HJ 1173-2021 全国生态状况调查评估技术规范——生态系统服务功能评估.pdf

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1、中 华 人 民 共 和 国 国 家 生 态 环 境 标 准 HJ 1173 2021 全国生态 状况调查 评估技术 规范 生态 系统服务 功能评估 Technical specification for investigation and assessment of national ecological status Ecosystem services assessment 本电子 版为 正式 标准 文本 ，由生 态环 境部 环境 标准 研究所 审校 排版 。 2021-05-12 发布 2021-08-01 实施 生 态 环 境 部 发 布 HJ 1173 2021 i 目 次 前 言

2、. ii 1 适 用范 围 . 1 2 规 范性 引用 文件. 1 3 术 语和 定义 . 1 4 总则 . 2 5 技 术流 程 . 2 6 评 估指 标体 系. 2 7 评 估技 术方 法. 3 8 评 估结 果 . 3 附录 A （ 规范 性附 录） 生 态系统 服务 功能 指标 计算 方法 . 4 HJ 1173 2021 ii 前 言 为贯彻中华人民共和国环境保护法及相关法律法规，以及 全国 生态状 况定期遥 感调 查评 估 方 案 （ 环办 生态 201945 号） ，制 定本 标准 。 本标准 规定 了生 态系 统服 务功能 评估 的总 则、 技术 流程、 指标 体系 和技 术方

3、 法等要 求。 本标准 的附 录 A 为规范 性 附录。 本标准 为首 次发 布。 本标准 与以 下标 准同 属全 国生态 状况 调查 评估 技术 规范系 列标 准： 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 生态 系统 遥感 解译与 野外 核查 （HJ 1166 2021）； 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 森林 生态 系统 野外观 测 （HJ 11672021）； 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 草地 生态 系统 野外观 测 （HJ 11682021）； 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 湿 地 生 态 系 统 野 外 观 测 （HJ 1169 2021）； 全

4、 国 生 态 状 况 调 查 评 估 技 术 规 范 荒 漠生 态系 统野外 观测 （HJ 1170 2021）； 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 生态 系统 格局 评估 （HJ 1171 2021）； 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 生态 系统 质量 评估 （HJ 11722021）； 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 生态 问题 评估 （HJ 1174 2021）； 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 项目 尺度 生态 影响评 估 （HJ 11752021）； 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 数据 质量 控制 与集成 （HJ 1176 2021）

5、。 本标准 由生 态环 境部 自然 生态保 护司 、法 规与 标准 司组织 制订 。 本标准 主要 起草 单位 ：中 国科学 院生 态环 境研 究中 心、生 态环 境部 卫星 环境 应用中 心。 本标准 生态 环境 部 2021 年 5 月 12 日批 准。 本标准 自 2021 年 8 月 1 日 起实施 。 本标准 由生 态环 境部 解释 。 HJ 1173 2021 1 全 国生态 状况调查 评估技 术规范 生 态系统 服务 功能评 估 1 适用范围 本标准 规定 了生 态系 统服 务功能 评估 的内 容、 流程 、评估 指标 体系 和评 估方 法等。 本标准 适用 于全 国及 省级 行

6、政区 域陆 域生 态系 统服 务功能 评估 ，其 他地 理区 域可参 考本 标 准 执 行 。 2 规范性引用 文件 本标准 引用 了下 列文 件或 其中的 条款 。凡 是注 明日 期的引 用文 件， 仅注 日期 的版本 适用 于本 标 准 。 凡是未 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 标准 。 HJ 1168 全国生 态状 况调 查评 估技 术规范 草地 生态 系统 野外观 测 HJ 1169 全国生 态状 况调 查评 估技 术规范 湿地 生态 系统 野外观 测 HJ 1170 全国生 态状 况调 查评 估技 术规范 荒漠 生态 系统 野外观

7、测 3 术语和定义 下列术 语和 定义 适用 于本 标准。 3.1 生态系 统服 务 ecosystem services 生态系 统为 人 类 提供 的防 风固沙 、土 壤保 持、 水源 涵养、 生物 多样 性维 护等 方面的 功能 。 3.2 水源涵 养 water conservation 生态系 统通 过其 结构 和过 程拦截 滞蓄 降水 ， 增强 土 壤下渗 ， 涵养 土壤 水分 和 补充地 下水 ， 调节 河川 流量， 增加 可利 用水 资源 量的功 能。 3.3 土壤保 持 soil conservation 生 态 系 统 通 过 其 结 构 与 过 程 保 护 土 壤 ， 降

8、 低 雨 水 的 侵 蚀 能 力 ， 减 少 土 壤 流 失 ， 防 止 泥 沙 淤 积 的 功 能。 3.4 防风固 沙 sand storm prevention 生态系 统通 过增 加土 壤抗 风能力 ，降 低风 力侵 蚀和 风沙危 害的 功能 。 3.5 生物多 样性 维护 biodiversity conservation 生态系 统在 维持 基因 、物 种、生 态系 统多 样性 发挥 的作用 。 HJ 1173 2021 2 4 总则 4.1 原则 生态系 统服 务功 能评 估应 遵循规 范性 、可 操作 性、 先进性 和经 济与 技术 可行 性的原 则。 4.2 目标和范围 本标

9、准 以遥 感和 地面 调查 数据为 基础 ， 结 合生 态系 统长期 监测 数据 ， 定 量评 估生态 系统 服务 功 能 状 况， 了解 生态 系统 服务 功 能的变 化趋 势 。 时 间范 围 为有数 据支 撑的 一年 或多 年， 多年 评估 的基 准年 为 第 一年。 空间 范围 为评 估区 。 5 技术流程 本标准 制定 了生 态系 统服 务功能 评估 的技 术流 程， 见图 1 。 图 1 生态系统 服务 功能 评估总 体技 术流 程图 6 评估指标体 系 生态系 统服 务功 能评 估指 标体系 见 表 1 。 确定生态系统服务功能评估区空间范围 数据准 备 指标提取和模型运算 生态

10、系统服务功能及变化评估结果 水量平衡方 程 降 雨 量 蒸 散 发 通用土壤流 失方程 生境不 可替代 性指数 径 流 量 生态 系统 分布 土壤 理化 性质 高 程 植被 覆盖 度 风 速 土壤 湿度 生态系统空 间分布数据 气象 数据 土壤 数据 地形 数据 植被覆 盖数据 物种分 布数据 修正风蚀方 程 坡 度 积雪 频率 物种 名录 物种 分布 水源涵养 土壤保持 防风固沙 生物多样性 维护 物种 丰富 度 珍稀濒 危物种 数量 HJ 1173 2021 3 表 1 生态系统 服务 功能 评估指 标体 系 评估科目 评估指标 指标定义 水源涵养 水源涵养量 生态系统 通过拦 截滞蓄 降

11、水， 涵养土壤 水分、 调节地 表径流 和补充地 下水 所增加的水资源总量 土壤保持 土壤保持量 生态系统减少的土壤侵蚀量（潜在土壤侵蚀量与实际土壤侵蚀量的差值） 防风固沙 防风固沙量 通过生态系统减少的因大风导致土壤流失和风沙危 害的风蚀量 生物多样性维护 生境不可替代性指数 不可替代性指数是 0 1 之间的 连续值， 值越高代表所在规划单 元的保护价 值越高，能够替代该单元完成保护目标的其他规划单元数量越少 物种丰富度 生态系统群落中物种数目的多少 珍稀濒危物种数量 国家重点 保护野 生物种 名录及 世界自然 保护联 盟红色 名录中 的极危、 濒危 级别物种的数量 7 评估技术方 法 7.

12、1 水源涵养量 运用水 量平 衡方 程计 算水 源涵养 量， 具体 方法 详见 附录 A 。 7.2 土壤保持量 运用修 正土 壤流 失方 程（RUSLE ）计 算土 壤保 持量 ， 具体方 法详 见附 录 A 。 7.3 防风固沙量 运用修 正风 力侵 蚀模 型（REWQ ） 计算 固沙 量， 具体 方法详 见附 录 A 。 7.4 生境不可替 代性 指数 运用 Marxan 选址 运算 模型 计算生 境不 可替 代性 指数 ，具体 方法 详见 附 录 A 。 7.5 物种丰富度 采用样 方调 查方 法统 计生 态系统 群落 中物 种数 目的 多少， 具体 参 考 HJ 1168、HJ 11

13、69 、HJ 1170。 7.6 珍稀濒危物 种数 量 采用调 查统 计的 方法 ， 统 计 区域内 国家 重点 保护 野生 物种名 录及 世界 自然 保护 联盟红 色名 录中 的 极 危、濒 危级 别物 种的 数量 。 8 评估结果 以水源 涵养 、 土 壤保 持、 防 风固沙 和生 物多 样性 维护 的评估 结果 为依 据定 量评 估生态 系统 服务 功 能 的空间 格局 和总 体变 化趋 势， 明 确不 同类 型生 态系 统 服务功 能的 变化 情况 及变 化关键 区域 。 水 源涵 养量 、 土壤保 持量 、 防风 固沙 量 、 野生动 物栖 息地 面积 和物 种丰富 度越 高或 增加

14、 越快 ， 生 态系 统服 务功 能越 高 或变化 趋势 向好 。 HJ 1173 2021 4 附 录 A （规范 性附 录） 生态系 统服 务功 能指 标计 算方法 A.1 水源涵养 量 计算生 态系 统通 过拦 截滞 蓄降水 ， 增 强土 壤下 渗、 蓄积， 涵养 土壤 水分 、 调 节地表 径流 和补 充 地 下 水所增 加的 水资 源总 量。 通过水 量平 衡方 程计 算： 3 1 ET 10 n wr i i i i i Q A P R （A.1 ） 式中： wr Q 水源 涵养 量，m 3 /a ； i 第 i 类生 态系 统类 型 ； n 生态 系统 类型 总数 ； A i i

15、 类 生态 系统 的面 积 ，m 2 ； i P 产 流降 雨量 ，mm/a ； R i 地 表径 流量 ，mm/a ； ET i 蒸 散发 量，mm/a 。 A.2 土壤保持 量 基于修 正土 壤流 失方 程（RUSLE ）计 算。 _ sr se p se a Q Q Q （A.2 ） _ se p Q R K L S （A.3 ） _ se a Q R K L S C （A.4 ） 式中： sr Q 土壤 保持 量，t/ （hm 2 a）； _ se p Q 潜 在土 壤侵 蚀量 ，t/ （hm 2 a）； _ se a Q 实 际土 壤侵 蚀量 ，t/ （hm 2 a）； R 降雨 侵

16、蚀 力因 子， M J m m/ （hm 2 h a）； K 土壤 可蚀 性因 子， t hm 2 h/ （hm 2 M J m m）； L 坡长 因子 ，量 纲一 ； S 坡度 因子， 量纲 一； C 植被 覆盖 因子 ，量 纲一； 降雨侵 蚀力 因子 （R ） 、 土 壤可蚀 性因 子 （K ） 、 坡 长 坡度因 子 （L 、S ） 及植 被 覆盖因 子 （C ） 的计 算 方法如 下。 降雨侵 蚀力 因子 （R ）是 降 雨引发 土壤 侵蚀 的潜 在能 力，计 算公 式如 下。 HJ 1173 2021 5 24 1 k k RR 半 月 （A.5 ） 1.726 5 , 10 1 n

17、m i j k k ij RP n 半 月 （A.6 ） 式中： R 多年 平均 年降 雨侵蚀 力， M J m m/ （hm 2 ha）； k R 半 月 第 k 个 半月 的降 雨侵 蚀力， M J m m/ （hm 2 h a）； k 一年的 24 个半 月， 即 k= 1,2, ,24 ； i 所用 降雨 资料 的年 份 ，即 i 1,2, ,n； j 第 i 年第 k 个半 月侵 蚀性降 雨日 的天 数， 即 j = 1 ,2,m ； P i,j,k 第 i 年第 k 个 半月 第 j 个侵 蚀性 日降 雨量 ，mm； 为参 数， 暖季 =0.393 7 ，冷 季 =0.310 1。

18、 降雨侵 蚀力 空间 数据 可以 根据全 国范 围内 气象 站点 多年的 逐日 降雨 量资 料， 通过插 值获 得。 土壤可 蚀性 因子 （K ） 反映 了土壤 颗粒 被水 力分 离和 搬运的 难易 程度 ， 是 评价 土壤对 侵蚀 敏感 程 度 的重要 指标 ， 主 要与 土壤 质地、 有机 质含 量、 土体 结构、 渗透 性等 土壤 理化 性质有 关。 采用 如 下 公 式 进 行计算 。 0.3 EPIC silt silt silt 0.2 0.3exp 0.0256 (1 /100) / ( ) 1 0.25orgC/orgC exp(3.72 2.95orgC) 1 0.7(1 /

19、100) /(1 /100) exp 5.51 22.9(1 /100) sc s s s K m m m m m m m m （A.7 ） EPIC ( 0.01383 0.515 75 ) 0.1317 KK （A.8 ） 式中： EPIC K 采用 侵蚀- 生产 力评价 模型 计算 的土 壤可 蚀性因 子， t hm 2 h/ （hm 2 MJ m m）； m s 砂 粒（0.05 2 mm ）百分 含量 ，% ； m silt 粉粒 （0.0020.05 mm ）百分含量 ，% ； m c 黏 粒（ 0.002 mm ）百分 含量 ，% ； orgC 有 机碳 的百 分含 量，% 。

20、K 土壤 可蚀 性因 子， t h m 2 h/ （hm 2 M J m m）； 坡长和 坡度 因子 （L 、S ） 反映了 坡长 、坡 度等 对土 壤侵蚀 的影 响， 按照 如下 公式计 算。 22.13 m L （A.9 ） /1 m （A.10 ） 0.8 sin / 0.089 / 3.0 sin 0.56 （A.11 ） 10.8sin 0.03 5.14 16.8sin 0.5 5.14 10.20 21.9sin 0.96 10.20 28.81 9.598 8 28.81 S （A.12 ） HJ 1173 2021 6 式中：L 坡 长因 子； S 坡度 因子； m 坡 长指

21、 数； 坡 度， （ ）； 坡 长，m 。 植被覆 盖因 子 （C ） 反映 了 生态系 统对 土壤 侵蚀 的影 响， 是 控制 土壤 侵蚀 的积 极因素 。 水 田、 湿地 、 城镇和 荒漠分 别赋 值为 0 ，0 ，0.01 和 0.7 ，其余 各 生态系 统类型 按不 同植被 覆盖度 进行赋 值， 详见 表 A.1 。旱 地的 植被 覆盖 因子 按照以 下公 式计 算： 0.221 0.595log Cc （A.13 ） 式中：C 旱 地的 植被 覆盖因 子； c 小 数形 式的 植被 覆盖 度。 表 A.1 不同植 被覆 盖的C 值 生态系统类型 植被覆盖度/% 10 10 30 30

22、50 50 70 7090 90 森林 0.10 0.08 0.06 0.02 0.004 0.001 灌丛 0.40 0.22 0.14 0.085 0.040 0.011 草地 0.45 0.24 0.15 0.09 0.043 0.011 乔木园地 0.42 0.23 0.14 0.089 0.042 0.011 灌木园地 0.40 0.22 0.14 0.087 0.042 0.011 A.3 防风固沙 量 采用修 正风 蚀方 程 RWEQ 进行评 价。 防风固 沙量 ： SR L L SS 潜 （A.14 ） 潜在风 力侵 蚀量 ： 2 0.3711 / MAX 2 MAX 2 10

23、9.8 WF EF SCF 150.71 WF EF SCF zs L z S Q e S QK SK 潜 潜 潜 潜 潜 潜 （A.15 ） 实际风 力侵 蚀量 ： 2 0.3711 / MAX 2 MAX 2 150.71(WF EF SCF ) 109.8 WF EF SCF zs L z S Q e S S K C Q K C （A.16 ） 式中：SR 固沙 量，t/ （km 2 a）； S L 潜 潜 在风 力侵 蚀量 ，t/ （km 2 a）； HJ 1173 2021 7 S L 实 际风 力侵 蚀量 ，t/ （km 2 a）； Q MAX 最大 转移 量，kg/m ； Z 最

24、大 风蚀 出现 距离 ，m ； WF 气 候因子 ，kg/m ； K 地 表粗 糙度 因子 ； EF 土 壤可 蚀因 子； SCF 土壤 结皮 因子 ； C 植被 覆盖 因子 。 气候因 子（WF ） 计算方 法 如下： WF Wf SW SD g （A.17 ） 式中：WF 气 候因 子， 单位，kg/m ，12 个月 WF 总和得 到多 年年 均 WF ； Wf 各月 多年 平均风 力 因子， 空气 密度 ， g 重力 加速 度； SW 各 月多年 平均 土壤 湿度因 子， 量纲 一； SD 雪盖 因子 ，量 纲一 。 土壤可 蚀因 子（EF ） 的计 算方法 如下 ： 3 29.09 0

25、.31 0.17 0.33( / ) 2.59 0.95 EF 100 sa si sa cl OM Caco （A.18 ） 式中：EF 土壤 可蚀 因 子； sa 土 壤粗 砂含 量（0.2 2 mm）， % ； si 土壤 粉砂 含量 ，% ； cl 土 壤黏 粒含 量，% ； OM 土 壤有 机质 含量 ，% ； CaCo 3 碳酸 钙含 量，% ，可不 予考 虑。 土壤结 皮因 子（SCF ） 的 计算方 法如 下： 22 1 SCF 1 0.006 6(cl) 0.021( ) OM （A.19 ） 式中：SCF 土 壤结 皮 因子； cl 土 壤黏 粒含 量； OM 土 壤有 机

26、质 含量 。 植被覆 盖因 子（C ） 的 计算 方法如 下： a (SC) i Ce （A.20 ） 式中：C 植 被覆 盖因 子； SC 植被 覆盖 度； a i 不同 植被 类型 的系 数 ， 分别 为： 林 地取 0.153 5 ， 草地 取 0.115 1 ， 灌 丛取 0.092 1， 裸 地 取 0.076 8 ，沙 地取 0.065 8， 农田 取 0.043 8 。 地表粗 糙度 因子 （ K ） 的 计算方 法如 下： 0.934 (1.86 2.41 0.127 ) rr K K Crr Ke （A.21 ） HJ 1173 2021 8 2 () 0.2 r H K L

27、 （A.22 ） 式中 ： K 地 表粗 糙度 因子； K r 土 垄糙 度 ， 以 Smith-Carson 方程 加以 计算 ，cm ； Crr 随机 糙度 因子 ， 取 0，cm ； L 地势 起伏 参数 ； H 距离 L 范 围内 的海 拔高程 差。 A.4 生境不可 替代 性指 数 首先选 择指 示物 种， 根据 历史数 据， 以县 为单 元确 定每个 指示 物种 的分 布区 。 使 用 Marxan 软件中 的选址 运算 模型 ，按 约束 条件进 行迭 代计 算得 到全 国生物 多样 性保 护优 先区 域。 评估单 元为 评估 区内 的各 县级行 政单 位， 物种 选择 全国境 内

28、有 记 录 分布 的国 家一级 物种 、 二 级 物 种 和其他 有重 要保 护价 值的 物种， 参照 中国 动物 志和 植物志 统计 这些 物种 在每 个评估 单元 中的 出现 数 量 。 利用不 可替 代性 指数 为评 估单元 赋值 ，该 数值 在 0 100 分布 ，数 值越 高表 示该单 元对 保护 生 物 多 样 性 的价值 （不 可替 代性 ）越 大。 Marxan 模 型的 迭代 运算 目 标函数 为： () PUs PUs ConValue Cost BLM Boundary SPF CostThersholdPenalty t （A.23 ） 式中： PUs Cost 规划

29、单元 总成 本； PUs BLM Boundary 保 护体 系边 界总 长度 修正值 ； ConValue SPF 未 达到 保护 目标 的补 偿值； () CostThersholdPenalty t 超 出成 本阈 值的 补偿 值。 运算过 程中 ， 每个 规划 单 元采用 相同 成本 ， 结果 表 示能达 到保 护目 标的 面积 最小区 域 。 保 护体 系边 界 总 长 度 修 正 值 为 模 型 迭 代 过 程 中 调 整 保 护 优 先 区 边 界 后 的 保 护 体 系 边 界 总 长 度 。 当 某 个 物 种 并 未 达 到 保护目 标， 但保 护成 本已 达 到阈值 时， 设置 超出 成本 阈 值的补 偿值 ， 从 而适 当提 高 成本以 满足 保护 需求 。 为了保 证集 合达 到最 小成 本， 保护 价值 越高 的区 域 在运算 中被 选中 的概 率 越 大。 运算 100 次 ， 每 一规 划 单元都 将生 成 0 100 的 一 个数值 ，表 示在 运算 中被 选中的 次数 ，这 一值 越大 的单元 在保 护中 的不 可 替 代性越 强。