一种水土保持措施生态服务功能评价方法与流程

专利2022-06-29  125


本发明涉及一种水土保持措施生态服务功能评价方法,尤其是涉及一种适合南方红壤丘陵区的水土保持措施生态服务功能评价方法。
背景技术
:红壤丘陵区处于热带、亚热带,水热资源丰富,高温、多雨,干湿季明显,降水量大,但时空分布不均,降雨大部分集中在3-6月,且多暴雨;地势为西高东低,山地、丘陵与平原之比大体为7:2:1,这种自然条件致使降雨条件下面蚀和细沟侵蚀频发。加之该区人口密集,不合理的人类活动导致红壤大面积退化,使得该区水土流失严重,规模和强度仅次于黄土高原水土流失区,严重制约了该区社会经济发展和生态环境建设。当前南方红壤丘陵区水土保持工作取得了阶段性成效,但是,南方红壤丘陵区水土流失治理仍面临系列问题,如区域水土流失演变机制不清,治理模式缺乏区域针对性,水土流失防治与民生改善、水土资源利用与生态保护的矛盾仍然突出,亟需将治理与生态功能提升有机结合。红壤丘陵区的研究更多关注的是水土流失现状、原因、土壤侵蚀机理等和水土保持蓄水保土的研究,水土保持的生态服务功能及评价的研究有待加强。目前,南方红壤丘陵区水土保持工作取得了阶段性成效,水土保持与生态的协同发展已成为目前研究热点,然而目前对红壤丘陵区水土保持措施的生态服务评价尚未形成完整、统一的评价体系和标准,评估区域没有明确的定义。由于评价方法有限且存在地域性差异,导致指标体系不完善,缺乏权威性和公共评价体系的补充与融合,综合评价体系不健全。因此,建立生态服务功能评价体系非常有必要,尤其是水土保持措施的生态服务功能评价体系的建立,可为生态服务功能模拟评估模块的建立和最优水土保持措施的生态服务功能评价奠定基础。技术实现要素:针对南方红壤丘陵区生态功能低下、缺乏系统的生态服务功能评价等问题,建立了适用于南方红壤丘陵区的水土保持措施生态服务功能评价体系,针对性强,通过借助情景分析工具,揭示红壤丘陵区坡地果园水保措施生态服务功能随时间变化特征,探究水土保持措施的时效性,可为流域水土保持措施空间布局提供科学支撑,本发明包括如下内容:实施方式1、一种流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其包括:获得与该流域的水土保持措施生态服务功能相关的基本生态指标(也称为四级指标),对各个基本生态指标(四级指标)赋予权重,对各个基本生态指标(四级指标)的值进行打分,并进行加权求和,获得水土保持措施生态服务功能评价值(也称为一级指标),其中所述基本生态指标(四级指标)包括与泥沙流失相关的指标,与雨季径流调控相关的指标,和与旱季径流调控相关的指标,任选地包括与提供林产品相关的指标。实施方式2、根据实施方式1所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,每个基本生态指标(四级指标)的权重为以下三个权重之积:基本权重,支持权重,和功能权重。实施方式3、根据实施方式2所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中所述的基本生态指标(四级指标)分成多个支持分类(也称为三级指标),在每个支持分类(三级指标)中的基本生态指标(四级指标)具有各自的基本权重;多个支持分类(三级指标)又分为多个功能分类(也称为二级指标),在每个功能分类(二级指标)中的支持分类(三级指标)具有各自的支持权重;每个功能分类(二级指标)具有各自对应的功能权重。实施方式4、根据实施方式3所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中在每个支持分类(三级指标)中的基本权重是归一化的,在每个功能分类(二级指标)中的支持权重是归一化的,功能权重之间是归一化的,所有的基本生态指标(四级指标)结合每个指标的内涵和原理设定为统一标准的打分值,从而使得获得的水土保持措施生态服务功能评价值(一级指标)是标准化的数值。实施方式5、根据实施方式3所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,所述基本生态指标(四级指标)包括:泥沙流失率作为所述的与泥沙流失相关的指标、雨季径流调控率作为所述的与雨季径流调控相关的指标、旱季径流调控率作为所述的与旱季径流调控相关的指标、土壤总氮含量、土壤总磷含量、土壤全钾含量、土壤有机质含量、水体总氮含量、水体总磷含量、水体氨氮含量、水体化学需氧量含量、生境退化水平、生境稀缺性、储存在地上生物量中的碳、储存在地下生物量中的碳、储存在土壤中的碳、储存在植被凋落物中的碳、植被覆盖度、林草覆盖率、面积指数、形状指数、多样性指数、观光旅游指数、垂钓面积指数、池塘养殖产量、果园产量作为所述的与提供林产品相关的指标。实施方式6、根据实施方式3所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,支持分类(三级指标)包括:拦蓄泥沙,调控径流,保持和改良土壤肥力,净化水质,维持生物多样性,固碳,维持生态系统功能,景观格局,休闲娱乐,提供渔产品,提供林产品。实施方式7、根据实施方式3至6中任一项所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,功能分类(二级指标)包括:调节功能,支持功能,文化功能和供给功能。实施方式8、根据实施方式3至6中任一项所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,调节功能调节功能分类的归一化功能权重为0.3至0.5,包括以下支持分类(三级指标):拦蓄泥沙,调控径流,保持和改良土壤肥力,净化水质;在该调节功能分类下,拦蓄泥沙的归一化支持权重为0.3至0.5,调控径流的归一化支持权重为0.2至0.4,保持和改良土壤肥力的归一化支持权重为0.1至0.2,净化水质的归一化支持权重为0.1至0.2;支持功能支持功能分类的归一化功能权重为0.2至0.4,包括以下支持分类(三级指标):维持生物多样性,固碳,维持生态系统功能;在该支持功能分类下,维持生物多样性的归一化支持权重为0.3至0.4,固碳的归一化支持权重为0.3至0.4,维持生态系统功能的归一化支持权重为0.25至0.35;文化功能文化功能分类的归一化功能权重为0.05至0.15,包括以下支持分类(三级指标):景观格局,休闲娱乐;在该文化功能分类下,景观格局的归一化支持权重为0.5至0.7,休闲娱乐的归一化支持权重为0.3至0.5;供给功能供给功能分类的归一化功能权重为0.15至0.25,包括以下支持分类(三级指标):提供渔产品,提供林产品;在该供给功能分类下,提供渔产品的归一化支持权重为0.28至0.37,提供林产品的归一化支持权重为0.63至0.72。实施方式9、根据实施方式3至6中任一项所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,拦蓄泥沙支持分类拦蓄泥沙支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):泥沙流失率;在该支持分类下,泥沙流失率的归一化基本权重为0.9至1;调控径流支持分类调控径流支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):雨季径流调控率,旱季径流调控率;在该支持分类下,雨季径流调控率的归一化基本权重为0.3至0.5,旱季径流调控率的归一化基本权重为0.5至0.7;保持和改良土壤肥力支持分类保持和改良土壤肥力支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):土壤总氮含量、土壤总磷含量、土壤全钾含量、土壤有机质含量;在该支持分类下,土壤总氮含量的归一化基本权重为0.2至0.3,土壤总磷含量的归一化基本权重为0.2至0.25,土壤全钾含量的归一化基本权重为0.15至0.2,土壤有机质含量的归一化基本权重为0.3至0.4;净化水质支持分类净化水质支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):水体总氮含量、水体总磷含量、水体氨氮含量、水体化学需氧量含量;在该支持分类下,水体总氮含量的归一化基本权重为0.1至0.15,水体总磷含量的归一化基本权重为0.25至0.3,水体氨氮含量的归一化基本权重为0.2至0.3,水体化学需氧量含量的归一化基本权重为0.3至0.4;维持生物多样性支持分类维持生物多样性支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):生境退化水平、生境稀缺性;在该支持分类下,生境退化水平的归一化基本权重为0.6至0.8,生境稀缺性的归一化基本权重为0.2至0.4;固碳支持分类固碳支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):储存在地上生物量中的碳、储存在地下生物量中的碳、储存在土壤中的碳、储存在植被凋落物中的碳;在该支持分类下,储存在地上生物量中的碳的归一化基本权重为0.3至0.4,储存在地下生物量中的碳的归一化基本权重为0.1至0.2,储存在土壤中的碳的归一化基本权重为0.35至0.4,储存在植被凋落物中的碳的归一化基本权重为0.1至0.15;维持生态系统功能支持分类维持生态系统功能支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):植被覆盖度、林草覆盖率;在该支持分类下,植被覆盖度的归一化基本权重为0.3至0.5、林草覆盖率的归一化基本权重为0.5至0.7;景观格局支持分类景观格局支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):面积指数、形状指数、多样性指数;在该支持分类下,面积指数的归一化基本权重为0.4至0.5,形状指数的归一化基本权重为0.1至0.2,多样性指数的归一化基本权重为0.4至0.5;休闲娱乐支持分类休闲娱乐支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):观光旅游指数、垂钓面积指数;在该支持分类下,观光旅游指数的归一化基本权重为0.5至0.7,垂钓面积指数的归一化基本权重为0.3至0.5;提供渔产品支持分类提供渔产品支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):池塘养殖产量;在该支持分类下,池塘养殖产量的归一化基本权重为0.9至1;提供林产品支持分类提供林产品支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):果园产量;在该支持分类下,果园产量的归一化基本权重为0.9至1,例如所述果园产品采用脐橙产量来代替。实施方式10、根据前述实施方式中任一项所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,所述的基本生态指标的值通过实际测量、计算机模拟计算、调查、和/或其组合获得;所述的功能权重、支持权重和基本权重为预设值,或者通过层次分析法、因子分析方法或其组合获得。实施方式11、根据前述实施方式中任一项所述的方法,其中,所述统一标准的打分值为0至100之间的数,从而使得获得的水土保持措施生态服务功能评价值为0至100之间的标准化的数值。实施方式12、根据实施方式11所述的方法,其中,泥沙流失率为sr当sr≥1时,分值为0,当0<sr<1时,分值为(1-sr)*100,当sr≤0时,分值为100;雨季径流调控率为rrr当rrr=0时,分值为100分,当0<rrr<1时,分值为(1-rrr)×100,当rrr=1时,分值为0分;旱季径流调控率为rdr当rdr rr2/qn<1时,分值为0,当dr rr2/qn≥1,rdr<1时,分值为rdr×100,当rdr rr2/qn≥1,rdr≥1时,分值为100,其中,rr2为雨季水土保持措施下研究区产水量,qn为生态生产需水量;土壤总氮含量为tns(g/kg)当tns<2时,分值为tns/2×100,当tns≥2时,分值为100;土壤总磷含量为tps(g/kg)当tps<0.1时,分值为tps/0.1×100,当tps≥0.1时,分值为100;土壤全钾含量为tks(g/kg)当tks<0.2时,分值为tks/0.2×100,当tks≥0.2时,分值为100;土壤有机质含量为som(g/kg)当som<40时,分值为som/40×100,当som≥40时,分值为100;水体总氮含量为tnw(mg/l)当tnw符合ⅰ类水质标准时,分值为100,当tnw符合ⅱ类水质标准时,分值为80,当tnw符合ⅲ类水质标准时,分值为70,当tnw符合ⅳ类水质标准时,分值为50,当tnw符合ⅴ类水质标准时,分值为0;水体总磷含量为tpw(mg/l)当tpw符合ⅰ类水质标准时,分值为100,当tpw符合ⅱ类水质标准时,分值为80,当tpw符合ⅲ类水质标准时,分值为70,当tpw符合ⅳ类水质标准时,分值为50,当tpw符合ⅴ类水质标准时,分值为0;水体氨氮含量为nh3-n(mg/l)当nh3-n符合ⅰ类水质标准时,分值为100,当nh3-n符合ⅱ类水质标准时,分值为80,当nh3-n符合ⅲ类水质标准时,分值为70,当nh3-n符合ⅳ类水质标准时,分值为50,当nh3-n符合ⅴ类水质标准时,分值为0;水体化学需氧量为codcr(mg/l)当codcr符合ⅰ类水质标准时,分值为100,当codcr符合ⅱ类水质标准时,分值为80,当codcr符合ⅲ类水质标准时,分值为70,当codcr符合ⅳ类水质标准时,分值为50,当codcr符合ⅴ类水质标准时,分值为0;生境退化水平为degrad当degrad=1时,分值为0,当0<degrad<1时,分值为(1-degrad)×100,当degrad=0时,分值为100;生境稀缺性为rarity当rarity=1时,分值为0,当0<rarity<1时,分值为(1-rarity)×100,当rarity=0时,分值为100;储存在地上生物量中的碳为c-above,c-above如下计算:0.48*c_above_f的分值 0.09*c_above_g的分值 0.26*c_above_grass的分值 0.03*c_above_s的分值 0.14*c_above_t的分值,其中,针对林地储存在地上生物量中的碳为c_above_f,当c_above_f<140时,分值为0,当c_above_f≥140时,分值为(1-140/(c_above_f))×100;针对水田储存在地上生物量中的碳为c_above_g,当c_above_g<25时,分值为0,当c_above_g≥25时,分值为(1-25/(c_above_g))×100;针对草地储存在地上生物量中的碳为c_above_grass,当c_above_grass<15时,分值为0,当c_above_grass≥15时,分值为(1-15/(c_above_grass))×100;针对灌木地储存在地上生物量中的碳为c_above_s,当c_above_s<30时,分值为0,当c_above_s≥30时,分值为(1-30/(c_above_s))×100;针对梯田储存在地上生物量中的碳为c_above_t,当c_above_t<29时,分值为0,当c_above_t≥29时,分值为(1-29/(c_above_t))×100;储存在地下生物量中的碳为c_belowc_below如下计算:0.48*c_below_f的分值 0.09*c_below_g的分值 0.26*c_below_grass的分值 0.03*c_below_s的分值 0.14*c_below_t的分值,其中,针对林地储存在地下生物量中的碳为c_below_f,当c_below_f<70时,分值为0,当c_below_f≥70时,分值为(1-70/(c_below_f))×100;针对水田储存在地下生物量中的碳为c_below_g,当c_below_g<30时,分值为0,当c_below_g≥30时,分值为(1-30/(c_below_g))×100;针对草地储存在地下生物量中的碳为c_below_grass,当c_below_grass<35时,分值为0,当c_below_grass≥35时,分值为(1-35/(c_below_grass))×100;针对灌木地储存在地下生物量中的碳为c_below_s,当c_below_s<30时,分值为0,当c_below_s≥30时,分值为(1-30/(c_below_s))×100;针对梯田储存在地下生物量中的碳为c_below_t,当c_below_t<30时,分值为0,当c_below_t≥30时,分值为(1-30/(c_below_t))×100;储存在土壤中的碳为c_soilc_soil如下计算:0.48*c_soil_f的分值 0.09*c_soil_g的分值 0.26*c_soil_grass的分值 0.03*c_soil_s的分值 0.14*c_soil_t的分值,其中,针对林地储存在土壤中的碳为c_soil_f,当c_soil_f<35时,分值为0,当c_soil_f≥35时,分值为(1-35/(c_soil_f))×100;针对水田储存在土壤中的碳为c_soil_g,当c_soil_g<25时,分值为0,当c_soil_g≥2 5时,分值为(1-25/(c_soil_g))×100;针对草地储存在土壤中的碳为c_soil_grass,当c_soil_grass<30时,分值为0,当c_soil_grass≥30时,分值为(1-30/(c_soil_grass))×100;针对灌木地储存在土壤中的碳为c_soil_s,当c_soil_s<30时,分值为0,当c_soil_s≥30时,分值为(1-30/(c_soil_s))×100;针对梯田储存在土壤中的碳为c_soil_t,当c_soil_t<25时,分值为0,当c_soil_t≥25时,分值为(1-25/(c_soil_t))×100;储存在植被凋落物中的碳为c_deadc_dead如下计算:0.48*c_dead_f的分值 0.09*c_dead_g的分值 0.26*c_dead_grass的分值 0.03*c_dead_s的分值 0.14*c_dead_t的分值,其中,针对林地储存在植被凋落物中的碳为c_dead_f,当c_dead_f<12时,分值为0,当c_dead-f≥12时,分值为(1-12/c_(dead_f))×100;针对水田储存在植被凋落物中的碳为c_dead_g,当c_dead_g<15时,分值为0,当c_dead_g≥15时,分值为(1-15/c_(dead_f))×100;针对草地储存在植被凋落物中的碳为c_dead_grass,当c_dead_grass<4时,分值为0,当c_dead_grass≥4时,分值为(1-4/c_(dead_grass))×100;针对灌木地储存在植被凋落物中的碳为c_dead_s,当c_dead_s<13时,分值为0,当c_dead_s≥13时,分值为(1-13/c_(dead_s))×100;针对梯田储存在植被凋落物中的碳为c_dead_t,当c_dead_t<15时,分值为0,当c_dead_t≥15时,分值为(1-15/c_(dead_t))×100;植被覆盖度为vc当vc<10%时,分值为0,当10%<vc≤80%时,分值为(vc-10%)/(80%-10%)×100,当vc>80%时,分值为100;林草覆盖率为fc当fc<20%时,分值为0,当20%<fc≤60%时,分值为(fc-20%)/(60%-20%)×100,当fc>60%时,分值为100;斑块密度为pd当0<pd≤3或pd≥30时,分值为0,当3<pd<30时,分值为(1-pd/27)×100;形状指数为lsi当1<lsi<20时,分值为lsi/20×100,当lsi≥20时,分值为100;多样性指数为shdi当0<shdi<3.4时,分值为shdi/3.9×100,当shdi≥3.4时,分值为100;观光旅游指数为pt当0<pt<100时,分值为pt/100×100,当pt≥100时,分值为100;垂钓面积指数为fa当0<fa<0.3时,分值为fa/0.3×100,当fa≥0.3时,分值为100;池塘养殖产量为fp(kg/亩)当0<fp<2rffa时,分值为fp/(2rffa)×100,当fp≥2rffa时,分值为100,其中rffa为区域统计年鉴池塘养殖产量平均值;果园产量为op(kg/亩)当0<op<2rcfa时,分值为op/(2rcfa)×100,当op≥2rcfa时,分值为100,其中rcfa为区域统计年鉴果园产量平均值。实施方式13、根据实施方式12所述的方法,其特征在于,所述果园产量采用脐橙产量来代替。实施方式14、一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质上存储有计算机程序代码,当所述计算机程序代码被计算机执行时执行实施方式1-13中任一项所述的方法。本发明具有如下有益效果:针对南方红壤丘陵区的水土流失特点和采取的水土保持措施,选择了适合南方红壤丘陵区的水土保持措施生态服务功能评价指标,其中几个评价指标更具典型性。一是调节功能中的拦蓄泥沙指标。在南方红壤丘陵区采取独特的前埂后沟水土保持措施,前埂可以阻拦梯田田面上的泥沙,防治流失到下一级田面;后沟可以截留梯壁和田面上冲刷的泥沙。前埂后沟相结合,能够有效拦截坡面梯田上的泥沙,使流失的泥沙量降低到较低水平。二是调节功能中的调控径流。山腰修建果园,以种植脐橙为主。南方红壤丘陵区雨季降水充沛,为了保证果树的正常生长,梯田田面和坡面以排水为主,通过路网排水沟、水平竹节沟等将坡面地表径流排出梯田田面。在旱季南方红壤丘陵区的降雨不足,不能满足果树生长的需水要求,因此旱季以蓄水为主。为保证果树和顶林的正常生长,还需要定期进行回灌,即利用存储在蓄水池、塘坝中的水进行灌溉。三是供给功能中的提供果园产量。选择供给功能中的果园产量作为其中之一的评价指标,更好地突出南方红壤丘陵区的地方特色,使评价体系更加完整。农林复合,既能减轻水土流失,又能发展经济,改善生态环境。经过以小流域为单元的水土流失治理和适用于南方红壤丘陵区的水土保持措施生态服务功能评价指标体系,最终实现经济效益和生态效益的提高,进而为优化小流域水土保持措施布局提供依据。附图说明图1至图18为本发明具体实施方式中各级指标评价结果示意图,其中,图1至图11为三级指标评价结果示意图,图12至图15为二级指标评价结果示意图,图16为一级指标评价结果示意图,图17为四大功能评价结果示意图,图18为所有基本生态指标评价结果示意图。图19至图36为本发明实施例中各级指标评价结果示意图,其中,图19至图29为三级指标评价结果示意图,图30至图33为二级指标评价结果示意图,图34为一级指标评价结果示意图,图35为四大功能评价结果示意图,图36为所有基本生态指标评价结果示意图。具体地:图1是拦蓄泥沙sr示意图;图2是为调控径流rr示意图;图3是保持和改良土壤肥力sc示意图;图4是净化水质w示意图;图5是维持生物多样性bd示意图;图6是固碳cs示意图;图7是维持生态系统功能em;图8是景观格局lp示意图;图9是休闲娱乐el示意图;图10是提供渔产品ff示意图;图11是提供林产品cf示意图;图12是调节功能regulation示意图;图13是支持功能support示意图;图14是文化功能culture示意图;图15是供给功能provision示意图;图16是一级指标示意图;图17是四大功能示意图;图18是所有指标示意图;图19是拦蓄泥沙sr示意图;图20是调控径流rr示意图;图21是保持和改良土壤肥力sc示意图;图22是净化水质w示意图;图23是维持生物多样性bd示意图;图24是固碳cs示意图;图25是维持生态系统功能em;图26是景观格局lp示意图;图27是休闲娱乐el示意图;图28是提供渔产品ff示意图;图29是提供林产品cf示意图;图30是调节功能regulation示意图;图31是支持功能support示意图;图32是文化功能culture示意图;图33是供给功能provision示意图;图34是一级指标示意图;图35是四大功能示意图;图36是所有指标示意图。具体实施方式为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例的附图,对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本公开的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。在本申请中,除非特别指出或者根据上下文的理解可以得出不同的含义,否则各个术语具有本领域通常理解的含义。在本申请中,“基本生态指标”、“基本生态指标的值”等类似术语具有相同的含义,都是指获得的某个基本生态指标(也成为四级指标)的实际数值,该数值可以通过实际测量、计算机模拟计算、调查、和/或其组合而获得。基本生态指标的值在本申请中往往不直接用于水土保持措施生态服务功能评价值的计算,而是先转化成相应的得分之后再进行计算。本申请中的术语“流域”和“小流域”具有相同的含义,可以互换使用,都是指:二、三级支流以下以分水岭和下游河道出口断面为界集水面积在50平方千米以下的相对独立和封闭的自然汇水区域。小流域一般面积不超过50平方千米。小流域的基本组成单位是微流域,是为精确划分自然流域边界并形成流域拓扑关系而划定的最小自然集水单元。本申请依据生态服务功能和水土保持生态服务功能原理,并结合红壤丘陵区特征,建立了适用于红壤丘陵区坡地果园的水土保持措施生态服务功能评价的四级指标体系。一级指标是指生态服务功能指标,二级指标(或称功能分类)包括四大生态服务功能指标(调节功能、支持功能、文化功能和供给功能),三级指标(或称支持分类)为四大生态功能的支持指标,共11个,四级指标(或称基本生态指标)包括泥沙流失率、土壤有机质含量、生境退化质量、多样性指数等在内的26个适用于红壤丘陵区的水土保持措施生态服务功能评价的指标。基于所述四级指标体系,本发明公开了一种流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其包括:获得与该流域的水土保持措施生态服务功能相关的基本生态指标,对各个基本生态指标赋予权重,对各个基本生态指标的值进行打分,并进行加权求和,获得水土保持措施生态服务功能评价值,其中所述基本生态指标包括与泥沙流失相关的指标,与雨季径流调控相关的指标,和与旱季径流调控相关的指标,任选地包括与提供林产品相关的指标。南方红壤丘陵区小流域特殊的地貌要求在对该区域进行水土保持措施生态服务功能评价时,增加以上所述的基本生态指标,本发明的方法特别适合于对南方红壤丘陵区小流域的水土保持措施生态服务功能进行评价,从而既可以根据实际的基本生态指标对该小流域的水土保持措施生态服务功能现状进行评价,也可以根据预计的“基本生态指标”对未来的水土保持生态服务功能现状进行预测,从而为对小流域进行水土保持措施的改进提供依据,提供经济高效的改善方案。在一些实施方式中,所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,每个基本生态指标的权重为三个权重之积:基本权重,支持权重,和功能权重。将每个基本生态指标的权重放在各个层次中去考虑,便于在不同的层级调整评价方法,获得更加科学客观的评价结果。在一些实施方式中,所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中所述的基本生态指标分成多个支持分类,在每个支持分类中的基本生态指标具有各自的基本权重;多个支持分类又分为多个功能分类,在每个功能分类中的支持分类具有各自的支持权重;每个功能分类具有各自对应的功能权重。每个基本生态指标在各自的支持分类上获得基本权重,在功能分类上获得支持权重,同时获得该功能分类的功能权重。在一些实施方式中,所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中在每个支持分类中的基本权重是归一化的,在每个功能分类中的支持权重是归一化的,功能权重之间是归一化的,所有的基本生态指标结合每个指标的内涵和原理设定为统一标准的打分值,从而使得获得的水土保持措施生态服务功能评价值的标准化的数值。将评分标准化,权重归一化之后,最终的水土保持措施生态服务功能评价值是标准化的数值,能够明显反映出被评价对象的水土保持措施生态服务功能,便于决策。在本申请中,归一化是指将被归一化的对象按比例扩大或者缩小之后的和为1。在一些实施方式中,所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,所述基本生态指标包括:泥沙流失率作为所述的与泥沙流失相关的指标、雨季径流调控率作为所述的与雨季径流调控相关的指标、旱季径流调控率作为所述的与旱季径流调控相关的指标、土壤总氮含量、土壤总磷含量、土壤全钾含量、土壤有机质含量、水体总氮含量、水体总磷含量、水体氨氮含量、水体化学需氧量含量、生境退化水平、生境稀缺性、储存在地上生物量中的碳、储存在地下生物量中的碳、储存在土壤中的碳、储存在植被凋落物中的碳、植被覆盖度、林草覆盖率、面积指数、形状指数、多样性指数、观光旅游指数、垂钓面积指数、池塘养殖产量、果园产量作为所述的与提供林产品相关的指标。在一些实施方式中,所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,支持分类包括:拦蓄泥沙,调控径流,保持和改良土壤肥力,净化水质,维持生物多样性,固碳,维持生态系统功能,景观格局,休闲娱乐,提供渔产品,提供林产品。在一些实施方式中,所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,功能分类包括:调节功能,支持功能,文化功能和供给功能。在一些实施方式中,所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,所述功能分类、支持分类、基本生态指标的分类以及所述归一化功能权重、归一化支持权重、归一化基本权重如表1所示:表1水土保持措施生态服务功能评价指标体系在一些实施方式中,所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,所述的基本生态指标的值通过实际测量、计算机模拟计算和/或调查获得;所述的功能权重、支持权重和基本权重为预设值,或者通过层次分析法、因子分析方法或其组合获得。在一些实施方式中,所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,所述统一标准的打分值为0至100之间的数,从而使得获得的水土保持措施生态服务功能评价值为0至100之间的标准化的数值。得到的分数为0-100之间的数值,更加容易理解,便于决策。在一些实施方式中,所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,针对四级指标中各评价指标,结合指标的内涵和原理,选择评分标准值,进行打分(0-100分),通过评价指标体系及权重,计算四级各指标上级指标的分值,最终得到不同级别指标的分值,从而确定了定了水土保持措施生态服务功能评价评分体系。所述评分体系包含如下内容:(1)调节功能(regulaition)调节功能包括拦蓄泥沙、调控径流、保持和改良土壤肥力、净化水质4个三级指标。对这4个三级指标所包含的四级指标的评分标准描述如下。①拦蓄泥沙sr拦蓄泥沙三级指标包含泥沙流失率(srr)1个四级指标。泥沙流失率(sr)采用公式来计算,其中,泥沙流失量a(t/(hm2·a)),土壤容许流失量t(t/(hm2·a))。泥沙流失量越大,拦蓄的泥沙少,在容许流失量一定的条件下,泥沙流失率就越大,说明拦蓄泥沙的能力越弱。利用rusle模型计算泥沙流失量a。当a≥t时,说明该地区拦蓄泥沙的能力不能满足当地最低水土保持的标准,分值为0。当a≤0时,拦蓄能力较强,打分为100分。当0<a<t时,分值为具体打分标准见表1,其中南方红壤丘陵区土壤容许流失量采用t=5t/(hm2·a)。表2拦蓄泥沙四级指标评分标准②调控径流rr调控径流(三级指标)包括雨季径流调控率和旱季径流调控率2个四级指标。雨季径流调控率(rrr)评分标准:研究区雨季为4月—9月,降水充沛,降雨量会超过生态生产需水量,水土保持措施径流调控以坡面排水塘坝蓄水为主要目标,将多余的径流排除坡面并储存在塘坝以备旱季重新利用,或者增加淡水量的供给。为此,定义雨季水土保持措施下研究区产水量为(rr2),没有水保措施条件下研究区产水量为(rr1),雨季水土保持措施的径流调控量为(rr1-rr2),雨季径流调控率rrr=(rr1-rr2)/rr1。通过水保措施径流调节作用,雨季水保措施排水量越大而水保措施调控量越小则调控效果越好。当rr2=0时,打分为0分;当rr2=rr1时,打分为100分。具体打分标准见表3。采用scs-cn模型计算rr1和rr2。旱季径流调控率(rdr)评分标准:研究区旱季为3月—10月,恰逢果树结果季,为保证果树果品品质,降雨量可能不满足生产生态需水量,水土保持措施以坡面蓄水塘坝补水为主要目标,尽可能将径流存蓄在坡面供生态生产需求,如果存蓄水量不能满足生态生产需求,则将雨季存储于塘坝的水量通过灌溉系统补给坡面需求。为此,定义旱季水土保持措施下研究区产水量为(rd2),没有水保措施条件下研究区产水量为(rd1),旱季水土保持措施的径流调控量为(rd1-rd2)。通过水保措施径流调节作用,旱季水保措施坡面蓄水量越大,旱季水保措施径流调控效果越好,旱季径流调控的目标是满足生产生活需求(qn)。则旱季径流调控率(rdr)=(rd1-rd2)/qn。当旱季水保措施坡面蓄水量不能满足生态生产需水时,由雨季水保措施排水量(rr2)补充。因此,当旱季水保措施调控量与雨季水保措施排水量之和不能满足生态生产需水量需求,水保措施调控径流失败,打分为0;当旱季水保措施调控量与雨季水保措施排水量之和可满足生态生产需水量时,尽可能少利用雨季水保措施排水量作为补充,当rr2的补充量为0即,rd1-rd2≥生态生产需水量(qn)时,评分为100分,具体评分标准见表3。采用scs-cn模型计算rd1和rd2。面积定额法计算生态生产需水量qn。表3调控径流四级指标评分标准③保持和改良土壤肥力sc水保措施对土壤肥力的调节功能以实际调查为准。保持和改良土壤肥力包括土壤总氮含量tns(g/kg)、土壤总磷含量tps(g/kg)、土壤全钾tks(g/kg)、土壤有机质含量som(g/kg)四个指标,具体评分见表4。以实际调查采样实测值得到四个四级指标的数值。表4保持和改良土壤肥力四级指标评分标准④净化水质wp水保措施对水质的调节功能以实际调查为准。净化水质包含水体总氮含量tnw(mg/l)、水体总磷含量tpw(mg/l)、水体氨氮含量nh3-n(mg/l)、水体化学需氧量codcr(mg/l),各指标的评分标准参考《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)(表5),具体打分标准见表6。以实际调查采样实测得到四个四级指标的数值。表5五大类水水质标准注:五大类水水质标准来自《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)表6净化水质四级指标评分标准(2)支持功能(support)支持功能包括维持生物多样性、固碳、植被覆盖度3个三级指标。对其所包含的四级指标的评分标准描述如下。①维持生物多样性bd水保措施对生物多样性的支持功能通过invest模型实现,由生境退化水平和生境稀缺性反应生物多样性指标。维持生物多样性指标包含生境退化水平(degrad)和生境稀缺性(rarity)2个四级指标,其评分标准借鉴invest模型的评分标准,具体见表7。表7维持生物多样性四级指标评分标准②固碳cs水保措施对固碳的支持功能通过invest模型实现,固碳包含储存在地上生物量中的碳(c-above)、储存在地下生物量中的碳(c_below)、储存在土壤中的碳(c_soil)、储存在植被凋落物中的碳(c_dead)四个四级指标,评分标准的参考值借鉴invest模型的碳库表,各指标评分标准见表9。利用invest模型计算储存在地上生物量中的碳、储存在地下生物量中的碳、储存在土壤中的碳和储存在植被凋落物中的碳等四部分固持的碳,进而得到总固碳量。表9储存在地上生物量中的碳指标评分标准表10储存在地下生物量中的碳指标评分标准表11储存在土壤中的碳指标评分标准表12储存在植被凋落物中的碳指标评分标准③维持生态系统功能em维持生态系统功能em包含植被盖度vc(%)和林草覆盖覆盖率fc(%)2个四级指标。植被盖度vc(%)通过遥感解译ndvi获得:无植被覆盖:≤20%、低植被覆盖:20%-40%、中植被覆盖:40%-60%,高植被覆盖:60%-80%,全植被覆盖:>80%。当植被覆盖<10%时,打分为0,当植被覆盖>80%时,得分为100分,当植被覆盖在10%-80%时,得分为具体见表13。林草覆盖率fc(%)通过土地利用获得,林草覆盖率得划分标准分别选取20%和60%,当林草覆盖率>60%时,得分为100分,当林草覆盖率<20%时,得分为0分,具体评分标准见表13。表13林草覆盖率四级指标评分标准(3)文化功能(culture)文化功能包括景观格局和休闲娱乐2个三级指标。对这2个三级指标所包含的四级指标的评分标准描述如下。①景观格局lp景观格局(三级指标)包含面积指数、形状指数和多样性指数3个四级指标,均采用fragstas软件计算得到。面积指数用斑块密度pd=n/a表示,即单位面积斑块个数(个/km2,pd>0),n为某类型景观的斑块总数,a为对应某类型景观的斑块总面积,pd值越大表示异质景观要素斑块数量越多,景观的破碎化程度越高。取pd=30和pd=3作为标准值,认为pd≥30时,破碎化程度很高,得分为0,pd≤3时,破碎化程度太低,得分为0。当3<pd<30时,面积指数越低,得分越高,具体见表14表14面积指数评分标准形状指数lsi计算公式为e为景观中多有板块边界的总长度,a为景观板块的总面积。通过计算某一斑块形状与相同面积正方形的偏离程度来测量其形状复杂程度,斑块形状越不规则,lsi越大,得分越高。取形状指数lsi=20为标准值,此时打分为100分,当1<lsi<20时,形状指数越大,得分越高,具体评分标准见表15。表15形状指数评分标准多样性指数shdi(shdi>0)计算公式如下:其中:m为景观中斑块类型的总数,pi为斑块类型i在景观类型所占的面积比。按照m=30作为标准值,由此计算的多样性指数的标准值shdi=3.4,即当shdi≥3.4时,打分100分;当0<shdi<3.9时,多样性指数越大,得分越高,具体见表16。表16多样性指数打分标准②休闲娱乐el观光旅游指数以每月观光旅游人次来表征(pt),观光旅游人次越多,得分越高。当观光旅游人次(pt)达到100人次/月时,认为已达到很高水平,得分为100分,具体评分标准见表17。表17观光旅游指数打分标准垂钓面积指数(fa)以垂钓面积占所在区域塘坝面积的百分比表示,即fa=f/a,其中f为可用于垂钓的池塘面积,a为区域塘坝面积。当fa越大,可用于休闲娱乐场所越多,打分越高。当fa≥0.3时,认为以达到较高水平,得分为100分,具体评分标准见表18。表18垂钓面积指数评分标准(4)供给功能(provision)供给功能包括渔业食物和经济作物2个三级指标。对这2个三级指标所包含的四级指标的评分标准描述如下。①提供渔产品(ff)提供渔产品ff以池塘养殖产量fp(kg/亩)来表征,评分标准值参考区域统计年鉴,以区域统计年鉴池塘养殖产量平均值(rffa)的2倍为标准,当ff≥2rffa时,得分为100分,具体见表19。以南方红壤丘陵区江西省为例,2019年《江西统计年鉴》,当地池塘养殖产量均值(rffa)为189kg/亩,则本评价池塘养殖产量以400kg/亩为标准,当池塘养殖产量高于400kg/亩时,得分100分。表19池塘养殖产量指标评分标准②提供林产品(cf)提供林产品(cf)以果园产量op(kg/亩)来表征,评分标准值参考区域统计年鉴,以区域统计年鉴果园产量平均值(rcfa)的2倍为标准,当cp≥2rcfa时,得分为100分,具体评分见表20。以南方红壤丘陵区江西省为例,2019年《江西统计年鉴》,当地果园产量平均值(rcfa)为760kg/亩,则本评价果园产量以1520kg/亩为标准,当果园产量cp高于1520kg/亩时,得分100分。表20果园产量指标评分标准完成所有四级指标计算后,根据各四级指标的打分标准,得到每个四级指标的分数,结合各四级指标权重,可得到相应三级指标的分值,和对应的权重相乘,得到二级指标分值,结合权重,最终得到一级指标的分值,即本评价体系的最终分值。此处产生的技术效果是,在该具体的打分方案中,融入了各个评价指标的打分技术细节,为评价方法提供了具体可行的实施方案,现有技术中没有过类似的操作方式。在一些实施方式中,所述果园产量采用脐橙产量来代替。脐橙产量作为南方红壤小流域里重要的指标,尤其是在赣南地区,能够非常接近该地区所有的林产品产量,并且其产量可以较方便地通过上市的脐橙量而获得比较精确的数据,有助于精确评价该地区的生态服务功能。本申请同时公开了一种计算机可读存储介质,所述存储介质上存储有计算机程序代码,当所述计算机程序代码被计算机执行时执行本申请公开的任一项所述方法。本申请中所公开的评价方法的评价结果以雷达图和柱状图的形式显示各级指标评分结果,能够直观显示评价结果,为优化小流域水土保持措施布局提供依据,其示意图如附图1至18所示,其中,图1为拦蓄泥沙sr示意图,图2为调控径流rr示意图,图3为保持和改良土壤肥力sc示意图,图4为净化水质w示意图,图5为维持生物多样性bd示意图,图6为固碳cs示意图,图7为维持生态系统功能em示意图,图8为景观格局lp示意图,图9为休闲娱乐el示意图,图10为提供渔产品ff示意图,图11为提供林产品cf示意图,图12为调节功能regulation示意图,图13为支持功能support示意图,图14为文化功能culture示意图,图15为供给功能provision示意图,图16为一级指标示意图,图17为四大功能示意图,图18为所有指标示意图。实施例本实施例以江西省赣州市宁都县小洋村果园为评价对象,该区域是南方红壤丘陵区的一部分,也是宁都县水土保持示范基地,该小流域总面积为约30平方千米,具有不同的土地利用形式,建立了“顶林、腰果、谷农、底渔”的特色农林开发水土流失治理技术体系,结合坡面不同位置修建蓄水池、沉沙池、路网排水沟、水平竹节沟等在内的水系空间组配技术,采取了前埂后沟、梯壁种草的水土保持措施进行治理,具有一定的生态服务功能和价值。水土保持措施生态服务功能评价指标体系中包括四大生态功能(调节功能、支持功能、文化功能、供给功能)的各方面,并充分结合南方红壤丘陵区的特点,如在采取前埂后沟的水保措施基础上的拦蓄泥沙指标,考虑旱季和雨季果园不同需水情况的调控径流指标,供给功能中的果园产量,由于赣南果园以脐橙为主,因此果园产量的评价以脐橙产量表征。不同评价指标都有适合南方红壤区的计算方法,赣南作为南方红壤丘陵区的一部分,综合考虑水土流失特点、水土流失治理、生态服务功能、资源利用等各方面因素,都具有典型性和代表性。赣南宁都县小洋村果园位于水土保持示范区内,园内水土保持措施完善,利用本专利的水土保持生态服务功能评价方法完成对赣南地区的评价,针对性强,具体来说,利用rusle模型计算拦蓄泥沙量,scs-cn模型计算径流量,借助invest模型实现生境质量和固碳指标计算,使用遥感解译ndvi获得植被盖度数据,通过实验室内实验测定土壤肥力指标和水质指标含量,最后采用预设的权重值进行评价,评价指标明确,计算方法具体,评价方法合适。预设的权重值如表21所示,表21中括号中的数值即为归一化的权重值。表21水土保持措施生态服务功能评价指标体系按照本专利所提出的小流域水土保持生态服务功能评价体系,计算各级指标数值,并对各级指标进行评分,结果显示如附图19-36所示,其中,图19为拦蓄泥沙sr示意图,图20为调控径流rr示意图,图21为保持和改良土壤肥力sc示意图,图22为净化水质w示意图,图23为维持生物多样性bd示意图,图24为固碳cs示意图,图25为维持生态系统功能em示意图,图26为景观格局lp示意图,图27为休闲娱乐el示意图,图28为提供渔产品ff示意图,图29为提供林产品cf示意图,图30为调节功能regulation示意图,图31为支持功能support示意图,图32为文化功能culture示意图,图33为供给功能provision示意图,图34为一级指标示意图,图35为四大功能示意图,图36为所有指标示意图,(注:图中空白说明指标值为0)。各级指标的评价结果用标准化的数值形式呈现,评分标准化后,各级指标可进行横向和纵向比较,揭示不同生态服务功能之间、不同时期的评价结果。评价结果分值越高,说明该地区的水土保持生态服务功能越好。标准化后,用百分制呈现评价结果,如图34所示,赣南小洋村果园最终评价结果得分为41分,和100相比说明该果园的水土保持生态服务功能还不够好,有很大的提升空间。四大功能评价结果如图35所示,四大功能比较不协调,其中供给功能得分为0,文化功能得分很低,充分反映了该果园为3年树龄的脐橙果园,没有脐橙产量、渔业产量及观光旅游的游客量,文化功能和供给功能亟待提高。支持功能和调节功能得分相对文化功能和供给功能高一些,反映出该果园内的水土保持措施较完善,植被覆盖情况和生态系统功能良好。具体的计算过程如下所示:一、调节功能(0.4)regulation1.拦蓄泥沙sr(0.4)①泥沙流失率srr(1)基于rusle模型和表2拦蓄泥沙四级指标评分标准,得到泥沙流失率srr得分为90分。三级指标拦蓄泥沙sr得分:泥沙流失率srr90分×权重1=90分。2.调控径流rr(0.3)①雨季径流调控率rr(0.4)②旱季径流调控率rdr(0.6)基于scs-cn模型计算得到雨季和旱季径流调控量,结合表3调控径流四级指标评分标准,雨季径流调控率rr得分为:94分,旱季径流调控率rdr得分为:0分。三级指标调控径流rr得分:雨季径流调控率rr94分×权重0.4 旱季径流调控率rdr0分×权重0.6=38分。3.保持和改良土壤肥力sc(0.15)①土壤总氮含量tns(0.25)②土壤总磷含量tps(0.22)③土壤全钾含量tks(0.18)④土壤有机质含量som(0.35)实验测定得到的土壤肥力指标含量如下表:结合表4保持和改良土壤肥力四级指标评分标准可得,土壤总氮含量tns得分:18,土壤总磷含量tps得分:100,土壤全钾含量tks得分:100,土壤有机质含量som得分:17。三级指标保持和改良土壤肥力sc得分:18×权重0.25 100×权重0.22 100×权重0.18 17×权重0.35=50分。4.净化水质wp(0.15)①水体总氮含量tnw(0.12)②水体总磷含量tpw(0.28)③水体氨氮含量nh3-n(0.25)④水体化学需氧量含量codcr(0.35)实验测定得到的水质的四个指标含量如下表:总氮mg/l总磷mg/l氨氮mg/l化学需氧量mg/l2.480.020.2619.48结合表6净化水质四级指标评分标准,四个指标得分如下:水体总氮得分0分,总磷得分80分,氨氮得分80分,化学需氧量70分。净化水质wp得分为:0×权重0.12 80×权重0.28 80×权重0.25 70×权重0.35=67分。二级指标调节功能得分:拦蓄泥沙sr90分×权重0.4 调控径流rr38分×权重0.3 保持和改良土壤肥力sc50分×权重0.15 净化水质wp67分×权重0.15=65分。二、支持功能(0.3)support1.维持生物多样性bd(0.35)①生境退化水平degrad(0.7)②生境稀缺性rarity(0.3)基于invest模型中的habitatquality模块计算出生境退化水平和生境稀缺性,结合表7维持生物多样性四级指标评分标准,得分为0,因此维持生物多样性bd得分为0。2.固碳cs(0.35)①储存在地上生物量中的碳c_above(0.35)②储存在地下生物量中的碳c_below(0.15)③储存在土壤中的碳c_soil(0.38)④储存在植被凋落物中的碳c_dead(0.12)基于invest模型中的carbon模块计算出的四部分碳含量,结合表9储存在地上生物量中的碳指标评分标准、表10储存在地下生物量中的碳指标评分标准、表11储存在土壤中的碳指标评分标准和表12储存在植被凋落物中的碳指标评分标准得到四部分得分为:c_above为57分,c_below为51分,c_soil得分51分,c_dead得分57分。固碳cs得分为:57×权重0.35 51×权重0.15 51×权重0.38 57×权重0.12=54分。3.维持生态系统功能em(0.3)①植被覆盖度vc(0.4)②林草覆盖率fc(0.6)结合表13林草覆盖率四级指标评分标准,植被覆盖度vc得分为78分,林草覆盖率fc得分83分。维持生态系统功能em得分:植被覆盖度vc78分×权重0.4 林草覆盖率fc83分×权重0.6=81分。二级指标支持功能得分:维持生物多样性bd0分×权重0.35 固碳cs54分×权重0.35 维持生态系统功能em81分×权重0.3=43分。三、文化功能(0.1)culture1.景观格局lp(0.6)①面积指数pd(0.44)面积指数pd为5.37,结合表14面积指数评分标准pd指标得分为46。②形状指数lsi(0.14)形状指数lsi为4.96,结合表15形状指数评分标准lsi指标得分为25。③多样性指数shdi(0.42)多样性指数shdi为1.3,结合表16多样性指数打分标准shdi得分为21。景观格局lp得分:pd×权重0.44 lsi×权重0.14 shdi×权重0.42=33分。2.休闲娱乐el(0.4)①观光旅游指数pt(0.6)观光旅游人次为0,结合表17观光旅游指数打分标准,观光旅游指数pt得分为0。②垂钓面积指数fa(0.4)垂钓面积指数fa为0,结合表18垂钓面积指数评分标准,垂钓面积指数fa得分为0。休闲娱乐el得分:观光旅游指数pt×权重0.6 垂钓面积指数fa×权重0.4=0分。二级指标文化功能得分:景观格局lp得分33×权重0.6 休闲娱乐el得分0×权重0.4=20分。四、供给功能(0.2)provision1.提供渔产品ff(0.32)①池塘养殖产量fp(1)池塘养殖产量为0,结合表19池塘养殖产量指标评分标准,池塘养殖产量指标得分为0,三级指标提供渔产品得分为0。2.提供林产品(cf)②果园产量op(0.68)调查得到果园中脐橙产量为0,结合表20果园产量指标评分标准,果园产量指标得分为0,三级指标提供林产品得分为0。二级指标供给功能得分:提供渔产品得分0×权重0.32 提供林产品得分0×权重0.68=0分。由上述可得:二级指标调节功能得分:65分,支持功能得分为43分,文化功能得分20分,供给功能得分0分,最终一级指标水保生态服务功能(wces)得分为:调节功能65分×权重0.4 支持功能43分×权重0.3 文化功能20分×权重0.1 供给功能0分×权重0.2=41分。当前第1页1 2 3 
技术特征:

1.一种流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其包括:

获得与该流域的水土保持措施生态服务功能相关的基本生态指标(也称为四级指标),对各个基本生态指标(四级指标)赋予权重,对各个基本生态指标(四级指标)的值进行打分,并进行加权求和,获得水土保持措施生态服务功能评价值(也称为一级指标),

其中所述基本生态指标(四级指标)包括与泥沙流失相关的指标,与雨季径流调控相关的指标,和与旱季径流调控相关的指标,任选地包括与提供林产品相关的指标。

2.根据权利要求1所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,每个基本生态指标(四级指标)的权重为以下三个权重之积:基本权重,支持权重,和功能权重。

3.根据权利要求2所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中所述的基本生态指标(四级指标)分成多个支持分类(也称为三级指标),在每个支持分类(三级指标)中的基本生态指标(四级指标)具有各自的基本权重;多个支持分类(三级指标)又分为多个功能分类(也称为二级指标),在每个功能分类(二级指标)中的支持分类(三级指标)具有各自的支持权重;每个功能分类(二级指标)具有各自对应的功能权重。

4.根据权利要求3所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中在每个支持分类(三级指标)中的基本权重是归一化的,在每个功能分类(二级指标)中的支持权重是归一化的,功能权重之间是归一化的,所有的基本生态指标(四级指标)结合每个指标的内涵和原理设定为统一标准的打分值,从而使得获得的水土保持措施生态服务功能评价值(一级指标)是标准化的数值。

5.根据权利要求3所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,所述基本生态指标(四级指标)包括:泥沙流失率作为所述的与泥沙流失相关的指标、雨季径流调控率作为所述的与雨季径流调控相关的指标、旱季径流调控率作为所述的与旱季径流调控相关的指标、土壤总氮含量、土壤总磷含量、土壤全钾含量、土壤有机质含量、水体总氮含量、水体总磷含量、水体氨氮含量、水体化学需氧量含量、生境退化水平、生境稀缺性、储存在地上生物量中的碳、储存在地下生物量中的碳、储存在土壤中的碳、储存在植被凋落物中的碳、植被覆盖度、林草覆盖率、面积指数、形状指数、多样性指数、观光旅游指数、垂钓面积指数、池塘养殖产量、果园产量作为所述的与提供林产品相关的指标。

6.根据权利要求3所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,支持分类(三级指标)包括:拦蓄泥沙,调控径流,保持和改良土壤肥力,净化水质,维持生物多样性,固碳,维持生态系统功能,景观格局,休闲娱乐,提供渔产品,提供林产品。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,功能分类(二级指标)包括:调节功能,支持功能,文化功能和供给功能。

8.根据权利要求3至6中任一项所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,

调节功能

调节功能分类的归一化功能权重为0.3至0.5,包括以下支持分类(三级指标):拦蓄泥沙,调控径流,保持和改良土壤肥力,净化水质;在该调节功能分类下,拦蓄泥沙的归一化支持权重为0.3至0.5,调控径流的归一化支持权重为0.2至0.4,保持和改良土壤肥力的归一化支持权重为0.1至0.2,净化水质的归一化支持权重为0.1至0.2;

支持功能

支持功能分类的归一化功能权重为0.2至0.4,包括以下支持分类(三级指标):维持生物多样性,固碳,维持生态系统功能;在该支持功能分类下,维持生物多样性的归一化支持权重为0.3至0.4,固碳的归一化支持权重为0.3至0.4,维持生态系统功能的归一化支持权重为0.25至0.35;

文化功能

文化功能分类的归一化功能权重为0.05至0.15,包括以下支持分类(三级指标):景观格局,休闲娱乐;在该文化功能分类下,景观格局的归一化支持权重为0.5至0.7,休闲娱乐的归一化支持权重为0.3至0.5;

供给功能

供给功能分类的归一化功能权重为0.15至0.25,包括以下支持分类(三级指标):提供渔产品,提供林产品;在该供给功能分类下,提供渔产品的归一化支持权重为0.28至0.37,提供林产品的归一化支持权重为0.63至0.72。

9.根据权利要求3至6中任一项所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,

拦蓄泥沙支持分类

拦蓄泥沙支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):泥沙流失率;在该支持分类下,泥沙流失率的归一化基本权重为0.9至1;

调控径流支持分类

调控径流支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):雨季径流调控率,旱季径流调控率;在该支持分类下,雨季径流调控率的归一化基本权重为0.3至0.5,旱季径流调控率的归一化基本权重为0.5至0.7;

保持和改良土壤肥力支持分类

保持和改良土壤肥力支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):土壤总氮含量、土壤总磷含量、土壤全钾含量、土壤有机质含量;在该支持分类下,土壤总氮含量的归一化基本权重为0.2至0.3,土壤总磷含量的归一化基本权重为0.2至0.25,土壤全钾含量的归一化基本权重为0.15至0.2,土壤有机质含量的归一化基本权重为0.3至0.4;

净化水质支持分类

净化水质支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):水体总氮含量、水体总磷含量、水体氨氮含量、水体化学需氧量含量;在该支持分类下,水体总氮含量的归一化基本权重为0.1至0.15,水体总磷含量的归一化基本权重为0.25至0.3,水体氨氮含量的归一化基本权重为0.2至0.3,水体化学需氧量含量的归一化基本权重为0.3至0.4;

维持生物多样性支持分类

维持生物多样性支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):生境退化水平、生境稀缺性;在该支持分类下,生境退化水平的归一化基本权重为0.6至0.8,生境稀缺性的归一化基本权重为0.2至0.4;

固碳支持分类

固碳支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):储存在地上生物量中的碳、储存在地下生物量中的碳、储存在土壤中的碳、储存在植被凋落物中的碳;在该支持分类下,储存在地上生物量中的碳的归一化基本权重为0.3至0.4,储存在地下生物量中的碳的归一化基本权重为0.1至0.2,储存在土壤中的碳的归一化基本权重为0.35至0.4,储存在植被凋落物中的碳的归一化基本权重为0.1至0.15;

维持生态系统功能支持分类

维持生态系统功能支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):植被覆盖度、林草覆盖率;在该支持分类下,植被覆盖度的归一化基本权重为0.3至0.5、林草覆盖率的归一化基本权重为0.5至0.7;

景观格局支持分类

景观格局支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):面积指数、形状指数、多样性指数;在该支持分类下,面积指数的归一化基本权重为0.4至0.5,形状指数的归一化基本权重为0.1至0.2,多样性指数的归一化基本权重为0.4至0.5;

休闲娱乐支持分类

休闲娱乐支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):观光旅游指数、垂钓面积指数;在该支持分类下,观光旅游指数的归一化基本权重为0.5至0.7,垂钓面积指数的归一化基本权重为0.3至0.5;

提供渔产品支持分类

提供渔产品支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):池塘养殖产量;在该支持分类下,池塘养殖产量的归一化基本权重为0.9至1;

提供林产品支持分类

提供林产品支持分类包括以下基本生态指标(四级指标):果园产量;在该支持分类下,果园产量的归一化基本权重为0.9至1,例如所述果园产品采用脐橙产量来代替。

10.根据前述权利要求中任一项所述的流域内水土保持措施生态服务功能评价方法,其中,

所述的基本生态指标的值通过实际测量、计算机模拟计算、调查、和/或其组合获得;所述的功能权重、支持权重和基本权重为预设值,或者通过层次分析法、因子分析方法或其组合获得。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,

所述统一标准的打分值为0至100之间的数,从而使得获得的水土保持措施生态服务功能评价值为0至100之间的标准化的数值。

12.根据权利要求11所述的方法,其中,

泥沙流失率为sr

当sr≥1时,分值为0,

当0<sr<1时,分值为(1-sr)*100,

当sr≤0时,分值为100;

雨季径流调控率为rrr

当rrr=0时,分值为100分,

当0<rrr<1时,分值为(1-rrr)×100,

当rrr=1时,分值为0分;

旱季径流调控率为rdr

时,分值为0,

rdr<1时,分值为rdr×100,

rdr≥1时,分值为100,

其中,rr2为雨季水土保持措施下研究区产水量,qn为生态生产需水量;

土壤总氮含量为tns(g/kg)

当tns<2时,分值为tns/2×100,

当tns≥2时,分值为100;

土壤总磷含量为tps(g/kg)

当tps<0.1时,分值为tps/0.1×100,

当tps≥0.1时,分值为100;

土壤全钾含量为tks(g/kg)

当tks<0.2时,分值为tks/0.2×100,

当tks≥0.2时,分值为100;

土壤有机质含量为som(g/kg)

当som<40时,分值为som/40×100,

当som≥40时,分值为100;

水体总氮含量为tnw(mg/l)

当tnw符合ⅰ类水质标准时,分值为100,

当tnw符合ⅱ类水质标准时,分值为80,

当tnw符合ⅲ类水质标准时,分值为70,

当tnw符合ⅳ类水质标准时,分值为50,

当tnw符合ⅴ类水质标准时,分值为0;

水体总磷含量为tpw(mg/l)

当tpw符合ⅰ类水质标准时,分值为100,

当tpw符合ⅱ类水质标准时,分值为80,

当tpw符合ⅲ类水质标准时,分值为70,

当tpw符合ⅳ类水质标准时,分值为50,

当tpw符合ⅴ类水质标准时,分值为0;

水体氨氮含量为nh3-n(mg/l)

当nh3-n符合ⅰ类水质标准时,分值为100,

当nh3-n符合ⅱ类水质标准时,分值为80,

当nh3-n符合ⅲ类水质标准时,分值为70,

当nh3-n符合ⅳ类水质标准时,分值为50,

当nh3-n符合ⅴ类水质标准时,分值为0;

水体化学需氧量为codcr(mg/l)

当codcr符合ⅰ类水质标准时,分值为100,

当codcr符合ⅱ类水质标准时,分值为80,

当codcr符合ⅲ类水质标准时,分值为70,

当codcr符合ⅳ类水质标准时,分值为50,

当codcr符合ⅴ类水质标准时,分值为0;

生境退化水平为degrad

当degrad=1时,分值为0,

当0<degrad<1时,分值为(1-degrad)×100,

当degrad=0时,分值为100;

生境稀缺性为rarity

当rarity=1时,分值为0,

当0<rarity<1时,分值为(1-rarity)×100,

当rarity=0时,分值为100;

储存在地上生物量中的碳为c-above,

c-above如下计算:0.48*c_above_f的分值 0.09*c_above_g的分值 0.26*c_above_grass的分值 0.03*c_above_s的分值 0.14*c_above_t的分值,

其中,针对林地储存在地上生物量中的碳为c_above_f,

当c_above_f<140时,分值为0,

当c_above_f≥140时,分值为(1-140/(c_above_f))×100;

针对水田储存在地上生物量中的碳为c_above_g,

当c_above_g<25时,分值为0,

当c_above_g≥25时,分值为(1-25/(c_above_g))×100;

针对草地储存在地上生物量中的碳为c_above_grass,

当c_above_grass<15时,分值为0,

当c_above_grass≥15时,分值为(1-15/(c_above_grass))×100;

针对灌木地储存在地上生物量中的碳为c_above_s,

当c_above_s<30时,分值为0,

当c_above_s≥30时,分值为(1-30/(c_above_s))×100;

针对梯田储存在地上生物量中的碳为c_above_t,

当c_above_t<29时,分值为0,

当c_above_t≥29时,分值为(1-29/(c_above_t))×100;

储存在地下生物量中的碳为c_below

c_below如下计算:0.48*c_below_f的分值 0.09*c_below_g的分值 0.26*c_below_grass的分值 0.03*c_below_s的分值 0.14*c_below_t的分值,

其中,针对林地储存在地下生物量中的碳为c_below_f,

当c_below_f<70时,分值为0,

当c_below_f≥70时,分值为(1-70/(c_below_f))×100;

针对水田储存在地下生物量中的碳为c_below_g,

当c_below_g<30时,分值为0,

当c_below_g≥30时,分值为(1-30/(c_below_g))×100;

针对草地储存在地下生物量中的碳为c_below_grass,

当c_below_grass<35时,分值为0,

当c_below_grass≥35时,分值为(1-35/(c_below_grass))×100;

针对灌木地储存在地下生物量中的碳为c_below_s,

当c_below_s<30时,分值为0,

当c_below_s≥30时,分值为(1-30/(c_below_s))×100;

针对梯田储存在地下生物量中的碳为c_below_t,

当c_below_t<30时,分值为0,

当c_below_t≥30时,分值为(1-30/(c_below_t))×100;

储存在土壤中的碳为c_soil

c_soil如下计算:0.48*c_soil_f的分值 0.09*c_soil_g的分值 0.26*c_soil_grass的分值 0.03*c_soil_s的分值 0.14*c_soil_t的分值,

其中,针对林地储存在土壤中的碳为c_soil_f,

当c_soil_f<35时,分值为0,

当c_soil_f≥35时,分值为(1-35/(c_soil_f))×100;

针对水田储存在土壤中的碳为c_soil_g,

当c_soil_g<25时,分值为0,

当c_soil_g≥2 5时,分值为(1-25/(c_soil_g))×100;

针对草地储存在土壤中的碳为c_soil_grass,

当c_soil_grass<30时,分值为0,

当c_soil_grass≥30时,分值为(1-30/(c_soil_grass))×100;

针对灌木地储存在土壤中的碳为c_soil_s,

当c_soil_s<30时,分值为0,

当c_soil_s≥30时,分值为(1-30/(c_soil_s))×100;

针对梯田储存在土壤中的碳为c_soil_t,

当c_soil_t<25时,分值为0,

当c_soil_t≥25时,分值为(1-25/(c_soil_t))×100;

储存在植被凋落物中的碳为c_dead

c_dead如下计算:0.48*c_dead_f的分值 0.09*c_dead_g的分值 0.26*c_dead_grass的分值 0.03*c_dead_s的分值 0.14*c_dead_t的分值,

其中,针对林地储存在植被凋落物中的碳为c_dead_f,

当c_dead_f<12时,分值为0,

当c_dead-f≥12时,分值为(1-12/c_(dead_f))×100;

针对水田储存在植被凋落物中的碳为c_dead_g,

当c_dead_g<15时,分值为0,

当c_dead_g≥15时,分值为(1-15/c_(dead_f))×100;

针对草地储存在植被凋落物中的碳为c_dead_grass,

当c_dead_grass<4时,分值为0,

当c_dead_grass≥4时,分值为(1-4/c_(dead_grass))×100;

针对灌木地储存在植被凋落物中的碳为c_dead_s,

当c_dead_s<13时,分值为0,

当c_dead_s≥13时,分值为(1-13/c_(dead_s))×100;

针对梯田储存在植被凋落物中的碳为c_dead_t,

当c_dead_t<15时,分值为0,

当c_dead_t≥15时,分值为(1-15/c_(dead_t))×100;

植被覆盖度为vc

当vc<10%时,分值为0,

当10%<vc≤80%时,分值为(vc-10%)/(80%-10%)×100,

当vc>80%时,分值为100;

林草覆盖率为fc

当fc<20%时,分值为0,

当20%<fc≤60%时,分值为(fc-20%)/(60%-20%)×100,

当fc>60%时,分值为100;

斑块密度为pd

当0<pd≤3或pd≥30时,分值为0,

当3<pd<30时,分值为(1-pd/27)×100;

形状指数为lsi

当1<lsi<20时,分值为lsi/20×100,

当lsi≥20时,分值为100;

多样性指数为shdi

当0<shdi<3.4时,分值为shdi/3.9×100,

当shdi≥3.4时,分值为100;

观光旅游指数为pt

当0<pt<100时,分值为pt/100×100,

当pt≥100时,分值为100;

垂钓面积指数为fa

当0<fa<0.3时,分值为fa/0.3×100,

当fa≥0.3时,分值为100;

池塘养殖产量为fp(kg/亩)

当0<fp<2rffa时,分值为fp/(2rffa)×100,

当fp≥2rffa时,分值为100,

其中rffa为区域统计年鉴池塘养殖产量平均值;

果园产量为op(kg/亩)

当0<op<2rcfa时,分值为op/(2rcfa)×100,

当op≥2rcfa时,分值为100,

其中rcfa为区域统计年鉴果园产量平均值。

13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述果园产量采用脐橙产量来代替。

14.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质上存储有计算机程序代码,当所述计算机程序代码被计算机执行时执行权利要求1-13中任一项所述的方法。

技术总结
本申请提供了一种水土保持生态服务功能评价方法,其包括:获得与该流域的水土保持措施生态服务功能相关的基本生态指标,对各个基本生态指标赋予权重,对各个基本生态指标的值进行打分,并进行加权求和,获得水土保持措施生态服务功能评价值,其中所述基本生态指标包括与泥沙流失相关的指标,与雨季径流调控相关的指标,和与旱季径流调控相关的指标,任选地包括与提供林产品相关的指标。本发明的方法特别适合于对南方红壤丘陵区小流域的水土保持措施生态服务功能进行评价,从而既可以根据实际的基本生态指标对该小流域的水土保持措施生态服务功能现状进行评价。

技术研发人员:孙莉英;吴辉;栗清亚;陈腊娇
受保护的技术使用者:中国科学院地理科学与资源研究所
技术研发日:2020.02.13
技术公布日:2020.06.09

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