10．4．4　生态监测的指标体系及技术

1．生态监测的指标体系及选取原则

生态监测指标体系设计的优劣直接关系到生态监测本身能否揭示生态环境质量的现状、变化和趋势，因此生态监测指标选择要充分考虑生态系统的功能及不同生态类型间相互作用的关系，并根据不同地区的社会、经济发展程度，从生态资源的环境价值、评价问题、所受的环境压力及生态系统结构与功能间关系等角度出发，科学合理地选取与优化指标体系。

生态监测指标体系主要是指一系列能敏感清晰地反映生态系统基本特征及生态环境变化趋势并相互印证的项目，是生态监测的主要内容和基本工作。生态监测指标的选择首先要考虑生态类型及系统的完整性，陆地生态系统包括森林生态系统、草原生态系统、内陆水域和湿地生态系统、荒漠生态系统、农田生态系统和城市生态系统，其指标体系可由气象、水文、土壤、植物、动物和微生物等六个要素构成。海洋生态系统包括海洋、海岸带和咸水湖泊，其指标体系可由气象、水文、水质、底质、浮游动物、浮游植物、底栖生物、微生物等八个要素构成。除上述自然指标外，指标体系的选择要根据生态监测站各自的特点、生态系统类型及生态干扰方式，同时兼顾以下三方面，即人为指标（包括人文景观、人文因素等）、一般监测指标（包括常规生态监测指标、重点生态监测指标等）和应急监测指标（包括自然和人为因素造成的突发性生态问题）。

生态监测指标体系的选择与确定是进行生态监测的前提。生态监测指标体系是一个庞大的系统，在可作为监测指标的众多要素中，科学性、实用性、代表性、可行性尤为重要。选择与确定生态监测指标体系应遵循以下原则：①代表性，即确定的指标体系应能反映生态系统的主要特征，表征主要的生态环境问题；②敏感性，即要确定那些对特定环境敏感的生态因子，并以结构和功能指标为主，以此反映生态过程的变化；③综合性，即要真实反映生态环境问题，需要多种指标体系；④可行性，即指标体系的确定要因地制宜，同时要便于操作，并尽量和生态环境考核指标挂钩；⑤简易化，即从大量影响生态系统变化的因子中选取易监测、针对性强、能说明问题的指标进行研究；⑥可比性，即不同监测台站间同种生态类型的监测应按统一的指标体系进行；⑦灵活性，即对同类型的生态系统，在不同地区应用时指标体系也应作相应调整；⑧经济性，即尽可能以最少费用获得必要的生态环境信息；⑨阶段性，即根据现有水平和能力，先考虑优先监测指标，条件具备时，逐步加以补充，已确定的指标体系也可分阶段实施；⑩协调性，即所确定的指标体系，尽量和“全球环境监测系统”相协调，以便国际上的技术交流与合作。

目前，国内学者针对不同的生态系统提出的各种生态监测指标体系，如荒漠生态环境监测指标四原则、洞庭湖湿地生态监测指标四原则和农业生态监测指标五原则等，与上述原则都是一致的。当然，监测指标体系的确定除受技术条件和人力、财力因素制约外，对已确定的指标体系，仍需在实践中考察和检验。

2．生态监测技术方法

生态监测技术方法就是对生态系统中的指标进行具体测量和判断，从而获得生态系统中某一指标的特征数据，通过统计分析，以反映该指标的现状及变化趋势。在选择生态监测具体技术方法前，要根据现有条件，结合实际制定相应的技术路线，确定最佳监测方案。技术路线和方案的制订大体包含以下几点：生态问题的提出，生态监测台（站）的选址，监测的内容、方法及设备，生态系统要素及监测指标的确定，监测场地、监测频度及周期描述，数据的整理（观测数据、实验分析数据、统计数据、文字数据、图形及图像数据），建立数据库，信息或数据输出，信息的利用（编制生态监测项目报表，针对提出的生态问题建立模型、预测预报、评价和规划、政策规定）。

在确定具体的生态监测技术方法时要遵循一个原则，即尽量采用国家标准方法、相关的国家标准或相关的操作规范，尽量采用该学科较权威或大家公认的方法。一些特殊指标可按目前生态监测站常用的监测指标。

生态监测的内容和指标体系、分析测试方法涉及的学科领域庞杂，如气象学、海洋学、水文学、土壤学、植物学、动物学、微生物学、环境科学、生态科学等，此外，还表现为新技术、新方法在生态监测中的实际运用。生态监测方法除需要传统的物理、化学监测所采用的方法外，由于生态监测具有较强的空间性，生态监测的新内涵中包括对大范围生态系统的宏观监测，因此，许多传统的监测技术不适应于大区域的生态监测，采用“3S”技术是开展生态监测必不可少的手段。

遥感技术（RS）在生态监测方面上的应用主要有遥感数据源的选择、地理坐标的选择（主要包括投影方式的选择、影像的几何配准、色彩匹配等工作技术流程与质量控制）、遥感影像的识别（即不同生态类型或景观的判读，主要包括分析体系的确立、判读标志的建立、质量控制与质量保证、野外验证等）、数据库的建设（包括空间数据库、属性数据库、影像库、标志库等）。

地理信息系统（GIS）主要用于数据空间分析，包括数据库，如地形地貌、水文环境背景（积温、降水、太阳辐射等）以及遥感解析所生成的矢量生态景观类型数据，通过GIS实现对这些数据的面积量算以及空间综合分析。

全球定位系统（GPS）用在生态监测上则主要是实现对野外调查的空间、环境质量监测网的空间定位。

“3S”技术形成了对地球进行空间观测、空间定位及空间分析的完整的技术体系。它能反映全球尺度上生态系统各要素的相互关系和变化规律，提供全球或大区域精确定位的高频度宏观资源与环境影像，揭示岩石圈、水圈、气圈和生物圈的相互作用和关系。在RS和GIS基础上建立的数学模型，能促进以定性描述为主到定量分析为主的过渡，实行时空的转移，在空间上由野外转入室内，在时间上从过去、现在的研究发展到在三维空间上定量预测未来。

从生态监测的本身特点可以预见生态监测的总体发展趋势是：“3S”技术和地面监测相结合，从宏观和微观角度来全面审视生态质量；网络设计趋于一体化，考虑全球生态质量变化，在生态质量评价上逐步从生态质量现状评价转为生态风险评价，以提供早期预警；在信息管理上强调标准化、规范化，广泛采用地理信息系统，加强国与国之间的合作。总之，随着经济的发展，人口、资源、环境问题的日益严峻，单纯从理化、生物指标监测来了解环境质量已不能满足要求。应当看到，生态监测是环境监测的拓宽，除了新的理论、技术和方法外，环境监测的理论和实践必是生态监测得以发展和完善的基本保证，景观生态学、农业生态学、森林生态学、淡水生态学、海洋生态学、荒漠生态学、脆弱带生态学、地球化学、气象学、物候学、水文学、环境经济学、人文物理学等的理论和实践对生态监测更是大有裨益。