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2014年环境影响评价师《技术方法》精讲笔记48

作者:编辑TAO     文章来源:国和网校    发布时间:2013-08-14    浏览:

  7. 陆地生态系统生产能力估测与生物量测定

  生态系统生产力、生物量是其环境功能的综合体现。

  生态系统生产力的本底值,或理论生产力,理论的净第一性生产力,可以作为 生态系统现状评价的类比标准。而生态系统的生物量,又称“现存量”,是指一定地段面积内(单位面积或体积内)某个时期生存着的活有机体的数量。生长量或生产量则用来表示“生产速度”。

  生物量是衡量环境质量变化的主要标志。生物量的测定,采用样地调查收割法。

  地球上生态系统的净生产力和植物生物量见表3-30。

  表3-30地球上生态系统的净生产力和植物生物量(按生产力次序排列

生态系统
面积/ (106 km2)
平均净生产力/ [g/ (m2 o a)]
世界净生产量/ (109t/a)
平均生物量/ (kg/m2)
热带雨林
17
2 000
34
44
热带季雨林
7.5
1 500
11.3
36
温带常绿林
5
1 300
6.4
36
温带阔叶林
7
1 200
8.4
30
北方针叶林
12
800
9.5
20
热带稀树干草原
15
700
10.4
4.0
农田
14
644
9.1
1.1
疏林和灌丛
8
600
4.9
6.8
温带草原
9
500
4.4
1.6
冻原和高山草甸
8
144
1.1
0.67
荒漠灌丛
18
71
1.3
0.67
岩石、冰和沙漠
24
3.3
0.09
0.02
沼泽
2
2 500
4.9
15
湖泊和河流
2.5
500
1.3
0.02
大陆总计
149
720
107.3
12.3
藻床和礁石
0.6
2 000
1.1
2
港湾
1.4
1 800
2.4
1
水涌地带
0.4
500
0.22
0.02
大陆架
26.6
300
96
0.01
海洋
332
127
420
1
海洋总计
361
153
53
0.01
整个地球
510
320
162.1
3.62

  资料来源:自Smith,1976。

  奥德姆(Odum,1959)根据地球上各种生态系统总生产力的高低将生态系统划分为下列四个等级;

  I .最低:荒漠和深海,生产力最低,通常为0.1 g/ ( m2 o d)或少于0.5 g/ (m2 o d);

  II. 较低:山地森林、热带稀树草原、某些农耕地、半干旱草原、深湖和大陆架,平均生产力为 0.5 ~ 3.0 g/ ( m2 o d );

  III. 较高:热带雨林、农耕地和浅湖,平均生产力为3?10 g/ (m、d);

  IV. 最高:少数特殊的生态系统(农业高产田、河漫滩、三角洲、珊瑚礁、红树林),生产力 为 10 ~ 20 g/ ( m2 o d ),最高可以达到 25 g/ ( m2 o d )。

  (1)陆地生态系统生产能力估测。生产能力估测是通过对自然植被净第一性生产力的估测来完成的。净第一性生产力估测方法很多,但还没有公认的模式,本文介绍二种方法:

  ①地方已有成果应用法。我国一些科研人员对一些省区做过净第一性生产力

  研究,如甘肃农业大学针对甘肃省不同生境类型,釆用典型植被调查方法计算出净 第一性生产力的空间分布数据;中科院热带所董汉飞等人做过海南省不同生境植被的净第一性生产力计算。上述成果可为生产能力本底值的估测提供支持。

  ②参考权威著作提供的数据。

  ③区域蒸散模式。模型的推导和数学表达式如下:

  NPP = RDI2. r'(l + RDI + RDI ) xexp「一79.87 + 6.25厦] (3-47) (1 + 歷).(1 + 篇2) L 」

  (3-48)

  (3-49)

  (3-50)

  RDI= (0.629+0.237尸现—0.00313尸现2) 2

  PER =PET/r=BTX 58.93/r

  57=1://365 或1:7712

  式中:RDI——辐射干燥度;

  r ---- 年降水量,mm;

  NPP ----- 自然植被净第一性生产力,t/ (hm2 o a);

  PER——可能蒸散率;

  PET——年可能蒸散量,mm;

  BT——年平均生物温度,°C; t——小于30°C与大于0°C的日均值,V;

  T——小于30°C与大于0°C的月均值,V;

  表3-31中的数字显示了三类不同生态系统均处在荒漠[71 g/ (m2 o a)]和沙 漠[3.3 g/ (m2 o a)]的背景值之间。

  表3-31自然植被净第一性生产力的测算结果(青藏铁路格望段)

生态系统类型’
降水量/ mm
生物温度577 °C
净第一性生产力 (hm2 o a)]
I温凉干旱平原、河谷、荒漠为主的生态系统
I -1温凉干旱砂质荒漠生境
30
2 500
0.05
I -2温凉干旱砾质荒漠生境
30
2 500
0.05
I -3温凉干旱宽河谷荒漠生境
35
1 500
0.33
1-4高寒干旱山地荒漠生境
100
94
0.53
II高寒荒漠草原过渡型生态系统
150
80
0.74
III高寒山地草原生态系统
150
30
0.68

  (2)生物量实测:样地调查收割法。 样地面积:森林选用1 000 m2; 疏林及灌木林选用500 m2;

  草本群落选用100 m2。

  由于生产的发展和对自然资源开发利用的需要,在森林群落中测定生产力的方 法,仍旧釆用过去测树学和群落学的方法已不能满足当前的需要。目前虽然测定方法很多,但按照生态系统的要求,仍然是比较粗放的。测定生产力的理想方法,最 好是测定通过生态系统的能量流,但迄今为止,使用这种作法仍然存在困难。下面 介绍几种当前通用的办法。

  ①皆伐实测法。为了精确测定生物量,或用做标准来检查其他测定方法的精 确程度,釆用皆伐法。林木伐倒之后,测定其各部分的材积,并根据比重或烘干重 换算成干重。各株林木干重之和,即为林木的植物生物量。

  ②平均木法。釆伐并测定具有林分平均断面积的树木的生物量,再乘以总株数。为了保证测定的精度,可釆伐多株具平均断面积的样木,测定其生物量,再计 算单位面积的干重。

  ③将研究地段的林木按其大小分级,在各级内再取平均木,然后再换算成单 位面积的干重。

  ④随机抽样法。研究地段上随机选多株样木,伐倒并测定其生物量。将样木生物量之和(SF)乘以研究地段总胸高断面积(G)与样木胸高断面积之和(Sg) 之比,即得全林的生物量(#):

  W=XW—

  Tg

  测定森林生物量时,除应计算树干的质量外,还包括对林木的枝量、叶量和根 量的测定。由于过去对这方面的研究较少,且测定的手续烦琐,成为森林生物测定中最困难的环节。过去研究森林的生产量不测定地下部分的根系,会产生相当大的 误差,因为树木的根系能占全部生物量的17%?23%。

  上述测得的生物量表示为单位面积、单位时间的质量如g/ (m2* a),即为林分 的生产力。假如所测定的有机物质知道其准确热量,生产力可以转换为热量,用能 量cal/ (cm2 o a)表示。森林里取得的收获物,不仅是木材,通常是很多种类的混 合物(如花、果、种子、树皮以及灌木等),能量的粗略估算,可以根据陆生植物 每克干重含能量约为4.5 kcal。

  收割法最大的局限性是不能计算因草食性动物所吃掉的物质,更无法计算绿色 植物用于自身代谢、生长和发育所耗费的物质。实际上所测量的部分是现在生物量,即测定当时绿色植物有机物质的数量。假如把呼吸的损失量和其他方面的损失(如 草食动物吃掉的量)加进去修正收获量,才可估测出总生产量或总生产力。生产力 的测定,主要是通过测定森林生态系统的光合作用来计算生物量。这种方法既能测定总生产力,又能求测净生产力,是收获法的补充。测定光合成对能量固定的数量 和速率,可以根据光合成方程式加以求算(略)。

  【例】草本测定方法

  草地生产力的测定多采用样地调查收割法,主要内容包括:

  地上部分生产量;

  地下部分生产量;

  枯死凋落量;

  被动物采食量。

  可以在100 m2样地里选取1 mXl m样方8?10个,每个样方全部挖掘取样, 如果测生物量,可以在草最大生长量时期取样干燥后称重,如测净第一性生产力则 要去除老叶、老茎、老根,只求算当年净生产量。可以按

生育期间
1.地上部极大现在量:a.茎、叶稍( + ); b.叶(+ )
2.地上部枯死、凋落量:a.茎(+); b.叶稍(+ )
3.地下部生产量:a.地下茎( + ); b.根( + ); c.茎基(+ )
4.贮藏物质蓄积量a.新地下茎( + ); b.老地下茎(+ )
5.贮藏物质消费量:老地下茎(-)
生育休止期
6.芽⑷
7.贮藏物质消费量:新老地下茎(-)
年总计

  武藤在1968年对群落的实测表明,年间净生产量可以用下式计算:

  年间净生产量=1X1.8= (1+2) XI.2= (l+2+3+6+4a) X0.94

  各地可参考这个方法,在实测几块样地后,求出地上部极大现在量测算的系数,或用地上部生产量(1+2)测算的系数,或该年新长出的植物体量(l+2+3+6+4a) 测算的系数,然后估算调查区域草地生物量。

 

 

 

 

     

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