異龍湖流域濕地生態系統健康評價

劉培常鳳琴吳紅寶路志明朱夢姝李楠

（1云南師范大學旅游與地理科學學院，高原湖泊生態與全球變化重點實驗室，高原地理過程與環境云南省重點實驗室， 云南 昆明 650500 ；2 安徽師范大學國土資源與旅游學院， 安徽 蕪湖 241000）

異龍湖流域濕地生態系統健康評價

劉培1常鳳琴1吳紅寶2路志明1朱夢姝1李楠1

（1云南師范大學旅游與地理科學學院，高原湖泊生態與全球變化重點實驗室，高原地理過程與環境云南省重點實驗室， 云南 昆明 650500 ；2 安徽師范大學國土資源與旅游學院， 安徽 蕪湖 241000）

濕地生態系統健康狀況評價為濕地資源的合理開發、生態系統的維護提供了重要的借鑒。在充分了解異龍湖流域濕地資源環境的基礎上，結合湖泊濕地生態系統的概念及內涵，采用PSR（壓力-狀態-響應）框架模型和生態系統健康指數計算方法對研究區濕地生態系統健康狀況進行評價。結果表明：（1）異龍湖流域濕地生態系統健康評價綜合分值（Y）為2.8494，處于［2，3］之間，屬于脆弱狀態；（2）從三大指標狀況來看，壓力指標（P）、狀態指標（S）和響應指標（R）在評價等級中的得分及表現情況分別為0.7368（脆弱狀態）、1.1620 （亞健康狀態）和0.9506（亞健康狀態）；（3）人口密度、人類活動強度、單位面積化肥和農藥負荷、水土流失強度、湖泊水富營養化、人們的環保意識等指標是影響流域內濕地生態系統健康狀況的關鍵因素，人為因素占主導地位。

湖泊濕地；生態系統健康；PSR模型；異龍湖

湖泊濕地作為湖泊生態系統重要的組成部分之一，與湖泊系統生態安全息息相關。湖泊濕地生態系統健康研究是湖泊生態系統科學管理和生態恢復的前提和基礎，當前對其生態系統健康評價研究還尚未形成一套成熟的方法。從以往的研究來看，PSR框架模型（Rapport et al ， 2006）較其他研究方法而言，因其清晰的邏輯關系，采用“壓力-狀態-響應”3個層次，在充分考慮外界壓力干擾、湖泊濕地狀態變化和人類響應3個方面的前提下，能夠有效地對系統進行分類，同時具有非常清晰的因果關系和響應機制，明確體現了人類與環境之間的相互作用。目前，該框架模型已被廣泛運用于濕地生態系統健康評價（趙臻彥等， 2005）、區域生態安全評價（游文蓀等， 2009）、土地集約利用評價（楊蕾蕾等，2010）、水環境安全評價（彭晶倩等，2010）、城市規劃環境影響評價（石曉楓等， 2006）等領域。本文主要通過采用PSR框架模型理念構建研究區湖泊濕地生態系統健康評價指標體系，并結合層次分析法和健康指數計算公式對湖泊濕地生態系統健康進行綜合評價，以期為異龍湖流域湖泊濕地資源的合理保護、開發利用以及促進區域生態環境改善和實現可持續發展提供一定的理論指導。

1 研究區概況和數據來源

異龍湖原名“邑羅黑”，位于云南省紅河州石屏縣境內（23°39′～23°42′N，102°30′～102°38′E），屬珠江流域南盤江水系，是云南省九大高原湖泊之一（圖1）。湖面海拔高程1 414 m，面積29.592 km2，湖岸線長41.909 km，流域面積360.4 km2。異龍湖流域位于北亞熱帶干燥季風與中熱帶半濕潤季風氣候區，多年平均降水量919.9 mm，蒸發量1 908.6 mm，多年平均氣溫18℃。整個湖泊呈半封閉狀態，盆區積水成湖，周圍均為構造侵蝕中、低山地，盆地周圍山巒起伏，周圍山地植被覆蓋率較低，破壞嚴重，土壤類型多，空間分異較大。

湖泊濕地可以看成是一個“自然-經濟-社會”復合系統，其生態系統健康狀況受到多種因素共同作用。本文主要參考了2013年的《云南省統計年鑒》《石屏縣國民經濟和社會發展統計公報》《環境狀況公報》《異龍湖保護管理條例》、國家、行業和地方通用分類標準等具有權威性的數據。

2 研究方法

2.1 構建指標體系

湖泊濕地生態系統是一個“自然—經濟—社會”復合系統，系統內部結構較為復雜，層次相對眾多，各指標相互聯系密切，某一因素及子系統的變化可能影響到整個系統變化（任黎等， 2012）。為了相對客觀、準確地反映異龍湖濕地生態系統健康狀況，因此在指標的選取上必須遵循整體性、科學性、定量和定性相結合等主要原則。關于濕地生態健康指標的選取，國內眾多學者分別從不同的角度進行了探討，崔保山等（2002）基于生態系統的基本特征，提出濕地生態系統的健康狀況應從濕地生態特征、功能整合性以及社會政治環境3大類指標進行分析；袁興中等（2001）從生態系統的組成、健康概念和評價目的出發，指出指標體系構建應分為生物物理指標、生態學指標和社會經濟指標3大類；呂保貴（2013）以VOR模型和PSR模型為基礎，從濕地壓力、活力、恢復力、組織力、服務功能和人類健康6個方面，選擇了15個指標。總體來看，選擇指標需要綜合考慮當地的自然和人為因素，使之符合PSR模型各指標之間的相互響應關系，同時還要考慮組織和功能的相互聯系，注意指標之間的聯動性。根據以上分析，充分考慮異龍湖濕地生態系統的實際情況、所在地區的生態定位和指標的選取原則，結合層次分析法，運用PSR框架的基本原理，選取了32個具有代表性的指標，構建了異龍湖濕地生態系統統健康評價指標體系。

2.2 權重計算

在濕地生態系統健康評價中，因每個指標對生態系統健康有不同程度的影響，因此在評價過程中需要確定各個指標的重要性，即明確指標的權重。由于在一個相對復雜的指標系統中，各指標對于相對應層次的重要程度各異，結合PSR模型分層次理念，因此可以采用層次分析法（徐建華， 2004）和德爾菲法（Delphi）（劉偉濤， 2011）相結合的方法測算權重。通過權重步驟計算，得出各指標權重。

2.3 湖泊濕地生態系統健康標準確定

圖1 研究區流域范圍示意圖

評價標準的確定是湖泊濕地生態系統健康評價中重要的環節。評價標準要盡量采取研究濕地領域內公認的參考標準為依據，選取較為客觀和合理的基準值，并采用類比標準來分級，本文采用的類比標準主要有四類：①國際公認標準，如人口自然增長率；②國家、行業和地方規定的標準，如環境質量標準如污水綜合排放標準（GB 8978-1996）、農藥安全實用標準（GB 4285-89）、《生態縣、生態市、生態省建設指標》等；③環境背景值，如生物多樣性等；④理想基準值：主要指理想狀態下可能達到的水平，如湖泊濕地管理水平、濕地保護等。

依據上述類比標準，結合研究區的實際情況，在眾多濕地評價標準和生態系統健康分級方法（馬炳娜， 2012； 任晶等， 2012）的指導下，設計出異龍湖濕地生態系統健康狀況評價等級（表1）。

表1 異龍湖濕地生態系統健康狀況評價等級

2.4 計算方法

運用PSR模型對湖泊濕地生態系統健康狀態進行評價，要涉及生態系統健康指數的計算公式。根據指數分值范圍確定湖泊濕地生態系統健康狀況的等級，其公式如下：

式中：Y代表評價結果（健康指數）；Xi代表第i個指標得分；Wi代表第i個指標權重。

3 結果分析

依據指標體系框架和評價標準確定的各指標得分值，結合生態系統健康指數計算公式 （1），得出各項分值（表2）。

3.1 綜合指數評價分析

表2 異龍湖濕地生態系統健康評價指標體系、權重及結果

從生態系統健康評價結果可以看出，異龍湖生態系統健康評價綜合分值（Y）為2.8494，位于［2，3］之間，屬于脆弱狀態（表1）。各子系統而言，壓力指標分值0.7368，處于脆弱狀態；狀態指標分值1.1620，屬于亞健康狀態；響應指標分值0.9506，屬于亞健康狀態。依據系統論和木桶原理相結合的觀點來看，異龍湖流域生態系統可以看成是一個巨大的復合系統，流域內生態系統健康狀況受制于表現最差的限制性因子。整體來看，異龍湖流域濕地生態系統健康狀況受到壓力、狀態、響應各指標的綜合影響，使得濕地生態系統各要素之間的相互聯系處于脆弱和亞健康狀態，生態系統的功能不能得到較好的發揮，這是異龍湖流域濕地生態系統健康總體上處于脆弱狀態的主要因素，也較好地驗證了木桶原理的正確性。從自然和人為因素劃分來看，指標方面人為因素影響較強，主要表現為人口增長壓力狀態下人類不合理的生產活動所導致的湖泊濕地環境污染和資源過度利用。

3.2 壓力指數評價分析

從壓力指標來看，水土流失率P2、單位面積化肥負荷P5、單位耕地面積農藥負荷P6、人口密度P9等指標得分較低，而城市生活污水排放率P7、工業廢氣排放率P8、經濟密度P10等指標處于中等水平，這些因素是導致異龍湖流域濕地生態系統處于脆弱狀態的直接原因。雖然異龍湖流域人均耕地面積和人均水資源量較為富裕，但受制于其他因素的影響，使得整體功能得不到較好的發揮，如人口壓力較大、城市污水排放率過高、水土流失現象嚴重等原因加劇了流域內生態環境的壓力。因此，在壓力指數處于脆弱狀態下，異龍湖流域在今后的發展中要注重減輕湖泊濕地生態系統所處的壓力，減少化肥、農藥的使用，發展生態農業和循環經濟，減少城市和農村生活污水的排放，適時對污水進行集中處理，提高水資源的利用效率，同時要注重因自然和人為因素造成的水土流失，加強流域內水土流失的治理力度。

3.3 狀態指數評價分析

從狀態指標來看，年均土壤侵蝕模數S1、湖泊水富營養化程度S4、湖體CODmn濃度S8、城市化率S10、恩格爾系數S11、農民人均純收入S12等指標表現較差，而水域面積變化率S5、流域綜合營養狀態指數S7、人口自然增長率S9等指標屬于中等水平。單就狀態指標來看，經濟發展水平是影響流域生態系統健康的主要限制因素，經濟發展水平過低，農民人均收入水平低下，加上人口的過快增長，加重了生態環境保護的壓力。以農業占主體的廣大農村，化肥、農藥的使用加劇了水資源的富營養化程度。由于山區貧困發生率較高，人均純收入較低，為了擺脫貧困現狀，加大了自然資源的開采力度，這樣以犧牲資源換取經濟的發展模式，危害了濕地生態系統健康。因此，促進異龍湖流域城市產業結構的調整，轉變發展方式，提升城市化水平，不斷增加農民人均純收入，轉變山區勞動力資源過剩的劣勢，提高人們的科學文化水平。結合當地不同的產業優勢和資源特點，推廣先進技術，壯大生態特色農業，在有條件的地方發展湖泊濕地旅游服務業，如生態農業園區、湖泊濕地休閑旅游等。

3.4 響應指數評價分析

從響應指標來看，流域內水土流失治理率R2、農灌用水系數R4、單位GDP能耗R6、第三產業增加值占地區GDP比重R7，人們的環保意識R8、環境法規完善情況及管理水平R9等指標表現較差，這是影響響應指數處于亞健康狀態的關鍵原因，同時也說明了異龍湖流域湖泊濕地的環境保護措施響應能力較弱，應加強流域內環境治理力度，積極發揮人為因素對濕地生態系統健康方面的作用。異龍湖流域濕地由于處于落后的西南邊境，保護和管理工作起步較晚，在濕地資源的合理開發和利用方面依然缺乏較為科學的管理模式，相對完善的濕地資源利用和環境評價體系未建立。因此，當務之急是注重流域內環境保護力度，加大環境保護投資，合理開發和利用濕地資源，在加強湖泊濕地環境法規不斷完善的同時，提高人們的環保意識和濕地管理水平，通過合理的監管體系的配合，確保異龍湖湖泊濕地生態系統向著良性發展。

4 結論與討論

本研究基于PSR框架模型建立濕地生態系統健康評價指標體系，并結合層次分析法確定評價指標體系權重，以健康指數計算公式測定異龍湖濕地生態系統健康指數。研究發現，異龍湖流域濕地生態系統健康狀況總體上處于脆弱狀態，而壓力、狀態和響應指標表現各異，處于脆弱和亞健康狀況。從自然和人為要素分析的結果來看，人為因素在流域生態系統健康狀況的影響上占到主導作用，因此湖泊濕地今后的開發應更多地關注人類活動對其存在的影響，合理開發和利用濕地資源，加強湖泊濕地環境法規的制定完善，提高管理水平，培養人們的環保意識；同時，要促進區域經濟、社會的可持續發展，提高農民的收入水平，轉變以犧牲資源為代價換取經濟發展的模式，從制約濕地生態系統健康的關鍵要素著手，不斷改善異龍湖濕地生態狀況。

崔保山，楊志峰.2002.濕地生態系統健康評價指標體系Ⅰ.理論［J］.生態學報，22（7）：1005-1011

劉偉濤，顧鴻，李春洪.2004.基于德爾菲法的專家評估方法［J］.計算機工程（37）：189-204

呂保貴.2013.南昌城市濕地生態系統健康評價［D］.南昌：南昌大學學位論文馬炳娜.2012.湖泊濕地生態系統健康評價：以武漢市為例［D］.武漢：華中師范大學學位論文

彭晶倩，李琳，曹雯，等.2010.城市湖泊水環境安全評價研究［J］.環境保護科學，36（5）：62-64

任晶，孫瑛，陳秀芝，等.2012.基于PSR模型的九段沙濕地生態系統健康評價［J］.濕地科學與管理，8（4）：12-16任黎，楊金梅，相欣奕.2012.湖泊生態系統健康評價指標體系［J］.河海大學學報：自然科學版，40（1）：100-103

石曉楓， 蘭芬. 2006. PSR模式在城市規劃環境影響評價中的應用［J］.環境科學與技術，32（6C）：442-445

徐建華.2004.現代地理學中的數學方法［M］.北京：高等教育出版社：224-230楊蕾蕾，劉新平.2010.基于PSR模型的城市土地集約利用評價：以烏魯木齊市為例［J］.新疆農業科學，47（8）：1681-1686

游文蓀，丁惠君，許新發.2009.鄱陽湖水生態安全現狀評價與趨勢研究［J］.長江流域資源與環境，18（12）：1173-1180

袁中興，劉紅.2001.生態系統健康評價：概念構架與指標選擇［J］.應用生態學報，12（4）：628-629

趙臻彥，徐福留，詹巍，等.2005.湖泊生態系統健康定量評價方法［J］.生態學報，25（6）：1466-1474

Rapport D J， Singh A. 2006. An ecohealth based frame work for status of environment reporting［J］.Ecological Indicators， 6（2） :409-428

Health Evaluation of Wetland Ecosystem in Yi-long Lake Basin

LIU Pei1CHANG Feng-Qin1WU Hong-Bao2LU Zhi-Ming1ZHU Meng-Shu1LI Nan1
（1 Key Laboratory of Plateau Lake Ecology & Global Change， Yunnan Provincial Key Laboratory of Geographical Process and
Environmental Change on the Plateau， College of Tourism and Geography Science， Yunnan Normal University， Kunming 650500， Yunnan；2 College of Territorial Resources and Tourism，Anhui Normal University，Wuhu 241000， Anhui）

Evaluation of the health of wetland ecosystem provides an important basis for rational development of wetland resources and maintenance of ecosystem. Based on fully understanding of the existing wetland resources and environment in Yi-long lake basin， according to the concept of wetland ecosystem and its connotation， the PSR （pressure - state - response） framework model and calculation method for ecosystem health index were used to evaluate the health level of wetland ecosystem in Yi-long lake basin in Yunnan Province. The results showed that the wetland ecosystem health evaluation score （Y） was 2.8494， between 2 and 3，indicating that the wetland is in a fragile state， and the Pressure Index （P），State Index（S） and Response Index among the three major indices were in the sub-health state and fragile state respectively. The evaluation results showed that the level of wetland ecosystem health was in a fragile state， and human activity is the main factor that affects the wetland ecosystem health in Yi-long lake basin.

Lake wetland； Ecosystem health； PSR Model； Yi-long lake

10.3969/j.issn.1673-3290.2016.03.06

2016-04-23

國家自然科學基金項目（批準號：41361008）；云南省科技領軍人才（2015HA024）；湖泊沉積與環境變化云南省創新團隊項目（20 10CI）聯合資助

劉培（1990-），女，碩士研究生，從事湖泊沉積與全球變化研究。E-mail：liupeiys@163.com

常鳳琴，女，副教授。E-mail： fqchang@niglas.ac.cn