Reflections on Building a Comprehensive Observation Network for Natural Resource Components: A Case Study of the Middle and Lower Yangtze River Basin

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.145

Abstract

Abstract:

Building on the strategic guidance provided by the “Development of Scientific and Technological Innovation in Natural Resources”, this study explores the innovative development of a multi-technology integrated observation system for natural resource elements, focusing on the core area and ecological barrier of the middle and lower Yangtze River Basin.The research systematically addresses three critical constraints affecting regional observation network effectiveness: Ⅰ) Lack of systemic coupling due to single-element monitoring; Ⅱ) Data heterogeneity hindering cross-domain integrated analysis; Ⅲ) Lagging intelligent technology application limiting dynamic assessment capabilities.Breaking through traditional monitoring paradigms byintroducing the innovative “three-level gradient observation system”, the study pioneers a dimensional station network framework of “1+12+52”(comprehensive central station-regional stations-specialized stations), effectively bridging the research gap in basin-scale natural resource system coupling.Taking Huangshan Observation and Research Station for Land-water Resources as an example, multi-element collaborative monitoring has significantly enhanced data collection efficiency, enabling synchronous dynamic monitoring of hydrological, soil, and vegetation parameters.The innovation in the technical system leads to the development of a “coupling of elements-process simulation-effect assessment” observation paradigm, which markedly improves the analysis of ecological processes and the prediction of system responses.Practical applications demonstrate that the comprehensive observation network effectively resolves fragmentation issues in traditional monitoring, providing full-element, multi-scale data support for dynamic resource management in the Yangtze Economic Belt.The innovative design offers a scalable reference for building a “mountain-water-forest-farmland-lake-grassland-desert” life communities.The research outcomes substantially enhance regional ecological security early-warning capabilities and scientific decision-making levels, providing crucial technical support for modernizing China’s natural resource governance system.Implementation results show significant improvements in cross-departmental data interoperability and ecological risk prediction accuracy compared to conventional methods.

Key words: integrated natural resource monitoring, system coupling analysis, gradient observation networ, multi-source data fusion

CLC Number:

P962

REN Jijun, XIAO Yuexin, SUN Zelong, ZHAO Yuan, CHENG Ming, CHEN Panpan, LAN Jianmei. Reflections on Building a Comprehensive Observation Network for Natural Resource Components: A Case Study of the Middle and Lower Yangtze River Basin[J]. Geoscience, 2025, 39(02): 384-395.

Figures/Tables 6

Fig.1 Control area map of the comprehensive observation network for natural resource elements in the middle-lower reaches of the Yangtze river (Data of the control area are from Liu Xiaohuang.[35])

Fig.2 Resource distribution map of the study area (data from data platform of Resources and Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences: https://www.resdc.cn/)

Table 1 Basic data and their sources

数据	来源
长江下游流域观测站网控制区划数据	全球视角下的中国自然资源区划^[35]
研究区资源分布	中国科学院资源环境科学数据平台 (https://www.resdc.cn/)
自然资源变化监测数据	来源于黄山水土资源野外科学观测研究站实测数据

Fig.3 Division of natural resources and distribution map of existing observation stations in the study area(control zone data from Liu Xiaohuang [35] and the field stations information of the Chinese Academy of Sciences)

Fig.4 Research area I, II and III station planning and deployment(control zone sourced from Liu Xiaohuang[35])

Fig.5 Groundwater level elevation and burial depth in the Xiuning-Tunxi Basin during the wet season of 2024

References 57

[1]	万年庆, 罗焕枝, 刘学功. 对自然资源概念的再认识[J]. 信阳师范学院学报(自然科学版), 2008, 21(4): 630-634.
[2]	马永欢, 吴初国, 黄宝荣, 等. 一图看懂什么是自然资源[J]. 青海国土经略, 2018(2): 30-32.
[3]	张继贤, 顾海燕, 杨懿, 等. 自然资源要素智能解译研究进展与方向[J]. 测绘学报, 2022, 51(7): 1606-1617. DOI
[4]	高妍蕊. 全面推动长江经济带高质量发展[J]. 中国发展观察, 2020(22): 39-40.
[5]	杨振, 丁启燕, 周晴雨, 等. 长江中下游地区人口健康水平空间分异特征与地理影响因子[J]. 地理与地理信息科学2018, 34(6): 77-84, 2.
[6]	董文. “十一五”粮食丰产科技工程增产增效的成效分析[J]. 作物杂志, 2012(3): 12-15.
[7]	吴琦. 《长江经济带发展规划纲要》正式印发[J]. 中国商界, 2016(10): 67.
[8]	何洪林, 于贵瑞. 《中国生态系统研究网络(CERN)专题》卷首语[J]. 中国科学数据, 2020, 5(1): 2.
[9]	沈运华, 张秀荣, 刘晓煌, 等. 陆表自然资源综合观测体系构建的思考[J]. 中国国土资源经济, 2023, 36(2): 72-80.
[10]	范惠芳. 中国国际重要湿地生态状况长时序遥感评价研究[D]. 上海: 华东师范大学, 2023.
[11]	黄国勤. 长江中下游地区农业绿色发展的意义、问题及对策[J]. 浙江农业科学, 2020, 61(9): 1699-1706. DOI
[12]	王成, 钟良, 段锦章, 等. 基于ArcGIS长江流域水土流失遥感监测质量检查[J]. 水利水电快报, 2021, 42(9): 79-84.
[13]	张慧, 高吉喜, 乔亚军. 长江经济带生态环境形势和问题及建议[J]. 环境与可持续发展, 2019, 44(5): 28-32.
[14]	林程吉. 长江中游湿地资源特点、价值与存在问题及保护对策[J]. 咸宁学院学报, 2010, 30(7): 30-31.
[15]	黄硕琳, 王四维. 长江流域濒危水生野生动物保护现状及展望[J]. 上海海洋大学学报, 2020, 29(1): 128-138.
[16]	蔡述明, 杜耘, 曾艳红. 长江中下游水土环境的主要问题及其对策[J]. 长江流域资源与环境, 2002, 11(6): 564-568.
[17]	李锦. 西部生态经济建设[M]. 北京: 民族出版社, 2001.
[18]	崔军丽. 江汉平原近百年湖泊湿地格局演变特征研究[D]. 开封: 河南大学, 2021.
[19]	王威, 隋兵, 林南, 等. 基于Landsat遥感数据的洞庭湖面积变化研究[J]. 气象科技进展, 2020, 10(3): 128-132.
[20]	余姝辰. 基于历史地图和多源遥感数据的近百年来洞庭湖区江湖格局演化[D]. 武汉: 中国地质大学, 2021.
[21]	李欣, 刘云国, 吴立勋, 等. 洞庭湖的景观动态分析[J]. 长江流域资源与环境, 2002, 11(6): 543-548.
[22]	刘海, 魏伟, 黄健敏, 等. 长江流域(安徽段)土壤-作物系统重金属污染特征及健康风险评价[J]. 环境科学, 2023, 44(3): 1686-1697.
[23]	李思远, 侯青叶, 汤奇峰, 等. 湖南株洲土壤-水稻籽实间Cr迁移特征及其影响因素[J]. 现代地质, 2024, 38(3):775-783.
[24]	徐峣, 张贵宾, 江国明, 等. 地壳校正在长江中下游地区远震层析成像中的应用[J]. 现代地质, 2014, 28(1): 224-233.
[25]	汪飞. 市人民政府关于2020年度全市环境状况和环境保护目标完成情况暨长江流域生态环境保护和修复工作情况的报告[EB]. 孝感市人民代表大会常务委员会公报, 2021(3): 5-13.
[26]	张茂超. 三峡库区土壤重金属污染研究进展[J]. 南方农业, 2016, 10(10): 31-33.
[27]	顾朝军, 朱永清, 黄立文, 等. 长江流域水土流失变化及影响因素分析[J]. 中国防汛抗旱, 2022, 32(S1): 24-29.
[28]	邓先瑞, 黄建武. 长江流域资源环境与可持续发展研究[J]. 经济地理, 2003, 23(4): 516-519, 523.
[29]	蒋光毅, 黄嵩, 郭宏忠. 三峡库区水土流失综合治理现状与展望[J]. 中国水土保持, 2021(8): 27-29.
[30]	刘纪根, 丁文峰, 黄金权. 长江流域水土保持科学研究进展及展望[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(10): 54-59. DOI
[31]	吴协保, 宁小斌, 肖金顶, 等. 长江经济带石漠化防治形势与对策研究[J]. 中南林业调查规划, 2021, 40(4): 68-72.
[32]	周斯怡, 殷晓洁, 汤瑞权, 等. 长江上游典型石漠化地区生态环境质量评价[J]. 浙江农林大学学报, 2022, 39(4): 783-791.
[33]	向浩, 林枫, 伍遇普, 等. 长江中游宜昌段浮游动物群落结构特征与环境因子相关性分析[J]. 黑龙江水产, 2022, 41(5): 3-12.
[34]	徐力刚, 谢永宏, 王晓龙. 长江中游通江湖泊洪泛湿地生态环境问题与研究展望[J]. 中国科学基金, 2022, 36(3): 406-411.
[35]	刘晓煌, 刘晓洁, 江东, 等. 全球视角下的中国自然资源区划[M]. 北京: 科学出版社, 2023.
[36]	中国大百科全书总编辑委员会《中国地理》编辑委员会中国大百科全书出版社编辑部. 中国大百科全书-中国地理[M]. 北京: 中国大百科全书出版社, 1993.
[37]	王苏民, 窦鸿身. 中国湖泊志[M]. 北京: 科学出版社, 1998.
[38]	羊向东, 董旭辉, 陈旭, 等. 长江经济带湖泊环境演变与保护、治理建议[J]. 中国科学院院刊, 2020, 35(8): 977-987.
[39]	崔冬冬, 李勃, 王世平. 长三角地区甜樱桃栽培技术[J]. 中国南方果树, 2014, 43(6): 141, 144.
[40]	闫金友, 潘青, 汪时春. 英山县大棚草莓发展现状及标准化栽培技术[J]. 农民致富之友, 2021(25): 96-97.
[41]	文炯. 长江中下游地区水稻土的有机质特征[D]. 长沙: 湖南农业大学, 2009.
[42]	中华人民共和国年鉴[M]. 北京: 新华出版社, 2023.
[43]	国家林业和草原局. 国家林业和草原局关于印发《“十四五”国家储备林建设实施方案》的通知[J]. 自然资源通讯, 2023(6): 39-41.
[44]	吕古贤, 张宝林, 吕承训, 等. 长江中下游地区新华夏构造体系的“米字型”结构特征[J]. 现代地质, 2021, 35(5): 1240-1250.
[45]	胡海波, 项卫东. 长江中下游环境特征与洪灾的关系[J]. 南京林业大学学报, 1999, 23(2): 37-41.
[46]	秦贤宏, 陈雯, 段学军, 等. 复杂地貌区域生态敏感区综合评价与保护对策: 以广西钦州市为例[J]. 自然资源学报, 2013, 28(4): 608-617. DOI
[47]	刘纪远, 匡文慧, 张增祥, 等. 20世纪80年代末以来中国土地利用变化的基本特征与空间格局[J]. 地理学报, 2014, 69(1): 3-14.
[48]	侯志勇, 谢永宏, 陈心胜, 等. 洞庭湖湿地植物生活型与生态型[J]. 湖泊科学, 2016, 28(5): 1095-1102.
[49]	李峰, 谢永宏, 陈心胜, 等. 三峡工程运行对洞庭湖湿地植被格局的影响及调控机制[J]. 农业现代化研究, 2018, 39(6): 937-944.
[50]	邓正苗, 谢永宏, 陈心胜, 等. 洞庭湖流域湿地生态修复技术与模式[J]. 农业现代化研究, 2018, 39(6): 994-1008.
[51]	肖粤新, 王步清, 巩浩, 等. 关于融入自然资源调查监测体系的草原资源监测如何开展的思考[J]. 草业科学, 2022, 39(12):2683-2694.
[52]	刘晓煌. 自然资源要素综合观测和研究专辑序言[J]. 草业科学, 2022, 39(12): 2470.
[53]	刘晓煌, 刘晓洁, 程书波, 等. 中国自然资源要素综合观测网络构建与关键技术[J]. 资源科学, 2020, 42(10): 1849-1859. DOI
[54]	刘晓煌, 刘玖芬. 自然资源要素综合观测网络工程简介[J]. 中国地质, 2022, 49(3): 678.
[55]	方建新. 黄山市桑科植物资源及开发利用研究[J]. 中国林副特产, 2009, (6): 73-74.
[56]	刘慧娴, 陆安平, 杨慜宸, 等. 十年: 只为一江碧水向东流[J]. 中国财政, 2022, (14): 86-88.
[57]	刘付程, 顾也萍, 史学正. 安徽休屯盆地紫色土的特性和系统分类[J]. 土壤通报, 2002, 33(4): 241-245.