森林生态连清撑起退耕还林工程生态监测大数据
国家林业局政府网5月21日讯 编者按
(来源： 中国绿色时报）党的十八大以来，以习近平同志为总书记的党中央高度重视生态文明建设，先后出台了一系列重大决策部署。日前，中共中央、国务院印发《关于加快推进生态文明建设的意见》，进一步明确了加快推进生态文明建设的基本原则、实现路径。
《意见》指出，把生态文明建设放在突出的战略位置，加大自然生态系统和环境保护力度，不断深化制度改革和科技创新，建立系统完整的生态文明制度体系。
林业是生态文明建设的主体，在推进生态文明建设中责无旁贷地担当起了这一历史重任。
近年来，许多专家、学者围绕生态文明制度体系建设进行了探索。森林生态效益监测与评估首席科学家、森林生态连清技术体系的提出者与设计师王兵研究员就是其中一员。他提出的“森林生态连清”概念，开业界之先河，并将这一理论成功应用到退耕还林工程生态效益监测的两次国家报告中，为系统、科学地用数字反映退耕还林工程所取得的生态效益，提供了有力的支撑和保障。
今年两会，李克强总理在《政府工作报告》中提出，要推进重大生态工程建设，扩大天然林保护范围，有序停止天然林商业性采伐。今年新增退耕还林还草1000万亩，造林9000万亩。
作为迄今为止世界上最大的生态建设工程，中国最大的“强农、惠农”项目，退耕还林工程及其所取得的生态效益，再次引起两会代表委员的关注。
2014年，国家林业局发布了《退耕还林工程生态效益监测国家报告（2013）》。这是我国针对林业重点生态工程开展的首个生态效益监测评估工作，第一次从国家层面，用数字反映退耕还林工程所取得的生态效益。今年5月，退耕还林工程生态效益监测再出国家报告。与第一次《报告》相比，《退耕还林工程生态效益监测国家报告（2014）》在监测评估方法、指标体系选择等方面都进一步完善。
两次国家报告的技术依托均来自中国森林生态系统定位观测研究网络中心，技术理论采用的是森林生态系统服务功能全指标体系连续观测与清查技术体系，简称“森林生态连清”。那么，森林生态连清是一套怎样的技术体系，它提出的背景是什么，又是如何为退耕还林工程撑起了大数据？
森林生态连清的诞生——
生态文明建设新要求
党的十八大报告集中论述了大力推进生态文明建设，其中在提到加大自然生态系统和环境保护力度时强调，要“增强生态产品生产能力”。
生态效益就是十八大报告中提到的生态产品，它包含涵养水源、保育土壤、固碳释氧、林木积累营养物质、净化大气环境、生物多样性保护和森林防护等方面。
党的十八届三中全会进一步指出，建设生态文明，必须建立系统、完整的生态文明制度体系，用制度保护生态环境，划定生态保护红线，实行资源有偿使用制度和生态补偿制度。
森林生态效益监测与评估首席科学家、森林生态连清技术体系的提出者与设计师王兵
近日，中共中央、国务院印发《关于加快推进生态文明建设的意见》，提出把生态文明建设放在突出的战略位置，以健全生态文明制度体系为重点，加大自然生态系统和环境保护力度。
一系列政策指向，凸显了加强生态保护，构建系统、完整的生态文明制度体系的重要性和紧迫性。
作为推进生态文明制度建设的创新举措，森林生态连清技术体系在这样的时代大背景下应运而生。
森林生态连清技术体系的提出者与设计师王兵说，森林生态连清是以生态地理区划为单位，以国家现有森林生态站为依托，采用长期定位观测技术和分布式测算方法，定期对同一森林生态系统进行重复的全指标体系观测与清查的技术。它可以用以评价一定时期内，森林生态系统的质量状况，以及进一步了解森林生态系统的动态变化。森林生态连清是生态文明建设赋予林业行业的紧迫使命和职能，可以为国家生态建设发挥重要支撑作用。
森林生态连清的构架——
生态连清技术体系
正如任何一个社会科学或自然科学理论体系一样，森林生态连清体系也拥有一个比较复杂的构架，它主要由野外观测连清体系和分布式测算评估体系两大部分组成。
森林生态连清技术体系的内涵主要反映在这两大分体系中。野外观测连清体系是数据保证体系，其基本要求是统一测度、统一计量、统一描述。分布式测算评估体系是精度保证体系，可以解决森林生态系统结构复杂，涉及森林类型较多，森林生态状况测算难以精确到不同林分类型、不同林龄组及起源的问题；也可以解决观测指标体系不统一、难以集成全国数据和尺度转化难的问题。目前这一技术体系已经成功地应用到退耕还林工程生态效益监测国家报告中。
森林生态连清的载体——
森林生态站
野外观测是构建森林生态连清体系的重要基础，野外观测部分主要依靠森林生态站来完成。
早在2005年，我国就发布了中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统定位研究站建设技术要求》（LY/T1626-2005）。2008年，国家林业局发布了《陆地生态系统定位研究网络中长期发展规划（2008-2020年）》。2014年，国家林业局下发了《国家陆地生态系统定位观测研究站网管理办法》的通知。林业行业标准、规划及管理办法的制定，为森林生态站履行森林生态连清体系建设职能引领了方向，提供了切实的技术保障。
到目前为止，国家林业局所属的国家级森林生态站实现了我国9个植被气候区和48个地带性植被类型的全覆盖，组建了横跨30个纬度的全国性监测网络，形成了由南向北以热量驱动、由东向西以水分驱动的森林生态状况梯度观测网。
王兵说，依托全国的森林生态站，可以从技术层面满足不同层次的森林生态状况动态监测和科学研究的需求。
森林生态连清的基本法——
观测标准体系
观测标准体系是森林生态连清的基本法。除了上面提到的《森林生态系统定位研究站建设技术要求》标准外，还包括观测指标、观测方法、数据管理、数据应用等一系列中华人民共和国林业行业标准。森林生态连清观测体系基于中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统定位观测指标体系》（LY/T 1606-2003）。为完成森林生态连清的技术体系建设，王兵团队从21世纪初就开始了森林生态系统野外观测指标体系的研究，并根据气候带和不同区域的特点，同时建立了对寒温带、暖温带、干旱半干旱区、热带的观测指标体系，分别形成4个中华人民共和国林业行业标准，全面指导全国森林生态连清工作。
为准确完成指标观测，经过多年的实践，国家林业局于2011年发布了中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统长期定位观测方法》（LY/T1952-2011）。它涵盖了所有观测指标的观测方法，使森林生态连清的具体操作有了依据。
此外，野外观测体系除了要考虑观测体系布局、观测站点建设、观测标准体系建设外，还要考虑观测数据采集传输系统的建立。为了保证森林生态连清观测数据的规范采集及传输，我国也制定了相关的林业标准，即《森林生态系统定位研究站数据管理规范》（LY/T1872-2010）和《森林生态站数字化建设技术规范》（LY/T1873-2010）。这两个行业标准，对森林生态站各种数据的采集、传输、整理、计算、存档、质量控制、共享等进行了规范要求，并按照同一标准进行观测数据的数字化采集和管理，实现了森林生态连清观测数据的自动化、数字化、网络化、智能化和可视化，为全国森林生态站联网观测奠定了坚实基础。
森林生态连清的格局——
分布式测算方法
森林生态连清的测算是一项非常庞大、复杂的系统工程，研究人员该如何从野外观测的各种数据中得出科学的结论？
以王兵为首的科研团队经过反复试验证明，把依托全国森林生态站获取的森林生态连清数据划分成多个均质化的生态测算单元开展评估，是一种可行的途径。因此，王兵提出了分布式测算方法，成为目前评估森林生态系统服务的较为科学有效的方法。通过2013年和2014年两次退耕还林工程生态效益监测评估证实，分布式测算方法能够保证结果的准确性及可靠性。
以2014年长江、黄河中上游流经省份退耕还林工程生态效益评估分布式测算方法为例，其分布式测算方法包括5个步骤：按照退耕还林工程省级区域划分为13个一级测算单元；每个一级测算单元按照市级区域划分成163个二级测算单元；每个二级测算单元再按照不同退耕还林工程植被恢复类型分为退耕地还林、宜林荒山荒地造林和封山育林3个三级测算单元；按照退耕还林林种类型将每个三级测算单元再分为生态林、经济林和灌木林；最后结合不同立地条件的对比观测，确定1467个相对均质化的生态效益评估单元。
除分布式测算方法外，分布式测算评估体系的建立也非常重要。分布式测算评估体系包含分布式测算方法、测算评估指标体系、数据源耦合集成、森林生态质量修正系数集和评估公式与模型包，彼此间密不可分，缺一不可。
森林生态连清的标尺——
评估指标体系
2008年，在满足代表性、全面性、简明性、可操作性以及适应性等原则的基础上，王兵团队起草了中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721-2008)。测算评估指标体系由国内外公认的涵养水源、保育土壤、固碳制氧、营养积累物质、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护和森林游憩8个主要功能14个指标组成。
在《退耕还林工程生态效益监测国家报告（2014）》中，测算评估指标体系以《森林生态系统服务功能评估规范》为依据，选用了包括涵养水源、保育土壤、固碳释氧、林木积累营养物质、净化大气环境、生物多样性保护和森林防护7项功能、14类指标、42个评估公式与模型包。新报告增加了防风固沙评估指标，并将退耕还林营造林吸滞TSP和PM2.5，从净化大气环境的滞尘指标中分离出来，进行了单独评估。而对新指标的监测，主要依托各地的森林生态站来完成。
数据源是评估科学性与准确性的基础。分布式测算评估体系中的数据源包括森林生态连清数据集、森林资源连清数据集和社会公共数据集3个方面。为解决森林生态数据不可能全部通过实测手段获取的问题，研究人员还创造性地提出了森林生态功能修正系数，客观反映了在同一区域内同一林分类型森林生态质量状况的真实差异。
森林生态连清的实践——
让退耕还林生态效益明明白白
位于江西省分宜县的大岗山国家级森林生态站是我国最早成立的森林生态站之一，也是科技部与国家林业局的国家级生态站。
王兵说：“为了让退耕还林生态效益明明白白，我们通过全国布设的各个示范监测站点，将森林生态连清技术应用于退耕还林工程生态效益评估、森林生态系统服务评估、绿色国民经济核算、林业资源资产负债表等，形成了布局科学的中国森林生态连清技术体系，取得了显著成效。”
他说，国家林业局林业公益性行业科研专项“东北森林生态要素全指标体系观测技术研究”启动就是一个例子。这个项目基于中国森林生态系统定位观测研究网络（CFERN）的东北典型森林生态站，依据森林生态连清标准体系，正在构建东北森林生态要素全指标体系连续清查技术，开发东北森林生态连清要素全指标体系观测数据库。
为了让退耕还林生态效益明明白白，我国首个森林生态连清技术示范地在长白山诞生。它成为完成东北地区退耕还林生态效益监测、东北生态GDP核算的范例。
2014年，是我国全面深化改革的开局之年，也是新一轮退耕还林工程实施元年。国务院批准实施《新一轮退耕还林还草总体方案》，成为我国全面深化林业改革的又一重大突破。新方案的实施，进一步督促国家林业局做好退耕还林生态效益评估工作。
国家林业局退耕还林（草）工程管理中心主任周鸿升表示，通过核查可得知工程的落实情况，促进退耕还林任务的落实；通过监测，能掌握工程对生态环境变化构成的影响，可以为受损生态系统的恢复和重建提出科学依据，特别是为启动新一轮退耕还林提供了极大的正向推力，为更好地贯彻落实生态林业和民生林业建设要求，提供了有力的支撑和保障。
《退耕还林工程生态效益监测国家报告（2014）》显示：截至2014年底，长江、黄河中上游流经的13个省份退耕还林工程生态效益物质量评估结果为：年涵养水源307.31亿立方米、年固土4.47亿吨、年保肥1524.33万吨、年固定二氧化碳3448.54万吨、年释放氧气8175.71万吨、年林木积累营养物质79.42万吨、年提供空气负离子6620.86×1022个、年吸收污染物248.33万吨、年滞尘3.22亿吨（其中，年吸滞TSP2.58亿吨，年吸滞PM2.51288.69万吨）、年防风固沙1.79亿吨。按照2014年现价评估，13个省级区域退耕还林工程年生态效益价值量为10071.50亿元。
退耕还林生态效益监测工作和森林生态站实现了统一标准、统一管理、统一监测方法，对于科学监测、系统评价退耕还林取得的生态效益具有重要意义。这是森林生态连清技术应用于国家林业重点工程的又一次成功尝试。