，针对诊断或评价的结果给出相应的改良措施及建议。在应用该系统进行评价的过程中，系统运行稳定，评价结果与实际基本相符，达到了预期的功能及性能指标。草原生态环境专家系统是认识草地资源现状、存在问题的重要方法，它为吉林西部草地资源的合理开发利用提供了科学的理论依据和真实的基础资料，具有深远的应用价值和推广价值，它不仅适合于吉林西部，还可向其它地区推广使用。 6、提出了修复草原生态环境的具体措施。针对吉林西部草原退化的不同原因，在加强草原管理的基础上，分别提出了物理的、化学的和生物的治理措施。 7、研究了黄花草木樨改良退化草地的效果。种植黄花草木樨是一项十分优良的土壤生物改良技术，它可改善土壤的结构和性状，提高孔隙度，减小容重；增加土壤耕作层有机质的含量及全磷和速效磷的含量；大大提高了全氮和水解性氮的含量，使土壤的肥力显著提高；黄花草木樨可以大幅度降低土壤的pH值、碱化度、总碱度和交换性钠离子，这对降低土壤的毒性，恢复土地生产力，，提高土地资源的可利用性具有非常重要的意义。㈡论文的创新 1、首次采用灰色关联度法分别对吉林西部草原土壤质量和草地质量进行了系统的评价，应用主成分分析法对牧草营养质量进行评价，并根据营养类型的营养比对吉林西部草地进行了分类。 2、结合理论模型和定量、定性研究结果，建立了草原生态环境专家系统。作者在攻读博士学位期间，很荣幸地参加了导师主持的多项吉林西部科研课题，其中包括国家自然科学基金项目“吉林西部盐碱土形成发展地球化学机制与荒漠化预警研究”和“生态脆弱带农业生态地质环境信息系统的建立及应用”，吉林省科委重点攻关项目“吉林西部生态环境与综合修复技术研究”和“吉林西部碱化沙化土地利用防治研究”等，为本论文的研究打下了牢固的基础。
【图文】：

行政区划图,吉林西部,行政区划图

西部地区幅员辽阔，总土地面积 50992 公顷，占全省总土地面积的 27.面积 134.5 万公顷，1996 年土地详查时草原面积为 148.3 万公顷，是典型[129]。该区曾经具有丰富的草原资源，是发展草原牧业的物质基础，是我原红牛育种和生产基地[40]。而且以盛产羊草驰名中外，是吉林西部绿色有较高的经济价值和重要的生态意义。目前，该区的基本特征为自然条基础薄弱，人均国内生产总值低于全省平均水平，属于生态环境脆弱区地区。生态环境脆弱，农牧业产出功能低，严重地制约着农牧业可持续第一节草原区的自然地理条件地理位置与行政区划西部草原区，位于松辽平原的中部西侧，是欧亚大陆草原带在东部的延原区分布于吉林省的白城和松原地区，其中白城市辖洮北区、洮南市、市和镇赉县。松原市辖宁江区、扶余县、前郭县、乾安县、长岭县，见图坐标位于东经 121°38′-126°11′，北纬 43°22′-46°18′之间。

对比图,吉林西部,县市,对比图

图 4-2 吉林西部各县市草地质量对比图从表 4-11 和图 4-2 可以看出，在 80 年代末，乾安和扶余草地质量较高，为四、洮北和镇赉草地质量次之，为四Ⅱ级，通榆和长岭草地质量稍差，为四Ⅲ级草地质量是最差的，为四Ⅴ级。与目前相比，吉林西部各县市的草地质量发生度的变化，部分地区的草地质量有所改善，比如，虽然通榆的高覆盖草地、地和低覆盖草地都有部分转化为旱田，但通榆有部分中覆盖草地转化为高覆还有大面积的低覆盖草地转化为中覆盖草地，这可能是因为，一方面草地具复功能。另一方面，1998 年以来通榆启动的“造绿工程”对通榆西部的草场面积的改良，在减缓草场“三化”，恢复草场植被方面收到了成效。西部还有部分地区变化不大，比如，扶余的草地面积比较小，除了扶余中部部分低覆盖草地转化为盐碱地外，其它草地变化不大。但西部大部分地区草所下降，草地发生转化是其中很重要的一个原因。其中，乾安的一部分高覆中覆盖草地转化为旱田。前郭北部的部分高覆盖草地转化成了水田，这是因第二松花江，所以被开垦为水田。洮北的部分高覆盖草地和中覆盖草地转化还有的转化为旱田。镇赉的一部分中覆盖草地和低覆盖草地转化为旱田，一盖草地转化为盐碱地。长岭的部分高覆盖草地转化为旱田，部分转化为林地
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：X826

【引证文献】