基于PSR模型評(píng)價(jià)天津?yàn)I海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康

李 曉

（中國(guó)海洋大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院 青島市 266100）

濱海濕地是指沿海岸線(xiàn)分布的低潮時(shí)水深不超過(guò)6 m 的濱海淺水區(qū)域到陸域受海水影響的過(guò)飽和低地的一片區(qū)域（國(guó)家海洋局908 專(zhuān)項(xiàng)辦公室，2006）。濱海濕地是人類(lèi)主要的居住地區(qū)，具有很高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。近些年來(lái)，隨著我國(guó)沿海經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、人口劇增以及城市化進(jìn)程的加快，我國(guó)沿海地區(qū)開(kāi)發(fā)活動(dòng)逐漸加劇，使得人類(lèi)對(duì)濱海濕地資源的開(kāi)發(fā)力度加大，大量的濕地圍墾和油氣田開(kāi)發(fā)活動(dòng)干擾著濱海濕地的生態(tài)系統(tǒng)健康，沿岸及流域的污染物排放使得濱海濕地的污染加重，濱海濕地中人類(lèi)社會(huì)與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾日益突出，從而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的健康面臨嚴(yán)重威脅。濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康問(wèn)題也越來(lái)越受到人們的關(guān)注和重視，這也直接影響到了對(duì)濱海濕地的管理。

濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)強(qiáng)大、復(fù)雜和動(dòng)態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)（Paul，2000；李玉鳳，2010），要全面地評(píng)價(jià)它的健康現(xiàn)狀需要多指標(biāo)來(lái)綜合評(píng)價(jià)。在充分考慮濱海濕地系統(tǒng)整體性、敏感性的情況下，選擇以“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)（PSR）”模型為基礎(chǔ)，利用T L Saaty 的標(biāo)度法，建立濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)體系。旨在評(píng)價(jià)濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)在濕地開(kāi)發(fā)、環(huán)境污染等一系列人類(lèi)活動(dòng)干擾下的健康現(xiàn)狀，并分析濱海濕地管理和保護(hù)現(xiàn)狀，修正人類(lèi)不合理的資源開(kāi)發(fā)與利用行為，可以為天津市保護(hù)天津?yàn)I海濕地生態(tài)系統(tǒng)，更好地管理濱海濕地，合理利用濱海濕地資源提供科學(xué)依據(jù)，具有重要的意義（王斌，2011）。

1 研究區(qū)域概況

我國(guó)濕地面積大、類(lèi)型多，其中，長(zhǎng)江口以北的沿海灘涂是我國(guó)濕地9 大主要分布區(qū)之一，天津濕地就是屬于這個(gè)區(qū)域中的渤海灣沿海濕地，天津的大部分濕地都集中在濱海地區(qū)，瀕臨渤海灣，是海河水系諸多河流入海的地方。七里海濕地（N39°16′—39°19′、E117°27′—117°38′）地處天津市寧河縣西南部，與濱海新區(qū)接壤，位于天津古海岸與濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)。七里海濕地歷史上是眾水匯流之地，現(xiàn)仍與津唐運(yùn)河、潮白河、曾口河等河流相連，潮白新河從北向南穿七里海而過(guò)，將七里海分為東海和西海，東海為水庫(kù)和蘆葦沼澤，面積約16.26 km2，西海為葦海，面積約32.27 km2，潮白新河及河灘地面積約8.00 km2。七里海濕地最大蓄水量0.8 ～1 億m3，年均氣溫11.2 ℃，年均降水量600 mm（秦磊，2012）。該區(qū)濕地土壤鹽漬化嚴(yán)重（賀強(qiáng)，2010），普遍含鹽量較高（張璐，2010），為鹽生植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供了適宜的生境，因而鹽生植物資源比較豐富，大多數(shù)的植物種類(lèi)分布集中，成片生長(zhǎng)。

近年來(lái)，天津加快了經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐。受水產(chǎn)養(yǎng)殖、港口建設(shè)、濱海旅游和圍海造陸等人類(lèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響，天津?yàn)I海濕地生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了較大變化。

基于天津環(huán)境建設(shè)發(fā)展方向和社會(huì)需求，濱海濕地的保護(hù)和管理非常重要。

2 評(píng)價(jià)體系的建立

2.1 PSR 模型

1979年，加拿大統(tǒng)計(jì)學(xué)家Rapport 和Friend提出了人類(lèi)和環(huán)境相互作用的思想產(chǎn)生的“壓力-狀 態(tài)-響 應(yīng)（Pressure-State-Response，PSR）”模型（FAO，1997）。經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）和聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）將該模型體系發(fā)展完善，并應(yīng)用于研究環(huán)境問(wèn)題（Rainer，2000）。PSR 模型為綜合、有效地反映生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)涵、基本要素、系統(tǒng)內(nèi)外部關(guān)系等復(fù)雜問(wèn)題提供了一個(gè)簡(jiǎn)潔的研究思路（楊一鵬，2004）。在該模型中“壓力”是指人類(lèi)活動(dòng)和自然變化等影響生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展的因素；“狀態(tài)”是指生態(tài)環(huán)境惡化或改善的程度；“響應(yīng)”是指人們?yōu)榱烁纳骗h(huán)境而做出的政策及制度方面的措施。

2.2 評(píng)價(jià)體系結(jié)構(gòu)

PSR 模型中的具體指標(biāo)可以是定量數(shù)值或者定性的描述性文字?；赑SR 模型的濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)分為3 個(gè)層次，第一層是目標(biāo)層，即天津?yàn)I海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康；第二層是準(zhǔn)則層，包含了壓力（Pressure）、狀態(tài)（State）和響應(yīng)（Response）3 部分；第三層是指標(biāo)層，包含了若干個(gè)具體指標(biāo)項(xiàng)，這些指標(biāo)是指標(biāo)體系中最小的組成單位（見(jiàn)表1）。

表1 濱海濕地生態(tài)健康評(píng)價(jià)體系

1）壓力層指標(biāo)

壓力是指廣泛、間接影響濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的因素，主要選擇反映人類(lèi)干擾狀況的人口密度和人類(lèi)干擾指數(shù)（秦磊，2013）。其中，人口密度是行政區(qū)域或人口普查區(qū)域的人口數(shù)量和面積的比值。

2）狀態(tài)層指標(biāo)

狀態(tài)指濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀或者變化趨勢(shì)，是壓力作用的結(jié)果，與壓力構(gòu)成了最直接的因果關(guān)系，同時(shí)也是響應(yīng)的最終目標(biāo)。從環(huán)境質(zhì)量和生物2 個(gè)方面考慮，初步選取了評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3）響應(yīng)層指標(biāo)

響應(yīng)是人們?yōu)轭A(yù)防或改善環(huán)境狀態(tài)變化而采取的對(duì)策，與壓力構(gòu)成了因果關(guān)系，通過(guò)改變響應(yīng)手段來(lái)減輕壓力的影響，進(jìn)而改善生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)。反映人類(lèi)為減緩生態(tài)危機(jī)和生態(tài)破壞的主觀(guān)行為，如人類(lèi)為維持生態(tài)系統(tǒng)功能進(jìn)行的投入、所采取的工程以及宣傳教育行為（王斌，2012）。

2.3 濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康分級(jí)

把濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)整體健康程度劃分為5個(gè)等級(jí)，依次為很健康、健康、較健康、一般病態(tài)、疾病，分別由數(shù)字0~10 表示（見(jiàn)表2）。

2.4 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

所涉及的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的確定，主要通過(guò)查閱相關(guān)歷史文獻(xiàn)資料、相關(guān)研究及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合天津地區(qū)的實(shí)際情況而確定。按照濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)總體的健康度分級(jí)，每一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)分為5 級(jí)，每一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化分值區(qū)間，指標(biāo)得分是根據(jù)指標(biāo)數(shù)值的大小在區(qū)間內(nèi)酌情給分。各項(xiàng)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的分級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3、表4、表5。

表2 評(píng)價(jià)等級(jí)及評(píng)價(jià)分值

表3 壓力層指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)

表4 狀態(tài)層指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)

表5 響應(yīng)層指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)

2.5 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

根據(jù)構(gòu)造的層次結(jié)構(gòu)模型及各層次指標(biāo)間的相互關(guān)系，利用T L Saaty 的1~9 標(biāo)度法（Saaty，1980）對(duì)各層次因素分別進(jìn)行兩兩比較，并建立判斷矩陣。計(jì)算得到各指標(biāo)的權(quán)重值，并對(duì)判斷矩陣進(jìn)行了一致性檢驗(yàn)，指標(biāo)權(quán)重均小于0.1，獲得了很好的一致性（見(jiàn)表6）。

表6 濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康指標(biāo)權(quán)重

3 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

這里自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源于天津統(tǒng)計(jì)年鑒、天津?yàn)I海新區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒（天津市濱海新區(qū)統(tǒng)計(jì)局，2008-2010；天津市統(tǒng)計(jì)局，1988-2010），還有部分?jǐn)?shù)據(jù)是使用“我國(guó)近海海洋綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)”專(zhuān)項(xiàng)的“海島海岸帶衛(wèi)星遙感調(diào)查與研究”和“我國(guó)海洋災(zāi)害調(diào)查專(zhuān)題—濱海濕地專(zhuān)題調(diào)查”等調(diào)查數(shù)據(jù)和資料的分析整理基礎(chǔ)上，其余參數(shù)引自公開(kāi)的統(tǒng)計(jì)公報(bào)和文獻(xiàn)資料等。

部分指標(biāo)的計(jì)算公式及參考標(biāo)準(zhǔn)如下：

3.1 人類(lèi)干擾指數(shù)（HDI）

式中，S1為耕地面積，S2為城鎮(zhèn)居民用地面積，S 為土地總面積。

3.2 土地利用強(qiáng)度（林和山，2012）（LUI）

式中：AI為指標(biāo)適用范圍內(nèi)第i 種土地利用類(lèi)型面積，A 為指標(biāo)適用范圍的面積，Ci為第i 種土地利用類(lèi)型的權(quán)重。研究主要考慮受人類(lèi)活動(dòng)影響較強(qiáng)的建設(shè)用地、耕地兩類(lèi)土地利用類(lèi)型。

3.3 底棲生物多樣性指數(shù)（H）

底棲生物多樣性指數(shù)統(tǒng)一采用香農(nóng)—威弗多樣性指數(shù)（H），它綜合了群落的豐富性和均勻性?xún)蓚€(gè)方面的影響（孟偉，2009），其計(jì)算公式為：

式中：Pi是第i 種的個(gè)體數(shù)（或生物量）與該樣方總個(gè)體數(shù)（或生物量）之比值，s 為樣方種數(shù)。

3.4 水質(zhì)狀況

文中采用綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)所有污染因子的超標(biāo)狀況。綜合污染指數(shù)法采用半集均方差模式，它不僅通過(guò)算術(shù)平均值考慮某一因子指數(shù)對(duì)環(huán)境的影響，也通過(guò)半集均方差對(duì)因子指數(shù)中的大值給予較大權(quán)重，該模式能較確切反映環(huán)境質(zhì)量狀況（孟偉，2005）。

評(píng)價(jià)因子算術(shù)平均（S）：

式中Si=Ci/Cis，Si為污染物i 的單因子評(píng)價(jià)指數(shù)；Ci為實(shí)測(cè)污染i 的含量（mg/dm3），參考海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的I 類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)家海洋局，1997）。

半集均方差（Sh）：

式中：S 為某因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)的算術(shù)平均值；n為污染物因子個(gè)數(shù)；Sh為半集均方差；m 為大于中位數(shù)半集的指數(shù)個(gè)數(shù)。且有：m=n/2（n 為偶數(shù)），m=（n-1）/2（n 為奇數(shù)）。

水質(zhì)綜合污染指數(shù)（WPI）：

3.5 海岸植被覆蓋度指數(shù)（CVFI）

研究參照《生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》（國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局，2006），計(jì)算公式為：

式中：Ai為指標(biāo)適用范圍內(nèi)第i 種植被類(lèi)型面積，A 為指標(biāo)適用范圍的面積，Ci為第i 種植被類(lèi)型覆蓋度權(quán)重。

3.6 濕地自然性指數(shù)（WNI）

濕地自然性指數(shù)用于表征了天然和人工濕地的面積及其占評(píng)價(jià)單元總面積的比例，天然濕地面積越大，所占比例越高，濕地自然性越好，反之則自然性越差。

式中：An、Aa、A 分別為天然濕地、人工濕地和指標(biāo)適用范圍面積；Cn和Ca則分別為天然濕地和人工濕地的權(quán)重因子，為了使WNI 值范圍在0~1 之間，取Cn為1，Ca為0.5。當(dāng)整個(gè)濕地均為天然濕地時(shí)，濕地自然性最好，WNI 值為1；當(dāng)沒(méi)有任何天然濕地和人工濕地時(shí)，WNI 值為0。

3.7 濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)

采用公式計(jì)算出濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)

式中：I 為濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)分值，Wi為第i 個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值，Xi為第i 個(gè)指標(biāo)的評(píng)分。

4 結(jié)論

文中基于“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)（Pressure-State-Response，PSR）”模型構(gòu)建了一套完整、可操作性強(qiáng)的濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)體系和評(píng)價(jià)方法。利用近年來(lái)獲取的資料和數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)天津?yàn)I海濕地生態(tài)系統(tǒng)壓力、狀態(tài)、響應(yīng)的分別評(píng)價(jià)及三者間相互作用機(jī)制的分析，揭示了天津?yàn)I海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況：

對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)逐一打分，最終得分為5.7 分，按照濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康程度分級(jí)，天津七里海濕地處于較健康水平，但同時(shí)存在一些生態(tài)環(huán)境和管理問(wèn)題。從各項(xiàng)指標(biāo)得分上看，水質(zhì)狀況、水源補(bǔ)給率和污水處理率這幾項(xiàng)指標(biāo)分值較低，這與天津七里海濕地以及我國(guó)濱海濕地實(shí)際存在的困擾其可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境和管理問(wèn)題大致相同，說(shuō)明該評(píng)價(jià)體系對(duì)于評(píng)價(jià)濱海濕地類(lèi)型具有較強(qiáng)的操作性，可以切實(shí)反映出濱海濕地面臨的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，可以為環(huán)境管理決策部門(mén)對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和管理提供有力的技術(shù)支持，可以供其他濱海地區(qū)濕地評(píng)價(jià)時(shí)參考。

然而，為有效遏制天津?yàn)I海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的惡化態(tài)勢(shì)，務(wù)必加強(qiáng)濱海濕地的保護(hù)與管理：（1）科學(xué)規(guī)劃、合理開(kāi)發(fā)濱海濕地資源，加強(qiáng)圍填海管理，濱海濕地的開(kāi)發(fā)利用應(yīng)是可持續(xù)的利用，應(yīng)做好濱海濕地功能區(qū)劃，科學(xué)統(tǒng)籌、綜合利用濱海資源；（2）發(fā)展綠色的生態(tài)經(jīng)濟(jì)，加強(qiáng)入海污染物控制與治理，尤其是加強(qiáng)對(duì)沿岸的工業(yè)污染源以及油氣田開(kāi)采的監(jiān)督與管理，采用先進(jìn)的污染控制技術(shù)，有效地控制污染物的排放，改善濱海濕地的環(huán)境質(zhì)量；（3）加強(qiáng)濱海濕地自然保護(hù)區(qū)的建設(shè)和灘涂資源的管理，保護(hù)濱海生物多樣性，尤其是對(duì)丹頂鶴等珍稀鳥(niǎo)類(lèi)以及堿蓬濕地的保護(hù)；（4）因地制宜，優(yōu)化利用濱海濕地資源，提高人工濕地綜合效益。（5）增強(qiáng)法制建設(shè)，制定專(zhuān)門(mén)的濱海濕地保護(hù)法律法規(guī)，切實(shí)保障濱海濕地的管理與保護(hù)；（6）加強(qiáng)輿論的宣傳，提高公眾參與意識(shí)，讓公眾積極參與到濱海濕地的保護(hù)工作中來(lái)。

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