摘要：生態環境監測是環境監測中一個全新的概念，是環境生態建設的技術保證和支持體系。本文對生態環境監測的基本概念和原則、任務及特點、生態環境指標的建立、生態監測技術和方法、生態變化趨勢預測預報等進行了介紹，并結合我國在生態環境監測方面所開展的工作提出今后工作的一些設想和展望。

關鍵詞：生態學；生態監測 環境監測 遙感；地理信息系統

1前言

隨著人們對環境問題及其規律認識的不斷深化，環境問題不再局限于排放污染物引起的健康問題，而且包括自然環境的保護、生態平衡和可持續發展的資源問題。因此，環境監測正從一般意義上的環境污染因子監測開始向生態環境監測過渡和拓寬。除了常見的各類污染因子外，由于人為因素影響，災害性天氣增加，森林植被銳減，水土流失嚴重，土壤沙漠化加劇，洪水泛濫，沙塵暴、泥石流頻發，酸沉降等，使我國本已十分脆弱的生態環境更加惡化。這促使人們重新審查環境問題的復雜性，用新的思路和方法了解和解決環境問題。人們開始認識到，為了保護生態環境，必須對環境生態的演化趨勢、特點及存在的問題建立一套行之有效的動態監測與控制體系，這就是生態環境監測。生態環境監測是環境監測發展的必然趨勢。

本質上看，環境保護是以減少或避免生態系統的破壞為終極目標。對環境監測，目前單純的理化指標和生物指標監測存在很大的局限性，而生態環境監測則可彌補傳統環境監測的不足。因此前者強調“局部剖析”，只對大氣、水、土壤等中的化學毒物或有害物理因子進行測定；而后者著眼于“整體綜合”，對人類活動造成的生態破壞和影響進行測定。可以說，生態環境監測是生態保護的前提，是生態管理的基礎，是生態法律法規的依據。目前，生態環境監測已在全球范圍內展開，但在我國才剛起步，基礎差，底子薄，相對落后，缺乏統一的標準，國家尚未制定技術規范。本文主要結合國內情況擬對生態環境監測作一全面介紹，以期大家共同努力來推動生態環境監測工作在我國的開展。

2生態監測

所謂生態系統（Ecosystem）是指地表生物與非生物間的相互依存關系。生態質量是環境質量的核心。是以生態學理論為基礎，從生態系統層次上研究系統各組成、變化規律和相互關系、以及人為作用下結構和功能的變化，從而評價環境質量。因而生態質量及其評價的綜合性極強。

生態監測是采用生態學的各種方法和手段，從不同尺度上對各類生態系統結構和功能的時空格局的度量，主要通過監測生態系統條件、條件變化、對環境壓力的反映及其趨勢而獲得。生態監測，又稱生態環境監測，目前的定義不很一致。美國環保局Hirsch把生態監測解釋為自然生態系統的變化及其原因的監測，內容主要是人類活動對自然生態結構和功能的影響及改變。國內有學者提出“生態監測就是運用可比的方法，在時間和空間上對特定區域范圍內生態系統或生態系統組合體的類型、結構和功能及其組合要素等進行系統地測定和觀察的過程，監測的結果則用于評價和預測人類活動對生態系統的影響，為合理利用資源、改善生態環境和自然保護提供決策依據，這一定義似乎從方法原理、目的、手段、意義等方面作了較全面的闡述。

在監測對象上，生態監測既不同于城市環境質量監測，也不同于工業污染源監測。從環境監測發展歷程來看，目前所指的生態監測主要側重于宏觀的、大區域的生態破壞問題，它具有反映人類活動對我們所處的生態環境的全貌、有機綜合影響的優點。如近年來積極開展的福建省濕地生態環境監測，河南省漁業生態環境監測，南極中山站近岸海域生態環境監測，以及在我國開展生態環境監測較早，近幾年又做了大量工作的新疆荒漠生態環境監測。

生態監測的對象可分為農田、森林、草原、荒漠、濕地、湖泊、海洋、氣象、物候、動植物等。每一類型的生態系統都具有多樣性，它不僅包括了環境要素變化的指標和生物資源變化的指標，同時還要包括人類活動變化的指標。

應當看到，生態監測是環境監測的拓寬，除了新的理論、技術和方法外，環境監測的理論和實踐必是生態監測得以發展和完善的基本保證。景觀生態學、農業生態學、森林生態學、淡水生態學、海洋生態學、荒漠生態學、脆弱帶生態學、地球化學、氣象學、物候學、水文學、環境經濟學、人文物理學等的理論和實踐對生態監測更是大有裨益。 3生態監測的類型

國內對生態監測類型的劃分有許多種，常見的是從不同生態系統的角度出發，可分為城市生態監測、農村生態監測、森林生態監測、草原生態監測及荒漠生態監測等。這類劃分突出了生態監測對象的價值尺度，旨在通過生態監測獲得關于各生態系統生態價值的現狀資料、受干擾（特別指人類活動的干擾）程度、承受影響的能力、發展趨勢等。根據生態監測兩個基本的空間尺度，生態監測可分為兩大類：

3.1宏觀生態監測

研究對象的地域等級至少應在區域生態范圍之內，最大可擴展到全球。宏觀生態監測以原有的自然本底圖和專業數據為基礎，采用遙感技術和生態圖技術，建立地理信息系統（GIS）。其次也采取區域生態調查和生態統計的手段。

3.2微觀生態監測

研究對象的地域等級最大可包括由幾個生態系統組成的景觀生態區，最小也應代表單一的生態類型。微觀生態監測以大量的生態監測站為工作基礎，以物理、化學或生物學的方法對生態系統各個組分提取屬性信息。

根據監測的具體內容，微觀生態監測又可分為干擾性生態監測、污染性生態監測和治理性生態監測以及環境質量現狀評價生態監測。

宏觀生態監測必須以微觀生態監測為基礎，微觀生態監測又必須以宏觀生態監測為主導，二者相互獨立，又相輔相成，一個完整的生態監測應包括宏觀和微觀監測兩種尺度所形成的生態監測網。

4生態監測的任務與特點

4.1生態監測的基本任務

對生態系統現狀以及因人類活動所引起的重要生態問題進行動態監測；對破壞的生態系統在人類的治理過程中生態平衡恢復過程的監測；通過監測數據的集積，研究上述各種生態問題的變化規律及發展趨勢，建立數學模型，為預測預報和影響評價打下基礎；支持國際上一些重要的生態研究及監測計劃，如GEMS（全球環境監測系統），MAB（人與生物圈）等，加入國際生態監測網絡。

4.2生態監測的特點

4.2.1綜合性

生態監測是一門涉及多學科的交叉領域，涉及到農、林、牧、副、漁、工等各個生產行業。

4.2.2長期性

自然界中生態過程的變化十分緩慢，而且生態系統具有自我調控功能，短期監測往往不能說明問題。長期監測可能導致一些重要的和意想不到的發現，如北美酸雨的發現就是典型的例子。

4.2.3復雜性

生態系統本身是一個龐大的復雜的動態系統，生態監測中要區分自然因素（如洪水、干旱和水災）和人為干擾（污染物質的排放、資源的開發利用等）這兩種因素的作用有時十分困難，加之人類目前對生態過程（ecological process）的認識是逐步積累和深入的，這就使得生態監測不可能是一項簡單的工作。

4.2.4分散性

生態監測站點的選取往往相隔較遠，監測網的分散性很大。同時由于生態過程的緩慢性，生態監測的時間跨度也很大，所以通常采取周期性的間斷監測。 5生態監測指標體系與優先監測項目

5.1生態監測指標體系

生態監測指標體系主要指一系列能敏感清晰地反映生態系統基本特征及生態環境變化趨勢的并相互印證的項目，是生態監測的主要內容和基本工作。生態監測指標的選擇首先要考慮生態類型及系統的完整性，一般說來，陸地生態站（農田生態系統、森林生態系統和草原生態系統等）指標體系分為氣象、水文、土壤、植物、動物和微生物六個要素：水文生態站（淡水生態系統和海洋生態系統）指標體系分為：水文、氣象、水質、底質、浮游植物、浮游動物、游泳動物、底棲生物和微生物八個要素。除上述自然指標外，指標體系的選擇要根據生態站各自的特點，生態系統類型及生態干擾方式同時兼顧以下三方面，即人為指標（人文景觀、人文因素等）、一般監測指標（常規生態監測指標、重點生態監測指標等）和應急監測指標（包括自然和人為因素造成的突發性生態問題）。

包頭市環境監測站將包頭生態監測指標的設計擬分為三個層次和三個要素。三個層次為：優先指標—－目前的必測項目；常規指標—－應開展的項目；選擇指標—－應完善、充實的項目。三大要素為環境、生物、社會。環境要素包括氣象、水文和土壤；生物要素包括植物、動物和微生物；社會要素包括人口和經濟。并按照自然狀況及其生態功能將包頭市由北向南劃分為五大景觀系統，即草原牧業景觀；低山、丘陵、農牧交錯景觀；山地景觀生態系統有其對應的指標體系以及優先監測的指標體系，例如，低山、丘陵、農牧交錯景觀生態系統以旱作農業和畜牧業生產為主，土地沙化、水土流失是其主要生態問題，監測內容為土層厚度，表層土壤顆粒組成；山前平原農業景觀生態系統，土壤肥沃，氣候適宜，是包頭市糧食和蔬菜生產區，突然的問題是土壤次生鹽漬化和工業污染，相應的土壤指標監測內容為有機質含量、pH值、含鹽量、化肥有機肥施用量、重金屬、氟化物含量。

湖南省環境保護監測站的陸強國主要依據濕地功能原則和景觀生態學的有關原理，對環洞庭湖區域面積為18720km2（包括湖北部分）的洞庭湖濕地生態環境進行了功能區劃，即淹沒區、濕地農業區和臺地山崗區，針對各生態功能區的結構特點、生態目標和社會經濟因子，擬出了湖泊濕地生態監測整體指標體系和優先監測項目。雖然作者是從研究洞庭湖出發，但由于其指標體系制定的原則具有廣泛適用性，并且出發點是濕地生態系統的結構和功能區的特點，因而我們認為該指標體系對濕地生態監測具有廣泛借鑒價值。

農業部環境監測總站的王洪慶等從與以往農業環境監測的比較著手，提出農業生態環境監測的特征，制定了農業生態環境監測指標體系框架和具體指標。

農業部環境監測總站的高懷友等以條件指標和壓力指標劃分，提出農業生態環境監測指標體系以及具體參評因子。

遼寧省環境監測中心站的付運芝等人將地球上的生態系統，從宏觀角度劃分為陸地、海洋兩大生態系統，對這兩大系統又進行細分類，提出陸地生態系統監測指標體系分為八個部分，即氣象要素、水文要素、土壤要素、植物要素、動物要素、微生物要素、地質要素、人類活動要素。建議海洋生態系統監測指標體系分為如下十個部分構成，即水文氣象要素、水質要素、底質要素、浮游植物要素、浮游動物要素、底棲生物要素、微生物要素、底質要素、人類活動要素。并給出了每一種指標體系要素的具體監測內容，監測工作者實際應用時可適當增刪。

生態監測指標體系設計的優劣直接關系生態監測本身能否揭示生態環境質量的現狀、變化和趨勢。因此生態監測指標選擇要充分考慮生態系統的功能及不同生態類型間相互作用的關系，另一方面，社會、經濟發展程度不同的地區，對環境質量和價值的要求和評價也是不一樣的。從生態資源的環境價值、評價問題、所受的環境壓力及生態系統結構與功能間關系的角度出發，生態監測指標可分為條件指標和環境壓力指標，其中條件指標又可分為反映指標、暴露指標和生態指標。反映指標是關于生態系統中生物在各層次上（生物個體、種群、群落及生態系統）組合狀況的環境特征的指標；暴露指標是關于反映生態系統中物理、化學和生物的壓力大小的環境特征指標；生態指標是生態系統中受外來環境壓力下，能滿足生態系統中層次生物正常生活和循環的各種物理、化學和生物狀況的指標；壓力指標是關于自然力和人為因素影響生態系統發生變化的指標。應當看到，復雜的生態環境決定了生態監測指標體系的多樣性、可變性，生態監測內容涉及面之廣，遠遠超過了環境質量監測和工業污染源監測。目前的生態監測指標體系對監測部門顯得太多，監測方法不規范，微觀和宏觀生態監測尚未有機結合，特別是一些指標和方法路線應當有一個統一的規劃。另外，筆者認為在制訂指標體系的同時，應多在為達到生態系統目標，各指標內容的優化目標的確立上做工作。

5.2生態監測指標體系的確定原則

生態監測指標體系的選擇與確定是進行生態監測的前提。生態監測指標體系是一個龐大的系統，在可作為監測指標的眾多要素中，科學性、實用性、代表性、可行性尤為重要。我們認為，選擇與確定生態監測指標體系應遵循以下原則：

5.2.1代表性

確定的指標體系應能反映生態系統的主要特征，表征主要的生態環境問題。

5.2.2敏感性

要確定那些對特定環境敏感的生態因子，并以結構和功能指標為主，以此反映生態過程的變化。

5.2.3綜合性

要真實反映生態環境問題，需要多種指標體系。

5.2.4可行性

指標體系的確定要因地制宜，同時要便于操作，并盡量和生態環境考核指標掛鉤。

5.2.5簡易化

從大量影響生態系統變化的因子中選取易監測、針對性強、能說明問題的指標進行研究。

5.2.6可比性

不同監測臺站間同種生態類型的監測應按統一的指標體系進行。

5.2.7靈活性

哪怕對同類型的生態系統，在不同地區應用時指標體系也應作相應調整。

5.2.8經濟性

盡可能以最少費用獲得必要的生態環境信息。

5.2.9階段性

根據現有水平和能力，先考慮優先監測指標，條件具備時，逐步加以補充，已確定的指標體系也可分階段實施。

5.2.10協調性

多數生態環境問題已是全球性問題，所確定的指標體系，盡量和“全球環境監測系統”（GEMS）相協調，以便國際間的技術交流與合作。

目前，國內學者針對不同的生態系統，提出的各種生態監測指標體系，如荒漠生態環境監測指標四原則，洞庭湖濕地生態監測指標四原則和農業生態監測指標五原則，與上述原則都是一致的。當然，監測指標體系的確定除受技術條件和人力、財力因素制約外，對已確定的指標體系，仍需在實踐中考察和檢驗。

5.3優先監測的指標體系

優先監測指標體系必須滿足對生態系統的生命支持能力進行評價的最大的要求。優先監測指標的確定原則是：當前受外力影響最大、可能改變最快的指標；反映生態系統的生命支持能力的關鍵性指標；有綜合代表意義的指標。

應當看到，我國當前的生態監測主要限于污染性生態監測，現有監測能力、技術與設備水平有限，生態監測評價經驗不多，對生態系統規律認識不夠，因此確定當前優先監測指標必須從實際出發，屬于污染的生態指標仍為當前優先監測指標。同時，由于經濟發展過快對生態環境形成壓力影響的指標的監測，在當前亦顯得十分迫切，需盡快列入優先監測指標。我們高興地看到與我國可持續發展的戰略相適應，一些地區已經將環境問題和社會、經濟發展問題結合起來考慮，生態環境監測有直接服務于生產的趨勢。

下列指標在我國當前開展生態監測時可列入優先監測的指標體系中：全球氣候變暖所引起的生態系統或植物區系位移的監測；珍惜瀕危動植物物種的分布及其棲息地的監測；水土流失面積及其時空分布和環境影響的監測；沙漠化面積及其時空分布和環境影響的監測；草原沙化退化面積及其時空分布和環境影響監測；生態脆弱帶面積及其時空分布和環境影響的監測；人類活動對陸地生態系統包括森林、草原、農田和荒漠等結構和功能影響的監測；水體污染對水體生態系統包括湖泊、水庫、河流和海洋等結構和功能影響的監測；主要污染物（農藥、化肥、有機物、重金屬）在土壤—植物—水體中的遷移和轉化的監測；水土流失、沙漠化及草原退化地優化治理模式的生態平衡的監測；各生態系統中為量氣體的釋放通量與吸收的監測等。 6 生態監測的技術方法

生態監測技術方法就是對生態系統中的指標進行具體測量和判斷，從而獲得生態系統中某一指標的特征數據，通過統計分析，以反映該指標的現狀及變化趨勢。在選擇生態監測具體技術方法前，要根據現有條件，結合實際制定相應的技術路線，確定最佳監測方案。技術路線和方案的制定大體包含以下幾點：生態問題的提出，生態監測臺站的選址，監測的內容、方法及設備，生態系統要素及監測指標的確定，監測場地、監測頻度及周期描述，數據的整理（觀測數據、實驗分析數據、統計數據、文字數據、圖形及圖象數據），建立數據庫，信息或數據輸出，信息的利用（編制生態監測項目報表，針對提出的生態問題建立模型、預測預報、評價和規劃、政策規定）。

在確定具體的生態監測技術方法時要遵循一個原則，即盡量采用國家標準方法，若干國家標準或相關的操作規范，盡量采用該學科較權威或大家公認的方法。一些特殊指標可按目前生態站常用的監測方法。

生態監測具有著眼于宏觀的特點，是一項宏觀與微觀監測相結合的工作。對于結構與功能復雜的宏觀生態環境進行監測，必須采用先進的技術手段。其中，生態監測平臺是宏觀監測的基礎，它必須以三S技術作支持，并要具備容量足夠大的計算機和宇航信息處理裝置。三S技術 ，即地理信息技術（GIS）、遙感技術（RS）和全球衛星定位技術（GPS）。三項技術形成了對地球進行空間觀測、空間定位及空間分析的完整的技術體系。它能反映全球尺度上生態系統各要素的相互關系和變化規律，提供全球或大區域精確定位的高頻度宏觀資源與環境影像，揭示巖石圈、水圈、氣圈和生物圈的相互作用和關系。在RS和GIS基礎上建立的數學模型，能促進以定性描述為主到定量分析為主的過渡，實行時空的轉移，在空間上由野外轉入室內，在時間上從過去、現在的研究發展到在三維空間上定量預測未來。

3S技術是宏觀生態環境監測發展的方向，是其發展的主要技術基礎，在今后較長的一個時期內，遙感手段將在生態環境監測中得到更廣泛的應用，地理信息系統作為“3S”技術的核心將發揮更大的作用。目前美國、歐洲、日本和我國都在制定新的觀測計劃，國內北京、上海、重慶、廈門等地都在推進基礎數字化工作，推廣GPS定位觀測，這些計劃的實施將為區域環境監測提供重要的數據。

傳統監測手段，只能解決局部監測問題，而綜合整體且準確完全的監測結果必須依賴三S技術。充分利用計算機技術把遙感、航照、衛星監測、地面定點監控有機結合起來，依靠專門的軟硬件使生態監測智能化，使生態資料數據上網，實現生態監測網絡化，是目前以及今后相當長的一段時間里監測人員的重點工作內容。

7 國內生態監測現狀

在我國環境監測中，對自然生態環境破壞和惡化的監測與環境污染監測相比，仍處于落后狀況。2001年10月在成都召開的第六次全國環境學術交流會上，提交的158篇論文中，有關生態監測的論文僅16篇，約占10%，這也從一個側面說明了這一問題。由于人口和資源的壓力，過去長期忽視生態環境保護，使我國生態環境的破壞和惡化已十分嚴重，特別是占國土總面積1/3的廣大干旱半干旱草原和荒漠地區生態環境問題最為突出，因此對荒漠生態監測的研究在國內開展最早，做的工作也最多。新疆環保科研所1984年接受“荒漠生態系統定位觀測研究”工作。中科院在新疆建立了阜康、策勒、吐魯番等生態實驗站，目前已取得了一定的成果。

近年來，我國提出的“地球動態觀測信息網絡”、“我國代表類型區生態狀況和變遷規律的大尺度時空觀測研究以及發展趨勢預測”，“中國資源生態環境預警研究”等方案及計劃，均側重生態監測的內容。在此基礎上，中科院的“我國生態系統研究站網”研究計劃（CERN）已經實施，其所屬的53個生態定位站進行了大量的生態研究工作，成果已引起世界各國的關注。新疆、內蒙、洞庭湖、舟山等生態站的建立，為生態監測提供了廣大的應用前景。國內在生態監測指標及生態質量評價指標體系方面也做了一些工作。中山大學與華南環科所在海南島生態質量評價指標體系研究中，提出生物量、多樣性、穩定性和清潔度四原則和20個指標參數，并將每個參數按生態學特征及影響劃分為5個等級。吉林環科所對東北自然保護區生態指標體系研究中，將生態指標體系劃分為三個層次五個指標。袁國應等自1987年起開展了荒漠生態監測指標體系的定位觀測研究，歷經5年建立了荒漠生態系統指標體系。陸強國根據洞庭湖濕地功能區特點及生態目標，擬定了生態監測指標體系和優先監測項目。張建輝等對農業監測目標與監測指標體系選擇進行了探討。宋國利等提出了北方森林、農業、礦業開發生態監測指標。沈志介紹了物候學在生態監測中的應用。目前，我國生態監測工作的特點注重生態過程的研究，生態監測覆蓋范圍較小，屬微觀監測范疇。

隨著我國空間技術的發展，宏觀生態監測有了一定的進步，3S技術成為近幾年來生態監測工作者們研究的重點內容，并顯示出其快速準確的明顯優點，是宏觀監測技術發展的趨勢：“六五”期間內蒙古草場資源遙感調查，“七五”期間三北防護林遙感調查、黃土高原遙感調查均包括生態監測內容。新疆環境監測中心站利用全區氣象衛星NOAA-12五個波段影象數據，完成了全區土地荒漠現狀的評價工作。利用遙感技術對熱帶森林植被的動態變化、森林火災后生態變化遙感監測評價模型的構建方法、中國北方沙塵災害特點及其下墊面狀況、金衢盆地土地退化、黃河三角洲鹽堿地、內蒙古土地鹽漬化典型區域動態監測、廣州珠江口、太湖水體污染、大連灣海域水體富營養化狀況、利用GIS系統預測預報模型對黃土高原、三峽庫區等重點侵蝕區域進行土地退化預報、景觀生態退化預測、小流域土壤侵蝕預測和應用國土資源衛星數據對陜北黃土高原生態環境進行遙感動態監測，初步建立了生態環境的遙感識別標志等進行了研究。近年來，利用遙感技術監測牧場產量、農作物產量、資源調查、水土保持狀況和災害預測等方面都取得了一定的成果，為宏觀生態監測積累了經驗。其中熱帶森林植被的動態變化遙感監測課題是世界自然基金會（原稱世界野生生物基金會）西雙版納自然保護資助合作項目，由中方和比利時遙感技術人員共同完成，利用多時相遙感圖象判讀，系統分析了西雙版納森林植被的動態變化，其結果經地面實況驗證基本屬實，為結構極為復雜的熱帶森林植被動態變化監測探索了一條新路。筆者認為利用3S技術解決生態環境監測問題要注意GPS，GIS，RS三相技術的結合，利用任一技術要想對環境進行綜合監測評價是不可能的。RS象片應用進一步提高判讀和分類精度，涉及計算機分類精度的提高，需利用已有信息資料輔助區劃，利用技術人員協助判讀，利用GIS產生輔助判讀因子，同時加強地面調查工作。

從國內已有工作來看，許多現代化的技術和手段，還沒有在生態監測中發揮作用。多數工作尚屬研究性質，環境監測意義尚的常規生態監測工作尚在起步和醞釀中，急待開發和實施。目前，特別需要一套操作性強的指標體系和方法，并且對各種生態類型監測的技術路線和要求有一個統一的規劃，以便大范圍普遍開展生態監測工作。

8 結語

生態監測是一項復雜的系統工程，它對環境監測工作者提出了更高的要求。環境監測的最終結果是對環境質量進行評價從而提出污染治理方案。生態監測將為更深層次的環境管理和決策部門服務，提出生態環境規劃、生態設計方案，最終目的是建立天地人和的生態環境。

生態監測的總體趨勢是：三S技術和地面監測相結合，從宏觀和微觀角度來全面審視生態質量；網絡設計趨于一體化，考慮全球生態質量變化，在生態質量評價上逐步從生態質量現狀評價轉為生態風險評價，以提供早期預警；在信息管理上強調標準化、規范化，廣泛采用地理信息系統，加強國與國之間的合作。總之，隨著經濟的發展，人口、資源、環境問題的日益嚴峻，單純從理化、生物指標監測來了解環境質量已不能滿足要求，生態監測是環境監測發展的必然趨勢，它必將被廣大環境監測工作者逐步認識和掌握。