退耕还林工程生态效益监测评估技术与管理规范.docx

附件退耕还林工程生态效益监测评估技术原则与管理规范1范围本原则规定了退耕还林工程生态效益监测站建设技术、监测指标、监测措施、组织运行，并提出了退耕还林工程生态效益评估指标和计算措施。本原则适合于经国家同意实行Fl勺退耕还林工程，包括退耕地造林、荒山荒地造林、封山育林。2规范性引用文献下列文献对于本文献的应用是必不可少於J。但凡注日期的引用文献，仅注日期於!版本合用于本文献。但凡不注日期的引用文献，其最新版本（包括所有的修改单）合用于本文献。LY/T 1626-2023森林生态系统定位研究站建设技术规定LY/T 1606-2023森林生态系统定位观测指标体系LY/T 1689-2023暖温带森林生态系统定位观测指标体系LY/T 1698-2023荒漠生态系统定位观测指标体系LY/T 1952-2023森林生态系统长期定位观测措施LY/T 1721-2023森林生态系统服务功能评估规范GB/T 23233-2023退耕还林工程建设效益监测评价LY/T 1872-2023森林生态系统定位站数据管理规范3术语和定义如下术语和定义合用于本原则。3.1 退耕还林生态效益监测评估ObSerVationandevaluationofecologicaleffectsofconversionofcroplandtoforest通过定位监测、野外试验等手段，运用森林生态效益评价的原理和措施，通过退耕后林地的生态环境与退耕前农耕地、坡耕地的生态环境发生的变化作对比，对退耕还林的净化大气、修养水源、保育土壤、积累营养物质、固碳释氧、防风固沙、生物多样性等生态效益进行评估。3.2 退耕还林生态效益专题监测站specialobservationstationofecologicaleffectsofconversionofcroplandtoforest是指承担退耕还林生态效益监测任务的各类野外观测台站。本规范中简称生态监测站。3.3 森林小气候要素forestmicroclimatefactor描述森林小气候中的某些物理特性量。诸如：表征辐射的多种特性量、表征热的多种特性量、表征水汽的多种特性量、表征空气运动的多种特性量。3.4 雪/水当量waterequivalentofsnow当积雪完全融化后，所得到的水形成水层的垂直深度。3.5 总径流量totalrunoff封闭的集水区或水量平衡场内地表径流量、壤中迁出水量与不透水岩层上迁出至河流的水量之和。3.6 测流堰weir通过一定的水工建筑形式来测定水流流量的量水建筑。3.7 净化大气环境atmosphereenvironmentalpurification退耕还林后形成口勺森林生态系统对大气颗粒污染物(PM2.5,PMlO)和化学污染物的吸附、吸取、过滤、阻隔和分解作用，以及减少噪音、提供负离子和砧烯类(如芬多精)物质等功能。3.8 PM2.5particulatematter2.5颗粒物在通过检测仪器时所体现出的空气动力学特性与直径不不小于或等于2.5m且密度为lgcm-3的球形颗粒一致的颗粒物。3.9 PMlOparticulatematterlPMlO又称可吸入颗粒物，是指空气动力学当量直径在IOHm米如下的颗粒物，是重要的大气污染物之一。3.10 提供负离子negative-ionsupply空气负禽子就是大气中的中性分子或原子，在自然界电离源口勺作用下，其外层电子脱离原子核的束缚而成为自由电子，自由电子很快会附着在气体分子或原子上，尤其轻易附着在氧分子和水分子上,而成为空气负离子。3.11 积累营养物质nutrientaccumulation森林植物通过生化反应，在大气、土壤和降水中吸取N、P、K等营养物质并贮存在体内各器官的功能。森林植被的积累营养物质功能对减少下游面源污染及水体富营养化有重要作用。3.12 森林群落生物量biomassofforestcommunity森林群落单位面积上长期积累的所有活有机体的总量。3.13 土壤碳储量carbonstorageinsoil单位容积土壤所含碳素的质量总和。3.14 香浓维纳指数shannon-wienerindex香浓维纳指数是衡量生态系统物种多样性的指标，可以反应森林中物种的丰富度和物种分布时均匀度，指数越高，生态系统的物种越丰富，生态系统越稳定，其维持、繁衍和保护物种多样性H勺能力越强。4监测站建设技术原则4.1 生态监测站站址选择选择能代表该区域重要退耕还林类型且能表征土壤、水文及生境等特性，交通、水电等条件相对便利的经典植被区域。4.2 生态监测站分析试验室建设各生态监测站科研依托单位和生态监测站野外综合试验基地必须建立分析试验室，用以完毕森林植物化学、土壤物理化学及大气环境化学H勺所有分析指标，室内的重要仪器设备参见森林生态系统定位研究站建设技术规定(LY/T1626-2023)o此外，各生态监测站均需购置监测PMP2.5与PMlO时气溶胶再发生器与颗粒物监测仪。4.3 森林气象监测设施建设地面原则气象站建设地面原则气象站建设参见森林生态系统定位研究站建设技术规定(LY/T1626-2023)。森林小气候观测设施设置森林小气候观测设施建设参见森林生态系统定位研究站建设技术规定(LY/T1626-2023)。4.4 集水区测流堰设施建设集水区测流堰布设位置选择在退耕还林类型上具有代表性的一种自然闭合的区域，该区域规定自然分水线清晰、底层为不透水层、地质条件一致、生物群落与周围更大范围的生物群落相一致、集水区与周围没有水平的水分互换。在该闭合区流域出口处选择沟道顺直、沟床稳定、没有支沟汇水影响以及交通以便的地方建立集水区测流堰，该区域生态系统的所有水分能经集水区出口处所修筑的测流堰流出，以测定全流域的径流和泥沙。在条件许可的状况下，增长对照集水区。集水区测流堰的附属设施生态监测站的量水建筑物应根据流量大小选择直角三角形量水堰或巴歇尔测流堰。对枯水流量极小、丰水流量极大径流测堰，可设置多级测堰或镶嵌组合堰。4.5 坡面径流场建设坡面径流场设置针对退耕还林不同样植被恢复模式（生态林、经济林、退耕还草），按不同样坡度设置（不不小于15度、15-25度、25度以上），监测坡面径流、泥沙、水质。同步，至少在某一对照未退耕地设置地表径流场1个。坡面径流场数量每个植被恢复模式及不同样坡度至少设置1个固定坡面径流场。坡面径流场规格投影面积规格为5m×20m。坡面径流场设置措施使用不透水材料布设径流场时应使长边垂直于等高线，短边平行于等高线，原则上坡度应在10度以上。4.6 集沙槽建设集沙槽设置在风沙区针对不同样的植被模式和树种，设置集沙槽，监测单位面积、一定期间的集沙量，集沙槽质地为混凝土预制件。集沙槽数量每个植被恢复模式和林种分别设置2个3个固定集沙槽。集沙槽规格规格为3m×0.5m×0.5m。集沙槽设置措施在布设时，要根据当地主风方向，在保持与当地主风方向垂直条件下，将混凝土预制件埋设在与地表同一水平面上。4.7 固定原则地建设固定原则地设置设置固定原则地，监测退耕还林工程区林草生长过程及生物生产力动态变化，原则样地为正方形或长方形。用采用全站仪、测绳或皮尺确定样地及被测林木地理位置、海拔高度；在原则地四角地面下埋设1.2m水泥桩作为永久标识。固定原则地数量对于每个植被模式和树种，至少设置2个固定原则样地。固定原则地规格退耕还乔木样地：20m×20m；退耕还灌木样地：10m×10m；退耕还草样地：5mX5m；未退耕样地（对照原则样地）：Iom义10m。4.8 土壤监测设施建设土壤监测剖面设置土壤剖面选择具有代表性、经典性、宽阔的地段，不合适跨越道路、沟谷和山脊。森林剖面则在坡上、坡中、坡下分别设置。土壤监测剖面规格剖面规格宽0.8m、长Im、深lm1.5m,土层深局限性Im时挖深至母岩风化层。土壤监测剖面数量每个退耕植被模式的土壤剖面不得少于3个反复。5监测站生态效益监测指标5.1 气象观测指标各类观测指标见表5-1。表5/气象常规指标指标类别观测指标单位采样频率大气降水降雨量mmOHz-100OHz风风速ms11次/s风向O1次/s气压气压hPa6次min空气温湿度最低温度年月日时分秒6次min最高温度6次min定期温度r6次min相对湿度%6次min地表面温度地表定期温度tC6次min地表最高温度C年月日时分秒6次min地表最低温度6次min土壤温度IOCm土壤温度C6次min20Cm土壤温度30Cm土壤温度40Cm土壤温度蒸发蒸发量mm6次min辐射日照时数hh6次min总辐射Wm2MJm2净辐射长波辐射紫外辐射光合有效辐射Wm25.2 森林小气候观测及梯度指标各类观测指标见表5-2。表5-2森林小气候观测及梯度指标指标类别观测指标单位采样频率气压气压hPa持续观测风林冠上方5m处风速ms1持续观测林冠上方3m处风速林冠层0.75H处风速林内距地面1.5m处风速林冠上方3m风向(E,S,W,N,SE,NE,SW,NW)持续观测空气温度冠层上方5m处温度r持续观测冠层上方3m处温度冠层0.75H处温度林内距地面1.5m处温度地被层温度树干温度地上Im-1.5m处温度C持续观测地表面温度和土壤温度地表温度C持续观测K）Cm深度土壤温度20Cm深度土壤温度30Cm深度土壤温度40Cm深度土壤温度80Cm深度土壤温度空气相对湿度林冠上方5m处湿度%持续观测林冠上方3m处湿度林冠层0.75H处湿度林内距地面15m处湿度地被物层上方湿度土壤含水量IoCm深度土壤含水量%持续观测20Cm深度土壤含水量%30Cm深度土壤含水量%40Cm深度土壤含水量%80Cm深度土壤含水量%辐射a总瓶射量Jm-2持续观测净辐射量直接辐射反射辐射紫外辐射日照时数h注：H为林冠层高度。a已成林的乔木林按林冠层、林冠下层、地表上方Im3个层次做梯度观测，其他只按一种层次（H/2）进行观测。5.3 净化大气指标各类观测指标见表5-3。表5.3净化大气指标指标类别观测指标单位采样频率吸附空气颗粒物PM2.5吸附量UJIm-2持续观测PMIO吸附量ug.m-2持续观测释放负离子空气负离子含量个m3持续观测吸取污染物吸取二氧化硫kghm，2持续观测吸取氟化物kgh2持续观测吸取氮氧化物kghm2持续观测5.4 森林土壤指标各类观测指标见表5-4。表54森林土壤指标指标类别观测指标单位监测频率地表状况土壤风蚀量gCm-2每月一次，风期持续观测森林枯落物厚度mm每年1次持水量%每年1次土壤物理性质土壤颗粒构成%每3年1次土壤容重gCnr3每3年1次土壤总孔隙度、毛管孔隙及非毛管孔隙度%每3年1次土壤含水量%每3年1次土壤化学性质土壤全氮%每3年1次水解氮mgkg,每3年1次土壤全磷%每3年1次有效磷mgkg-1每3年1次土壤全钾%每3年1次速效钾mgkgl每3年1次土壤有机碳gCm-3每3年1次5.5 森林水文指标各类观测指标见表5-5。表55森林水文指标指标类别观测指标单位监测频率水文指标径流量mm每次降水时观测土壤侵蚀模数thm2.a'1每次降水时观测水质PH值每年1次Ca2+,Mg2+,k+,Na+,CO32,HCO3,Cl,SO42',总P,Neh-,总Nmgdnf3或U2dm-3每年1次微量元素(B,Mn,Mo,Zn,Fe,Cu),重金属元素(Cd,Pb,Ni,Cr,Se,As,Ti)mg113或ug,dm'3有本底值后，每5年1次，特殊状况需增长观测频度注：水质样品应从大气降水、穿透水、树干流、土壤渗透水、地衣径流和地下水获取。5.6 森林群落学特性指标各类观测指标见表5-6。表5-6森林群落学特性指标指标类别观测指标监测频率森林群落构造森林群落的年龄每3年1次森林群落覆盖率%每3年1次森林群落的密度株hm，2每3年1次森林群落的树种构成每3年1次森林群落的动植物种类数量每3年I次森林群落的郁闭度每3年1次林下植被（亚乔木、灌木、草本）年平均高m每3年1次林卜植被盖度%每3年I次森林群落乔木层生物量和林木生长量树高年生长量m每3年1次胸径年生长量cm每3年1次乔木层各静官（干、枝、叶、果、花、根）的年生物量kghm2每3年I次灌木层、草本层地上和地卜部分年生物量kghm2每3年1次森林凋落物量林地当年凋落物量kghm2每3年1次森林群落养分C,N,P,K,Fe,Mn,Cu,Ca,Mg,Cd,Pbkghm2每3年I次群落的天然更新包括树种、密度、数量和苗高等株hm2,株，cm每3年1次生物多样性指数Shannon-Winner指数每3年1次6监测措施PM颗粒物采样及称重：于每月的上、中、下旬在树冠的上、中、下部位及东、南、西、北方向各采集针阔叶。每个样地选用3棵原则木，将采集的树叶并封存于塑料袋中，带回试验室后采用气溶胶再发生器与颗粒物监测仪获得PM2.5与PMlO颗粒物质量。其他各项监测措施严格参照“森林生态系统长期定位观测措施（LY/T1952-2023）”执行。7评估措施7.1 数据来源本原则所用数据重要有三个来源。a）退耕还林生态效益专题监测站及中国森林生态系统定位研究网络（CFERN）所属森林生态站所开展的长期定位监测数据集；b）国家林业局森林资源清查数据；C）权威机构公布的社会公共资源数据。7.2 评估指标体系评估指标体系见表7-1,共包括7个类别15个评估指标。表7退耕还林工程生态效益评估指标体系退耕还林工程生态效益评估指标体系指标类别评估指标净化大气环境吸附PM2.5吸附PMlO释放负离子吸取二氧化硫吸取氟化物吸取氮氧化物修养水源调整水量水质保育土壤固土保肥积累营养物质林木营养积累固碳释氧固碳释氧防风固沙防风固沙生物多样性保护物种保育7.3 评估公式退耕还林工程生态效益实物量评估公式见附录A。8组织运行8.1 行政管理退耕还林生态效益监测工作归口国家林业局主管，实行三级负责制，即国家林业局退耕还林管理办公室为一级管理单位，各省级退耕还林管理办公室为二级管理单位，各县级退耕还林管理办公室为三级管理单位。归口管理单位全面领导开展退耕还林生态效益监测工作，结合国家、区域规定，制定国家、区域生态监测站网中长期发展规划，组织处理退耕还林生态效益监测工作中出现的重大问题，并在生态监测站基本建设、经费保障、组织机构、人员配置等方面予以支持。承担退耕还林生态效益监测工作的国家林业局陆地生态系统定位观测研究网络所属台站应遵照本规范开展对应监测工作。8.2 技术管理国家林业局设置国家林业局退耕还林生态效益监测与评估中心，挂靠在中国森林生态系统定位研究网络管理中心。详细组织开展全国退耕还林生态效益观测科学研究，组织确定有关技术原则与规程,协调指导各台站开展工作，组织开展技术培训与合作交流，负责生态监测站及网络详细建设及平常运行。各台站技术依托单位为各地林科院及有关院校。8.3 数据报送和公布生态监测站应按照有关原则的规定，完毕规定的观测指标和内容，对观测数据进行规范化整顿、分类、保由，保证观测数据的!原始性、真实性和科学性，每年定期同步向省退耕办、网络中心提交本年度各阶段的观测数据。观测人员应定期参与培训，不停提高综合观测和数据管理能力。应有专门人员负责数据平常管理。数据管理详细参照森林生态系统定位站数据管理规范(LYT18722023)。生态监测站应遵照科学数据保密制度，建立档案管理制度，与站网以外机构开展数据交流时，需视状况报经网络中心审批、立案；波及国家规定的数据资料使用需严格遵守国家有关法律法规。依托生态监测站观测数据完毕成果均应确定标注，专利申请、技术成果转让、申报奖励等按国家有关规定办理，重大数据成果公布需报经网络中心审批、立案。国家林业局每年定期颁布全国退耕还林经典区域生态效益监测白皮书。附录A(规范性附录)退耕还林工程生态效益实物量评估公式及参数设置功能类别指标计算公式和参数说明净化大气吸滞PMGPM=QpmaGPM为林分年吸滞PM2.5与PMlO量,单位:t.aI；QPM为单位面积林分年吸滞PM2.5与PMlo量,单位:kg.hm%】：A为林分面积，单位：hm2.提供空气负离子G负离子=5.256Xl05XQ负离子A”/LGmr.为林分年提供负离子个数，单位：个a】：QMr为林分负离子浓度，单位：个.cmqH为林分高度，单位：m；1.为负离子寿命，单位：分钟；4为林分面积，单位：hm吸取污染物吸收二氧化硫量G阐化破=Q.氧化硫AGH麻为林分年吸取二氧化硫量，单位：t.a“；QX化硅为单位面积林分吸取二氧化硫量，单位：kg.hmZa-i：A为林分面积，单位：hm2o吸收氟化物量Gi化物=Q化物AG*化的为林分年吸取氟化物量，单位：t.a"Qift化忡为单位面积林分吸取藏化物量，单位：kghmWaZA为林分面积，单位：hm2o吸收氮氧化物量G赳就化物=Q颊氧化物AGHH化特为林分年吸取氮氧化物量，单位：t.a，；Q化初为单位面积林分年吸取氮氧化物量，单位：kg.hm2.a1;A为林分面积，单位：hm2o涵养水源调节水量G调=IoA(P-E-C)G词为林分调整水量功能，单位：m3.a1;P为降水量，单位：mm.a1；E为林分蒸散量，单位：C为地表径流量，单位：mm.a1：A为林分面积，单位：hm2注：林分蒸散量可自行观测或参照自国家林业局森林生态系统定位研究站观测数据。保育土壤固土G固土二A(Xz-X)Gjv=AN(X2-X1)Gp=AP(X2-X1)Gk=AK(X2-X1)G.为林分年固土量，单位：t.a1:Xi为林地土壤侵蚀模数，单位：t.hm-2.a1:X2为无林地土壤侵蚀模数，单位：t.hm-2.a1;GN为减少的氮流失量：t.a：GP为减少的磷流失量：t.a1；GK为减少的钾流失量：t.aZN为土壤含氮量，单位：%；P为土壤含磷量，单位：%:K为土壤含钾量，单位：%;A为林分面积，单位：hm2o保肥营养物林木营固氮量G迎=AN滔善B钟G破=AP昔掠%G钾=AK管界%质积累养积累固磷量G三l为林分固氮量，单位：t.a；GE为林分固钾量，单位：taiP.为林木磷元素含量，单位：%；8年为林分净生产力,单位：t.hmWa-i；Gie为林分固磷量，单位：t.a：NM为林木氮元素含量，单位：%；Kim为林木钾元素含量，单位：%;A为林分面积，单位：hm20固钾量固释碳氧固碳植被固碳G植被固碳=1.637A%&城为CO2中碳的含量，为27.27%；Gm收Hai为植被年固碳量,单位：t.a”;8.为林分净生产力，单位：t.hmWa-i；4为林分面积，单位：hm2<.土壤固碳G土壤固碳=Aa壤Fx为单位面积林分土壤年固碳量，单位:GL碟为土壤年固碳量，单位：tai；t.hm2.a1;4为林分面积，单位：hrn20释氧G氧气=1.19ABYGlIr为林分年释氧量，单位：t.al；8卬为林分净生产力，单位：t.hm2.ai;A为林分面积,单位：hm2<.防风店!泗防风固沙G固沙=A(X2-X1)GIM沙为植被固沙量,单位:ta1;Xi为林地单位面积输沙量，单位：t.hm，T；X2为无林WIHJcX(风沙区)地单位面积输沙量，单位：thm2.a%4为林分面积，单位:hm20附录B(规范性附录)生态监测站野外调查观测数据管理表B.1生态监测站点信息表1地理位置及地貌表站点名称省/区市/县依托单位纬度(ddd-mm-ss)经度(ddd-mm-ss)最高海拔(m)最低海拔(m)平均海拔(m)水系注：水系指站区所属一级河流。表2气候概况表气候带年平均气温CC)极端最高气温(0C)极端最低气温CC)年积温(>10)年均降水量(mm)年均蒸发量(mm)年日照时数(h)年总辐射量(Wcm2)无霜期(d)注1：气候带缩写字母=FZCTTZWT/SZ/TR。其中，寒带：FZ(frigidzone)；寒温带：CT(coldtemperatezone)；温带：TZ(temperatezone)；暖温带：WT(warmtemperatezone)；亚热带：SZ(subtropiczone)；热带：TR(tropiczone)o注2：以上各项(除气候带)均为数年平均值。表3监测样地信息表编号名称纬度经度海拔(m)坡度(0)坡向坡位±壤类型土壤厚度(Cm)群落类型林龄(a)株数面积(hm2)形状退耕年度退耕前植被备注注1：样地编号以丫开头，后跟数字，例如丫1。注2：经纬度信息按照样地中心点经纬度填写。注3：坡向缩写字母=ESWNSENESWNW°其中，东：E(east)；南：S(south)；西：W(west)；北：N(north)；东南：SE(Southeast);东北：NE(northeast)；西南：SW(southwest)；西北：NW(northwest)<,注4：坡位按照上、中、下来填写。表4坡面径流场信息表编号名称纬度经度海拔(m)坡度(°)坡向坡位l.壤类型±壤厚度(Cm)群落类型林龄(a)面积(hm)形状退耕年度退耕前植被备注注1：径流场编号以J开头，后跟数字，例如J-I。注2：经纬度信息按照坡面径流场中心点经纬度填写。表5测流堰信息表编号名称纬度”、度海拔(m)群落类型林龄(a)集水区面积(hm2)退耕年度退耕前植被备注注1：测流堰编号以C开头，后跟数字，例如C-1。注2：经纬度信息按照测流堰所在点经纬度填写。B.2观测数据信息8.2.1 退耕还林森林群落指标数据表6不同样植被恢复模式林、生长量和收获量监测表退耕还林模式重要树、草种平均高/m平均胸径/cm冠幅/m郁闭度(覆盖度)蓄积量(m3hm2)生物量/(thm2)退乔木地耕灌木地后草地林乔、灌地地乔、草地灌、草地乔、灌、草地经济林地备注8.2.2 气象常规指标数据表7气象观测数据表年月日气温()相对湿度(%)风速(ms1)日照时数(h)降水量(mm)蒸发量(mm)气压(Pa)地面温度(C)分层地温(C)天气现象平均值最高值最低值大气压水汽压平均值最高值最低值IOcm深度20cm深度30cm深度40cm深度8.2.3 净化大气环境指标数据表8释放负离子数据表观测地点观测开始时间观测结束时间立地条件描述群落特点描述气象条件记录天气状况气温相对湿度大气压风向风速负离子浓度（个/cm”平均值退耕还林森林土壤的理化指标数据表9不同样退耕还林模式及未退耕地土壤物理性质监测表退耕还林模式土层厚度/cm土壤容重/gm3土壤孔隙度/%总孔隙度毛管孔隙度非毛管孔隙度退耕乔木地后林灌木地地草地乔、灌地乔、草地灌、草地乔、灌、草地经济林地未退耕地表10不同样退耕还林模式及未退耕地土壤养分监测表退耕还林模式PH值有机质/%有机碳全N%全P%全K%水解N%速效P%速效K%退乔木地耕灌木地后草地林乔、灌地地乔、草地灌、草地乔、灌、草地经济林地未退耕地备注B.2.5退耕还林森林生态系统水文指标数据表11降水截留数据表年月0样降水量(mm)降水截留量(mm)备注地编-711Tj号林外降水穿透降水林冠树干茎流灌木层草本层枯落层表12测流堰数据表（单位：mm）年月测流堰编号径流总量最大流量平水流量枯水流量表13不同样坡度、不同样退耕还林模式及未退耕地水土保持监测表退耕还林模式降雨量mm坡度V15°坡度15o-25坡度25。径流量泥沙量壤中流径流量泥沙量壤中流径流量泥沙量壤中流乔木地退灌木地耕草地后乔、灌地林乔、草地地灌、草地乔、灌、草地经济林地未退耕地表14水质数据表年月PH值钙离子镁离子钾离子钠离子碳酸根碳酸氢根氯根硫酸根硝酸根溶解氧总氮总磷微量元素重金属元素