疏浚泥用于滨海湿地生态工程现状及在我国应用潜力

疏浚泥传统的海上倾倒方式现已成为海洋的主要污染来源,而将疏浚泥应用到滨海湿地生态工程具有重要的价值和意义。疏浚泥应用于滨海湿地生态工程在国外的系统研究超过40a,工程运用已有上百年的历史。综述了海洋疏浚泥运用于滨海湿地生态工程的研究前沿和工程运用现状,同时分析其典型的生态工程案例,以期为我国的技术推广提供参考。疏浚泥用于生态工程用途主要有:(1)生态保育下沉和侵蚀性海岸湿地:人为补给疏浚泥可以补偿因高程降低或者海岸侵蚀带来的负面影响,国际上通常采用疏浚泥薄层覆盖法。(2)生态修复受损的滨海湿地:疏浚泥作为基质恢复和重建其潮间带生境,修复因围垦等人类活动严重受损的湿地,从而恢复湿地植被群落;(3)建造人工生态岛:将疏浚泥堆置于便利处,形成自然疏浚泥岛,按照不同的设计高程创造出不同的生境,随着自然的演替,岛屿演替成为生物多样性高和生境丰富的岛屿。以国际上的疏浚泥生态工程运用为借鉴,结合目前我国海洋经济发展的现状和滨海湿地面临的一系列挑战,分析疏浚泥在我国滨海湿地生态重建和生态修复等工程方面的应用前景,为缓解我国海洋产业经济发展和滨海湿地生态环境保护之间的矛盾提供技术借鉴。     

厦门四个红树林湿地修复工程成效评估

自“十三五”以来,我国东南沿海开展了大量的红树林生态修复项目,红树林修复的面积取决于宜林滩涂,通常较小,同时对于红树林生态修复成效缺乏统一有效的评估方法。本文根据湿地生态修复评估的一般性原理,结合红树林生态系统的特点,以厦门4个红树林生态修复案例,建立适用于人工重建的红树林修复成效评估体系,为红树林生态修复工作提供科学的指导。评价结果显示,厦门4个红树林湿地修复效果综合评分分别为下潭尾4.80(优秀)、滨海西4.09(良好)、凤林湾3.94(中等)、东屿4.15(良好)。总体而言,厦门红树林生态修复工程的修复效果为良好。     

大型人工湿地生态可持续性评价

大型人工湿地现已广泛应用于湖滨带、河滨带水质净化及湿地生态修复,这些人工湿地的生态可持续性评价对于其科学管理调控及长期可持续运行具有重要意义。运用综合指标评价及层次分析法,根据人工湿地生态系统的特点,提出并建立了适合评价人工湿地可持续性运行的指标体系,建立的评价指标包括生态特征与功能、水质净化功能及经济社会功能三项一级指标,及对应的14个二级指标。运用建立的评价指标体系对南四湖湖滨带新薛河大型人工湿地示范工程的生态可持续性运行了评价,评价结果显示:植物多样性、氨氮去除能力、生物入侵抵抗力、野生动物栖息地、COD去除能力是影响大型人工湿地运行效果的主要制约因素;新薛河人工湿地生态可持续性综合指数为0.6862,处于"良"级,其中生态特征功能可持续性指数最高,为0.7732;水质净化功能和社会经济功能指数分别为0.6190,0.6492。由结果可知,南四湖新薛河大型人工湿地具有重要的生态修复功能,水质净化功能方面应加强植物定期收割及植被管理,同时经济社会功能还有待加强,植物经济效益及旅游娱乐效益还有待深入开发。建立的人工湿地可持续性运行的评价指标体系具有较强的针对性,可用于其他大型人工湿地的生态可持续性评价。     

生态旅游资源定量评价指标体系与评价方法——以江苏海滨为例

生态旅游是新世纪最重要的旅游发展方向之一,生态旅游资源的评价有其特殊性.在综合考虑旅游资源条件、生态环境条件、旅游条件与发展潜力的基础上,尝试建立了新的生态旅游资源评价的指标体系.综合运用准主成份、主观经验判断法等方法,基于专家调查的结果,确定了指标体系各因子权重.并以江苏沿海湿地生态旅游资源为例,应用模糊综合评判法对江苏海滨湿地9个生态旅游区的生态旅游资源进行了评价,结果表明,所构建的指标体系具有较好的区分度、较强的普适性和可推广性.     

基于大型底栖无脊椎动物完整性指数的鄱阳湖湿地生态健康评价

湿地生态健康评价对于掌握湿地的健康状况、理解人类活动干扰对其影响及实施生态预警等有重要意义。鄱阳湖对于维持其流域甚至长江中下游的生态平衡十分重要,目前尚未建立起其较完善的生态健康评价指标体系。大型底栖无脊椎动物完整性指数(benthic macroinvertebrate-based index of biotic integrity, B-IBI)是广泛应用的湿地生态健康评价方法。基于30个采样点(7个参照点,23个受损点)的大型底栖无脊椎动物采样数据,构建鄱阳湖湿地的B-IBI指数,采用自然断点法划分非常健康、健康、一般、差和极差5个健康等级标准,据此评价湿地生态健康状况。研究表明:(1)基于B-IBI指数的鄱阳湖湿地生态健康评价结果为一般;(2)就采样点B-IBI分值而言,呈现出西部健康状况优于东部的格局,其中国家级自然保护区内状况较好,而工业区、城镇、农田及河流入湖口附近状况较差;(3)B-IBI指数与前期构建的景观发展强度指数(LDI)、栖息地环境质量指数(QHEI)以及植被完整性指数(V-IBI)具有显著相关性,表明基于不同指数的评价结果较为一致。本研究构建的B-IBI指数能为鄱阳湖湿地的生态健康评价和监测提供重要方法。     

基于植被完整性指数的鄱阳湖湿地生态健康评价

基于鄱阳湖湿地30个采样点的植被调查数据,利用植被完整性指数法(V-IBI)评价鄱阳湖湿地生态健康状况。通过分布范围分析、判别能力分析和相关性分析,从35个候选生物参数中筛选出6个核心参数,利用比值法对核心参数赋值并累加求得各采样点V-IBI分值,以所有采样点95%分位数值为最佳期望值建立评价标准划分健康等级。结果显示:鄱阳湖湿地生态健康状况总体较好,30个采样点中6个为非常健康(V-IBI≥5.01),7个为健康(4.38≤V-IBI5.01),8个为一般(3.74≤V-IBI4.38),7个为差(3.10≤V-IBI3.74),2个为极差(V-IBI3.10),呈现出西部优于东部,北部优于南部的空间差异。V-IBI与景观发展强度指数(LDI)和栖息地环境质量评价指数(QHEI)呈显著相关性,表明V-IBI方法对鄱阳湖湿地生态健康状况评价结果合理有效,可作为鄱阳湖湿地生态监测的重要手段。     

基于生境质量和生态响应的莱州湾生态环境质量评价

莱州湾沿岸海域未来10a是山东省集约用海规划的重要区域。为了降低和减少用海工程对海洋生态系统可能产生的不利影响,确定集约用海适宜规模和科学选址,应用已构建的集约用海对海洋生态影响评价指标体系和方法,从生境质量和生态响应两方面对莱州湾2004年至2012年的生态环境质量状况进行了评价。结果表明:位于莱州湾西部和南部近岸海域的Ⅰ区和Ⅳ区生态环境质量达到"差"的等级,生境质量总体上处于轻度到中度污染水平,水质和生物质量污染较严重,生态受到中度到严重扰动,其中浮游植物和浮游动物密度偏离标准值较大,大型底栖生物密度和生物量总体偏离标准值不大,但其物种组成已发生了明显变化,鱼卵和仔鱼数量急剧下降。在这两个区域要严格控制集约用海工程规模和新的污染排放,密切关注其对海洋生态的影响。位于莱州湾中部和东部的Ⅱ区和Ⅲ区生态环境质量接近"一般"等级,生境质量总体上处于轻度污染水平,水质受到一定程度污染,生态处于中度扰动状况。总体上,2011年和2012年莱州湾生态环境质量综合指数E值明显高于其他年份,生态环境有明显好转趋势。     

大亚湾杨梅坑人工鱼礁区生态系统健康评价

以大亚湾杨梅坑人工鱼礁区海域2007～2009年间6个航次生态环境调查数据为基础,运用所建立的生态系统健康综合评价模型对该海域生态系统健康状况进行了综合评价。研究结果表明:(1)人工鱼礁区生态系统健康综合指数平均为0.794,生态系统健康总体状况处于较健康水平;(2)投礁后人工鱼礁区生态系统的健康状况明显提高,6个航次生态系统健康综合指数分别为0.713、0.807、0.830、0.841、0.759、0.815;(3)不同季节,生态系统健康水平呈现一定变化,总体以春、夏季节健康状况略优于秋、冬季节:(4)影响该海区生态系统健康的主要因素为海水总无机氮和沉积物无机碳。研究结果对于人工鱼礁区生态系统的管理、保护和规划具有参考意义。     

沿江地区土地利用生态风险评价——以长江三角洲南京地区为例

基于改进的相对生态风险模型,从风险源强度、受体暴露度以及风险效应三方面构建土地利用生态风险评价指标体系,以子流域为单元分析南京地区土地利用生态风险空间分异及影响因素,结果表明:综合生态风险值总体分布较分散,高风险区位于江北八百河流域、老山北坡及南坡河系、石臼湖流域,风险源强和受体暴露度较高,风险效应值较低,潜在生态风险很高,应重点实施环境治理,强化土地生态环境建设;较高风险区位于一干河、二干河、句容河、秦淮中游、江宁河、向阳河、固城湖、境外常州太湖流域,风险源强和受体暴露度中等,应加强环境治理,强化土地利用规划引导与集约利用;较低和低风险区包括境外沿江八卦洲、沿江靖安板块、沿江秦淮河、沿江汤水河、沿江滁河、横溪河、牛首河、前进河、马鞍山长江流域,风险源强和受体暴露度较低,风险效应值低,主要分布于沿江以及山地丘陵河流上游地区,沿江流域近年排污治理力度较大有效保证了低风险源强值,而山地丘陵河流上游植被覆盖度一般较高,人为影响相对较弱,应注重生态环境维护和土地集约利用;其他流域综合生态风险中等,应加强生态环境监测,防止生态环境恶化。     

珠三角城市群生态空间分区方法与管控对策

生态空间管控是维护区域生态安全,解决区域生态供需矛盾的重要手段。生态空间分区一直是生态管控的热点问题,对促进城市群可持续发展具有重要意义。以珠三角城市群为例,基于政策目标、民众需求、专家知识等方面综合构建评价体系,开展了基于生态空间质量和生态系统健康评价的生态空间分区的探索研究。结果表明：珠三角城市群生态空间约占城市群面积的82.8%,生态空间质量好,但生态系统健康水平低。城市尺度肇庆市、深圳市生态空间质量较高,珠海市、中山市生态空间质量较低;惠州市、肇庆市生态系统健康水平较高,佛山市、中山市生态系统健康水平较低。综合生态空间质量和生态系统健康,区域尺度将城市群生态空间分为重点保护区、重点修复区、潜在修复区和生态保育区。重点保护区占生态空间总面积的10.1%,是区域生态源地,应实行最严格的环境保护制度,划定生态保护红线和自然保护地,加强生态建设和生物多样性保护,并加强生态连通性建设,提升区域整体生态系统服务;重点修复区占生态空间总面积的21.6%,以生态修复,实施生态治理工程,推进生态产业为主;潜在修复区占生态空间总面积的13.1%,以保护优先、自然恢复为主,对生态空间进行全面的养护,保护和提升品质,重点提升生态系统服务;生态保育区占生态空间总面积的55.2%,重点实施生态廊道建设,同时加强区域高标准农田建设,在保护生态空间的基础上合理开展生产建设活动。对生态空间分区管控的研究可方便决策者对生态修复空间和生态保护空间进行识别和分类管理,有效指导国土空间规划和区域生态环境管理体系的完善。     

基于生态系统服务和生态系统健康的生态风险评价——以长株潭城市群为例

基于生态系统服务和生态系统健康的生态风险评估框架为城市群生态风险管理和国土生态修复提供新的视角。以生态风险评估框架为基础,综合运用生态系统服务、生态系统健康评估模型以及相关分析法对长株潭城市群展开生态风险评价,并对风险程度进行分类。结果表明:(1)城市群的城市化水平提升,区域生态风险也随之增加。生态系统服务价值、生态系统组织、生态系统活力、生态系统弹性等生态指数呈现下降趋势。(2)人工表面比率和生态指数之间的Pearson相关系数表明,人工表面比率与生态指数之间存在负相关关系,人工表面比率是生态风险提升的关键因素。(3)城市群人工表面比率要控制在36%以下,以进行生态风险管理和国土生态修复。总的来说,评价框架可以作为区域生态风险的评价终点。     

天津市典型湖库湿地生态完整性评价

对湖库湿地进行生态健康评价,可为湖库湿地生态系统修复和管理提供决策依据。本文以天津市为例,选取20个典型的湖库湿地采样点,基于2018年8—9月期间调查获取的物理、化学和生物群落指标(浮游动物、浮游植物、底栖动物、鱼类、水生大型植物、河岸带植物)数据,构建包含物理完整性、化学完整性和生物完整性在内的生态完整性指数(IEI)对采样点生态健康状况进行评价。根据栖息地环境质量(QHEI)、水质状况和人类活动干扰3方面选取参照点,采用标准化方法筛选候选指标,应用层次分析法计算各指标权重,最终得出天津市典型湖库湿地生态完整性评价结果。结果表明: 1)所有样点中,“健康”点位占5.0%,“较好”点位占20.0%,“一般”点位占35.0%,“较差”点位占30.0%,“差”点位占10.0%。天津市典型湖库湿地生态健康状况整体处于一般水平,呈现出西部优于东部的趋势,空间差异显著;2)基于栖息地评分、水质状况与人类活动干扰相结合选取参照点是可行的,依据水质指标可降低选择参照点时的主观性;3)适用性验证结果表明,IEI可较好表征各点位的健康状况,区分效率明显,适用于评价研究区湖库湿地生态健康状况。     

RS和GIS支持的洪河地区湿地生态健康评价

洪泛平原淡水自然湿地对于生态多样性保护具有重要意义。当前自然湿地普遍面临气候变化与人类活动干扰和影响,其生态健康的状况令人担忧,结合新的地学信息技术探索自然湿地生态健康评价分析方法具有重要意义。本研究选择位于三江平原东北部的洪河国家级自然保护区湿地及其周边农场湿地为研究区,依据遥感和地理信息系统技术支持,结合野外生态调查与水文气象监测数据,从水文地貌特征、景观特征和人类扰动3方面选取一系列评价指标因子,利用层次分析法和综合指数方法,对研究区湿地进行了定量生态健康分析评价。研究结果表明：（1）洪河自然保护区的湿地生态健康状况是最好的,其周边农场从鸭绿河农场、前锋农场到洪河农场的湿地生态健康状况依次递减。（2）洪河自然保护区功能分区生态健康状况由好到差的顺序为：核心区>缓冲区>实验区,与实际野外调查情况一致。（3）本研究建立的评价指标体系和相应分析方法能够科学的评价湿地生态健康。评价分析结果显示水文地貌要素是影响湿地生态健康的关键性因素。本研究利用RS和GIS技术与传统生态学评价分析方法结合,以栅格为单位基于区域生境特征进行湿地生态健康综合评价具有一定的方法先进性。     

基于景观格局分析的雄安城市湿地生态健康评价

城市湿地是城市生态系统的重要组成部分。近年来，高度的城市化发展使城市湿地原有的自然生态本底和水文特征发生根本性的变化，严重威胁到湿地生态系统的安全。为了维持良好的城市环境质量，如何维持和保护城市湿地的生态健康和可持续发展成为人们关注的热点问题。选择雄安城区（起步区、安新组团和容城组团）为研究对象，借助ArcGIS平台对Landsat遥感影像进行地类的提取和划分，采用Fragstats软件对研究区景观格局进行分析；在此基础上，利用"压力-状态-响应"模型，构建雄安城区湿地生态系统健康评价指标体系，探讨湿地的生态系统健康状况。研究结果表明：研究区耕地和建设用地占地面积大，其完整性、聚合程度和连通性优于其他景观类型；水域、未利用地和林地占地面积小，受人为活动影响，破碎化程度高，连通性比较差。研究区整体景观破碎度、聚合度较高，连通性和均匀度不显著。研究区湿地类型主要为坑塘和沟渠，湿地分布不均匀，呈现南多北少的格局；沟渠占地面积较大，完整性和连通性较好；坑塘连通性较差，破碎化程度、聚合度高于沟渠。研究区湿地生态健康综合指数为0.262，处于不健康状态，人为活动和气候是影响湿地生态环境的重要因子，急需加强湿地保护和修复工作。本研究结果为雄安新区的可持续发展和保护城市湿地资源提供理论依据。     

我国湿地生态状况评价研究进展

从湿地生态状况评价定义、国际重要湿地和全国重点湿地生态状况和主要评价方法等方面研究综述了我国湿地生态状况评价。对全国1413处湿地生态状况的研究显示,国际重要湿地生态状况总体较好,重点湿地生态状况较差,生态状况差有341处,占24.85%,并系统分析了各类湿地生态状况评价的方法、内容和结果。认为湿地生态状况评价是满足湿地保护管理需求的一项基本技术研究工作,开展湿地生态状况评价可以从不同空间、时间尺度反映湿地生态变化趋势,满足湿地生态系统保护修复的管理要求,并揭示各生态因子的内在关系,是提高湿地的保护、管理和合理开发的重要技术手段。最后分析了当前湿地生态状况评价所面临的难点,并提出了相关对策建议。     

人工湿地系统在湖泊生态修复中的作用

湖泊在维系区域水安全、生态安全和环境安全中具有重要价值。然而,受到人类非理性水土资源开发活动和全球变化的影响,部分湖泊遭到污染、无序垦殖及生态和环境需水被挤占而发生退化,其生态服务功能和经济社会价值也显著降低,对湖泊进行生态修复已成为政府部门、学术界和社会公众共同关心的资源与环境问题之一。在湖泊生态修复中,人工湿地系统可有效降低湖泊污染负荷,对湖泊生态系统的非生物环境进行有效调控;此外,人工湿地系统可对湖泊生物物种进行定向培育、增殖和保护。人工湿地系统消减湖泊污染负荷主要包括对外源性污染负荷的生态拦截和对内源性污染负荷的生态萃取。根据外源性污染负荷的入湖方式,生态拦截又包括针对无组织排放污染负荷(主要包括农田区坡面径流和城市地表径流)的带状拦截和针对有组织排放污染负荷的前置库拦截及线状拦截。在利用人工湿地系统进行湖泊生态修复过程中,需要结合湖泊生态系统的基本特征、生态退化的动力学机制和生态修复目标,按照节水、节地原则,适时、适地、适效地建设人工湿地系统及组合系统,充分发挥人工湿地系统对湖泊的综合生态修复功能。需要特别指出的是,在利用人工湿地系统进行湖泊生态修复过程中,要在多方论证和生态风险调控的基础上进行,避免外源性物种入侵对湖泊生态系统的破坏。     

雄安新区生态承载力评价指标体系研究

通过分析雄安新区的生态状况,基于绿色治理、绿色生产与绿色生活三个维度,选择环保投入占财政支出的比重、白洋淀水质达标率等30个基础性评价指标,在运用SPSS的相关性分析消除信息重复评价指标进行初步筛选的基础上,基于主成分分析提炼新区生态承载力的主要影响因子进一步筛选评价指标,确定最终的14个基础性评价指标,构建更加真实、准确地反映新区生态系统与社会经济活动之间协调发展程度的生态承载力评价指标体系,并运用模糊综合评价法对2014—2018年新区的生态承载力进行了评价,最后提出了雄安新区生态承载力提升的主要对策:实施白洋淀环境治理与生态修复工程,充分发挥白洋淀的生态功能;调整优化产业结构,严格控制污染排放,形成绿色生产方式;推广“绿色交通+清洁能源”的绿色生活方式。     

三江平原沼泽湿地生态承载能力综合评价

从湿地水资源、土地资源、水环境、生物资源等多方面入手,研究湿地生态系统的承载能力,采用分级评价方法,建立分级评价指标和承载模式,评价了沼泽湿地生态系统的生态弹性度、资源与环境承载力和承载压力度。利用基于加速遗传算法的层次分析技术确定承载模型的权重,计算得出的排序权值具有结果稳定、计算精度高的特点。应用到三江平原沼泽湿地生态承载力的综合评价中,结果表明整个三江平原大部分生态系统处于中稳、较高承载、中低压区。这说明三江平原生态承载能力比较高,人口压力不大,但要进一步提高生态承载能力,则需改善沼泽湿地生态环境,提高水资源利用效率。     

基于PSR模型的凌河口湿地生态系统健康评价与预警研究

凌河口湿地自然保护区是辽河流域主要的湿地保护区域。选取1995年、2000年、2005年、2009年和2014年TM影像作为研究的数据源,在3S技术平台支撑下构建了凌河口湿地空间信息数据库,获取了5个时期的景观格局指数。运用PSR数学模型,从压力、状态、响应3个方面选取10个评价指数,构建了凌河口湿地生态系统健康评价指标体系;采用AHP方法确定各项指标权重指数,应用逻辑斯蒂增长模型(Logistic growth model)对各个单项指标进行单因子评价,最后用计算CEI的综合评价法对5个时期湿地的生态健康情况进行综合评价。结果表明:1995年、2000年生态系统健康指数为0.642、0.617,凌河口湿地生态系统状态为比较健康;2005年、2009年和2014年生态健康指数为0.524、0.436和0.405,凌河口湿地生态系统处于亚健康的状态,应及时采取措施对该研究区进行生态系统保护。最后通过选取基于灰色系统理论的预测模型,构建凌河口湿地生态健康预测模型GM(1,1),对模型进行精度检验,发现灰色绝对关联度、后验差比值和小误差概率的精度检验等级均为一级,预测模型精度较为理想,因此采用GM(1,1)模型对凌河口湿地进行生态系统健康预测研究。预测结果表明:未来20年的湿地生态健康值分别为:0.357、0.321、0.291、0.267,研究区处于一般病态,并有向病态发展的趋势,生态健康面临愈来愈严重的威胁,对湿地进行保护和管理刻不容缓。     

生态技术评价方法及全球生态治理技术研究

全球范围内生态退化形势严峻,生态技术在遏制生态退化进程中发挥着重要作用。长期以来,对生态技术缺乏系统研究和评价,影响了其在脆弱生态区生态治理中的应用与推广。"生态技术评价方法、指标体系及全球生态治理技术评价"项目(2016YFC0503700)获得国家重点研发计划"典型脆弱生态修复与保护研究"专项支持。该项目旨在厘清全球生态退化状况及其对生态技术的需求,建立生态技术评价指标体系与方法模型,评价国内外不同类型生态技术以及重大生态工程区和不同生态退化区域的生态技术实施效果,筛选和推介满足我国及发展中国家生态治理需求的生态技术,建立生态技术评价平台和集成系统,为推动我国生态文明建设和发展中国家生态治理提供科学支撑。