退耕还林工程生态效益监测评估技术标准与管理规范.docx
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退耕还林工程生态效益监测评估技术标准与管理规范
附件
退耕还林工程生态效益监测评估技术标准与管理规范
1范围
本标准规定了退耕还林工程生态效益监测站建设技术、监测指标、监测方法、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方法。
本标准适合于经国家批准实施的退耕还林工程，包括退耕地造林、荒山荒地造林、封山育林。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是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。
LY/T1626-2005森林生态系统定位研究站建设技术要求
LY/T1606-2003森林生态系统定位观测指标体系
LY/T1689-2007暖温带森林生态系统定位观测指标体系
LY/T1698-2007荒漠生态系统定位观测指标体系
LY/T1952-2011森林生态系统长期定位观测方法
LY/T1721-2008森林生态系统服务功能评估规范
GB/T23233-2009退耕还林工程建设效益监测评价
LY/T1872-2010森林生态系统定位站数据管理规范
3术语和定义
以下术语和定义适用于本标准。
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方法，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、涵养水源、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项监测站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征量。
诸如：
表征辐射的各种特征量、表征热的各种特征量、表征水汽的各种特征量、表征空气运动的各种特征量。
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
退耕还林后形成的森林生态系统对大气颗粒污染物（PM2.5、PM10）和化学污染物的吸附、吸收、过滤、阻隔和分解作用，以及降低噪音、提供负离子和萜烯类（如芬多精）物质等功能。
3.8PM2.5particulatematter2.5
颗粒物在通过检测仪器时所表现出的空气动力学特征与直径小于或等于2.5μm且密度为1g·cm-3的球形颗粒一致的颗粒物。
3.9PM10particulatematter10
PM10又称可吸入颗粒物，是指空气动力学当量直径在10μm米以下的颗粒物，是主要的大气污染物之一。
3.10提供负离子negative-ionsupply
空气负离子就是大气中的中性分子或原子，在自然界电离源的作用下，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，特别容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、土壤和降水中吸收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降低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全部活有机体的总量。
3.12土壤碳储量carbonstorageinsoil
单位容积土壤所含碳素的质量总和。
3.13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，能够反映森林中物种的丰富度和物种分布的均匀度，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的能力越强。
4监测站建设技术标准
4.1生态监测站站址选择
选择能代表该区域主要退耕还林类型且能表征土壤、水文及生境等特征，交通、水电等条件相对便利的典型植被区域。
4.2生态监测站分析实验室建设
各生态监测站科研依托单位和生态监测站野外综合实验基地必须建立分析实验室，用以完成森林植物化学、土壤物理化学及大气环境化学的全部分析指标，室内的主要仪器设备参见《森林生态系统定位研究站建设技术要求》（LY/T1626-2005）。
此外，各生态监测站均需购置监测PMP2.5与PM10的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
4.3.1地面标准气象站建设
地面标准气象站建设参见《森林生态系统定位研究站建设技术要求》（LY/T1626-2005）。
4.3.2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要求》（LY/T1626-2005）。
4.4集水区测流堰设施建设
4.4.1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个自然闭合的区域，该区域要求自然分水线清楚、底层为不透水层、地质条件一致、生物群落与周边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交换。
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方便的地方建立集水区测流堰，该区域生态系统的全部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。
在条件许可的情况下，增加对照集水区。
4.4.2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
4.5.1坡面径流场设置
针对退耕还林不同植被恢复模式（生态林、经济林、退耕还草），按不同坡度设置（小于15度、15-25度、25度以上），监测坡面径流、泥沙、水质。
同时，至少在某一对照未退耕地设置地表径流场1个。
4.5.2坡面径流场数量
每个植被恢复模式及不同坡度至少设置1个固定坡面径流场。
4.5.3坡面径流场规格
投影面积规格为5m×20m。
4.5.4坡面径流场设置方法
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
4.6.1集沙槽设置
在风沙区针对不同的植被模式和树种，设置集沙槽，监测单位面积、一定时间的集沙量，集沙槽质地为混凝土预制件。
4.6.2集沙槽数量
每个植被恢复模式和林种分别设立2个~3个固定集沙槽。
4.6.3集沙槽规格
规格为3m×0.5m×0.5m。
4.6.4集沙槽设置方法
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固定标准地建设
4.7.1固定标准地设置
设置固定标准地，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，标准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；在标准地四角地面下埋设1.2m水泥桩作为永久标记。
4.7.2固定标准地数量
对于每个植被模式和树种，至少设置2个固定标准样地。
4.7.3固定标准地规格
退耕还乔木样地：
20m×20m；退耕还灌木样地：
10m×10m；退耕还草样地：
5m×5m；未退耕样地（对照标准样地）：
10m×10m。
4.8土壤监测设施建设
4.8.1土壤监测剖面设置
土壤剖面选择具有代表性、典型性、宽阔的地段，不宜跨越道路、沟谷和山脊。
森林剖面则在坡上、坡中、坡下分别设置。
4.8.2土壤监测剖面规格
剖面规格宽0.8m、长1m、深1m~1.5m，土层深不足1m时挖深至母岩风化层。
4.8.3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个重复。
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5-1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
mm
0Hz-1000Hz
风
风速
m·s-1
1次/s
风向
°
1次/s
气压
气压
hPa
6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
定时温度
℃
6次/min
相对湿度
％
6次/min
地表面温度
地表定时温度
℃
6次/min
地表最高温度
℃
年月日时分秒
6次/min
地表最低温度
6次/min
土壤温度
10cm土壤温度
℃
6次/min
20cm土壤温度
30cm土壤温度
40cm土壤温度
蒸发
蒸发量
mm
6次/min
辐射
日照时数
h
h
6次/min
总辐射
W·m-2
MJ·m-2
净辐射
长波辐射
紫外辐射
光合有效辐射
W·m-2
5.2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
连续观测
风
林冠上方5m处风速
m·s-1
连续观测
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）
连续观测
空气温度
冠层上方5m处温度
℃
连续观测
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1m-1.5m处温度
℃
连续观测
地表面温度和
土壤温度
地表温度
℃
连续观测
10cm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
%
连续观测
林冠上方3m处湿度
林冠层0.75H处湿度
林内距地面1.5m处湿度
地被物层上方湿度
土壤含水量
10cm深度土壤含水量
%
连续观测
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
总辐射量
J·m-2
连续观测
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1m3个层次做梯度观测，其他只按一个层次（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
ug·m-2
连续观测
PM10吸附量
ug·m-2
连续观测
释放负离子
空气负离子含量
个·m-3
连续观测
吸收污染物
吸收二氧化硫
kg·hm-2
连续观测
吸收氟化物
kg·hm-2
连续观测
吸收氮氧化物
kg·hm-2
连续观测
5.4森林土壤指标
各类观测指标见表5-4。
表5-4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
g·cm-2
每月一次，风期连续观测
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
土壤颗粒组成
%
每3年1次
土壤容重
g·cm-3
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
mg·kg-1
每3年1次
土壤全磷
%
每3年1次
有效磷
mg·kg-1
每3年1次
土壤全钾
%
每3年1次
速效钾
mg·kg-1
每3年1次
土壤有机碳
g·cm-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5-5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
t·hm-2·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，NO3-，总N
mg·dm-3或ug·dm-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）
mg·m-3或ug·dm-3
有本底值后，每5年1次，特殊情况需增加观测频度
注：
水质样品应从大气降水、穿透水、树干流、土壤渗透水、地表径流和地下水获取。
5.6森林群落学特征指标
各类观测指标见表5-6。
表5-6森林群落学特征指标
指标类别
观测指标
单位
监测频率
森林群落结构
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
森林群落的树种组成
每3年1次
森林群落的动植物种类数量
每3年1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
林下植被盖度
%
每3年1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
乔木层各器官（干、枝、叶、果、花、根）的年生物量
kg·hm-2
每3年1次
灌木层、草本层地上和地下部分年生物量
kg·hm-2
每3年1次
森林凋落物量
林地当年凋落物量
kg·hm-2
每3年1次
森林群落养分
C，N，P，K，Fe，Mn，Cu，Ca，Mg，Cd，Pb
kg·hm-2
每3年1次
群落的天然更新
包括树种、密度、数量和苗高等
株·hm-2，株，cm
每3年1次
生物多样性指数
Shannon-winner指数
每3年1次
6监测方法
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。
每个样地选取3棵标准木，将采集的树叶并封存于塑料袋中，带回实验室后采用气溶胶再发生器与颗粒物监测仪获得PM2.5与PM10颗粒物质量。
其他各项监测方法严格参照“森林生态系统长期定位观测方法（LY/T1952-2011）”执行。
7评估方法
7.1数据来源
本标准所用数据主要有三个来源。
a）退耕还林生态效益专项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7-1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PM10
释放负离子
吸收二氧化硫
吸收氟化物
吸收氮氧化物
涵养水源
调节水量
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、区域要求，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循本规范开展相应监测工作。
8.2技术管理
国家林业局设立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。
具体组织开展全国退耕还林生态效益观测科学研究，组织拟定相关技术标准与规程，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具体建设及日常运行。
各台站技术依托单位为各地林科院及相关院校。
8.3数据报送和发布
生态监测站应按照相关标准的要求，完成规定的观测指标和内容，对观测数据进行规范化整理、分类、保存，确保观测数据的原始性、真实性和科学性，每年定期同时向省退耕办、网络中心提交本年度各阶段的观测数据。
观测人员应定期参加培训，不断提高综合观测和数据管理能力。
应有专门人员负责数据日常管理。
数据管理具体参照《森林生态系统定位站数据管理规范》（LY/T1872-2010）。
生态监测站应遵循科学数据保密制度，建立档案管理制度，与站网以外机构开展数据交流时，需视情况报经网络中心审批、备案；涉及国家规定的数据资料使用需严格遵守国家相关法律法规。
依托生态监测站观测数据完成成果均应确定标注，专利申请、技术成果转让、申报奖励等按国家有关规定办理，重大数据成果发布需报经网络中心审批、备案。
国家林业局每年定期颁布《全国退耕还林典型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PM
GPM为林分年吸滞PM2.5与PM10量，单位：
t.a-1；QPM为单位面积林分年吸滞PM2.5与PM10量，单位：
kg.hm-2.a-1；A为林分面积，单位：
hm2。
提供空气负离子
G负离子为林分年提供负离子个数，单位：
个.a-1；
Q负离子为林分负离子浓度，单位：
个.cm-3；H为林分高度，单位：
m；
L为负离子寿命，单位：
分钟；A为林分面积，单位：
hm2。
吸收
污染物
吸收
二氧化硫量
G二氧化硫为林分年吸收二氧化硫量，单位：
t.a-1；
Q二氧化硫为单位面积林分吸收二氧化硫量，单位：
kg.hm-2.a-1；A为林分面积，单位：
hm2。
吸收
氟化物量
G氟化物为林分年吸收氟化物量，单位：
t.a-1；
Q氟化物为单位面积林分吸收氟化物量，单位：
kg.hm-2.a-1；A为林分面积，单位：
hm2。
吸收
氮氧化物量
G氮氧化物为林分年吸收氮氧化物量，单位：
t.a-1；
Q氮氧化物为单位面积林分年吸收氮氧化物量，单位：
kg.hm-2.a-1；A为林分面积，单位：
hm2。
涵养
水源
调节
水量
G调为林分调节水量功能，单位：
m3.a-1；P为降水量，单位：
mm.a-1；
E为林分蒸散量，单位：
mm.a-1；C为地表径流量，单位：
mm.a-1；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固土为林分年固土量，单位：
t.a-1；X1为林地土壤侵蚀模数，单位：
t.hm-2.a-1；X2为无林地土壤侵蚀模数，单位：
t.hm-2.a-1；GN为减少的氮流失量：
t.a-1；GP为减少的磷流失量：
t.a-1；GK为减少的钾流失量：
t.a-1；N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：
hm2。
保肥
营养物
质积累
林木营
养积累
固氮量
G氮为林分固氮量，单位：
t.a-1；G磷为林分固磷量，单位：
t.a-1；
G钾为林分固钾量，单位：
t.a-1；N营养为林木氮元素含量，单位：
%；
P营养为林木磷元素含量，单位：
%；K营养为林木钾元素含量，单位：
%；
B年为林分净生产力，单位：
t.hm-2.a-1；A为林分面积，单位：
hm2。
固磷量
固钾量
固碳
释氧
固碳
植被固碳
G植被固碳为植被年固碳量，单位：
t.a-1；
R碳为CO2中碳的含量，为27.27%；B年为林分净生产力，单位：
t.hm-2.a-1；A为林分面积，单位：
hm2。
土壤固碳
G土壤固碳为土壤年固碳量，单位：
t.a-1；
F土壤为单位面积林分土壤年固碳量，单位：
t.hm-2.a-1；A为林分面积，单位：
hm2。
释氧
G氧气为林分年释氧量，单位：
t.a-1；B年为林分净生产力，单位：
t.hm-2.a-1；A为林分面积，单位：
hm2。
防风固沙
防风固沙
（风沙区）
G固沙为植被固沙量，单位：
t·a-1；X1为林地单位面积输沙量，单位：
t.hm-2.a-1；X2为无林地单位面积输沙量，单位：
t.hm-2.a-1；A为林分面积，单位：
hm2。
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（℃）
极端最高气温
（℃）
极端最低气温
（℃）
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
（W·cm-2）
无霜期
（d）
注1：
气候带缩写字母=FZ/CT/TZ/WT/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）。
注2：
以上各项（除气候带）均为多年平均值。
表3监测样地信息表
编号
名称
纬度
经度
海拔（m）
坡度（°）
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