CERN农田站生物长期样地背景和耕作制度本底数据集 - 中国科学院计算机网络信息中心

中国生态系统研究网络（CERN）专题 II 区论文（已发表） • 版本 ZH2 Vol 8 (3) 2023

CERN农田站生物长期样地背景和耕作制度本底数据集

A dataset of long-term biological plot background and farming systems of CERN agricultural stations

张琳，吴冬秀，宋创业，袁伟影，贾元，桑佳文

ZHANG Lin, WU Dongxiu, SONG Chuangye, YUAN Weiying, JIA Yuan, SANG Jiawen

DOI: 10.11922/11-6035.csd.2023.0038.zh
CSTR: 32001.14.11-6035.csd.2023.0038.zh
: 10.57760/sciencedb.o00119.00039

： 2022 - 12 - 12

： 2023 - 07 - 07

： 2023 - 03 - 14

： 2023 - 09 - 21

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4769 23 0

摘要&关键词

摘要：CERN农田站生物长期样地背景和耕作制度本底数据集是CERN农田生态系统的台站在长期样地建立之初的样地和种植制度本底数据的综合集成，包含15个农田站、5个荒漠农田复合站和1个沼泽农田复合站共21个生态站148个长期样地的本底信息、代表性农田类型和耕作制度的观测记录。数据集包含生态站代码、生态站名称、样地代码、样地名称、样地类别、样地代表性、地理位置、行政位置、海拔高度、样地面积及形状、样地建立时间和设计使用年数、作物名称与轮作体系、耕作制度、灌溉制度等字段。该数据集可以为作物资源分布和农业区划等方面的研究提供基础数据支持。

关键词：中国生态系统研究网络；本底数据；耕作制度；样地背景；长期监测

Abstract & Keywords

Abstract: This dataset is a comprehensive integration of the background data of plots and cropping systems from CERN farmland ecosystems stations at the beginning of the establishment of long-term plots. It involves the background information, observation records of representative farmland types and farming systems of 148 long-term plots from 21 ecological stations, including 15 agricultural stations, 5 desert-agriculture composite stations and one wetland-agriculture composite station. The dataset covers various fields, such as station code, station name, plot code, plot name, plot type, plot representativeness, geographical location, administrative location, altitude, plot area and shape, plot establishment time and design service life, crop name and rotation system, farming system and irrigation system. The dataset can provide basic data support for the research on crop resource distribution, farming system zoning, etc.

Keywords: Chinese Ecosystem Research Network; background data; farming system; plot background; long-term observation

数据库（集）基本信息简介

数据库（集）名称	CERN农田站生物长期样地背景和耕作制度本底数据集
数据作者	张琳、吴冬秀、宋创业、袁伟影、贾元、桑佳文、王志波、王书伟、祁天会、张万红、马力、刘坤平、徐天乐、王守宇、李少伟、杨风亭、樊月玲、陈春兰、王吉顺、王艳强、刘晓利、谭稳稳、李向义、马健、杜明武、王立龙、宋光
数据通信作者	吴冬秀（wudx@ibcas.ac.cn）
数据时间范围	1980~2020年
地理区域	中国，CERN 21个农田生态站所在地区
数据量	36 KB
数据格式	.xlsx
数据服务系统网址	https://doi.org/10.57760/sciencedb.o00119.00039
基金项目	中国科学院野外站基础研究项目课题（KFJ-SW-YW043-4）；科技基础资源调查专项课题（2021FY100705）
数据库（集）组成	本数据集是长期监测样地建立之初的样地背景数据和耕作制度相关本底数据的综合集成，包括21个CERN农田生态站（15个农田站，5个荒漠-农田复合站，1个沼泽-农田复合站）共148个长期样地的本底信息、代表性农田类型和耕作制度的观测记录。本数据集包含生态站代码、生态站名称、样地代码、样地名称、样地类别、样地代表性、地理位置、行政位置、海拔高度、样地面积及形状、样地建立时间和设计使用年数、作物名称与轮作体系、耕作制度和灌溉制度等字段。

Dataset Profile

Title	A dataset of long-term biological plot background and farming systems of CERN agricultural stations
Data corresponding author	WU Dongxiu (wudx@ibcas.ac.cn)
Data author(s)	ZHANG Lin, WU Dongxiu, SONG Chuangye, YUAN Weiying, JIA Yuan, SANG Jiawen, WANG Zhibo, WANG Shuwei, QI Tianhui, ZHANG Wanhong, MA Li, LIU Kunping, XU Tianle, WANG Shouyu, LI Shaowei, YANG Fengting, FAN Yueling, CHEN Chunlan, WANG Jishun, WANG Yanqiang, LIU Xiaoli, TAN Wenwen, LI Xiangyi, MA Jian, DU Mingwu, WANG Lilong, SONG Guang
Time range	1980 – 2020
Geographical scope	21 CERN agricultural ecosystem stations in China
Data volume	36 KB
Data format	.xlsx
Data service system	https://doi.org/10.57760/sciencedb.o00119.00039
Source(s) of funding	The Basic Research Project of the Field Station of the Chinese Academy of Sciences (grant No. KFJ-SW-YW043-4); the Special Survey of Basic Scientific and Technological Resources (grant No. 2021FY100705)
Dataset composition	This dataset is a comprehensive integration of the background data of plots and cropping systems from CERN farmland ecosystems stations at the beginning of the establishment of long-term plots. It involves the background information, observation records of representative farmland types and farming systems of 148 long-term plots from 21 ecological stations, including 15 agricultural stations, 5 desert-agriculture composite stations and one wetland-agriculture composite station. The dataset covers various fields, such as station code, station name, plot code, plot name, plot type, plot representativeness, geographical location, administrative location, altitude, plot area and shape, plot establishment time and design service life, crop name and rotation system, farming system and irrigation system.

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引言

农业关乎国家粮食安全、资源安全和生态安全^[1-2]，对我国农田生态系统的结构和功能及相关的环境要素、人类活动以及社会经济等因素进行长期观测和深入研究具有重要意义。农田是人工建立和依赖人工管理的以农作物种植为中心的土地利用类型，农田耕作制度和灌溉等管理方式贯穿农田生产过程的始终，直接决定作物生长和产量形成，也对农田生态环境产生影响。因此，对农田耕作制度演变规律和发展，以及定量化的研究是农业可持续发展的基础^[3]。

中国生态系统研究网络（Chinese Ecosystem Research Network, CERN）成立于1989年，共有38个陆地站，其中农田站15个，荒漠农田复合站5个，沼泽农田复合站1个。自1998年起，所属的生态站均设立1个综合观测样地、数个辅助观测样地和站区调查点样地。农田站的长期样地均为其所在区域内最具有代表性的农田类型及栽培管理模式类型。很多生态站的长期样地建立非常早，例如桃源站长期样地建立于1980年，常熟站长期样地建立于1988年，封丘站长期样地建立于1989年。依托这些长期监测样地，农田站积累了大量有关农田种植类型、管理方式及作物性状及其动态变化的宝贵观测数据。

依据2004年以来生态站填报的长期监测样地背景信息记录和长期观测数据，本研究汇总、梳理了长期样地的建立背景、代表性和耕作制度等数据，通过审核-台站核查-复审等过程，建立样地背景信息和耕作制度本底数据集。本数据集涵盖了中国生态系统研究网络自1980–2020年间所有农田生态系统生态站148个长期监测样地，其中综合观测场样地24个，辅助观测场样地68个，站区调查点样地56个。对所有样地的背景和耕作制度本底信息进行描述，不仅有助于促进CERN农田生态系统长期观测数据的共享和使用，也为开展全国及区域尺度的农业生态相关研究提供了基础数据源，有利于耕作和灌溉制度变化、农业区划、粮食生产、土地利用、土壤环境变化等方面的研究。

1 数据采集和处理方法

1.1 数据来源

数据来源于CERN分布于全国的21个典型农田和农田复合生态系统的生态站，每个生态站均有多个长期观测样地，生态站代码、名称、经纬度等信息及长期样地数量见表1。每个生态站在样地建立时均收集了样地本底信息，记录样地建立起至2004年的耕作制度，于2004年统一填报至CERN。

表1 CERN农田及农田复合生态系统台站名称及地理位置信息

生态站代码	生态站简称	生态站名	生态系统类型	地理位置	海拔高度 (m)	生物长期监测样地数量
AKA	阿克苏站	阿克苏水平衡试验站	农田	40º37'04"N, 80º49'46"E	1028	3
ASA	安塞站	安塞水土保持综合试验站	农田	36°48′44″N, 109°20′32″E	1009	14
CSA	常熟站	常熟农业生态试验站	农田	31°32′55″N, 120°41′52″E	1.3	6
CWA	长武站	长武农田生态系统研究站	农田	35°14′24″N, 107°40′59″E	1220	6
FQA	封丘站	封丘农业生态实验站	农田	35°01′07″N, 114°32′53″E	67.5	10
HJA	环江站	环江喀斯特生态系统观测研究站	农田	24°44′20″N, 108°19′24″E	278	8
HLA	海伦站	海伦农田生态系统观测研究站	农田	47°27′16″N, 126°55′30″E	234	6
LCA	栾城站	栾城农业生态系统试验站	农田	37°53′19.6″N, 114°41′34″E	50.1	7
LSA	拉萨站	拉萨农业生态试验站	农田	29°40′35″N, 91°20′34″E	3688	13
QYA	千烟洲站	千烟洲红壤丘陵综合开发试验站	农田	26°44′44″N, 115°04′3″E	53.5	5
SYA	沈阳站	沈阳农田生态系统研究站	农田	41°31′5″N, 123°22′3″E	42	10
TYA	桃源站	桃源农业生态试验站	农田	28°55′47″N, 111°26′26″E	94	13
YCA	禹城站	禹城综合试验站	农田	36°49′39″N, 116°34′9″E	22	6
YGA	盐亭站	盐亭紫色土农业生态试验站	农田	31°16′16″N, 105°27′22″E	420	8
YTA	鹰潭站	鹰潭红壤生态试验站	农田	28°12′21″N, 116°55′40″E	46	9
SJM	三江站	三江平原沼泽湿地生态试验站	沼泽农田复合	47°35′17″N, 133°29′57″E	56	2
CLD	策勒站	策勒沙漠研究站	荒漠农田复合	37°01′16″N, 80°43′37″E	1315	7
FKD	阜康站	阜康荒漠生态系统研究站	荒漠农田复合	44°17′28″N, 87°55′55″E	470	4
LZD	临泽站	临泽内陆河流域研究站	荒漠农田复合	39°20′55″N, 100°07′50″E	1382	4
NMD	奈曼站	奈曼沙漠化试验站	荒漠农田复合	42°55′45″N, 120°41′55″E	358	3
SPD	沙坡头站	沙坡头沙漠研究试验站	荒漠农田复合	37°27′15″N, 105°00′21″E	1233	4

1.2 数据获取方法

CERN农田站生物长期样地背景和耕作制度观测采用人工观测方式，对于观测地点、观测时间、观测对象、观测方法和数据记录具有统一的要求，简述如下：

观测地点：CERN的生物长期监测样地，这些样地均为具代表性的农田生态系统类型的中心区域，或者代表重要的种植及栽培管理模式类型。

观测时间：在样地建立当年，进行样地背景信息记录，并持续进行样地耕作制度记录。2004年，CERN对长期样地本底信息进行规范化的填报。

观测内容：按照CERN统一规定的样地本底信息记录要求开展观测^[4]，包括样地地理位置、面积和形状、海拔高度、代表性，耕作制度和农户信息等。

观测方法：人工观测，对综合观测场和辅助观测场的作物种类、种植模式和水肥管理措施等进行详细记录，站区调查点观测数据为农户调查和记录。

2 数据样本描述

CERN农田站生物长期样地背景和耕作制度本底数据集包括21个农田和农田复合生态系统生态站148个长期生物监测样地的观测记录，其中综合观测场样地24个，辅助观测场样地68个，站区调查点样地56个。

本数据集数据量36 KB，数据字段包括生态站代码、生态站名称、样地代码、样地名称、样地类别、样地代表性、地理位置、行政位置、海拔高度、样地面积及形状、样地建立时间和设计使用年数、作物名称与轮作体系、耕作制度、灌溉制度等。数据表结构见表2。

表2 CERN农田站生物长期样地背景和耕作制度本底数据集

数据项	实例
序号	25
生态站代码	CSA
生态站名称	常熟农业生态试验站
样地代码	CSAZH01ABC_01
样地名称	常熟站综合观测场长期采样地
样地类别	综合观测场
样地代表性	长江三角洲太湖平原典型稻田
地理位置	31°32′55″N-31°32′56″N，120°41′52″E-120°41′53″E
行政位置	江苏省常熟市辛庄镇潭荡村
海拔高度/(m)	1.3
样地面积及形状/(m × m)	40 × 30
建立时间和设计使用年数	1998年，长期
作物名称与轮作体系	水稻-冬小麦连作
耕作措施	秧田育秧，稻田泡田机械上水后拖拉机耙田，整平后移栽插秧。小麦在水稻收割后机械翻耕后撒播。
灌溉制度	小麦不需灌溉，水稻为河水灌溉，执行泡田-灌溉-烤田-间歇灌溉的灌溉制度。

3 数据质量控制和评估

为保证观测数据质量，CERN采取以下数据质量控制措施：

（1）制定严格的生物长期监测样地管理与农田耕作制度观测规范，对观测地点、时间、内容、方法、步骤和数据记录都做了详细规定，具体内容参考《陆地生态系统生物观测指标与规范》^[4]。

（2）定期开展农田生物观测的理论和实践培训，提升生态站观测人员的业务能力。

（3）针对各个生态站的每一个样地的背景数据和耕作制度本底数据，均通过初审-生态站核查-复审-生态站确认的数据质量控制过程，确保数据质量。

4 数据使用建议

CERN农田站生物长期样地背景和耕作制度本底数据集涉及全国主要的典型农田生态系统类型，是CERN农田生态系统生物监测数据质量的基础保证，对全面、深入理解和使用CERN农田生态系统生物长期监测数据具有重要作用，这些数据也是开展作物资源分布、耕作制度演变和农业区划研究的基础资料，对探索全球变化背景下，农业生态资源安全与可持续发展具有重要的意义。

数据由国家生态科学数据中心（http://www.cnern.org.cn）和Science Data Bank（https://ecodb.scidb.cn/）提供数据下载服务。

数据作者分工职责

张琳（1983—），女，安徽省六安市人，博士，高级工程师，生态学。主要承担工作：数据整理、校对与论文撰写。

吴冬秀（1967—），女，湖南省张家界市人，博士，正高级工程师，生态学。主要承担工作：数据整理、审核与论文修改。

宋创业（1980—），男，安徽省宿州市人，博士，高级工程师，生态学。主要承担工作：数据审核与修订。

袁伟影（1989—），女，安徽省阜阳市人，硕士，生态学。主要承担工作：数据整理与校对修订。

贾元（1999—），男，浙江省金华人，硕士研究生，生态学。主要承担工作：数据校对与修订。

桑佳文（1999—），女，河南省驻马店市人，硕士研究生，生态学。主要承担工作：数据校对与修订。

王志波（1985—），男，山东省威海市人，硕士，助理实验师，水土保持与荒漠化防治。主要承担工作：安塞站数据校对与修订。

祁天会（1997—），男，新疆阿拉尔市人，学士，草业科学。主要承担工作：阿克苏站数据校对与修订。

王书伟（1983—），男，山东省新泰市人，博士，高级工程师，土壤学。主要承担工作：常熟站数据校对与修订。

张万红（1974—），男，陕西省宝鸡市人，博士，实验师，生态学。主要承担工作：长武站数据校对与修订。

马力（1979—），男，安徽省阜阳市人，博士，高级工程师，土壤生态学。主要承担工作：封丘站数据校对与修订。

刘坤平（1987—），男，湖南省常德市人，学士，工程师，农学。主要承担工作：环江站数据校对与修订。

王守宇（1974—），男，山东省莒县人，硕士，高级工程师，作物栽培学。主要承担工作：海伦站数据校对与修订。

徐天乐（1986—），男，辽宁省沈阳市人，博士，助理研究员，微生物生态学。主要承担工作：栾城站数据校对与修订。

李少伟（1985—），男，河南省漯河市人，硕士，高级工程师，资源生态学。主要承担工作：拉萨站数据校对与修订。

杨风亭（1973—），女，山东郓城人，博士，高级工程师，生态系统生态学。主要承担工作：千烟洲站数据校对与修订。

樊月玲（1980—），女，河南省漯河市人，硕士，高级工程师，土壤生态学。主要承担工作：沈阳站数据校对与修订。

陈春兰（1981—），女，四川省广安市人，硕士，高级工程师，生态学。主要承担工作：桃源站数据校对与修订。

王吉顺（1965—），男，山东省禹城市人，大专，高级工程师，农学。主要承担工作：禹城站数据校对与修订。

王艳强（1980—），男，重庆酉阳人，硕士，工程师，土壤学。主要承担工作：盐亭站数据校对与修订。

刘晓利（1979—），女，河北省鹿泉区人，博士，高级工程师，土壤学专业。主要承担工作：鹰潭站数据校对与修订。

谭稳稳（1986—），男，山东省东营市人，博士，工程师，环境科学。主要承担工作：三江站生物监测与数据校对。

李向义（1969—），男，新疆乌鲁木齐市人，博士，研究员，生态学。主要承担工作：策勒站植物名录校对与修订。

马健（1969—），男，新疆乌鲁木齐市人，博士，研究员，生态学。主要承担工作：阜康站植物名录校对与修订。

杜明武（1963—），男，辽宁省沈阳市人，学士，高级工程师，生态学。主要承担工作：临泽站植物名录校对与修订。

王立龙（1998—），男，甘肃兰州人，博士，助理研究员，生态学。主要承担工作：奈曼站数据校对与修订。

宋光（1987—），男，陕西省咸阳市人，博士，助理研究员，生态学。主要承担工作：沙坡头站数据校对与修订。

致谢

感谢CERN台站在样地背景与耕作制度本底数据核对返修中的工作和帮助。

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吴冬秀, 张琳, 宋创业. 陆地生态系统生物观测指标与规范[M]. 北京: 中国环境出版集团, 2019. [WU D X, ZHANG L, SONG C Y. Protocols for standard biological observation and measurement in terrestrial ecosystems[M]. Beijing: China Environmental Science Press, 2019.]

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数据引用格式

张琳, 吴冬秀, 宋创业, 等. CERN农田站生物长期样地背景和耕作制度本底数据集[DS/OL]. Science Data Bank, 2023. (2023-04-14). DOI: 10.57760/sciencedb.o00119.00039.

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稿件与作者信息

论文引用格式

张琳, 吴冬秀, 宋创业, 等. CERN农田站生物长期样地背景和耕作制度本底数据集[J/OL]. 中国科学数据, 2023, 8(3). (2023-09-21). DOI: 10.11922/11-6035.csd.2023.0038.zh.

张琳

ZHANG Lin

数据整理、校对与论文撰写。

（1983—），女，安徽省六安市人，博士，高级工程师，生态学。

吴冬秀

WU Dongxiu

数据整理、审核与论文修改。

wudx@ibcas.ac.cn

（1967—），女，湖南省张家界市人，博士，正高级工程师，生态学。

宋创业

SONG Chuangye

数据审核与修订。

（1980—），男，安徽省宿州市人，博士，高级工程师，生态学。

袁伟影

YUAN Weiying

数据整理与校对修订。

（1989—），女，安徽省阜阳市人，硕士，生态学。

贾元

JIA Yuan

数据校对与修订。

（1999—），男，江苏省金华人，硕士研究生，生态学。

桑佳文

SANG Jiawen

数据校对与修订。

（1999—），女，河南省驻马店市人，硕士研究生，生态学。

中国科学院野外站基础研究项目课题（KFJ-SW-YW043-4）；科技基础资源调查专项课题（2021FY100705）

The Basic Research Project of the Field Station of the Chinese Academy of Sciences (grant No. KFJ-SW-YW043-4); the Special Survey of Basic Scientific and Technological Resources (grant No. 2021FY100705)

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出版历史

I区发布时间：2023年3月14日（版本ZH1）

II区出版时间：2023年9月21日（版本ZH2）