高寒濕地植被生態(tài)恢復(fù)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系初探

摘要：為全面評(píng)價(jià)高寒濕地植被生態(tài)恢復(fù)質(zhì)量及生態(tài)恢復(fù)工程的效果，本研究采用專家咨詢?cè)u(píng)判法和主成分因子分析法，選用生態(tài)補(bǔ)償率、截流量、多蓋度、豐富度、均勻度、優(yōu)勢(shì)度、物種多樣性、植物生物量、根系抗張強(qiáng)度、群落穩(wěn)定性、有毒有害物種分蓋度、植被恢復(fù)速率等12個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)數(shù)據(jù)無(wú)量綱化處理進(jìn)行指標(biāo)間的計(jì)算，采用AHP法對(duì)各指標(biāo)賦予相應(yīng)的權(quán)重，采用矩陣計(jì)算得到人工植被恢復(fù)質(zhì)量評(píng)分。評(píng)價(jià)結(jié)果能直觀地反映出研究區(qū)域植被恢復(fù)效果，該評(píng)價(jià)方法能反映植被生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)效果，也考慮了與環(huán)境密切相關(guān)的植物生長(zhǎng)表征指標(biāo)，各項(xiàng)指標(biāo)互相關(guān)聯(lián)，容易獲取和計(jì)算，可以反映生態(tài)環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，從而科學(xué)有效客觀的達(dá)到評(píng)價(jià)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞：高寒濕地；生態(tài)恢復(fù)； 質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（41271094）、交通部西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目“公路建設(shè)中草原環(huán)境及濕地保護(hù)措施研究”（KY-1）資助

中圖分類號(hào)： S157；X171.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.04.033

高寒濕地環(huán)境中的道路改擴(kuò)建工程會(huì)涉及到高寒草墊生態(tài)系統(tǒng)、濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)以及生態(tài)功能區(qū)等生態(tài)環(huán)境敏感地區(qū)，其對(duì)沿線高寒植被及生態(tài)環(huán)境的影響程度、沿線破壞和擾動(dòng)后高寒植被和生態(tài)系統(tǒng)能否復(fù)得到恢復(fù)，是值得關(guān)注的問(wèn)題。

通過(guò)對(duì)高原濕地道路工程生態(tài)修復(fù)的系列研究[1-5]，結(jié)果表明，生態(tài)修復(fù)技術(shù)其作用和效果以及對(duì)沿路生態(tài)系統(tǒng)的影響是非常顯著的。高寒濕地生態(tài)環(huán)境中的植被對(duì)于形成和維持優(yōu)良環(huán)境生態(tài)質(zhì)量至關(guān)重要。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者（Turgen、Beard、任繼周、劉建秀等）建立了各種質(zhì)量評(píng)價(jià)方法[6-9]，評(píng)價(jià)指標(biāo)涉及了密度、蓋度、綠期、抗病性、質(zhì)地、均勻性、色澤、個(gè)人喜好等，但是從生態(tài)學(xué)和水土保持角度對(duì)高寒濕地植被群落的演替行為和系統(tǒng)的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)很少。

當(dāng)前生態(tài)恢復(fù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)主要集中在生態(tài)恢復(fù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立、生態(tài)恢復(fù)的評(píng)價(jià)方法、生態(tài)恢復(fù)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)等幾個(gè)方面，生態(tài)恢復(fù)評(píng)價(jià)在生態(tài)恢復(fù)過(guò)程中具有十分重要的地位，應(yīng)該加強(qiáng)構(gòu)建全面綜合的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1 高寒濕地植被恢復(fù)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系建立的思路

人工恢復(fù)植被可以在較短時(shí)間內(nèi)抑制水土流失，穩(wěn)固邊坡，形成的植被能覆蓋裸露的地表，降低雨水的沖刷效應(yīng)，植物生長(zhǎng)一段時(shí)間后，即可形成層次分明的群落，垂直空間的結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化。

隨著植被群落的穩(wěn)定和演替的有序，其開始發(fā)揮更多的生態(tài)效應(yīng)，滿足系統(tǒng)的生態(tài)需求。植被恢復(fù)的目標(biāo)應(yīng)該是功能高效、長(zhǎng)期穩(wěn)定和景觀和諧。正確評(píng)價(jià)道路環(huán)境的人工植被恢復(fù)質(zhì)量的好壞，對(duì)于道路生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。

2 高寒濕地植被恢復(fù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的確立

用專家咨詢?cè)u(píng)判法和主成分因子分析法，確定12個(gè)單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。指標(biāo)應(yīng)盡量使測(cè)試對(duì)象定量化，便于比較分析，使復(fù)雜現(xiàn)象簡(jiǎn)單化，便于了解和溝通。指標(biāo)應(yīng)盡量反應(yīng)物種之間的競(jìng)爭(zhēng)和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性以及群落的生長(zhǎng)特征等。

（1）生態(tài)補(bǔ)償率（C1）生態(tài)補(bǔ)償率=人工恢復(fù)的各類綠地面積總量/工程建設(shè)占用的土地總面積×100%[10]。

（2）截流量（C2）恢復(fù)植被截流量采用霍頓入滲經(jīng)驗(yàn)公式：

F=x+yzn，式中z指降雨量（mm），x、y、n是系數(shù)，其中0.5

（3）多蓋度綜合級(jí)（C3）使用分級(jí)評(píng)分法估計(jì)，根據(jù)群落蓋度大小主要設(shè)5個(gè)等級(jí)：

蓋度>80%=5

蓋度為60%-80%=4

蓋度為40%-60%=3

蓋度為10%-40%，或者蓋度雖然<10%，但個(gè)體數(shù)很多=2

個(gè)體數(shù)量多，蓋度為1%～10%，或者蓋度雖然>10%，但個(gè)體數(shù)稀少=1

第（4）至第（7）項(xiàng)指標(biāo)中：S為樣方中的物種數(shù)，Pi為樣方中第i種的生物量占全部生物量的比例，λ為辛普森指數(shù)，Nmax為群落中最大種的生物量，N為群落總生物量[3]。

（8）生物量（C8）是指某一時(shí)刻單位面積內(nèi)實(shí)存生活的有機(jī)物質(zhì)（干重）總量。包括植物地上與地下部分總重量。

（9）植物根系抗張強(qiáng)度（C9）根的最終張力與根橫截面積的比值[10]。

（10）群落穩(wěn)定性（C10）衡量群落穩(wěn)定性的指標(biāo)很多，主要有物種組成、覆蓋度、生物量、物種數(shù)等。

（11）有毒有害物種分蓋度（C11）按照各樣地中有毒有害植物物種的蓋度，分別歸類到五個(gè)等級(jí)：Ⅰ類組（分蓋度20～35%）、Ⅱ類組（分蓋度36%～50%）、Ⅲ類組（分蓋度51%～65%）、Ⅳ類組（分蓋度66%～80%）、Ⅴ類組（分蓋度81%～95%）[3]。

（12）植被恢復(fù)速率（C12）研究結(jié)果表明植被覆蓋率達(dá)到60%以上，植被對(duì)坡面水土流失有明顯的保護(hù)作用[11]。因此，可以用計(jì)算恢復(fù)植被覆蓋率達(dá)到60%以上的時(shí)間來(lái)表示植被的恢復(fù)速率。

3 計(jì)算方法

3.1指標(biāo)權(quán)重計(jì)算方法

使用AHP層次分析法[11]，綜合計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重，建立判斷距陣：第一層次元素Ak作為指南，對(duì)第二層次元素C1至Cn產(chǎn)生影響，在Ak條件下根據(jù)專家綜合建議提出它們與綜合評(píng)價(jià)之間的相對(duì)重要性Cij；然后給予C1至Cn對(duì)應(yīng)值，其中Cij取值的標(biāo)準(zhǔn)，見表1：

根據(jù)表1提出的Cij標(biāo)度，將各評(píng)價(jià)指標(biāo)與評(píng)價(jià)目的進(jìn)行比較，得到關(guān)于評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)判距陣，然后進(jìn)行距陣運(yùn)算即可得出各指標(biāo)得權(quán)重。

3.2極差標(biāo)準(zhǔn)法數(shù)據(jù)無(wú)量綱處理

比較各指標(biāo)和計(jì)算指標(biāo)的計(jì)算，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)無(wú)量綱處理。標(biāo)準(zhǔn)型無(wú)量綱處理的公式為：

式中：ai、bi是第i個(gè)指數(shù)的上下限，Ri是基本數(shù)據(jù)無(wú)量綱后的結(jié)果，表示指標(biāo)與理想值的接近程度，取值范圍0-1。公式1用于促進(jìn)型指標(biāo)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)xi越大，對(duì)植被的恢復(fù)質(zhì)量越具有促進(jìn)作用。公式2用于限制型指標(biāo)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)xi越大，對(duì)植被的恢復(fù)越具有阻礙作用。

3.3指標(biāo)的上、下限

參考相關(guān)研究，數(shù)據(jù)計(jì)算要簡(jiǎn)便、實(shí)用、可操作性強(qiáng)，確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的上下限，結(jié)果見表2。

（2）植物生長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，見表3。

3.4評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合計(jì)算與權(quán)重計(jì)算

根據(jù)表1提出的Cij標(biāo)度，將各評(píng)價(jià)指標(biāo)與評(píng)價(jià)目的進(jìn)行比較，得到關(guān)于12個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)判距陣根據(jù)公式：C對(duì)Ak的權(quán)重向量，權(quán)重，可計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重結(jié)果。

指標(biāo)數(shù)據(jù)無(wú)量綱處理后，得到無(wú)量綱數(shù)值Ri，每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重通過(guò)AHP判斷矩陣法得到，將兩值相乘得到的每個(gè)指標(biāo)的綜合值。

4 結(jié)論

該評(píng)價(jià)體系能初步反映植被生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)效果，也考慮了與環(huán)境密切相關(guān)的植物生長(zhǎng)表征指標(biāo)，各項(xiàng)指標(biāo)互相關(guān)聯(lián)，容易獲取和計(jì)算，可以反映生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的現(xiàn)狀，評(píng)價(jià)結(jié)果能直觀地反映出研究區(qū)域植被恢復(fù)效果，從而科學(xué)有效客觀的達(dá)到評(píng)價(jià)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的目的。但隨著對(duì)植被恢復(fù)研究的深入，評(píng)價(jià)指標(biāo)和模型還需不斷修正和完善，計(jì)算辦法有待進(jìn)一步優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1]陳蓓，孫輝，秦紀(jì)洪，等.朗川公路若爾蓋濕地段人工移栽草皮的群落生態(tài)學(xué)研究[J].水土保持研究，2007，14（02）： 68-71.

[2]陳蓓，孫輝，秦紀(jì)洪，等.高寒地區(qū)道路工程的生態(tài)效應(yīng)及其生態(tài)恢復(fù)研究進(jìn)展[J].四川環(huán)境，2009，28（02）：102-105.

[3]馬睿，孫輝，陳蓓，等.若爾蓋郎川公路建設(shè)區(qū)有毒有害植物擴(kuò)散及生態(tài)安全性評(píng)價(jià)[J].世界科技研究與發(fā)展，2006，

28（03）：70-75.

[4]陳蓓，馬睿，秦紀(jì)洪，等.若爾蓋濕地段公路建設(shè)區(qū)人工恢復(fù)植被多樣性與相似性研究[J].水土保持研究，2013，20（04）.

[5]陳蓓，馬睿，秦紀(jì)洪，等.若爾蓋濕地公路建設(shè)生態(tài)恢復(fù)中植物地上生物量研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，54（19）.

[6] Turgeon AJ. Turfgrass Management [J].Prentice Ha11. 1996：40-67.

[7] Beard JB. Tturf Management for Golf Courses [J].1984： 26-30，134-168，212-230.

[8]任繼周.草業(yè)科學(xué)研究方法[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社. 1998：382-390.

[9]劉建秀.草坪坪用價(jià)值綜合評(píng)價(jià)體系的探討——Ⅰ.評(píng)價(jià)體系的建立[J].中國(guó)草地，1993，（01）：44-47.

[10]丁婧，趙文武.生態(tài)恢復(fù)評(píng)價(jià)研究進(jìn)展與展望：第5屆國(guó)際生態(tài)恢復(fù)學(xué)會(huì)大會(huì)會(huì)議述評(píng)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，（09）.

[11] Clements FE.Nature and structure of the climax [J]. J Ecol.1936，（24）：252-284.

作者簡(jiǎn)介：陳蓓，碩士，講師，研究方向：生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、工程項(xiàng)目管理。