破损山体生态修复效果及价值评价方法与流程

1.本发明涉及破损山体生态保护，特别是一种破损山体生态修复效果及价值评估方法

背景技术：

2.破损山体，其伴随着工业化的大规模建设而产生，随着人类文明从工业化向后工业化转变，破损山体的绿化与生态修复逐渐被提上议事日程，尤其是在类似于中国这种幅员辽阔、环境问题较为严重的发展中国家。破损山体，是指在人类活动或自然灾害的影响下，原本自然山体在地形、地貌以及植被等方面产生了突变，形成的一种特殊的水土流失形态，即以裸露边坡为主体的山体。

3.自然生态系统的群落逆向演替能力和自我修复能力通常都比较强，这就使得自然生态系统即使在受到了完全的破坏之后，都可能依旧具有自我修复能力。但是，由于人类活动不计后果的过度开发，如开山采石，破损山体所遭受的破坏已经超越自然生态系统能够自我修复的阈值，植被大幅减少，土壤地质环境极度恶化，这种情况往往使得生态系统自我修复的时间十分漫长，可能长达几十年甚至上百年，或者很难自我修复。因此，为了加快生态修复过程，缩短生态修复周期，必须通过相应的人工植被修复技术辅助其快速恢复。目前破损山体的生态修复研究与实践多偏重工程建设，而针对工程建设后效果评价尤其是针对生态价值的评估，仍缺乏系统、科学的破损山体生态修复效果评价及价值评估。

4.目前，对于破损山体的生态修复评价指标比较单一，无法对破损山体的生态修复效果进行综合评价，缺乏对破损山体的生态修复工程带来的生态价值研究。因此，制定一种破损山体生态修复效果及价值评价方法，对于生态建设及生态修复工程而言是迫切需要的，对于保障破损山体生态修复可持续发展，将具有重要的现实意义。

技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提供一种破损山体生态修复效果评估方法，可以综合水土保持、养分固持、固碳、生物多样性对破损山体的生态修复效果进行综合评价，为人工修复破损山体的生态修复效果及价值评价提供参考依据，从效果和价值两方面综合评价人工生态修复的生态价值。

6.为科学评价破损山体生态修复效果，一种破损山体的生态修复效果评估方法，包括了解破损山体的破损情况，明确破损山体生态修复的目标；采用现场调查和因子分析的方法，构建破损山体的生态修复效果指标层模型，确定评价指标的权重；制定破损山体的生态修复效果的评价体系；通过破损山体的修复效果的评价指标，对破损山体进行生态修复效果的评价；最后对人工修复后破损山体的生态价值进行评估。

7.为了达到上述的目的本发明的破损山体生态修复效果及价值评价方法操作步骤如下：

8.(1)构建生态修复成效评估指标体系，评估生态修复效果：

9.以水土保持、养分固持、固碳、生物多样性四个方面作为山体生态修复效果评价指标体系的准则层指标，构建破损山体的生态修复效果评价的结构模型，即目标层a、准则层b 和指标层c，其中：

10.目标层a是层次结构的最高级别，反映破损山体生态修复效果的综合评价指数；

11.准则层b是表征山体生态修复效果的主要系统层次，从不同方面反映山体生态系统修复效果的状况，包括水土保持b1、养分固持b2、固碳b3及生物多样性b4；

12.指标层c是最基本的层次结构，包括c1-c10，能直接反应破损山体生态修复效果；

13.(2)通过因子分析方法计算出各指标层的指标权重，并通过指标层权重计算各准则层权重，见表1破损山体生态评价四级指标及各指标权重；

14.表1破损山体生态评价四级指标及各指标权重

[0015][0016]

(3)评价步骤

[0017]

1)根据破损山体的生态修复工程面积，进行设计采样样地：

[0018]

根据调查点修复面积的大小、地形等特点，每一连片地块(阳坡、阴坡分别设立样地) 沿对角线均等距离设置3个样地，样地面积不小于100m2，样地边界不能与项目施工边界重合，为调查方便可设置长方形样地。在样地的四个角及对角线交叉处设置边长为2m

×

2m 灌木调查样方，在灌木调查样方内右角设置1m

×

1m草本调查小样方。在草本样方内进行土壤样品的调查取样。

[0019]

2)对采集的样品进行指标层各指标的分析检测，检测和测量的指标包括：固土量、调节水量、土壤氮固持量、土壤磷固持量、土壤钾固持量、植被固碳量、土壤固碳量、植物多样性、盖度、病虫害等级；

[0020]

3)设定出修复效果评价指标的评价值，通过测定评价指标的数值确定相应评价值的级别，见表2：

[0021]

表2破损山体生态评价指标及各指标评价值

[0022][0023]

4)根据所述指标权重和指标标准化评价值，得到修复后生态系统的综合评价指数，具体计算方法步骤如下：

[0024]

①

水土保持评价指数计算：

[0025]e水土ci

＝g

水土ci

×c水土wci

(i＝1,2)

[0026][0027]

式中：e

b1

为水土保持评价指数；e

水土ci

为水土保持指标ci的评价指数；g

水土ci

为水土保持指标ci的评价值；

[0028]

②

土壤养分固持评价指数计算：

[0029]e养分ci

＝g

养分ci

×c养分wci

(i＝3,4,5)

[0030][0031]

式中：e

b2

为土壤养分固持评价指数；e

养分ci

为土壤养分固持各指标ci的评价指数；g

养分ci

为土壤养分固持各指标ci的评价值；

[0032]

③

固碳评价指数计算：

[0033]e固碳ci

＝g

固碳ci

×c固碳wci

(i＝6,7)

[0034][0035]

式中：e

b3

为固碳评价指数；e

固碳ci

为固碳指标ci的评价指数；g

固碳ci

为固碳指标ci 的评价值；

[0036]

④

生物多样性评价指数计算：

[0037]e生物ci

＝g

生物ci

×c生物wci

(i＝8,9,10)

[0038][0039]

式中：e

b4

为生物多样性评价指数；e

生物ci

为生物多样性指标ci的评价指数；g

生物ci

为生物多样性指标ci的评价值；

[0040]

⑤

修复效果综合评价指数

[0041]

ea＝e

b1

+e

b2

+e

b3

+e

b4

[0042]

式中：ea为修复综合评价指数；

[0043]

5)将破损山体修复效果的综合评价指数0-1分为5个等级，每个等级分别对应相应的评估标准，如表3所示。

[0044]

表3破损山体修复效果综合评价标准

[0045][0046][0047]

6)通过测定评价指标的数值计算破损山体生态修复效果的生态价值：

[0048]

①

水土保持价值计算：

[0049]u水土

＝a

×

(x

2-x1)

×f×c土

/ρ+10a

×f×

(p

水-e-c)

×c库

[0050]

式中：u

水土

为植被年水土保持价值；a为人工修复面积，单位：hm2；x2为自然裸地土壤侵蚀模数，单位：t

·

hm-2

·

a-1

；x1为实测林地土壤侵蚀模数，单位：t

·

hm-2

·

a-1

；f为生态系统服务修正系数(下同)；c

土

为挖取和运输单位体积土方所需费用，单位：元

·

m-3

；ρ为土壤容重，单位：g

·

cm-3

；p

水

为实测林外降水量，单位：mm

·

a-1

；e为实测林分蒸散量，单位： mm

·

a-1

；c为实测林分地表快速径流量，单位：mm

·

a-1

；

[0051]

②

土壤养分固持价值计算：

[0052][0053]

式中：u

保肥

为土壤养分固持价值；为(nh4)2hpo4化肥价格，单位：元

·

t-1

；rn为 (nh4)2hpo4化肥含氮量，％；c

kcl

为kcl化肥价格，单位：元

·

t-1

；rk为kcl化肥含钾量，％。 n为实测土壤含氮量，％；p为实测土壤含磷量，％；k为实测土壤含钾量，％；

[0054]

③

固碳价值计算：

[0055]u固碳

＝cc×a×f×

(1.63

×

27.27％

×b年

+s

土

)

[0056]

式中：u

固碳

为固碳价值；cc为固碳价格；b

年

为实测林分净生产力，单位：t

·

hm-2

·

a-1

；s

土

为单位面试实测土壤固碳量，单位：t

·

hm-2

·

a-1

；

[0057]

④

生物多样性价值计算：

[0058][0059]

式中：u

生物

为生物多样性价值；ai为第i种木材产品面积，单位：hm2；si为第i种木材产品单位面积蓄积量，单位：m3·

hm-2

·

a-1

；ui为第i种木材产品市场价格，单位：元

·

m-3

；aj为第j种非木材产品面积，单位：hm2；vj为第j种非木材产品单位面积蓄积量，单位：kg

·

hm

?2·

a-1

； pj为第j种非木材产品市场价格，单位：元

·

kg-1

；

[0060]

⑤

生态修复综合价值

[0061]

u＝u

水土

+u

养分

+u

固碳

+u

生物

[0062]

与现有技术相比，本发明为科学的评估破损山体的生态修复效果，总结了生态修复工程的修复效果，筛选出符合破损山体生态修复评价要求的评价指标，并通过因子分析方法计算各指标权重，本发明中的破损山体的生态修复效果评价方法中每一个指标，都要求从不同方面反映破损山体的生态修复效果。

[0063]

本发明可以全面的评价破损山体的修复效果及价值，通过对破损山体的生态修复效果的评价，对后期的破损山体的生态修复工程作出指导意见，保证了生态修复效果，填补了破损山体的生态修复效果及价值进行量化评价的空白，量化了人工生态修复破损山体工程对“碳中和、碳达峰”作出的贡献及其生态价值。

具体实施方式

[0064]

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

[0065]

以下将对本发明的破损山体的生态修复效果及价值评价方法做进一步的详细描述。

[0066]

本发明的破损山体生态修复效果评价及价值评估方法操作步骤如下：

[0067]

(1)构建生态修复成效评估指标体系，评估生态修复效果：

[0068]

以水土保持、养分固持、固碳、生物多样性四个方面作为山体生态修复效果评价指标体系的准则层指标，构建破损山体的生态修复效果评价的结构模型，即目标层a、准则层b 和指标层c，其中：

[0069]

目标层a是层次结构的最高级别，反映破损山体生态修复效果的综合评价指数；

[0070]

准则层b是表征山体生态修复效果的主要系统层次，从不同方面反映山体生态系统修复效果的状况，包括水土保持b1、养分固持b2、固碳b3及生物多样性b4；

[0071]

指标层c是最基本的层次结构，包括c1-c10，能直接反应破损山体生态修复效果；

[0072]

(2)通过因子分析方法计算出各指标层的指标权重，并通过指标层权重计算各准则层权重，见表1破损山体生态评价四级指标及各指标权重；

[0073]

表1破损山体生态评价四级指标及各指标权重

[0074]

[0075][0076]

(3)评价

[0077]

1)根据破损山体的生态修复工程面积，进行设计采样样地：

[0078]

根据调查点修复面积的大小、地形等特点，每一连片地块(阳坡、阴坡分别设立样地) 沿对角线均等距离设置3个样地，样地面积不小于100m2，样地边界不能与项目施工边界重合，为调查方便可设置长方形样地，在样地的四个角及对角线交叉处设置边长为2m

×

2m 灌木调查样方，在灌木调查样方内右角设置1m

×

1m草本调查小样方，在草本样方内进行土壤样品的调查取样；

[0079]

2)对采集的样品进行指标层各指标的分析检测，检测和测量的指标包括：固土能力、调节水量、土壤氮固持量、土壤磷固持量、土壤钾固持量、植被固碳量、土壤固碳量、植物多样性、盖度、病虫害等级，破损山体的生态效果评价指标层各指标的调查方法见表2

[0080]

表2破损山体的生态效果评价指标层各指标的调查方法

[0081]

调查指标调查方法固土能力(c1)测钎法(土壤侵蚀模数)，环刀法(容重)调节水量(c2)现场监测(降水量、蒸散量、地表径流)土壤氮固持(c5)取土样实验室检测，检测方法：凯氏定氮法土壤磷固持(c3)取土样实验室检测，检测方法：碱熔法土壤钾固持(c4)取土样实验室检测，检测方法：碱熔法植被固碳(c7)检测方法：生物量方程法土壤固碳(c6)取土样实验室检测，检测方法：重铬酸钾-硫酸氧化法植物多样性指数(c8)检测方法：shannon-wiener多样性指数盖度(c9)现场测量病虫害等级(c10)现场调查

[0082]

3)设定出修复效果评价指标的评价值，通过测定评价指标的数值确定相应评价值的级别，见表3：

[0083]

表3破损山体生态评价指标及各指标评价值

[0084][0085]

4)根据所述指标权重和指标标准化评价值，得到修复后生态系统的综合评价指数，具体计算方法步骤如下：

[0086]

①

水土保持评价指数计算：

[0087]e水土ci

＝g

水土ci

×c水土wci

(i＝1,2)

[0088][0089]

式中：e

b1

为水土保持评价指数；e

水土ci

为水土保持指标ci的评价指数；g

水土ci

为水土保持指标ci的评价值；

[0090]

②

土壤养分固持评价指数计算：

[0091]e养分ci

＝g

养分ci

×c养分wci

(i＝3,4,5)

[0092][0093]

式中：e

b2

为土壤保肥评价指数；e

保肥ci

为土壤保肥指标ci的评价指数；g

保肥ci

为土壤保肥指标ci的评价值；

[0094]

③

固碳评价指数计算：

[0095]e固碳ci

＝g

固碳ci

×c固碳wci

(i＝6,7)

[0096][0097]

式中：e

b3

为固碳评价指数；e

固碳ci

为固碳指标ci的评价指数；g

固碳ci

为固碳指标ci 的评价值；

[0098]

④

生物多样性评价指数计算：

[0099]e生物ci

＝g

生物ci

×c生物wci

(i＝8,9,10)

[0100][0101]

式中：e

b4

为生物多样性评价指数；e

生物ci

为生物多样性指标ci的评价指数；g

生物ci

为生物多样性指标ci的评价值；

[0102]

⑤

修复效果综合评价指数

[0103]

ea＝e

b1

+e

b2

+e

b3

+e

b4

[0104]

式中：ea为修复综合评价指数；

[0105]

5)将破损山体的生态修复效果综合评价指数分为5个等级，每个等级分别对应相应的评估标准，如表4所示。

[0106]

表4破损山体修复效果综合评价标准

[0107]

评价等级优秀良好一般差极差ea[1-0.85)[0.85-0.70)[0.70-0.55)[0.55-0.4)《0.4

[0108]

6)通过测定评价指标的数值计算破损山体生态修复效果的生态价值：

[0109]

①

水土保持价值计算：

[0110]u水土

＝a

×

(x

2-x1)

×f×c土

/ρ+10a

×f×

(p

水-e-c)

×c库

[0111]

式中：u

水土

为植被年水土保持价值；a为人工修复面积，单位：hm2；x2为自然裸地土壤侵蚀模数，单位：t

·

hm-2

·

a-1

；x1为实测林地土壤侵蚀模数，单位：t

·

hm-2

·

a-1

；f为生态系统服务修正系数(下同)；c

土

为挖取和运输单位体积土方所需费用，单位：元

·

m-3

；ρ为土壤容重，单位：g

·

cm-3

；p

水

为实测林外降水量，单位：mm

·

a-1

；e为实测林分蒸散量，单位：mm

·

a-1

； c为实测林分地表快速径流量，单位：mm

·

a-1

；

[0112]

②

土壤养分固持价值计算：

[0113][0114]

式中：u

养分

为土壤养分固持价值；为(nh4)2hpo4化肥价格，单位：元

·

t-1

；rn为 (nh4)2hpo4化肥含氮量，％；c

kcl

为kcl化肥价格，单位：元

·

t-1

；rk为kcl化肥含钾量，％。 n为实测土壤含氮量，％；p为实测土壤含磷量，％；k为实测土壤含钾量，％；

[0115]

③

固碳价值计算：

[0116]u固碳

＝cc×a×f×

(1.63

×

27.27％

×b年

+s

土

)

[0117]

式中：u

固碳

为固碳价值；cc为固碳价格；b

年

为实测林分净生产力，单位：t

·

hm-2

·

a-1

；s

土

为单位面试实测土壤固碳量，单位：t

·

hm-2

·

a-1

；

[0118]

④

生物多样性价值计算：

[0119][0120]

式中：u

生物

为生物多样性价值；ai为第i种木材产品面积，单位：hm2；si为第i种木材产品单位面积蓄积量，单位：m3·

hm-2

·

a-1

；ui为第i种木材产品市场价格，单位：元

·

m-3

；aj为第j种非木材产品面积，单位：hm2；vj为第j种非木材产品单位面积蓄积量，单位：kg

·

hm-2

·

a-1

； pj为第j种非木材产品市场价格，单位：元

·

kg-1

；

[0121]

⑤

生态修复综合价值

[0122]

u＝u

水土

+u

养分

+u

固碳

+u

生物

[0123]

通过生态修复综合价值可以更直观的显示出破损山体的人工生态修复工程所创造的生态价值，确立“生态有价、环境有价、资源有价”的理念，进行科学的生态核算，以经济指标直接来衡量人工生态修复工程的生态价值。

[0124]

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。技术特征：

1.一种破损山体生态修复效果及价值评价方法，其特征在于：(1)构建生态修复成效评估指标体系，评估生态修复效果：以水土保持、养分固持、固碳、生物多样性四个方面作为山体生态修复效果评价指标体系的准则层指标，构建破损山体的生态修复效果评价的结构模型，即目标层a、准则层b和指标层c；(2)通过因子分析方法计算出各指标层的指标权重，并通过指标层权重计算各准则层权重，见表1破损山体生态评价四级指标及各指标权重，表1破损山体生态评价四级指标及各指标权重(3)评价1)根据破损山体的生态修复工程面积，采用样方调查的方式进行设计采样；2)对采集的样品进行指标层各指标的分析检测，检测和测量的指标包括：固土能力、调节水量、土壤氮固持量、土壤磷固持量、土壤钾固持量、植被固碳量、土壤固碳量、植物多样性、盖度、病虫害等级；3)设定出修复效果评价指标的评价值，通过测定评价指标的数值确定相应评价值的级别，见表2：表2破损山体生态评价指标及各指标评价值

4)根据所述指标权重和各指标评价值，得到修复后破损山体生态修复效果的综合评价指数；5)将得出的破损山体生态修复效果的综合评价指数分为5个等级，每个等级分别对应相应的评估标准，如表3所示；表3破损山体修复效果综合评价标准评价等级优秀良好一般差极差e

a

[1-0.85)[0.85-0.70)[0.70-0.55)[0.55-0.4)<0.46)通过测定评价指标的数值计算破损山体生态修复效果的生态价值。2.根据权利要求1所述的一种破损山体生态修复效果评价方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述目标层a是层次结构的最高级别，反映破损山体生态修复效果的综合评价指数；所述准则层b是表征山体生态修复效果的主要系统层次，从不同方面反映山体生态系统修复效果的状况，包括水土保持b1、养分固持b2、固碳b3及生物多样性b4；所述指标层c是最基本的层次结构，包括c1-c10，能直接反应破损山体生态修复效果。3.根据权利要求1所述的一种破损山体生态修复效果评价方法，其特征在于，在步骤(3)中的1)中样方调查的方式为：根据调查点修复面积的大小、地形等特点，每一连片地块沿对角线均等距离设置3个样地，样地面积不小于100m2，样地边界不能与项目施工边界重合，在样地的四个角及对角线交叉处设置边长为2m

×

2m灌木调查样方，在灌木调查样方内右角设置1m

×

1m草本调查小样方，在草本样方内进行土壤样品的调查取样。4.根据权利要求1所述的一种破损山体生态修复效果评价方法，其特征在于，在步骤(3)中的4)中综合评价指数的计算方法步骤如下：

①

水土保持评价指数计算：e

水土ci

＝g

水土ci

×

c

水土wci

(i＝1,2)

式中：e

b1

为水土保持评价指数；e

水土ci

为水土保持指标ci的评价指数；g

水土ci

为水土保持指标ci的评价值；

②

土壤养分固持评价指数计算：e

养分ci

＝g

养分ci

×

c

养分wci

(i＝3,4,5)式中：e

b2

为土壤养分固持评价指数；e

养分ci

为土壤养分固持各指标ci的评价指数；g

养分ci

为土壤养分固持各指标ci的评价值；

③

固碳评价指数计算：e

固碳ci

＝g

固碳ci

×

c

固碳wci

(i＝6,7)式中：e

b3

为固碳评价指数；e

固碳ci

为固碳指标ci的评价指数；g

固碳ci

为固碳指标ci的评价值；

④

生物多样性评价指数计算：e

生物ci

＝g

生物ci

×

c

生物wci

(i＝8,9,10)式中：e

b4

为生物多样性评价指数；e

生物ci

为生物多样性指标ci的评价指数；g

生物ci

为生物多样性指标ci的评价值；

⑤

修复效果综合评价指数e

a

＝e

b1

+e

b2

+e

b3

+e

b4

式中：e

a

为修复综合评价指数。5.根据权利要求1所述的一种破损山体生态修复效果评价方法，其特征在于，在步骤(3)中的6)中生态价值的计算方法如下：

①

水土保持价值计算：u

水土

＝a

×

(x

2-x1)

×

f

×

c

土

/ρ+10a

×

f

×

(p

水-e-c)

×

c

库

式中：u

水土

为植被年水土保持价值；a为人工修复面积，单位：hm2；x2为自然裸地土壤侵蚀模数，单位：t

·

hm-2

·

a-1

；x1为实测林地土壤侵蚀模数，单位：t

·

hm-2

·

a-1

；f为生态系统服务修正系数(下同)；c

土

为挖取和运输单位体积土方所需费用，单位：元

·

m-3

；ρ为土壤容重，单位：g

·

cm-3

；p

水

为实测林外降水量，单位：mm

·

a-1

；e为实测林分蒸散量，单位：mm

·

a-1

；c为实测林分地表快速径流量，单位：mm

·

a-1

；

②

土壤养分固持价值计算：

式中：u

保肥

为土壤养分固持价值；为(nh4)2hpo4化肥价格，单位：元

·

t-1

；r

n

为(nh4)2hpo4化肥含氮量，％；c

kcl

为kcl化肥价格，单位：元

·

t-1

；r

k

为kcl化肥含钾量，％。n为实测土壤含氮量，％；p为实测土壤含磷量，％；k为实测土壤含钾量，％；

③

固碳价值计算：u

固碳

＝c

c

×

a

×

f

×

(1.63

×

27.27％

×

b

年

+s

土

)式中：u

固碳

为固碳价值；c

c

为固碳价格；b

年

为实测林分净生产力，单位：t

·

hm-2

·

a-1

；s

土

为单位面试实测土壤固碳量，单位：t

·

hm-2

·

a-1

；

④

生物多样性价值计算：式中：u

生物

为生物多样性价值；a

i

为第i种木材产品面积，单位：hm2；s

i

为第i种木材产品单位面积蓄积量，单位：m3·

hm-2

·

a-1

；u

i

为第i种木材产品市场价格，单位：元

·

m-3

；a

j

为第j种非木材产品面积，单位：hm2；v

j

为第j种非木材产品单位面积蓄积量，单位：kg

·

hm-2

·

a-1

；p

j

为第j种非木材产品市场价格，单位：元

·

kg-1

；

⑤

生态修复综合价值u＝u

水土

+u

养分

+u

固碳

+u

生物

。

技术总结

本发明公开了一种破损山体生态修复效果及价值评价方法，采用实地采样统计法和因子分析法，构建破损山体生态修复效果评价的指标层次结构模型，确定评价指标的权重，并据此对评估指标的指数进行分级和标准化处理；制定破损山体生态修复效果的评价标准，对破损山体生态修复效果进行评价，最终用经济指标来显示人工生态修复工程带来的生态价值。本发明方法对生态系统全面地进行评价，且易于操作，通过评价破损山体的生态修复效果，来指导后续破损山体生态修复工程的实施过程，进而评价破损山体生态修复工程对“碳中和、碳达峰”作出的贡献，并用经济指标来衡量人工生态修复工程的生态价值。值。

技术研发人员：李春林 张鹏燕 范小妮 曲宁 张中惠 赵杰 封姣 姜硕

受保护的技术使用者：青岛冠中生态股份有限公司

技术研发日：2022.04.28

技术公布日：2022/7/15