基于層次分析法的江西省小微濕地綜合評(píng)價(jià)

龔考文，何素琳，張繼紅，葉 選，任 瓊，賀義昌，葉 清，鄭育桃*

（1.江西省林業(yè)科學(xué)院，江西南昌 330032；2.銅鼓縣林業(yè)局，江西銅鼓 336200；3.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，江西南昌 330045）

小微濕地是指近海和海岸濕地、湖泊濕地、沼澤濕地、人工濕地及寬度10 m 以下、長度5 km 以下的河流濕地，包括小型的湖泊、坑塘、河濱、季節(jié)性水塘、壺穴沼澤、泉眼、丹霞濕地等自然濕地，以及雨水濕地、濕地污水處理場(chǎng)、養(yǎng)殖塘、水田、城市小型景觀水體等人工濕地[1]。因小微濕地的面積小、分布散，在現(xiàn)有的濕地保護(hù)體系下，其生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益容易被人們忽視[2]。小微濕地具有陸地和水域的連接體等特性，在特定條件下發(fā)揮著關(guān)鍵的生態(tài)功能[3]。因此，小微濕地在生態(tài)系統(tǒng)中具有重要作用。我國關(guān)于小微濕地的研究起步較晚，學(xué)者任全進(jìn)等闡述了小微濕地的概念、特點(diǎn)和作用，并介紹了小微濕地的營造及植物選擇應(yīng)用[4]。趙暉等綜述了小微濕地的定義、重要性及研究現(xiàn)狀[1]。顧艷通過研究小型河道和庫塘，對(duì)幾種小微濕地修復(fù)工程生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行了分析[5]。鄧坦等提出將小微濕地納入河南濕地編目系統(tǒng)[6]。李田等的研究分析了小微濕地的修復(fù)原則并提出了修復(fù)模式，對(duì)之后的小微濕地恢復(fù)工作有著重要的參考價(jià)值[7]。越來越多的學(xué)者結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，對(duì)我國許多地區(qū)的小微濕地現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并提出了不少保護(hù)與建設(shè)小微濕地的對(duì)策[8-13]。何奕忻等借助CiteSpace 軟件對(duì)全球1990年至今關(guān)于小微濕地的研究進(jìn)行了文獻(xiàn)計(jì)量分析，推測(cè)出未來幾年的研究熱點(diǎn)可能包括全球變化對(duì)小微濕地的影響、小微濕地對(duì)“碳中和”的貢獻(xiàn)、小微濕地對(duì)面源污染的凈化功能、小微濕地的生態(tài)服務(wù)功能及適應(yīng)性管理等[14]。綜上所述，我國對(duì)小微濕地的研究主要集中在小微濕地的基本概念、功能、營建和修復(fù)方法等方面，對(duì)小微濕地的綜合評(píng)價(jià)等較為深入的研究還很匱乏。國外對(duì)小微濕地的研究開始較早，在20 世紀(jì)40 年代，美國就開展了對(duì)北美洲草原壺穴地區(qū)內(nèi)平均面積小于10 hm2的多處小濕地的調(diào)查[1]。之后英國、愛爾蘭等國家也相繼開展了針對(duì)小型濕地的生態(tài)調(diào)查[3]。到了21 世紀(jì)，小微濕地的研究更加蓬勃發(fā)展起來，2011 年，Blackwell 等的研究發(fā)現(xiàn)小型濕地在某些生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)上有著比大型濕地更高的潛力，他們建議對(duì)濕地的評(píng)估不能再單純地依據(jù)大小，而是要結(jié)合其景觀效應(yīng)進(jìn)行綜合考量等[15]。2016 年，Biggs J 等的研究表明，小微濕地是大多數(shù)面臨滅絕風(fēng)險(xiǎn)生物的避難所，呼吁人們加強(qiáng)對(duì)小微濕地的關(guān)注，以緩解它們所面臨的生態(tài)威脅[16]。2020 年，Kuczyńska-Kippen 通過研究池塘發(fā)現(xiàn)，小微濕地中稀有種的比例往往較高，發(fā)揮著很重要的生態(tài)功能，但針對(duì)小微濕地的生物多樣性的深入研究相當(dāng)缺乏，她建議人們努力保持甚至提高小微濕地中水生植物的復(fù)雜性[17]。

江西省濕地資源相當(dāng)豐富，不僅擁有國內(nèi)最大淡水湖鄱陽湖，而且密布多種小微濕地。然而近年來，江西省的小微濕地正面臨著農(nóng)業(yè)面源污染、土地覆蓋變化等不合理的人類活動(dòng)帶來的污染和破壞。為進(jìn)一步了解江西省小微濕地的現(xiàn)狀以更科學(xué)地開展保護(hù)工作，本研究以江西省77處小微濕地為對(duì)象，通過對(duì)其水質(zhì)理化指標(biāo)的檢測(cè)和生態(tài)狀況的調(diào)查，利用層次分析法和自然斷點(diǎn)分級(jí)法對(duì)小微濕地進(jìn)行了分類和綜合評(píng)價(jià)，以期為江西乃至全國逐步興起的小微濕地建設(shè)、恢復(fù)、保護(hù)及小微濕地的綜合評(píng)價(jià)提供科學(xué)參考與借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)樣地選擇

為了使選擇的樣地更具代表性，本研究利用Arcgis 軟件，生成了2 條寬5 km 且覆蓋江西各個(gè)地級(jí)市的樣帶，結(jié)合遙感影像，最終選取了樣帶內(nèi)77處小微濕地作為研究對(duì)象。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 水質(zhì)理化指標(biāo)的檢測(cè)

在調(diào)查各小微濕地時(shí)，除了要統(tǒng)計(jì)植物種類，還應(yīng)記錄調(diào)查點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)、海拔及土地利用方式等。在每個(gè)調(diào)查點(diǎn)采集水樣，于現(xiàn)場(chǎng)用透明度計(jì)法對(duì)水體進(jìn)行透明度（SL 87-1994）檢測(cè)。水樣帶回實(shí)驗(yàn)室冷藏用于檢測(cè)氨氮（HJ535-2009）、總磷（GB 11893-1989）、化學(xué)需氧量(COD)（GB/T 11914-1989）、酸堿度(pH)（GB/T 6920-1986）、重金屬（HJ 700-2014）等各項(xiàng)水質(zhì)理化指標(biāo)。

1.2.2 綜合評(píng)價(jià)方法

結(jié)合調(diào)查所得的江西省小微濕地?cái)?shù)據(jù)，從小微濕地的自然屬性和受人為干擾狀況兩個(gè)方面，篩選出能夠全面反映江西省小微濕地生態(tài)狀況的水環(huán)境、生物多樣性、水文連通和重金屬含量共4 類14 個(gè)指標(biāo)，構(gòu)建了江西省小微濕地的生態(tài)狀況綜合評(píng)價(jià)體系（見表1）。采用層次分析法，根據(jù)各指標(biāo)的相對(duì)重要程度構(gòu)建判斷矩陣，進(jìn)行按列歸一化和一致性檢驗(yàn)后，確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重[18]。

表1 小微濕地生態(tài)狀況綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)及其權(quán)重[19-20]

1.2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)賦分

評(píng)價(jià)分值計(jì)算與等級(jí)劃分：對(duì)所調(diào)查的小微濕地的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的分值乘以相應(yīng)權(quán)重的數(shù)值進(jìn)行累加求和，得到各小微濕地生態(tài)狀況綜合評(píng)價(jià)總分（S）。根據(jù)總得分，借助python的Jenkspy庫，利用自然斷點(diǎn)法將所調(diào)查的小微濕地劃分為優(yōu)秀、較好、一般和較差4個(gè)等級(jí)。

自然斷點(diǎn)法，即Jenks 自然間斷點(diǎn)分級(jí)法，是一種運(yùn)用了聚類思維的單變量分類方法，在確定分級(jí)數(shù)的基礎(chǔ)上，迭代計(jì)算各類間的數(shù)據(jù)斷點(diǎn)，能夠使每一類內(nèi)部的相似性最大，而不同類之間的相異性最大，從而在保持?jǐn)?shù)據(jù)的原有統(tǒng)計(jì)意義的前提下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行最恰當(dāng)?shù)姆纸M[10]。自然斷點(diǎn)法的意義在于，它能夠利用數(shù)列之間自然存在并具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和斷點(diǎn)，將數(shù)列分成性質(zhì)相似的群組。

2 結(jié)果與分析

2.1 江西省小微濕地綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，江西省77處小微濕地的平均綜合得分為43.138 分，采用自然斷點(diǎn)分級(jí)法，43.138 分表明所調(diào)查的77 處江西省小微濕地總體生態(tài)狀況較好。其中，綜合得分最高的是位于崇仁縣禮陂鎮(zhèn)人民政府的18 號(hào)濕地(27°38′35″N，116°07′59″E)，其得分為71.378 分；綜合得分最低的是位于都昌縣多寶鄉(xiāng)昭興村的6 號(hào)濕地(29°23′42″N，116°06′22″E)，其得分為16.345分。

另外，共有18 處小微濕地的生態(tài)狀況為優(yōu)秀(S≥55.131)，占所調(diào)查的小微濕地?cái)?shù)量的23.38%；有20處(占比25.97%)為較 好(41.949≤S＜55.131)；有27 處(占比35.07%)為一般(27.825≤S＜41.949)；有12 處(占比15.58%)為較差(S＜27.825)。77 處小微濕地中，生態(tài)狀況為“一般”的小微濕地?cái)?shù)量最多。

2.2 典型小微濕地生態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果分級(jí)

對(duì)所調(diào)查的江西省77處小微濕地，按照其主導(dǎo)的生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行分類，主要可分為生產(chǎn)型、儲(chǔ)備水源型和景觀游憩型三大類，其中絕大部分為生產(chǎn)型，共有69 處，占所有小微濕地的89.60%；而儲(chǔ)備水源型和景觀游憩型均為4處，各占5.20%。

2.3 小微濕地生態(tài)功能影響因素分析

根據(jù)調(diào)查結(jié)果（表2、表3），近郊小微濕地的平均綜合得分為43.171 分，遠(yuǎn)郊小微濕地的平均綜合得分為43.125分，且二者無顯著性差異。

表2 近郊小微濕地的生態(tài)狀況評(píng)價(jià)結(jié)果

表3 遠(yuǎn)郊小微濕地的生態(tài)狀況評(píng)價(jià)結(jié)果

調(diào)查結(jié)果表明，未利用的小微濕地平均綜合得分為54.826 分，用于休閑旅游的小微濕地平均綜合得分為47.848 分，用于養(yǎng)殖業(yè)的小微濕地平均綜合得分為38.881 分，用于種植業(yè)的小微濕地平均綜合得分為44.446 分。與此同時(shí)，4 處未利用的小微濕地中，有3處(占75.0%)的生態(tài)狀況為優(yōu)秀與較好；4 處用于休閑旅游的小微濕地中，有2 處(占50.0%)的生態(tài)狀況為優(yōu)秀與較好；28 處用于養(yǎng)殖業(yè)的小微濕地中，有17 處(占60.7%)的生態(tài)狀況為一般與較差；41 處用于種植業(yè)的小微濕地中，有19 處(占46.3%)的生態(tài)狀況為一般與較差。

3 小結(jié)與討論

通過對(duì)研究結(jié)果的進(jìn)一步分析，江西省小微濕地整體生態(tài)狀況為一般，大部分小微濕地(占81.8%)的水體都存在不同程度的富營養(yǎng)化。實(shí)地調(diào)查結(jié)果也表明，江西省小微濕地大多為人工庫塘，主要用于耕種與漁業(yè)。同時(shí)，人工抽水、修建與擴(kuò)建等，使得本就脆弱的小微濕地受到更為嚴(yán)重的威脅。目前江西省小微濕地的生態(tài)狀況不容樂觀，完善小微濕地的保護(hù)與監(jiān)管，修復(fù)與恢復(fù)受損的小微濕地迫在眉睫。

江西省小微濕地中絕大多數(shù)都屬于生產(chǎn)型小微濕地，儲(chǔ)備水源型和景觀游憩型小微濕地相對(duì)較少。其中生產(chǎn)型小微濕地主要用于種植業(yè)或養(yǎng)殖業(yè)，為人們提供各種農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，受人類活動(dòng)的干擾最大。儲(chǔ)備水源型小微濕地主要為未被人類干擾的水庫等自然濕地，主要用于防洪蓄水、涵養(yǎng)水源，受人類活動(dòng)干擾最小，往往生態(tài)狀況最好。景觀游憩型小微濕地主要用于滿足人類的各種日常休閑娛樂需求，包括花海旅游、度假村、開發(fā)商品房等，受一定程度的人類活動(dòng)干擾，其生態(tài)狀況也因具體用途而有較大的差別。用于開發(fā)度假村與旅游業(yè)的小微濕地，由于有著較為完善的看管與監(jiān)護(hù)措施，其生態(tài)狀況會(huì)比開發(fā)商品房的濕地更好。

遠(yuǎn)郊小微濕地生態(tài)狀況通常比近郊的更好，其中一大原因是遠(yuǎn)郊的小微濕地水生植物種類更豐富，故自我恢復(fù)能力更強(qiáng)。前人研究也表明，比起大型濕地，小微濕地的體量更小，抗干擾能力更弱，更容易遭到破壞，而城市發(fā)展伴隨的人類活動(dòng)加劇往往會(huì)給小微濕地帶來難以逆轉(zhuǎn)的損害[21-22]。近郊小微濕地附近人口密度大且集中，受人類活動(dòng)影響較大，往往整體生態(tài)脆弱性更高，環(huán)境承載力更低，自我修復(fù)能力也更差[23-24]。本研究結(jié)果也顯示，所調(diào)查的江西省77處小微濕地中，遠(yuǎn)郊小微濕地的平均植物豐富度為5.518，要比近郊小微濕地的4.524 高出20%以上，因而自我修復(fù)與調(diào)節(jié)能力更強(qiáng)。

4 種土地利用方式中，未利用的小微濕地生態(tài)狀況最好，其次是用于種植業(yè)和用于休閑旅游的，而用于養(yǎng)殖業(yè)的濕地生態(tài)狀況最差。這與2021年李勝等人的研究結(jié)果稍有不同，李勝等認(rèn)為，相對(duì)于休閑和旅游業(yè)，用于種植與養(yǎng)殖業(yè)的小微濕地有專人看護(hù)，破壞程度會(huì)更小，從而生態(tài)狀況更好[10]。造成這一差異的原因，首先是本研究中用于休閑旅游的小微濕地樣本量過小，僅有4 處，占5.19%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于用于種植與養(yǎng)殖業(yè)所占的89.6%，這就使得本研究中用于休閑旅游的小微濕地生態(tài)狀況的結(jié)論可靠性相對(duì)較弱。

此外，用于休閑旅游所包含的意義過于廣泛，例如作為旅游景點(diǎn)、建設(shè)濕地公園、開發(fā)度假村或開發(fā)商品房等，具體用途不同會(huì)使得小微濕地在受人類活動(dòng)破壞程度、監(jiān)管與看護(hù)力度、保護(hù)與修復(fù)效果等方面存在很大差異，從而導(dǎo)致生態(tài)狀況有很大差異。例如本研究中的30號(hào)小微濕地被用于開發(fā)商品房，人類活動(dòng)尤為頻繁又缺乏有效監(jiān)管，導(dǎo)致污染損壞嚴(yán)重，生態(tài)狀況較差；而53 號(hào)小微濕地被用作觀賞性景點(diǎn)、開發(fā)度假村，雖也有人類活動(dòng)，但監(jiān)管與看護(hù)措施到位，保護(hù)得較好，其生態(tài)狀況甚至比一般小微濕地要好。

用于種植業(yè)的小微濕地生態(tài)狀況好于用于養(yǎng)殖業(yè)的濕地主要是由生物因素和水文因素導(dǎo)致。用于種植業(yè)的小微濕地的植物多樣性平均得分為42.584 分，顯著高于養(yǎng)殖業(yè)濕地的17.768 分，這使得用于種植業(yè)的小微濕地的環(huán)境承載力與自我修復(fù)能力要更好，抗干擾能力更強(qiáng)，從而生態(tài)狀況更好。同時(shí)，所調(diào)查的77處小微濕地中種植的水生植物主要有五節(jié)芒和勝紅薊，其中在31處小微濕地中均有分布的五節(jié)芒不僅能涵養(yǎng)水源、保持水土，還有著較高的光合效率，甚至對(duì)鎘、鋅和鉛等重金屬有較高的耐受性，能修復(fù)水體、凈化水質(zhì)[24]。另外，用于養(yǎng)殖業(yè)的小微濕地水文連通性都相對(duì)更差，水體與外界交換較少，養(yǎng)殖的魚類、水禽的排泄物和污染物也將滯留更長時(shí)間，引起的一系列負(fù)面的正反饋效應(yīng)會(huì)使得小微濕地的生態(tài)狀況進(jìn)一步惡化。

綜上所述，未被利用或幾乎沒有人為干擾的自然小微濕地生態(tài)狀況最好，而對(duì)于受人類活動(dòng)影響的濕地，其所處位置和土地利用方式對(duì)生態(tài)狀況均有影響。一般來說，遠(yuǎn)郊的小微濕地生態(tài)狀況好于近郊；用于種植業(yè)的小微濕地生態(tài)狀況要好于養(yǎng)殖業(yè)的濕地；同時(shí)，監(jiān)管與保護(hù)措施越到位，小微濕地受人類活動(dòng)的影響越小，生態(tài)狀況一般越好。今后開展小微濕地的保護(hù)與修復(fù)工作時(shí)，可以盡量減少人類活動(dòng)的干擾，并貫徹落實(shí)完善的監(jiān)管措施，最好有專人看護(hù)與監(jiān)督，防止人為污染與損壞，從而盡量改善小微濕地的生態(tài)狀況，使其能更好地發(fā)揮應(yīng)有的生態(tài)功能。