黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

王 薇，陳為峰，李其光，王 昕，馬海燕

(1.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013； 2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山東 泰安 271018)

濕地生態(tài)系統(tǒng)健康研究是濕地研究領(lǐng)域的新概念、新領(lǐng)域，也是生態(tài)系統(tǒng)健康研究的新方向。濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)關(guān)鍵在于評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立，在區(qū)域濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)及其指標(biāo)選擇方法中，根據(jù)工作的目的，指標(biāo)選擇方法和側(cè)重點(diǎn)有所不同。對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究，可追溯到17世紀(jì)末18世紀(jì)初。在過(guò)去的幾十年里，濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要集中在化學(xué)和生物指標(biāo)上[1-6]。近些年，主要從生態(tài)系統(tǒng)、流域、景觀生態(tài)的角度建立濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)對(duì)象主要是河流、湖泊、水庫(kù)，而對(duì)整個(gè)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行研究的較少，而且評(píng)價(jià)指標(biāo)定性描述的較多，定量分析的比較少，沒(méi)有統(tǒng)一的濕地生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)等級(jí)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。如何建立一套系統(tǒng)、綜合、全面的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系有待進(jìn)一步研究[7-9]。

黃河三角洲濕地作為我國(guó)暖溫帶最完整、最廣闊、最年輕的具有國(guó)際生態(tài)保護(hù)意義的典型新生濕地生態(tài)系統(tǒng)和具有重大開(kāi)發(fā)應(yīng)用價(jià)值的河口區(qū)域，一直受到國(guó)內(nèi)外有關(guān)學(xué)者的關(guān)注。本研究結(jié)合黃河三角洲的實(shí)際，提出生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)選取的基本原則，從功能整合性、生態(tài)特征、社會(huì)環(huán)境3方面，構(gòu)建一套具有可操作性的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。參考國(guó)內(nèi)外評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)各指標(biāo)對(duì)濕地生態(tài)健康影響的程度，將27個(gè)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)，利用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，最后選擇墾利縣作為研究區(qū)評(píng)價(jià)其濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。

1 研究區(qū)概況

表1 黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

注：TM解譯指Thematic Mapper衛(wèi)星遙感圖片通過(guò)GIS工具進(jìn)行解析。

黃河三角洲位于黃河入海口處，北臨渤海，東靠萊州灣，90%以上區(qū)域?qū)儆跂|營(yíng)市，包括2區(qū)3縣(東營(yíng)區(qū)、河口區(qū)、廣饒縣、利津縣、墾利縣)，屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸季風(fēng)氣候，全年日照時(shí)數(shù)2590～2830h，全年平均氣溫11.7～12.6℃，年平均降雨量530～630mm，且70%的降雨量集中在夏季，年蒸發(fā)量1900～2400mm，全年平均風(fēng)速3.1～4.6m/s。該區(qū)域總的氣候特點(diǎn)是光照充足，熱量豐富，四季分明，氣溫適中，雨熱同期，風(fēng)能資源豐富，但降水量年內(nèi)分配不均且蒸發(fā)量大，常有旱澇風(fēng)霜雹和風(fēng)暴潮等自然災(zāi)害，是風(fēng)暴潮多發(fā)區(qū)。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取的原則

a. 整體性原則。濕地生態(tài)系統(tǒng)往往包含多種濕地類(lèi)型，如果將不同的濕地類(lèi)型分別進(jìn)行健康評(píng)價(jià)，將是很困難、很繁雜的事情，這時(shí)需要從濕地整體概念出發(fā)，將其共性提取出來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。研究把黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)看做是自然-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，從整體上選取指標(biāo)對(duì)其健康狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

b. 靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合原則。對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行評(píng)價(jià)，既要選取靜態(tài)指標(biāo)對(duì)其現(xiàn)狀進(jìn)行界定，又要選取涉及系統(tǒng)生態(tài)功能特征及其外部條件隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，采取靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的原則，在以生態(tài)系統(tǒng)及區(qū)域環(huán)境變化為背景的條件下評(píng)價(jià)濕地生態(tài)健康系統(tǒng)的現(xiàn)狀特征。

c. 定性與定量相結(jié)合原則。目前對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的界定，往往涉及一系列指標(biāo)，而一方面，有些指標(biāo)還很難做到完全的定量化，只能采用定性描述；另一方面，這些描述性指標(biāo)又不失其內(nèi)在的科學(xué)性。在這種情況下，定性指標(biāo)與定量指標(biāo)有效結(jié)合，方能更全面準(zhǔn)確地衡量濕地系統(tǒng)的健康狀態(tài)。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系框架

本文根據(jù)黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取原則，建立了指標(biāo)體系框架，按照層次分析法(analytic hierarchy process，簡(jiǎn)稱(chēng)AHP法)思想，將濕地生態(tài)系統(tǒng)健康分為3個(gè)層次。第1層次是目標(biāo)層，指濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)；第2層次是評(píng)價(jià)準(zhǔn)則層，指每一個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則具體由哪些因素決定。本文的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則層由濕地功能整合性、濕地生態(tài)特征、濕地社會(huì)環(huán)境指標(biāo)組成；第3層次是指標(biāo)層，指每個(gè)評(píng)價(jià)因素由哪些具體指標(biāo)來(lái)表達(dá)(圖1)。

圖1 黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系框架

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

指標(biāo)是評(píng)價(jià)的尺度，任何評(píng)價(jià)都是建立在指標(biāo)的基礎(chǔ)上。根據(jù)黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)特征，緊緊圍繞生態(tài)系統(tǒng)功能和人類(lèi)活動(dòng)，從濕地功能整合性、濕地生態(tài)特征、濕地社會(huì)環(huán)境3方面選取27個(gè)具體的指標(biāo)[10](表1)。斑塊個(gè)數(shù)、景觀多樣性指數(shù)、景觀均勻度指數(shù)數(shù)據(jù)的獲取，是運(yùn)用基于WINDOWS操作系統(tǒng)的FRAGSTATS3.3版本，通過(guò)對(duì)濕地分類(lèi)結(jié)果圖進(jìn)行編輯及格式轉(zhuǎn)換后，得到30m×30m精度的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，再分別進(jìn)行各個(gè)層級(jí)的景觀指數(shù)提取。

2.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)

評(píng)價(jià)指標(biāo)確定后，直接用它們?nèi)ミM(jìn)行評(píng)價(jià)是困難的，因?yàn)楦飨禂?shù)之間的量綱不統(tǒng)一，所以沒(méi)有可比性。即使對(duì)于同一個(gè)參數(shù)，盡管可以根據(jù)它們實(shí)測(cè)值的大小來(lái)判斷它們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康影響的程度，但也因缺少一個(gè)可作比較的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)而無(wú)法較確切地反映其對(duì)環(huán)境的影響。

表2 黃河三角洲濕地功能整合性指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)

表3 黃河三角洲濕地生態(tài)特征指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)

在黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)過(guò)程中，將評(píng)價(jià)指標(biāo)分為健康、亞健康、脆弱、疾病、惡劣5個(gè)等級(jí)。制定評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的參考狀態(tài)主要有下列幾種：①背景和本底標(biāo)準(zhǔn)，指黃河三角洲當(dāng)?shù)氐牡乩項(xiàng)l件和濕地生態(tài)系統(tǒng)的歷史水平；②理想標(biāo)準(zhǔn)，指黃河三角洲濕地未來(lái)的管理目標(biāo)及理想狀態(tài)；③臨界標(biāo)準(zhǔn)，指相關(guān)屬性值的臨界水平，即某些指標(biāo)所處的影響生物生長(zhǎng)、生存的臨界值；④?chē)?guó)家、行業(yè)和地方規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，包括GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和GB15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》；⑤類(lèi)比標(biāo)準(zhǔn)，指景觀均勻度等。各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)見(jiàn)表2～4。

2.5 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)過(guò)程中，通常用指標(biāo)的權(quán)重來(lái)表示各指標(biāo)在整個(gè)評(píng)價(jià)體系中的相對(duì)重要程度。本研究根據(jù)層次分析法確定黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康各指標(biāo)的權(quán)重[10]，見(jiàn)表5。

3 實(shí)例研究

山東省墾利縣地處黃河三角洲開(kāi)發(fā)建設(shè)主戰(zhàn)場(chǎng)的最前沿，擁有豐富的濕地資源，約60%的黃河三角洲濕地自然保護(hù)區(qū)位于墾利縣境內(nèi)。本研究基于行政區(qū)域的完整性，選擇墾利縣作為研究區(qū)域。

利用上文構(gòu)建的27個(gè)具體指標(biāo)，以及指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)和指標(biāo)權(quán)重，采用模糊綜合評(píng)判模型與隸屬函數(shù)相結(jié)合，評(píng)價(jià)墾利縣濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況[10]。

表4 黃河三角洲濕地社會(huì)環(huán)境指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)

注：各指標(biāo)具體含義參見(jiàn)文獻(xiàn)[10]。

表5 黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康指標(biāo)權(quán)重

經(jīng)計(jì)算墾利縣濕地生態(tài)系統(tǒng)健康度為0.5406，目前墾利縣濕地生態(tài)系統(tǒng)健康脆弱(0.5～0.7)，即濕地生態(tài)結(jié)構(gòu)完整、具有一定的系統(tǒng)活力，外界壓力較大，接近濕地生態(tài)閾值，系統(tǒng)尚穩(wěn)定，可發(fā)揮基本的濕地生態(tài)功能，濕地生態(tài)系統(tǒng)可維持，但敏感性強(qiáng)，已有少量的生態(tài)異常出現(xiàn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文從濕地功能整合性、濕地生態(tài)特征、濕地社會(huì)環(huán)境3方面著手，構(gòu)建一套以“3S”技術(shù)為核心，具有可操作性的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并根據(jù)背景和本底標(biāo)準(zhǔn)，臨界標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家、行業(yè)和地方規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)以及類(lèi)比標(biāo)準(zhǔn)，將黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的27個(gè)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)，利用層次分析法確定了指標(biāo)權(quán)重。最后根據(jù)構(gòu)造的指標(biāo)體系，選擇山東省墾利縣作為研究區(qū)域，利用模糊綜合評(píng)判模型和隸屬度函數(shù)，計(jì)算了墾利縣濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康度，計(jì)算結(jié)果表明，墾利縣濕地生態(tài)的健康度為0.5406，表明目前墾利縣濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)脆弱，應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)。

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