牛明香, 王 俊, 徐賓鐸
1 中國水產科學研究院黃海水產研究所, 青島 266071 2 青島海洋科學與技術國家實驗室海洋生態與環境科學功能實驗室,青島 266200 3 農業部海洋漁業可持續發展重點實驗室,青島 266071 4 山東省漁業資源與生態環境重點實驗室, 青島 266071 5 中國海洋大學水產學院,青島 266003
基于PSR的黃河河口區生態系統健康評價
牛明香1,3,4, 王 俊1,2,3,4,*, 徐賓鐸5
1 中國水產科學研究院黃海水產研究所, 青島 266071 2 青島海洋科學與技術國家實驗室海洋生態與環境科學功能實驗室,青島 266200 3 農業部海洋漁業可持續發展重點實驗室,青島 266071 4 山東省漁業資源與生態環境重點實驗室, 青島 266071 5 中國海洋大學水產學院,青島 266003
根據壓力-狀態-響應(PSR)框架模型,從廣義上定義河口區生態系統,將河口及毗鄰的陸域、海域生態系統作為一個整體,從壓力指標、狀態指標、響應指標3個方面構建了黃河河口區生態系統健康評價的指標體系,以研究區1991年數據和相關國家標準為基準,2013年代表現況,利用綜合指數法(CEI)評價了黃河河口區的生態系統健康狀況。結果顯示:黃河河口區生態系統健康評價的響應指數最高(0.9055),壓力指數居中(0.8288),狀態指數最低(0.6458),綜合指數為0.7427。總體來看,與1991年相比,目前黃河河口區生態系統仍處于“健康”狀態,但健康狀況明顯下降,其中狀態指數下降最為嚴重。從區域輕度開發到人類活動強烈干擾階段,黃河河口區存在過度捕撈、濕地不合理開發、淺海養殖過度及污染物排放等一系列影響生態系統健康的問題,應進行區域的生態恢復和科學管理。
生態系統;健康評價;PSR模型;綜合評價指數;黃河口
河口是流域和海洋物質交換的主要通道,由于陸、海交互作用及強烈的人類干擾活動,河口區成為環境變化的敏感帶和生態系統的脆弱帶。河口生態系統健康評價作為區域生態環境評價的一種新方法,能夠客觀反映河口區生態系統的總體特征,并探索生態系統各個層次存在的問題和隱患[1],從而采取相應的策略,實現生態系統的健康和可持續發展。該方法已廣泛應用于河口生態系統環境研究[2-4]。
由于河口處在流域的最下游,來自流域、河口海岸帶和海洋的自然壓力和人類活動壓力共同影響著河口生態系統的健康狀況[5],僅利用河口收集的數據進行評價對于理解河口生態系統健康是受限制的,應在流域水平上考慮各因素之間的交互影響[6]。黃河口是我國著名的大河河口,但已開展的生態系統健康評價分別集中于黃河三角洲濕地[7-9]、萊州灣及黃河口水域[10-11],而大空間尺度的綜合性健康評價尚未開展。為了全面理解河口生態系統健康狀況,本研究選取反映河口及其毗鄰陸域、海域生態特征的一系列指標,基于壓力-狀態-響應(PSR)模型建立生態系統健康評價指標體系,利用綜合指數法(comprehensive evaluation index, CEI)對黃河河口區生態系統健康狀況進行評價,以期為區域科學管理和可持續發展提供依據。
1.1 研究區概況

圖1 研究區地理位置示意圖Fig.1 Sketch map of the study area
河口生態系統健康受流域、海岸帶及海洋的綜合影響,而流域下游的各種生態指標是對上游生態環境的一定反映。因此,本研究中的黃河河口區是指與黃河口相鄰的、對其生態環境最具影響的黃河三角洲濕地、黃河河口及一定范圍內的相鄰海域作為一個整體進行研究。基于區劃的完整性、統計資料的一致性及海上調查范圍,以東營市河口區、東營區和墾利縣的行政區域、黃河河口及相鄰海域為典型研究區域(圖1)。
黃河口區域處于山東半島和遼東半島環抱的中心地帶,處于京津唐經濟區與沿黃經濟帶的交匯點。研究區所屬的黃河三角洲是國際重要濕地,也是世界上暖溫帶保存最廣闊、最完整、最年輕的濕地生態系統;黃河三角洲國家級自然保護區,是以保護新生濕地生態系統和珍稀瀕危鳥類為主的濕地類型自然保護區。毗鄰的渤海是多種經濟魚蝦類的產卵場和索餌場,在黃渤海漁業生產上曾占有極其重要的地位。
20世紀80年代以來,黃河斷流、入海河流水質污染、三角洲開發、捕撈強度增大及海水養殖面積迅速擴增等多種因素的影響,黃河口及鄰近海域生態環境面臨嚴重威脅。
1.2 數據來源
研究區內,1990年設立黃河三角洲自然保護區,1993年黃河三角洲開發進入山東省委決策。本研究選擇1991年和2013年為研究時段,分別代表黃河口區域輕度開發及人類活動強烈干擾階段。根據研究區的植被特征、物候期特點以及海上調查時間,以10月份為基準進行數據選擇。
遙感數據有美國Landsat 5 TM和Landsat 8 OLI 影像數據各一景,成像時間分別為1991年9月23日和2013年10月5日,軌道號為121/34。
實地調查數據包括2013年10月河口及鄰近海域的海洋生物資源數據、物理化學等環境數據;研究區1991年相同時段內無海上調查航次,因此海洋生物資源歷史數據選用最接近的1992年8月份。
統計數據:1991年、2013年東營市統計年鑒;1991年、2013年《黃河水沙公報》;2013年《黃河水資源公報》、2013年《中國海洋災害公報》。
其它資料:《海水水質標準GB 3097—1997》、中華人民共和國環境保護部2014年1月頒發的《國家生態文明建設示范村鎮指標(試行)》及公開發表的文獻資料。
2.1 評價指標體系構建
聯合國OECD和UNEP提出的“P-S-R”概念框架模型,反映人類活動對生態環境造成的壓力、生態系統狀態變化以及人類對于生態系統狀態變化的響應三者之間的關系,目前被應用于各個領域及區域的生態健康評價中[12-13]。
在遵循科學性、整體性、代表性與敏感性、規范化、簡明性與可操作性、動態與穩定性以及定性與定量相結合[14]等指標體系構建原則的基礎上,綜合對研究區生態環境特征和生態健康影響因素的分析,基于PSR模型,構建黃河河口區生態系統健康評價指標體系(表1)。

表1 黃河河口區生態系統健康評價指標體系
+:該指標為正向指標,值越大,生態系統越健康;-:該指標為負向指標,值越小,生態系統越健康
2.2 評價指標計算
利用ENVI軟件,分別選取OLI 5 6 4和TM 4 5 3原始波段進行遙感影像合成,在幾何精校正的基礎上,進行增強處理、噪音消除等。根據計算評價指標所需的數據,采用非監督分類和人工目視解譯相結合,將研究區陸地景觀分成8種類型,即鹽田、養殖水面、林草地、河流、人工水域(水庫、坑塘、溝渠)、灘涂、人類干擾用地(耕地、建設用地、道路)和未利用地,生成景觀分類圖,并計算各類景觀面積。利用抽樣統計,以現狀圖、野外調查采樣點對比等方法對解譯結果進行檢驗,分類精度均達到90%以上。
利用遙感影像紅色波段和近紅外波段構成的歸一化植被指數進行反演,獲取陸地區域NDVI指數,并計算平均值。平均彈性度指數根據不同景觀面積和景觀彈性度分值計算獲得,參考相關文獻[15-17]并結合實際情況,研究區各景觀的彈性度分值見表2。景觀破碎度指數和景觀多樣性指數利用Fragstats 3.2景觀指數軟件計算獲得。
利用遙感反演數據、實測數據和統計數據,根據數學公式計算,獲取各評價指標,詳細計算方法見文獻[14]。

表2 不同景觀類型的生態彈性分值
2.3 數據標準化
評價指標類型復雜,數據性質、量綱不同,各指標之間沒有可比性,為了消除這種影響,通過標準化處理成無量綱數據,統一在0—1之間[18],合理確定基準值是數據標準化的前提。健康是一種相對概念,絕對健康的生態系統是不存在的,絕對的健康標準也是不存在的,區域生態系統健康評價,應著重于探討區域生態系統健康的時間動態,而非人為判定某時某地生態系統的健康與否,從而保障研究的客觀性[19-20]。因此,本研究中基準值的選擇按照以下原則:1)若有國家標準,則以國家標準為基準值;2)若沒有國家標準,則以1991年的數據作為基準;3)既無國家標準,又無1991年數據,則借鑒相關科研成果。
評價指標分為正向指標和負向指標,兩者的標準化形式不同。
對于正向指標:
對于負向指標:

2.4 評價等級的確定
生態系統健康狀況的劃分沒有統一或公認的標準,本研究參考相關文獻資料[8,21],將黃河河口區生態系統健康狀況劃分為5個等級(表3)。

表3 黃河河口區生態系統健康評價等級
2.5 評價方法
本研究通過專家打分法[22]并參考相關研究成果[7-8]構造判斷矩陣,采用層次分析法確定指標因子權重[23-24],通過加權求和[2,17]構建黃河河口區生態健康評價綜合指數(CEI),獲得其生態系統健康評價結果。
式中,CEI為生態系統健康評價綜合指數,取值范圍為0—1,n為評價指標個數,Wi為第i指標的權重,Ei為第i指標的標準化值。各評價因子的權重與各評價因子的無量綱化標準值進行加權計算得到上一級的健康指數,依次計算,分別獲得黃河河口區生態系統壓力層、狀態層和響應層健康指數,最終獲得整個研究區的生態系統健康評價綜合指數。
“有抗節不屈、臨危致命”作“前明諸臣”的定語,這句可譯為有為保全志節而寧死不屈、臨危獻身的以前明朝的臣子。
3.1 壓力分析
壓力指數描述人類活動和自然過程對生態系統形成的干擾和脅迫,一定程度上反映生態系統所承受的壓力以及人類向生態系統索取資源的程度。根據專家打分和層次分析結果,各指標的權重值見表4。在眾多壓力指標中,黃河入海年徑流量對生態系統壓力狀況影響最大,其次為黃河斷流天數。黃河入海徑流每年向渤海輸入巨量淡水,泥沙和各種營養鹽類,并在河口和鄰近海域形成了適宜于海洋生物生長、發育的高生產力海洋生態環境,因此黃河入海徑流量和黃河斷流天數對研究區生態系統健康意義重大。另外,人類干擾度指數、海洋捕撈產量等人為影響因素對河口區域的生態系統壓力也影響顯著。
從現狀值和基準值的比較來看,人工鹽田指數、淺海養殖產量、養殖用地指數以及海洋捕撈產量變化較大,基準值均為1991年數據,這表明從1991年到2013年,隨著海岸帶開發及海洋過度捕撈,人工鹽田面積、淺海養殖產量、養殖用地面積以及海洋捕撈產量都大幅上升。研究區的農藥使用強度遠遠超過規定標準,而生活污水處理率、黃河入海年徑流量和黃河斷流天數都有所改善。
根據各評價因子標準值及其權重,獲得黃河河口區壓力指數為0.8288,處于健康狀態。

表4 黃河河口區壓力評價的各指標標準化值及權重
3.2 狀態分析
狀態指數是生態系統健康評價中最重要的指標,不僅反映生態系統在自然和人為因素作用下的結果,也反映生態系統結構和功能在外力干擾和脅迫下所處的狀態。黃河河口區狀態評價各指標的權重及標準化值見表5。從狀態指標的組合權重來看,魚類生物多樣性指數和魚類生物量的重要性最大,其次為濕地面積指數和浮游動物種類數,而河口及鄰近海域的石油類、無機氮相對較小。魚類作為海洋生態系統食物產出的主要類群,其生物多樣性指數和生物量代表了海域生態系統的變化。濕地面積指數代表了陸地區域土地利用結構和功能,濕地作為與海洋、森林并稱的全球三大生態系統之一,在涵養水源、調節氣候以及美化景觀等多個方面具有不可替代的作用,對維護區域生態系統健康至關重要。
對各指標現狀值和基準值對比發現,正向指標中的陸地區域NDVI指數、魚類生物多樣性指數和底棲生物種類數較1991年均大幅提高。NDVI指數表征陸地區域的生產力水平;生物多樣性則描述了生態系統中物種的豐富程度,體現生態系統的復雜性,對維護生態系統的穩定具有重要作用,這表明該類指標對維護生態系統的健康起到積極作用。濕地面積指數、天然濕地面積指數、林草覆蓋率、魚類生物量較1991年均顯著降低,根據1991年和2013年遙感數據解譯,1991年研究區濕地面積為2679 km2,而2013年降為2155 km2;天然濕地面積由1991年的2496 km2下降為2013年的1222 km2;林草地由1991年的1240 km2下降為2013年的499 km2;2013年的魚類生物量僅為1991的3.84%。物理化學指標中的重金屬指數遠遠超過《海水水質標準GB 3097- 1997》規定的海洋漁業水域標準(≤7)。
經計算,黃河口區域狀態指數為0.6458,處在健康和亞健康的臨界狀態。

表5 黃河河口區狀態評價的各指標標準化值及權重
*自然濕地退化指數、海岸侵蝕,將基準值看作1,則現狀值等于變化數量與1991年數據的比值加1
3.3 響應分析
響應指數主要表征人類為防止生態環境惡化和恢復生態系統健康所做出的反應。人是生態系統的核心,所以人類健康指標所占的權重較大,區域的人口健康狀況對其生態系統響應評價有重要影響。政策法規貫徹力度對區域生態系統響應評價影響次之,這是由于政策法規的傾斜程度和執行力度對區域社會、經濟和生態發展都具有深遠影響。
從指標現狀值和基準值的比較可以看出,與1991年相比,2013年人均GDP為1991年的133倍,GDP增長率為1991年的3.5倍,區域的海洋經濟比重也大幅增長。但人口死亡率上升,人口健康狀況較1991年有所下降。
經計算,黃河口區域響應指數為0.9055,為健康狀態。

表6 黃河河口區響應評價的各指標標準化值及權重
海洋經濟比重的基準值為2006年數據;國民受教育程度的基準值為理想值;生態恢復工程,基準值看作1,現狀值在比值的基礎上加上1
3.4 黃河河口區健康狀況評價
根據區域特征分析和相關參考文獻,壓力、狀態、響應的權重分別賦予0.297、0.539、0.164。基于上述分析和權重值,利用健康評價綜合指數模型,獲得黃河河口區綜合健康指數為0.7427。表明就整體而言,與1991年相比,2013年黃河河口區生態系統仍處于健康狀態(0.6—0.8),但健康狀況卻明顯下降。
4.1 關于研究區域的選擇
河口生態系統健康不僅受自身因素的影響,來自流域、海岸和海洋的多重壓力共同影響著其健康狀況[5- 6],本著評價指標全面、評價結果客觀的原則,該研究著眼于大空間尺度、多生態類型、綜合性評價河口生態系統健康狀況。理論上講,整個流域的自然壓力和人為壓力都會影響河口生態系統健康狀況,但由于數據獲得等方面的原因,將整個流域的指標納入評價體系是困難的。而與河口緊鄰的三角洲濕地處于咸淡水交匯處,生態環境異常脆弱,受外界因素影響極易發生變化,且其變化對黃河河口的生態環境產生重要影響;此外,下游的各種生態指標也是對流域生態環境的一定反映。因此本論文將研究范圍定義為對河口生態環境影響最大的黃河三角洲濕地、黃河河口及其一定范圍內的相鄰海域作為一個整體。同時,評價指標中的統計指標都以一定的區劃單位獲取數據,因此,黃河三角洲濕地具體指臨海的東營市河口區、東營區和墾利縣的行政區域;考慮海洋相關數據的獲得性,相鄰海域根據海洋生物資源、海洋環境海上調查范圍及其與河口的距離大致確定。
4.2 評價指標體系
在河口生態系統健康評價中,選擇合適的評價指標是關鍵。研究區包含了多個子系統,并且各子系統間存在著交互作用,為了能夠客觀評價生態系統健康狀況,必須按照一套嚴格的指標篩選原則,構建一個能覆蓋和衡量河口區生態系統各個方面的指標體系,全面反映該特定生態系統實際狀態及生態系統內部的聯系[25]。本研究借助于PSR因果關系模型,全面分析黃河河口區生態系統的“壓力”、“狀態”和“響應”,充分理解影響河口區生態系統中各因素的作用過程以及彼此之間的因果關系,從多個方面遴選了43個指標系統地構建了黃河河口區生態系統健康評價指標體系。
壓力指標包含了人口壓力、陸源污染、海岸帶開發和自然壓力4個方面,為人類和自然對生態系統的外源性輸入和干擾,反映了一定時期內的資源利用強度及其變化趨勢。狀態指標是生態系統對人類壓力和自然壓力響應后的現狀,狀態指標可作為生態系統異常的早期預警提示,狀態指標包含了河口區生態系統的生產力、生物多樣性、結構和功能、自然災害、物理化學等指標。生產力表明了生態系統的生產能力,是一切生態系統存在的物質基礎;生物多樣性描述了生態系統中物種的豐富程度,表征了生態系統的復雜性,對維護生態系統的穩定具有重要作用;結構和功能指標表明生態系統中不同類型的組成及其服務和產出功能;物理化學指標則用于衡量河口及鄰近海域生態系統的非生物環境狀況。響應指標反映了社會或個人為了改變或預防不利于人類生存和發展的生態環境而做出的改變,主要考慮社會經濟、人類健康、文化、政策措施等因素。所有指標涵蓋了黃河三角洲濕地、河口、相鄰海域各區域的主要生態特征和生態問題。
該指標體系主要基于宏觀指標和景觀格局指標,將遙感數據、監測數據、統計數據及他人研究成果相結合進行評價指標的計算,與其他類似研究[7- 8]相比較,本研究提出了更全面、更綜合的評價指標體系,并將遙感技術應用其中。
4.3 黃河河口區生態系統健康現狀及原因分析
評價結果表明,以1991年及相關國家標準為基準,2013年黃河河口區生態系統健康綜合指數為0.7427,處于健康狀態,但與1991年相比較,健康狀況明顯下降。于洪良[9]從濕地功能整合性、濕地生態特征及社會環境3個方面分析了墾利縣濕地生態健康狀況,總體得分為0.6865;王薇等[8]的研究表明墾利縣濕地生態系統處于脆弱狀態;安樂生等[7]以現代黃河三角洲為研究區域進行濕地生態系統健康狀況空間分析,結果顯示研究區濕地健康條件處于一般病態和健康之間。由于評價目的、感興趣區域、研究關注點甚至個人學術興趣的差異,評價指標的選擇會有所不同,評價結果往往不能進行絕對比較[26-27],但本研究結果反映的黃河河口區生態系統健康狀況與上述研究基本一致。
狀態指數和壓力指數下降是黃河河口區生態系統健康綜合指數下降的主要原因。就各評價指標而言,無論是正向指標還是負向指標,標準化值越大,表明該指標的現狀值越接近基準值,對生態系統健康狀況貢獻越大;反之,則會引起生態系統健康狀況退化。對表4和表5各指標權重值和標準化值綜合分析,從1991到2013年,也即黃河口區域輕度開發至人類活動強烈干擾階段,過度捕撈、濕地不合理開發、淺海養殖過度及污染排放是黃河河口區生態系統健康下降的主要影響因素。研究區內,海洋捕撈產量從1991年的587 774 t增加到2013年的1043 391 t(表4),捕撈強度過大使得渤海魚類小型化和低齡化,魚類資源密度大幅下降[28-29],黃河口鄰近海域魚類生物量大大降低(表5)。遙感數據解譯獲得,1991—2013年間,養殖蝦蟹池增加了318.66 km2,鹽田由1.56 km2增加為432.42 km2,人類干擾用地亦大幅增加,由2641.25 km2增加到3104.65 km2,致使研究區內的濕地景觀和結構發生了巨大變化:天然濕地面積大大下降,林草覆蓋率降低,以養殖水域、人工鹽田為主的人工濕地急劇增加[30-31]。濕地面積減少,導致濕地的平均彈性度指數和水文調節指數下降(表5)。淺海養殖大力發展,1991—2013年,淺海養殖產量增加了232%(表4),由于淺海養殖主要位于水交換能力較差的淺海灘涂和內灣水域,使得局部水域環境惡化。陸源污染物的排放及海水養殖過度等原因,使得海水中的重金屬、氮、磷含量嚴重超標;海洋污染、海水富營養化嚴重,海域赤潮頻發,面積不斷擴大(表5)。黃河入海徑流量是河口生態系統的主要影響因子[32],自1999年黃河水量統一調度以來,黃河保持不斷流,因此黃河斷流天數和徑流量指標都優于基準值;但由于黃河流域工農業引沙量的急劇上升且凈流量仍然偏小,致使河口來沙量呈下降趨勢(表4)。
黃河河口區生態系統健康狀況已明顯下降,應進行科學管理和生態恢復。控制海洋捕撈,養護海洋生物資源;嚴禁天然濕地開發,逐步恢復林草覆蓋,保護三角洲濕地的生態環境;合理規劃淺海養殖,開展生態養殖;控制陸源污染等一系列措施亟待實施,但河口區生態系統健康恢復是復雜而長期的系統工程,需要建立長期的觀測和評價機制,更需要社會各界的積極參與與支持。
需要說明的是,生態系統健康狀況具有時效性,同一系統在不同的時間內所面臨的壓力、呈現的狀態及其做出的響應都有差別。本研究基于PSR框架模型構建的評價指標體系是以研究區現有的生態特征和發展水平為基礎的,隨著黃河河口區生態系統的自然演變、人類活動方式的改變、人類對河口價值期望的改變以及人類對河口科學認識水平的提高,反映河口區生態系統健康水平的指標也會發生變化,研究區的生態系統健康狀況也會發生相應改變。
[1] 李純厚, 林琳, 徐姍楠, 戴明, 黃洪輝, 杜飛雁, 劉永, 齊占會. 海灣生態系統健康評價方法構建及在大亞灣的應用. 生態學報, 2013, 33(6): 1798- 1810.
[2] 葉屬峰, 劉星, 丁德文. 長江河口海域生態系統健康評價指標體系及其初步評價. 海洋學報, 2007, 29(4): 128- 136.
[3] Hallett C S, Valesini F J, Clarke K R, Hesp S A, Hoeksema S D. Development and validation of fish-based, multimetric indices for assessing the ecological health of Western Australian estuaries. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2012, 104- 105: 102- 113.
[4] Van Niekerk L, Adams J B, Bate G C, Forbes A T, Forbes N T, Huizinga P, Lamberth S J, Mackay C F, Petersen C, Taljaard S, Weerts S P, Whitfield A K, Wooldridge T H. Country-wide assessment of estuary health: An approach for integrating pressures and ecosystem response in a data limited environment. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2013, 130: 239- 251.
[5] 楊志, 趙冬至, 林元燒. 河口生態安全評價方法研究綜述. 海洋環境科學, 2011, 30(2): 296- 300.
[6] Meng W, Liu L S. On approaches of estuarine ecosystems health studies. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2010, 86(3): 313- 316.
[7] 安樂生, 劉貫群, 葉思源, 趙全升, 丁喜桂, 張建偉. 黃河三角洲濱海濕地健康條件評價. 吉林大學學報: 地球科學版, 2011, 41(4): 1157- 1165.
[8] 王薇, 陳為峰, 李其光, 王昕, 馬海燕. 黃河三角洲濕地生態系統健康評價指標體系. 水資源保護, 2012, 28(1): 13- 16.
[9] 于洪良. 基于模糊AHP的濕地生態系統健康評價研究——以黃河三角洲高效生態經濟區為例. 山東財經大學學報, 2014, (3): 33- 40.
[10] 楊建強, 崔文林, 張洪亮, 徐子鈞. 萊州灣西部海域海洋生態系統健康評價的結構功能指標法. 海洋通報, 2003, 22(5): 58- 63.
[11] 孫鵬飛. 萊州灣及黃河口水域漁業資源結構特征與漁業生態系統健康評價的初步分析[D]. 上海: 上海海洋大學, 2014.
[12] 劉佳. 九龍江河口生態系統健康評價研究[D]. 廈門: 廈門大學, 2008.
[13] 周曉蔚, 王麗萍, 鄭丙輝. 長江口及毗鄰海域生態系統健康評價研究. 水利學報, 2011, 42(10): 1201- 1217.
[14] 牛明香, 王俊. 基于PSR模型的黃河河口區生態系統健康評價指標體系探討. 水資源保護, 2016, 32(1): 57- 63.
[15] 劉曉丹. 基于遙感圖像的濕地生態系統健康評價——以大沽河河口濕地為例[D]. 青島: 中國海洋大學, 2006.
[16] 高吉喜. 可持續發展基礎理論探索—生態承載力理論、方法與應用. 北京: 中國環境科學出版社, 2001.
[17] 徐明德, 李靜, 彭靜, 鈕鍵, 曹露. 基于RS和GIS的生態系統健康評價. 生態環境學報, 2010, 19(8): 1809- 1814.
[18] 彭濤, 陳曉宏. 海河流域典型河口生態系統健康評價. 武漢大學學報: 工學版, 2009, 42(5): 631- 634, 639- 639.
[19] 彭建, 王仰麟, 吳健生, 張玉清. 區域生態系統健康評價——研究方法與進展. 生態學報, 2007, 27(11): 4877- 4885.
[20] 王一涵, 周德民, 孫永華. RS和GIS支持的洪河地區濕地生態健康評價. 生態學報, 2011, 31(13): 3590- 3600.
[21] Department of Water Affairs and Forestry. Water Resource Protection Policy Implementation. Resource Directed Measures for Protection of Water Resources: Estuarine Ecosystems. Version 1.0. Department of Water Affairs and Forestry, Pretoria, 1999, http://www.africanwater.org/dwaf_rdm_page.htm.
[22] 楊光華, 包安明, 陳曦, 劉海隆, 黃瑩, 史建康, 沈利強. 新疆博斯騰湖濕地生態質量的定量評價. 干旱區資源與環境, 2009, 23(2): 119- 124.
[23] 戴新, 丁希樓, 陳英杰, 王貴田, 王東偉. 基于AHP法的黃河三角洲濕地生態環境質量評價. 資源環境與工程, 2007, 21(2): 135- 139.
[24] 喻立, 王建力, 李昌曉, 朱嵬, 李志剛, 李健. 基于DPSIR與AHP的寧夏沙湖濕地健康評價. 西南大學學報: 自然科學版, 2014, 36(2): 124- 130.
[25] 孔紅梅, 趙景柱, 姬蘭柱, 陸兆華, 鄧紅兵, 馬克明, 張萍. 生態系統健康評價方法初探. 應用生態學報, 2002, 13(4): 486- 490.
[26] Meyer JL. Stream health: incorporating the human dimension to advance stream ecology. Journal of the North American Benthological Society, 1997, 16(2): 439- 447.
[27] Kingsford R T. Aerial survey of waterbirds on wetlands as a measure of river and floodplain health. Freshwater Biology, 1999, 41(2): 425- 438.
[28] 金顯仕. 渤海主要漁業生物資源變動的研究. 中國水產科學, 2000, 7(4): 22- 26.
[29] 單秀娟, 金顯仕, 李忠義, 陳云龍, 戴芳群. 渤海魚類群落結構及其主要增殖放流魚類的資源量變化. 漁業科學進展, 2012, 33(6): 1- 9.
[30] 陳建, 王世巖, 毛戰坡. 1976- 2008年黃河三角洲濕地變化的遙感監測. 地理科學進展, 2011, 30(5): 585- 592.
[31] 孫曉宇, 蘇奮振, 呂婷婷, 仉天宇, 吳迪, 付敏. 黃河三角洲濕地資源時空變化分析. 資源科學, 2011, 33(12): 2277- 2284.
[32] 黃葵, 石達扎實, 鄧春蕾, 杜凱. 黃河口近海生態系統與入海徑流的響應關系. 人民黃河, 2012, 34(11): 66- 69.
Assessment of the ecosystem health of the Yellow River Estuary based on the pressure-state-response model
NIU Mingxiang1,3,4, WANG Jun1,2,3,4,*, XU Binduo5
1YellowSeaFisheriesResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences,Qingdao266071,China2LaboratoryforMarineEcologyandEnvironmentalScience,QingdaoNationalLaboratoryforMarineScienceandTechnology,Qingdao266200,China3KeyLaboratoryofSustainableDevelopmentofMarineFisheries,MinistryofAgriculture,Qingdao266071,China4ShandongProvincialKeyLaboratoryofFisheryResourcesandEcologicalEnvironment(SFREE),Qingdao266071,China5CollegeofFisheries,OceanUniversityofChina,Qingdao266003,China
As the main channel of matter exchange between riverine and marine environments, estuarine ecosystems have been subjected to growing environmental interference and disturbance. Anthropogenic activities and the interactions between land and sea considerably affect estuarine ecosystems and health, and they have resulted in challenges for ecosystem management. Ecosystem health assessment, a new method of ecosystem assessment, determines the current ecosystem structure and function, and provides substantial information necessary for effective ecosystem management. Therefore, for the management of the Yellow River Estuary, a pressure-state-response (PSR) method was used to assess the health status of the ecosystem. The estuary and the adjacent marine and terrestrial ecosystems were considered an entity under the broad definition of estuarine ecosystems. An ecosystem health assessment indicator system was developed, taking external pressure, ecosystem state, and response parameters into consideration to calculate indicators of regional ecosystem health. The health status of the Yellow River estuarine ecosystem was then assessed using a comprehensive evaluation index (CEI), including historical data from 1991. The results showed that the overall index of the Yellow River Estuary was 0.7427 in October 2013. In detail, the response index was 0.9055, which indicates that the Yellow River estuarine ecosystem was “very healthy,” suggesting the policy and behavior of local government, relevant departments, and individuals reduced the pressure on the regional environment to a certain extent. The pressure index was 0.8288, which indicates that the ecosystem was at a “good status,” but has been under growing pressure and its health has deteriorated. The state index was 0.6458, suggesting that the ecosystem is “unhealthy” and is under considerable pressure, requiring improvement. Overall, the current status of the Yellow River estuarine ecosystem was reasonably “healthy” as compared to that in 1991, but it has deteriorated. The state index showed the most serious decline among pressure, state, and response indexes. The main reasons for the health degradation of the Yellow River estuarine ecosystem were investigated by analyzing the index variation and its weight. The factors resulting in the deterioration included overfishing, unreasonable wetland development, over-farming in shallow seawater, and pollution. Therefore, actions should be taken to prevent further deterioration through ecological restoration and appropriate management of the Yellow River estuarine ecosystem. Any future development should be based on scientific planning for the sustainability of the ecosystem.
ecosystem; health assessment; PSR model; CEI (comprehensive evaluation index); Yellow River Estuary
公益性行業(農業)科研專項(201303050);黃海水產研究所級基本科研業務費(20603022013001);國家自然基金委員會-山東省人民政府聯合資助海洋科學研究中心項目(U1406403)
2015- 08- 13;
日期:2016- 06- 14
10.5846/stxb201508131702
*通訊作者Corresponding author.E-mail: wangjun@ysfri.ac.cn
牛明香, 王俊, 徐賓鐸.基于PSR的黃河河口區生態系統健康評價.生態學報,2017,37(3):943- 952.
Niu M X, Wang J, Xu B D.Assessment of the ecosystem health of the Yellow River Estuary based on the pressure-state-response model.Acta Ecologica Sinica,2017,37(3):943- 952.