生态系统健康评价方法初探

生态系统是维持人类环境的最基本单元,生态系统功能主要体现在两个方面：一是生态服务功能（service);二是价值功能（goods)这两种功能是人类生态和发展的基础,生态系统健康是保证生态系统功能正常发挥的前提,结构和功能的完整性,具有抵抗干扰和恢复能力（resilience)、稳定和可持续性是生态系统健康的特征,生态系统健康评价需要基于生态系统的结构、功能过程来确定指标,包括生态系统的完整性,适应性和效率,生态系统健康评价主要有两种方法：一是指示物种评价,二是结构功能指标评价,结构功能指标评价包括单指标评价,复合指标评价和指标体系评价,指标体系评价中又包括自然指标体系评价,社会－经济－自然复合生态系统指标体系评价,本文针对生态系统健康的不同评价方法进行了对比研究,同时,针对不同的生态系统类型应选择其健康评价方法方面进行了简要的阐述。     

生态系统健康评价:方法与方向

生态系统为人类提供了自然资源和生存环境两个方面的多种服务功能。生态系统服务功能是人类生存和发展的基础。同时,一个生态系统只有保持了结构和功能的完整性,并具有抵抗干扰和恢复能力,才能长期为人类社会提供服务,因此,生态系统健康是人类社会可持续发展的根本保证。生态系统健康是指一个生态系统所具有的稳定性和可持续性,即在时间上具有维持其组织结构、自我调节和对胁迫的恢复能力。它可以通过活力、组织结构和恢复力等3个特征进行定义。影响生态系统健康的原因有很多,多为人类活动所致。例如,污染物排放、非点源污染、过度捕捞、围湖造田、水土流失、外来种入侵和水资源不合理利用等是影响水生态系统健康的主要原因。评价生态系统健康需要基于功能过程来确定指标,特别是评价其受干扰后的恢复能力。包括其完整性、适应性和效率。生态系统健康评价方法尚处于实验和发展阶段,有必要对现有成果进行及时总结,提出方向,以促进生态系统健康研究的发展。生态系统健康评价主要包括指示物种和指标体系两种方法。在生态系统健康研究中,指示物种的选择应该谨慎,要综合考虑到它们的敏感性和可靠性,即要明确它们对生态系统健康指示作用的强弱。在水生态系统研究中,己被选择的指示物种有,浮游生物、底栖无脊椎动物、鱼类和不同水平生物的综合。建立生态系统健康评价指标体系大可以从两方面选择指标,即生态系统内部指标,包括生态毒理学、流行病学、生态系统医学等方面和不同尺度指标的综合;以及生态系统外部指标,比如社会经济指标。但是,其它指标可能也适于进行生态系统健康评价,如景观格局、土地利用变化。到目前为止,对几乎所有的生态系统类型都进行过健康评价。但是,由于生态系统健康研究是一个新领域,有关它的概念、评价的指示物处和指标体系等方面存在各种争论,生态系统健康评价正在不断的争论中走向成熟。其未来发展方向是结合经济学、社会学和健康科学煌定量化生物学途径。生态系统健康评价的目的不是为生态系统诊断疾病,而定义生态系统的一个期望状态,确定生态系统破坏的阈限,并在文化、道德、政策、法律、法规的约束下,实施有效的生态系统管理。     

湖泊生态系统健康定量评价方法

提出了湖泊生态系统健康定量评价的一种新方法生态系统健康指数法。该方法首先设计了一个0～100的生态系统健康指数作为定量尺度,然后通过评价指标选择、各指标生态系统健康分指数计算、各指标权重计算、生态系统健康综合指数计算等基本步骤,评价湖泊生态系统健康状态。以实用实例对意大利西西里湖泊群及单个湖泊进行了生态系统健康评价。结果表明,该方法原理简单,计算简便,结果可靠、直观,既可用于同一湖泊又可用于不同湖泊生态系统健康状态的定量评价与比较,是一种值得推广的定量评价方法。     

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。     

区域农业生态系统健康定量评价

鉴于农业生态系统健康与人类、社会、经济、环境等具有密切的关系 ,从区域尺度出发 ,提出区域农业生态系统健康的概念、评价指标体系及其相应度量方法 ,并采用专家评判标准赋值法对各指标进行了标准量化。认为农业生态系统存在不健康、亚健康和健康 3种状态 ,在这 3种状态下各指标的属性判断值分别是 1、5和 10 ,并以山东省禹城市为例进行了实证分析应用。结果表明 :从 1980年到 2 0 0 0年 ,禹城市农业生态系统总体上表现为由不健康状态经过亚健康状态 ,目前处在向健康状态的过渡阶段 ,综合健康指数由 4上升为 6。其中 ,结构特征在由亚健康状态向健康状态过渡中又转变为亚健康状态 ,是因为资源可供性和结构多样性向不健康状态转变所致 ;生产功能特征表现为由不健康过渡为亚健康进一步向健康状态过渡 ,其中生态效率有向不健康转变的趋势 ;抗逆特征表现为由亚健康向健康过渡的趋势 ,而其中自生产力已表现为不健康状态。评价结果与实际情况基本相符     

基于土地利用空间格局的区域生态系统健康评价——以舟山岛为例

土地利用空间格局是影响区域生态系统健康状态的重要因素。构建适用于舟山岛生态系统健康诊断的"活力-组织结构-恢复力-生态系统服务功能"评价指标体系,其活力以植被相对密度指数表征、组织结构以蔓延度等4个景观格局指数表征。选择镇、乡或街道等行政区作为评价单元,以遥感数据和土地利用调查数据为基础,采用G IS和RS技术,提取舟山岛17个乡镇1970-2005年间5个时期的土地利用空间格局和指标信息,采用综合参数评价模型对研究区生态系统健康进行时空动态评价。研究结果表明:(1)35 a来舟山岛生态系统健康整体状况呈下降趋势,相对较好的区域面积下降了18%,相对一般的下降了8%,而相对较差的上升了26%;(2)城市化、滩涂围垦与沿海工业的发展是舟山岛生态系统健康状态下降的主要原因。     

我国红树林生态系统健康评价研究现状及展望

本文以湿地生态系统健康评价的定义出发,对国内在红树林生态系统健康评价的研究进展进行综述。继而,分析了目前红树林生态系统健康研究方面存在的若干问题,如评价方法尚待完善、缺乏统一的评价指标体系等。最后,提议未来的红树林生态系统健康评价研究可着重于评价方法的完善和评价指标体系的建立,为维持红树林生态系统的健康状态、实现其可持续发展提供一定依据和参考。     

对矿区生态系统健康评价理论与方法的大胆探索——《矿区生态系统健康评价理论及其实证研究》书评

矿业作为我国的基础产业，在国民经济与社会发展中具有重要的地位和作用。我国95％的能源、80％以上的工业原料和70％的农业生产资料来自矿业。随着我国人口的急剧增加、区域经济的快速发展，对矿产资源的需求量还将继续增大。根据国家计委2010年远景目标纲要和实现国民经济第三步发展战略目标的要求，必然要求矿业继续并持续保持同步发展。这些矿区是以矿产资源的开发利用为主，带动和支持本区经济和社会发展的独特的典型经济社区。     

湿地生态系统健康评价指标体系Ⅰ.理论

湿地生态系统健康是一个新的研究领域。主要从湿地生态系统指标的概念出发,阐述了选择生态系统指标的基本理论,分析了湿地生态特征指标体系,湿地功能整合性指标体系和湿地社会政治环境指标体系所包含的基本内涵,特别强调了生态系统结构和内在功能是生态特征的主要表现。功能整合性是湿地生态系统健康的外在表现,同时,社会政治环境因素中,政策法规,总体规划,政策保障,公众参与程度,代际周期的社会公平性,个人接受能力,团体接受能力等是影响湿地生态系统健康的重要因素。     

河流生态系统健康及其评价

概括了河流生态系统健康概念的涵义,详细介绍了以着重藻类、无脊椎动物、鱼类为主要指示生物的河流生态系统健康的评价方法,并就其评价管理将这些方法分为预测模型法（predictive models）和多指标法（multimetrics两大类,提出了河流健康评价方法的发展方向,以及我国应尽快开展的研究工作。     

Evaluation for regional ecosystem health: methodology and research progress

The evaluation for ecosystem health is one of the hotspots in the fields of macro-ecology and ecosystem management. Conducting analysis at the regional scale is an important direction for evaluating ecosystem health. Changing the spatial scale from the local to the regional level leads to great differences in targets and methodologies for ecosystem health evaluation and creates a new direction for regional ecosystem health research. Compared with the ecosystem health at the local scale, which refers to a single ecosystem type, the regional ecosystem health focuses on the health conditions and spatial patterns of different ecosystem types. However, there has been little attention paid to this very research up to now. Based on the progress on ecosystem health studies at the regional scale, the study reported in this article aims to discuss the implications of the conception of regional ecosystem health and to put forward a methodology for evaluating the regional ecosystem health. The main results include: (1) there is a significant scaling effect on the ecosystem health analysis, and the regional level is the key scale used to focus on the correlation between spatially neighboring ecosystems in terms of ecosystem health; (2) regional ecosystem health can be defined through 4 aspects, i.e., vigor, organization, resilience, and ecosystem service functions; (3) the basic evaluation objects of the regional ecosystem health is spatial entity, which is the matrix of different ecosystem types; (4) indicator system method is the only approach to evaluate regional ecosystem health; (5) the absolute thresholds of the evaluation indicators for the regional ecosystem health do not exist; the aim of the evaluation is to discuss the temporal dynamic changes and spatial differences of health conditions rather than to ascertain whether a region is healthy or not in view of ecological sustainability; and (6) the integration of evaluation results at multispatial scales, the application of this methodology in the landscape ecology, and the utilization of geographic information systems (GIS), remote sensing (RS), and Global Positioning Systems (GPS) technologies are the main directions for further research.     

生态系统健康研究进展

健康的生态系统一般被视为环境管理的终极目标,进行生态系统健康研究对探索区域与生态系统可持续发展具有重要意义。随着国际生态与健康学会(International Association for Ecology and Health)的解体,生态系统健康研究视角出现转型。系统梳理了近年来国际上有关生态系统健康概念及其评估方法、指标的新进展,通过文献统计和重要文献引用揭示了国际生态系统健康研究的发展历程,提出了从生态系统健康到生态健康再到生态文化健康的三大核心框架发展阶段,生态系统健康的研究对象和范围正在不断扩充。资源环境研究领域是国内研究者应用生态系统健康概念与方法的优势领域,在区域尺度上评价生态系统的健康更贴近资源环境和社会文化交互作用的复合表征理念。因此,我国生态系统健康研究的趋向不仅应包括在生态系统尺度上研究的继续深化,也应包含对生态文化健康概念的完善与应用,并发挥地理-生态视角的区域集成研究优势,从而有效指导区域生态与环境政策制定与实施。     

Biodiversity and ecosystem functioning at local and regional spatial scales

Local niche complementarity among species (the partitioning of species based upon niche differentiation) is predicted to affect local ecosystem functioning positively. However, recent theory predicts that greater local diversity may hinder local ecosystem functioning when diversity is enhanced through source–sink dynamics. We suggest community assembly as a way to incorporate both the local and regional processes that determine biodiversity and its consequent effects on ecosystem functioning. From this, we propose a hump-shaped relationship between diversity and ecosystem functioning at local scales, but a linear increase of functioning with diversity at regional scales due to regional complementarity.     

生态系统服务流研究方法最新进展

生态系统服务流是生态系统服务研究的重点和难点,处于发展的起步阶段,并向着定量化和空间化的趋势发展.目前,学术界关于生态系统服务流的概念含糊不清.本文首先对生态系统服务流的两种理解及其代表性的理论和方法进行了阐述:一是生态系统服务从生态系统到人的传递过程,其代表性方法是分布式生态系统模型,二是生态系统服务实际上为人们所使用的那部分,其代表性方法论是黑/灰箱理论.在此基础上分别列举了这两种理解的最新研究方法,论述了不同的理解以及方法对于研究生态系统服务流的特点以及存在问题.最后,总结了未来生态系统服务流研究的发展机遇,特别强调最新的空间技术与信息技术(如大数据),以及对生态系统服务的全面认识(如重视城市生态系统服务流的研究、重视非生物流的整合等)在未来研究中的重要性.     

沙坡头地区人工林生态系统健康的评价分析

生态系统健康是生态环境管理的一个新问题。健康的生态系统意味着生态系统能正常发挥功能,实现生态系统的最佳服务。生态系统健康可以通过活力、组织和恢复力3个特征来测定。以沙区植物为研究对象,选择植物的新生枝长、株高、基径、冠幅和水分生态位适宜度等,作为评价生态健康的主要指标,建立了新的评价方法。依据试验进行计算,结果表明：油蒿与柠条混播下,具有较高的健康指数;单播情况下,以密度为2500株／hm^2的柠条样地具有较高的健康指数。该结果为沙区人工植被生态健康与可持续发展提供定量依据。     

生态系统服务竞争与协同研究进展

生态系统服务作为生态系统评估的核心领域,是生态学的研究热点。生态系统提供服务的形式与能力受人类活动强烈影响,反之,生态系统服务的变化又影响着人类相关决策的制定。不同生态系统服务之间很难甚至不可能同时达到利益最大化,即存在着不同程度此消彼长的竞争关系。此外,不同生态系统服务之间也可能形成相互促进或抑制的协同作用。探讨不同生态系统服务的相互关系(竞争与协同作用),有利于揭示不同尺度利益相关方与生态系统服务之间的作用与反馈机制,避免生态系统服务的重复估算;同时可为制定与实施生态补偿、提高人类福祉提供科学依据,优化生态系统服务管理。综合研究了近期国外生态系统服务竞争关系与协同作用的相关文献,在简述当前生态系统服务研究若干问题的基础上,以生态系统服务竞争与协同为视角,厘清了生态系统服务竞争与协同的基本内涵,总结了生态系统服务竞争与协同的主要类型,探讨了生态系统服务竞争与协同的空间与时间尺度效应;介绍并总结了生态系统服务竞争与协同两种主要研究方法(生态-经济综合模型方法、基于土地利用的情景分析法)的特点与适应范围。     

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。     

河流生态系统健康研究现状与展望——基于文献计量研究

河流生态系统健康是生态系统服务供给和流域可持续发展的基础,亟需从其内涵、影响、评价等方面进行系统归纳。运用文献计量梳理国内外文献,归纳了河流生态系统健康在河流自身、人类需求、管理目标3个方面的内涵;并从人类活动、土地利用、河流生境、水质、水量、气候变化等几个方面归纳了影响河流生态系统健康的主要因素和机理;明确了现有的河流生态系统健康评价方法,包括指示生物法、综合指标法、数学模型法等,总结了它们的优缺点和适用范围。最后,从河流生态系统健康的概念内涵、评价指标和水陆耦合等方面提出了存在的问题,建议进行流域整体的河流生态系统健康评价、跨区域的综合评价对比、多学科评价指标、河流廊道等几个方面的深入研究。     

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。     

湿地生态系统健康的时空尺度特征

湿地生态系统健康是目前湿地研究领域的新概念、新问题。本文从时空尺度的基本概念和特征出发,探讨了湿地生态系统健康的各种表述和确定指标,较详细地阐述了湿地生态系统健康的时间尺度特征、空间尺度特征以及时空尺度的统一性和差异性,特别强调了尺度在研究湿地生态系统健康中的重要性。