国内外农业资源台账制度研究和建设进展美国

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1美国农业资源台账管理特点1.1管理部门相对集中

美国农业资源调查计划主要由美国农业部自然资源保护局(NRCS)负责管理和实施。从而避免了多部门统计口径不一、重复统计等问题,更有利于全面掌握国家农业资源情况。从NRCS网站,可以直接查询到有关土地、土壤、水、空气、植物与动物资源、能源、气候变化、人口等相关信息,另外,还可以查询到相关的资金支持、技术支持等扶持计划。当然,NRCS也并不是独立运营相关计划,除与美国农业部其它部门进行合作外,还与国家其他管理部门合作,如与环境保护署合作开展的气排放监测研究、国家水质计划等。

1.2将农业资源调查纳入法律体系

资源调查计划以法律为依据,美国国家资源清单调查来源于年《农村发展法案》(PL92-)授权进行的“反映土壤、水和相关资源状况的土地清查”。年《农业法案》也对各种资源保护计划进行了修订和完善。将调查计划纳入法律体系,一方面可以保障项目的可持续性,另一方面可以得到充分的资金和技术保障。

1.3信息化程度逐步提高,数据共享充分发挥调查数据价值

随着计算机普及和信息技术和大数据技术的发展,美国资源调查计划的数据除以年度报告等纸质形式进行公布外,还在互联网以数据库的形式进行公布,并实现了用户共享和在线查询,如国家资源清单计划已将纸质报告转化为电子报告在网上公开。一些调查计划由用户直接在线填报数据,生成结果,及时指导生产实践,如国家空气质量现场评估计划。植物数据库项目还实现了公众自愿按要求提交相关信息,经审核后即可入库。

1.4形成了以国家资源清单为核心的农业资源调查体系

目前,美国已建成了以国家资源清单为核心的农业资源调查体系。国家清单覆盖的指标全,调查范围广,且由每5年一次更新为每年调查一次,是全面及时掌握美国农业资源的重要来源;除此之外,美国还针对土壤、空气、水、气候、动植物等开展专项调查,与国家资源清单形成互补。

1.5为资源调查提供资金支持

美国各项资源调查和评估计划都有资金作为支撑,除法案规定的财政支持外,计划执行机构还与其他机构,如私人企业等合作,保障计划的实施。

1.6采取措施保证各项计划的科学性

计划管理者和执行者对计划的科学性进行评估,并不断加以完善,包括样本选择、调查点布局、评价指标的科学性、计划执行的效果等,从而保证计划的科学性和对实践的指导意义。

2国家资源清单(NationalResourcesInventory,NRI)

国家资源清单是美国农业资源调查最重要的项目,是对美国非联邦土地上的土地利用和自然资源状况及趋势的统计调查。正式的NRI项目开始于年,经过40余年的发展,现在已经建立了完善的调查系统,拥有了科学的调查流程和数据采集、分析、共享技术。

国家资源清单(NRI)计划收集并产生有关该国非联邦土地上的土地、土壤、水和相关资源的状况、趋势的科学可靠信息,以支持保护、恢复和增强工作的努力美国的土地和水域。最初由年《农村发展法案》(PL92-)授权进行“反映土壤、水和相关资源状况的土地清查”。它要求评估资源的数量、质量、变化和趋势,以便对水土保持、灌溉技术、耕作技术实践的有效性进行定期的资源评估。

NRI项目从年开始,每隔5年进行一次调查,由美国农业部自然资源保护局(NRCS)进行。

2.1国家资源清单(NRI)发展历程

NRI发展可以大致划分为3个阶段。

第一个阶段:-

年以前的相关调查,为NRI的前身。美国农业部自然资源保护局(NRCS)及其前身机构土壤保护局(SCS)开始自然资源清查工作由来已久。年,对国家土壤资源进行了首次清查。之后SCS以及NRCS开展了一系列自然资源清查活动,无论统计方面还是技术方面,这些活动都变得越来越频繁,也越来越复杂。该系列的最初活动包括年,年和年进行的3个水土保持需求清单(CNI)和年完成的潜在耕地研究。

这一阶段,SCS实施的CNI为年正式启动的国家资源清单奠定了基础,积累了经验。

第二个阶段:-年

该阶段为每5年调查一次并辅以专题阶段。正式的NRI从年开始,每隔5年对美国联邦土地上的自然资源状况进行研究。年以后,NRI开始转变为年度或连续的自然资源资源清查活动。

-年,还进行了6项专项调查,包括:年湿地调查、年侵蚀更新调查研究、年NRI特别研究、年NRI专项研究、年NRI专项研究、年NRI实地研究。

第三个阶段:年以后,年度或连续NRI阶段

每年或连续进行的NRI流程,最初是在年代后期提出的,年代中期受到机构领导人的鼓励,并在年得到领导人的正式认可,年开始实施。它为正在进行的清单活动奠定了基础,该活动旨在产生长期趋势信息,同时允许获取和分析有关自然资源状况和条件的特定方面的数据。年度或连续NRI还旨在减轻代理商员工每年的自然资源清单工作量,并提高数据收集和质量保证的效率。还打算建立一个数据库,提供与先前NRI相似的估计,并使NRCS官员有机会增加NRI支持的清单和分析的范围。年最新发布的NRI调查报告为年进行的NRI项目的数据。

2.2NRI的数据要素

NRI调查包括的数据要素逐步完善,年的数据要素包括土地利用、土地能力、土壤类型、保护需要、水土流失(严重程度和面积)、基本农田状况、影响耕地转化的因素;-年的数据要素已相当完善,包括主采样单位(PSUUsegement)以及采样点两个部分共39项数据。主采样单位的数据元素包括记录信息、SCS位置代码、水文单位、农庄地区、严重侵蚀区域、农村交能设施、水体情况、小溪流情况、建筑物、图像等20项信息。数据点的数据元素包括所有权、土壤数据、土地能力分类、主要农田、用途、播种历史、保护性耕地类型、森林覆盖类型、湿地、侵蚀程度、盐碱情况、灌溉、保护措施、土壤流失情况、野生动物栖息情况、植被数据等。

2.3样本设计

NRI调查的范围包括美国所有地表面积(陆地和水域),包括所有50个州、波多黎各、美属维尔京群岛和某些太平洋盆地岛屿。样本涵盖了包括联邦在内的所有土地所有权类别,尽管NRI数据收集活动历来集中在非联邦土地上。NRI调查样本是以县为单位,采用分层、两阶段、区域抽样方案。两阶段抽样单位名义上是方形的土地段,以及这些土地段内的点。在公共土地调查系统中,这些区域通常是半英里见方的地块,相当于英亩四分之一的区域,但在美国西部和东北部也有许多例外。尽管在一些西部州的灌溉区为40英亩的区域选择了两个特定的采样点位置,但大多数选定的区域选择了三个特定的采样点位置,并且一些区域最初只包含一个采样点。

年至年期间对样品进行了一些修改。年NRI样本包含超过30万个样本片段(samplesegments)和80万个样本点(samplepoints)。NRI自年开始采用年度或连续办法,这种方法提高了资源调查和平衡的效率,也使NRI更容易应对新出现的资源问题。NRI每年从年的样本中选取到7个片段进行调查。其中约个片段每年都要进行调查,为细分的核心样本,另外一部分则逐年进行更改。更改部分的样本选取采用补充组旋转设计法(supplementedpanelrotationdesign),根据地理因素和历史数据分层确定。

2.4数据采集方式和管理系统

最初,数据收集工作仅涉及实地访问。数据以铅笔记录在工作表上,然后传递给各州办公室,然后再由国家办公室进行汇总和分析。这种方法主要依赖于全国各地机构总部办事处工作人员及时,准确地完成数据收集活动的能力,而正是在年NRI行动期间,这些当地办公室工作人员的工作量引起了紧张局势该机构的国家办公室人员与州和地方各级工作人员之间形成的关系。结果是年NRI的野心大为减少,并考虑了其他收集数据的方式。那年,许多州选择使用训练有素的人员小组而不是现场办公人员来收集现场的NRI数据,并且从航空摄影中提取了全部数据的近三分之一。同样,工作表中的数据也是第一次在州政府级别输入到计算机中。计算机的使用,扩大了该机构与公众共享NRI数据的能力。

航空摄影在年的NRI中得到了更广泛的使用,并且计算机硬件和软件的进步使得可以更及时地处理数据,质量控制也得到改善。此外,所有年NRI数据都首次进行了数字化处理,大大扩展了USDA内部和外部科学家对这些数据进行分析的能力。

为了能够更好地指导数据采集,美国农业部NRCS专门建立了一套网络系统。数据收集网络指导系统是重要的组成部分,系统内全面部署当年的调查方案。下图为NRI数据调查步骤。

NRI实现了电子化统一管理,统计部门专门开发了针对NRI的调查软件NRI_Collect。地区数据通常包括空间数据和列表数据。空间数据可以用NRI_Collect软件中的工具进行测绘。其余的附加地区特征属性从软件自带的工具箱中选择对应指标添加。NRI_Collect测绘工具包可以对水体、溪流、交通等情况进行测量。样本点的调查只需要列表数据,不需要空间数据。软件自带资源测量指标,只需要把测量数据输入即可,测量指标包括土地覆盖、湿地和深水栖息地、水土流失、土地使用情况、生态涵养措施等资源调查项目。测绘软件的开发不仅简化了测量手段、降低了测绘成本,而且促使调查形成了一套统一的测绘标准和衡量指标,保证数据口径一致。

2.5NRI系统的功能评价

NRI之所以独特是因为它与NRCS土壤调查计划建立了联系。识别土壤的发生和模式,并利用这些知识为土地所有者的保护计划的制定提供技术帮助是主要的机构职能。NRI数据收集过程在很大程度上依赖于NRCS土壤调查数据库中包含的信息。利用有关土壤和周围景观的特定特性和特征的信息来开发NRI数据元素和解释。另外,利用NRI数据进行分析和评估可以利用土壤调查数据库中包含的许多土壤解释和特征,因为每个NRI采样点都与数据库中的特定土壤相关联。

NRI的另一个特色是其真正的纵向性质。尽管多年来NRI调查计划的许多操作因素都在发展,但已经建立了调查流程以确保NRI数据库中包含的数据在纵向上保持一致。例如,数据收集协议始终包括对正在观察的特定NRI采样单位的历史数据进行查看和编辑。当RSL于年建立时,对调查方法和协议的开发进行了广泛的审议。数据收集工具,技术和人员配备与之前所有NRI数据收集活动所使用的完全不同。第一个也是最重要的业务需求是,开发和实施的方法和协议必须产生可以随时间提供合法趋势的数据。统计校准和其他建模技术还用于确保NRI数据提供多个时间点上变化的合法估计。

NRI调查系统使用点作为采样单位,而不是农场或田地;土地使用和土地单位边界在该国某些地区经常变化,诸如土壤类型等因素并未遵循人为引起的边界,例如土地单位边界。使用点已使NRI调查过程可以生成包含数十个因素(数据元素)的数据库,这些数据库在多年内已正确相关,因此基于数据的分析和推断使用的是纵向数据的适当组合。

由于NRI调查计划基于科学和严格的样本调查协议,因此维护和保护NRI数据收集站点的完整性和机密性至关重要。USDA和NRCS政策规定,将执行NRI计划,以便“维护与数据收集站点位置有关的信息和材料的机密性和管理访问权,这些站点的位置由坐标系统标识,在地图或照片上描述,直接观察当地情况和为清单而汇编的其他材料,这些材料不构成公共信息,只能用于官方清单用途或经农业部长批准的用途。所有NRI负责人和数据收集者都必须签署保密协议,该协议定义了参与NRI数据收集的人员对程序敏感信息的访问级别。标识所有者,运营商或数据收集站点的NRI数据不得向公众发布。年的《农场安全和农村投资法》以及年的《食品,保护和能源法》也对某些保密条款做出了规定。

3资源评估:土地评价与场地评估(theLandEvaluationandSiteAssessment,LESA)

美国农业部NRCS还通过LESA项目对土地进行评估。LESA系统可帮助州和地方官员做出合理的土地使用决策。结合森林措施和牧场参数,LESA可以提供一个技术框架,根据当地资源评估和场地考虑对土地进行排序。该系统基于现有知识,但灵活地适应州、县或地区之间的差异。可以在各级政府(州、县或乡镇)或针对美国农业部指定的主要土地资源区(MLRA)等地区开发LESA系统。LESA利用了遍布美国的土壤调查信息和解释,以及社区规划人员经常使用的规划概念和原则。

土地评价。在农业用地评价中,对土壤进行评级,然后将其划分为从最适合到最不适合特定农业用途(例如农田,林地或牧场)的组。然后,为每个组确定相对值。例如,可以为最佳组分配的值,而为所有其他组分配较低的值。土地评估基于国家土壤合作调查的数据,该数据通常被称为世界上最大,最有价值的自然资源数据库。

场地评估。现场评估涉及3个主要领域:与场地农业用途相关的非土壤因素;与发展压力有关的因素;其他公共价值。

根据本地需求和目标,为每个选择的因素分配一个可能的值范围。该过程为制定土地使用决策提供了合理、一致、可靠的基础。

LESA的框架:

LESA是将土壤质量因子与其它影响该区域作为持续农业用地的重要因子相结合的系统。土壤质量因子分组在土地评价(LandEvaluation,LE)中,其它因子分组在现场评估(SiteAssessment,SA)中。SA因子包括3种类型是:与农业用地有关的非土壤因子、与开发压力有关的因子、该区域的社会价值。因此,农业LESA系统包括以下部分:

LE:以土壤为基础的因子;

SA:(1)除了与农业生产力或者农业生产实践制约因素相关的土壤质量因子;(2)与开发压力或土地转化因子;(3)与社会价值相关的因子,如历史价值或景观价值。

4土壤调查:国家合作土壤调查(NationalCooperativeSoilSurvey,NCSS)4.1国家合作土壤调查基本情况

全国合作土壤调查(NCSS)是联邦、地区、州和地方机构以及私人实体和机构的全国性合作伙伴关系。这一伙伴关系致力于合作调查、清点、记录、分类、解释、传播和出版有关美国及其托管领土和公共财富的信息。NCSS的活动在国家、地区(如主要土地资源区)和州一级开展。自然资源保护局(NRCS)土壤科学处(SoilScienceDivision)负责领导美国农业部的土壤调查活动,领导和协调NCSS活动,并将土壤测量技术推广到全球应用。

美国国家合作土壤调查可以追溯到年,但早期的土壤调查工作规模是有限的,主要分散在一些农场,而且存在的问题也不少。为了加快完成全国性土壤调查工作,年,美国农业部通过了国家合作土壤调查计划(NCSS),即由联邦及州的相关机构与大学等共同合作以完成全国的土壤调查工作。农业部自然资源保护局(NRCS)在行政上对其领导,以提供相关的协调工作。在国家合作土壤调查计划的推动下,土壤调查工作很快地开展起来。根据工作组的意见,首先将全国划分为17个土地资源调查区,然后以县为基本单元逐步展开工作。州级机构是土壤调查工作的主要实践者,大学则主要从技术上负责有关土壤调查事宜,比如相关规范标准的拟订等,联邦机构主要从行政上负责有关技术规范标准拟订、修正、维护以及相关产品开发、组织技术培训等。通过这样的合作,从各个方面确保了土壤调查工作的顺利实施。

4.2美国土壤信息系统

从国家合作土壤调查计划实施到现在,取得了一系列调查研究成果,其中最重要的成果就是美国土壤信息系统。

美国土壤信息系统由6个基本数据库组成:土壤特性记录(SCR)、土壤系统分类单元记录(TUR)、土壤制图单元记录(MUR)、土壤调查地理数据库(SSURGO)、级土壤地理数据库(STATSGO)、国家土壤地理数据库(NATSGO)。各数据库在系统工具的组织、管理下实现各种应用。

4.3网络土壤调查(WebSoilSurvey,WSS)

目前,美国国家合作土壤调查的数据和信息发布于网络土壤调查(WebSoilSurvey,WSS)。从年到年,美国国家合作土壤调查报告采用印刷版形式,年将网络土壤调查列为官方信息源后,逐步取消了报告的印刷,并将各州县纸质版报告转换为PDF格式在网络发布。WSS由美国农业部自然资源保护局(NRCS)运营,通过该网站,可访问世界上最大的自然资源信息系统。NRCS可以在线获取全国95%以上县的土壤图和数据,并预计在不久的将来将有%的土地图和数据可用。该站点可以在线更新和维护,作为土壤调查信息的唯一权威来源。

5水资源调查项目5.1雪调查和供水预测(SSWSF)计划(SnowSurveyandWaterSupplyForecasting(SSWSF)Program)

年,自然资源保护局建立了正式的合作雪调查和供水预测(SSWSF)计划,以进行雪调查并为美国西部开发准确可靠的供水预测,而西部的绝大部分水来自随着冬季积雪的融化,积雪数据为水管理人员、农业、水坝运营、休闲人士和企业提供了至关重要的信息。

5.1.1雪调查计划

在SSWSF项目的早期,雪地测量员们穿着滑雪板或雪鞋,沿着一系列偏远的高海拔雪道手工测量积雪。雪地摩托等雪上机器的发明,使去雪场调查变得不那么困难。几年后,空中标记被引入,使飞机飞行俯瞰成为可能。该项目目前测量了多个雪道和空中标记。

年,引进了自动雪地遥测(SNOTEL)系统。SNOTEL站点的设计可连续运行,无人值守,长达一年。自成立以来,该网络已发展到包括多个自动化SNOTEL和50个半自动SNOLITE数据收集站点。

除了通过自动和手动收集过程收集的数据外,SSWSF计划还包括来自美国陆军工程兵团(USACE)、美国垦务局(BOR)、应用气候信息系统(ACIS)、美国地质调查局(USGS)的降水、径流和水库数据,各水区和其他实体。

所有收集到的数据都经过质量控制,并存入水和气候信息系统(WaterandClimateInformationSystem,WCIS)的综合数据库。

SSWSF计划主要由数据收集办公室(DCO)和中央国家水和气候中心(NWCC)2个机构运作。

5.1.2供水预测计划

供水量预测是对特定季节(通常是春季和夏季)流经溪流上某一点的流量的预测。美国自然资源保护局(NRCS)每年1月至6月间月初以及其他所需时间发布美国西部数百个点的供水预测。

供水量预测的方法。NRCS使用统计模型来预测供水量。这些方程表示几个预测变量和目标季节性流量之间的拟合数学关系(通常为线性关系)。预测变量主要是选定测量点的雪水当量,但也可以包括降水量、前期径流和其他一些其他量。

预报变量的主要数据来源是NRCS雪遥测(SNOTEL)系统和人工雪道;其他数据来自不同的联邦、州和加拿大省级机构。目标季节性流量数据来自美国地质调查局和其他联邦和州机构。此外,目标流量通常根据人类水管理的影响进行调整,如水库蓄水量和灌溉渠改道的变化,以尽可能与自然流量条件相适应。

统计预测模型是使用电子表格和定制软件开发的。预测变量经过精心选择,以平衡预测精度、月与月的一致性、空间代表性和物理可理解性等多个目标。

在预报作业期间,水文学家检索必要的数据并运行预报模型。然后,他们与国家NRCS供水专家协商,对结果进行审查。如果需要,会进行调整,然后发布预测。

5.2水质监测与评估(WaterQualityMonitoringAssessment)5.2.1农田边缘水质监测(Edge-of-FieldMonitoring)

自愿性农田边缘水质监测使农业生产者和科学家能够量化保护工作对水质的影响。通过农田边缘监测,NRCS与生产者和保护伙伴(如大学、机构和非政府组织)合作,测量农田径流中的养分和沉积物量,并比较不同保护制度下的改善情况。

监测站使NRCS能够测量农田边缘水域的营养物和沉积物的数量,NRCS向有意自愿安装监测站的目标流域的农民提供技术和财政援助。年,NRCS首次通过环境质量激励计划(EQIP)引入农田边缘监测。

农田边缘水质监测包括2个部分:田间水质监测、数据收集和评估;农田边缘水质监测系统安装。

5.2.2国家水质计划(NationalWaterQualityInitiative,NWQI)

国家水质计划(NWQI)是美国农业部重要的一项水质计划,该计划提供了一种方法,可加速自愿的农场保护投资以及重点的水质监测和评估资源,从而为清洁水带来最大的收益。

国家水质计划由NRCS、州水质机构和美国环境保护署共同执行,开始于年。该计划旨在通过自愿保护来识别和处理受损水体。NRCS为最有需要的小流域水体以及那些计划采用保护措施来改变水质的农民提供针对性的资金与技术支持。

自年以来,国家自然资源保护委员会与多个生产商合作,通过NWQI对96万多英亩的优先流域采取保护措施。迄今为止,至少有11个受损水体得到了改善。NWQI流域的水质正在改善。国家水质局合作伙伴报告说,27%的NWQI监测流域显示至少一种NWQI监测污染物的水质有所改善(基于FY16数据)。此外,81%的改进可以归因于或与农民和牧场主实施的农业保护措施有关。

年,NCRS投资多万美元用于定向援助,帮助农民和牧场主改善全国重点河流和河流的水质。财年,NRC将有个流域获得财政援助,个流域将制定流域评估和推广战略。

NWQI已延长至财年,并进行了更新,扩大了项目的实施范围。更新内容包括重点


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