[发明专利]南方红壤侵蚀区生态恢复适时介入与安全退出的评估方法

说明书

本发明属于环境保护技术领域，公开了一种南方红壤侵蚀区生态恢复适时介入与安全退出的评估方法，包括建立尖点突变模型、判定生态系统状态，确定生态恢复措施的空间错位，划分生态恢复措施适时介入和安全退出区域，进而提出生态恢复措施的调整方式。本发明采用临界内部变量确定稳定生态系统状态的上叶和下叶，采用环境变化确定突变生态系统状态的方向，构建的突变模型能够揭示传统方法无法揭示的内在机理；以本发明的基本框架为基础，根据研究区域和研究目的，可据实际情况调整指标，进而可以用于南方红壤侵蚀区任何其它类似区域，作为生态恢复程度和发展趋势的预警系统。

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，尤其涉及一种南方红壤侵蚀区生态恢复适时介入与安全退出的评估方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

生态恢复往往存在生态恢复措施的错位，即生态恢复措施未能适时介入导致生态持续恶化，以及生态恢复措施未能及时退出导致资金大量浪费。如果不能正确判定适时介入与安全退出，大量资金将被浪费甚至起到负面作用。生态恢复措施适时介入是指生态系统长期处于演替停滞或逆行演替，此时需要人工介入，采取相应生态恢复措施以促进生态系统演替；生态恢复措施安全退出是指人工干预退出后，生态系统具有一定自我维持能力或可自行正向演替。目前，相关研究难以科学评判哪些区域应适时介入，哪些区域应安全退出。

通常，广泛应用定性和定量方法确定生态恢复措施的介入和退出的布局。常用的定性方法为依赖科学家和管理者的关于生态恢复的能力和对于当地了解程度进行确定。例如，福建省长汀县将立地条件较差的轻度水土流失或立地条件较好的中度水土流失区域，判定为无需采用高投入生态恢复措施，仅简单封禁的区域。常用的定量方法是比较生态恢复之后状态与生态恢复之前的状态，或与几乎未受人类活动干扰的自然状态比较，或与生态可用、法律允许、社会接受、经济可行的设想状态进行比较，通常形成简单的单个或多个标准，例如某个植被覆盖或肥力水平。已有报道20％起始植被覆盖代表需人工恢复和可自然恢复的生态阀值。一些学者认为中国东南侵蚀坡地自我修复的生态阀值应为土壤有机质含量>4.0g/kg，植被覆盖>0.28，土壤容重<1.4g/cm³。由于目前传统定性和定量方法的能力有限，所得出的生态阀值存在某种程度武断性和粗略性，有时甚至导致生态恢复失败。

综上所述，现有技术存在的问题是：

由于生态系统可能包含多个子系统、不同层次、高度不确定性和不可比性等，如果退化越过生态阀值，生态系统结构和功能将发生突然、巨大和快速的变化。绝大多数现代模型，其通常潜在假设为模型模拟的行为是连续的和平滑的。构成科学基础的传统数学方法，尤其是微积分方法，仅限应用于连续的平滑的行为，难以有效用于突变的情况。因此，目前相关研究难以科学评判哪些区域应适时介入，哪些区域应安全退出。

突变理论是目前唯一研究由渐变引起突变的理论。基于突变理论，构建的突变模型能够揭示传统方法无法揭示的内在机理。通过调整突变模型各指标可以用于南方红壤侵蚀区任何其它类似区域，作为生态恢复程度和发展趋势的预警系统。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种南方红壤侵蚀区生态恢复适时介入与安全退出的评估方法。

本发明是这样实现的，一种南方红壤侵蚀区生态恢复适时介入与安全退出的评估方法包括以下几个步骤：

步骤一，选取突变模型数据源。尖点突变模型包括内部变量和外部变量。可供选择的数据源包括土壤质量、坡度、植被覆盖、水土流失和人为活动可达性等；

步骤二，采用主成分分析等数学方法，分别计算内部变量和外部变量的综合得分。

步骤三，采用内部变量和外部变量的综合得分，计算Δ，根据Δ划分突变生态系统状态和稳定生态系统状态；