基于近海健康评价现有体系的我国普适海洋健康评价“双核”新框架的构建

海洋生态环境保持健康状态是人类可持续开发利用海洋资源环境的基础,而近海海洋生态环境的健康状况综合评价可为海洋生态环境良性发展以及社会经济决策提供科学依据。首先对国际上3种代表性的海洋环境健康综合评价方法的应用特点进行了对比分析,并归纳了我国海洋生态环境健康评价的状况,在此基础上,以指标体系法重构了一个双核结构的综合评价框架,其中内核评价以海洋生态系统的自身状态为主,外核评价则主要反映海洋之于人类经济社会的贡献,以期能够科学、准确、全面的评价我国近海海洋环境健康状况。     

基于生物标志物指数法的海洋环境评价方法综述

生物标志物对化学污染物具有“早期预警”功能,在海洋环境评价中应用广泛.以生物标志物为基础的综合指数能够整合多种标志物对环境状况的响应,因而成为评价环境质量的有用工具.这些综合指数方法包括多生物标志物污染指数(MPI)、综合生物标志物响应指数(IBR)、生物效应评价指数(BAI)、生物标志物响应指数(BRI)、健康状态指数(HIS)等.本文从生物标志物指标体系确定、综合指数计算方法、污染程度分级、应用效果等方面对这些评价方法进行综述,并对基于生物标志物指数的海洋环境评价方法存在的问题和改进建议进行了探讨.     

城市河湖生态系统健康评价——以北京市“六海”为例

健康的城市河湖才能发挥生态环境功能,体现景观和人文价值。城市河湖健康评价是城市河湖科学管理和生态恢复的前提和基础。对城市河湖生态系统健康概念和内涵进行了探讨,建立了评价指标体系和评价模型。以北京“六海”为例,对各子湖的健康状况进行比较评价。结果表明,中海和南海处于不健康向临界转化的状态,其余4个湖均处于不健康状态;水环境质量、水生态系统结构和功能以及水滨空间结构是影响“六海”健康水平的制约因素;除南海外,各湖的健康程度都处于很差的级别。中海和南海的整体生态环境好于其余4湖,对健康和临界状态的隶属度之和接近0.6,可恢复程度处于中等水平;其余4湖对健康和临界状态的隶属度之和均小于0.3,恢复困难。对“六海”的生态恢复和科学管理提出建议:①控制点源、面源污染,改善入湖和湖水水质;②改善“六海”的水文条件;③恢复水生态系统结构和水滨空间。     

基于PSR框架,针对土壤侵蚀小流域的土地质量评价

土壤侵蚀与水土流失是我国土地退化的重要形式.建立基于"压力-状态-响应(PSR)"模式的土地质量指标体系能够比较明确反映出土地质量变化的因果关系,从而有助于决策者采取合适的土地政策和管理措施,进行退化土地的恢复重建.在我国水土流失较为严重的黄土高原丘陵沟壑区,选取安塞县大南沟小流域进行案例分析,分别以栅格(10m×10m)和小流域整体为评价对象建立起基于PSR框架,针对土壤侵蚀的土地质量指标体系.前者(以栅格为评价对象)的压力指标主要为坡度,状态指标包括土壤侵蚀强度、土壤肥力和植被盖度,响应指标为土地利用类型;后者(以小流域整体为评价对象)指标包括3个方面,即基于栅格计算的指标、统计指标和格局指标.具体的的压力指标包括地形压力、耕地压力、农作物收入压力以及格局压力等指标,状态指标包括土壤侵蚀强度、土壤肥力、植物盖度、流域出口水土流失和格局状态指标,响应指标包括非农地面积比重和梯田占农地面积比重等指标.以小流域1998年土地利用图为基础,运用模型模拟和统计分析对小流域整体和小流域内土地质量的相对差异进行了评价.结果表明,小流域平均坡度27.85°,最大坡度高达59.39°,耕地平均坡度24.56°,耕地面积比重42.8%,农作物收入比重63%,小流域整体压力评价等级为5等;小流域平均土壤侵蚀强度为36.39t/hm2,流域出口的侵蚀总量为6.03t/hm2,土壤肥力低,植被盖度平均为2.83%;整体状态评价等级为4等;小流域非耕地面积比重为57.2%,梯田占耕地面积比重只有4.01%,小流域整体响应评价等级为4等.小流域内部土地质量的空间异质性较低,流域面积一半的土地质量等级均为4等.不同土地利用类型的土地质量差别较大,质量由高到低依次为林地/灌木林、荒草地、果园/经济林、休闲地、耕地.该研究可为流域土地规划和不同流域土地质量的比较提供一定的科学依据.     

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.     

桑沟湾养殖生态系统健康综合评价

桑沟湾是我国北方以筏式养殖利用为主的典型海湾,来自养殖的压力对海湾生态系统和养殖自身的健康发展产生了影响.利用《海洋养殖生态系统健康综合评价:方法与模式》建立的方法,对桑沟湾这一养殖生态系统的健康进行了综合评价.结果表明:桑沟湾养殖生态系统受到中等程度的压力,主要来自较高的养殖密度、较大的养殖面积和陆源营养盐的输入;生态系统状态等级为较好,其中水交换、水体环境和底质环境均为较好;自然生物群落状态为中等;生态系统响应中的养殖病害问题和养殖产品质量问题为中等.总体评价,桑沟湾养殖生态系统健康勉强达到较好水平,控制养殖密度和规模等措施是改善桑沟湾生态系统健康的必要途径.     

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。     

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%。     

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。     

基于干扰的汪清林区森林生态系统健康评价

以汪清林区60个林班为研究对象,提出基于干扰的森林生态系统健康评价模型H＝∑B2W2-∑B1W1,构建了基于干扰理论的汪清林区森林生态系统健康评价体系.其中,有害干扰指标层选取4个指标:森林病害、森林虫害、森林火险以及人为干扰,生态系统内部的增益指标层选取4个指标:树种多样性、群落层次结构、林分更新状况以及近自然度.利用层次分析法和变异系数结合的主客观赋权法计算得到各指标的权重,提出基于干扰的健康评价模型和等级划分标准.最终评价结果显示:汪清林区60个样地中,处于优质状态的样地有6块,占总样地数的10％,健康指数均大于0.2;处于健康状态的林分13块,占总样地数的21.67％,健康指数在0.1-0.2之间;处于亚健康状态的林分23块,占总样地数的38.33％,健康指数在0-0.1之间;处于不健康的林分18块,占总样地数的30％,健康指数小于0.结果表明,在天然林中,无论是针叶纯林还是针阔混交林、阔叶混交林,大多处于亚健康和健康的状况,这与他们近自然度高,物种多样性丰富、具有良好的自我调节能力有关.而在落叶松人工林分中,由于林分物种多样性低,群落结构简单,近自然度最小,林分的增益能力弱,因此不健康的占有绝大多数.该评价结果可为该林场展开相关的健康经营措施提供参考.     

人工固沙林生态系统健康的模糊综合评价及实例分析

以沙坡头地区人工固沙植被为研究对象．分析了不同营林密度和种植方式下植被恢复动态。采用多级模糊综合评判方法,从各样区的土壤水分有效利用、植被生长状况与其防风固沙效果等方面,对其生态系统健康进行了多层次的综合评价。主要结果表明：诸样区中．实验条件下油蒿或柠条单播时以密度为2500株／hm^2的样区较为健康;2种植物均匀混播时密度为5000株／hm^2的样区最健康．其相应的林木覆盖率也最大,且能实现植物种间的稳定共存。2种植被混播下的健康状况优于单播。以上两种营林密度和方式具有推广应用价值。有关评价结果为沙区人工固沙林的营林提供了定量依据。     

基于表型参数及SRAP标记的广东茶树种质遗传多样性

采用表型鉴定与SRAP分子标记,对25份广东茶树种质和5份对照品种的遗传多样性进行系统评价和分类;利用Pearson相关和Farthest neighbor方法对其表型性状进行聚类分析.结果表明:茶树各性状的平均变异系数为32.15%,其中茸毛的变异系数最大,为42.41%;芽叶生育期变异系数最小,为18.52%.经基于表型性状的聚类分析,30份样本可分为4组：第1组有17个品种,第2组有10个品种,第3组为云南大叶种和凌云白毛茶2个对照品种,第4组仅海南大叶种1个对照品种.利用21对SRAP引物对茶树基因组DNA进行研究,共扩增出127条带,其中114条为多态性带,占88.67%;平均每个引物组合的谱带数和多态性带数分别为6.05条和5.43条.当遗传距离为0.39 cm时,茶树种质可分成A、B、C 3类,其中A类占83.33%;当遗传距离为0.31 cm时,又可将A群划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个亚群,其中第Ⅰ亚群包括13个品种,第Ⅱ亚群包括2个品种,第Ⅲ亚群包括10个品种.依据SRAP标记的聚类与表型性状的表现并不完全一致.     

基于投影寻踪的城市生态系统健康评价

掌握城市生态系统的健康水平,对城市实施可持续发展具有重要意义.采用一种新型的多指标数据处理方法-投影寻踪模型,选取典型指标,利用基于实数编码遗传算法优化求取最佳投影方向,对广州市2000年、2005年的城市生态系统健康状况进行评价.评价结果表明:2000年,广州市对应的等级值为2.95,处于亚健康状态,符合其客观状况,该结果与采用模糊综合评价法所得结论一致;2005年,广州市对应的等级值为3.48,仍处于亚健康状态,但其等级值大于2000年的数值,等级值在增大,表明经过5a的建设,广州市的生态系统健康状况在不断好转.此外,与模糊综合评价法相比,该模型能精确地刻画出生态系统的具体健康水平,具有较高的评价精度和区分度.     

基于SOM神经网络的白河林业局森林健康分等评价

将自组织特征映射(SOM)神经网络引入森林健康评价领域,与地理信息系统技术(GIS)相结合,基于森林经营小班尺度,对长白山白河林业局3个主要森林类型(阔叶混交林、针阔混交林、长白落叶松林)的森林健康状况进行定量评价,并分析了不同平均年龄段、不同平均树高、不同郁闭度森林小班的健康状况.结果表明:SOM神经网络是自动化定量评价森林健康的一个较先进的方法,其用于森林健康分等评价的最大优点是不需要知道分等类别的先验知识,不需要事先人为确定分等评价因素指标的权重,能有效地克服主观因素的干扰,使分等结果更加客观准确;不同森林类型健康等级状况的比例排序为阔叶混交林Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ>Ⅴ,针阔混交林Ⅱ>Ⅳ>Ⅰ>Ⅲ>Ⅴ,长白落叶松林Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅴ>Ⅳ;相对来说,森林小班平均年龄越大、平均树高越高、郁闭度越高,呈健康状况的小班比例也越高.以上评价结果可为白河林业局的森林可持续经营和多功能利用提供理论支撑.     

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。     

海水养殖生态系统健康综合评价:方法与模式

我国海水养殖业快速、大规模发展的同时给生态系统带来巨大的压力,养殖自身的健康和持续发展也受到影响。为了评估海水养殖生态系统所承受的环境压力、系统的状态和发展趋势,以海湾养殖生态系统为典型,根据系统性、动态性、生态-社会-经济相结合的原则,构建了基于指标体系法和层次分析法的海水养殖生态系统健康综合评价的方法与模式,以期为养殖海域生态系统健康评估和适应性管理提供科学工具。     

基于可变模糊评价模型的东山湾生态系统健康评价

根据东山湾海域环境污染现状和生态系统的特点,从水质环境、沉积物环境、生物残毒以及海洋生物方面构建了东山湾生态系统健康评价指标体系,提出了基于可变模糊评价模型的海湾生态系统健康评价方法,并利用该方法对东山湾生态系统健康状况进行了评价。结果表明:东山湾春季生态系统健康指数为2.36,秋季为2.44,均处于"良与中之间,偏良"水平,春季略优于秋季。影响东山湾生态系统健康状况的主要负面指标因子为鱼卵及仔鱼密度(春秋季健康指数均值为4.95)、营养水平(秋季健康指数为4.47)和底栖生物生物量(春季健康指数为3.59)。实例研究表明该方法通过准则参数α和距离参数p的不同组合变化,以线性与非线性相结合,能够较客观系统、标准量化地评价海湾生态系统健康状况的优劣,。     

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。     

区县生态系统健康评价方法——以东莞市各镇区为例

现有城市生态系统健康研究多集中在城市及城市群层面,未能深入探究城市内部特征。鉴于此,聚焦区县生态系统健康状况,进一步探究城市内部的健康分布特征;提出了"发展水平-服务功能-抵御干扰-自我维育"四维区县生态系统健康评价框架,并建立了相应的多层级指标体系,构建了区县生态系统健康评价模型;在分析区县生态系统健康变化过程及空间分异特征的基础上,识别区县生态系统健康的主要贡献因子。针对东莞各镇区的研究结果表明：1995-2015年间,各镇区生态系统健康状态总体趋于恶化,其中西南地区生态系统的退化比东南地区更为明显。自我维育对各镇区生态系统健康变化具有重要影响,主要瓶颈在于快速发展过程中土地资源的稀缺及较低的利用效率。对区县生态系统健康的研究可以帮助决策者了解城市生态系统复杂的内部特征,在此基础上更好地平衡区域发展、维护城市生态系统健康。     

“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.