一种草原上生态修复草的综合评价方法

1.本发明涉及生态修复评定技术领域，具体为一种草原上生态修复草的综合评价方法。


背景技术：

2.草原是重要的国家战略资源，提高草原植被盖度，提升草原植被碳汇功能是国家的重要举措，也是国家生物多样性保护、荒漠化防治、应对气候变暖的重要措施。
3.自国家林业和草原局成立以来，草原生态服务功能提升得到国家高度重视，草原生态恢复工作成为各级政府及林草部门的重要任务之一，因此，优质草品种选育、乡土草挖掘与应用、草原生态保护等进入快速发展阶段，国家林业和草原局组织开展了国家级草品种区域试验参试申报工作，参试草种被归类为5类，其中生态修复草是一类，生态修复草是用于受损生态系统修复与维护的草本植物，与牧草、观赏草的筛选标准不同，并且，本次生态修复草申报书是试行版，只给出了生态修复草的品种审定的适应性、繁殖性、抗逆性、修复效果的评定指标，但并无给出具体测量指标体系和评价标准，仍处于模糊阶段，亟待完善评价指标体系。
4.由于气候、土壤、地形等特殊性，从外地引进的草种适应性差，水土不服，很难形成稳定性群落，因此，辽宁省需要具有本地特色，适合区域种植的草种。


技术实现要素：

5.本发明根据气候条件，地形特殊性，以及背景技术中存在的问题，提供了一种草原上生态修复草的综合评价方法，包括以下步骤：
6.获取草地植物的区系特征及分布特征，根据区系特征及分布特征选择生态修复草。
7.设定生态修复草的基本条件，并根据基本条件筛选生态修复草，所述基本条件包括：先是无公害无污染无安全隐患的物种、再是避免选用外来入侵物种、最后是自我繁殖能力强且水土保持能力强的物种。
8.设定生态修复草的择优条件和具体指标，所述择优条件包括：环境适应性、水土保持能力、繁殖能力。所述具体指标包括：抗寒性、抗旱性、耐盐碱性、广布性、返青期、绿期、根系生物量、地上生物量、冠幅、生长速度、枝条生长型、分蘖/分枝数、种子千粒重、种子萌发力。
9.利用层次分析法建立综合评价模型，且综合评价模型的层次结构包括：目标层、约束层、指标层。其中，目标层为对生态修复草的综合评价，约束层为所述择优条件。指标层为所述具体指标。
10.确定指标层的各指标的权重值和分值。依据指标层的各指标的权重值和分值，计算目标层的总分值。
11.根据目标层的总分值，对选择的生态修复草进行综合评价。
12.进一步的，所述获取草地植物的区系特征及分布特征，具体包括：
13.通过野外样地调查掌握草地植物的基本特征、科属组成、主要优势种及分布特征，筛选出分布广泛的物种。
14.获取不同草种的种子特征、扩繁能力、生长规律，收集乡土植物的种子，分析萌发特征及扩繁能力。
15.进一步的，所述获取指标层的各指标的权重值，具体包括：
16.通过问卷调查法，对指标层的各指标进行打分。
17.根据问卷调查结果，获取指标层的各指标的权重值。
18.进一步的，所述获取指标层的各指标的权重值和分值之前，还需设定指标层的各指标的测定标准，具体包括：
19.抗寒性的测定标准为草地植物的返青率，且草地植物的返青率通过测定草地植物的越冬率获得。
20.抗旱性的测定标准为草地植物的草种忍耐干旱天数，且草地植物的草种忍耐干旱天数通过盆栽试验获得。
21.耐盐碱性的测定标准为草地植物在盐碱地的生长状况，且草地植物在盐碱地的生长状况通过设置低中高三种盐碱梯度试验性，以对照处理间的相对生物量为标准计算获得。
22.广布性的测定标准为草地植物分布的生境种类及出现频次，且草地植物分布的生境种类及出现频次通过野外调查试验获取频度数据，以最大频度为基础，计算其他物种的相对频度而获得。
23.返青期的测定标准为草地植物越冬后，新生枝条及叶片高度2cm以上的株数达到草地植物总数的50％的时间。
24.绿期的测定标准为草地植物的草种从返青期至枯黄期的天数。
25.根系生物量的测定标准为草地植物的植株成熟后，整体全部挖出所称的根系重量。
26.地上生物量的测定标准为草地植物的植株成熟后，整体全部挖出所称的地上枝条重量。
27.冠幅的测定标准为草地植物测量冠层的长宽后计算得到的冠幅面积。
28.生长速度的测定标准为草地植物的草种种植后生长时的速度。
29.枝条生长型的测定标准为将草地植物按照根茎型、匍匐茎、丛生型、进行划分。
30.分蘖/分枝数的测定标准为草地植物的草种直接从主茎基部分蘖节上发出的一级分蘖的数量或草种从主茎分出枝条的数量。
31.种子千粒重的测定标准为将草地植物的草种种子充分混合均匀，随机取出1000粒称重，重复3次，称取其重量。
32.种子萌发力的测定标准为草地植物的草种种子的发芽率。
33.进一步的，所述获取指标层的各指标的权重值和分值之前，还需设定指标层的各指标的赋分标准，具体包括：
34.抗寒性的赋分标准为按照草地植物的返青率从高到低，分5、3、1三个等级评分。
35.抗旱性的赋分标准为按照草地植物的草种忍耐干旱天数从高到低，分5、3、1三个
等级评分。
36.耐盐碱性的赋分标准为按照草地植物在盐碱地的生长状况从好到差，分5、3、1三个等级评分。
37.广布性的赋分标准为按照草地植物的频度从高到低，分5、3、1三个等级评分。
38.返青期的赋分标准为按照草地植物的返青期从短到长，分5、3、1三个等级评分。
39.绿期的赋分标准为按照草地植物的绿期从长到短，分5、3、1三个等级评分。
40.根系生物量的赋分标准为按照草地植物的根系重量从大到小，分5、3、1三个等级评分。
41.地上生物量的赋分标准为按照草地植物的枝条重量从大到小，分5、3、1三个等级评分。
42.冠幅的赋分标准为按照草地植物的冠幅面积从大到小，分5、3、1三个等级评分。
43.生长速度的赋分标准为按照草地植物的生长速度从快到慢，分5、3、1三个等级评分。
44.枝条生长型的赋分标准为将草地植物中的根茎型植物评为5分、匍匐茎植物评为3分、丛生型植物评为1分。
45.分蘖/分枝数的赋分标准为按照草地植物的分蘖/分枝数从多到少，分5、3、1三个等级评分。
46.种子千粒重的赋分标准为按照草地植物的种子千粒重从大到小，分5、3、1三个等级评分。
47.种子萌发力的赋分标准为按照草地植物的种子发芽率从高到低，分5、3、1三个等级评分。
48.进一步的，所述获取指标层的各指标的权重值和分值，具体包括：
49.根据所述测定标准和所述赋分标准对指标层的各指标进行测定和赋分。
50.进一步的，所述对选择的生态修复草进行综合评价，具体包括：
51.将指标层的各指标的权重值和分值相乘后再相加，获得生态修复草的综合评价，且生态修复草的综合评价从高到低分为四级：
[0052]ⅰ级，优等材料，其适应性和生态修复价值均较为突出，可广泛开发利用。
[0053]ⅱ级，良等材料，其适应性和生态修复价值略低于ⅰ级植物，根据具体环境适度推广种植。
[0054]ⅲ级，一般材料，其生态修复效果不明显，可在适宜的环境中择优进行种植。
[0055]ⅳ级，劣等材料，其适应性不高，不适合开发利用。
[0056]
与现有技术相比，本发明提供了一种草原上生态修复草的综合评价方法，其有益效果是：
[0057]
(一)本技术方案设定了3个基本条件，首先是无公害无污染无安全隐患的物种，着重考虑乡土种；其次是尽量避免选用外来入侵种；第三是自我繁殖能力强，返青较早，能够在早春大风季节覆盖地面，水土保持能力较强的物种，不宜选择每年反复种植的一年生植物。在满足基本条件的情况下，设立了环境适应性、水土保持能力和自我繁殖能力的3个择优条件，在择优条件中包含了14个具体指标。本发明提供了从多个角度、全面的对辽宁地区生态修复草筛选评价的方法。
[0058]
(二)本技术方案中选定的评价指标是课题组成员根据长期的野外调查中总结得出，并采纳了专家组的意见，针对性强，具有很高的可行性，能够反应所选草种的生态应用性，为辽宁省生态修复草的引种与选育，生态修复工程效果的提升提供科学方法。
附图说明
[0059]
图1为本发明提供的一种草原上生态修复草的综合评价方法的流程图。
具体实施方式
[0060]
下面结合附图1，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0061]
实施例1：本发明是针对辽宁省草原生态恢复而定，主要用于辽西草地植被恢复上，因此，发明根据辽宁省的气候条件，地形特殊性，以及存在主要问题而选，本发明提供的一种草原上生态修复草的综合评价方法，包括以下步骤：
[0062]
1、充分掌握辽宁省草地植物的区系特征及分布特征
[0063]
辽宁省的草地资源为对象，通过野外样地调查掌握辽宁省草地植物的基本特征，科属组成，主要优势种及分布特征，筛选出分布广泛的物种。掌握不同草种的种子特征，扩繁能力，返青，枯黄等生长规律，收集乡土植物的种子，分析萌发特征及扩繁能力。
[0064]
2、生态修复草必须满足的基本条件设定
[0065]
必须条件是生态修复草必须满足的基本条件。本发明中设定3个基本条件，首先是无公害无污染无安全隐患的物种，着重考虑乡土种；其次是尽量避免选用外来入侵种，因为外来种的适应性、生态安全隐患尚不确定，需要长期的观察。第三是自我繁殖能力强，返青较早，能够在早春大风季节覆盖地面，水土保持能力较强的物种，不易选择每年反复种植的一年生植物。所有被筛选的物种必须满足基本条件。
[0066]
3、生态修复草的择优条件设定及具体指标
[0067]
因为我国国土面积大，区域之间的降水量、平均气温、极端温度、干燥度等影响植物生长的生态因子差异很大。比如，云南地区草山坡的植被恢复不需要考虑抗寒性和抗旱性，而是耐高温应该是重要指标，但是寒冷的东北地区和干旱的西北地区抗寒性和抗旱性却更重要。同时，生态修复要有明确的目的，要解决修复地的主要生态问题。因此，择优条件应该凸显区域特色。
[0068]
择优条件是进一步筛选的标准，本标准中设定环境适应性强、水土保持能力强、繁殖能力强的3个条件。
[0069]
4、建立综合评价模型的层次结构及指标权重值
[0070]
4.1层次结构的确定
[0071]
该技术方案中，用层次分析法构建综合评价模型。层次结构包括目标层(o)、约束层(a)、指标层(b)的三个层次构成。目标层为最终的总目标，即综合评价，约束层是指被选草种的适应能力和生态价值，本规程中，将择优条件视作约束层。因此，约束层包括环境适应性(a1)、水土保持能力(a2)和繁殖能力(a3)的3个层次。
[0072]
4.2约束层的指标层确定
[0073]
环境适应性(a1)是最重要的一个约束层，由被选草种的抗寒性、抗旱性、耐盐碱性
和广布性的4个指标来评价；水土保持能力是针对辽西山区水土流失严重的实际情况而定，由返青期、绿期、根系生物量、地上生物量、冠幅的5个指标来评价；繁殖能力是指草种的生长能力和种子收集能力，由生长速度、枝条生长型、分蘖/分枝数、种子千粒重、种子萌发力的5个指标来评价。
[0074]
4.3指标层的层次单排序
[0075]
层次单排序是指对于上一约束层而言，指标层各因素的重要性的排序。根据专家(从事辽宁省草原工作相关的副高以上的专业技术人员)的分数确定其重要值。约束层的3个指标和指标层的14个指标是根据专家组给出。给发放了问卷调查。
[0076]
4.4指标层的层次总排序
[0077]
确定某层所有因素对于总目标相对重要性的排序权值过程。这一过程是从最高层到最底层依次进行。对于最高层而言，其层次单排序的结果也就是总排序的结果。根据问卷调查结果统计出各指标对上一个约束层的相对权重值，最终计算出每个指标对目标层的总权重值，如表1所示，其中环境适应性(a1)为0.4881，水土保持能力(a2)为0.3990，繁殖能力(a3)为0.1729，抗寒性(b1)为0.1526，抗旱性(b2)为0.1894，耐盐碱性(b3)为0.0711，广布性(b4)为0.0750，返青期(b5)为0.0793，绿期(b6)为0.0638，根系生物量(b7)为0.0793，地上生物量(b8)为0.0793，冠幅(b9)为0.0374，生长速度(b10)为0.0514，枝条生长型(b11)为0.0321，分蘖/分枝数(b12)为0.0321，种子千粒重(b13)为0.0203，种子萌发力(b14)为0.0369。
[0078]
表1-辽宁省生态修复草的综合评价层次结构模型
[0079][0080]
5、各指标的测定及赋分标准
[0081]
5.1环境适应性(a1)的指标测定及赋分方法
[0082]
b1抗寒性：各草种越冬后的返青率(％)。根据辽西北资源圃中的越冬率来计算返青率。根据所有种的返青率后，分5、3、1的三个等级评分。
[0083]
b2抗旱性：草种忍耐干旱天数(d)。通过不同干旱天数、不同降水量梯度的盆栽试验来验证不同乡土草的抗旱性强弱，以耐旱天数为标准筛选。根据所有种的耐旱天数后，分5、3、1的三个等级评分。
[0084]
b3耐盐碱性：观测植物在盐碱地生长状况。设低中高三种盐碱梯度试验来测定耐
盐碱性，以对照处理间的相对生物量为标准计算。分5、3、1的三个等级评分。
[0085]
b4广布性：物种分布的生境种类及出现频次。根据野外调查试验获取频度数据，以最大频度为基础，计算其他物种的相对频度。根据所有种频度后，分5、3、1的三个等级评分。
[0086]
5.2水土保持能力(a2)的指标测定及赋分方法
[0087]
b5返青期：越冬后，新生枝条及叶片高度2cm以上的株数达到50％的时间。根据所有种的返青期，分5、3、1的三个等级评分。
[0088]
b6绿期：草种从返青期至枯黄期的天数(d)。返青到枯黄的天数，根据所有供试种的天数后，分5、3、1的三个等级评分。
[0089]
b7根系生物量：将植株成熟后，整体全部挖出所称的根系重量。最大根系生物量为基数，计算其他种的相对根系生物量够评分。
[0090]
b8地上生物量：将植株成熟后，整体全部挖出所称的地上枝条重量。
[0091]
b9冠幅：测量冠层的长宽后计算的冠幅面积。根据所有供试种的冠幅后，分5、3、1的三个等级评分。
[0092]
5.3繁殖能力(a3)的指标测定及赋分方法
[0093]
b10生长速度：草种种植后生长时的速度，cm/7d。根据所有供试种的生长速度后，分5、3、1的三个等级评分。
[0094]
b11枝条生长型：根据草种生长类型，根茎型、匍匐茎、丛生型、进行划分。分别赋予5、3、1分。
[0095]
b12分蘖/分枝数：测定草种直接从主茎基部分蘖节上发出的一级分蘖的数量或草种从主茎分出枝条的数量。根据所有供试种的分蘖/分枝数后，分5、3、1的三个等级评分。
[0096]
b13种子千粒重：将草种种子充分混合均匀，随机取出1000粒称重，重复3次，称取其重量。根据所有供试种的千粒重后，分5、3、1的三个等级评分。
[0097]
b14种子萌发力：测定草种种子的发芽率。根据所有供试种的萌发率后，分5、3、1的三个等级评分。
[0098]
6、各指标的评分原则
[0099]
本方法中对14个评价指标进行5分制评价法，如表2所示，得出评分后，根据其权重值最终算出对约束层的贡献。
[0100]
表2-评价指标的5分制评分规则
[0101][0102]
通过以上指标对所要引种及应用于生态修复的草种进行综合评价。
[0103]
评分公式：
[0104]
v＝b1
×
0.1526 b2
×
0.1894 b3
×
0.0711 b4
×
0.0750 b5
×
0.0793 b6
×
0.0638 b7
×
0.0793 b8
×
0.0793 b9
×
0.0374 b10
×
0.0514 b11
×
0.0321 b12
×
0.0321 b13
×
0.0203 b14
×
0.0369
[0105]
式中：
[0106]
v值为所评价生态修复草的总评分；b1为抗寒性；b2为抗旱性，b3为耐盐碱性；b4为广布性；b5为返青期；b6为绿期；b7为根系生物量；b8为地上生物量；b9为冠幅；b10为生长速度；b11为枝条生长型；b12为分蘖/分枝数；b13为种子千粒重；b14为种子萌发力。
[0107]
最终将被选草种划分出ⅰ级、ⅱ级、ⅲ级和四级的4个等级，如表3所示，其中，ⅰ级为优等材料，其适应性和生态修复价值均较为突出，可广泛开发利用；ⅱ级为良等材料，其适应性和生态修复价值略低于ⅰ级植物，根据具体环境适度推广种植；ⅲ级为一般材料，其生态修复效果不明显，可在适宜的环境中择优进行种植；iv级为劣等材料，其适应性不高，不适合开发利用。
[0108]
表3-生态修复草综合评价分级标准
[0109]
分级v值范围材料等级特点及应用潜力i级＞12优等材料可广泛开发利用；此类植物的适应性、生态修复价值都较为突出ii级9～12良等材料根据具体生境适度推广种植；其适应性、生态修复性略低于i级植物iii级6～9一般材料可在适宜的生境中择优进行种植，生态修复效果不明显iv级＜6劣等材料此类植物适应性不高，暂不适合开发利用
[0110]
经过实践，本发明通过科学的标准，规范引进草种工作的科学性和合理性，为辽宁省草原生态提供更好的保障，经济效益显著。
[0111]
(1)生态效益能够显著提升。在草原生态恢复、防止水土流失的过程中，种草是不可或缺的基本措施，但只有选对草种、科学配比、因地制宜，采用配套的施工方法，才能实现有效的生态修复。本发明中采用的各种评价指标是根据辽宁省乡土草的基础上建立。能够很好的反应生态适应性和生态价值。并且本发明中，将返青期作为一个择优评价指标，筛选出的草种能够返青早，水土保持效果显著。
[0112]
(2)经济效益增加。随着生态植被恢复、城镇化进程及现代草牧业发展，草籽的需
求量越来越大。国内的草籽生产很落后，产量不足，依靠进口。单从生态产业来看，我国每年用于生态修复的投资已超过1500亿元，市政园林绿化投资超过2000亿元，加上地产园林投资每年生态环境建设的投资已超过4500亿元。辽宁省草原生态修复的草种每年需要500吨左右，购买草种的费用5000万以上。但购买的草种的适应性差，很难形成地带性优势种。不仅浪费了优质牧草也是经济上的浪费。
[0113]
(3)示范带头作用明显，社会效益显著。草地生态修复与植被恢复需要大量的草籽。辽宁省的草地生态覆盖度低，产量不高，草地资源主要以6级-7级草地为主，草产量提高的空间很大。目前，辽宁省需要补播改良的沙化草地约300万亩，每亩地3公斤计算，900万公斤草籽。筛选出适宜草种后，可通过农户联系，培育生态修复草的生产，提高草种的本地化进程。
[0114]
本发明已经通过野外样地调查掌握了辽宁省草地植物的基本特征，科属组成，主要优势种及分布特征，筛选出分布广泛的物种。其中调查发现，兴安胡枝子、委陵菜、丛生隐子草、多叶隐子草、黄背草、纤毛鹅观草、野古草、白羊草在213块样地出现广泛，出现频度分别为74.18％、66.67％、67.14％、65.73％、46.95％、46.48％、46.01％、45.07％。并且在野外样地调查过程中收集野生乡土草种子，于辽西扩繁基地进行扩繁。掌握了不同草种的种子特征，扩繁能力，返青，枯黄等生长规律，收集乡土植物的种子，分析萌发特征及扩繁能力。通过对辽西扩繁基地的野生乡土草的生长情况测定，发现野古草、鹅观草、朝阳芨芨草、披碱草的分蘖数显著高于其他物种，这也表明它们在新的环境中有更高的适应性和获取营养的能力。通过对野生乡土草的光合响应的测定，发现菊叶委陵菜与地榆的净光合速率显著高于其他物种，也表明其有更好的光照的获取能力。
[0115]
通过掌握的辽宁省草地植物的区系特征及分布特征以及对辽西扩繁基地的野生乡土草的研究，能够完善本技术方案，增加其准确性、全面性、实用性。
[0116]
以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。