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1、水土保持生态修复监测评价指标体系及方法研究摘要 我国严重的环境问题，对我国生态环境以及经济建造成了很大的影响，阻碍了我国资源、环境、社会、经济的可持续发展。因此在综合分析国内外生态修复研究进展、发展趋势、存在问题的基础上，根据我国水土流失造成生态系统退化的特殊性，以及水土保持生态修复的特点，提出了一系列我国水土保持生态修复过程中需要深入研究的科学问题，对水土保持生态修复监测评价指标体系进行研究。关键词 水土保持;生态修复;监测1 生态修复概念确定生态恢复(Ecological Restoration)是水土保持生态建设的深化和发展，对生态修复的研究从19世纪30年代开始，1980年Cairns
2、主编的受损生态系统的恢复过程一书出版以后，生态修复才开始作为生态学的一个分支进行系统的研究。欧美国家对此的研究较早，Diamond在1987年提出生态恢复就是再造一个自然群落、或再造一个自我维持并保持后代具持续性的群落，而Jordan在1995则认为，使生态系统恢复到先前或历史上(自然的或非自然的)的状态即为生态恢复1；Harper研究发现，生态恢复是关于组装并试验群落和生态系统如何工作的过程2；国际恢复生态学会(Society for Ecological Restoration)先后提出三个定义，但最终确定为生态恢复是帮助研究生态整合性的恢复和管理过程的科学，生态整合性包括生物多样性、生态
3、过程和结构、区域及历史情况、可持续的社会实践等广泛的范围3；Cairns认为，生态恢复是使受损生态系统的结构和功能恢复到受干扰前状态的过程4；另外，Egan认为，生态恢复是重建某区域历史上有的植物和动物群落，而且保持生态系统和人类的传统文化功能的持续性的过程5。综上，生态恢复既可以依靠生态系统本身的自组织和自调控能力，也可以依靠人工调控能力。但是并未说明生态系统的自身组织、自我调控功能以及人工调控能力在生态恢复作用的主次地位。我国学者根据统一“生态”的内涵、与国际上确定的生态修复概念相应、以及生态修复的通用性的原则将生态修复的概念确定为：生态恢复(Ecological Restoration)
4、是指在特定的区域、流域内，依靠生态系统本身的自组织和自调控能力的单独作用，或依靠生态系统本身的自组织和自调控能力与人工调控能力的复合作用，使部分或完全受损的生态系统恢复到相对健康的状态6。2 水土保持生态修复理论我国水土流失是头号环境问题，对我国生态环境、经济建设造成多种危害，成为我国资源、环境与社会、经济可持续发展的主要障碍之一。我国对此进行了大量的研究7-10建国以后我国开展了大规模的水土流失综合治理工作，并取得了显著的成绩11。从2000年以后我国出现“水土保持生态修复”一词，这是我国特有的。水土保持生态修复是具有普遍意义的生态修复的一种类型，但也具有其独特的特征，即水土保持生态修复概念
5、的界定应符合中国的土壤侵蚀面积广、强度大，经济落后，人口众多等国情。杨爱民把生态修复概念界定为：依靠生态系统本身的自组织和自调控能力与人工调控能力的复合作用，或在特定区域、流域内，依靠生态系统本身的自组织和自调控能力的单独作用，使部分或完全受损的生态系统恢复到相对健康的状态。恢复生态学应用的研究理论较多,但人为设计与自我设计理论是惟一从恢复生态学中产生的理论。人为设计理论则认为，通过工程方法和植物重建可以直接恢复退化的生态系统，但恢复的类型可能是多种多样的；而自我设计理论的主要观点认为，只要有足够的时间,随着时间的推移，退化生态系统将根据环境条件合理组织自己并会最终改变其组分。水土保持生态修复
6、工程就是利用生态恢复的人为设计理论，在对水土流失地区受损生态系统进行健康诊断的基础上，对水土流失地区进行合理分区，确定水土保持生态修复的目标、途径与标准，加快生态恢复进程，使生态恢复能够达到人为设计的目标。3 水土保持生态修复监测指标体系设计原则 生态修复监测指标体系应能够全面、客观地反映生态修复过程中环境条件的变化、人为因素的消长,特别是生态系统自身的演变规律、可持续性、生产力水平、养分和水分保持力、环境之间的相互作用等。为使监测达到预期目标，进行监测时应遵循代表性、系统性、连续性和动态性以及层次性原则12，同时监测指标值的采集或获得比较容易操作。为此，设计其监测原则为：3.1 系统性原则应
7、从自然、经济和社会等多方面,系统地选择监测指标，从多个角度反映水土保持生态修复工程实施情况及生态环境的总体特征。3.2 代表性原则生态系统的构成包括大气、水、岩土、生物等方面的众多因子，各因子之间的关系错综复杂，生态效益表现在生态系统结构和功能等方面，若面面俱到，既不现实也无必要，应选择一些具有代表性的、能够反映生态修复效果的主要因子作为监测指标。3.3 可操作性原则在确定监测指标时，不仅应考虑其具有系统性以及代表性的原则，更重要的是要考虑其测定的技术与经济可行性、实用性。监测指标值应易于测定获取，应多采用直接指标，少采用间接指标，多采用定量指标，少采用定性指标，以保证每个指标数据的准确性和实
8、用性。3.4 可比性原则各采样点的设置条件和采集时段安排应尽可能一致或标准化，以便于不同地区间的比较。4 水土保持生态修复监测指标体系根据复生态学以及水土保持生态修复理论和监测指标体系设计原则，确定生态修复效果监测指标体系，主要分为目标层、系统层、要素层和指标层几个指标体系内容，间表1。表1 水土保持生态修复监测指标体系表目标层系统层要素层指标层生态修复效果生态环境气象降雨量、蒸发量、风速、温度、湿度植被种类、多度、密度、优势度、频度、盖度、郁闭度、生物量、重要值土壤土壤容重、土壤比重、土壤孔隙率、土壤含水率、土壤渗透率、土壤水解性氮、土壤速效磷、土壤速效钾、土壤有机质地形地貌地貌类型、沟壑密
9、度、地面坡度组成水土流失及危害水土流失面积、土壤流失量、土壤侵蚀模数、径流量、径流模数,洪水泥沙灾害受灾面积、受灾人数、死亡人数、经济损失社会经济人口总人口、农业人口土地利用林地面积、天然林面积、人工林面积、草地面积、人工种草面积、耕地面积、坡耕地面积畜牧总数量、分类数量、舍饲数量、分类舍饲数量经济国内生产总值、人均GDP、人均纯收入5 水土保持生态修复主要指标监测方法5.1 地形地貌指标监测方法 (1)地貌类型。可参考当地有关资料,在地形图上读取。(2)沟壑密度。采用水文网络法在较大比例尺的地形图上进行量算。(3)坡度。一般按5级划分，即35，采用代表断面法在大比例尺(如110 000)地形
10、图上进行量算,或者将地形图进行扫描数字化，生成坡度图，获取地面坡度。5.2 植被指标监测方法通过相关文献研究统计得出，植被的有关指标主要为多度、密度、优势度、频度、植被盖度、生物量、重要值等，其计算方法如下：(1)多度=(某一种植物的个体总数/同一生活型全部植物个体总数)100%,主要用于草类和半灌木调查。多度分级常采用德鲁捷(Drude)的方法进行分级(见表2)。表2 植被多度分级表代号多度级特征相当于覆盖度Soc.极多植株地上部分密集,形成背景覆盖面积75%Cop3很多植株数量很多50%75%Cop2多植株数量多25%50%Cop1较多植株数量尚多5%25%Sp尚多植株数量不多,零散分布1
11、%5%Sol稀少植株稀少,偶见一些植株1%Un.单株仅见一株(2)密度=(一个种的个体数/样地面积)100%，主要用于乔木和灌木调查。(3)优势度=(一个种的树冠面积之和/样地面积)100%。(4)频度=(一种植物出现的样地数/所调查的样地总数)100%。(5)植被盖度。不同植被盖度的监测方法如下：林地郁闭度，用树冠投影法，郁闭度=林冠投影面积/样地面积；灌木盖度，用线段法，灌木盖度=(灌木在测绳上的投影长度/测绳长度)100%；草地盖度，用针刺法调查，有条件的可用植物冠层图像分析仪、地表植被覆盖度分析仪。(6)生物量。草地可对样方内的草进行收割称重测定；灌木通过高度、地径、冠幅测量，选取标准
12、木进行测定；乔木分树种测定树高、胸径，选择标准木，进行树木解析。(7)根据上述有关指标，还可以进一步计算各种植物的重要值。5.3 土壤理化指标监测方法 (1)土壤含水率。用烘干法测定。(2)土壤容重(r)。用环刀法和烘干法测定。(3)土壤比重(Gs)。用比重瓶法测定。(4)土壤孔隙率(n)= (Gs-r)/ Gs100%(5)水解性氮。用碱解扩散法测定。(6)土壤速效磷。用分光光度计法测定。(7)土壤速效钾。用火焰光度计法测定。(8)土壤有机质。用重铬酸钾容量法测定。5.4 水文气象指标监测方法 降雨量、蒸发量、风速、温度、湿度等各项指标依据水土保持监测技术规程、降水量观测规范等技术规范进行监
13、测。5.5 社会经济指标监测方法社会经济各项指标采用调查法进行年度调查参考文献1 Diamond,J.Reflections on goals and on the relationship between theory and practiceA.W.R.III.Jordon,N.Gilpin, J. Aber. Restora-tion Ecology: A Synthetic Approach to Ecological ResearchC. Cambridge:Cambridge University Press, l987.329336.2 Harper, J. L. Se1f-ef
14、facing Art: Restoration as Imitation of NatureRestoration EcologyA. W. R. III. Jordon, N. Gilpin, J. Aber.Restoration Ecology: A Synthetic Approach to Ecological ResearchC. Cambridge: Cambridge University Press, 1987.3545.3 Jackson, L. L., D. Lopoukine , D. Hillyard. Ecological restoration:a definit
15、ion and commentsJ. Restoration Ecology, 1995,3(2):7175.4 Cairns,J. Jr. Encyclopedia of Environmental BiologyJ.Restorationecology,1995,3(3):223235.5 何海,彭少麟.恢复生态学导论M.北京:科学出版社,20026 杨爱民,刘孝盈,李跃辉. 水土保持生态修复的概念、分类与技术方法J.中国水土保持 SWCC,2005,6(1):11-14.7 马骞,于兴修.水土流失生态修复生态效益评价指标体系研究进展J.生态学杂志，2009,28(11): 2381-23
16、86.8 杨子峰,于兴修,马骞. 水土保持生态修复效益评价探讨J.水土保持研究,2006,13(6):175-177,181.9 刘瑞禄,周国富,龙成昌. 赤水市水土保持生态修复工程生态效益评价研究J.水土保持通报,2005,25(6):83-86.10马骞,杨子峰,于兴修. 基于多目标决策灰色关联投影法的水土保持生态修复生态效益动态评价J.水土保持研究,2009,16(4):100-103.11刘国彬,杨勤科,陈云明.水土保持生态修复的若干科学问题J.水土保持学报,2005,19(6):126-130.12汪水前.水土保持生态修复监测内容探讨J.福建水土保持,2004,16(3):62-66.