基于PSR模型的鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)系統(tǒng)研究

向麗雄，謝正磊，2*，杜澤兵，謝 超，張禾子，江英輝，吳玉立

(1.江西師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院，江西南昌 330022；2.鄱陽湖濕地與流域研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西南昌 330022)

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基于PSR模型的鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)系統(tǒng)研究

向麗雄1，謝正磊1，2*，杜澤兵1，謝 超1，張禾子1，江英輝1，吳玉立1

(1.江西師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院，江西南昌 330022；2.鄱陽湖濕地與流域研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西南昌 330022)

[目的]研究鄱陽湖生態(tài)恢復(fù)工程對濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的影響。[方法]以PSR概念模型為基礎(chǔ)，構(gòu)建了包含3個子系統(tǒng)22個指標(biāo)的鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系和綜合評價模型，對1990、1996、2002、2006和2012年鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行評價。[結(jié)果]1990、1996、2002、2006和2012年鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)分別處于輕微病態(tài)、輕微病態(tài)、亞健康、亞健康、亞健康狀態(tài)。這說明鄱陽湖生態(tài)恢復(fù)工程成效比較顯著，濕地管理水平和機(jī)構(gòu)設(shè)置能力有所提升。[結(jié)論]該研究為鄱陽湖濕地的管理和生態(tài)修復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)。

PSR模型；濕地生態(tài)系統(tǒng)；健康評價；鄱陽湖

1998年以來，國家在鄱陽湖地區(qū)實(shí)施了大規(guī)模的退田還濕、退田還湖等生態(tài)恢復(fù)工程，對鄱陽湖地區(qū)居民生計(jì)、人類福祉、生態(tài)服務(wù)效益等具有重大影響[1]。濕地作為一個獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)，在供給、文化、調(diào)節(jié)、支持服務(wù)方面對人類社會影響很大，目前濕地生態(tài)系統(tǒng)已成為熱點(diǎn)研究領(lǐng)域[2]。近些年來，湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康評價指標(biāo)逐漸建立起來[3]。國外早已對湖泊濕地健康評價進(jìn)行研究，國內(nèi)研究主要是從20世紀(jì)末開始，我國學(xué)者也取得一些研究成果，如湖濱帶退化生態(tài)系統(tǒng)[4]、新疆艾比湖[3]、濱海濕地[5]、青海省三江源[6]等。PSR(壓力-狀態(tài)-響應(yīng))模型具有很強(qiáng)的內(nèi)在邏輯和因果關(guān)系，可作為濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價的指標(biāo)分類體系[7]。為了評估鄱陽湖生態(tài)恢復(fù)工程對濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的影響，筆者基于PSR模型，對生態(tài)恢復(fù)工程實(shí)施前后10年左右的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行評價，以期為鄱陽湖濕地管理和內(nèi)部機(jī)制建設(shè)提供決策參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

鄱陽湖位于江西省的北部，匯集贛、撫、信、饒、修五河來水，經(jīng)九江市湖口縣注入長江，是我國最大的淡水湖。湖泊豐水季節(jié)波濤翻涌，水天相連；枯水季節(jié)洲灘出露，枯水一線，水位具有明顯的季節(jié)差異性。同時，鄱陽湖濕地是重要候鳥棲息地，每年都有許多珍稀鳥禽來此度冬。該區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，降水比較多，四季分異明顯。受東南季風(fēng)影響，鄱陽湖年降雨量超過1 000 mm，因而有“澤國芳草碧，梅黃煙雨中”的濕潤季風(fēng)型氣候特征，并成為南方著名的濕地魚米之鄉(xiāng)。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 研究方法

2.1.1 評價指標(biāo)體系的構(gòu)建。 根據(jù)鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的特征，構(gòu)建PSR概念模型，依據(jù)評價指標(biāo)選取的可操作性、整體性、易獲得性等原則，以及鄱陽湖濕地自身的特點(diǎn)以及前人的研究，將經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)等方面指標(biāo)綜合起來，可以將22個評價指標(biāo)歸類為壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個子系統(tǒng)，構(gòu)建鄱陽湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系(表1)。

2.1.2 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值的確定。綜合國內(nèi)外濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價的研究成果及其經(jīng)驗(yàn)，以及鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)際情況，對各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)值的確定，然后征詢專家們意見和參照其他研究標(biāo)準(zhǔn)，各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值及其確定依據(jù)見表2。

2.1.3 指標(biāo)權(quán)重的確立。指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值確定之后，采用層析分析法(AHP)確定鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的指標(biāo)權(quán)重。邀請?jiān)擃I(lǐng)域?qū)＜覍?gòu)建的鄱陽湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系中的各個指標(biāo)投票決定健康等級，構(gòu)成評判集，賦予權(quán)重，利用Yaahp 10．2軟件計(jì)算分析得出鄱陽湖生態(tài)系統(tǒng)各指標(biāo)兩兩比較決策矩陣，并計(jì)算出各指標(biāo)歸一化指標(biāo)權(quán)重系數(shù)。再通過一致性檢驗(yàn)，最后得出壓力(B1)、狀態(tài)(B2)、響應(yīng)(B3)3 個子系統(tǒng)各指標(biāo)的權(quán)重向量(表1)。

2.1.4 綜合量度模型的構(gòu)建。通過構(gòu)建指標(biāo)體系，得出鄱陽湖生態(tài)系統(tǒng)3個指標(biāo)體系的權(quán)重向量之后，結(jié)合專家的意見和前人的研究，對其濕地評價模型進(jìn)行構(gòu)建。濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)(E)為：

表1 鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系

表2 鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價分級標(biāo)準(zhǔn)

式中，E表示濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的綜合指數(shù)；Wi表示各指標(biāo)的權(quán)重；Xi表示各指標(biāo)賦值結(jié)果。根據(jù)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)所E所對應(yīng)的等級，將濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況劃分為很健康、健康、亞健康、輕微病態(tài)、病態(tài)5個等級。

2.2 數(shù)據(jù)來源

社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要包括人口密度、人均水資源量、水資源開發(fā)利用率、萬元GDP的COD排放強(qiáng)度、濕地管理水平、城鎮(zhèn)污水處理率等數(shù)據(jù)，主要來源于《江西省統(tǒng)計(jì)年鑒》(1990年、1996年、2002年、2006年、2012年)[8]、《中國農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》(1990年、1996年、2002年、2006年、2012年)和政府工作報(bào)告。水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于南昌市水文局、江西省環(huán)保廳等單位的站點(diǎn)監(jiān)測資料，同時到鄱陽湖實(shí)地調(diào)查獲得數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 各指標(biāo)權(quán)重分析

基于專家打分投票法構(gòu)建判斷矩陣，在層次分析法(AHP)的基礎(chǔ)上，分析不同子系統(tǒng)中各指標(biāo)的權(quán)重。其中，壓力指標(biāo)、狀態(tài)指標(biāo)和響應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重分別為0.507 6、0.252 1和0.240 3。其中，狀態(tài)指標(biāo)中環(huán)境狀態(tài)的權(quán)重大于生態(tài)狀態(tài)和功能狀態(tài)，權(quán)重分別為0.095 9、0.087 1和0.069 1(表1)。根據(jù)專家打分的結(jié)果及權(quán)重的分析，壓力指標(biāo)是反映湖泊健康的最重要的指標(biāo)，狀態(tài)指標(biāo)次之，響應(yīng)指標(biāo)最低。壓力指標(biāo)中，人口密度、萬元GDP的COD排放量和水土流失3個指標(biāo)具有較高的權(quán)重，反映了人類活動及其強(qiáng)度對湖泊濕地的健康程度影響很大。狀態(tài)層又進(jìn)步細(xì)化劃分為生態(tài)狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)和功能狀態(tài)，根據(jù)專家打分結(jié)果，環(huán)境狀態(tài)權(quán)重最高，其中濕地水質(zhì)比重最高，說明鄱陽湖濕地的水質(zhì)對人類生產(chǎn)生活和生物繁殖、多樣性具有較大影響。響應(yīng)指標(biāo)中，濕地管理水平和工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放率占有較大比重，分別為0.111 0和0.065 8，表明鄱陽湖濕地管理機(jī)構(gòu)、人員管理素質(zhì)以及工農(nóng)業(yè)達(dá)標(biāo)排水等因素對湖泊濕地的健康程度影響較大。

3.2 各評價指標(biāo)綜合得分

由于鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)中各項(xiàng)評價指標(biāo)的類型復(fù)雜多樣，各系數(shù)之間的量綱不統(tǒng)一，不便統(tǒng)計(jì)，各指標(biāo)之間缺乏可比性。同時又由于資料來源、數(shù)據(jù)等有偏差，因此為了便于比較和計(jì)算，依據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會和自然環(huán)境特點(diǎn)，并參考其他研究結(jié)果，結(jié)合專家們的意見，得到1990、1996、2002、2006、2012年的評價結(jié)果(表3)。綜合評價結(jié)果表明，鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)1990、1996、2002、2006和2012年分別處于輕微病態(tài)、輕微病態(tài)、亞健康、亞健康、亞健康狀態(tài)。

4 結(jié)論與討論

鄱陽湖濕地是我國第一大淡水湖生態(tài)濕地，其生態(tài)系統(tǒng)健康評價對于同類湖泊濕地評價具有重要意義。根據(jù)健康評價原理和湖泊濕地現(xiàn)狀特點(diǎn)，從壓力-狀態(tài)-響應(yīng)3個方面選取了人口密度、人均水資源量、水資源開發(fā)利用率、濕地水質(zhì)、濕地管理水平等22個指標(biāo)，構(gòu)建了鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系和綜合評價模型，對鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)1990、1996、2002、2006和2012年的健康狀況進(jìn)行評價，從時間的角度上分析了自退田還濕生態(tài)工程以來鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康評價水平。綜合評價結(jié)果表明，鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)1990、1996、2002、2006和2012年分別處于輕微病態(tài)、輕微病態(tài)、亞健康、亞健康、亞健康狀態(tài)。評價結(jié)果反映了自1998年退田還濕生態(tài)工程以來，鄱陽湖生態(tài)環(huán)境及濕地生態(tài)服務(wù)功能得到加強(qiáng)。評價結(jié)果基本上反映了鄱陽湖濕地的健康狀況，說明構(gòu)建的評價指標(biāo)體系和建立的綜合評價模型是可行的。限于資料的有限，一些重要指標(biāo)沒有包括在內(nèi)，希望在以后的研究中能夠更加系統(tǒng)全面。從時間差異方面來看，由于生態(tài)系統(tǒng)具有敏感性和脆弱性的特點(diǎn)，鄱陽湖濕地在2006年?duì)顟B(tài)指標(biāo)表現(xiàn)為輕微病態(tài)，說明有一些因素在干擾著湖泊的健康水平。同時在1998年以前鄱陽湖濕地健康評價水平為輕微病態(tài)，1998年生態(tài)工程以后健康狀況有所提高，這與Ren等[9]的研究結(jié)果一致。

表3 不同年份鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)健康等級

[1] 姜魯光.退田還湖后鄱陽湖區(qū)洪水調(diào)蓄功能的多情景模擬[J].資源科學(xué)，2010，32(5)：817-823.

[2] 劉興土.我國濕地的主要生態(tài)問題及治理對策[J].濕地科學(xué)與管理，2007，3(1)：18-23.

[3] 任建麗，金海龍，葉茂，等.基于PSR模型對艾比湖流域生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2012(2)：37-41.

[4] 王潛，李海濤，梁濤，等.2009.湖濱帶退化生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009(5)：2226-2228，2288.

[5] 林和山，陳本清，許德偉，等.基于PSR模型的濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價：以遼河三角洲濱海濕地為例[J].臺灣海峽，2012(3)：420-428，447.

[6] 賈慧聰，曹春香，馬廣仁，等.青海省三江源地區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價[J].濕地科學(xué)，2011(3)：209-217.

[7] 麥少芝，徐頌軍，潘穎君.PSR模型在濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價中的應(yīng)用[J].熱帶地理，2005，25(4)：317-321.

[8] 江西省統(tǒng)計(jì)局，國家統(tǒng)計(jì)局江西調(diào)查總隊(duì).江西統(tǒng)計(jì)年鑒(1990，1996，2002，2006，2012)[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，1990，1996，2002，2006，2012.

[9] REN L，LIU J T，NI J J，et al.Health evaluation of a lake wetland ecosystem based on the TOPSIS method[J].Polish journal of environmental studies，2014，23(6)：2183-2190.

Establishment of an Indicator System for Health Assessment of Wetland Ecosystem in Poyang Lake Based on PSR

XIANG Li-xiong1, XIE Zheng-lei1,2*, DU Ze-bing1et al

(1. School of Geography & Environment, Jiangxi Normal University, Nanchang, Jiangxi 330022; 2. Key Laboratory of Poyang Lake Wetland & Watershed Research, Ministry of Education, Nanchang, Jiangxi 330022)

[Objective] The study aims to discuss the effects of ecological restoration projects in Poyang Lake on the wetland ecosystem. [Method] Based on the Pressure-State-Response (PSR) conceptual model, a health assessment indicator system of wetland ecosystem in Poyang Lake (consisting of 22 indicators grouped into pressure, state and response subsystems) and the comprehensive evaluation model were constructed, and health states of the wetland system in 1990, 1996, 2002, 2006, and 2012 were finally assessed. [Result] The wetland system in Poyang Lake was slightly morbid in 1990 and 1996, and then it was sub-healthy in 2002, 2006, and 2012. It shows that the ecological restoration projects in Poyang Lake were effective, and the level of wetland management and institution setting ability in Poyang Lake have improved. [Conclusion] The research provides scientific references for the management and ecological restoration of wetland in Poyang Lake.

PSR model; Wetland ecosystem; Health evaluation; Poyang Lake

國家自然科學(xué)基金(41361018)。

向麗雄(1994- )，男，江西九江人，本科生，專業(yè)：地理科學(xué)。*通訊作者，副教授，博士，從事湖泊濕地恢復(fù)與管理等研究。

2015-11-20

S 181

A

0517-6611(2015)35-105-03