基于熵权的北京城市生态系统健康模糊综合评价

采用基于熵权的模糊数学评价方法,借助于相对隶属度的概念评价了北京城市生态系统在某一特定时间内(1996~2003年)的相对健康状态。方法避免了主观判断城市生态系统健康标准的不确定性。评价结果表明:(1)1996~2003年,北京市相对健康状态整体呈上升趋势,最优年为2003年,最差年为1996年;(2)按照最大隶属度原则,人类健康要素的最大隶属度0.967(2002),生物群落的最大隶属度1.000(2003),社会的最大隶属度1.000(2003),经济的最大隶属度0.938(2003),人工环境的最大隶属度1.000(2003),自然环境的最大隶属度0.795(1998),自然与社会经济的相互作用的最大隶属度0.916(2002),对区域的影响的最大隶属度1.000(1996)。各评价要素的最大隶属度主要集中于2003年,其概率为37.5%。     

洞庭湖区平水期浮游生物群落结构特征及富营养化现状

为了解洞庭湖区浮游生物群落结构特征及其富营养化现状,于2017年8月对洞庭湖区"三口"、"四水"等来水入湖断面、湖区及出口断面等24个采样点的水质状况和浮游生物群落结构现状进行调查。结果表明:浮游植物共检出6门53属75种,平均藻细胞密度为458.3×104个·L-1,生物量变化范围为0.06~3.64 mg·L-1,平均值为0.92 mg·L-1;洞庭湖以蓝藻、硅藻占优,属于蓝藻-硅藻型湖泊;"三口水系"优势种有颗粒直链藻(Aulacoseira granulata)、科曼小环藻(Cyclotella comensis),"四水水系"优势种有颗粒直链藻、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa),湖区中优势种有颗粒直链藻、铜绿微囊藻、微小平裂藻(Merismopedia tenuissima)、小席藻(Phormidium tenue);浮游动物共检出4门20属,浮游动物密度变化范围5.0~3.4×103个·L-1,"三口水系"优势属为砂壳虫(Difflugia),"四水水系"优势属为砂壳虫、铃壳虫(Tintinnidium),湖区中优势属为砂壳虫、多肢轮虫(Polyarthra)。用综合营养状态指数、浮游生物Shannon多样性指数和Margalef种类丰富度指数分别评价水体的富营养化程度,均表明洞庭湖水体呈富营养化状态。与太湖、巢湖等淡水湖泊相比,洞庭湖藻细胞密度较小,富营养化程度较浅,但从洞庭湖富营养化的历史变化趋势可以看出,洞庭湖水质状况不容乐观,对洞庭湖生态的治理和修复迫在眉睫。     

深澳湾海水养殖生态系统健康评价

深澳湾是粤东地区典型的海水养殖基地,多年的海水养殖活动导致了富营养化等环境问题。本文采用压力-状态-响应(PSR)模型,进行深澳湾养殖生态系统健康状况的模糊综合评价。结果表明:深澳湾生态系统的隶属度为0.4983,处于很健康的状态;包含的7个生态要素的最大隶属度分别为0.5717、0.3714、0.5215、0.5942、0.6014、0.7792和0.6562,其中只有直接压力的隶属度处于不健康和亚健康状态,其他要素都处于健康水平以上;影响该生态系统整体健康状况的主要原因是养殖品种过多和养殖面积过大,另外,海洋初级生产力和养殖产值年增长率偏低也对总体健康状况有一定的影响。     

鲥鯸淀鱼类群落特征与生物完整性评价

鱼类生物完整性指数(F-IBI,fish-index of biotic integrity)被广泛应用于河湖健康评价,可为水域生态修复和保护提供重要科学依据。于2018年10月—2019年7月在白洋淀区的典型湖泊鲥鯸淀开展鱼类群落采样,结合鱼类生物完整性指数评价体系和ABC曲线(abundance-biomass comparison curves),综合评价鱼类群落组成特征和水域健康状况。共发现鱼类30种,隶属4目10科,其中鲤科鱼类物种数最多,共21种,占鱼类总物种数目的70%。F-IBI评价结果表明,在鲥鯸淀的采样站点中,鱼类生物完整性评为"好～优"等级共有3个点;评价为"好"等级共有3个点;评价为"一般～好"等级共有4个点;评价为"一般"等级共有5个点;评价为"差～一般"等级共有8个点;评价为"差"等级共有3个点;没有点位评价为"优"和"极差"等级。总体上,春季和秋季呈现"一般～好",夏季呈现"差～一般"。ABC曲线结果显示,季度性汇总、春季和夏季所得的ABC曲线展现出明显的交叉趋势,表明总体状态、春季和夏季均呈现中度干扰状态;秋季的数量优势度曲线位于生物量优势度曲线之上,表...     

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。     

长江中下游四大淡水湖生态系统完整性评价

长江中下游地区是我国淡水湖泊集中分布区域,研究该区域湖泊生态系统完整性对于湖泊生态系统保护和恢复具有重要意义。物理、化学和生物完整性指标已经广泛应用于河湖生态系统健康评价,但是缺少物理、化学和生物完整性的综合评价方法。以历史调查状况为主要参照系统,构建了基于物理、化学和生物完整性的多参数湖泊完整性综合评价指标体系,结合近年来长江中下游四大淡水湖(洞庭湖、鄱阳湖、巢湖、太湖)生态系统调查数据,对四大淡水湖生态系统完整性进行了评价。结果表明,洞庭湖、鄱阳湖、巢湖和太湖的综合得分分别为66、71、57和57。根据评价等级划分标准,洞庭湖和鄱阳湖生态系统完整性状况都达到"好"的等级,而巢湖和太湖则处于"一般"等级;结果显示,该指标能够表征人类活动对于湖泊生态系统完整性不同方面的干扰,且能够反映四大淡水湖生态系统完整性历史变化状况。因此,该方法可以作为长江中下游淡水湖泊生态系统完整性综合评价的工具并能够为湖泊生态系统的保护和恢复提供科学支撑。     

上海市“三地”建设评价指标体系与评价方法构建及应用

绿地、林地、湿地(简称"三地")是城市生态系统中持续提供生态服务功能的重要绿色基础设施,上海市正在大力推进生态城市建设,"三地"建设直接关系到生态城市建设的水平。本文运用统计学方法对生态环境相关的评价体系指标进行统计分析,结合上海"三地"特征和建设要求,筛选构建一个适合上海的"三地"评价指标体系。采用层次分析法(AHP)确定指标权重,将指标分为定量有目标值指标、定量无目标值指标和定性指标3类,并赋予各指标5个评价等级,分别利用模糊数学、构造判断矩阵、统计问卷结果的方法得出3类评价指标的等级隶属度,继而加权求出"三地"综合评价结果。单指标研究结果表明:立体绿化、林地结构和湿地保护以及"三地"连接度均需改善;综合评价结果表明:上海市"三地"建设综合评价I级隶属度为0.3261、II级隶属度为0.3411、III级隶属度为0.2208、IV级隶属度为0.0707、V级隶属度为0.0446;上海市"三地"综合评价结果处于II级建设状态,总体建设水平相对较高,但仍需改善。     

大亚湾石化排污海域生态系统健康评价

基于近海生态系统健康评价模型,以2011—2012年间海洋生态环境调查数据为基础,对大亚湾石化排污海域的生态系统健康状态进行了综合评价。结果表明:丰水期(2011年8月),大亚湾石化排污海域生态系统健康综合指数为0.808,健康状态为"好",空间分布为近岸海域健康状况好于远岸海域,其中底栖生物多样性综合指数是影响该海域生态系统健康的主要负面因子。枯水期(2012年1月),石化排污海域生态系统健康综合指数为0.767,健康状态为"一般",远岸海域健康状况好于近岸海域,浮游植物多样性综合指数和底栖生物多样性综合指数是影响该海域生态系统健康的主要负面因子。与2006—2007年相比,大亚湾石化排污海域生态系统的健康状况正向"一般"状态退化。     

河北省县域农田生态系统供给功能的健康评价

引入"生态系统服务功能"理论,构建县域农田生态系统供给功能健康评价指标——农田生产力稳定系数,该指标被定义为:一定时期内(若干年),县域自然生态系统第一性生产力波动系数与县域农田生态系统第一性生产力波动系数的平均比值;并构建了评价指标与人类福利指标(用县域人均耕地纯收入表征)关系模型,作为评价指标的阈值判定方法。通过河北省136个县的实证研究表明,农田生产力稳定系数对农田生产力稳定性和农田生产力高低具有综合性指示作用;人类社会对生态系统反馈影响的忍受界限对评价指标阈值的确定非常关键;1991—2000年和2001—2009年两个阶段中,河北省县域农田生产力稳定系数整体呈上升趋势,空间格局较为一致,农田生产力稳定系数较低、农田供给功能健康状况较差的县域集中分布在冀北生态脆弱地区;农田生态系统供给功能健康状况与县域贫困状况形成紧密的空间耦合关系。     

安徽三座通江湖泊秋季浮游植物群落结构特征及其影响因子

为揭示长江中下游通江湖泊浮游植物群落结构特征及其与水环境因子的关系,于2017年9月(秋季),对安徽3座典型通江湖泊龙感湖、大官湖、黄湖浮游植物种类组成、细胞丰度、生物量等进行调查.结果表明:共检出浮游植物7门50属共107种(包括变种),主要隶属于绿藻门(Chlorophyta)和硅藻门(Bacillariophyt...     

基于恢复生态学的洞庭湖区“山水林田湖草”生态修复研究

实施洞庭湖区"山水林田湖草"生态修复工程,是践行生态文明理念、遵循自然规律、破解生态环境保护难题的关键措施。由于自然灾害及人类不合理利用等因素影响,洞庭湖区生态问题日益严重,对洞庭湖区生态系统均衡和可持续发展带来威胁。基于恢复生态学理论,以洞庭湖区为研究对象,采用物能循环和物能转化的生态学原则分析洞庭湖区存在土壤重金属污染、水环境、生物多样性与植被退化和农村土地利用的生态问题,明确了"山水林田湖草"生命共同体中各要素及相应形成的子系统存在的相互联系和相互制约的关系,厘清洞庭湖区生态系统的生态退化过程和生态退化机制,就此提出重构生态水体、重建生态地质地貌和重现生态景观的生态恢复策略,提出妥善解决和处理洞庭湖区的生态恢复及亟需进行环境整治问题,实现自然景观的恢复重构。通过构建洞庭湖区生态系统恢复的测度指标体系和洞庭湖区生态系统恢复的监测与管控,实现洞庭湖区"山水林田湖草"生态恢复的目标。     

太湖湖滨带生态系统健康评价

根据湖滨带生态系统的特点,运用综合健康指数法建立了湖滨带生态系统健康评价体系,由目标层、准则层、指标层构成,其中准则层由湖滨带水质状况、底泥状况、植被状况、其它生物状况(浮游动物、浮游植物、底栖动物)、岸带物理状况5项组成,指标层由总氮、总磷、溶解氧、挺水植物覆盖率等15项指标构成。采用专家打分法、熵值法分别确定了准则层、指标层的权重系数。对太湖湖滨带33个点位进行了采样分析,并进行无量纲化处理后应用到所建立的评价体系中。评价结果显示33个点位中为"很健康"、"健康"、"亚健康"、"疾病"、"严重疾病"的分别占0%、24.2%、21.2%、51.5%及3.0%,也即超过一半的点位处于"疾病"状态。只有东太湖刚刚超过"健康"分数的下限,东部沿岸、贡湖、南部沿岸均处于"亚健康"状态,而梅梁湾、竺山湾、西部沿岸属于"疾病"状态,且竺山湾的生态健康状态最差。该评价结果与太湖湖滨带各分区的实际调查情况相符合,评价方法可靠性、可行性较强,可为其它湖泊湖滨带的生态系统健康评价提供一定的参照。     

洞庭湖森林生态系统空间结构均质性评价

以东、南、西洞庭湖区域君山岛、龙山、赤山岛龙虎山林场、明朗山、常德林场、和洑林场和桃源县天然次生林为对象,借鉴生态学有关生态系统内部均衡和均质原理,在森林生态系统(斑块)尺度,从空间结构的混交、竞争、空间分布格局3个方面分析提出空间优化的均质性目标、均质性指数及均质性评价方法和评价标准.结果表明:15个洞庭湖湿地调查林分平均均质性评价指数为0.2517.均质性评价的5个等级中处于l级和2级的林分为12个,占80％,处于3级的林分只有3个,仅占20％.说明洞庭湖各林分整体上在空间结构、生长环境和树种优势度等方面不具有明显优势,离理想空间结构差距太大;按照高程不同,洞庭湖湿地从湖沼到丘陵岗地,林分空间结构均质性特征逐渐增强.森林生态系统空间优化均质性目标及均质性指数的提出是森林可持续经营空间途径的拓展,为森林经营的理想空间结构及其表达探索一条新途径.     

A method for lake ecosystem health assessment: an Ecological Modeling Method (EMM) and its application

Ecosystem health is a newly proposed concept that sets new goals for environmental management. Its definition, indexing and assessment methods are still being perfected. An Ecological Modeling Method (EMM) for lake ecosystem health assessment is proposed in this paper. The EMM's procedures are: (1) to analyze the ecosystem structure of a lake in order to determine the structure and complexity of the lake's ecological model; (2) to develop a model having ecological health indicators, by designing a conceptual diagram, establishing model equations, estimating model parameters and being integrated with ecological indicators; (3) to compare the simulated and observed values of important state variables and process rates (i.e. model calibration) in order to evaluate the applicability of the model to lake ecosystem health assessment; (4) to calculate ecosystem health indicators based on the developed model; and (5) to assess lake ecosystem health according to the values of the ecosystem health indicators. The EMM was applied, as a case study, to the ecosystem health assessment of a eutrophic Chinese lake (Lake Chao) between April 1987 and March 1988. A relative order of health states from poor to good was determined as follows: August–October 1987 > April–May 1987 > June–July 1987 > November–December 1987 > January–March 1988. These results compared quite favourably with the actual current conditions at Lake Chao. The EMM method, therefore, was suitable in assessing lake ecosystem health at Lake Chao.     

2001-2010年洞庭湖生态系统质量遥感综合评价与变化分析

生态系统质量能够反映生态系统的重要特征,是表征生态环境质量和服务功能的重要指标。在生态系统质量的理论框架指导下,结合GIS综合指数法,利用遥感数据和土地覆被数据,对2001—2010年洞庭湖区域各生态系统类型进行生态系统质量综合评价和变化分析。以NPP年均值和变异系数构建生态系统生产能力指数(EPI)和稳定性指数(ESI),结合PSR模型和AHP层次分析法构建生态系统承载力指数(EBCI),并基于熵值权重法,构建生态系统质量遥感综合评价模型,实现对生态系统生产能力、稳定性和承载力三方面的综合评价。结果表明,洞庭湖区域生态系统质量综合评价分数达到59.81(总分100),而且在三项指数评价中,各指数均值分别为72.79、52.21和71.86,可见洞庭湖区域生态系统稳定性略差。三项指数在2001—2010年期间变化表现不同,EPI和EBCI分别下降8.85%和9.11%,ESI小幅度上升3.09%;整体生态系统质量在2001—2010年呈现逐年降低趋势,下降5.97%,平均变化率为-0.508/年。针对各生态系统类型的分析可知,森林生态系统质量高于其他生态系统类型,湿地生态系统质量最低,同时在这十年间,湿地生态系统质量下降最明显,降幅达12.97%,森林生态系统质量变化较小,降幅只有2.26%。     

面向湖泊生态系统健康维护的生态管控分区研究——以红枫湖流域为例

以湖泊生态系统健康维护为目标的生态管控分区成为水环境保护与治理的重要手段,有助于全面掌握流域生态状况,对流域生态经济可持续发展具有重要参考价值。以红枫湖流域为例,从水文水资源、物理结构、水质、生物、社会服务功能5个方面对湖泊生态系统健康进行评价。运用ArcGIS空间分析工具,以200 m×200 m格网为评价单元辨析流域生态敏感性和生态服务功能空间分异特征,进而运用SOFM聚类方法优选聚类方案,划定生态管控分区。结果表明：1）红枫湖湖泊生态系统健康评分为68.4分,属健康状态,物理结构是当前威胁红枫湖湖泊生态系统健康的主要因子;2）红枫湖流域生态敏感性及生态服务功能空间差异明显,生态环境脆弱,生态服务功能较低;3）红枫湖流域生态管控分区划为优先控制区、重点控制区、缓冲控制区及一般控制区,应实施差异化管理,重点任务是调结构、转方式,逐步修复生态系统。     

Surveillance of Schistosoma japonicum infection in domestic ruminants in the Dongting Lake region, Hunan province, China

Background

Schistosomiasis japonica is prevalent in Asian countries and it remains a major public health problem in China. The major endemic foci are the marsh and lake regions of southern China, particularly the Dongting Lake region bordering Hunan and Hubei provinces, and the Poyang Lake region in Jiangxi province. Domestic ruminants, especially bovines, have long been considered to play a major role in the transmission of Schistosoma japonicum to humans.

Methods and Findings

A miracidial hatching technique was used to investigate the prevalence of S. japonicum infections in domestic ruminants and field feces collected from two towns located to the south and east of Dongting Lake, Hunan province, between 2005 and 2010. The overall prevalence of infection was not significantly reduced from 4.93% in 2005 to 3.64% in 2008, after which it was maintained at this level. Bovines comprised 23.5–58.2% of the total infected ruminants, while goats comprised 41.8–76.5%. Infection rates in cattle and goats were significantly higher than those found in buffalo in most study years. The prevalence in buffalo younger than three years was significantly higher than that in those aged over three years. All the positive field samples of feces were derived from bovines in Nandashan. In Matang Town, 61.22% of the positive field feces were from bovines, while the rest were from goats. The positive rates for field feces were approximately the same in April and November/October.

Conclusions

The present study found that bovines and goats are major sources of S. japonicum infection in the Dongting lake region and there was age-related resistance in buffalo. Both bovines and goats should be treated equally when controlling S. japonicum infections in the Dongting lake region. It is essential to conduct an additional mass treatment in late March or early April, in addition to the original treatment scheme.     

近十年太湖生态系统服务功能价值变化评估

理解和把握近年来湖泊生态系统服务功能退化规律的最佳手段是评估其生态系统服务功能价值的变化。以太湖为例,基于近十年来太湖生态系统的科学调查数据,综合运用生态学及经济学方法,对太湖生态系统的四大类功能和11个亚类的服务价值进行了综合评估。研究结果表明,2000年、2003年、2007年和2009年太湖生态系统服务总价值分别为1627.98亿元、1908.68亿元、1503.99亿元和3528.73亿元,保持逐渐升高的趋势,但是在2007年却意外降低。从2000年到2009年太湖生态系统服务功能价值构成发生了一些变化,2000年以供水功能为主体,约占总价值的43%,2003年和2007年变为以航运功能为主体,分别占总价值的41.31%和38.73%,而2009年又变为以旅游功能为主体,约占总价值的52.52%,总体上由供给功能向文化功能转变。航运功能和旅游功能急剧上升而供水功能急剧下降不利于长远发挥的太湖生态服务功能。蓝藻水华的发生可能降低太湖供给功能、支持服务功能和文化服务功能,进而对太湖生态服务的总价值产生负面影响。研究认为太湖生态系统对支持和保护人类社会具有重要的作用,为管理者和决策者有效的保护和管理湖泊生态系统提供了重要的信息。