生態環境部近日向社會公布了浙江錢江源站、河南鶴壁站等第一批55個國家生態質量綜合監測站名單，涵蓋森林、草原、濕地等主要生態系統類型，標志著我國“天空地一體化”的生態質量監測網絡初步構建。
生態質量監測是客觀準確掌握區域生態狀況、科學實施生態保護修復的基礎，也是建設美麗中國、守護綠水青山的重要保障。數據顯示，近年來，我國生態監測進入快車道，監測內容更豐富、指標更復雜、手段更多樣。特別是當前我國在生態環境監測領域運用了大量新興技術和設施，技術水平和監測能力顯著提高，不僅有力支撐了我國的生態保護監管，也為全球生態治理貢獻了重要力量。
浙江省錢江源國家公園管理局科研監測中心的工作人員在查看和提取紅外相機的監測數據。錢江源國家公園管理局 供圖
“天空地一體化”監測網守護大美錢江源
錢江源—百山祖國家公園錢江源園區位于浙江省衢州市開化縣，地處錢塘江的源頭。這里不僅生長著全球罕見的低海拔亞熱帶常綠闊葉林，還是眾多珍稀野生動物的家園。第一批國家生態質量綜合監測站之一——錢江源國家公園生態質量綜合監測站(以下簡稱錢江源綜合監測站)就設在這里。
錢江源綜合監測站的監測區域是天目山—懷玉山區水源涵養與生物多樣性保護重要區的一部分，這片區域內生存著兩千多種植物、五百多種真菌，還有數十種獸類、數百種鳥類。水質、森林以及珍稀野生動物都是監測站的“關注對象”。
相較于過去的普通監測站點，錢江源綜合監測站有著更先進的監測技術設備，可以覆蓋更廣闊的監測范圍，同時監測的頻率也更高。
藍文超是錢江源國家公園管理局科研監測中心的一位資深監測員，從2018年起，他和同事就通過紅外相機在錢江源國家公園全境及其跨區共建區域內，對獸類和雉類為主的大中型地棲動物進行觀測調查，收集了大量數據。
紅外相機是森林大中型獸類和地棲雉類多樣性監測的重要手段。藍文超說，過去，紅外相機監測費時費力，效率較低。原有紅外相機監測需人工安裝、取卡、換電池，紅外數據整理需人工篩選圖片，進行物種分類、匯總表格，效率很低。而如今，科研人員通過信號覆蓋工程和紅外相機技術迭代升級，實現部分紅外相機實時圖片傳輸，同時開發了野生動物智能識別系統，使用人工智能學習技術大大提升了紅外數據的收集、歸類和分析的效率。
“黑麂、白頸長尾雉、白鷴……這些都是我們經常探測到的物種?！闭f起這片森林里的動物，藍文超如數家珍，“野生動物的數量和種類是一片區域生態質量好壞的一個重要指標，為了觀測這些動物，我們中心在區域內按照1km×1km一個網格共建立了267個的網格，在每個網格中選擇一個監測點位安放紅外相機。這幾年，根據我們的觀測，大中型獸類和雉類多樣性整體平穩，表明該區域的動物多樣性得到了有效保護?！?/p>
藍文超的同事汪昊是無人機操作員，他的設備不僅能監測動物，還能監測植物。汪昊說，通過多套無人機，監測人員實現了區內252平方公里全周期、全覆蓋、多要素的森林樣貌監測、災情預警等，大大提高生態安全巡護效率?！斑^去，森林生態系統監測主要通過樣地、樣線等傳統手段，受道路條件影響，森林生態系統監測存在范圍小、區域近、不全面等弊端，獲取的數據不夠全面，科研結論依據不夠充實?，F在我們有無人機，還有衛星遙感，不僅效率高，還能獲得高精度的數據信息?！?/p>
錢江源國家公園管理局科研監測中心主任余順海告訴記者，目前，錢江源國家公園管理局聯合中國科學院植物研究所等建設了國家公園全域生物多樣性天空地一體化綜合監測體系：“天”指利用飛機獲取錢江源國家公園高精度地形信息、冠層結構信息和光譜信息；“空”指利用無人機巡航檢測系統，對關鍵和重點區域進行高頻次、高分辨率巡航監測；而“地”則包含了由750個樣地組成的全域植物多樣性監測平臺，由507臺紅外相機組成的全域網格化動物多樣性監測平臺、森林冠層生物多樣性監測平臺等。天空地一體化監測手段將在生態質量監測中發揮合力。
農田監測保護土地的同時也提升了生產效率
與環境質量監測相比，生態質量監測的內容更豐富、指標更復雜、手段更多樣。就此次納入第一批國家生態質量綜合監測站的55個站點來看，涵蓋的生態系統類型不僅包括了森林、濕地和海洋領域，還包括了農田生態系統。
河南鶴壁站綜合監測站位于河南省黃河和海河流域、太行山山前沖積平原，這片區域是我國重要的糧食主產區之一，因此，農田生態系統也成為這里的重要監測內容。
河南師范大學是河南鶴壁站綜合監測站的申報單位之一。河南師范大學的李學軍教授早在2017年便與同事一起建設了河南師范大學生態系統野外科學觀測研究站等監測平臺，開始參與鶴壁市農田生態系統的監測工作。
李學軍向記者介紹，太行山區土壤保持區是國家生態保護監管重點區域，由于太行山地土壤質量優良率整體偏低，制約了太行山地農業生產的發展。因此，需要加強對太行山農田生態系統的監測，及時發現影響生態系統健康的制約因子，從而可以有效控制污染、改進農業生產方式，提高農業生產效率、降低生產成本，也能保護好這片土地。
相較于森林、海洋等生態系統，農田生態系統是在一定程度上受人工控制的生態系統，人的作用非常關鍵。李學軍表示，農田中的動植物種類較少，群落的結構單一。人們必須不斷地從事播種、施肥、灌溉等活動，才能夠使農田生態系統朝著對人有益的方向發展。所以，相較于森林、海洋等其他生態系統，對于農田生態系統的監測手段和監測對象都比較多樣。
“目前農田生態系統的主要監測指標包括兩大類，一是農業環境因素，二是農業氣象要素?！崩顚W軍說，“農業環境因素一般包括光能、水分、空氣、土壤、營養元素和生物種群，以及人和人的生產活動等；農業氣象要素主要包括光照、氣溫、空氣濕度、降水、蒸發、風速和天氣現象，以及土壤上層的溫度等。相較于前幾年，我們的監測內容和指標變得更豐富了，增加了環境污染和生物入侵的相關內容和指標，使得監測系統更加完善和科學?！?/p>
目前，鶴壁市已初步建成由農業氣象觀測站、農業氣象試驗站、自動土壤水分觀測站等組成的農田生態系統監測網絡。隨著科技進步，農田生態系統的監測技術和手段也在不斷更新換代?！拔锫摼W、自動化等光電和信息技術大量使用，使得農田生態系統的監測更加智能、高效和準確?！崩顚W軍舉了一個例子，比如運用了新興技術的軟件平臺可進行作物種類識別、根系分析等多維度分析，數據可接入全國農作物重大病蟲害數字化監測預警系統、全國土壤墑情監測系統，還可以提供未來5天的參考蒸發蒸騰量、天氣預測、全年極端氣候分析?！苞Q壁農田生態系統監測站剛剛建立，目前只具備地面監測的技術和手段，未來還會有更多技術加入進來，實現監測分析預警和污染源溯源分析，數據利用、綜合評價，建立太行山農田生態系統數據庫和生態環境監測管理長效機制?！崩顚W軍表示。
天津市生態環境監測中心大氣環境監測研究室工作人員正在開展微波輻射計調試。天津市生態環境監測中心 供圖
智能化技術為牡蠣礁護航
天津市濱海新區漢沽大神堂海域，深藍色的海水下面，不僅有魚、蝦、蟹等眾多水生生物，還有這片海區特有的景觀——牡蠣礁。
牡蠣礁是由活體牡蠣、死亡牡蠣的殼以及其他礁區生物堆積組成的聚集體。如同珊瑚礁一樣，牡蠣礁為眾多海洋生物提供了棲息繁衍的場所，還起著凈化海水的作用，被稱為“生態系統工程師”。曾經一段時間，過度捕撈讓大神堂海域的牡蠣數量和礁體面積驟減。為了保護這片海域的生態，2000年起，我國建立了天津大神堂牡蠣礁國家級海洋特別保護區，牡蠣礁成為保護區的重點保護對象。
對牡蠣礁進行生態質量監測是保護牡蠣礁的重要一環。每年，天津市海洋環境監測預報中心海洋生態室徐玉山主任和同事們都會在天氣晴好的時候帶上采樣設備和工具，乘坐監測船來到天津大神堂牡蠣礁海域，對這里的水質、沉積物以及牡蠣礁生長狀況等進行監測。
“我們每一位監測員的分工都不相同，工作內容也比較多，比如將采水器下放至水面以下0.5米處采集表層水質樣品，用浮游生物網由海底垂直拖拽至水面采集浮游生物樣品，采用采泥器采集沉積物和底棲生物樣品……當然最重要的是操作水下機器人對牡蠣礁體生長狀況進行拍攝，我們的專業潛水員還會下潛至牡蠣礁處采集牡蠣樣品。最后這些數據和樣本都會送回到實驗室進行檢測分析?！毙煊裆秸f。
相較于森林、農田等陸上生態系統的監測，海洋生態系統的監測會用到許多特有的技術設備，比如徐玉山和同事們經常用到的水下機器人。這種機器人身形靈巧，在水下活動自如，還有高清攝像頭，可以清晰地拍攝水下的畫面。近年來，已經有不少國產水下機器人運用在海洋探測和監測工作中，智能化程度也越來越高。這些機器人可以攜帶各種傳感器、照明設備和探測設備，拍照片、拍視頻、采集樣本、勘測地形……這些對于它們來說都不是難事。
不僅僅是天津，近年來，我國沿海城市為了保護海洋中珍貴的牡蠣礁，綜合運用了各種智能化、數字化技術手段進行監測。去年4月，山東省濰坊市“牡蠣礁在線監測平臺”正式上線?？蒲腥藛T為牡蠣礁監測打造了一整套智慧生態監測系統，在牡蠣礁修復區域設置了六大監測點，并配置了多種傳感器，能夠實時連續監測牡蠣的生長狀況，還可以實時采集牡蠣礁區域的水溫、鹽度、流速等各項數據。
在監測平臺首頁，環境數據、監測歷史以及設備狀態等數據都清楚地列出，通過左側的視頻窗口，還可以清晰看到水下一條條小魚在牡蠣礁之間來回穿梭嬉戲的畫面。這些畫面得益于高清的水下攝像機每天不知疲倦地工作，近距離、多角度、全方位地采集匯總牡蠣礁修復效果。特別是三合一云臺數字水下攝像機，能夠拍攝并實時傳輸高清視頻畫面，讓監測人員無需下水也能身臨其境般地知曉水下狀況。
監測的數據顯示，近年來，在我國的相關保護措施之下，曾經被破壞的牡蠣礁正在逐步恢復中。徐玉山表示，近來我們監測到的牡蠣密度明顯高于往年調查結果，新生牡蠣幼體數量有較大增加，由此表明生態修復項目的實施對牡蠣礁的保護和恢復起到了積極的作用。
