汉江中下游生态系统健康评价指标体系构建及其应用

水利工程建设影响了河流生态系统健康。为探究梯级水库、跨流域调水等水利工程建设对长江流域河流生态系统健康的影响,以汉江中下游为例,采用频次分析法和相关性分析法对评价指标进行筛选,用最小二乘法和熵系数法相结合的综合权重模型确定各评价指标权重,从整体性、稳定性及可持续性3个方面构建了河流生态系统健康评价指标体系,并利用赋分法进行河流健康评价。结果表明,汉江中下游河流健康评价指标体系包含流量过程变异程度、输沙量变化、河流连通性、富营养化状况、鱼类物种数等11个指标。评价结果显示汉江中下游河流生态健康状况表现出较强的空间异质性,且健康状况逐年降低。靠近丹江口水库的区域较好,越往下游越差。     

图们江流域河流生态系统健康评价

河流是重要的自然生态系统,也是重要的生态廊道之一,图们江流域河流生态系统的健康状况,对维护跨国界流域的水环境的管理和可持续发展有着重要的意义。基于河流水文、河流形态、河岸带状况、水体理化参数以及河流生物5个层面选取22个指标构建了图们江流域河流生态系统健康评价指标体系,运用层次分析法和加权平均法对其进行了健康评价。评价结果表明,虽然该地区处于"健康"级别,但也有28%的地区处于"亚健康"状态。河流健康综合指数(RHI`)与河流生物指标、水体理化指标、河流形态指标、河岸带指标等4项呈显著相关(P0.05),相关系数依次为0.847、0,757、0.740、0.547。研究结果表明图们江流域水生生物的生存环境遭到严重破坏、水体污染严重,河岸带生态退化、城市化影响严重等一系列影响河流健康的问题。     

干旱半干旱地区河流健康评价指标研究分析

干旱半干旱地区是生态系统和水资源系统最脆弱的地区之一, 也是降水变率最大的地区, 对这一地区河流健康的研究, 可为生态系统的管理与恢复等提供非常有价值的见解。因此, 确定影响干旱半干旱地区流域健康的主要因素、制定可快速监测与检测其健康状况的生态指标, 并对其发展趋势进行诊断与预测, 随时采取可行的干预措施是至关重要的。以河流健康的定义与评价内涵、评价指标研究态势为根本, 在分析干旱半干旱地区河流的生态系统特征、河流关键生态环境机理及表现、社会-生态-文化系统长期相互影响的基础上, 从水资源、植被、物理化学特性、社会经济等方面出发, 提出了适用于干旱半干旱地区河流健康评价的关键控制性指标。     

流域生态系统健康评价方法

介绍了流域生态系统健康的定义、特征及其研究尺度,讨论了流域生态系统健康评价的科学基础及目标,着重阐述了流域生态系统健康评价的方法。流域生态系统健康评价主要有两种方法：一是指示物种评价法,二是指标体系评价法。流域生态系统健康的综合评价必须包括生态学、物理化学、社会经济和人类健康四个范畴。还对流域生态系统健康评价指标的度量进行了初步的探讨,最后提出了流域生态系统健康评价存在的问题及今后的研究趋势。     

美国流域生态健康评价体系的发展和实践

为了达到《清洁水法》规定的水质目标,美国环境部门在过去20多年的实践中逐步发展形成了涵盖整个流域,包括水文、化学、生物等多重指标在内的全国性流域综合生态健康评价体系.该体系已经成为美国流域水质管理系统的重要组成部分,为水环境保护和水生生态系统恢复提供了有力支持.本文从法律行政框架、生态功能分析、生态健康指标、综合评价体系和流域监测系统等方面系统总结了美国环境管理部门,特别是联邦环境保护局在流域生态健康评价方面的发展和实践;并介绍了美国水生资源调查采用的河流、湖泊、河口、海湾、湿地流域健康评价系统.在此基础上,根据我国水环境保护和治理的实际情况,提出了建立流域生态健康科学评价和决策支持体系建议.     

城市河流健康评价指标体系构建及其应用

健康的城市河流既能够维持其生态系统的自然运转,又能够满足城市社会经济的正常需求,还能够为人类提供休闲娱乐的场所。基于城市河流健康的内涵,构建出包含自然生态、社会经济和景观环境等3个方面24个指标的城市河流健康评价指标体系。以漓江市区段为例,通过建立基于层次分析法的模糊综合评价模型对其进行健康评价。结果表明:漓江市区段复合生态系统的评价结果为(0.2193,0.3004,0.3261,0.1137,0.0405),处于中健康状态;其自然生态子系统、社会经济子系统和景观环境子系统的健康状态分别为中、优和良;水量、防洪能力、鱼类多样性指数和底栖动物多样性是漓江市区段健康的主要影响因素。该评价指标体系可为其它城市河流的健康评价提供参考。     

河口生态系统健康评价研究进展

河口生态系统一方面能提供多样化的生态服务和较多的经济产出,但同时也更易受到人类活动的影响。合理评价河口生态系统健康有利于了解河口生态系统现状,为可持续利用河口生态系统提供科学依据。本文在查阅国内外大量文献的基础上,对河口生态系统的特征、健康内涵以及健康标准进行了归纳和分析,并系统论述了河口生态系统健康的评价指标、评价方法、指标筛选原则以及主流评价指标体系和评价模型,概述了RS和GIS技术在河口生态系统健康评价中的应用。针对目前研究中存在的主要问题,提出了河口生态系统健康评价研究的发展方向,认为今后开展河口生态系统健康评价研究还需要在概念、影响机理、空间尺度选取以及新技术新方法的应用等方面进一步加强。     

近海生态系统健康状况评价的研究进展

在可持续发展观的推动下,水域生态系统健康问题已引起各界的广泛重视.其中,河流、湖泊等水域的健康评价已开展很多,但对近海生态系统健康的研究还处于探讨阶段.本文在调研国内外大量文献的基础上,对近海生态系统健康的概念进行辨析,总结了近海生态系统健康状况评价的方法、指标筛选原则和研究思路等,并系统地列举了近海生态系统状况健康评价的一些相关量化指标.最后,针对目前近海生态系统健康研究领域存在的主要问题,提出了近海生态系统健康研究的发展方向,认为今后开展近海生态系统健康状况评价研究还需在概念及内涵剖析、评价指标筛选、评价尺度选取和评价方法集成等方面进一步加强.     

“拉开档次”法的改进及其在河流生态健康评价中的应用

针对“拉开档次”法在进行综合评价过程中不能较好反映评价者主观信息的缺点,并考虑到影响河流生态系统健康的因素具有多层次、不确定和属性复杂等特点,对”拉开档次”法进行改进,并运用改进的”拉开档次”法对流经北京和天津的北运河上、中、下游各区段进行生态健康综合评价.结果表明,北运河上、中、下游各区段生态系统健康评价值分别为0.539、0.521、0.546,生态状况均处于亚健康状态;河流水环境状况对北运河生态系统健康影响程度最大.运用改进后的“拉开档次”法进行河流生态系统健康评价,既兼顾了评价者的主观判断,又包含了数据本身的客观信息,评价过程透明,评价结果科学、合理、客观、可靠,可为河流综合治理提供技术支持和基础依据.     

太湖梅梁湾生态系统健康状况周年变化的评价研究

生态系统健康是生态学和环境管理方面一个新兴的多学科综合性研究领域。湖泊生态系统健康包含两个方面的内涵,满足人类社会合理要求和湖泊生态系统自我维持与更新的能力。湖泊生态系统健康评价是湖泊环境管理和生态系统调控的基础。运用Exergy、结构exergy和生态缓冲容量等指标来评价太湖梅梁湾湖区2001年生态系统健康的周年变化,其健康状况由好到坏依次为3～4>1～2>11～12>9～10>5～6>7～8月份。这和分别应用营养状态指数(TSI)和生物多样性指数(DI)进行评价的结果相似,表明运用Exergy、结构exergy和生态缓冲容量指标对湖泊生态系统健康状况进行评价的方法是可行的。     

北京市白河和潮河流域生态健康评价

选取北京市重要的饮用水源密云水库上游白河和潮河流域,结合北京山区流域生态现状,构建了涵盖水域生境结构、水生生物、生态压力和陆域生态格局与功能、生态压力5大类13项指标的评价指标体系,开展了流域生态健康评价。结果表明白河和潮河流域的健康状态整体处于良好等级,但水生生物和陆域生态格局状况相对较差。14个子流域的健康状况差异并不显著,琉璃河、白河下段、汤河上游的健康状况相对较好,潮河中下段和小汤河的健康状况相对较差。流域内不合理的畜禽养殖、岸边带种植及民俗旅游是导致流域生态健康退化的主要原因,建议加强污染负荷排放的控制和监管涉水活动对水生生境的干扰以改善流域健康状况,并重点关注可指示水生态系统早期退化的生物指数,以实现可持续性和适应性的流域管理,保障密云水库的水生态安全。     

湖泊-流域生态系统管理的内容与方法

在流域生态系统管理研究综述的基础上,对湖泊一流域生态系统管理的概念进行了界定,对水环境管理、综合流域管理与流域生态系统管理之间的差异进行了对比分析。确定了生态系统生态学、流域生态学、生态系统健康和流域方法为湖泊．流域生态系统管理的理论基础,生态系统方法和流域分析为其方法学基础。在上述分析的基础上,提出了湖泊．流域生态系统管理的6个主要步骤：研究范围界定、基础信息收集与基本生态学问题的分析和评价、管理目标设定、系统综合、生态系统综合评价、适应性管理;识别出湖泊-流域生态系统管理中的3个关键问题：①生态系统管理中的不确定性和障碍分析;②流域土地利用变化对湖泊水质和生态系统的影响;③流域生态子系统与社会子系统的关联。     

塔里木河流域生态系统健康评价

通过收集2000 年以来塔里木河流域的生态、经济和社会状况资料,分析影响该流域生态系统健康的因素,采用指标体系分析法和专家咨询法,确立塔里木河流域生态系统健康评价指标体系和评价标准,计算得出流域生态健康评价指标权重,并对流域生态健康状况进行了评价.结果表明:塔里木河源流的阿克苏河、叶尔羌河和开都河-孔雀河流域的山区生态系统的健康状态处于"中等"级别,和田河流域的山区生态处于"优"级别;阿克苏河、叶尔羌河和和田河流域的平原绿洲区生态处于"优"级别,开都河-孔雀河流域的平原绿洲区生态处于"中等"级别;四源流的荒漠区生态处于"差"级别;塔里木河干流上游生态处于"优"级别,中游生态处于"中等"级别,下游生态处于"差"级别.评价结果基本与实际相符,说明使用的评价方法是切实可行的.该研究结论将为流域生态环境的综合治理提供科学依据.     

流域景观类型及配置对大型底栖动物完整性的影响

通过对滦河流域66个河段大型底栖动物采集和生境指标监测,基于大型底栖动物完整性评价和13种景观指数构建,探讨了不同景观指数对于大型底栖无脊椎动物完整性的解释能力。景观指数类型包括流域及欧式距离缓冲区土地利用百分比、水流路径缓冲区土地利用百分比、局部区域土地利用百分比和基于水流路径的反距离权重指数。基于多元线性逐步回归模型,根据调整R2(Square of the coefficient)来判断不同指数的解释能力。研究结果表明基于水流路径的反距离权重指数对于大型底栖动物完整性的解释能力最好,其次为基于水流路径的缓冲区和局部区域的土地利用百分比指数,全流域及欧氏距离缓冲区内土地利用百分比解释能力最差。农田是影响大型底栖动物完整性最重要的景观类型,距离河流越近的农田对大型底栖动物完整性的影响越大,因此流域及河岸带农田的控制和管理对于滦河流域大型底栖动物完整性的恢复具有重要的作用。     

Influences of Multi-Scale Habitat on Metabolism in a Coastal Great Lakes Watershed

Spatial heterogeneity influences ecosystem structure and function across multiple habitat scales. Although primary production and respiration are fundamental to energy cycling in aquatic ecosystems, we know relatively little about how habitat scale influences metabolism. In this study, we adopted a multi-scale habitat approach to evaluate primary production and respiration in a coastal Great Lakes watershed that is experiencing pressure from past, present, and anticipated future human activities. We divided the watershed into five macrohabitats (stream, river, wetland, drowned-river mouth lake, and Great Lake), two mesohabitats (benthic and water column), and four microhabitats (periphytic substrates: sand/sediment, rock, wood, and plant) for evaluation of spatial patterns and synchrony in metabolism. Factors that influenced patterns of metabolism were scale dependent. Algal biomass strongly influenced spatial patterns in metabolism at the meso- and microhabitat scales; greater algal biomass translated to higher areal-specific and lower chlorophyll-specific metabolism at benthic mesohabitat and sand/sediment and rock microhabitats. Benthic metabolism overwhelmed water column metabolism, irrespective of location or time of year. Watershed position was important at the macrohabitat scale, with greater overall metabolism in macrohabitats located lower in the watershed. Average synchrony in metabolism rates was greatest at the macrohabitat scale, suggesting metabolic patterns that are evident at finer scales may become integrated at coarser scales. Our results (1) show that spatial and temporal patterns in metabolism are shaped by factors that are dependent upon habitat scale; (2) highlight the importance of benthic productivity across habitat and season; and (3) suggest that hydrologic connectivity strongly influences ecosystem processes, although physical factors can affect these responses as evidenced by the low levels of synchrony between Lake Michigan and the other macrohabitats.     

Using the Ecological Risk Index Based on Combined Watershed and Administrative Boundaries to Assess Human Disturbances on River Ecosystems

Efforts at the restoration of river ecosystems are needed not only in local habitats but are also important in terrestrial regions. Large-scale assessment of human activities can be useful in integrated watershed management. In this study, we modified the Ecological Risk Index (ERI) by considering the spatial distribution of human activities in China's Haihe River Basin (HRB). The stressor factors of human activities included population, impervious surface, cattle, agricultural land use, industry, fertilizers, pesticides, water conservation facilities, and roads. A total of 423 assessment units in the HRB were created by combining watershed and administrative boundaries to analyze the spatial distribution of human activities. Two index options, the ERI (including all stressors) and the ERI-D (excluding reservoirs and sluices), were examined for different management objectives. All the stressors and both ecological risk indices (ERI and ERI-D) were ranked in four levels: low, moderate, high, and very high. Our study demonstrated that the ERI and ERI-D can provide an overview of the spatial pattern of human stressors related to river ecosystems across a large geographic region. The approach developed in this study is useful for prioritizing management actions in targeted areas.     

基于PSR的黄河河口区生态系统健康评价

根据压力-状态-响应(PSR)框架模型,从广义上定义河口区生态系统,将河口及毗邻的陆域、海域生态系统作为一个整体,从压力指标、状态指标、响应指标3个方面构建了黄河河口区生态系统健康评价的指标体系,以研究区1991年数据和相关国家标准为基准,2013年代表现况,利用综合指数法(CEI)评价了黄河河口区的生态系统健康状况。结果显示:黄河河口区生态系统健康评价的响应指数最高(0.9055),压力指数居中(0.8288),状态指数最低(0.6458),综合指数为0.7427。总体来看,与1991年相比,目前黄河河口区生态系统仍处于"健康"状态,但健康状况明显下降,其中状态指数下降最为严重。从区域轻度开发到人类活动强烈干扰阶段,黄河河口区存在过度捕捞、湿地不合理开发、浅海养殖过度及污染物排放等一系列影响生态系统健康的问题,应进行区域的生态恢复和科学管理。     

What is river health?

1. Traditionally the assessment of river water quality has been based solely on the measurement of physical, chemical and some biological characteristics. While these measurements may be efficient for regulating effluent discharges and protecting humans, they are not very useful for large-scale management of catchments or for assessing whether river ecosystems are being protected. 2. Measurements of aquatic biota, to identify structural or functional integrity of ecosystems, have recently gained acceptance for river assessment. Empirical evidence from studies of river ecosystems under stress suggests that a small group of biological ecosystem-level indicators can assess river condition. However, physical and chemical features of the environment affect these indicators, the structure and function of which may be changed by human activities. 3. The term ‘river health’, applied to the assessment of river condition, is often seen as being analogous with human health, giving many a sense of understanding. Unfortunately, the meaning of ‘river health’ remains obscure. It is not clear what aspects of river health sets of ecosystem-level indicators actually identify, nor how physical, chemical and biological characteristics may be integrated into measures rather than just observations of cause and effect. 4. Increased examination of relationships between environmental variables that affect aquatic biota, such as habitat structure, flow regime, energy sources, water quality and biotic interactions and biological condition, are required in the study of river health.     

大汶河水生态环境健康状况与土地利用的相关性

为了解大汶河水生态环境现状及河岸带土地利用类型对其影响,基于2017年4月大汶河流域水生态调查数据,采用主成分分析和相关分析方法对流域地形、水文、水环境因子、主要水生生物因子和栖息地质量5个方面共19个候选指标进行筛选和优化,构建了大汶河生态系统健康评价多指标体系并用于大汶河水生态健康评价。结果表明:水环境因子和水生生物类型指标在健康评价指标体系中所占权重较大;大汶河水生态系统健康状况评价结果主要以一般和较差为主,分别占总采样点的58.33%和20.83%,仅瀛汶河上段、大汶河南支上段和大汶河干流下段部分断面处于健康或亚健康水平;城镇村及工矿用地、耕地和交通用地与大汶河生态健康综合指数呈负相关,是该流域水生态系统受到破坏的主要因素。     

Managing riparian zones for river health improvement: an integrated approach

Riparian zones are among the most valuable ecosystems on the earth. They act as the ecological engineers that improve river health through delivering a range of ecosystem functions. Stream bank stabilization, pollutant and sediment buffering, temperature regulation, provision of energy to river food webs and communities, groundwater recharge and provision of ecological corridors and habitat for wildlife, are among major ecosystem functions of riparian zones that play a great role in river health. Besides these ecosystem functions, riparian zones also provide various ecosystem goods and services for human well-being. But in the current scenario, riparian zones are under severe threat due to agricultural activities, urbanization, river flow alteration, overexploitation, climate change, pollution, and biological invasion. In the present and probable future scenarios of declining river health and global environmental changes, there is a pressing need of an integrated approach for managing riparian zones. This review article aims to advocate an integrated approach for riparian zone management based on various components such as riparian condition assessment, policy framework, stakeholder’s participation, management practices, legislation, and awareness. Authors also discussed riparian zones in context of their concepts, features, functions, and threats.