林地生態(tài)效益監(jiān)測指標(biāo)體系設(shè)計(jì)

1、資源環(huán)境監(jiān)測與評價(jià)課程期末作業(yè)學(xué) 院：專 業(yè)：學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名：作業(yè)名稱： 喀斯特林地生態(tài)效益檢測指標(biāo)體系設(shè)計(jì)年 月 日喀斯特林地生態(tài)效益監(jiān)測指標(biāo)體系設(shè)計(jì)摘要：森林生態(tài)效益是林地的重要功能屬性，然而要對其進(jìn)行定量計(jì)算和評價(jià)相當(dāng)困難。本文針對林地 建設(shè)和效益評價(jià)中的主要目標(biāo)，提出一套實(shí)用的生態(tài)效益評價(jià)指標(biāo)體系，概括了森林對改善小氣候、增加枯 季徑流、攔蓄暴雨徑流、延緩洪水過程和保持水土等作用。希望可以提高指標(biāo)的綜合能力和可計(jì)算性，應(yīng)用 于防護(hù)林或優(yōu)良林區(qū)水源涵養(yǎng)與水土保持效益的評價(jià)決策。1、指標(biāo)體系框架2、二級指標(biāo)細(xì)化及測定方法2.1.1可用指標(biāo)：主要一級指標(biāo)分為植被適應(yīng)性、水土保持、土壤質(zhì)地、

2、生物多樣性。在這之外還包含有生 物量以及固碳釋氧功能單獨(dú)作為一個(gè)單元進(jìn)行測算。2.1.2植被（樹種）適應(yīng)性2.1.2.1樹種及耐旱適應(yīng)性二級指標(biāo)及詳細(xì)測定方法在喀斯特石漠化地區(qū)主要造林樹種在不同環(huán)境條件下的蒸騰耗水特性、光合和水分生理生 態(tài)特性，以及生長狀況，等都不相同。運(yùn)用相關(guān)的分析方法，綜合評價(jià)林地內(nèi)各樹種的耐旱性 和野外條件下影響樹種生長的主要因子。本指標(biāo)的設(shè)計(jì)主要是揭示喀斯特地區(qū)林地內(nèi)植物 樹種對石漠化地區(qū)干旱的條件下的特殊的適應(yīng)性能。表1耐旱適應(yīng)性指標(biāo)及詳細(xì)測定方法Tablel Drought Adaptability indicators and detailed measurem

3、ent method耐旱適應(yīng)性指標(biāo)及詳細(xì)測定方法指標(biāo)名稱指標(biāo)級數(shù)測定方法蒸騰速率三級SY-1023植物蒸騰速率測定儀枝條水勢三級用670便攜式植物水勢壓力室測定水分利用率三級光合率/蒸騰速率2.1.2.2樹種光適應(yīng)性二級指標(biāo)及詳細(xì)測定方法喀斯特地區(qū)巖石裸露較高，對光照反射較大，植物必須在這種特殊生境中形成完整的適應(yīng) 機(jī)制。各種植物對這種環(huán)境的光適應(yīng)能夠改善光合，從而提高光合作用所產(chǎn)生的生物量。表2光適應(yīng)性指標(biāo)及詳細(xì)測定方法Table2 Light Adaptability indicators and detailed measurement method耐旱適應(yīng)性指標(biāo)及詳細(xì)測定方法指標(biāo)名稱指

4、標(biāo)級數(shù)測定方法凈光合速率三級Li 6400-02B 測定光飽和點(diǎn)LSP三級利用光-光合速率曲線計(jì)算光補(bǔ)償點(diǎn)LCP三級利用光-光合速率曲線計(jì)算2.1.2.3樹種鈣適應(yīng)性二級指標(biāo)及詳細(xì)測定方法喀斯特地區(qū)土壤由于受成土母質(zhì)（碳酸鹽巖）、氣候、地形、生物、人為作用等因子綜合 作用，使喀斯特山區(qū)土壤發(fā)育較年輕，較多保持了母質(zhì)鈣含量高的性質(zhì)。在喀斯特地區(qū)，植 被只有適應(yīng)了高鈣環(huán)境后才能進(jìn)行正常生長。表3鈣適應(yīng)性指標(biāo)及詳細(xì)測定方法Table3 Calcium Adaptability indicators and detailed measurement method耐旱適應(yīng)性指標(biāo)及詳細(xì)測定方法指標(biāo)名稱指標(biāo)

5、級數(shù)測定方法葉片、枝干、根三級全鈣測定（調(diào)查時(shí)取葉片、土樣品）吸系鈣含量光光度法根系土壤鈣含量三級全鈣和交換鈣原子吸收分光光度法生物鈣吸收系數(shù)三級實(shí)驗(yàn)與空白鈣含量比值2.1.3涵養(yǎng)水源2.1.3.1植被冠層留量計(jì)算方法通過“簡易吸水法”可以確定的最大截留量喬木層林冠持水量對樣方內(nèi)喬木進(jìn)行每木檢尺，測量胸徑、樹高、冠幅。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)所有樹木的胸徑、樹高的平均值選取標(biāo)準(zhǔn)木，在標(biāo)準(zhǔn)木上選取標(biāo)準(zhǔn)枝。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)枝可求得標(biāo)準(zhǔn)地喬木枝葉鮮重。標(biāo)準(zhǔn)地枝葉鮮重=標(biāo)準(zhǔn)木所包含的標(biāo)準(zhǔn)枝個(gè)數(shù)X標(biāo)準(zhǔn)枝鮮重X總株數(shù)采用“浸水法”求出以鮮重為基準(zhǔn)的最大持水量，即將標(biāo)準(zhǔn)枝稱重后，浸入水中1h,然 后輕輕撈出，待重力水滴凈后稱重

6、，測定喬木層林冠的最大截留率。把樣品置于60 r的烘箱中烘至恒重，求出干鮮重比，進(jìn)而推算得到單位面積上喬木枝葉 生物量和最大持水量。灌草層截留量計(jì)算方法設(shè)置5X5m2和1X1m2樣方 測算面積內(nèi)鮮重最大截留率取一定重沉入水中5min跌掉重力水計(jì)算差值烘烤箱 烘干 計(jì)算生物量(105C 至恒重)枯枝落葉層容水量截留量計(jì)算方法選擇代表性樣方 1X1m2測量厚度帶回稱重(單位面積現(xiàn)存量)通過浸泡、稱重、烘干測定其含水率和飽和吸水率最后測定最大容水量土壤持水量截留量計(jì)算方法1、土壤貯水方式可分為毛管孔隙的吸持貯存和非毛管孔隙的滯留貯存2種，二者持水量之和即為土壤飽和貯水量(Sampson &Allen

7、，1999)Wc=1000PcHWn=1000PnHWt=Wc+WnWc、Wn和Wt分別為土壤水分吸持貯水量(mm)、滯留貯水量(mm)和飽和貯水量(mm); Pc、Pn分別為毛管孔隙度(%)、非毛管孔隙度(%)； H為土層深度(m)2、選擇代表樣地 挖土壤剖面？ (每隔20cm分層取樣)測定土壤密度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和總孔隙度，并根據(jù)總孔隙度計(jì)算土壤最大持水 量S=10Xh灌木:絕對優(yōu)勢度二該種的平均冠幅x該種的株數(shù)pS:持水量(mm),h:土層厚度(cm),P總孔隙度(%)2.1.4 土壤質(zhì)地分析2.1.4.1林木對土壤質(zhì)地影響物理性質(zhì)：在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)選擇具有代表的地段，挖3個(gè)土壤剖面

8、，記錄剖面形態(tài)特征，用環(huán)刀每隔20cm分層取樣。用常規(guī)方法測定：土壤容重反映了土壤的疏松程度與通氣性，該值的大小可以說明土壤涵蓄水分以及供應(yīng) 樹木生長所需水分的能力（可見土壤學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書）土壤容重反映了土壤的疏松程度與通氣性，該值的大小可以說明土壤涵蓄水分以及供應(yīng)樹木生長 所需水分的能力孔隙度土壤孔隙度是反映土壤通透性的重要指標(biāo)，直接影響著土壤的通氣透水性及根系穿插的 難易程度，對土壤中水、肥、氣、熱以及生物活性等發(fā)揮著不同的作用。毛管孔隙度反映了 土壤的保水能力，土壤毛管孔隙度越大，土壤持蓄水能力越強(qiáng)；而非毛管孔隙是土壤重力水 移動(dòng)的主要通道，非毛管孔隙度反映了上壤攔蓄降水的能力.持水狀況土

9、壤水分是土壤肥力的重要促動(dòng)因素，直接影響植被恢復(fù)的進(jìn)程。用環(huán)刀取土，帶回實(shí)驗(yàn)室后在環(huán)刀下墊一張濾紙,用皮筋固定在環(huán)刀上-目的是防止土粒 散出。之后將環(huán)刀放在一個(gè)盤子里，給盤中倒水，沒過濾紙即可，隔天將環(huán)刀中的土壤取出，放在 已知重量的鋁盒中稱重-得到最大持水量時(shí)的土壤質(zhì)量W1.之后將鋁盒（注意盒蓋打開）放在烘箱中105攝氏度烘干10小時(shí)以上,至恒重.之后稱重即 可一一得到干土質(zhì)量W2.W1-W2/W2=最大持水量（質(zhì)量含水量）化學(xué)性質(zhì)：土壤酸堿度PH值目視比色法（比較粗糙） 或 電位法 視試驗(yàn)室 情況而定在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)選擇具有代表的地段，挖3個(gè)土壤剖面，按不同土層0 - 20cm、20 - 4Oc

10、m、40 - 60cm 分層取樣。pH值和有機(jī)質(zhì)含量：有機(jī)質(zhì):重鉻酸鉀氧化法;陽離子代換量:鹽酸 醋酸鈣 容量法全N、全P和全K含量：全氮：硒粉-硫酸銅硫酸消化法全磷:氫氧化鈉堿熔 鉬銻抗比色法全鉀:氫氧化鈉堿熔 火焰光度法水解N、速效P和速效K含量：水解氮:擴(kuò)散吸收法速效磷:碳酸氫鈉浸提 鉬銻抗比色法法速效鉀：1N醋酸銨浸提火焰光度法碳氮比：見6、碳儲(chǔ)量測定算定比值2.1.4.2固持土壤能力抗沖、抗侵蝕性：20世紀(jì)50年代朱顯漠院士提出了土壤抗沖性的概念。他根據(jù)黃土區(qū)的土壤侵蝕特征將 土壤抵抗徑流破壞作用的能力區(qū)分為抗沖性和抗蝕性兩種性能。原狀土沖刷法野外實(shí)地放水沖刷法人工模擬沖刷試驗(yàn)通過根

11、系穿插、纏繞、固結(jié)使土壤牢固。區(qū)分植物根系物理串連作用、根土粘結(jié)作用和生 物化學(xué)作用強(qiáng)化土壤抗沖性的貢獻(xiàn)圖2-1 ig抗沖試吸裝置圖表4李強(qiáng)黃土丘陵區(qū)植物根系強(qiáng)化土壤抗沖性機(jī)理及固土效應(yīng)選取用干篩法篩好的610 mm的土粒50粒，均勻放在孔徑為5 mm的篩子上，置于靜水中 浸泡。以1 min為間隔，分別記錄分散的土壤顆粒數(shù)量，連續(xù)觀測10 min,計(jì)算水穩(wěn)性指數(shù)?？偟膩碚f：根系的密度、長度、生物量、根徑大小以及不同植物種類根系性狀是未來研究 根系抗沖刷性能的主要著眼點(diǎn)。因此，這些指標(biāo)在實(shí)驗(yàn)過程中也應(yīng)進(jìn)行測定。2.1.5生物多樣性2.1.5.1灌木層調(diào)查設(shè)置5x5m2的樣方，記錄每個(gè)樣方內(nèi)的灌木

12、的種類、株數(shù)、高度、冠幅2.1.5.2草本層調(diào)查設(shè)置5個(gè)1x1m2樣方,記錄每個(gè)樣方內(nèi)的草本植物的種類、株數(shù)、高度、蓋度2.1.5.2群落物種多樣性反映群落組成中物種的豐富程度，也能夠反映不同自然地理?xiàng)l件與群落的相互關(guān)系，分析 群落層片及其結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)，進(jìn)而可以反映群落自身的穩(wěn)定性與動(dòng)態(tài)趨勢多樣性指數(shù)：Shannon Weiner多樣性指數(shù)D = -/ P LnPi=1P i= ni /N,ni是樣方中第i種的個(gè)體數(shù), N為樣方所有種的個(gè)體總數(shù)。重要值：重要值=相對密度+相對頻度+相對優(yōu)勢度相對宓度=種的個(gè)體數(shù)x100%相對密度=所有種個(gè)體的總數(shù)100%種的優(yōu)勢度相對優(yōu)勢度=x 100%所有種的

13、優(yōu)勢度相對頻度=種的頻度x100% 所有種的總頻度頻度:指任一個(gè)樣方中出現(xiàn)某物種的可能性;密度是指單位面積內(nèi)植物個(gè) 體數(shù)量種的頻度=含有某種的樣方I。總的樣萬優(yōu)勢度:灌木:絕對優(yōu)勢度=該種的平均冠幅X該種的株數(shù) 草本:絕對優(yōu)勢度=該種的平均蓋度X該種的株數(shù)豐富度:物種豐富度指一個(gè)群落物種數(shù)目的多少，是研究群落首先應(yīng)當(dāng)了解的問題可直接用群 落的物種數(shù)表示，也可用群落物種數(shù)與群落個(gè)體數(shù)的比值來表示均勻度:全部物種個(gè)體數(shù)目的分配狀況E = IDSD為Shannon - Weiner多樣性指數(shù),S為群落的物種數(shù)優(yōu)勢度(C)：優(yōu)勢度指數(shù)反映指群落內(nèi)優(yōu)勢種集中的程度,一般用Simpson優(yōu)勢度指數(shù)i=1楫

14、為每一種的重要值,N為全部種的重要值2.1.5生物量測定需要弄清物種組成結(jié)構(gòu)和林地類型生物量與生產(chǎn)力關(guān)系的確定(測定生物量還需要對 不同樹種選用相應(yīng)模型)灌木:地上部分:采用全部收獲法在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)按對角線設(shè)置4個(gè)5x5m2的樣方，將每個(gè)樣方內(nèi)的 灌木全部砍倒，分別稱其鮮重，計(jì)算樣方灌木鮮生物量平均值可Wav,計(jì)算1hm2的灌木鮮生物地下部分：設(shè)置1個(gè)1x1m2的小樣方，分層挖取0-20cm, 20-40cm,40-60cm, 60-80cm, 80-100cm的土層，仔細(xì)挑出各土層中的根系，分別稱其鮮重，計(jì)算小樣方 根系鮮生物量平均值wav2,得出1hm,灌木根系鮮生物量(80 C 24h 烘烤

15、)干生物量=鮮生物量x樣品干重：樣品鮮重同理測得草本2.1.6碳儲(chǔ)量測定標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)設(shè)3塊20mX20m喬木樣方，每個(gè)喬木樣方內(nèi)沿對角線布設(shè)3個(gè)5mX5m灌木 樣方，每個(gè)灌木樣方內(nèi)布設(shè)1個(gè)1mX1m草本樣方，每個(gè)草本樣方內(nèi)布設(shè)1個(gè)0.25 mX 0.25m枯落物樣方。在枯落物樣方內(nèi)采集土壤樣品。2.1.6.1喬木碳儲(chǔ)量計(jì)算單木的生物量，喬木層生物量乘以0.5的碳轉(zhuǎn)化率(Fang J et al.，2001),得到 喬木層碳儲(chǔ)量。2.1.6.1灌木碳儲(chǔ)量林下灌、草層生物量的測定采用全部收獲法。稱量鮮重后，將一定量樣品帶回，在60C 下烘干稱量得干重，根據(jù)干重/鮮重比計(jì)算得到單位面積內(nèi)灌、草層生物量。林下灌草層采 用0.45為碳轉(zhuǎn)化率(IPCC，2006)，碳儲(chǔ)量是根據(jù)單位面積灌草層生物量乘以其碳含量而求 得。2.1.6.2枯落物碳儲(chǔ)量采用全部收獲法對枯落物樣方內(nèi)的枯落物進(jìn)行收集，將全部樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，在60 C 下烘干，稱量得干重，計(jì)算單位面積內(nèi)枯落物量。不同植被恢復(fù)模式枯落物含碳率測定采用 重鉻酸鉀加熱法，枯落物干重再乘以相應(yīng)含碳率得到枯落物碳儲(chǔ)量。2.1.6.2 土壤碳儲(chǔ)量在實(shí)驗(yàn)室將土壤樣品風(fēng)干，研磨過0.149mm 土壤篩，采用重鉻酸鉀氧化法測定不同植被 模式土壤有機(jī)碳含量C土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量SOC