我國濕地生態狀況評價研究進展**

錢逸凡,劉道平,樓 毅,陳火春,周固國,陳國富

國家林業和草原局華東調查規劃設計院, 杭州 310019

濕地具有調節氣候、涵養水源、保護生物多樣性、物質生產和維持區域生態平衡等多種功能。我國是世界上濕地類型齊全、數量豐富的國家之一,至2013年,全國濕地面積為5.36×107hm2,占國土面積的5.58%,其中約有69.26%的濕地面臨著過度放牧、污染和圍墾等威脅,對生態環境的保護和經濟社會的發展產生了巨大影響[1-3]。濕地作為一個國家或地區重要的戰略性生態資源,濕地的破壞、退化和消失,將嚴重威脅生態環境安全。

隨著認知水平的提高,濕地的保護和修復越來越被社會各界所重視。國內外研究者相繼對濕地開展了大量的生態狀況評估研究,國外學者于20世紀50年代進行了濕地物種編目和濕地評價研究[4-7],提出了濕地健康評價等方法[8-9]；Costanza等對包括濕地在內的全球生態系統價值進行了評價研究[10]。國內對于濕地生態評價的發展迅速,近年來已成為研究熱點,研究者相繼開展了濕地生態健康評價[11-15]、濕地生態狀況評價[16-20]、濕地生態安全評價[21-22]、濕地生態風險評價[23-25]、濕地環境影響評價[26-27]和濕地生態價值評價[28-31]等方面的研究。但在濕地生態狀況評價方面尚未形成統一的指標體系[32-33],難以有效地掌握全國及各地濕地生態狀況,為保護、管理和合理開發利用決策提供科學的數據支撐。為此,本研究綜述我國濕地生態狀況評價的研究進展,以推廣濕地生態狀況評價在濕地保護和修復工作中的應用。

1 定義與開展意義

1.1 與其他濕地生態評價的差異

生態評價是進行生態環境保護與管理的一項基礎性工作,使用相關指標構建評價模型,可以更加直觀、清晰地反映生態系統信息,便于生態系統管理的數字化決策,是聯系生態環境監測與管理決策的關鍵環節[34]。

在目前的濕地生態評價研究和應用中,基本可以分為濕地生態狀況評價、濕地生態健康評價、濕地生態功能評價、濕地生態價值評價、濕地環境影響評價、濕地生態風險評價等,在內涵、方法和結論與應用方法都存在一定的交叉和重疊,見表1?；诓煌臐竦毓芾砟繕?各類濕地生態評價均具有重要研究和應用空間。但回溯到濕地本身的生態因子,濕地生態狀況評價通過直接觀測法等綜合評價方法,可以為各類濕地生態評價提供基礎研究應用數據,并能直觀地反映濕地生態因子的優劣程度,達到濕地管理的快速反映和決策,因此在應用空間上更加廣闊。

表1 濕地生態評價的主要類型、內涵、方法與目標

1.2 濕地生態狀況評價的定義

濕地生態狀況評價已經成為濕地生態評價中的重要內容之一,目前還沒有統一的定義[50]。本研究給出的定義為按照一定的評價標準,運用綜合評價方法,選擇主要生態狀況因子對濕地生態系統進行定量評判及預測。

濕地生態狀況評價具備以下幾個基本特征。(1)評價對象的地域性,其評價的重點是濕地生態系統本身,即在某一濕地生態系統及其相關的自然環境,并包含影響濕地的社會因子,這些具有本地或空間特征的因子信息可以被綜合,用來分析斑塊尺度、景觀尺度、區域尺度甚至更大尺度的趨勢和過程[51]。(2)評價時間的延續性,濕地生態狀況評價具有現實性,但基于長期的生態因子監測和研究,可以揭示各評價尺度上濕地數年或幾十年的變化趨勢[52]。(3)評價因子的多維性,濕地生態狀況評價的設計是提供一系列指示因子,評價它們如何影響生態系統的質量優劣,某一生態因子即是濕地生態狀況的一維評價,多個單一因子綜合則使其形成了多維的評價模型[53],分別指示了濕地生態系統的生態狀況個性和整體特征。

1.3 濕地生態狀況評價開展的意義

1.3.1滿足不同空間尺度濕地生態監測管理的要求

2016年11月,國務院辦公廳印發《濕地保護修復制度方案》,提出“增強濕地生態功能,維護濕地生物多樣性,全面提升濕地保護與修復水平。”濕地生態狀況評價可以在大、中、小各級空間尺度上開展,與地理信息系統技術的結合應用,可掌握濕地生態狀況的分布特征,滿足各級濕地的監測與管理要求。

1.3.2體現不同時間尺度濕地生態的變化趨勢

通過長期的監測和評價,可以對濕地進行跟蹤監測與管理,反映評價時間尺度上的變化程度。理論上,評價可以在不同時間尺度上開展,例如以月為間隔進行評價,可體現濕地生態狀況年內變化特征；以年度為間隔進行,就可以反映濕地生態狀況的年度變化特征；同樣也可以對過去某一時間段進行評價,對未來濕地的變化趨勢進行預測。

1.3.3揭示濕地各生態因子狀況和內在關系

通過監測和評價濕地各生態因子狀況,為其他類型的濕地生態評價提供基礎數據,同時對比各因子對于總體評價結果的重要程度,可以研究非生物環境因子與各生源要素的耦合關系,以及生物庫、大氣庫、土壤庫和水環境中生源要素的平衡狀況,其中最為突出的作用是發現生態因子中存在的主要脅迫因素,并根據總體評價結果給出相應的搶救性措施。

2 國內研究進展情況

2.1 國際重要濕地評價

濕地生態狀況評價主要目標是對濕地生態系統進行預測與管理,傅伯杰等提出生態系統綜合評價的內容與方法[11],為濕地生態狀況評價提供了理論基礎。應用方面,2005年至2008年,在國家林業局濕地保護管理中心的推動下,我國完成了當時36處國際重要濕地的生態狀況進行了評價,將國際重要濕地劃分為3種類型,即瀕危物種保護類型、近海與海岸濕地類型和內陸濕地類型,并發布了第一次評價公報[54],其中36處國際重要濕地總體狀況較好,3處國際重要濕地的生態狀況為“中”,33處為“優”。2009至2012年,又針對41塊國際重要濕地進行了第二次濕地生態狀況評價[55],41處國際重要濕地中除5處國際重要濕地生態狀況為“中”外,其余均為“優”,生態狀況總體較好,見表2。兩次評價客觀反映了我國國際重要濕地生態狀況和動態特征,為我國國際濕地公約履約和國際重要濕地管理提供了重要的數據支撐。

2.2 全國重點濕地評價

自2013年起,全國有28個省市(自治區)在第二次濕地調查的基礎上,對重點調查濕地進行了生態狀況評價。全國1372處評價濕地中,濕地生態狀況差的為341處,中的為567處,好的為464處,分別占24.85%、41.33%和33.82%[56],見表3。全國各個省市(自治區)中,重點濕地生態狀況為優的比例達到50%以上的僅有天津、上海、重慶、西藏、青海、寧夏等6省市(自治區),重點濕地生態狀況為優的比例低于30%的有河北、內蒙古、遼寧、黑龍江、安徽、福建、河南、湖南、廣東和貴州10個省,表明我國各重點濕地生態狀況仍普遍處于中差水平。在省級尺度上,程子卿等[57]研究者在此基礎上又對吉林、四川、云南、河南、遼寧、黑龍江濕地生態狀況進行了空間分析與探討[16-20],掌握了影響各省的濕地生態狀況的脅迫因子,并提出了切實有效的管理提升措施。

表2 中國國際重要濕地生態狀況評價統計表

表3 中國重點濕地生態狀況評價統計表

2.3 各類型濕地評價

在各類型濕地生態狀況評價方面,國內學者對河流、湖泊、沼澤、近海與海岸等各類濕地進行專項的生態狀況評價研究[58-59]。

2.3.1河流濕地

董哲仁等[60]按照評價指標與參照系統的偏離程度,提出了河流生態狀況分級系統的生態指標矩陣方法和指標賦值準則,依據生物質量、水文、物理化學和河流地貌4個方面生態因子,將河流生態狀況劃分為優、良、中、差、劣5個等級,在河流態系統關鍵脅迫因子識別和河流健康評估方面都有很好應用前景。侯思琰等[61]對于海河流域28條骨干河流進行水生態狀況評價,評價主要包括水文水資源、水環境狀況、物理形態、生物狀況、河口生態狀況及生態需水滿足狀況評價5個方面指標。通過水生態狀況評價,對海河流域目前存在的主要水生態問題和主要脅迫因素進行分析,提出了針對性的保護方法和修復建議。Tang等[62]利用pH、鹽度、氮吸收代謝、需氧量、腐殖度、營養狀態、形態特征、耐污染能力等13種硅藻生態狀況指標,通過單因素方差分析,構建了河流硅藻指數來評價湘西河流生態系統的生態狀況,認為多指標的河流硅藻指數的在河流生態狀況評價中具有重要的應用前景。

2.3.2湖泊濕地

我國在湖泊濕地生態狀況評價方面的研究較為豐富[63]。周馳等[64]以湖北省25個典型湖泊為對象,分析了總磷、總氮、葉綠素a、透明度和高錳酸鹽指數等水體營養指標,對水體富營養化狀況作出評價,同時結合浮游植物、浮游動物和底棲生物等水生生物的鑒定和分類,綜合評價湖泊水生態狀況。解文靜[65]綜合應用水量、水質、富營養化和水生生物4個方面指標,對南四湖上級湖構建湖泊水生態狀況評價模型,探討了湖泊水生態評價體系構建的原則和方法。張萍等[58]從水文水資源、水環境、河湖生境形態、生物及棲息地狀況等方面,構建了包含生態基流滿足程度、水功能區水質達標率、湖庫富營養化指數、縱向連通性、重要濕地保留率及魚類生境等6個指標構成的河湖水生態綜合評價體系。在此基礎上,對全國673條河流、97座水庫和100個湖泊濕地共計1006個規劃河段和湖庫的水生態狀況進行了評價和分類,分析了我國各大流域河湖面臨的水生態問題。

2.3.3沼澤濕地

我國在沼澤濕地方面的生態狀況評價研究相對較少。周林飛[66]以扎龍沼澤濕地為研究對象,提出了濕地生態環境需水量的概念,并構建了綜合評判灰色數學模型,并運用此模型對扎龍濕地水環境質量進行評價與分析,將濕地水生態狀況分為5個級別；蘆康樂等[67]采用總分類單元數、腹足綱、耐污類群和捕食者構成的水生無脊椎動物完整性指數值對三江平原沼澤濕地進行了濕地健康評價。金曉敏[68]選取了10個評價指標構建了壓力—狀態—響應模型,對洪河自然保護區沼澤濕地生態脆弱性評價。這些研究成果和方法可指導沼澤濕地生態狀況評價的開展。

2.3.4近海與海岸濕地

近海與海岸濕地生態狀評價相對于其他類型的濕地具有更大的難度,是近年濕地生態狀況研究的重點區域[69]。吳海燕[70-71]對我國近岸海域生態狀況綜合評價方法進行了應用研究,以福建省近岸海域的東山灣、同安灣、泉州灣、興化灣和羅源灣為研究對象,建立了基于“One-out all-out (OOAO)”原則和基于模糊數學理論的近岸海域EcoQS綜合評價方法,并提出了這兩種方法在我國近海濕地評價應用時需要注意的問題以及建立我國近岸海域EcoQS綜合評價方法的建議。殷鵬等[72]利用水化學參數,研究了黃河口海域營養要素的分布特征與富營養化水平,成功追蹤了污染源并提出了有效管理措施,表明通過生態狀況評價可快速提高濕地管理決策時間和水平。繆雄誼等[73]應用生態危害指數法、單因子及內梅羅污染指數法對黃河三角洲表層土壤的重金屬進行了評價,表明土壤環境也是影像濕地生態狀況的重要因子。宋倫等[74]利用ABC曲線法結合粒徑譜理論對鴨綠江口近岸海域的生物群落特征、優勢種演替、多樣性水平、穩定性狀況等進行了分析,并構建了鴨綠江口近岸海域生物群落穩定性的評估模型。這些研究對近海與海岸濕地生態狀況的指標和評價方法選取具有重要的參考意義。

縱觀這些研究雖取得了階段性的成果,但均是多個別區域的零散型研究,他們或者就濕地生態狀況評價指標體系和方法提出一些概念性的設想和建議,或者對濕地生態狀況某些指標的量值進行測算,均只能進行描述性說明,不能量化表示濕地生態狀況的現狀或變化趨勢,這就使濕地生態狀況評價方法難以在濕地管理實踐中得到足夠的應用。

3 主要評價方法

在生態狀況評價研究中,評價方法作為其必不可少的手段而具有重要意義[75]。國內目前應用的評價方法通常有層次分析法(AHP法)、指數評價法、模糊評價法、人工神經網絡評價法、物元分析評價法、主成分分析法等,見表4。

表4 濕地生態狀況評價的主要方法

通過分析比較可以看出,濕地生態狀況評價的諸多方法各有優缺點。在現實研究中,滿足評價方法的使用條件并克服其自身存在的缺點是不容易的,因此必須根據評價對象的特征選用最適宜的評價方法。綜合使用多項評價方法,借以消除評價方法對評價結果的影響,是今后濕地生態狀況評價的主要趨勢。

4 難點與對策

4.1 評價的難點

近年來,由于全國濕地的嚴重退化,濕地的重要性已經引起了人們的極大關注,關于濕地生態狀況的各項研究有了快速的發展,但是仍存在一些問題,需要進一步的完善。

4.1.1系統性研究成果少,處于起步階段

我國濕地保護和研究起步較晚,雖然近幾年濕地生態狀況評價研究成果增加明顯,但研究成果總量仍很小,在已有的研究工作中,大多數生態狀況評價也是集中于單一濕地生態狀況的研究,而缺乏對某一地區某一時期各類濕地全面的生態狀況評價的體系和方法。濕地生態狀況評價仍處于起步階段。同時,濕地生態狀況評價與濕地健康評價、濕地生態安全評價、濕地生態風險評價、濕地環境影響評價的概念長期混淆,評價指標雷同,評價方法類似,造成成果和技術應用受到局限。

4.1.2指標和方法多樣,難以規范化

我國濕地類型豐富、分布區域廣泛、生境復雜多變,濕地本身的特征和差異很大[33]。濕地本身生態因子繁多,主要包括水、土壤、生物、景觀、社會等五大類,不同濕地類型同一類指標中又有多類監測和計算方法各異的分項指標,因此生態狀況因子的指標和方法紛繁多樣。目前的研究中,對生態狀況的評價較為零散,還多是從單一指標或者幾個指標的角度來認識和評價濕地生態狀況,多片面不完整,要從中遴選監測和分析技術成熟且易于規范化的指標難度較大。根據評價目的不同,評價指標選取與計算方法會有較大差別。構建評價指標體系時在全面性、代表性、針對性和可操作性、實踐指導性等方面不容易做到平衡。

4.1.3濕地本身自變量影響難以消除

濕地生態系統與森林等其他生態系統相比,對生態因子的變化更加敏感[50]。因此,濕地在不同時間和不同空間的差異很大,例如濕地水位的月變化和不同區域濕地生物豐富度的差異。但目前生態狀況評價多限于自然生態因子或自然資源的變動測定,而對其因子(自變量)與結果(函數)的關聯研究和評價還較少有系統的成果。消除濕地本身自變量的影響以提高濕地生態狀況評價準確度應該成為該區域當前和今后研究的重點。

4.2 相關對策

4.2.1加快濕地生態狀況評價應用

濕地生態狀況評價是濕地保護與管理的一項基礎性工作,可以快速、準確、科學的評價濕地生態狀況,并通過判斷生態因子的優劣程度,找出威脅濕地的脅迫因素,提出合理的保護恢復建議[87-89]。應加快評價技術和成果應用,將濕地生態狀況評價作為日常性的濕地管理工作,定期開展重要濕地生態狀況評價,作為退化濕地恢復、濕地健康評估等方面的支撐性技術手段,甚至納入地方政府生態文明考核的范疇,提升我國濕地保護管理的技術水平。

4.2.2出臺濕地生態狀況評價標準

按照全面性、代表性、針對性和可操作性、實踐指導性的原則,在國家尺度上率先出臺制定濕地生態狀況評價行業標準,為濕地生態狀況評價的發展提供了必要的依據。標準應選擇濕地水、土壤、生物、景觀、社會等基本指標,指標宜求同存異,盡可能選擇監測技術可行、計算方法成熟、適宜各類型濕地的共性指標。

4.2.3開拓更新生態狀況評價方法

濕地生態狀況評價涉及生態學、生物學甚至社會學等學科,指標紛繁、技術復雜,單一的評價方法難以滿足評價本身精度的要求。因此,多學科、多方法綜合是濕地生態狀況評價的發展。特別是在消除濕地本身自變量的影響和評價因子比重的確立方面,現有的方法陳舊、科學性低,應該給予適時改進和更新。未來濕地生態因子監測數據庫的建立以及監測技術的改進,都需要研究者用大數據分析的技術手段去探索濕地生態狀況評價的技術與方法。

5 結語

生態評價的目的在于管理,而管理的基礎是生態狀況評價和未來趨勢預測,管理的任務則是對生態狀況調整[34]。濕地生態狀況評價是滿足濕地保護管理需求的一項基本技術研究工作[37]。濕地生態狀況監測數據不僅為其他濕地評價提供基礎數據,也可成為濕地生態系統模擬建模、調參的數據庫,對理解濕地生態系統、識別不同時空尺度的生態系統過程和功能具有重要意義。

當前我國濕地保護迎來了快速發展的新時代機遇,濕地生態狀況評價研究需要向更深層次、更全面的研究方向邁進。特別是濕地生態狀況評價中各生態因子指標的權衡、協同作用不可忽視,其影響濕地生態系統健康狀況、生態功能和價值的發揮以及生態風險的產生,將成為未來研究的方向之一。為此,厘清濕地生態狀況評價定義,分析其基本特征,匯總主要評價方法和國內研究進展具有重要的現實意義。加快濕地生態狀況評價應用、出臺濕地生態狀況評價標準、開拓更新生態狀況評價方法是今后研究發展的重點任務。