森林生态系统净初级生产力模拟研究
0引言
人类社会发展、科技进步的历史同时也是一部干预和破坏环境、改变全球气候的历史。自工业革命以来，随着现代工业的迅猛发展和矿物燃料的广泛利用，以及陆地植被破坏等人类活动引起的地球大气中的“温室气体”以前所未有的速度增加，特别是CO2浓度的急剧增加等带来了全球变暖等严重问题[1]，已经引起了全球的广泛关注，而森林作为陆地生态系统的主体，与其他陆地生态系统类型相比，森林植被具有最广泛的分布面积、最高的生产力和最大的生物量累积，其在全球碳平衡中的巨大的贡献也日益被人们重视。森林生态系统的主体地位主要体现在地圈、生物圈的生物地球化学过程中起着重要的“缓冲器”和“阀”的功能，在陆地碳循环中发挥着重要的作用。
自20世纪80年代以来，随着对森林生态系统结构、功能和生态过程认识的不断深入以及遥感、地理信息系统（GIS）和计算机技术的发展，森林生态系统碳循环模型研究渐渐成为森林碳循环研究中的主流方向之一，并已在区域或全球尺度上对森林生态系统当前及未来的碳存储模式做出了一些预测。其森林碳循环模型按空间尺度可分为斑块尺度的森林碳循环模型和区域尺度的陆地碳循环模型[2]。本文在对此两大类的模型对比分析的基础上，利用英国爱丁堡大学Williams等[2]提出的斑块尺度SPA（Soil-Plant-Atmosphere）森林碳循环模型，以栅格数据为主，其他数据资料为辅等多源数据将该模型从空间尺度上进行了扩展，并利用机群图像并行技术来解决扩展后模型计算量大、计算时间过长的缺点，基于上述条件建立了新的森林生态系统碳循环RSPA模型（RegionSoil-Plant-Atmosphere），通过该模型对2004年三明市的森林生态系统多种森林植被的生产力做出了评估、预测与模型结果验证。
1 SPA模型简介
SPA模型是植被冠层尺度生理生态学的过程模型[3-6]，它是以光合作用-气孔导度-蒸腾作用耦合模型为基础，涉及生理、生化和物理等机理，结合了生态学、植物生理学、气象学和水文学等多种自然科学方法来模拟森林的呼吸、光合、水量平衡、碳的分配之间的关系。在该模型中，植被的冠层被分为若干层次，并且规定植被之间的能量传输必须通过冠层，其冠层层次是具有垂直结构的，不同垂直高度上的植被生理生态学特性都不相同。它是通过逐层计算各通量，最后累加为冠层水平通量。该模型根据植被的生理、物理过程分为两个大的子模块。物理子模块主要包括冠层辐射传输、叶片边界层传导、地表能量平衡、土壤水热传输、根系水吸收等子模块；生理模块包括呼吸作用、光合作用、气孔导度、植被水力等子模块。SPA模型通过对各子模块模拟循环耦合进行森林生态系统生产力的模拟与预测，该循环的关键过程如碳循环、水循环和氮循环过程的生物地球化学过程，主要包括冠层截流、蒸发、植被蒸腾、光合作用、生长和维持呼吸作用、碳在地上与地下器官中的分配、凋落、分解及氮
硝化过程。还可以分析斑块研究区内森林生态系统的总初级生产力（GrossPrimary Productivity，GPP）、土壤水分蒸发蒸腾损失总量（Evapotranspiration，ET）的季节和年际变化，从而研究气候变化对森林生态系统的影响。目前，这类植被冠层尺度生理生态学过程模型已成为森林生态系统碳循环模型的核心之一。
2研究区域介绍
福建省三明市位于25°29′N~27°07′N，116°22′E~118°39′E。该市森林资源丰富，是中国南方集体林区综合改革试验区，享有福建“绿色宝库”的美誉，林木品种繁多，森林覆盖率达76.8%，活立木蓄积量1.15亿m3（为全福建省的1/3），毛竹储量3.8亿株，植物种类多达1 300多种，其中有秃杉、南方红豆杉等20多种国家重点保护植物和9种省级重点保护植物。森林植被类型主要有常绿阔叶林、常绿针叶林、针阔混交林、竹林、经济林、灌木林等。
3森林碳循环模型研究实验方法
3.1试验主要数据
本文中对所有的空间图像数据的坐标系统和空间分辨率大小进行统一，主要是利用MODIS产品的250 m×250 m分辨率，数据的坐标系统参数如表1所示。
3.2 SPA模型驱动参数变量空间化
SPA模型是一个只能计算斑块尺度的单一森林植被类型的森林生态系统碳循环模型，无法用于大区域森林生态系统碳循环研究，而在本研究中却需要该模型空间化以面状展开，因此必须将SPA模型各种参数空间化，将原来SPA模型的输入数据从点数据到面数据进行转换，这就需要空间数据的收集与处理，此工作是本文整个研究工作的基础，数据的质量将直接影响模拟结果的精度。本研究利用的空间数据有土地利用数据、植被类型数据、经纬度数据、风速数据、降水数据、温度数据、动力效应模型（Dynamic Effect Model，DEM）数据（图1~图4和表2~表5，表3中的面积百分数是指各土壤类型占整个三明市地区土地的面积百分比）等，以此作为空间化数据的接口，其中DEM数据为NASA的航天飞机雷达拓扑测绘（Shuttle Radar Topography Mission，SRTM）数据；土壤类型数据、叶面积指数（Leaf Area Index，LAI）数据、森林植被数据由福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室提供。本文利用空间插值方法对风速数据、降水数据、温度数据插值出每天24 h的各种所需数据，将这些数据作为SPA模型的空间输入数据源之一。位时间内所固定的有机物质总量，是由GPP中扣除自养呼吸量Ra后的剩余部分[6]NPP=GPP·Ra（1）当计算完GPP后，需要建立植被自养呼吸模型来求得森林生态系统自养呼吸部分，以求得NPP。通常规定森林植被的Ra为维持性呼吸Rm和生长性呼吸Rg之和，即Ra=Rm+Rg（2）对于Rg，实际计算时主要采取先主后分的方法：先考虑总的生长呼吸占总光合量的比例，然后再考虑森林植被各组份的生长呼吸在总生长呼吸量中所占的比例。即Rg=γ·GPP（3）Rg,j=Rg·ra,j（4）其中，γ为植被总生长呼吸占总光合量的比例，ra,j为植物各组份的生长呼吸比例。对于Rm，
则采取先分后总的方法，利用植被不同组份的维持性呼吸系数，分别计算不同组份的维持呼吸量：Rm=Rm,leaf+Rm,branch+Rm,stem+Rm,root（5）各个部分的计算公式为Rm,i=Mirm,iQ10(T-Tb)/10（6）其中，i为不同的植物器官，i=l，2，3，分别为叶、茎、根各个部分；维持性呼吸和温度密切相关：Mi为各种森林植被的叶、枝、和根的生物量，Q10为呼吸作用的温度敏感系数，T为白天平均气温，Tb为基温。
3.4修改后的模型的并行化改造
将SPA模型从一个斑块模型变成一个区域模型后，由于图像数据的种类繁多，并且需要计算的参数量增加。随之而带来的是模型计算量增大和计算时间加长，为了解决这些问题，本文对模型算法进行了基于机群的并行化改造。本文选用N节点的机群系统，每一个节点配置完全相同的个人计算机或者工作站，节点间通过交换机相连，点对点的通讯速度一致（图5）。网络硬件负责在机群各节点间通过互联网络收发各种数据，通信软件在机群各节点之间提供了一个快捷、可靠的通信手段。本文中的SPA模型并行化主要采用对遥感信息数据并行为主，功能并行为辅的并行模型方法，在空间上将遥感图像信息数据进行均匀分块，每个节点得到一块输入参数遥感图像的数据，这里选择节点0作为主节点，负责图像处理任务的分发、接收以及结果的提交，并且通过它来控制整个机群系统协调完成提交的功能任务，每个从节点上只负责完成主节点分配的计算任务而没有控制功能，将这些节点看作主节点计算资源的一部分。利用上述方法可以实现对SPA模型计算加速的目的。
通过上述工作，把SPA模型扩展为RSPA模型。4 RPCSPA模型结果分析与验证RPCSPA模型的输出结果为2004年三明市森林生态系统的NPP模拟（图6）。从图中可以看出，由于三明市处于亚热带气候区，植被类型多数常绿植被，年内NPP变化没有北方地区季相变化那么明显，即使在温度较低的12和1月，还是有可观的NPP储存。但是在全年每个月的变化中可以看出，NPP还是存在季节变化，在1、2月森林植被生长比较缓慢，其月均NPP一般为39.8 gC/
（m2·mon）和41.2 gC/（m2·mon），3，4月随着温度的升高，森林植被的光合作用有所增强，森林植被的NPP在50~100 gC/（m2·mon）之间，在5-9月，森林植被继续生长旺盛，一般都可达月均值75 gC/（m2·mon）以上，但是6-9月的NPP最大值与5月NPP最大值相比反而有所降低，究其原因，一是盛夏季节植被的光合作用有“午休”和“休眠”现象，高温致使植被的气孔导度减小，光合作用减弱，但是这个季节的植被自养呼吸较强，最终导致NPP值的减小；二是由于6-8月福建进入雨季，光照条件较差也会导致植被光合作用的减弱。因此这3个月的NPP最大值相对来说有所减小。在10-12月由于温度降低，太阳辐射减少，其NPP的值也相应地减少，其均值一般在50 gC/
（m2·mon）以下。RPCSPA模型计算的三明市森林生态系统2004年GPP均值为1 255.78 gC/（m·2a），NPP均值为814.17 gC/（m·2a）。就不同的植被类型而言，其中马尾松的GPP均值为1 063.61 gC/（m2·a），NPP均值768.71 gC/（m·2a）；杉木林GPP均值1 089.95 gC/（m·2a），NPP均值778.60 gC/（m2·a）；竹林GPP均值1 633.04 gC/（m2·a），NPP均值1 158.46 gC/（m2·a）；阔叶林GPP均值1 775.41 gC/（m·2a），NPP均值1 248.8 gC/（m2·a）。全年不同植被类型单位面积NPP均值和GPP均值依次为：阔叶
林>竹林>杉木林>马尾松林。其中马尾松的面积最大，但是相对其他植被而言，其固碳能力最弱，而竹林面积较小，但是固碳能力最强。
本文主要从比较不同森林碳循环模型对福建区域森林生态系统进行模拟、做总体验证。利用福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室提供的加拿大陈镜明BEPS模型[7]计算得三明市森林生态系统2004年NPP数据（验证数据见图7）。BEPS模型计算三明市森林生态系统年NPP均值为862.75 gC/
（m2·a），从RSPA模型和BEPS模型的对比可以发现，BEPS模型计算的NPP 值要比RSPA模型的计算值偏大（表6），这是由于模型机理和输入参数不同所导致的结果。为了更加精确验证RSPA模型结果的可靠性，本文对多个学者对福建地区森林生产力研究成果进行了对比与分析。可以看出，本文结果大于赵敏[8]、李贵才[9]、冯险峰[10]的结果（表7），出现偏差的原因可能是由于输入数据的精度、研究年份、研究对象以及模型之间的差异造成，基本处于合理的范围。本文的研究成果与冯宗炜（表8）的实测结果也进行了对比分析，在冯宗炜的研究结果中乔木层和群落的有一些偏差，因为在某种森林群落里可能参杂着其他树种，导致NPP结果偏大，本文主要以乔木层作为主要的结果对比标准。通过上述一系列的对比，本文得出的各种森林植被的NPP均落在冯宗炜在亚热带森林生态系统实测森林生产力结果资料的范围之内或者相差不大，因此结果基本可信。
5结论
本文利用英国爱丁堡大学森林碳循环SPA模型的特点并结合遥感信息数据作为模型的主要输入数据源之一，将模型区域化以适用于三明市森林生态系统净初级生产力模拟，并将修改后的模型根据栅格图像数据并行原理，利用现有的软件和硬件设施对修改后的模型进行并行化改造，解决扩展后的模型计算量过大、耗费时间过长的缺点，从而建立一个快速计算的森林生态系统碳循环模型RPCSPA，将原来的SPA模型从一个只能计算斑块尺度的单一森林植被类型的森林生态系统碳循环模型转变成为能够计算大区域尺度的多种森林生态系统生产力碳循环模型，这对于中国森林生态系统碳循环模型研究就有很大的借鉴意义。
附件1 生态环境监测条例 （草案征求意见稿） 2019年10月
第一章总则 第一条【立法目的】 为了加强生态环境监测管理，促进监测事业健康发展，推动生态环境质量改善，支撑生态环境保护和生态文明建设，依据《中华人民共和国环境保护法》等法律，制定本条例。 第二条【定义与适用范围】 在中华人民共和国领域和中华人民共和国管辖的其他海域从事生态环境监测活动，适用本条例。 本条例所称生态环境监测是指依照法律法规和标准规范，对环境质量、生态状况和污染物排放及其变化趋势的采样观测、调查普查、遥感解译、分析测试、评价评估、预测预报等活动。包括对大气、地表水、地下水、海水、土壤、声、光、热、生物、振动、辐射、温室气体等环境要素质量的监测，对森林、草原、湿地、荒漠、河湖、海洋、农田、城市和乡村等生态状况的监测，以及对各类污染物排放活动的监测。 第三条【工作原则和目标】 生态环境监测实行依法监测、科学监测、诚信监测的原则。 从事生态环境监测活动，应当遵守国家法律法规及生态环境监测技术标准、规范和规程。
县级以上人民政府、有关企事业单位和其他生产经营者，应当保障生态环境监测活动的独立、公正，维护生态环境监测数据公信力和权威性。 第四条【地位与作用】 县级以上人民政府组织实施的生态环境监测工作是服务于国民经济、社会发展和人民生活的基础性公共事业。 县级以上人民政府应当将生态环境监测事业纳入同级人民政府编制的国民经济和社会发展规划，所需经费纳入同级人民政府财政预算，保障生态环境监测工作正常开展。 县级以上人民政府应当支持和鼓励社会生态环境监测机构参与生态环境监测活动，推进生态环境监测服务社会化、制度化、规范化。 第五条【管理体制与部门职责】 国务院生态环境主管部门负责建立健全生态环境监测制度，制定生态环境监测标准规范，对生态环境监测统一监督管理。 国务院自然资源、农业农村、林草、交通运输、住房城乡建设、卫生健康、气象等部门依照法律法规和国务院规定的职责分工，按照统一的生态环境监测标准规范，组织实施本部门职责范围内的相关监测活动。 县级以上地方生态环境主管部门对本行政区域生态环境监测实施统一监督管理。
分析人类与森林生态系统的关系 答：随着社会的发展，科技的长足进步，生物学与生态学的深入探究，森林生态系统的理论逐渐被人们所关注，这是人类实践经验知识积累的结果，也是人们对森林认识深化的必然，更是生态文化历史发展的结晶。 森林在地理、历史和生长、繁殖等方面具有强大的优势，它是自然界中能够再生产和能够扩大再生产的资源。只要人类热爱森林、合理利用森林，并严加管理和保护、促进，森林资源是可以取之不尽、用之不竭的。 一部人类史，就是人与自然共同演化的历史。自然既是人类孕育的温床，又是人类社会赖以建立、生存的坚实基础。森林是人类文明的摇篮，它不仅为人类提供生活所需要的物质，更重要的是协调维护着自然生态平衡，保护与改善着人类的生存环境。 森林具有多种功能、多种效益，已经成为国民经济的重要基础保障，以林业建设为主体的生态建设已经为人类生存与发展的第一道安全防线。林业不仅是一个周期性长、投入大的公益性行业，而且是融入“社会?生态”这个复杂的巨系统的一个子系统，是维护人类社会、生态系统和谐的主体之一。现代科学家认为，现代和谐林业应该是：其一，以人?地系统为对象；其二，和谐地协调人与人、人与环境、陆地生态系统诸因子间的关系，促进人的生理和心理平衡；其三，“人地共荣”为最高目标。因此，和谐林业的内涵可以理解为：以和谐发
展理论为指导，以现代科学技术为手段，全社会参与协调“社会、生态”系统的探究和管理，采用生态化技术，协调人与人、人与环境、陆地生态系统诸因子间关系，倡导生态文化，维护人类心理系统与生理系统健康，实现人类社会与大自然和谐共荣。 显然，和谐林业理论之一旨在解决生态危机，并着力于从林业的角度去解决社会危机和人类心灵危机。也就是说，和谐林业的目标就是维护生态系统的健康，为人类提供一个安全的生态环境；大力培育生态文化，为构建和谐社会提供文化基础，建设现代林业产业体系，满足人类对森林产品的需求。所以，林业是一个与工、农业有着不同公益性的产业部门。过去、现在、将来，人类社会都离不开森林。如今华夏大地的生态化和人居环境的园林化，与社会林业的生态系统经营，是现代化国家发展和进步的重要标志。森林为人类生活、生存环境与社会游憩事业，拓展了一个新的天地，创造了更为美好境界的未来。所以发展林业，有利于改善人类与地球的关系，促进人与自然的和谐发展。 今天，人们只有正确认识森林与湿地生态系统和农田、草原、荒漠、城市、河流和湖泊(陆地水源)等生态系统之间的生态学联系，才能真正掌握物质循环与能量交换的平衡机制，才能够充分发挥森林的经济、生态、社会三大效益。
《传感器与物联网技 术》 综合报告 题目：智能环境与物联网技术 专业： 学号： 姓名： 提交日期：二О一六年六月 摘要
环境与所有人的日常生活都息息相关，而物联网技术也随着计算机技术，信息技术，以及智能技术的发展越来越多的开始被应用到我们的日常生活中来。本文主要针对物联网技术应用到环境监测中的相关问题进行了分析与探讨。 智能环境利用各种传感器技术，移动计算，信息融合等技术对空气环境，海洋环境,河,湖水质，生态环境，城市环境质量进行全面有效地监控，通过构建全国各地环境质量的检测实现对全国范围内的环境进行实时在线监控和综合分析，建立全国性的污染源信息综合管理系统，为采取环境治理措施和污染预警提供更客观，有效的依据。 关键字：智能环境物联网技术传感器
目录 1引言 (4) 1.1 物联网简介 (4) 1.2智能环境研究的目的和背景 (4) 2需求分析 (4) 2.1智能环境功能需求分析 (5) 2.2各子系统需求分析 (5) 2.2.1大气污染监测子系统需求分析 (5) 2.2.2海洋污染监测子需求分析 (5) 2.2.3水质监测子系统需求分析 (5) 2.2.4生态环境检测子系统需求分析 (5) 2.2.5城市环境检测子系统需求分析 (5) 2.3其他非功能需求分析 (6) 2.3.1可靠性需求 (6) 2.3.2开放性需求 (6) 2.3.3可扩展性需求 (6) 2.3.4安全性需求 (6) 2.3.5应用环境需求 (6) 3详细设计 (6) 3.1各环境监测子系统解决方案 (6) 3.2智能环境监测系统结构图 (5) 3.2.1各子系统环境监测拓扑结构图 (6) 4结论 (12) 参考文献 (13)
城市森林生态系统服务功能的价值评估研究 【摘要】森林作为陆地生态系统的主体，在全球生态系统中发挥举足轻重的作用，其服务功能价值的评估是研究的一个热点。本文阐述了城市森林的概念以及当前城市森林生态系统服务功能及其研究评估的方法，以求为我国可持续发展的政策与生态环境保护提供科学依据。 【关键词】城市；森林生态系统；服务功能；价值；评估 提高城市绿地系统生态服务功能，促进城市生态系统的改善，满足市民接近和回归自然的渴望，已成为城市化建设亟待解决的重大课题。提高绿地生态功能，促进城市绿化的可持续发展则是当今主流的研究方向。 1.城市森林的概念和内涵 城市森林与城市林业的概念主要差异性在于城市林业主要侧重于行业的经营和管理，将城市园林绿化纳入林业经营管理的范畴，是一个多方面的经营管理体系；而城市森林是将城市绿地主要以森林的形式进行构筑和管理，是一个比较狭义的概念[1]。因此，城市森林是建立在改善城市生态环境的基础上，借鉴地带性自然森林群落的种类组成、结构特点和演替规律，以乔木为骨架，以木本植物为主体，艺术地再现地带性群落特征的城市绿地。 2.城市森林生态系统服务功能 2.1生态服务功能的含义 广义上的生态系统服务包括生态系统产品和生态系统服务，生态系统服务是指生态系统与生态系统过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用[2]。一般而言，生态服务功能（Ecosystem services）是指自然生态系统及其物种共同支撑和维持人类生存的条件和过程；它能够比较清晰地描述人类对生命支持系统的依赖性，为人们评价各种技术和社会经济发展方式的长远影响提供了一种参考，以防止和减少自我毁灭性的经济和社会活动[3]。 2.2城市森林生态系统的生态服务功能 森林生态系统的生态服务功能是指森林生态系统及其生态过程为人类提供的自然环境条件与效用[4]。从复合生态系统的角度来看，它不仅包括该系统为人类提供食品、医药和其他工农业生产的原料这内部效益，更重要的是支撑与维持地球的生命支持系统，维持生命物质的生物地化循环与水文循环，维持生物物种与遗传多样性，净化环境，维持大气化学的平衡与稳定的外部公益作用。 3.城市森林生态系统服务功能价值评估主要研究方法
灰色系统理论与应用习题集 编著 刘思峰、方志耕、党耀国、朱建军、陈洪转米传民、李元年、施红星、许相敏、张学伟
第一章 灰色系统的概念与基本原理 一、选择题 1、灰色系统理论着重研究的对象是（ ） A 外延明确，内涵明确 B 外延不明确，内涵明确 C 外延明确，内涵不明确 D 外延不明确，内涵不明确 2、下面那个不是常用的不确定性系统的研究方法（ ） A 概率统计 B 模糊数学 C 灰色系统 D 运筹学 3、灰色系统理论是解决（ ）的科学方法 A 确定性的复杂问题 B 半确定的复杂问题 C 不确定的复杂问题 D 不确定半复杂问题 二、问答题 1、试简要说明概率统计、模糊数学以及灰色系统理论这三种不确定性系统研究 方法的异同点。 2、请说明你对灰色系统中“灰”的理解，并举出实际生活中灰色系统的例子。 3、请简要阐述灰色系统的六个基本原理。 4、举例说明什么是连续灰数、离散灰数；本征灰数、非本征灰数；信息型灰数、概念型灰数、层次型灰数。 5、在什么情况下灰数的自差等于零？ 6、请简述灰数白化的具体含义？并说明等权均值白化、非等权均值白化的分别 在何种情况下使用。 7、什么是典型白化权函数？其特征是怎样的？ 8、对于灰度12112212122b b a b a b max ,b +b b b g ?????= +???? 。，前后两个部分分别代表什么含义？ 9、试指出灰度12 112212122b b a b a b max ,b +b b b g ?????=+????。定义中存在的问题。 10、估计某一实数真值得到灰数?，在估计的可靠程度一定时，?的测度与不 确定性之间的关系？ 11、你对灰度的测度有什么好的建议或想法？
森林生态环境监测站系统架构 文/北京方大天云科技有限公司 FAMEMS-ST森林生态监测站是针对森林生态系统典型区域内的风、温、光、湿、气压、降水等常规气象因子进行系统、全天候连续监测的自动气象站。用于测量林内梯度分布特征相关的气候因子，测量不同森林植被类型的小气候差异，研究各种类型小气候的形成过程的特征及其变化规律等相关研究工作。为森林生态研究相关部门对森林下垫面的小气候效应及其对森林生态系统的影响提供数据支持。 系统内容 FAMEMS-ST森林生态监测站是依据森林气象学与《森林生态系统长期定位观测方法》规范设计的一款综合生态监测站。支持多种传感器组合搭配的形式，无线/P2P/卫星通讯等多种通讯方式传输，观测要素包括：梯度风速风向、温度、湿度、土壤水势、光和有效、地表及地下水位、太阳辐射、气体浓度、林木生长状态、树茎、冠层等要素。该站主要观测梯度分布包括：地上四层为冠层上3m、冠层中部、距地面 1.5m 和地被层，地下四层为地面以下5cm、10cm、20cm、40cm。该站可通过电缆连接数据采集器的通信口和PC 机，可查看数据采集器内存中的数据文件。数据可存储在SD 卡中，通过直接读取SD 卡，或通过Ethernet，采用FTP 或Http查看数据，也可通过GPRS远程传输数据到用户端。 系统指标
工作环境：-50～+50℃、0～100%RH 可靠性：平均无故障时间>5000小时 防护等级：IP65 采集通道：模拟通道和数字通道可扩展 通讯方式：有线传输、GPRS无线传输 操作系统：嵌入式、智能可编程 电源：220VAC或太阳能 功能特点 监测多种气象环境因子及空气和水环境因子 提供长期连续的准确生态气候变化数据 太阳能供电，可在野外各种环境下使用 可连接信息显示屏 数据存储量大，可无线或有线传输数据 典型应用 森林生态研究监测系统 森林小气候监测系统 森林生态保护及恢复研究 生态产业监测系统 科研基地生态研究系统 土壤土质研究系统 系统组成 传感器：梯度风速风向+温度+湿度+土壤水势+光和有效+地表及地下水位+太阳辐射+气体浓度+林木生长状态+树茎+冠层
石漠化治理监测与评价 规范 编制说明 石漠化治理监测与评价规范课题组 2017年3月31日
一、工作简况（包括任务来源、协作单位、主要工作过程、标准主要起草人及承担的工作） 编制《石漠化治理监测与评价规范》标准的任务来源于国家林业局科学技术司。起草单位为中国林业科学研究院荒漠化研究所。 项目下达后，起草工作组成员认真查阅了国内外有关岩溶石漠化治理及生态系统定位观测等相关技术文件，结合我国国情和站情进行分析，构建编制我国西南岩溶石漠化治理监测与评价规范的总体框架，并进行任务分工，签订相关执行协议，明确起草工作组成员的责任和完成任务的时间。 《石漠化治理监测与评价规范》的初稿完成后，按照标准制定的要求，向我国长期从事石漠化治理的地方相关部门、科研院所和大专院校水土保持效益监测与评价研究的专家以及从事标准研制的专家发放了征求意见稿。针对专家意见，起草工作组一一进行认真讨论，在此基础上，对初稿进行修改补充和完善，形成送审稿。 标准主要起草人及承担的工作： 周金星：项目总负责人。起草石漠化治理监测与评价规范的总体框架，修改完善《石漠化治理监测与评价规范》。 崔明、刘玉国：起草和修改编制说明及具体标准条款，编写气象、水文、土壤和生物等4部分观测指标，征求专家意见，并进行项目组织协调，准备相关报批材料，修改完善《石漠化治理监测与评价规范》。 郭红艳、秦伟、单志杰、殷哲、李柏：协助编写和修改完善具体标准条款。 二、标准的编制原则和标准的主要内容（如技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等）及其论据（包括试验、统计数据）。修订标准时，应增列新旧标准主要技术指标的对比。 1、标准的编制原则 （1）系统性和完整性：在指标选定时，应保证指标体系的系统性和完整性，将各个指标按系统论的观点进行全面考虑，构成完整综合的监测与评价指标体系。石漠化治理监测与评价包括工程实施及政策执行情况、生态效益、经济效
森林生态系统服务价值评估方法概述 摘要：随着人类对生态系统功能不可替代性认识的不断深入,生态系统服务价值研究逐步受到人们的重视。本文介绍了森林生态系统中没有普通意义上的市场的一些生态服务功能价值评估和计算方法,比较系统阐述了森林生态系统各种生态价值评估方法. 1 森林生态系统服务价值评估的国内外研究进展 森林生态系统服务功能的研究是近几年才发展起来的生态学研究领域, 20 世纪90 年代初期, 国外的森林生态系统服务功能研究主要以案例研究为主,方法主要为旅行价值法和意愿调查法。如日本林野厅[1]于2000年对其国家的森林公益机能进行了经济价值评价,选取的功能指标包括水源涵养等六大类指标。目前国外对森林生态系统服务功能内涵、方法等问题的研究各异, 但被普遍认可的是Daliy等人提出的生态系统服务功能的概念[2]。Daliy 认为, 生态系统服务是指“自然生态系统及其物种所提供的能满足和维持人类生活所需要的条件和过程”。在我国,生态系统服务功能研究起步较晚,欧阳志云等学者认为:“生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及维持的人类赖以生存的自然环境条件与作用”。以李金昌、孔繁文为代表,对生态系统的评估特别是对我国森林生态系统生态价值方面进行了开创性的研究;而蒋延玲、周广胜等(1999)估算了我国38种主要森林类型生态系统服务的总价值。
但在整体的生态服务功能研究中, 自Costanza等人的“全球生态 服务与自然资本的价值估算”一文发表以后[3], 学术界引起极大的轰 动和争议.主要是以Costanza为代表的“生态经济学派”和以Pearce 为代表的“环境经济学派”,围绕该论文的一些观点、计算方法和有关 内容展开了激烈的争论.其争论的焦点主要集中在世界生态系统服务功 能价值的可计算性、计量方法和计量中技术处理问题等方面[4～7]。Pearce等人认为,世界生态系统服务功能价值的可计算性或者说其计算结果没有实际意义；在生态系统服务功能价值计量方法上,坚持应该遵 循“货币化”二原则, 即以“支付意愿”表达的“消费者偏好”和边 际分析。Costanza 等人认为,世界生态系统服务功能价值作为一个宏观量与GNP一样可以计算,世界生态系统服务功能价值计算是一个宏观经 济学问题,而不是一个微观经济学问题,因此不必建立在边际分析之上；计算过程中可以综合采用市场价格、准市场价格、替代成本等各种方法.应该说Pearce等人对Costanza等人的工作的经济学挑剔是深刻有力的。只要生态系统功能价值的计量没有与经济学接轨,它就难以为经济学家 接受并对经济实践产生影响.但是,Costanza等人的一些观点为生态系 统服务功能及其价值评价的发展奠定了坚实的基础[8]。 2 森林生态系统服务价值评估方法综述 面临全球环境问题严重威胁,自然资源有价论的呼声越来越高,所 以对森林生态系统服务功能价值评估显得尤其重要。首先是改变公众对森林生态系统服务的价值观,近一步地认知森林的生态地位。对于公众 而言,森林生态系统的经济评价能使他们更容易和准确地了解森林的作
森林生态环境监测与效益评价 首先介绍森林生态环境监测方法，监测指标确定的原则和指标内容；阐述了森林生态环境效益评价的指标体系和4种方法，重点介绍计量经济评价的方法和步骤。另外，还简述了森林生态效益补偿方法和补偿机制。 对森林生态环境进行监测，阐明森林生态系统的结构与功能以及森林与环境之间相互作用机制，可为森林的合理经营，并进行宏观调控，实现人类生态环境与经济协调发展提供理论依据； 另一方面，将监测结果应用于森林生态环境效益评价，对森林生态效益进行科学计量和评价，对于制定合理的环境政策和社会经济发展规划具有十分重要的战略意义。 1森林生态环境监测方法 森林生态环境监测是运用可比的方法，在时间或空间上对特定区域范围内森林生态系统或生态系统组合体的类型、结构和功能及其组成要素等进行系统地测定和观察的过程，监测结果可用于森林生态环境评价，为合理利用森林资源、改善生态环境提供决策依据。 鉴于森林生态系统在空间结构上的复杂性，时间序列上的多变性，生长发育过程的周期性和环境反应的滞后性等特点，森林生态环境的监测方法很多，主要包括以下几种： (1) 定位监测和半定位监测方法。 ①定位监测：在一定的区域内，选择有代表性的森林生态环境类型，设固定监测点，进行长期地、 系统地、连续地观测与研究。 ②半定位监测：相对于定位监测而言，通常由于人力、财力等方面的限制，定位观测站数量有限， 对于一些特殊的森林生态系统类型进行相对短期的、不连续的观测和研究，作为对定位观测站的补充。 (2) 宏观监测、微观监测、重点地区监测和典型区域监测。 ①宏观监测：研究地域至少应该在区域生态范围之内，最大可扩展到全球。 宏观监测以原有的自然本底图和专业数据为基础，采用遥感技术和生态图技术，建立地理信息系统(GIS)。其次，也采取区域生态调查和生态统计的手段。 ②微观监测：研究地域最大可包括由几个生态系统组成的景观生态区，最小也应代表单一的生态 类型。 微观生态监测以大量的生态监测站为基础，以物理、化学或生物学的方法对生态系统各个组分提取属性信息。 ③重点地区监测：对重点预防防护区、重点治理区、重点监督区进行水土流失类型、强度、分布、 面积、治理程度、治理效益与动态变化进行监测。 ④典型区域监测：如对泥石流、滑坡、崩岗、汛期等进行监测预报。 (3)定期监测、日常监测和专项监测 ①定期监测：在已有土地变更调查的基础上，扩充、完善土地利用分类体系，开展每年一次的资 源与生态环境变更调查，全面监测资源与生态环境变化；利用遥感手段，定期监测重点地区(尤其是国家级监测区域)资源与生态环境变化，并核查资源与生态环境监测数据的详实性。 ②日常监测：随时监测有关洪水、违法用地、毁林砍伐、毁草开荒、乱占滥用土地等突发事件。 ③专项监测：在国家重点生态环境建设地区进行资源与生态环境时空变化的监测，主要包括黄河 上中游地区、长江上中游地区、风沙区、草原区等。 2 森林生态环境监测指标与内容 我国地域辽阔，自然地理条件差异极大，森林生态环境类型复杂多样，不同的森林生态系统都有
《中国主要栽培珍贵树种》 编制说明 一、工作简况（包括任务来源、协作单位、主要工作过程、标准主要起草人及承担的工作） 《中国主要栽培珍贵树种》编制任务来源于国家林业局科学技术司。标准的主要起草单位为国家林业局调查规划设计院，协作单位有中南林业科技大学、国家林业局植树造林司。 工作过程主要分为以下几个阶段。一是前期准备阶段：该阶段的主要工作是，成立了标准编制组、根据《中国主要栽培珍贵树种》草案拟定了编制工作方案和编制技术方案；二是资料收集阶段：根据编制内容，广泛收集资料；三是调研阶段：根据编制内容中的重点问题，分组赴东北、中南、西南、华北等省份进行了调研；三是标准起草阶段：根据草案、资料和调研报告，首先编制完成了《中国主要栽培珍贵树种》（初稿），编制组集中开会讨论提出修改意见后形成了《中国主要栽培珍贵树种》（征求意见稿），将征求意见稿发送给有关专家征求意见，针对每位专家反馈的意见，编制组逐一进行细致的讨论、分析和商榷，修改后形成了《中国主要栽培珍贵树种》（送审稿）。 本标准的主要起草人是唐小平、王恩苓、马国青、玉生、蒋三乃。 唐小平负责总协调、组织和标准编制组内标准的最后技术把关；马国青、王恩苓、蒋三乃负责标准总框架的起草；玉生和马国青负责具体内容的编制；马国青负责调研工作及专家意见汇总。
二、标准的编制原则和标准的主要内容（技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等）、论据（包括试验、统计数据）、修订标准时的新旧标准主要技术指标的对比情况 （一）编制原则 1、科学性原则。树种组分类建立在科学的基础上，同一树种组力求木材 硬度和栽培特点具有同质性。 2、系统性原则。为系统探索和总结我国珍贵树种的生物学特性和栽培特点，本着同特点相归类的原则系统将我国的珍贵树种分成不同树种组。 3、全面性原则。尽可能包括全国所有珍贵树种，反应全国所有具有栽培 技术和具有栽培潜力的树种。 4、实践性原则。总结和收集全国所有珍贵用材树种，具有丰富栽培经验 的地区与栽培技术成熟的树种优先进行分类，力求所选择的树种栽培技术具 有实践性。 （二）主要内容 本标准的主要内容是按照木材硬度及常绿、落叶、针叶等特征作为指标，将我国珍贵树种分为7个类群，并对每个类群的划分条件、生物学特性、分 布范围和栽培范围进行了描述。具体如下： 1、常绿红木树种组。一般指常绿的紫檀属树种，包括紫檀和檀香紫檀2 个树种。 2、落叶红木树种组。一般是指落叶的黄檀属树种，包括黑黄檀、黄檀、降香黄檀和印度黄檀4个树种。 3、常绿阔叶软木树种组。木材硬度（端面）小于700kgf/厘米，材质具
森林的生态服务功能 森林生态系统与生态过程所形成及维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。主要包括森林在涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护和森林游憩等方面提供的生态服务功能。 一·森林是人类的资源宝库. 森林能够提供大量木材和其它林产品,还能生产有很多有经济价值的产品.当然现代森林的主要生产功能还是表现为它是―个巨大的原材料供应者.木材及木制品，在建筑,交通,采掘,轻纺,水利电力筹许多生产部门是不可缺少的物资.木材的化学加工产品及各种林副产品也是重要的原材料及出口物资. 中国有繁多的经济林木树种,林副产品极为丰富，还有大量的中草药材,多种稀有珍贵的野生动物.产品的丰富多彩,实在是举不胜举.这些产品从需要上讲,不仅在国内牵涉到各行各业,不可缺少;而且其中许多产品在国际市场上享有声誉,是国家重要的出口物资。森林中有极其丰富的物种资源,仅热带雨林中的物种就占地球上全部物种的50%.在我国的森林中,既有大量的食用植物,又有很多油料植物,还有丰富的药材资源。现代的森林仍然是地球上一个重要的能源生产者，由于世界上一些化石能源渐渐枯竭,森林作为一种可以再生的能源,正在引起越来越大的重视. 二·涵养水源 森林对降水的截留、吸收和贮存，将地表水转为地表径流或地下水的作用。主要功能表现在增加可利用水资源、净化水质和调节径流三个方面。森林是土壤的绿色保护伞.茂密的枝叶能够截留降雨,减弱水流对土壤的冲刷;林下的草本植物和枯枝落叶层,如同一层松软的海绵覆盖在土壤表面,既能吸水,又能固定土壤;庞大的根系纵横交错,对土壤有很强的粘附作用.另外,森林还能抵御风暴对土壤的侵蚀.我国的有关观测结果表明,有林地水土流失量比荒坡地小得多.森林能够蓄水保肥,消洪补枯.防止水土流失,涵养水源. 森林是巨型蓄水库.降雨落到树下的枯枝落叶和疏松多孔的林地土壤里,会被蓄积起来,就像水库蓄水一样.雨过天晴,大量的水分又通过树木的蒸腾作用,蒸发到大气中,使林区空气湿润,降水增加.森林对于减轻旱涝灾害起着非常重要的作用。 三·保育土壤 森林中活地被物和凋落物层层截留降水，降低水滴对表土的冲击和地表径流的侵蚀作用；同时林木根系固持土壤，防止土壤崩塌泻溜，减少土壤肥力损失以及改善土壤结构的功能。风蚀是土壤流失的一种灾害.风力可以吹失表土中的肥土和细粒,使土壤移动,转移.在风沙危害严重的地区,更是风起沙飞,往往埋没了农田和村庄.风对农作物的直接危害更为普遍. 四·净化大气环境 森林生态系统对大气污染物（如二氧化硫、氟化物、氮氧化物、粉尘、重金属等）的吸收、过滤、阻
第六章灰色系统理论 客观世界的很多实际问题，其内部的结构、参数以及特征并未全部被人们了解，人们不可能象研究白箱问题那样将其内部机理研究清楚，只能依据某种思维逻辑与推断来构造模型。对这类部分信息已知而部分信息未知的系统，我们称之为灰色系统。本章介绍的方法是从灰色系统的本征灰色出发，研究在信息大量缺乏或紊乱的情况下，如何对实际问题进行分析和解决。 §1 灰色系统概论 客观世界在不断发展变化的同时，往往通过事物之间及因素之间相互制约、相互联系而构成一个整体，我们称之为系统。按事物内涵的不同，人们已建立了工程技术、社会系统、经济系统等。人们试图对各种系统所外露出的一些特征进行分析，从而弄清楚系统内部的运行机理。从信息的完备性与模型的构建上看，工程技术等系统具有较充足的信息量，其发展变化规律明显、定量描述较方便、结构与参数较具体、人们称之为白色系统；对另一类系统诸如社会系统、农业系统、生态系统等，人们无法建立客观的物理原型，其作用原理亦不明确，内部因素难以辨识或之间关系隐蔽，人们很难准确了解这类系统的行为特征，因此对其定量描述难度较大，带来建立模型的困难。这类系统内部特性部分已知的系统称之为灰色系统。一个系统的内部特性全部未知，则称之为黑色系统。 区别白色系统与灰色系统的重要标志是系统内各因素之间是否具有确定的关系。运动学中物体运动的速度、加速度与其所受到的外力有关，其关系可用牛顿定律以明确的定量来阐明，因此，物体的运动便是一个白色系统。 作为实际问题，灰色系统在大千世界中是大量存在的，绝对的白色或黑色系统是很少的社会、经济、农业以及生态系统一般都会有不可忽略的“噪声”（即随机干扰）。现有的研究经常被“噪声”污染。受随机干扰侵蚀的系统理论主要立足于概率统计。通过统计规律、概率分布对事物的发展进行预测，对事物的处置进行决策。现有的系统分析的量化方法，大都是数理统计法如回归分析、方差分析、主成分分析等，回归分析是应用最广泛的一种办法。但回归分析要求大样本，只有通过大量的数据才能得到量化的规律，这对很多无法得到或一时缺乏数据的实际问题的解决带来困难。回归分析还要求样本有较好的分布规律，而很多实际情形并非如此。例如，我国建国以来经济方面有几次大起大落，难以满足样
长白山森林生态系统服务功能介绍 摘要：长白山森林生态系统是亚洲东部最典型的，保存最为完好的温带山地森林生态系统，对维持松花江、鸭绿江和图们江三大流域生态系统的结构和功能具有重要作用。涵养水源服务价值是长白山森林生态系统服务价值的主要部分，占总体服务价值的66％，涵养水源和净化空气作为森林生态系统最动摇的生态功能，其服务价值占总价值的80％，而木材生产的服务价值仅占总价值的7％；由此可见，木材并不是森林生态系统服务价值的主要部分，充分发展长白山森林生态系统其他的生态功能，才是发挥其生态系统服务价值的最佳途径。本文将介绍长白山森林生态系统的服务功能，让大家更加了解长白山森林，并能充分发挥长白山森林生态系统的作用。 关键词：长白山，生态系统，服务功能，价值 森林生态系统服务功能是指森林生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用（Daily,1997）。森林生态系统主要服务功能体现为维持生命物质的生物地球化学循环与水文循环，维持生物物种多样性与遗传性，净化大气环境，维持大气化学的。平衡与稳定，提供人类生存所需要的林产品等（Costanza,1997;Alexander,1997）。由于人类对森林生态系统的功能及其重要性的片面了解，在工业革命时期，对森林生态系统采取了掠夺和破坏性经营，从而导致了森林生态系统的面积和质量严重下降，致使森林生态系统服务功能严重衰弱，甚至消失，很大程度地威胁到人类的的安全与健康，制约了社会经济的发展（Bormannetal,1968）。近年来，随着一些全球性的和区域性的环境问题，国际上对森林生态系统服务功能的研究越来越重视。本文针对东北亚最具典型的，保存最为完好的，原始的长白山森林生态系统服务功能进行系统介绍。 长白山森林生态系统系统服务功能有： (一)森林生态旅游服务功能 森林生态系统旅游服务价值有两方面的涵义：旅客的直接消费价值，它体现了森林生态系统生态旅游服务价值的经济表现程度；森林生态系统生态旅游服务功能的总体价值，这一总体价值是动态的它随着生态系统的结构，功能及其资源量动态变化而变化的。长白山高山苔原和森林生态系统旅游服务功能存在其动态的潜在的价值，它随着生态资源负荷能力的生态旅游负荷能力的变化而变化，这一潜在的生态旅游服务价值反映了其生态系统的生态旅游负荷能力，是生态系统生态旅游服务价值的完全体现。 (二)森林生态系统林副产品服务功能 长白山森林生态系统林副产品主要分8大类，分别为植物药才，动物药材，干果，食用菌，野菜，纤维及蜂蜜产品，动物肉类，动物毛皮等。长白山森林生系统林副产品的服务价值进入市场部分自1993年以后逐渐减少，提别是动物药材，动物食肉，动物毛皮。在林副产品生态服务价值中，野菜类产品最高；动物肉类次之；植物药材，动物药材，干果，食用菌类等次之，动物毛皮最低。长白山森林生态系统是我国东北3大河流（松花江、鸭绿江和图们）的发源地，这一地带性森林生态系统的保护对维持3大河流的流域生态系统等具有重要意义。保护区林副产品的减少也正说明了自然保护区及大江大河源头之被保护策略已落到实处。
森林生态系统服务功能及其生态经济价值评估初探 3 ———以海南岛尖峰岭热带森林为例 肖 寒3 3 欧阳志云 赵景柱 王效科 (中国科学院生态环境研究中心,北京100080) 【摘要】 以尖峰岭地区为研究区域,探讨了森林生态系统服务功能的内涵,并使用市场价值、影子工程、机会成 本和替代花费等方法评价了海南岛尖峰岭地区热带森林生态系统服务功能的生态经济价值.结果表明,在尖峰岭地区,面积为44667.00hm 2的热带森林生态系统服务功能价值平均每年66438.49万元,其中林产品价值为7164.11万元,涵养水源价值为39429.21万元,保持土壤减少侵蚀价值为247.26万元,固定CO 2减轻温室效应的价值为1316.24万元,营养物循环价值为428.55万元,净化空气的价值为17853.12万元.关键词 生态系统服务功能 森林生态系统 生态服务价值 尖峰岭 Forest ecosystem services and their ecological valu ation A case study of tropical forest in Jianfengling of H ainan is 2land.XIAO Han ,OU Y AN G Zhiyun ,ZHAO Jingzhu ,WAN G Xiaoke (Research Center f or Eco 2Environmental Sci 2ences ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100080).2Chin.J.A ppl.Ecol.,2000,11(4):481～484. This paper attempts to present forest ecosystem services and their indirect economic value of Jianfengling tropical forest in Hainan Island.The results show that average annual integrated ecosystem service value of Jianfengling tropical for 2est ,which covers 44667.00hm 2,adds up to 664.38million yuan (Chinese RMB ),of which ,about 71.64million yuan is of the output of standing trees and other forest products ,about 394.29million yuan of water 2holding ,about 2.47million yuan of soil conservation against erosion ,about 13.16million yuan of carbon fixation for reducing green house effect ,about 4.29million yuan of nutrient retention for N ,P ,K ,Ca and Mg ,about 178.53million yuan of air purification. K ey w ords Ecosystem services ,Forest ecosystem ,Ecoservice valuation ,Jianfengling mountain. 3中国科学院知识创新项目(RCEES9903)、国家自然科学基金重点 项目(79930800)和国家自然科学基金资助项目(79670089). 33通讯联系人. 1999-10-12收稿,2000-05-29接受. 1 引 言 生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形 成与维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用[5,12].生态系统为人类提供了食物、医药及其他工农业生产的原料,更重要的是支撑与维持了地球的生命支持系统,维持生命物质的生物地化循环与水文循环,维持生物物种与遗传多样性,净化环境,维持大气化学的平衡与稳定.人们已经认识到,生态服务功能是人类生存与现代文明的基础.研究发现科学技术能影响生态服务功能,但不能替代自然生态系统服务功能[6].由于人类对生态系统服务功能及其重要性不了解,导致了生态环境的破坏,从而对生态系统服务功能造成了明显损害,威胁人们的安全与健康,危及社会经济的发展.随着对可持续发展机制研究的深入,人们发现维持与保育生态服务功能是实现可持续发展的基础. 近年来,国际上对生态系统服务功能的研究十分重视,生态学家、生态经济学家及其它相关领域的科学 家共同合作,从生态系统过程、生态服务功能及其生态经济价值等多个方面开展综合研究,不断充实与丰富 生态系统服务功能的内涵,探索其评价技术及生态经济价值的评估方法.美国生态学会组织了以Gretchen Daily 负责的研究小组,对生态系统服务功能进行了系统研究,并且形成了能反映当前这一课题研究最新进展的论文集[4],国际科学联合会环境委员会曾成立Constanza 负责的专门研究组以研究生物多样性间接经济价值及其评估方法,以及生物多样性与生态系统服务功能关系.Costanza 等13位科学家的研究认为全球生态系统服务的价值为16～54万亿美元?a -1,平均为33万亿美元?a -1[3],Pimentel 等[15]研究报道,全球仅水土流失导致水库淤积所造成的损失约60亿美元.分析与评价生态系统服务功能的生态经济价值已成为当前生态学与生态经济学研究的前沿课题.在我国,生 应用生态学报 2000年8月 第11卷 第4期 CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Aug.2000,11(4)∶481～484
灰色系统理论及其应用 第一章灰色系统的概念与基本原理 1.1灰色系统理论的产生和发展动态 1982年，北荷兰出版公司出版的《系统与控制通讯》杂志刊载了我国学者邓聚龙教授的第一篇灰色系统理论论文”灰色系统的控制问题”，同年，《华中工学院学报》发表邓聚龙教授的第一篇中文论文《灰色控制系统》，这两篇论文的发表标志着灰色系统这一学科诞生 1985灰色系统研究会成立，灰色系统相关研究发展迅速。 1989海洋出版社出版英文版《灰色系统论文集》，同年，英文版国际刊物《灰色系统》杂志正式创刊。目前，国际、国内300多种期刊发表灰色系统论文，许多国际会议把灰色系统列为讨论专题。国际著名检索已检索我国学者的灰色系统论著3000多次。灰色系统理论已应用范围已拓展到工业、农业、社会、经济、能源、地质、石油等众多科学领域，成功地解决了生产、生活和科学研究中的大量实际问题，取得了显著成果。 1.2几种不确定方法的比较 概率统计，模糊数学和灰色系统理论是三种最常用的不确定系统研究方法。其研究对象都具有某种不确定性，是它们共同的特点。也正是研究对象在不确定性上的区别，才派生了这三种各具特色的不确定学科。 模糊数学着重研究“认识不确定”问题，其研究对象具有“内涵明确，外延不明确”的特点。比如“年轻人”内涵明确，但要你划定一个确定的范围，在这个范围内是年轻人，范围外不是年轻人，则很难办到了。
概率统计研究的是“随机不确定”现象，考察具有多种可能发生的结果之“随机不确定”现象中每一种结果发生的可能性大小。要求大样本，并服从某种典型分布。 灰色系统理论着重研究概率统计，模糊数学难以解决的“小样本，贫信息”不确定性问题，着重研究“外延明确，内涵不明确”的对象。如到2050年，中国要将总人口控制在15亿到16亿之间，这“15亿到16亿之间“是一个灰概念，其外延很清楚，但要知道具体数值，则不清楚。 1.3灰色系统理论的基本概念 定义1.3.1信息完全明确的系统称为白色系统。 定义1.3.2信息未知的系统称为黑色系统。 定义1.3.3部分信息明确，部分不明确的系统称为灰色系统。 1.4灰色系统理论的基本原理 公理1(差异信息原理)“差异“是信息，凡信息必有差异。 公理2（解的非唯一性原理）信息不完全，不确定的解是非唯一的。 公理3（最少信息原理）灰色系统理论的特点是充分开发利用已占有的“最少信息“。 公理4(认知根据原理)信息是认知的根据。 公理5（新信息优先原理）新信息对认知的作用大于老信息。 公理6（灰性不灭原理）：信息不完全是绝对的
第一章 1.生态环境：生态环境是指由生物群落及非生物自然因素组成的各种生态系统所构成的整体，主要或完全由自然因素形成，并间接地、潜在地、长远地对人类的生存和发展产生影响。生态环境的破坏，最终会导致人类生活环境的恶化。 2.生态环境监测：通过对影响生态环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量（或污染程度）及其变化趋势的过程。 3.生态环境监测的目的： （1）根据生态环境质量标准，评价生态环境质量 （2）根据生态系统的情况，决定管理对策 （3）根据污染分布情况，追踪寻找污染源，为实现监督管理，控制污染提供依据 （4）收集本底数据，积累长期监测资料 （5）为保护人类健康、保护环境、合理使用自然资源、制订环境法规、标准、规划等服务。 4.环境监测：是指测定代表环境质量的各种标志数据的过程。即通过物理测定、化学测定、仪器测定和生物监测等手段，有计划、有目的地对环境质量某些代表值实施测定的过程。 5.环境监测的内容： （1）物理指标的测定。包括噪声、振动、电磁波、热能、放射性等水平的监测。 （2）化学指标的测定。包括各种化学物质在空气、水体、土壤和生物体内水平的监测。 （3）生态系统的监测。主要监测由于人类活动引起的生态系统的变化。如乱砍滥伐森林或草原和过度放牧引起的水土流失及土地沙化，二氧化碳和氟氯烃的过量排放引起的温室效应和臭氧层破坏等。 6.环境监测的分类 （1）环境监测按其目的，可以分类以下三类： ①研究性监测。主要是研究确定从污染源排出的污染物的迁移变化趋势和发展规律，以及对人体和其他生物体的影响和危害程度等。
②监视性监测，亦称常规监测。主要是对在不同功能区内的水、气等环境要素，进行长期的定点、定期监测，从而了解和掌握环境污染情况，评价治理效果和判断环境质量的好坏。 ③特定目的的监测。主要是指污染事故的监测和污染纠纷的仲裁监测。前者为污染事故的判断和处理提供监测服务；后者为解决污染纠纷提供技术依据。 （2）环境监测按其对象，可以分为以下两类： ①环境质量监测。由环境监测机构通过对环境中各项要素进行经常性的监测，掌握环境质量状况及其发展趋势，并编报各种环境监测报告和环境质量报告。 ②污染监督监测。对污染源的监督管理。 （3）还可按污染物存在的空间分类，分为大气监测、水质监测 和土壤监测等。 7.环境监测的三项任务： （1）环境质量监测方面：系统掌握和提供环境质量状况及发展趋势。 ①在全国各个地区科学地分布环境监测站点和网络，按照统一规定的方法和规范，对各个环境要素进行连续地或者定期地监测； ②结合污染源监测，对环境监测数据进行综合分析，提出全国、地区和特殊环境区域的环境质量变化趋势，以及改善环境质量和防治污染措施的建议。 （2）污染监督监测方面：为环境管理提供技术支持和服务。 ①对污染源进行宏观调查，建立污染源档案； ②对污染源进行现场监测；或者核对排污单位测试的数据； ③对新建、扩建、改建和技术改造工程项目的污染治理装置进行验收和监测，为执行各种环境法规、标准，开展环境管理工作提供准确、可靠的监测数据和资料； ④对污染事故和污染纠纷进行监测，为追究污染者的法律责任以及解决污染纠纷提供技术依据。 （3）环境科研和服务监测方面 ①开展以科研为主要目的的监测，为提高环境监测水平开展研究工