林业生态工程学

附件5-2《林业生态工程学》课程设计指导书水土保持专业用北京林业大学水土保持学院1林业生态工程学课程设计方法━━━林业生态工程学课程设计指导书一、目的与任务1.目的：林业生态工程学课程设计是林业生态工程学课程的一个重要教学环节。本课程设计通过对一个小流域范围林业生态工程的规划设计，使学生对所学的林业生态工程有关方面的知识进行系统的消化和综合运用，提高实际的动手能力和设计技巧。在设计过程中，学生通过广泛的资料查阅、专业基础课和专业课知识的实际运用，起到培养学生独立思考和分析、解决问题的能力。通过课程设计，了解并熟悉小流域或一个地区林业生态工程规划设计的全过程，掌握规划设计的方法、步骤和技能，为将来独立工作打下良好的基础。2.任务：完成山西省吉县蔡家川流域（或方山县圪洞镇袁家甲村和峪口镇花果山村）部分林业生态工程规划设计任务，每人交一份规划设计说明书及相关的表格、图纸。二、规划设计的步骤1.规划设计区基本资料收集与整理需要收集的资料有：(1)图面资料12包括该流域（或地区）范围内行政区划图、近期大比例尺航空相片、大比例尺地形图、土壤植被调查图、水文气象图及报告，农业、林业、牧业区划及水土保持规划图表报告等。(2)自然条件包括气象、地貌、水文、土壤、植被等方面的资料。气象资料收集的重点是气温和降水及当地常见的气象灾害，包括年平均气温、月平均气温、绝对昀高气温及绝对昀低气温、温度年较差、日较差、≥10℃的活动积温、无霜期天数、早霜和晚霜的起至日期、土壤冻结及解冻日期、昀大冻土深度、土壤完全解冻日期等；年平均降水量、年降水月分配、年昀大降水量、24小时昀大暴雨强度、≥50mm日降水量、气温≥10℃期间的降水量、不同保证率（90%、75%、50%）的降水量、年及月平均相对湿度等；低温、寒冷、霜冻、冰雹、大风、沙尘暴、干热风、暴雨等自然灾害发生的频率及时间。土壤资料收集的内容包括成土母质、土壤种类及其分布、土层厚度、土壤结构、土壤养分状况、土壤的一般理化性质、PH值、盐碱含量、土壤的持水及排水性、土壤水分的时间变化规律、地下水深度及矿化情况等。地貌资料包括规划设计地区的海拔高度、岩石分布、地表水土流失状况、流域走向、相对高差、小地形变化等。水文资料包括流域内河川年径流量、昀大洪峰流量、枯水期流量，年平均径流总量、输沙量、土壤侵蚀模数，坡面径流系数、主要径流发生期等。植被资料主要收集的范围包括天然林、人工林的面积，当地的造林史，林种及混交方式，一般造林的株行距，现有林的生长状况，果树、经济林的品种及产量，植物群落的名称、组成、盖度、年龄、高度、分布及生长发育状况，当地植物及林木的主要病虫害、鸟兽危害等。(3)社会经济情况社会经济情况包括人口、劳力、交通、生产水平、经济收入等。要收集该流域所属的行政区的人口数量、劳动力状况，耕地面积及单产、总产，人均口粮、收入，主要种植作物种类及数量，农、林、牧各业的比例，机械化程度，副业发展情况，生产的习惯与传统，新技术的应用情况，林业责任制与“四荒”拍卖情况，当地的技术经济定额等。23在全面收集资料的基础之上，要对资料进行初步的分析和整理，如果有遗漏的重要资料要作补充收集。然后对当地的林业发展现状和水平进行分析，初步找出林业、水土保持中存在的问题，发展的潜力及可能性，考虑出基本的对策与技术措施，也就是说明这个规划设计的必要性和可行性。参考航空相片和地形图，在地形图上对规划设计的对象地区勾绘出明确的边界，如果是小流域则要以分水岭为界勾绘出流域边界，并使用求积仪、网点法等方法求出总面积。如果规划设计的面积比较大则要分成流域或区来分别进行。然后，把所勾绘的边界、面积与重要的地理特征如道路、河流、村庄、行政区划等一起转绘在图上，作成规划设计的底图。2.土地利用现状调查与质量评价林业生态工程规划设计的一个主要目的是要通过林业措施与其它的生物工程措施相配合，建立起有效的生态屏障，优化土地利用形式，调整产业结构和经济结构，解决这个地区或流域的土地合理利用和水土流失问题，促进农林牧业全面发展。因此，在规划设计之前首先要摸清家底，掌握该地区或流域的土地资源及利用情况，对现有土地资源利用作一个全面的诊断，明确不同地类、地块的质量优劣，以便使进一步的规划设计及选用的技术措施建立在可靠的基础之上。(1)土地利用现状调查统计A土地利用分类土地利用现状要按不同地类进行测量、统计。地类的划分要结合当地的实际确定，要能反映当地的生产现实，又便于统计分析。土地利用类型一般可以分为这样几类：农田：包括坡耕地、水平梯田、坡式梯田、川地、阶地、坝地及撂荒地等。林地：包括人工林地、天然林地、灌木林地、经济林地、果园等；用材林、水土保持林、水源涵养林、农田防护林、防风固沙林、薪炭林等。牧业用地：包括草地（专门放牧地、可供放牧的荒坡、荒地）、饲料地（专门的饲料地、割草地）等。水面：具有生产能力或提供灌溉水源的水面，如水产养殖、灌溉用的小塘坝。非生产用地：如村庄、沟道、道路、田边地埂、不能生产利用的陡峭荒坡、严重污染地等。34B土地利用调查在土地利用调查之前首先要根据实际情况划分出地块，其划分的大小与数量决定于流域的面积。一般不同的地块其地形特征或土地利用类型应该有明显的变化，常常按土地类型边界（如田边、林缘线）划分，如果同一土地利用类型面积较大时则按明显地形地物（如荒坡的沟底线）划分开几个不同的地块，如果地块太小、利用类型太复杂时则可以把几个地块合在一起形成复合地块。如果流域面积较大还可以先对流域分区然后再划分地块，其小区的边界主要以明显的地形变化线或地物（如侵蚀沟沿、道路、分水岭等）来划分。土地利用现状的调查要利用航片、地形图在已经绘制好的底图上直接进行的地类边界勾绘，然后再到现场去进行实地调绘，纠正错绘的边界和地类。不同的地块要按从上到下，从左到右的原则编号，表明在图上，并用不同的代表符号区别开来，使人看起来一目了然。一般符合及指示意义如表-1所示，可以根据实际情况灵活运用。同时将所勾绘的地块逐一记载在土地利用现状调查表中，复合地块也要分别记载。表格形式如表－2所示。在勾绘完地块后即可进行调查结果的统计分析计算。逐块测量土地的面积，分别以小区、流域作为控制进行平差，以使地块的面积总和与流域总面积相等。对村庄、道路、水面等要进行单独测量，其中道路可以用总长乘以宽来计算，村庄、水面等则按轮廓线测量。对于农田要扣除田边地埂的面积，计算出净面积，扣除比例坡耕地按平差后面积的20%计，坡式梯田按15%计，水平梯田、沟坝地按5%计。昀后将所有地块的面积记载在土地利用现状统计表中。表格形式如表－3所示。(2)土地利用现状分析土地利用现状是人类在漫长的生存过程中对土地资源进行持续开发的结果，它不仅反映了土地自身的适应性，而且也反映了目前生产力水平对土地改造和利用的能力。土地利用现状是人类社会和自然环境之间通过生产力作用而达到的动态平衡的现实状态，有着复杂而深刻的自然、社会、经济和历史的根源。土地利用现状是否合理，是否能满足当地经济发展与生态环境建设的需求，是否能满足可持续发展的需求，是规划设计的基础。只有对土地利用的现状进行全面的诊断，找到不合理的地方，探明其发展的潜力与可能性，才能提出新的土地利用方式，进行重新规划设计。45土地利用现状的合理性主要从土地利用的类型构成、土地利用的合理性、土地利用的综合效益等几个方面进行分析，要从水土流失控制、生态环境改善、当地经济可持续发展等方面的基本需求去衡量，要站在当地经济长远发展的战略眼光去考察土地利用的现状是否合理。A土地利用结构分析在一个地区或一个流域，农林牧应当是协调发展的，形成稳定的经济、生态关系，同时在各个部门内部的土地利用也是有一定比例的，能满足不同方面的需求。因此，可以从农、林、牧等不同部门之间的土地利用比例分析，看是否存在某一部门的用地比例太大或太小，造成经济结构的失调；从同一部门内部的土地利用比例分析，看是否存在土地利用形式单一、内部结构过于简单的问题，例如农业的种植业中粮食、油料、经济作物的比例，林业中各林种的比例等。B土地利用合理性分析土地利用的合理性分析主要是根据土地本身的条件与土地利用的可能性进行分析，看现在的土地利用形式是否充分发挥了土地的生产潜力。一般的说，一个地区的土地利用方向决定于三个因素：一是土地资源的适宜性和限制性，二是社会经济方面对土地生产方面的要求，三是该地区与其它地区的经济联系。这就是说首先要看是否地尽其力，从土地的质量因素分析土地利用现状，其次要看现在的土地利用方式是否能满足当地经济发展对土地的多方面基本需求，再进一步要看市场经济条件下在地区经济分工中该地区所能扮演的角色，特别是所能向外输出的拳头产品。另一个方面可以从不同土地利用类型的经济效益分析其利用的合理性，即结合当地的近期和远期的经济需求，使用对比的方法或数学统计的方法如线性规划等对土地不同利用方向的经济效益进行综合分析，看土地利用的现状是否能获得较高的经济效益。C水土流失治理与生态环境建设需求分析土地利用形式与水土流失有密切的关系，严重的水土流失往往是造成水土流失的原有之一。因此，在考虑土地生产力及经济效益的同时，要从该地区或流域的水土流失现状与发展趋势、水土流失治理的必要性和紧迫性、生态环境建设的长远需求分析土地利用的合理性。要从全地区或流域出发，分析水土流失产生的原因、水土流失的分布、水土流失的现状和发展趋势，分析不同的地形地貌上的56土地利用类型对水土流失的影响，考察土地利用现状的合理性。从全区生态环境改善的需求出发，分析农、林、牧业的生产环境现状，看土地利用类型及其分布是否合理。要特别注意以水土保持林为主的水土流失林草及生物工程措施的系统配置在土地利用中所起的作用。(3)土地质量评价土地质量评价是重新进行土地利用规划的基础之一，在土地利用现状分析的基础之上要对规划设计区的所有地块的土地质量作出正确的评价，并将结果填入表－2中。土地质量评价的方法很多，但原则上应按照土地的水分、养分、光照条件，所处的地形地貌条件，极端限制因子如寒冷、盐碱等，进行综合评价，分出不同的等级，并对应可能的利用方向。3.土地利用规划与林种安排在完成土地利用现状分析之后即可以开始土地利用规划设计。规划设计的成果昀终要靠当地的群众去实施，因此规划设计除了有坚实的科学基础之外，还要有广泛的群众基础，要认真听取当地领导、群众对规划的意见，尽可能地把他们的合理建议反映到规划设计中去。另外规划设计工作一定要符合当地的实际情况，重视当地的生产经验和传统的经验习惯，在引进新的技术或林木、作物新品种时，要采取慎重的态度。对于规划中的进度及条件要求要考虑到当地的人力物力条件，不能因贪大、贪洋、求快而脱离实际的情况，造成实施中的困难。规划中要处理好近期和远期的利益，不能因为规划的实施而影响的群众的生活。总之，规划设计应当既符合自然规律又符合经济规律，被当地群众所接受，实施后会达到预期的目的。(1)农牧用地规划农牧规划不属于林业生态工程规划设计的内容，但是农牧业用地在一个地区或小流域中所占的比重很大，与全流域土地资源的利用关系密切。因此，在进行林业生态工程规划设计时，要从全局的观点来考虑土地利用问题，对农、林、牧等各业的土地利用作出合理的规划，然后再对规划的林业用地进一步作出详细的林业生态工程规划设计。根据土地利用现状分析结果，规划出农林牧的用地比例及面积，确定各自的67位置，而对农地的作物种类、耕作方式，对牧业用地的利用方式都不作详细的设计。将规划好的农牧业用地用不同的颜色和符合标记在图上，并将各自的面积填入土地利用规划表中，如表－4、表－5所示。(2)林业措施规划林业规划是整个规划设计的核心。林业规划不仅要求规划出林业用地的总面积，而且要落实到各个林种，其中主要是林业生态工程的规划。在水土流失地区营造林业生态工程的主要目的是改善生态环境条件，与其它水土保持措施相协调，控制水土流失，为农牧业生产和群众生活创造良好的环境，同时通过木材、果树、经济林产品及其它林副产品产生一定的经济效益。因此，除了防护林林种之外，还要安排相当比例的果树和经济林，薪