1、7. 生態監測技術 7.1 生態監測技術概況7.1.1 生態質量與生態監測生態質量目前尚無統一的明確的定義生態監測是生態系統層次的生物監測，是運用各種技術測定和分析生命系統各層次對自然或人為作用的反應或反饋效應的綜合表征來判斷和評價這些干擾對環境產生的影響、危害及其規律，為環境質量的評估、調控和環境管理提供重要科學依據的科學活動過程7.1.2 生態監測技術類型與空間尺度1. 宏觀生態監測對象：區域范圍內各類生態系統的組合方式、鑲嵌特征、動態變化和空間分布格局等及其在人類活動影響下的變化內容：監測區域范圍內具有特殊意義的生態系統的分布及面積的動態變化2. 微觀生態監測微觀生態監測是指對一個或幾個

2、生態系統內各生態因子進行的物理和化學的監測對象：某一特定生態系統或生態系統聚合體的結構和功能特征及其在人類活動影響下的變分類：干擾性生態監測：對人類特定生產活動所造成的生態干擾監測污染性生態監測：對農藥及一些重金屬污染物等在生態系統中食物鏈的傳遞及富集的監測治理性生態監測：對破壞生態系統經人類的治理后生態平衡恢復過程的監測7.1.3 生態監測的任務與特點基本仟務：(1)對區域范圍內珍貴的生態類型包括珍稀物種以及因人類活動所引起的重要生態問題的發生面積及數量在時間以及空間上動態變化的監測。(2)對人類的資源開發話動所引起的生態系統的組成、結構和功能變化的監測。(3)環境污染物對生態系統的組成、結

3、構和功能的影響監測及其在生物鏈中的傳遞。(4)對破壞的生態系統在人類的治理過程中生態平衡恢復過程的監測。(5)通過監測數據的集積，研究上述各種生態問題的變化規律及發展趨勢，建立數學模型，為預測預報和影響評價打下基礎。(6)為政府部門制定有關環境法規，進行有關決策提供科學依據。(7)尋求符合我國國情的資源開發治理模式及途徑，以保證我國生態環境的改善及國民經濟持續協調地發展。(8)支持國際上一些重要的生態研究及監測汁劃，如GEMS、MAB、IGBP等，加入國際生態監測網絡7.1.3 生態監測的任務與特點特點：綜合性長期性復雜性分散性7.1.4 國內生態監測狀況自然環境質量評價指標體系方面 生態監測

4、指標的研究方面生態監測宏觀領域生態監測宏觀領域世界總體趨勢：遙感手段和地面監測相結合，從宏觀和微觀角度來全面審視生態質量狀況網絡設計上趨于一體化，考慮全球生態質量變化，重視加強國與國之間的合作在生態質量評價土逐步從生態質量現狀評價轉為牛態風險評價，對于生態質量狀況提供早期預警在信息管理上強調標準化，廣泛采用地理信息系統，重視國與國之間數據聯系7.2 生態監測技術大綱技術大綱的主要工作內容：明確生態監測的基本概念和工作范圍，并制定相應的技術路線，提出主要的生態問題以便進行優先監測，制定我國主要生態類型和微觀監測的指標體系，依據目前的分析水平，選出常用的監測指標分析方法7.2.1 生態監測技術路線

5、（見下頁圖）7.2.2優先監測的生態項目及生態臺站的選定優先監測的生態項目：(1)全球氣候變暖所引起的生態系統或動植物區系位移的監測(2)珍稀瀕危動植物物種的分布及其棲息地的監測(5)水土流失的面積及其時空分布和環境影響的監測(4)沙漠化的面積及其時空分布和環境影響的監測(5)草場沙化退化面積及其時空分布和環境影響的監測(6)人類活功對陸地生態系統包括森林、草原、農田和荒漠等結構和功能的影響監測(7)水環境污染對水體生態系統包括湖泊(含水庫)、河流和海洋等結構和功能的影響監測。(8)主要環境污染物包括農藥、化肥、有機污染物和重金屬在土壤一植物一水體系統中的遷移和轉化的監測t(9)水土流失地、沙

6、漠化地及草原退化地優化治理模式的生態平衡監測。(10)各生態系統中微量氣體的釋放通量與吸收的監測。7.2.2優先監測的生態項目及生態臺站的選定生態監測臺站的選定：(1)生態監測臺站包括生態監測平臺和野外生態監測站兩種類型。(2)生態監測平臺必須以遙感技術作支持，并要具備容量足夠大的計算機和宇航信息處理裝置，生態監測平臺是宏觀監測的工作基礎。(3)野外生態監測站必須以完整的室內外分析觀測儀器作支持，并要具備計算機等信息處理系統，以實現監測網絡內信息的共享。野外生態監測站是微觀監測的工作基礎。(4)生態監測臺站的選定必須考慮區域內生態系統的典型性和代表性及臺站對全區的可控件。一個大的監測區域至少應

7、設置一個監測臺和數個野外監測站7.2.3生態監測主要類型的指標體系的確定生態監測指標體系主要是指野外生態站的地面或水面監測項目設置指標體系時，首要的考慮因素是生態類型及系統的完整性，要充分考慮生態系統的功能以及不同生態類型間相互作用的關系生態監測指標體系的確定原則： (1)監測指標體系的確定應根據監測內容充分考慮指標的代表性、綜合性及可操作性 (2)不同監測臺站間同種生態類型的監測必須按統一的指標體系進行，盡量實現監測內容具有可比性。 (3)各監測臺站可依監測項目的特殊性增加特定指標，以突出各自的特點 (4)指標體系應能反映生態系統的各個層次和主要的生態環境問題并應以結構和功能指標為主 (5)

8、宏觀監測可依監測項目選定相應的數量指標和強度指標。微觀生態監測指標應包括生態系統的各個組分，并能反映主要的生態過程7.2.4 不同類型生態站的指標1. 森林生態系統監測站氣象要素指標常規指標：氣溫、濕度、風向、風速、降水量及其分布、蒸發量、土壤溫度梯度，日照和輻射收支。選擇指標：大氣干濕沉降物及其化學組成，林冠徑流量及化學組成，林間CO2氣體濃度及其動態水文要素指標常規指標：地表徑流量及其化學組成(N、P、K、Ca、Mg、Na、S、有機質)，地下水位。選擇指標：泥沙流失量及其顆粒組成和化學成分(N、P、K、Ca、Mg、Na、S、有機質)，附近河水化學成分(同上)土壤要素指標常規指標：土壤養分含

9、量及有效態含量(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，土壤有機質含量，土壤顆粒織成，團粒結構組成容重、孔隙度、透水率、飽合水量及凋萎水量。選擇指標：土壤元素背景值土壤礦質全量，土壤CO2釋放量及季節動態7.2.4 不同類型生態站的指標植物要素指標常規指標：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、凋落物的化學組成及分解率以及熱量、光能和水分的收支。選擇指標：珍稀植物及其物候特征，森林不同器官的生物量和化學組成。動物要素指標常規指標：動物種類，種群密度，生物量及時空變化，能量和物質的收支，熱值。選擇指標：珍稀野少動物的數量

10、及動態，動物灰分、蛋白質、脂肪含量、必需元素。微生物要素指標常規指標：種類、分布及其密度和季節動態變化，生物量、熱值。選擇指標：土壤酶類型與活性，呼吸強度，元素含量與總量，固氮菌生物量及其固氮量7.2.4 不同類型生態站的指標2. 草原生態系統監測站氣象要素指標常規指標與森林生態系統氣象常規指標相同。選擇指標：大氣CO2氣體濃度及其動態，大氣干濕沉降物的量及化學組成水文要素指標與森林生態系統水文常規指標和特選指標相同。土壤要素指標與森林生態系統土壤常規指標和特選指標相同。植物要素指標常規指標；與森林生態系統植物常規指標相同。選擇指標：珍稀物種及其物候特征。動物要素指標與森林生態系統動物常規指標

11、和特選指標相同。微生物要素指標與森林生態系統微生物常規指標和特選指標相同7.2.4 不同類型生態站的指標3. 荒漠生態系統監測站荒漠生態系統監測指標與草原生態系統監測指標基本相同在水文要素指標中可去掉泥沙流失量及顆粒組成和化學組成，地表徑流量及化學組成兩項內容在土壤要素指標中則增加土壤鹽分含量及其組成、堿飽合度、土壤風蝕量以及沙丘動態監測指標7.2.4 不同類型生態站的指標4. 農田生態系統監測站氣象要素指標常規指標：與森林生態系統氣象常規指標相同。選擇指標：大氣于濕沉降物的量及化學組成，大氣CO2濃度及動態水文要素指標常規指標：與森林生態系統水文常規指標相同。選擇指標：泥沙流失量及其顆粒組成

12、，泥沙及徑流攜帶農藥(DDT、有機磷等)和其他有毒物質的量(Pb、Cd、Hg、Ni、Cr、F和As以及多環芳烴等)，泥沙化學組成，附近河流或水庫的水質及化學成分，農田的灌水量、入滲量和蒸發量土壤要素常規指標：與森林生態系統土壤常規指標相同。選擇指標：土壤元素背景值，土壤礦質含量，土壤CO2和CH4的釋放量及季節動態，土壤農藥、重金屬及其他有毒物質的累積量，稻田的氧化還原電位，鹽堿地的總鹽分含量及八大離子組分含量，堿飽合度，土壤化肥和有機肥的施用量7.2.4 不同類型生態站的指標植物要素指標常規指標：作物地上、地下及種子生物量和化學組成，熱量、水分和光能的收支。選擇指標：果實或種子中含農藥、重金

13、屬、硝酸鹽、亞硝酸鹽等有毒物質的含量，作物粗灰分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維。動物要素指標常規指標：與森林生態系統動物常規指標相同選擇指標：動物體內農藥、重金屬、硝酸鹽及亞硝酸鹽等有毒物質含量，微生物要素指標與森林生態系統微生物常規指標和特選指標相同7.2.4 不同類型生態站的指標5. 水生生態系統監測站水文氣象要素常規指標：水溫、水深、水色、透明度、氣溫、風向、風速、降水量及其分布、蒸發量、日照和輻射。選擇指標：海況。水質要素常規指標：pH、堿度、酸度、Eh、蒸發殘渣及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

14、)和農藥含量選擇指標：油類。底質要素常規指標：顏色、顆粒分析、有機質、總氯、總磷、pH、Eh、總汞、甲基汞、銅、鉻、砷、硒、酮、鉛、鋅、氰化物和農藥。選擇指標：硫化物、COD、BOD5浮游植物要素常規指標：浮游植物總生物量、浮游植物群落組成及其數量(定量分類)，優勢種的動態。選擇指標：有毒物質在浮游植物中的殘留量7.2.4 不同類型生態站的指標浮游動物要素常規指標：小型、中型和大型浮游動物群落結構、類型及總數，優勢種的變化動態總生物量。選擇指標：有毒物質在浮游動物中的殘留量，底棲生物要素常規指標：生物量、群落結構及組成(定量分類)種的豐度或覆蓋面積，優勢種及動態。選擇指標：有毒物質殘留量。微生

15、物要素：細菌和大腸桿菌的總量、分類及生化活性。游泳動物要素常規指標：個體種類與數量，年齡與豐富度，現存量，捕獲量和生產力選擇指標：殘毒分析，致殘量和亞致死量，酶活性(P450酶)。7.2.5 生態監測指標中分析方法的選定生態站相同的監測指標應按統一的采樣、分析和測定方法進行，以便站際間的數據具有可比性和交流性。這也是生態監測規范化的基本保證但在實際中離規范化和標準化的要求相差尚遠在確定生態監測指標的分析方法過程中，應按照下面一個原則進行，即若國家已制定出該項目的分析方法標準，就應用國家標準方法，在國家尚無相關規范制定的情況下就推薦應用該學科較權威的分析方法進行分析參考資料（P273)7.3 生

16、態監測技術方法7.3.1 生態監測指標體系1. 自然陸地生態監測指標森林生態系統7.3.1 生態監測指標體系荒漠生態系統7.3.1 生態監測指標體系2. 農業系統生態監測指標農業系統包括農田、農墾區、草地和水產水域4類生態于系統，各于系統的生態學特點不同，生態監測指標也不相同7.3.1 生態監測指標體系7.3.1 生態監測指標體系3. 淡水生態監測指標淡水系統包括河流湖泊生態系統和濕地生態系統2類，它們的生態監測指標體系不盡相同7.3.1 生態監測指標體系7.3.1 生態監測指標體系7.3.1 生態監測指標體系3. 海洋生態監測指標7.3.1 生態監測指標體系7.3.2 優先監測的指標體系優先

17、監測指標的主要特征優先監測指標體系不是隨意確定的，也不是完全遷就現有監測能力條件確定的，優先監測指標體系的選擇必須滿足對生態系統的生命支持能力進行評價的最基本要求特點：針對性適時性系統類型7.3.2 優先監測的指標體系優先監測指標確定的原則重點與全面兼顧的原則當前受外力影響最大、可能改變最快的指標一定要選為當前優先監測指標反映生態系統的生命支持能力的關鍵性指標一定要選為優先監測指標有綜合性代表意義的指標應當盡可能選作優先監測指標照顧現有監測能力與不放棄緊急監測指標的原則確定當前的優先監測指標必須從現有監測經驗和能力的實際情況出發，屬于污染生態的指標應選為當前優先監側指標生態系統某些指標受開發壓

18、力影響而變化很快，應把這類緊急需要監測的指標列人優先監側指標7.3.2 優先監測的指標體系優先監測指標逐步完善的原則要根據實際情況和客觀需要作適當調整總的原則是逐步發展，不斷調整，使生態監測緊密服務于生態系統評價和國民經濟發展的需要盡量采用可用的調查和統計資料的原則在信息事業迅速發展的今天，生態監測系統應該首先強化信息工作和手段，充分利用已有的可用資料，減少工作重復、浪費，加強協作與信息共享，通過信息利用擴展生態監測、評價能力7.3.2 優先監測的指標體系3. 各類生態子系統的優先監測指標自然陸生生態系統(1)森林生態系統 當前重點應放在污染(SO2、酸雨、O3)對森林小態系統的影響指標、森林

19、生長量指標、火災、蟲害影響指標、酸雨引起土壤釀化指標，森林面積變化反森林墾荒、破壞指標以及林區生物多樣性改變(特別是珍稀瀕危物種)等方而的指標。(2)荒摸生態系統 當前重點應放在荒摸化面積擴大，準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、農牧業發展的情況方向的指標農業生態系統(1)農田(包括農墾區)生態系統 當前重點應放在土壤、農作物和農用水源污染土地利用改變，農區植被破壞，病蟲害發生情況，天敵物種變化，農墾區野生動物改變以及農用生物種和品種數量改變等方面的指標(2)草地生態系統 當前重點應放在草地面積變化，草地生產力變化，放牧強度地沙漠化程度和發展趨勢，南方草地被墾殖和水土

20、流失情況等方而的指標。(3)水產水域牛態系統 當前重點應放在水體污染、富營養化，水體利用改變域面積和水源枯渴情況，養殖與捕撈情況，水域水產物種改變等方面的指標7.3.2 優先監測的指標體系淡水生態系統大致同于水產水域的優先指標其中濕地還要重點監側重要水鳥、兩棲類和獸類動物的物種和種群改變情況等方面的指標。海洋生態系統大致同于水產水域生態系統的優先指標，同時要注意監測赤潮發牛情況，河口流量與水質改變，海岸借開發利用情況，石油開采的污染和生態影響等方面的指標7.3.3陸生生態系統監測指標的監測方法1. 氣象要素指標監測方法7.3.3陸生生態系統監測指標的監測方法7.3.3陸生生態系統監測指標的監測

21、方法2. 水文要素指標監測方法7.3.3陸生生態系統監測指標的監測方法7.3.3陸生生態系統監測指標的監測方法3. 土壤要素指標監測方法7.3.3陸生生態系統監測指標的監測方法7.3.3陸生生態系統監測指標的監測方法4. 植物要素指標監測方法7.3.3陸生生態系統監測指標的監測方法7.3.3陸生生態系統監測指標的監測方法5. 動物要素指標監測方法7.3.3陸生生態系統監測指標的監測方法6. 微生物要素指標監測方法7.3.3陸生生態系統監測指標的監測方法7. 植物要素指標的測定生物量生物量是指一定地段面積內某個時期生存著的活有機體的數量，又稱現存量生物量的測定，采用樣地調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7.3.3陸生生態系統監測指標的監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積累的季節性而影響精確度豐滿度：某種植物在生存期間內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系可用下式表達：7.3.3陸生生態系統監測指標的監測方法生長量生長量是生物生產力的主要標志。綠色植物的生產力是生物生產力的基礎，即單位面積的植物生產量木本層生長量的測定，一般采用立木