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1、ICS13.020.10CCSZ00G昌中华人民共和国国家标准GB/T436812024生态系统评估区域生态系统调查方法EcosystemassessmentRegionalecosystemsurveymethods2024T)3T5发布2024-07-01实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会发布前言I1范围12规范性引用文件13术语和定义14基木原则15基本流程26调查指标及方法2附录A（规范性）区域生态系统调查方法7附录B（资料性）基础地理环境指标调查方法8附录C（资料性）生态系统结构与格局指标调查方法12附录D（资料性）生态系统过程与功能指标调查方法17参考文献26本文件按照G
2、B/T1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国环境管理标准化技术委员会(SAC/TC207)提出并归口。本文件起草单位：生态环境部卫星环境应用中心、中国科学院生态环境研究中心、中国标准化研究院、中国林业科学研究院、中国科学院地理科学与资源研究所、山东大学、北京师范大学、中节能铁汉生态环境股份有限公司、中铁上海设计院集团有限公司、中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司、北京建工环境修复股份有限公司。本文件主要起草人：侯鹏、王桥、欧阳志云、徐秉声、翟俊、陈妍、张遮嘉、祝汉收、
3、高海峰、崔丽娟、郑华、黄麟、金点点、杨旻、任玉芬、徐卫华、肖挺张路、孔令桥、蒋卫国、张庆竹、王国强、赵彦伟、曹巍、宋子健、颗、赵磊、李翠、裴福云、刘建红、范军琳、高珍、郭丽莉。生态系统评估区域生态系统调查方法1范围本文件描述了区域生态系统调查的基本原则、基本流程、调查指标及方法。本文件适用于行政区域及自然地理区域的生态系统调查。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。HJl167全国生态状况调查评估技术规范一一森林生态系统野外观测HJl
4、168全国生态状况调查评估技术规范一一草地生态系统野外观测HJl169全国生态状况调查评估技术规范一一湿地生态系统野外观测HJl170全国生态状况调查评估技术规范一一荒漠生态系统野外观测3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1区域生态系统regionalecosystem特定空间范围内植物与环境通过物质循环、能量流动和信息传递构成的整体。&主要包括森林、草地、荒漠、湿地等生态系统。3.2生态系统结构与格局ecosystemstructureandpattern各类不同生态系统的组成成分、数量特征与空间分布状况。3.3生态系统过程与功能ecosystemprocessesandfuncti
5、ons生态系统物质循环和能量传递过程及体现出的各种功效和作用。3.4遥感调查remotesensinginvestigation利用搭载在卫星、无人机等高空平台的传感器获取生态系统反射、辐射信息，以此为基础研究各类生态系统结构与格局、过程与功能等特征。3.5现场调查fieldinvestigation根据统计抽样方法，利用地面定位和观测仪器获取反映生态系统格局与结构、过程与功能等方面的参数和信息。4基本原则4.1 适用性充分考虑调查区域的生态系统特征和自然地理环境特点，根据区域生态系统调查的主要目标、内容和任务，选择合理的生态系统结构与格局指标、生态系统过程与功能指标。4.2 可操作性综合考虑
6、调查区域的生态系统特点和空间范围大小，客观分析传统现场调查方法、遥感调查方法的可操作性，选择适宜的调查技术方法，保障区域生态系统调查任务的可实施。4.3 科学性科学、规范地开展区域生态系统调查的前期准备、数据（样品）采集、数据（样品）分析整理等，确保区域生态系统调查数据的准确性。5基本流程区域生态系统调查包括综合考虑调查区域的地理环境概况及目标内容和任务、选择生态系统调查指标、确定生态系统调查技术方法（按照附录A的要求）和具体流程（见图1）。调查区域的地理环境橙况训查的目标、内容和任务选择生态系统调查指标生态系统过程与功能指标能量交换过积写功能水循环过祀与功能碳循环过程与功能生态系统结构与格局
7、指标基础地理环境指标确定生态系统调查技术方法图1区域生态系统调查流程6调查指标及方法6.1 基础地理环境指标及方法基础地理环境指标共包括地形地貌、气象因子、水文因子、土壤因子4个一级指标，经纬度等22个二级指标，具体见表1。每项指标的具体调查技术和方法见附录B。表1基础地理环境指标一级指标二级指标指标含义方法地形地貌经纬度地理位置坐标信息见B.1.1海拔高度与海平面的高度差见B.1.2坡度地表陡缓的程度见B.1.3坡向坡面法线在水平面上的投影的方向JaB.1.4坡长地面上一点沿水流方向到其流向起点间的地面距离见B.1.5地表粗糙度表示地面凹凸不平的程度见B.1.6气象因子降水量从天空降落到地面
8、上的雨水，未经蒸发、渗透、流失而在地面上积聚的水层深度见B.2.1气温气象观测所用的百叶箱中离地面1.5m高处的温度见B.2.2日照时数表示太阳中心从出现在一地的东方地平线到进入西方地平线，其直射光线在无地物、云、雾等任何遮蔽的条件下，照射到地面所经历的时间见B.2.3总辐射水平地表所接收到的太阳直接辐射和天空辐射之和见B.2.4风速/风向风的速度和方向灿,2.5水文因子流量在某一时段内通过某一过水断面的水量。将瞬时流量按时间平均，可求得某时段的平均流量见B.3,1流速单位时间内水流前进的距离见B.3.2含沙量单位体积水体内所含干沙的质量见B.3.3水位自由水面相对于黄海基面的高程见B.3.4
9、积水深度水面距河流、湖泊等湿地水体底部的距离见B.3.5淹水历时湿地中一次性枳水或达到某一水位高程以上的持水时间见B.3.6结冰期水体从结冰开始到结束所经历过程的时长见B,3.7土壤因子土壤类型根据土壤性状、质与量的差异，划分土壤各类型见B.4.1土壤质地土壤中不同大小直径的矿物颗粒的组合状况见B.4.2土壤可蚀性因子土壤可蚀性表征土壤对侵蚀的敏感程度，土壤可蚀性因子是土壤可蚀性的量化体现，其值大小反映了不同土壤的侵蚀率，表示土壤被冲蚀的难易程度，是定量研究土壤侵蚀的基础见B.4.3土壤厚度土壤母质层以上到土壤表面的垂直深度见B.4.46.2 生态系统结构与格局指标及方法生态系统结构与格局指标
10、共包括宏观结构与格局、群落结构、植物种类构成3个一级指标，生态系统类型等18个二级指标，具体见表2。每项指标的具体调查技术和方法见附录C。2生态系统结构与格局指标一级指标二级指标指标含义方法宏观结构与格局生态系统类型在自然界一定的空间内，生物与环境之间通过物质循环和能量流动而构成的统一整体，主要包括森林、草地、湿地、荒漠等生态系统类型见C.1.1生态系统面积生态系统所占二维空间大小，通常指平面空间见C.1.2生态系统面积比例某类或某几类生态系统面积占区域总面积的百分比见C.1.3斑块数区域内各类生态系统斑块的数量见C.1.4平均斑块面枳区域内某类生态系统斑块面积的算术平均值见C.1.5聚集度指
11、数区域内所有类型生态系统斑块的相邻概率见C.1.6植被覆盖度植被（包括叶、茎、枝）在地面的垂直投影面积占统计区总面积的百分比见C.1.7叶面积指数单位土地面积上植物叶片总面积与土地面枳的比值见C.1.8群落结构平均盖度单位土地面积上植被冠层部分垂直投影面积与土地面积的比值见C.2.1平均高度植被群落中，植被从基部地面到植物茎叶最高处垂直高度的平均值见C.2.2平均冠幅乔木冠层南北和东西方向宽度的平均值见C.2.3平均胸径乔木主干离地表1.3m处的胸径的加权平均值，仅计入胸径大于5cm的乔木见C.2.4株密度单位面积内全部或者某种植物的个体数量见C.2.5丰富度植被群落中所含植物种数目的多少见C
12、.2.6起源植被群落在其最初发育时所依靠的媒介方式，主要分为人工或天然见C.2.7植物种类构成植物区系构成个地区或某个植被类型中所有物种的科、属和区系成分的组成情况见C.3.1优势植物种构成植物群落中，个体数量、生态作用均占优势，且在群落性质和生态过程方面起着决定作用的物种的组成情况见C.3.2水生植物生态类型根据植物对水分适应类型的不同进行分类，分为挺水植物、浮水植物、沉水植物见C.3.36.3 生态系统过程与功能指标及方法衰3生态系统物质循环与能交换指标一级指标二级指标指标含义方法碳循环过程与功能总初级生产力单位面积、单位时间群落（或生态系统）中，植物利用太阳能固定的能量或生产的有机质的量
13、。该指标决定了进入陆地生态系统的初始能量与物质总量见D.1.1净初级生产力从固定的总能量或产生的有机质总量中减去植物呼吸所消耗的量，直接反映了植被群落在自然环境条件下的生产能力，表征陆地生态系统的质量状况见D.1.2净生态系统生产力表征陆地与大气之间的净碳通量或碳储量的变化速率，一般是净初级生产力减去异养生物（土壤）的呼吸作用所消耗光合产物之后的剩余部分见D.1.3机被地上生物量某一时刻，单位面积机被地上现存部分累积的物质总量见D.1.4植被根冠比植物地下部分与地上部分的鲜重或干重的比值见D.1.5植被碳密度单位面积植被中的碳素存留量见D.1.6机被释氧量植被利用光能同化二氧化碳和水，制造有机
14、物质的同时所释放的氧气量见D.).7土壤呼吸土壤中微生物、根系、动物的呼吸作用释放的二氧化碳总量见D,1.8土壤碳储量一定深度内（通常为1m）,单位面积矿质土和有机土（包括泥炭土）中的有机碳素存留量见D.1.9土壤有机碳密度指单位面积（1m?）中一定厚度的土层中有机碳的储量，是反映土壤特性的重要指标见D.1.10水循环过程与功能潜在蒸散发量地表在一定气象条件下可达到的最大蒸发蒸腾量见D.2.1实际蒸散发量特定区域天然情况卜.的实际总蒸散发量，又称流域蒸发散量，是地衣水体蒸发散量、土壤蒸发散量和植物蒸发散量之和见D.2.2地表径流量又称地面径流量，指一定区域内降水或融雪强度超过蒸散发、截留和下渗
15、强度，暂留于地表向低处流动，形成地表径流的水量见D.2.3冠层截留量叶片、枝干等植物地上生理器官对落入其内水分的截留容纳数值见D.2.4凋落物最大持水量凋落物含水量达到饱和时的持水量，一般情况下为该凋落物浸水24h后的持水量见D.2.5凋落物最大持水率凋落物含水量达到饱和时的持水率，一般情况下为该凋落物浸水24h后的持水率见D.2.6土壤湿度土壤湿度指土壤的干湿程度，它与土壤的含水量成正比。含水量达到饱和状态时，土壤湿度是100%;水分逐渐减少，土壤湿度随之降低，但土壤湿度不会降低到O见D.2.7土壤孔隙度土壤孔隙容积占土体容积的百分比见D.2.83生态系统物质循环与能交换指标（续）一级指标二
16、级指标指标含义方法能量交换过程与功能地表反照率地表总反射辐射通量与总入射辐射通量之比见D.3.1地表比辐射率又称发射率，指地表辐射出射度与同温度下的黑体辐射出射度比值见D.3.2地表温度地球表面与空气交界处的温度见D.3.3植被光合有效辐射吸收比率植被冠层吸收的光合有效辐射占总光合有效辐射的比值见D.3.4附录A（规范性）区域生态系统调查方法A.1遥感调查以卫星或无人机遥感为技术手段，直接或间接获取宏观层面上地表生态系统调查的各项指标。A.2现场调查利用样地选择和样方布设等方式，对森林、草地、湿地和荒漠生态系统开展调查。现场调查主要用于直接获取群落层面和地表以下的各调查指标。样地选择和样方布设
17、按照HJlI67、HJ1168.HJ1169和HJlI70的要求执行。A.3资料收集利用统计年鉴、科技文献等获取区域生态系统调查指标数据，通过气象台站、水文站收集区域生态系统气象水文调查指标数据。附录B(资料性)基础地理环境指标调查方法8.1 地形地貌8.1.1 经纬度利用全球定位系统获取。8.1.2 海拔高度利用全球定位系统获取，或使用数字高程模型(DEM)提取。8.1.3 坡度利用罗盘等工具获取，或使用数字高程模型(DEM)提取。坡度共分为6个等级，如下: I级为平坡：O0坡度5; 11级为缓坡：5。坡度15。； Hl级为斜坡：15W坡度25;一IV级为陡坡：25W坡度35;V级为急坡：3
18、5o坡度45;VI级为险坡：坡度45。B.1.4坡向采用罗盘等工具获取，或使用数字高程模型(DEM)提取。共分为8个方向，如下: 北坡：3370W方位角360,0W方位角22; 东北坡：220方位角67。； 东坡：670方位角112; 东南坡：112。W方位角157; 南坡：157W方位角202; 西南坡：202oW方位角247; 西坡：247方位角292; 西北坡：292oW方位角337。B.1.5坡长以坡长因子(1.)来表征，采用卷尺测量，也可依据坡度信息计算得到，计算方法见公式(B.l)公式(B.3):l.-Y(B1)m=(l+)(B.2)=(sin0.0896)3.0(sin)8+0.
19、56(B.3)式中：1.坡长因子；一任意坡长小区的水平投影长度，单位为米(m);m坡长指数；坡长，单位为米(m);坡度，单位为度()。B.1.6地表粗糙度以土壤糙度因子(K)表征地表粗糙度。土壤糙度因子(K)取决于自由糙度(RR)、定向糙度(OR)和垂直于垄向的糙度(PR)。地表糙度宜采用一种滚轴式链条法来测定。其基本原理是：两点间直线距离最短，当地表糙度增加时，其地表距离随之增加。当一个给定长度为1.1的链条放于粗糙的地表时，其水平长度将缩小为1.2,1.1和1.z的差值和地表粗糙程度密切相关，计算方法见公式(B.4):C(11，(B4)式中：C任意方向上的地表糙度(随机糙度)；1.21.1
20、在粗糙地表的水平长度，单位为米(m);1.l给定长度，单位为米(m)。当用链条法测由RR和PR时，OR宜通过OR=PR-RR求得。假设土垄呈等腰三角形，计算方法见公式(B.5):D2.118-10.ORQ、式中：K,土垄糙度因子；OR定向糙度：N,在长度1.z范围内土垄的数量。根据实验结果，当不考虑风向的影响时，土壤糙度因子(K)与土垄糙度因子(K,)和随机糙度(Cm)的回归方程见公式(B.6):K=el.86Kr-2,41K?9-0.124Cn(B.6)式中：K_土壤糙度因子。也可采用风向与垄成任意角度时的糙度因子，计算方法见公式(B.7)、公式(B.8):K,=e(R1xl86K;-2.4
21、1K?)-0,121Cn(B.7)R=1.010-2(4.710-7.331022+3.7410-03)(B.8)式中：R中间因子；O风向与垄平行方向的夹角，单位为度()oB.2气象因子B.2.1降水量从当地气象台站直接获取，或参考GBZT35228采用雨量器人工测量或气象站点自动测量。人工观测日累计降水量，自动观测每小时降雨量。B.2.2气温从当地气象台站直接获取，或参考GB/T35226采用温度计人工测量或气象站点自动测量。人工观测口最高、日最低气温，自动观测每小时平均气温。B.2.3日照时数从当地气象台站直接获取，或参考GB35221采用日照计人工测量或气象站点自动测量。B.2.4总辐射
22、从当地气象台站直接获取，或参考GB/T35231采用辐射表进行自动测量。8. 2.5风速/风向从当地气象台站直接获取，或参考GB/T35227采用风速仪和风向标观测风速风向。人工观测日平均风速和最多风向，自动观测采用每小时平均风速和最多风向。B.3水文因子B.3.1流量从当地水文站直接获取，或参考GB50179采用流速仪等进行调查。调查过程中需要对测验断面进行选择与勘查，按照流量测验时需要科学布设测验断面。B.3.2流速观测方法主要有机械式流速仪法、时差法和多普勒流速仪法等，参考GB50179通过流速仪进行连续监测。8. 3.3含沙量从当地水文站直接获取，或使用采样器从水流中采取水样，然后经过
23、量积、沉淀、过滤、烘干、称重等处理，计算一定体积水中的干沙重量，计算方法见公式(B.9):式中：S含沙量，单位为千克(kg);M土壤水样中干沙质量，单位为千克(kg);V水样体积，单位为立方米(m3)。B.3.4水位从当地水文站直接获取，或参考GB“5OI38使用自记水位计对水位进行连续监测，将瞬时水位按时间平均，求得某时段的平均水位。B.3.5积水深度选择超声波测深仪、水文测杆进行调查、监测获得。B.3.6淹水历时采用人工观测记录法，结合积水深度数据确定。B. 3.7结冰期采用人工观测法，结合水位观测数据和气象数据确定。B.4康因子8.4.1 土填类型参照中国土壤分类表和中国土系志综合确定。
24、土壤分类表可参考GB/T17296,主要观测到土纲层级，宜根据实际情况在此基础上进行细化和备注。8.4.2 土康质地采用野外调查的方式测定。具体采用吸管法，参考1.Y/T1225,主要测定土壤砂粒、粉粒和黏粒含量。8.4.3 土康可蚀性因子通过通用土壤流失方程(RUS1.E)的计算方法，即根据土壤砂粒、粉粒、黏粒和土壤有机碳含量估算土壤可蚀性因子(土壤砂粒、粉粒利黏粒含量可以从土壤质地调查中获取)，按公式(B.10)计算：K=0.2+0.3exp-0.0256m、(1msa/1(X)(msn(me+msan)o3l-0.25orgCorgC+exp(3.72-2.95orgC)l-0.7(l-
25、m.100)(l-m,100)+exp-5.51+22.9(l-m,100.(B.10)式中：K土壤可蚀性因子；m、土壤砂粒百分含量；mst:土壤粉粒百分含量；m:土壤黏粒百分含量：OFgC有机碳百分含量。8.4.4 士康厚度采用插钎法测定，将钢钎垂直于土壤插入土层中，直到插不动为止，然后测量钢钎露出部分的长度，总长度减去露出部分的长度即为土壤厚度。附录C(资料性)生态系统结构与格局指标调查方法C.1宏观结构与格局C.1.1生态系统类型采用遥感调查方法获取，主要包括生态系统i级和二级分类体系，生态系统遥感解译和野外核查等流程，具体可参考HJll66。C.1.2生态系统面积采用遥感调查方法获取生
26、态系统类型数据信息，然后利用空间统计方法得到。C.1.3生态系统面积比例在生态系统类型和生态系统面积指标的基础上，通过数学运算得到，计算方法见公式(C.1):PI(Ci)式中：P,第i类生态系统的面积比例；S,第i类生态系统的面积，单位为平方公里(kN);TS区域总面积，单位为平方公里(km2)。C. 1.4斑块数斑块数量指数的计算方法见公式(C.2):NP=n(C2)式中：NP斑块数量指数；n;一一第i类生态系统的斑块数。斑块数越大，该生态系统类型分布的规模越大或越破碎，宜结合平均斑块面积指数综合分析。C.1.5平均斑块面积需结合斑块数量指数综合分析，计算方法见公式(C.3):1)式中：A,平均斑块面积指数；N,第i类生态系统的斑块总数；A;一一第i类生态系统第j个斑块的面积。C.1.6聚集度指数聚集度指数计算方法见公式(C.4):i0时，表示生态系统为碳汇；NEP0时，表示生态系统为碳源；NEP=O时，碳排放与吸收达到平衡状态。b）现场调查方法：现场调查以NPP和土壤呼吸的现场调查为主，NPP现场调查见D.1.2,土壤呼吸现场调查见D.1.8。D. 1.4植被地上生物量采用现场调查或遥感调查方法获取，如下。a）现场调查方法：乔木、灌木、草本的植被地上生物量现场调查方法不同，具体调查方法参见GB/T33027ob）遥感调查方法：植被地上生物量遥感调
