1、第四章 生態(tài)監(jiān)測,一、生態(tài)監(jiān)測技術(shù)概況 二、生態(tài)監(jiān)測技術(shù)大綱 三、生態(tài)監(jiān)測技術(shù)方法,一、生態(tài)監(jiān)測技術(shù)概況,1、 生態(tài)質(zhì)量與生態(tài)監(jiān)測 生態(tài)監(jiān)測是生態(tài)系統(tǒng)層次的生物監(jiān)測，是運用各種技術(shù)測定和分析生命系統(tǒng)各層次對自然或人為作用的反應(yīng)或反饋效應(yīng)的綜合表征來判斷和評價這些干擾對環(huán)境產(chǎn)生的影響、危害及其規(guī)律，為環(huán)境質(zhì)量的評估、調(diào)控和環(huán)境管理提供重要科學(xué)依據(jù)的科學(xué)活動過程,2 生態(tài)監(jiān)測技術(shù)類型與空間尺度,宏觀生態(tài)監(jiān)測 對象：區(qū)域范圍內(nèi)各類生態(tài)系統(tǒng)的組合方式、鑲嵌特征、動態(tài)變化和空間分布格局等及其在人類活動影響下的變化。 內(nèi)容：監(jiān)測區(qū)域范圍內(nèi)具有特殊意義的生態(tài)系統(tǒng)的分布及面積的動態(tài)變化。,微觀生態(tài)監(jiān)測 微觀生

2、態(tài)監(jiān)測是指對一個或幾個生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各生態(tài)因子進(jìn)行的物理和化學(xué)的監(jiān)測。 對象：某一特定生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)系統(tǒng)聚合體的結(jié)構(gòu)和功能特征及其在人類活動影響下的變化。 分類： 干擾性生態(tài)監(jiān)測：對人類特定生產(chǎn)活動所造成的生態(tài)干擾監(jiān)測。 污染性生態(tài)監(jiān)測：對農(nóng)藥及一些重金屬污染物等在生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈的傳遞及富集的監(jiān)測。 治理性生態(tài)監(jiān)測：對破壞生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)人類的治理后生態(tài)平衡恢復(fù)過程的監(jiān)測。,3 生態(tài)監(jiān)測的任務(wù)與特點,基本仟務(wù)： (1)對區(qū)域范圍內(nèi)珍貴的生態(tài)類型包括珍稀物種以及因人類活動所引起的重要生態(tài)問題的發(fā)生面積及數(shù)量在時間以及空間上動態(tài)變化的監(jiān)測。 (2)對人類的資源開發(fā)活動所引起的生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和功能變化

3、的監(jiān)測。 (3)環(huán)境污染物對生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和功能的影響監(jiān)測及其在生物鏈中的傳遞。,(4)對破壞的生態(tài)系統(tǒng)在人類的治理過程中生態(tài)平衡恢復(fù)過程的監(jiān)測。 (5)通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的集積，研究上述各種生態(tài)問題的變化規(guī)律及發(fā)展趨勢，建立數(shù)學(xué)模型，為預(yù)測預(yù)報和影響評價打下基礎(chǔ)。 (6)為政府部門制定有關(guān)環(huán)境法規(guī)，進(jìn)行有關(guān)決策提供科學(xué)依據(jù)。 (7)尋求符合我國國情的資源開發(fā)治理模式及途徑，以保證我國生態(tài)環(huán)境的改善及國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)協(xié)調(diào)地發(fā)展。,特點： 綜合性 長期性 復(fù)雜性 分散性,二、 生態(tài)監(jiān)測技術(shù)大綱,技術(shù)大綱的主要工作內(nèi)容： 明確生態(tài)監(jiān)測的基本概念和工作范圍，并制定相應(yīng)的技術(shù)路線； 提出主要的生態(tài)問題以便

4、進(jìn)行優(yōu)先監(jiān)測； 制定我國主要生態(tài)類型和微觀監(jiān)測的指標(biāo)體系； 依據(jù)目前的分析水平，選出常用的監(jiān)測指標(biāo)分析方法。,2、優(yōu)先監(jiān)測的生態(tài)項目及生態(tài)臺站的選定,優(yōu)先監(jiān)測的生態(tài)項目： (1)全球氣候變暖所引起的生態(tài)系統(tǒng)或動植物區(qū)系位移的監(jiān)測 (2)珍稀瀕危動植物物種的分布及其棲息地的監(jiān)測 (5)水土流失的面積及其時空分布和環(huán)境影響的監(jiān)測 (4)沙漠化的面積及其時空分布和環(huán)境影響的監(jiān)測 (5)草場沙化退化面積及其時空分布和環(huán)境影響的監(jiān)測,(6)人類活功對陸地生態(tài)系統(tǒng)包括森林、草原、農(nóng)田和荒漠等結(jié)構(gòu)和功能的影響監(jiān)測。 (7)水環(huán)境污染對水體生態(tài)系統(tǒng)包括湖泊(含水庫)、河流和海洋等結(jié)構(gòu)和功能的影響監(jiān)測。 (8)

5、主要環(huán)境污染物包括農(nóng)藥、化肥、有機(jī)污染物和重金屬在土壤一植物一水體系統(tǒng)中的遷移和轉(zhuǎn)化的監(jiān)測 (9)水土流失地、沙漠化地及草原退化地優(yōu)化治理模式的生態(tài)平衡監(jiān)測。 (10)各生態(tài)系統(tǒng)中微量氣體的釋放通量與吸收的監(jiān)測。,2、優(yōu)先監(jiān)測的生態(tài)項目及生態(tài)臺站的選定,生態(tài)監(jiān)測臺站的選定：生態(tài)監(jiān)測臺站包括生態(tài)監(jiān)測平臺和野外生態(tài)監(jiān)測站兩種類型。 (1)生態(tài)監(jiān)測平臺必須以遙感技術(shù)作支持，并要具備容量足夠大的計算機(jī)和宇航信息處理裝置，生態(tài)監(jiān)測平臺是宏觀監(jiān)測的工作基礎(chǔ)。 (2)野外生態(tài)監(jiān)測站必須以完整的室內(nèi)外分析觀測儀器作支持，并要具備計算機(jī)等信息處理系統(tǒng)，以實現(xiàn)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)內(nèi)信息的共享。野外生態(tài)監(jiān)測站是微觀監(jiān)測的工作基

6、礎(chǔ)。 (3)生態(tài)監(jiān)測臺站的選定須考慮生態(tài)系統(tǒng)的典型性和代表性。一個大的監(jiān)測區(qū)域至少應(yīng)設(shè)置一個監(jiān)測臺和數(shù)個野外監(jiān)測站。,3 生態(tài)監(jiān)測主要類型的指標(biāo)體系的確定,生態(tài)監(jiān)測指標(biāo)體系主要是指野外生態(tài)站的地面或水面監(jiān)測項目 要考慮生態(tài)系統(tǒng)的功能以及不同生態(tài)類型間相互作用的關(guān)系 生態(tài)監(jiān)測指標(biāo)體系的確定原則： (1)監(jiān)測指標(biāo)體系的確定應(yīng)根據(jù)監(jiān)測內(nèi)容充分考慮指標(biāo)的代表性、綜合性及可操作性 (2)不同監(jiān)測臺站間同種生態(tài)類型的監(jiān)測必須按統(tǒng)一的指標(biāo)體系進(jìn)行，盡量實現(xiàn)監(jiān)測內(nèi)容具有可比性。 (3)各監(jiān)測臺站可依監(jiān)測項目的特殊性增加特定指標(biāo)，以突出各自的特點 (4)指標(biāo)體系應(yīng)能反映生態(tài)系統(tǒng)的各個層次和主要的生態(tài)環(huán)境問題并應(yīng)

7、以結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)為主 (5)宏觀監(jiān)測可依監(jiān)測項目選定相應(yīng)的數(shù)量指標(biāo)和強(qiáng)度指標(biāo)。微觀生態(tài)監(jiān)測指標(biāo)應(yīng)包括生態(tài)系統(tǒng)的各個組分，并能反映主要的生態(tài)過程,4.1 森林生態(tài)站的指標(biāo),氣象要素指標(biāo) 常規(guī)指標(biāo)：氣溫、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、降水量及其分布、蒸發(fā)量、土壤溫度梯度，日照和輻射收支。 選擇指標(biāo)：大氣干濕沉降物及其化學(xué)組成，林冠徑流量及化學(xué)組成，林間CO2氣體濃度及其動態(tài) 水文要素指標(biāo) 常規(guī)指標(biāo)：地表徑流量及其化學(xué)組成(N、P、K、Ca、Mg、Na、S、有機(jī)質(zhì))，地下水位。 選擇指標(biāo)：泥沙流失量及其顆粒組成和化學(xué)成分(N、P、K、Ca、Mg、Na、S、有機(jī)質(zhì))，附近河水化學(xué)成分(同上),土壤要素指標(biāo) 常規(guī)指

8、標(biāo)：土壤養(yǎng)分含量及有效態(tài)含量(N、P、K、S)pH值，交換性酸及其組成，交換性鹽基及其組成，陽離子交換量，土壤有機(jī)質(zhì)含量，土壤顆?？棾?，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)組成容重、孔隙度、透水率、飽合水量及凋萎水量。 選擇指標(biāo)：土壤元素背景值土壤礦質(zhì)全量，土壤CO2釋放量及季節(jié)動態(tài),植物要素指標(biāo) 常規(guī)指標(biāo)：植物種類及組成，指示植物、指示群落、種群密度、覆蓋度、土物量、長量、凋落物量、凋落物的化學(xué)組成及分解率以及熱量、光能和水分的收支。 選擇指標(biāo)：珍稀植物及其物候特征，森林不同器官的生物量和化學(xué)組成。 動物要素指標(biāo) 常規(guī)指標(biāo)：動物種類，種群密度，生物量及時空變化，能量和物質(zhì)的收支，熱值。 選擇指標(biāo)：珍稀野少動物的數(shù)量及動

9、態(tài)，動物灰分、蛋白質(zhì)、脂肪含量、必需元素。,微生物要素指標(biāo) 常規(guī)指標(biāo)：種類、分布及其密度和季節(jié)動態(tài)變化，生物量、熱值。 選擇指標(biāo)：土壤酶類型與活性，呼吸強(qiáng)度，元素含量與總量，固氮菌生物量及其固氮量,4.2水生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測站指標(biāo),常規(guī)指標(biāo)：水溫、水深、水色、透明度、氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速、降水量及其分布、蒸發(fā)量、日照和輻射。 選擇指標(biāo)：海況。 水質(zhì)要素 常規(guī)指標(biāo)：pH、堿度、酸度、Eh、蒸發(fā)殘渣及SS、COD、BOD5、Cl-、DO、氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、酚、氰化物、硫化物、重金屬元家(汞、鉻、銅、鉛、鋅、飼、鐵、錳、砷)和農(nóng)藥含量 選擇指標(biāo)：油類。,底質(zhì)要素 常規(guī)指標(biāo)：顏色、顆粒分析、有機(jī)質(zhì)、總氯

10、、總磷、pH、Eh、總汞、甲基汞、銅、鉻、砷、硒、酮、鉛、鋅、氰化物和農(nóng)藥。 選擇指標(biāo)：硫化物、COD、BOD5 浮游植物要素 常規(guī)指標(biāo)：浮游植物總生物量、浮游植物群落組成及其數(shù)量(定量分類)，優(yōu)勢種的動態(tài)。 選擇指標(biāo)：有毒物質(zhì)在浮游植物中的殘留量,浮游動物要素 常規(guī)指標(biāo)：小型、中型和大型浮游動物群落結(jié)構(gòu)、類型及總數(shù)，優(yōu)勢種的變化動態(tài)總生物量。 選擇指標(biāo)：有毒物質(zhì)在浮游動物中的殘留量， 底棲生物要素 常規(guī)指標(biāo)：生物量、群落結(jié)構(gòu)及組成(定量分類)種的豐度或覆蓋面積，優(yōu)勢種及動態(tài)。 選擇指標(biāo)：有毒物質(zhì)殘留量。 微生物要素： 細(xì)菌和大腸桿菌的總量、分類及生化活性。 游泳動物要素 常規(guī)指標(biāo)：個體種類與

11、數(shù)量，年齡與豐富度，現(xiàn)存量，捕獲量和生產(chǎn)力 選擇指標(biāo)：殘毒分析，致殘量和亞致死量，酶活性(P450酶)。,5 生態(tài)監(jiān)測指標(biāo)中分析方法的選定,生態(tài)站相同的監(jiān)測指標(biāo)應(yīng)按統(tǒng)一的采樣、分析和測定方法進(jìn)行，以便站際間的數(shù)據(jù)具有可比性和交流性。這也是生態(tài)監(jiān)測規(guī)范化的基本保證 但在實際中離規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的要求相差尚遠(yuǎn) 在確定生態(tài)監(jiān)測指標(biāo)的分析方法過程中，應(yīng)按照下面一個原則進(jìn)行，即若國家已制定出該項目的分析方法標(biāo)準(zhǔn)，就應(yīng)用國家標(biāo)準(zhǔn)方法，在國家尚無相關(guān)規(guī)范制定的情況下就推薦應(yīng)用該學(xué)科較權(quán)威的分析方法進(jìn)行分析,三、 生態(tài)監(jiān)測技術(shù)方法,1 生態(tài)監(jiān)測指標(biāo)體系 1.1. 自然陸地生態(tài)監(jiān)測指標(biāo) 森林生態(tài)系統(tǒng),荒漠生態(tài)系統(tǒng)

12、,1.2. 農(nóng)業(yè)系統(tǒng)生態(tài)監(jiān)測指標(biāo) 農(nóng)業(yè)系統(tǒng)包括農(nóng)田、農(nóng)墾區(qū)、草地和水產(chǎn)水域4類生態(tài)于系統(tǒng)，各于系統(tǒng)的生態(tài)學(xué)特點不同，生態(tài)監(jiān)測指標(biāo)也不相同。,1.3. 淡水生態(tài)監(jiān)測指標(biāo) 淡水系統(tǒng)包括河流湖泊生態(tài)系統(tǒng)和濕地生態(tài)系統(tǒng)2類，它們的生態(tài)監(jiān)測指標(biāo)體系不盡相同,1.3. 海洋生態(tài)監(jiān)測指標(biāo),2. 優(yōu)先監(jiān)測的指標(biāo)體系,2.1優(yōu)先監(jiān)測指標(biāo)的主要特征 優(yōu)先監(jiān)測指標(biāo)體系不是隨意確定的，也不是完全遷就現(xiàn)有監(jiān)測能力條件確定的，優(yōu)先監(jiān)測指標(biāo)體系的選擇必須滿足對生態(tài)系統(tǒng)的生命支持能力進(jìn)行評價的最基本要求 特點： 針對性 適時性 系統(tǒng)類型,2.2 優(yōu)先監(jiān)測指標(biāo)確定的原則,重點與全面兼顧的原則 當(dāng)前受外力影響最大、可能改變最快的

13、指標(biāo)一定要選為當(dāng)前優(yōu)先監(jiān)測指標(biāo) 反映生態(tài)系統(tǒng)的生命支持能力的關(guān)鍵性指標(biāo)一定要選為優(yōu)先監(jiān)測指標(biāo) 有綜合性代表意義的指標(biāo)應(yīng)當(dāng)盡可能選作優(yōu)先監(jiān)測指標(biāo) 照顧現(xiàn)有監(jiān)測能力與不放棄緊急監(jiān)測指標(biāo)的原則 確定當(dāng)前的優(yōu)先監(jiān)測指標(biāo)必須從現(xiàn)有監(jiān)測經(jīng)驗和能力的實際情況出發(fā)，屬于污染生態(tài)的指標(biāo)應(yīng)選為當(dāng)前優(yōu)先監(jiān)側(cè)指標(biāo) 生態(tài)系統(tǒng)某些指標(biāo)受開發(fā)壓力影響而變化很快，應(yīng)把這類緊急需要監(jiān)測的指標(biāo)列人優(yōu)先監(jiān)側(cè)指標(biāo),優(yōu)先監(jiān)測指標(biāo)逐步完善的原則 要根據(jù)實際情況和客觀需要作適當(dāng)調(diào)整總的原則是逐步發(fā)展，不斷調(diào)整，使生態(tài)監(jiān)測緊密服務(wù)于生態(tài)系統(tǒng)評價和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要 盡量采用可用的調(diào)查和統(tǒng)計資料的原則 在信息事業(yè)迅速發(fā)展的今天，生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)

14、該首先強(qiáng)化信息工作和手段，充分利用已有的可用資料，減少工作重復(fù)、浪費，加強(qiáng)協(xié)作與信息共享，通過信息利用擴(kuò)展生態(tài)監(jiān)測、評價能力,自然陸生生態(tài)系統(tǒng) (1)森林生態(tài)系統(tǒng) 當(dāng)前重點應(yīng)放在污染(SO2、酸雨、O3)對森林小態(tài)系統(tǒng)的影響指標(biāo)、森林生長量指標(biāo)、火災(zāi)、蟲害影響指標(biāo)、酸雨引起土壤釀化指標(biāo)，森林面積變化反森林墾荒、破壞指標(biāo)以及林區(qū)生物多樣性改變(特別是珍稀瀕危物種)等方而的指標(biāo)。 (2)荒摸生態(tài)系統(tǒng) 當(dāng)前重點應(yīng)放在荒摸化面積擴(kuò)大，準(zhǔn)荒漠化地帶植被量和過牧、樵采情況，荒漠地帶水系改變以及人口、農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的情況方向的指標(biāo) 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng) (1)農(nóng)田(包括農(nóng)墾區(qū))生態(tài)系統(tǒng) 當(dāng)前重點應(yīng)放在土壤、農(nóng)作物和農(nóng)用

15、水源污染土地利用改變，農(nóng)區(qū)植被破壞，病蟲害發(fā)生情況，天敵物種變化，農(nóng)墾區(qū)野生動物改變以及農(nóng)用生物種和品種數(shù)量改變等方面的指標(biāo) (2)草地生態(tài)系統(tǒng) 當(dāng)前重點應(yīng)放在草地面積變化，草地生產(chǎn)力變化，放牧強(qiáng)度地沙漠化程度和發(fā)展趨勢，南方草地被墾殖和水土流失情況等方而的指標(biāo)。 (3)水產(chǎn)水域牛態(tài)系統(tǒng) 當(dāng)前重點應(yīng)放在水體污染、富營養(yǎng)化，水體利用改變域面積和水源枯渴情況，養(yǎng)殖與捕撈情況，水域水產(chǎn)物種改變等方面的指標(biāo),2.3. 各類生態(tài)子系統(tǒng)的優(yōu)先監(jiān)測指標(biāo),淡水生態(tài)系統(tǒng) 大致同于水產(chǎn)水域的優(yōu)先指標(biāo)其中濕地還要重點監(jiān)側(cè)重要水鳥、兩棲類和獸類動物的物種和種群改變情況等方面的指標(biāo)。 海洋生態(tài)系統(tǒng) 大致同于水產(chǎn)水域生態(tài)

16、系統(tǒng)的優(yōu)先指標(biāo)，同時要注意監(jiān)測赤潮發(fā)牛情況，河口流量與水質(zhì)改變，海岸借開發(fā)利用情況，石油開采的污染和生態(tài)影響等方面的指標(biāo),3陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測方法,1. 氣象要素指標(biāo)監(jiān)測方法,3陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測方法,3陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測方法,2. 水文要素指標(biāo)監(jiān)測方法,3陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測方法,3陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測方法,3. 土壤要素指標(biāo)監(jiān)測方法,3陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測方法,3陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測方法,4. 植物要素指標(biāo)監(jiān)測方法,3陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測方法,3陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測方法,5. 動物要素指標(biāo)監(jiān)測方法,3陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測方法

17、,6. 微生物要素指標(biāo)監(jiān)測方法,3陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測方法,7. 植物要素指標(biāo)的測定 生物量 生物量是指一定地段面積內(nèi)某個時期生存著的活有機(jī)體的數(shù)量，又稱現(xiàn)存量 生物量的測定，采用樣地調(diào)查收割法 熱帶天然林的生物量計算公式如下： 橡膠因是作物，植株分布均勻，枝葉繁茂，含水量也較多，將上式修訂后計算橡膠的生物量,3陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測方法,草木層生物量的測定略比木本層簡便些，但往往由于種類分布的不均勻性和生物質(zhì)積累的季節(jié)性而影響精確度 豐滿度：某種植物在生存期間內(nèi)所占的地位及其飽和程度，以植物的相對高度()、蓋度()、頻度()三者的連乘積表示 豐滿度與生物量的關(guān)系可用下式表達(dá)：,3陸

18、生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測方法,生長量 生長量是生物生產(chǎn)力的主要標(biāo)志。綠色植物的生產(chǎn)力是生物生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，即單位面積的植物生產(chǎn)量 木本層生長量的測定，一般采用立木解析法或圍徑增粗測定法 熱帶森林木本層生長量可用下式計算： 橡膠林均為同齡林，用林齡(T)除生物量(Bm)，便可得出乎均生長量(Bg) 一般的草本層植物,可把草本植物地上部分的最大現(xiàn)存量作為生長量,3陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測方法,物種量(植物種類及組成) 物種量即指群落的單位面積內(nèi)的物種數(shù)(物種數(shù)hm2或物種數(shù)畝) 凋落物 采樣方法：在林內(nèi)設(shè)置收集框，規(guī)格1m1m1m：，框距地面30cm，每個月或半個月收集稱重 凋落物的主要營養(yǎng)元素可測N、P、K、Ca、Mg 頻度 頻度是表示一個種群在一定地段上出現(xiàn)的均勻度,3陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測方法,蓋度 蓋度可分為投影蓋度和基部蓋度，蓋度的大小不決定于植株的數(shù)目，而是決定于植株的生物學(xué)特性，如體形、葉面積等 蓋度的測定有多種方法，最常用的是目測法，以百分比來表示 多度 多度是表示一個種在群落中的個體數(shù)目 多度的統(tǒng)計法，通常是有兩種，一是個體的直接計算法另一是目測估算法,3陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測方法,種群密度、林地蓄積量,4 水生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)監(jiān)測方法,1. 水文氣象要素指標(biāo)監(jiān)測方法,4 水