LYT 2497-2015 防護林體系生態(tài)效益監(jiān)測技術規(guī)程

ICS65.020.01LY/T2497—2015防護林體系生態(tài)效益監(jiān)測技術規(guī)程LY/T2497—2015 I 2 48防護林體系生態(tài)效益監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量與服務 ILY/T2497—2015本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標準由國家林業(yè)局歸口。1LY/T2497—2015防護林體系生態(tài)效益監(jiān)測技術規(guī)程1范圍監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量與服務等技術要求。本標準適用于全國范圍內(nèi)防護林體系的生態(tài)效益監(jiān)測工作。下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T11893水質(zhì)總磷的測定鉬酸銨分光光度法GB/T11894水質(zhì)總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法GB15618土壤環(huán)境質(zhì)量標準HJ/T399水質(zhì)化學需氧量的測定快速消解分光光度法HJ479環(huán)境空氣氮氧化物(一氧化氮和二氧化氮)的測定鹽酸萘乙二胺分光光度法HJ481環(huán)境空氣氟化物的測定石灰濾紙采樣氟離子選擇電極法HJ482環(huán)境空氣二氧化硫的測定甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法LY/T1626森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站建設技術要求LY/T1814自然保護區(qū)生物多樣性調(diào)查規(guī)范LY/T2093防護林體系生態(tài)效益評價規(guī)程下列術語和定義適用于本文件。3.1以下的浮游狀顆粒物。3.33.4氮氧化物nitrogenoxides空氣中主要以一氧化氮和二氧化氮形式存在的氮的氧化物?？諝庵泻难趸镉幸谎趸?LY/T2497—2015(N?O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO?)、三氧化二氮(N?O?)等，其中占4總則4.1監(jiān)測站(點)的選擇應具有代表性，能夠反映防護林的主導功能，并設置相同外界條件下無防護林4.3監(jiān)測數(shù)據(jù)具有長期連續(xù)性。4.4監(jiān)測指標的選擇與防護林生態(tài)效益評價規(guī)程相對應，監(jiān)測指標測量精度能夠保證生態(tài)效益評價的數(shù)據(jù)質(zhì)量要求。5監(jiān)測站(點)的選擇與布設5.1.4對照監(jiān)測站(點)選在條件相似無防護林的地帶。監(jiān)測站(點)布設規(guī)格執(zhí)行LY/T1626的有關規(guī)定。6防護林體系生態(tài)效益監(jiān)測指標防護林體系生態(tài)效益監(jiān)測指標見LY/T2093的有關規(guī)定，指標監(jiān)測的單位和觀測頻度見表1。效益類型指標類型指標名稱單位觀測頻度水源涵養(yǎng)森林蓄水林冠層截留水量枯枝落葉層蓄水量土壤含水量mmmm%每次降水每次降水連續(xù)觀測或3次/月凈化水質(zhì)徑流COD含量徑流TN含量徑流TP含量每次降水每次降水每次降水固土保肥固土土壤侵蝕量1次/月保肥氮元素流失量磷元素流失量鉀元素流失量土壤有機質(zhì)流失量1次/月1次/月1次/月1次/月3LY/T2497—2015表1(續(xù))效益類型指標類型指標名稱單位觀測頻度凈化大氣提供負氧離子生產(chǎn)負氧離子數(shù)1次/月吸收污染物吸收大氣NO,量吸收氟化物吸收大氣SO?量1次/月1次/月1次/月滯塵(TSP、PM10、PM2.5等)滯塵量1次/月固碳釋氧固碳固碳量1次/年～3次/年釋氧釋氧量1次/年～3次/年積累營養(yǎng)物質(zhì)森林植被營養(yǎng)物質(zhì)積累固氮量固磷量固鉀量2次/年2次/年2次/年削減風速削減有害風速有害平均風速削減率%連續(xù)觀測或3次/日保護物種生物多樣性Shannon-Wiener指數(shù)1次/5年增加產(chǎn)量作物增產(chǎn)農(nóng)作物增產(chǎn)量牧草增產(chǎn)量果、茶、花、藥增產(chǎn)量1次/年1次/年1次/年表2。防護林類型防護林生態(tài)效益主導效益其他效益水源涵養(yǎng)林水源涵養(yǎng)固土保肥保護物種固碳釋氧水土保持林固土保肥水源涵養(yǎng)固碳釋氧積累營養(yǎng)物質(zhì)農(nóng)田防護林增加產(chǎn)量削減風速固土保肥草牧場防護林增加產(chǎn)量削減風速固土保肥防風固沙林削減風速固土保肥水源涵養(yǎng)海岸防護林削減風速固土保肥保護物種4LY/T2497—2015防護林類型防護林生態(tài)效益主導效益其他效益護路林削減風速凈化大氣積累營養(yǎng)物質(zhì)護岸林削減風速固土保肥積累營養(yǎng)物質(zhì)滯塵降噪林凈化大氣固碳釋氧固土保肥防火林削減風速保護物種固土保肥7防護林體系生態(tài)效益監(jiān)測方法7.1水源涵養(yǎng)效益指標的監(jiān)測方法7.1.1林冠層截留水量采用自記雨量計和標準雨量筒(或V型盛雨槽)測定森林降雨。儀器布設在防護林內(nèi)和防護林外約50m～100m處空曠地，其中自記雨量計在林內(nèi)外各1個，標準雨量筒(或V型盛雨槽)10個在林內(nèi)隨機分布。雨后對采用自記雨量計(日記、月記等)和標準雨量筒(或V型盛雨槽)取得的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計加權平均，截留量計算見式(1):S=PP?P?…………(1)S——林冠截留水量，單位為毫米(mm);P——防護林林外降水量，單位為毫米(mm);P?——防護林林內(nèi)穿透降水量，單位為毫米(mm);P?——防護林林內(nèi)干流量，單位為毫米(mm)。7.1.2枯枝落葉層蓄水量7.1.2.1采樣點布設與采樣在防護林樣地內(nèi)坡面上部、中部、下部與等高線平行各設置一條樣線。環(huán)境異質(zhì)性較小的林分，每條樣線上等距設5個采樣點；環(huán)境異質(zhì)性較大的林分，在每條樣線上設置10個采樣點。在每個采樣點內(nèi)選擇0.5m×0.5m小樣方，將小樣方內(nèi)所有現(xiàn)存凋落物按未分解層、半分解層和分解層分別收集，裝入尼龍袋中，帶回實驗室進行測量。7.1.2.2室內(nèi)測量將野外取回的樣品用千分之一精密電子天平稱重并記錄，然后用烘箱在65℃下將樣品烘干至恒重，冷卻后稱重，得樣品干重。見式(2):…………5LY/T2497—2015式中：Wk——枯枝落葉層蓄水量，單位為毫米(mm);M?——樣品總質(zhì)量，單位為克(g);M?——烘干后樣品質(zhì)量，單位為克(g);A——樣方面積，單位為平方厘米(cm2)。7.1.3土壤含水量采用烘干法或TDR測定土壤含水量。7.1.3.1采樣點的布設及采樣土壤水分觀測樣地設置應根據(jù)典型森林植被所在地形和土壤物理性質(zhì)空間差異來確定。對于防護林來說，應在林地坡頂、坡中和坡底分別設置一個觀測樣地，每個觀測樣地大小為10m×10m,在每個觀測樣地內(nèi)設置3個觀測點，觀測點位置宜沿觀測樣地對角線均勻分布。按0～10cm、10cm～20cm、20cm～40cm、40cm～60cm、60cm～80cm、80cm～100cm(根據(jù)土壤最大土層厚度劃分)取土壤樣品，土樣混合均勻放入鋁盒中，帶回室內(nèi)測定含水量。7.1.3.2室內(nèi)測量取干燥鋁盒稱重后，加土約5g于鋁盒中稱重。將鋁盒放入烘箱，在105℃±5℃烘干至恒重后取出，放入干燥器內(nèi)，冷卻20min可稱重。見式(3):式中：W——土壤含水量，%;W?——干燥鋁盒重，單位為克(g);W?——加入土樣后鋁盒重，單位為克(g);W。烘干冷卻后的已加入土樣鋁盒重，單位為克(g)。7.1.4.1采樣點布設及采樣在防護林樣地內(nèi)，對林內(nèi)大氣降水、林外降水、地表徑流水和地下水的水質(zhì)進行觀測。在林內(nèi)林外應布設15個～20個采樣容器，待降水時接收水樣，并以1mm濾網(wǎng)封口濾掉枝、葉等雜物。地下水取樣在泉水出口處取樣，地表徑流水取樣依托徑流場進行。采樣容器應符合以下要求：a)水質(zhì)采樣容器應選用化學性質(zhì)穩(wěn)定、不吸附待測組分、易清洗可反復使用、具有密封蓋并且大小和形狀適宜的塑料容器(聚四氟乙烯、聚乙烯)或玻璃容器(石英、硼硅);b)容器不應引起新的污染；c)容器壁不應吸收或吸附某些待測組分；d)容器不應與某些待測組分發(fā)生反應；6LY/T2497—2015e)測定對光敏感的組分，其水樣應貯存于深色容器中；f)容器采用直徑20cm、容積2L～5L為宜。7.1.4.3測定方法每次降水，對林內(nèi)外降水、地表徑流水和地下水都應采集，每一種水樣都要均勻混合后進行測定和分析。分析用水的體積取決于分析項目、要求的精確度及水礦化度等。測定指標包括：COD、TP、TN,COD的測定方法參照HJ/T399執(zhí)行；TP測定參照GB/T執(zhí)行。7.2固土保肥效益指標的監(jiān)測方法7.2.1采樣點布設及采樣7.2.1.1徑流場的選擇徑流場的選擇按以下要求進行：a)徑流場應選擇在防護林內(nèi)地形、坡向、土壤、土質(zhì)、植被、地下水和土地利用情況具有當?shù)卮硇缘牡湫偷囟紊?；b)坡面應處于自然狀態(tài)，不應有土坑、道路、土堆及其影響徑流的障礙物；c)坡地的整個地段上應有一致性、無急劇轉折的坡度、植被覆蓋和土壤特征；d)林地的枯枝落葉層不應破壞。7.2.1.2徑流場布設關于固土保肥效益指標的觀測可依托徑流場開展，在防護林內(nèi)、無林地同時布設徑流場，測量土壤流失及土壤流失減少的保肥效益。在觀測場地中建立標準徑流場，位置應盡量設置在坡面平整的坡地上。目前普遍采用的徑流場寬5m,與等高線平行，水平投影長20m,水平投影面積100m2。徑流場上部及兩側設置圍埂，圍埂外側設置保護帶，寬2m,處理和徑流場相同，下部設置集水槽，在徑流場集水槽出水口處，安裝地表徑流測量系統(tǒng)的平緩導流槽進行引流，確保對接嚴密無縫隙，承接全部徑流小區(qū)出水。實驗區(qū)在平整的坡面可以2個或更多個徑流場并排在一起，合用圍埂、保護帶、集水槽和觀測室。導流槽下墊面應平坦無凸起。長期使用裝置，邊緣最好用水泥固定；短期使用裝置，應確保下墊面平坦，儀器放置平穩(wěn)牢固。導流槽接入分流箱，分流箱出水口與自記雨量計裝置的進水口相連。確保分流箱旁路出水口通暢，當發(fā)生較大的地表徑流時，多余的徑流會由此流出。7.2.2觀測方法通過定期收集徑流場小區(qū)集水槽處的泥沙量，稱重并分析，可計算單位面積單位時間內(nèi)的土壤流失量，見式(4):土壤侵蝕量：M——土壤侵蝕量，單位為噸每公頃年(t·hm-2·a-1);m,——徑流小區(qū)t時間內(nèi)土壤侵蝕量，單位為噸(t);S.徑流小區(qū)面積，單位為公頃(hm2);t——土壤侵蝕量測定時間，單位為年(a)。7LY/T2497—2015通過減少土壤侵蝕，能夠起到有效的保肥作用，土壤中氮元素、磷元素、鉀元素的測定方法參照GB15618執(zhí)行，保肥量計算見式(5):氮、磷、鉀、有機質(zhì)流失量：Gs=M×R…………(5)Gs——減少土壤氮、磷、鉀、有機質(zhì)的流失量，單位為噸每公頃年(t·hm-2·a-1);M——土壤侵蝕量，單位為噸每公頃年(t·hm-2·a-1);R林地土壤中氮、磷、鉀、有機質(zhì)含量，%。7.3凈化大氣效益指標的監(jiān)測方法7.3.1負離子數(shù)7.3.1.1觀測點布設觀測點設置于防護林樣地內(nèi)，水平方向上采用單對角線5點法布設觀測點。在同一觀測點相互垂直的4個方向，布設空氣負離子濃度儀，待儀器穩(wěn)定后每個方向連續(xù)記錄5個負離子濃度的波峰值，4個方向共20組數(shù)據(jù)的平均值為此觀測點的負離子濃度值。觀測頻率為每月1次，每次3d~5d,選擇晴朗穩(wěn)定的天氣。每天觀測時間從7:00～18:00,間隔2h觀測1次，每次采樣持續(xù)時間不少于10min。在觀測空氣負離子時，由于要選取多個點進行觀測，應給每個觀測點編號，以確定觀測位置。見式(6):提供負氧離子數(shù)：I=0.5256×Q×h/L………(6)I——年提供負氧離子個數(shù)，單位為個每平方米年(個·m-2·a-1);Q:——負氧離子濃度，單位為個每立方米(個·m-3);h——林分平均高度，單位為米(m);L——負氧離子壽命，單位為年(a)。7.3.2吸收大氣NO,、氟化物、SO?量7.3.2.1采樣點布設與采樣在防護林樣地內(nèi)，在水平方向上采用單對角線5點法觀測點，于春、夏、秋、冬各個季節(jié)的晴朗天氣進行采樣。7.3.2.2觀測方法在設定的采樣點，采用內(nèi)裝10mL吸收液的多孔玻板吸收管，空氣采樣器以0.5L/min的流量采氣45min～60min。吸收液溫度保持在23℃~29℃的范圍，大氣NO。的測定方法參照HJ479執(zhí)行；大氣氟化物的測定方法參照HJ481執(zhí)行；大氣SO?測定方法參照HJ482執(zhí)行。7.3.3滯塵量7.3.3.1采樣點布設與采樣在防護林樣地內(nèi)，在水平方向上采用單對角線5點法布設觀測點，選擇生長較好林木進行葉片、枝8LY/T2497—2015條、樹皮采樣。選擇晴朗穩(wěn)定的天氣，在同一觀測點東、西、南、北的4個方向上選取葉片、枝條。7.3.3.2觀測方法將采集的葉片、枝條、樹皮帶回實驗室，小心放于燒杯中，首先用蒸餾水浸泡2h,然后用小毛刷刷下葉片上的附著物，用鑷子將葉片小心夾出并沖洗。浸泡液和沖洗液在真空泵上用已烘干稱重的濾紙抽濾，再將此濾紙于70℃下烘24h,用萬分之一精度天平稱重，兩次質(zhì)量之差即為采集葉片上所滯留降塵顆粒物的總質(zhì)量。同時，將洗過的植物葉片放于通風處晾干，然后用手持式葉面積儀測定出葉片面積，并測量枝條、樹皮表面積，計算出單位面積滯塵量。見式(7):Z=(X2—X?)/Az…………(7)Z——滯塵量，單位為千克每公頃(kg·hm-2);X?——抽濾前濾紙重，單位為千克(kg);X?——抽濾后濾紙重，單位為千克(kg);Az——葉片、枝條、樹皮的面積，單位為公頃(hm2)。7.4固碳釋氧效益指標的監(jiān)測方法7.4.1采樣點布設及采樣在防護林樣地內(nèi)坡面上部、中部、下部與等高線平行各設置一條樣線。每條樣線上等距設5個采樣點，在采樣點附近選擇1株～2株具有代表性的林木。7.4.2觀測方法利用光合儀，選取每個林木選擇8片～10片向陽且健康的功能葉進行測定，記錄8個瞬時光合速率值，取其平均值。測定時間應在晴朗少云的天氣，時間從8:00～18:00,每隔2h一次。植物固碳釋氧效應的計算以光合速率的測定為依據(jù)，通過計算其固碳量和釋氧量進行評價。使用積分法計算植物測定當日的凈同化量，見式(8):P?——測定當日的同化總量，單位為毫摩每平方米秒(mmol·m-2·s-1);P;——初測點的瞬時光合作用速率，單位為微摩每平方米秒(μmol·m-2·s-1);Pi+1——初測點的瞬時光合作用速率，單位為微摩每平方米秒(μmol·m-2·s-1);t;——初測點的瞬時時間，單位為小時(h);ti+1——初測點下一秒的瞬時時間，單位為小時(h);3600——1h換算為3600s;1000——1mol換算為1000mmol。根據(jù)光合作用的反應方程：CO?+H?O—CH?O+3H?O+O?,通過測定的植物同化量換算固定CO?的量，見式(9):Wco?=P?×44÷1000×365…………(9)Wco?——單位面積固定CO?的質(zhì)量，單位為克每平方米年(g·m-2·a-1);365——1年換算為365天；9LY/T2497—201544——CO?的摩爾質(zhì)量。釋放O?的質(zhì)量：根據(jù)光合作用的反應方程：CO?+H?O—→CH?O+3H?O+O?,O?的量，見式(10):Wo?=P.×32÷1000×365通過測定的植物同化量換算固定…………(10)式中：Wo?——單位面積固定O?的質(zhì)量，單位為克每平方米年(g·m-2·a-1);365——1年換算為365天；32——O?的摩爾質(zhì)量。7.5積累營養(yǎng)物質(zhì)效益指標的監(jiān)測方法7.5.1采樣點布設及采樣在防護林樣地內(nèi)坡面上部、中部、下部與等高線平行各設置一條樣線。每條樣線上等距設5個采樣點，在采樣點附近選擇1株～2株具有代表性的林木。同時調(diào)查樣地，每木檢尺，計算林分生產(chǎn)力。7.5.2觀測方法通過對樣地的標準木進行取樣，將每株標準木不同方位的成熟葉片混合，枝條混合，枝條與葉片約0.5kg,裝袋帶回實驗室，先用蒸餾水洗凈，再用去離子水沖洗，最后用濾紙吸干，并在105℃下殺青15min,80℃下烘干，用研缽研碎混勻，過40目篩，貯藏于塑料瓶中待測定。植物氮、磷、鉀含量測定參照LY/T1271執(zhí)行。見式(11):GN=Ny×B…………(11)式中：Ny——林木含氮、磷、鉀量，%;B——林分年凈初級生產(chǎn)力，單位為噸每公頃年(t·hm-2·a-1)。7.6削減風速效益指標的監(jiān)測方法7.6.1觀測點布設在樣地與附近的空曠地上設置觀測點，在防護林基干林帶內(nèi)布置三條測線，每條測線相隔30m,布緣、林帶后1H、林帶后2H、林帶后5H(H為樹高)。7.6.2觀測方法利用手持測風儀，在林內(nèi)外布設的觀測點進行觀測，測定高度為距離地面2m,于白天8:00～18:00每隔1h同時測定一次。有害風速是指風速大于10.8m/s的風速，根據(jù)觀測資料，應用數(shù)理統(tǒng)計方法計算林帶削減有害風速的大小。見式(12):年有害平