一种人工湿地生态系统的多功能性测量及评价方法

技术领域

本发明涉及一种人工湿地生态系统的多功能性测量及评价方法，属于生态系统功能评估技术领域。

背景技术

湿地生态系统是由一些适合污染环境条件下生存的以大型水生植物为主的高、低等生物和处于水饱和状态的基质组成的人工复合体污染生态系统，对于保护物种、维持生物多样性具有难以替代的生态价值。人工湿地生态系统能够提供多个生态系统功能，因此，评估人工湿地生态系统的多功能性具有重要意义，现阶段的研究基本上对生态系统单功能进行评估，但是缺少对人工湿地生态系统的多个生态系统功能进行评估和评价的方法。

中国专利文献201610943423.6公开了一种结合陆域因素和水体因素进行流域四级分区的方法，采用基于影响调节所述流域水生态系统的水量和水质的陆域因素的区域分异并结合所述二级分区图层进行三级分区划分，以生成三级分区图层；根据影响所述流域水生生物生态环境的水体因素的区域分异对所述流域进行河段主类型划分，并生成河段主类型集合；根据所述三级分区图层和所述河段主类型集合生成所述流域的水生态功能分区图。但是该方法侧重于大范围光尺度的流域进行生态功能区划，并不适用于小范围的人工湿地生态系统，另外，该方法也没有对多个生态系统功能进行统一性评估。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种人工湿地生态系统的多功能性测量及评价方法，该方法通过对地上初级生产力，凋落物降解速率，土壤总氮含量，土壤总磷含量，土壤有机碳含量，水分涵养量六个生态系统功能进行测定，可以全面了解人工湿地生态系统的功能性，测量方式方法简单可行。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种人工湿地生态系统的多功能性测量及评价方法，包括步骤如下：

1)人工湿地生态系统每个单功能的测定，人工湿地生态系统的单功能包括地上初级生产力，凋落物降解速率，土壤总氮含量，土壤总磷含量，土壤有机碳含量，水分涵养量；

2)生态单功能性的标准化，将测得的每个单功能数值采用箱线图法剔除异常值，将剔除异常值的数据进行标准化，所述的标准化为采用最大值对数据进行转化得到标准化值，标准化值＝(实际测量值-最小值)/(最大值-最小值)；最大值为剔除异常值后，某一实测生态系统单功能值集合中的最大值，最小值为剔除异常值后，某一实测生态系统单功能值集合中的最小值；

3)计算生态系统多功能性值，将所有生态系统单功能的标准化值进行加和，然后除以生态功能的总数量，得到取值范围在0-1的生态系统多功能性值。

根据本发明优选的，地上初级生产力的测定方法如下：

每年的10月末，收集1×1m

根据本发明优选的，凋落物降解速率的测定方法如下：

将湿地常见植物的芦苇叶片在75-85℃的条件下干燥48h，剪成1-4cm的小段，称量10g的芦苇的叶片至孔径为1mm的长15cm宽10cm的塑料网袋中，在4月埋在湿地土壤4-6cm深处，10月末取出塑料网袋，并用清水冲洗干净，将湿地常见植物的芦苇叶片在80℃的条件下烘干48h，两次的重量差为凋落物的降解速率。

根据本发明优选的，土壤总氮含量的测定方法如下：

在10月末，收集湿地的土壤，在阴凉通风的环境中风干一个月，然后采用高温消煮-凯式定氮法测定土壤全氮含量。

根据本发明优选的，土壤总磷含量的测定为采用钼锑抗比色法测定土壤的全磷含量。

根据本发明优选的，土壤有机碳含量的测定为采用外加热-重铬酸钾法测定土壤有机碳含量。

根据本发明优选的，水分涵养量的测定方法如下：

在湿地干水位条件下，加入10L蒸馏水，测定土壤含水量的变化情况。

上述高温消煮-凯式定氮法、钼锑抗比色法、外加热-重铬酸钾法均为本领域的常用方法。

本发明的技术特点及优点：

1、本发明的评估测定方法通过对地上初级生产力，凋落物降解速率，土壤总氮含量，土壤总磷含量，土壤有机碳含量，水分涵养量六个生态系统功能进行测定，可以全面了解人工湿地生态系统的功能性，测量方式方法简单可行。

2、本发明的评估测定方法通过六种生态系统功能进行测定，评估方法简单可靠。

附图说明

图1为标准化后的生态系统单功能数据；

图2为计算及评价后的生态系统多功能性的数据。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的所要求的保护范围并不局限于实施例所涉及之范围。

实施例1

一种人工湿地生态系统的多功能性测量及评价方法，步骤如下：

1)人工构建湿地生态系统的基本情况：湿地生态系统为1×1m

2)生态系统单功能的测定，包括地上初级生产力，凋落物降解速率，土壤总氮含量，土壤总磷含量，土壤有机碳含量，水分涵养量；

初级生产力的测量，在每年的10月末，收集1×1m2的地上植物的全部生物量，装入信封中，在80℃的条件下烘干48h，称量烘干后的质量作为群落的初级生产力。

凋落物降解速率，将湿地常见植物的芦苇叶片在80℃的条件下烘干48h，剪成2cm的小段，称量10g的芦苇的叶片至孔径为1mm的长15cm宽10cm的塑料网袋中。在4月埋在湿地土壤5cm深处，10月末取出塑料网袋，并用清水冲洗干净，将湿地常见植物的芦苇叶片在80℃的条件下烘干48h，将两次的质量差为凋落物的降解速率。

在10月末，收集湿地的土壤，在阴凉通风的环境中风干一个月，然后采用高温消煮-凯式定氮法测定土壤全氮含量，采用钼锑抗比色法测定土壤的全磷含量，采用外加热-重铬酸钾法测定土壤有机碳含量。

在湿地干水位条件下，加入10L蒸馏水，测定土壤含水量的变化情况。

3)生态单功能性的标准化，将测得的每个单功能数值采用箱线图法剔除异常值，将剔除异常值的数据进行标准化，所述的标准化为采用最大值对数据进行转化得到标准化值，标准化值＝(实际测量值-最小值)/(最大值-最小值)；最大值为剔除异常值后，某一实测生态系统单功能值集合中的最大值，最小值为剔除异常值后，某一实测生态系统单功能值集合中的最小值；

地上初级生产力，凋落物降解速率，土壤总氮含量，土壤总磷含量，土壤有机碳含量，水分涵养量标准化后的标准化值如图1所示：

4)计算生态系统多功能性值，将所有生态系统单功能的标准化值进行加和后，然后除以生态功能的总数量，得到取值范围在0-1的生态系统多功能性值，计算及评价后的生态系统多功能性的数据如图2所示，从而可以全面了解人工湿地生态系统的功能性，测量方式方法简单可行。