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。     

交通通达度对生态系统健康的影响——以长江中游城市群为例

完善的交通基础设施网络是形成高度同城化和高度一体化城市群的前提和基础,科学探测城市群地区交通通达度对生态系统健康状况的影响机理对城市群地区生态系统保护以及区域可持续发展具有重要实践意义和价值。基于多源数据分别测度了1995—2015年长江中游城市群交通通达度以及生态系统健康水平,并借助双变量空间自相关与空间回归模型从全局和局部的角度揭示了交通通达度对生态系统健康的影响机理。研究结果显示：(1)研究期间长江中游城市群生态系统健康状况总体呈现降低态势,山区生态系统健康水平显著高于平原地区;(2)双变量空间自相关分析结果显示交通通达度和生态系统健康水平之间存在显著的空间依赖性,二者之间主要的关系类型包括低交通通达度水平-低生态系统健康水平、高交通通达度水平-低生态系统健康水平和低交通通达度水平-高生态系统健康水平三种类型;(3)空间回归结果显示交通通达度的增加会导致生态系统健康状况的恶化,而且交通通达度对生态系统健康的影响具有显著的空间异质性。研究发现可以为长江中游城市群地区生态系统健康保护宏观调控政策制定以及差异化管控政策制定提供科学依据。     

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。     

汶川地震重灾区恢复期生态系统健康评价

2008年的汶川地震对区域生态系统造成了显著破坏。为了解震后区域生态系统恢复情况,从而为震区生态恢复策略提供科学依据,利用遥感数据研究了四川省汶川地震重灾区39区县2010—2015年的生态系统类型及活力变化,并运用In VEST模型评估了震区土壤保持、水源涵养、生境质量等生态系统服务能力,最后基于VOR模型并耦合关键生态系统服务定量评估了震区生态系统健康状况。结果表明:2010—2015年间震区湿地和城镇面积有所增加,植被和农田有不同程度的减少,但是Ⅹ—Ⅺ地震烈度等级区域内森林面积增加1309.77 hm2;震区生态系统活力均值明显上升,Ⅹ—Ⅺ地震烈度级别区生态系统活力增幅最明显,分别为14.84%、12.47%;水源涵养能力稍有降低,减幅0.46%,土壤保持服务增幅1.26%,生境质量指数无明显变化;生态系统健康指数(EHI)均值有小幅度提升,从0.6761上升到0.6853,增幅1.36%,Ⅹ—Ⅺ地震烈度级别区EHI增幅比其他地区明显,增幅分别为4.01%、3.48%,表明受灾最严重的地区生态恢复比较显著。但是,由于震区重建开发导致局部区域如宝兴、汉源、石棉、涪城、广汉、汶川西北部和震区北部部分区域EHI下降。未来应继续保持Ⅹ—Ⅺ地震烈度级别区良好的生态恢复趋势,同时也要重视震区中部平原地区的基本农田保护和南部、北部地区的自然生态空间保护工作,维持震区生态系统健康和区域可持续发展。     

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。     

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。     

森林生态系统健康与野生动植物资源的可持续利用

研究了森林生态系统健康与野生动植物资源之间的关系,以及人类活动对森林生态系统健康的影响,提出了以下三个论点：(1)野生动植物资源是构成森林生态系统的基本物质内容。野生动植物资源对森林生态系统具有不可估量的影响和作用。(2)野生动植物资源的减少是森林生态系统健康状况下降的“显示器”。森林生态系统健康状况的下降或衰退,会导致野生动植物资源数量或种类的减少甚至种群灭绝。(3)森林生态系统是野生动植物资源与人类活动关系的集合体和反映体。人类与野生动植物资源是对立又统一的矛盾综合体,而森林生态系统健康与否就取决于这二者的关系。如果人类对野生动植物资源在保护的基础上进行合理的利用,就能保证森林生态系统的结构的完整和功能的良好,因此森林生态系统处于健康的状态;但若人类对野生动植物资源过度利用而不加保护,那么随着野生动植物资源的逐渐衰竭,森林生态系统将逐渐失去某些功能且变得支离破碎,也就无法保持健康的状态。提出了维持森林生态系统健康并实现野生动植物资源可持续利用的解决途径：(1)实行森林的可持续经营。森林可持续经营是指长期保持森林的生产力和可再生性,以及森林生态系统的物种和生物多样性。(2)发展“接近自然的林业”。近自然林业是在服从自然规律的前提下为人类的木材及林产品利用目的而设计的容许有一点偏离自然的森林模式,以森林生态健康为目标的建设方法。     

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     

柳州市行道树资源调查与结构特征分析

该研究通过对柳州市区主要道路园林绿化全面踏勘,在四城区中筛选出68条道路行道树进行现场调查和综合评价。结果表明:(1)柳州市行道树共有28种,隶属于17科21属,常绿树种与落叶树种比例及乡土树种与外来树种比例合理。(2)柳州市行道树中小叶榕和黄葛榕在各城区应用频度较高,树种组成结构相对单一。(3)季相树种在各城区应用频度不均衡,部分城区春季景观营造效果显著,而夏秋冬季相景观效果不显著。(4)绿化达标率和林荫路推广率离国家生态园林城市还有较大差距,物种丰富度和多样性指数有待提高。建议加大乡土树种的应用与推广,提高各城区物种丰富度及季相树种的应用,营造城市道路特色季相景观。该研究成果提出了发展乡土树种、丰富树种多样性及季相景观营造的技术建议,对柳州市行道树树种规划和建设提供了科学依据。     

生态能质(eco-exergy)在水生生态系统建模和评价中的应用

生态能质(eco-exergy)是指系统从给定状态达到热力学平衡状态所做的功,可以度量生态系统的复杂生物化学组分及生态结构。系统具有的能质越大,有序化程度越高,稳定性也越强。生态能质和比生态能质(specific eco-exergy)指标能够评价水生生态系统健康状况,对水生生态系统演替阶段具有指示作用。本文阐述了生态能质的定义、生态学意义以及生态能质值和权重因子fi值的计算方法。对生态能质作为功能函数在水生生态系统结构动力学模型(structural dynamic models,SDMs)中以及作为生态指标在生态系统健康评价、生态恢复研究中的实际应用进行了总结。最后探讨了生态能质指标的局限性以及未来的发展。此外,文中建议将eco-exergy和specific eco-exergy统一翻译为生态能质和比生态能质。