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。     

基于层次分析法的三川河健康评价

为评价三川河流域的健康状况, 采用层次分析法构建了包含生态功能、防洪功能、利用功能、服务功能和景观环境功能5 个准则层的河流健康评价体系, 同时综合考虑指标的重要性、普遍性、可量化性、易获取性, 筛选出揭示三川河流域健康状况的14 项主要指标, 使得指标体系整体结构简单、意义明确、相互间独立性容易保证。最后计算出河流健康综合指数值, 并对照相应规范判断三川河健康状况。结果表明, 三川河健康状况为差, 具有诊断的必要性与迫切性。     

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.     

基于GA-BP优化模型的中小河流健康评价研究

河流健康评价是河流生态修复的前提和依据,但目前中小河流还缺乏相应的评价标准。为客观评估中小河流健康状况,以桥边河为例,构建了河流水生生物、水环境、水文、形态、社会服务功能5个要素17个指标的健康评价体系,利用遗传算法（GA）优化BP神经网络方法建立GA-BP模型确定其指标权重,采用赋分法进行评价。GA-BP模型输出结果显示,指标权重中水环境指标赋值最大,其次是河流水文指标>河流水生生物指标>河流形态指标>河流社会服务功能指标。通过建立的评价体系对桥边河进行评价,结果表明有3个点健康等级评价为Ⅰ级,3个点评价为Ⅱ级,2个点评价为Ⅲ级。总体来看,桥边河流域基本处于健康状态,上游健康状况明显优于下游,从上游到下游越靠近河口位置,河流的健康状况越差。     

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。     

基于大型底栖动物完整性指数的伊犁河健康评价及其对时间尺度变化的响应

大型底栖动物完整性指数（Benthic index of biotic integrity, B-IBI）是广泛应用的河流生态健康评价方法,然而从时间尺度（月份、年际变化）上评价B-IBI适用性的研究较少。有鉴于此,于2013-2015年期间,每年在5月、7月、8月和10月分别对新疆伊犁河大型底栖动物群落结构进行系统调查,并构建底栖动物完整性指数,评价河流水体的健康状况,同时评价其在时间尺度上的影响。非度量多维尺度分析（Non-metric multidimensional scaling, NMDS）显示,伊犁河不同月份的大型底栖动物群落结构相似度较高。通过对群落丰富度、种类个体相对丰度、功能摄食群、耐污能力、小生境质量和生物多样性指数等6个大类共计30个候选参数进行筛选,选取EPT（蜉蝣目、襀翅目、毛翅目）分类单元数、蜉蝣目个体相对丰度、耐污类群的个体相对丰度、生物指数（Biotic index, BI）以及黏附者个体相对丰度为伊犁河流域B-IBI健康评价体系的核心指标。B-IBI的评价等级为：B-IBI>3.38为健康,2.53-3.38为亚健康,1.69-2.53为一般,0.84-1.69为差,B-IBI值≤0.84为极差。结果显示,伊犁河8个典型样点中,6个采样点健康状况为健康或者亚健康,2个采样点为一般。总体上伊犁河健康状况较好,其中支流巩乃斯河和喀什河的健康状况要好于伊犁河干流和支流特克斯河。不同月份的B-IBI值无显著性差异（P>0.05）,表明伊犁河流域整体健康状况不受季节变化的重要影响。2013年与2015年B-IBI值差异显著（P<0.05）,伊犁河健康状况存在逐年变好的趋势,河流的生物健康评价需要开展长期的监测才能较全面的反映河流健康状况。参照点整体上的B-IBI值显著高于受损点的B-IBI值,表明B-IBI健康评价体系在伊犁河流域的良好适用性。该研究将从时间尺度上为基于B-IBI的河流健康评价方法提供理论参考。     

基于CVOR和电路理论的讨赖河流域生态安全评价及生态格局优化

生态安全格局优化是实现区域生态安全、维持区域可持续发展的重要途径。以生态系统服务与健康共同构建"贡献力-活力-组织力-恢复力"（CVOR）的生态安全评价体系,对2000和2015年讨赖河流域生态安全进行评估,识别生态源地,提取最小成本路径。基于电路理论连通度模型构建次优生态廊道,识别障碍点,基于生态源地、最小成本廊道、次优廊道、障碍点识别结果,构建并优化生态安全格局。结果表明：2000和2015年讨赖河流域低度安全等级区分别占流域总面积的63.68%、61.25%,高安全区和较高安全区仅占总面积的13.93%、15.80%。从空间分布来看,生态安全状况差异显著,呈现南高北低的分布格局。生态源地面积3165.41 km²,破碎度高,主要分布于流域南部山区及中部绿洲农业区。最小成本路径共1122条,共长3468.15 km,较大阻力廊道有242条。将流域生态格局优化分区划分为生态稳定区、生态发展区和重点保护区。提出流域生态安全格局的优化策略,为干旱区内陆河流域开发建设和生态保护提供参考。     

基于耦合模型和遥感技术的江苏中部海岸带生态系统健康评价

以生态系统健康理论为基础,从资源环境、景观生态、人类活动3个方面,按活力、组织力和恢复力3个子系统选取了10个代表性指标,构建了遥感技术支持下的海岸带陆域生态系统健康评价指标体系,并耦合TOPSIS模型和VOR生态系统健康度量模型对江苏中部海岸新洋港至川东港岸段进行了应用评价。研究结果表明:江苏中部海岸生态系统健康状态处于健康和良好的区域占27.62%,一般占60.94%,较差和差占11.44%,整体生态健康状况中等偏好。从地物类型和空间分布来看,斗龙港至四卯酉河岸段以滩涂植被、农田和围海养殖区为主,植被和水体对气候调节有积极作用,整体生态健康状况良好;四卯酉河至王港岸段由于大丰港建设,港区陆域植被覆盖率低、热岛效应强,建筑将原本连通的自然景观隔断,导致斑块数量增多,斑块面积减小,加剧了景观破碎化,对原有海岸带生态系统产生一定的破坏,生态健康状况相对较差;此外,新洋港至斗龙港岸段以及川东港岸段以自然保护区湿地为主,植被覆盖度高,人为干扰程度小,生态健康状况也较好。由于该耦合模型评价方法直接基于遥感监测数据,且无需赋予指标权重,因此研究结果相对更加客观,更能反映海岸带生态系统的实际健康状况。     

亚热带城市河流底栖动物完整性评价——以流溪河为例

根据2016年前、后汛期及枯水期流溪河14个断面底栖动物群落组成数据(4门8纲22目52科94属103种),采用底栖动物完整性指数(B-IBI),首次对亚热带地区河流进行健康评价。经筛选(32个候选指标),流溪河B-IBI体系由5个核心指标(总生物量,敏感类群个体%,EPT、摇蚊和耐污类群单元数)组成,评价标准为:健康3.24,亚健康3.24—2.43,一般2.43—1.62,差1.62—0.81,极差0.81,评价结果为:健康位点数占14.3%、亚健康50.0%、一般21.4%、差14.3%、无极差。总体上,B-IBI值反映流溪河上游健康状况较好,以EPT分类单元数和敏感类群个体%贡献最高,下游健康状况恶化,以耐污类群单元数贡献最高。此外,上游支流健康状况要优于上游干流,而下游则情况相反。相关性分析显示,B-IBI值与溶解氧呈极显著正相关(P0.01),与电导率、氨氮、总氮和总磷呈显著负相关(P0.05),反映流溪河当前健康水平受水体污染影响严重。核心指标与环境因子间CCA分析显示,前2主轴对环境因子解释度达68.1%,且对上、下游及干、支流有明显的梯度划分,说明所建B-IBI在流溪河有较高适用性。对比不同温度带研究结果发现,B-IBI体系受人为干扰和水体污染影响更加明显,体现其评价功能不受地理区域影响。     

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。     

基于空间距离指数的中国西北干旱内陆河流域生态敏感性时空演变特征——以石羊河流域为例

生态敏感性是生态系统对自然环境变化和人类活动干扰的反映程度及生态环境问题发生难易程度和可能性大小的重要因素之一。以中国西北地区典型的干旱内陆河流域-石羊河流域为例,通过借鉴前人研究成果及实地调查研究,将石羊河流域生态敏感性分为生态风险敏感性、水土流失敏感性和生物多样性敏感性三个方面,并系统构建生态风险敏感性指数、水土流失敏感性指数和生物多样性敏感性指数三个定量评价指标,对石羊河流域综合生态敏感性进行研究。并通过格网编码、圈层分析,探讨近30年石羊河流域生态敏感性的时空变化。研究结果表明:(1)1987—2016年间石羊河流域生态敏感性总体上逐年降低,综合生态敏感性指数(Comprehensive ecological sensitivity index,CESI)值从1987年的1.143上升到2016年的1.287,反映出流域生态环境当前还是向着可持续发展的方向发展;(2)流域生态敏感性整体偏高,常年极度敏感区和常年重度敏感区占流域总面积的42.26%。此外,敏感性空间分异明显,流域上游及下游荒漠区敏感性相对稳定,中下游绿洲区敏感性波动变化较为频繁,且波动变化区占总面积的51.24%,这表明流域生态敏感性与人类活动及工农业生产有较为密切的关系;(3)目前流域生态敏感性整体趋于好转,但局部地区有恶化的趋势,敏感性波动降低的区域面积为11693.57km~2,占流域总面积的28.82%,敏感性波动升高的区域面积为9099.66km~2,占流域总面积的22.43%,这表明一方面在国家宏观政策的引导下,当地在生态环境保护方面做了大量工作,另一方面也表现出在全球生态环境逐渐恶化的大背景下,当地的生态环境治理工作仍然任重道远。     

额济纳天然绿洲景观健康评

在景观尺度上开展健康评价研究,不但可提供一个将自然生态过程与社会经济价值进行综合研究的基础,而且景观健康概念本身蕴含着在针对资源与环境问题开展研究时更为合适的时间和空间尺度.额济纳天然绿洲位于我国西北干旱内陆河黑河流域下游.近年来,随着黑河中、上游地区下泄地表径流量的减少,绿洲景观退化严重.基于研究区近十几年来的景观演变特征,分别从景观变化指标、生物物理指标、生态环境指标以及社会经济指标4个方面发展并构建了景观健康评价指标体系,制定了评价标准,并分别赋予了各指标相应的权重值,运用综合评判方法,得到了具有动态性、定量性的绿洲景观健康评价结果.结果表明, 研究区景观近10多年来总体的景观健康指数为0.3042,健康等级紧邻“濒危的”级别.该结果较为客观、真实地反映了当前额济纳天然绿洲景观的健康状况,说明近10多年来研究区的景观健康状况与较早时期相比趋于恶化, 发展态势表现出严重的不可持续性.     

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。     

1975-2020年疏勒河流域绿洲时空变化研究

掌握内陆河流域绿洲时空动态是内陆河流域实现水资源优化配置和动态管理的基本前提。基于Landsat系列数据,结合面向对象随机森林和目视解译方法,分析了1975-2020年疏勒河流域绿洲的时空格局、结构变化及其成因,并探讨了人工/天然绿洲比例变化对生态环境的影响。结果表明：（1）2020年疏勒河流域绿洲面积为5790.24km²,占流域面积比例的4.65%,其中人工绿洲、自然绿洲和过渡带分别占绿洲总面积比例为45.29%、51.07%和3.64%;（2）疏勒河流域绿洲分布模式主要为内陆河沙漠区模式和干流模式;（3）1975-2020年疏勒河流域绿洲面积整体上呈扩张趋势,且绿洲变化以人工绿洲扩张、天然绿洲和荒漠-绿洲过渡带减少为主要特征,土地类型的主要变化为草地和荒漠被开垦,绿洲变化可分为1975-2000年缓慢扩张和2000-2020年迅速扩张2个阶段,主要原因为流域径流量增加和外来移民输入;（4）随着人工与天然绿洲面积之比由3：7（1975年）增加到5：5（2020年）,流域绿洲生态环境质量呈现先上升后下降趋势,2005年达到最高。研究可为疏勒河流域绿洲生态系统稳定发展提供数据支撑和科学依据。     

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。     

额济纳天然绿洲景观演化驱动因子分析

额济纳天然绿洲位于我国西北干旱内陆河流域黑河流域下游 ,近年来 ,随着黑河中、上游地区下泄地表径流量的减少 ,额济纳天然绿洲景观退化严重。基于研究区近十几年来的景观演化总体特征 ,分别从气候因素、水文因素、人类干扰因素等几个主要的景观变化驱动因子入手 ,探讨其演化机制、揭示其演化规律。研究结果表明 :黑河流域中、上游下泄地表径流量的锐减而导致研究区地下水水位下降、地下水矿化度升高以及水质恶化是额济纳天然绿洲景观发生退化的根本原因 ,绿洲人类活动强度的增加、绿洲关键区域的超载和过牧以及蒸发度指数的升高、湿润系数的下降均加剧了研究区景观退化的程度。     

基于格网的东江流域生态安全空间综合评价

通过统计以往关于生态安全评价的文献,从众多指标中筛选出应用频率较高的指标作为构建生态安全评价指标体系的基础,运用压力-状态-响应(P-S-R)模型,采用熵权法确定评价指标的权重,建立了基于格网的东江流域生态安全评价指标体系,并用综合评分法对东江流域的生态安全状况进行了评价。结果表明:东江流域生态安全由2000年的较安全等级下降为2004年的较不安全等级,到2008年改善为很安全等级。可见,基于对照比较筛选以确定生态安全评价指标,可在很大程度上克服目前生态安全评价指标体系缺乏统一标准的不足;基于格网的生态安全评价,可消除行政界线变动带来的影响,并可反映区域内部的空间差异性,从而提高了研究结果的可信度。     

生态系统健康评价的研究进展

生态系统健康评价是环境管理和生态系统监控的基础,生态系统监控可促进生态系统健康评价。首先介绍了生态系统健康概念的产生,发展及其不同的内涵,并着重回顾和讨论了生态系统健康评价指标及其存在的问题,生态系统健康评价指标包括生态指标,物理化学指标,人类健康与社会经济指标3大类,生态指标是反映生态系统特征和状态的生物指标,它分为生态系统,群落和种群与个体等不同层次的指标或指标体系,物理化学指标是检测生态系统的非生物环境的指标。人类健康与社会经济指标着眼于生态系统对人类生存与社会发展的支持作用,采用经济参数和社会发展的环境压力指标等来衡量生态服务的质量与可持续性,根据其敏感程度和功能性,生态系统健康评价指标分为早期预警指标,适宜程度指标和诊断指标3类,一个完整的生态系统评价应包括上述3大类指标或指标体系,但在具体的评价实践中往往因评价目的和对象的不同而有所选择,生态系统健康评价目前有两个亟待解决的问题,如何有效确立评价标准与参照系以及如何正确区分人为压力和自然干扰。     

Spatial-temporal character of vegetation cover and its influence factors in the Shule River Basin China,during 1985–2011

Abstract

Vegetation coverage is an important indicator of the terrestrial ecosystems, and it provides crucial significance for evaluation and analysis of vegetation change. The Shule River Basin is a typical ecological fragile region in the inland of Northwest China. We used vegetation coverage index as given in Technical Specifications for Assessment of Ecological Environment. Geographic information system (GIS) spatial analysis was used to analyze the temporal and spatial features of vegetation cover in the Shule River Basin and its influencing factors from 1986 to 2011. The results showed that vegetable cover is very low in most areas of Shule River Basin with only the upstream parts of the oasis and watershed haven high vegetation cover. The average vegetation coverage index increased from 6.78 to 8.31 during 1986–2011. An area of 59,998?km² in the Shule River Basin has unchanged vegetation coverage index and this account for 51.7% of watershed areas for the period of the study. Also, an area of 31,721?km² recorded an increased vegetable cover, accounting for 27.3% while an area of 24,372?km² decreased vegetation cover which accounts for 21.0%. There was different correlation between vegetation cover and annual precipitation in the Shule River Basin.     

干旱荒漠绿洲景观空间格局及其受水资源条件的影响分析

以黑河流域下游额济纳荒漠绿洲为研究对象,分析了景观生态的基本特点和景观嵌块体类型,通过景观空间格局及其变化分析与景观生态功效的评价,利用８０年代和９０年代两期有关景观生态的资料,论述了水资源条件变化对研究区景观格局的影响,指出河流廓道是干旱区荒漠绿洲的主要生态流,河流廓道的变化是导致荒漠绿洲景观格局变化的驱动力。