洞庭湖濕地生態(tài)環(huán)境健康評價

毛曉茜

(湖南省生態(tài)環(huán)境事務(wù)中心，長沙 410000)

濕地被譽(yù)為“地球之腎”，具有獨(dú)特的水文、土壤與生物特征,與森林、海洋一起并稱為全球三大生態(tài)系統(tǒng)。由于濕地具有調(diào)節(jié)氣候、保持水土、凈化環(huán)境等生態(tài)功能，日益得到全世界的重視。北美洲、歐洲、亞洲和中國等地都對濕地進(jìn)行了相關(guān)研究。濕地評價是評價者對濕地生態(tài)系統(tǒng)的屬性與人類需求之間價值關(guān)系的反應(yīng)活動[1～4]。至2013年，中國濕地約有69.26%面臨過度放牧、污染和圍墾等威脅，對環(huán)境保護(hù)和社會發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。目前，中國缺乏系統(tǒng)的濕地生態(tài)系統(tǒng)評價理論和方法，難以滿足國內(nèi)以及國際濕地管理的需求。從2009年開始，中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所、中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所、中國可許愿南京地理與湖泊研究所、中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、北京林業(yè)大學(xué)和西南林業(yè)大學(xué)組成課題組，專題開展?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)評價指標(biāo)體系研究，為準(zhǔn)確評價濕地生態(tài)系統(tǒng)健康，科學(xué)的揭示生態(tài)系統(tǒng)評價標(biāo)準(zhǔn)提支撐[5～7]。

1 洞庭湖濕地概況

洞庭湖位于湖南省北部、長江中游荊江段南岸，北緯28° 30′～29° 31′、東經(jīng)111°40′～113°10′，總面積為2 579.2km2，湖盆周長為803.2km。環(huán)洞庭湖行政上跨常德、益陽、岳陽、長沙4個地級市37個縣(市、區(qū))。據(jù)統(tǒng)計，湖南省湖區(qū)有千畝以上堤垸215個(包括11個重點(diǎn)垸、24個蓄洪垸、180個千畝以上一般垸)，堤垸保護(hù)面積12 471 km2，人口1 008萬人，一線防洪堤長3 471 km，撇洪河支堤438 km，垸內(nèi)間堤391 km，內(nèi)河(湖)堤1 024 km。洞庭湖區(qū)域水產(chǎn)豐富，航運(yùn)便利，土質(zhì)肥沃，氣候溫和，雨量充沛，自然資源豐富，是我國重要的商品糧、淡水魚、棉、麻生產(chǎn)基地，國民生產(chǎn)總值占全省的23.9%。

洞庭湖濕地是中國最大的淡水濕地生態(tài)系統(tǒng)之一，主要由水面、洲灘、荻、湖草等身體元素構(gòu)成，形成鑲嵌交錯的格局,具有相當(dāng)豐富的自然環(huán)境和生態(tài)資源，形成環(huán)境調(diào)節(jié)功能，在調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、控制水土流失、維護(hù)生物多樣性等方面起著重要的作用。濕地保護(hù)面臨的最大問題是天然濕地面積驟減、濕地功能減弱、濕地生態(tài)環(huán)境退化，目前對濕地的結(jié)構(gòu)、功能、生物多樣性、系統(tǒng)性等基礎(chǔ)研究不足[8～13]，本文以洞庭湖濕地為研究區(qū)，依據(jù)濕地環(huán)境健康的評價手段，結(jié)合洞庭湖濕地的具體特點(diǎn)，從壓力、環(huán)境、生物、景觀和響應(yīng)共5個方面選取評價指標(biāo)，構(gòu)建濕地生態(tài)環(huán)境健康評價體系，對2014～2018年洞庭湖濕地進(jìn)行定性評價，探討濕地生態(tài)系統(tǒng)的演變過程。

2 評價指標(biāo)

2.1 評價指標(biāo)體系

指標(biāo)體系包括壓力指標(biāo)、環(huán)境指標(biāo)、生物指標(biāo)、景觀指標(biāo)和響應(yīng)指標(biāo)共5個一級指標(biāo)，16個二級指標(biāo)。評價指標(biāo)體系及權(quán)重見表1[14]。

表1 評價指標(biāo)體系及權(quán)重Tab.1 Evaluation index system and weight

2.2 指標(biāo)計算方法

2.2.1 壓力指標(biāo)的各項分權(quán)重和計算方法

壓力指標(biāo)的各項權(quán)重見表1。

計算方法：壓力指標(biāo)得分=0.3×人口密度得分+0.4×土地利用強(qiáng)度得分+0.3×水生生境干擾得分

2.2.2 環(huán)境指標(biāo)的各項分權(quán)重和計算方法

環(huán)境指標(biāo)的各項分權(quán)重見表1。

計算方法：環(huán)境指標(biāo)得分=0.3×地表水水質(zhì)狀況得分+0.1×綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)得分+0.2×枯水期徑流量占年均徑流量比例得分+0.1×土壤綜合污染指數(shù)得分+0.3×生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)得分

2.2.3 生物指標(biāo)的各項分權(quán)重和計算方法

生物指標(biāo)的各項分權(quán)重見表1。

計算方法：生物指標(biāo)得分=0.4×水生生物香農(nóng)多樣性指數(shù)得分+0.2×底棲動物耐污指數(shù)得分+0.3×鳥類種群指數(shù)得分

2.2.4 景觀指標(biāo)的各項分權(quán)重和計算方法

景觀指標(biāo)的各項分權(quán)重見表1。

計算方法：景觀指標(biāo)得分=0.5×景觀均勻度得分+0.5×森林覆蓋度得分

2.2.5 響應(yīng)指標(biāo)的各項分權(quán)重和計算方法

響應(yīng)指標(biāo)的各項分權(quán)重見表1。

計算方法：響應(yīng)指標(biāo)得分=0.2×環(huán)保投入占GDP比重得分+0.5×主要污染物減排完成情況得分+0.3×濕地退化指數(shù)得分

二級指標(biāo)的數(shù)據(jù)來源及計算方法具體見表2。

表2 評價指標(biāo)體系二級指標(biāo)一覽表Tab.2 List of secondary indexes of evaluation index system

2.3 濕地生態(tài)環(huán)境健康指數(shù)(WHI)

2.3.1 計算方法

WHI=0.2×壓力指標(biāo)得分+0.3×環(huán)境指標(biāo)得分+0.3×生物指標(biāo)得分+0.1×景觀指標(biāo)得分+0.1×響應(yīng)指標(biāo)得分

2.3.2 濕地生態(tài)環(huán)境健康狀況分級

根據(jù)濕地生態(tài)環(huán)境健康指數(shù)，將濕地生態(tài)環(huán)境健康狀況分為五級，即極健康、健康、亞健康、較差和差，見表3。

表3 濕地生態(tài)環(huán)境健康狀況分級Tab.3 Classification of wetland ecological environment health

2.3.3 濕地生態(tài)環(huán)境健康變化幅度分級

濕地生態(tài)環(huán)境健康變化幅度分為3級，即無明顯變化、略有變化(略有變好或略有變差)、明顯變化(明顯變好或明顯變差)，見表4。

表4 濕地生態(tài)環(huán)境健康變化幅度分級Tab.4 Classification of wetland ecological environment health change range

3 生物要素狀況

3.1 浮游植物

3.1.1 種類組成

2018年，洞庭湖浮游植物共檢出6門55屬，其中藍(lán)藻門6屬、綠藻門20屬、硅藻門20屬、隱藻門2屬、裸藻門4屬、甲藻門3屬，與2014年(66屬)、2015年(61屬)、2016年(58屬)、2017年(57屬)相比，種屬數(shù)有所下降。

3.1.2 密度

2018年，洞庭湖浮游植物的平均密度為31.2×104個/L，洞庭湖浮游植物以硅藻門為主。浮游植物平均密度在6月最高，為36.8×104個/L，3月最低為24.6×104個/L。與2014年～2017年相比，密度有所增加。

3.2 浮游動物

3.2.1 種類組成

2018年，洞庭湖浮游動物檢出了輪蟲、枝角類和橈足類共檢出26屬，其中輪蟲9屬，枝角類9屬，橈足類6屬。與2017年相比，種類數(shù)沒有變化。與2014年(43屬)、2015年(27屬)、2016年(27屬)相比，種類數(shù)有所下降。

3.2.2 密度

2018年，洞庭湖浮游動物的平均密度為8.4×104個/m3。與2015年(4.4×104個/m3)、2014年相比(3.46×104個/m3)相比，密度有所上升。浮游動物平均密度在3月最大，為8.84×104個/m3，其次為9月和6月，平均密度分別為8.40×104個/m3和7.86×104個/m3。浮游動物密度的季節(jié)差異與其種類組成有關(guān)，洞庭湖浮游動物密度以輪蟲為主。從空間分布看，東洞庭湖的大小西湖斷面浮游動物密度最高，東洞庭湖的東洞庭湖斷面浮游動物密度最低；從洞庭湖分區(qū)看，東洞庭湖浮游動物密度最高，其次為入湖口、西洞庭湖、南洞庭湖和洞庭湖出口。

3.3 底棲動物

3.3.1 種類組成

2018年洞庭湖底棲動物共檢出36種，其中水生昆蟲15種，軟體動物12種，寡毛類6種，其它動物3種。與2017年(40種)、2016年(42種)、2015年(48種)、2014年(58種)相比，種類數(shù)有所下降。

3.3.2 密度

2018年洞庭湖底棲動物的平均密度為282個/m2，其中水生昆蟲占8.5%，軟體動物占20.8%，寡毛類占63.4%，其它動物占7.3%。與2018年(278個/m2)、2017年(276個/m2)、2015年(117個/m2)、2014年(187個/m2)相比，密度有所上升。從湖體空間分布來看，南洞庭湖底棲動物密度最高，然后是入湖口、東洞庭湖、西洞庭湖和洞庭湖出口，其中南洞庭湖的萬子湖斷面密度最高，東洞庭湖的鹿角斷面密度最低。

3.4 魚類

洞庭湖魚類共12目22科114種。其中：鱘形目2種，鯡形目7種，鯉形目73種，鯰形目14種，鰻鱺目1種，頜針魚目1種，鳉形目1種，鱧形目1種，合鰓目1種，鱸形目10種，刺鰍目2種，鲀形目1種。國家1級2種，國家2級2種。人類活動對魚類資源影響較大，魚類捕撈量不斷萎縮，種類減少，個體小型化。自三峽截流以后，實(shí)行春季禁漁以來，漁業(yè)產(chǎn)量的季節(jié)性變化發(fā)生一些改變，捕撈高峰期提前，不具備以往的規(guī)律性，漁汛期捉摸不定。

3.5 鳥類

洞庭湖獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境孕育了豐富自然資源，經(jīng)科學(xué)考察，保護(hù)區(qū)內(nèi)記錄到鳥類338種，其中國家一級保護(hù)的有白鶴、白頭鶴、東方白鸛、黑鸛、大鴇、中華秋沙鴨、白尾海雕7種，二級保護(hù)的有小天鵝、鴛鴦、白枕鶴、灰鶴、白額雁等45種。鳥類種類有所上升，但總數(shù)量有所下降，其中國家保護(hù)鳥類種類有所上升，但同樣數(shù)量有所下降，在鳥類總數(shù)量所占比例也由2011年的10.6%下降為2018年的2.6%。

4 洞庭湖濕地環(huán)境健康評價

依照《濕地生態(tài)環(huán)境健康評價方法(暫行)》將洞庭湖區(qū)域的壓力指標(biāo)、環(huán)境指標(biāo)、生物指標(biāo)、景觀指標(biāo)和響應(yīng)指標(biāo)5個方面共16個二級指標(biāo)的調(diào)查情況進(jìn)行綜合評估，2018洞庭湖濕地生態(tài)健康指數(shù)(WHI)的計算結(jié)果為3.46，見圖1[15～19]。

圖1 洞庭湖生態(tài)健康綜合評估圖Fig.1 Comprehensive assessment of ecological health of Dongting Lake

5 結(jié) 論

5.1 藻類優(yōu)勢種由硅藻轉(zhuǎn)變?yōu)楦粻I養(yǎng)種

水體充足的總氮和總磷為浮游植物生長提供了充足的營養(yǎng)，使洞庭湖水體營養(yǎng)化程度日趨嚴(yán)重。2018年洞庭湖浮游植物監(jiān)測表明，藍(lán)藻門顫藻，隱藻門隱藻，綠藻門柵藻在洞庭湖多個監(jiān)測斷面成為優(yōu)勢種，而1995～1997年監(jiān)測資料表明，洞庭湖浮游植物以硅藻為主，時空分布上均占優(yōu)；其次為綠藻和藍(lán)藻，其他各門藻類密度均很低，尤其是裸藻、甲藻和金藻，三門藻類總密度占藻類總數(shù)的不足l%，表明洞庭湖水體日趨富營養(yǎng)化。

5.2 底棲動物優(yōu)勢種出現(xiàn)耐污種

長期監(jiān)測數(shù)據(jù)表明洞庭湖底棲動物的優(yōu)勢種類主要為鉤蝦、河蜆、齒斑搖蚊，在上世紀(jì)90年代初東洞庭湖的優(yōu)勢種曾出現(xiàn)了蜉蝣，該種類為敏感種，一般生活在清潔水體中，但是近幾年轉(zhuǎn)變成了中等程度耐污的環(huán)棱螺和河蜆。洞庭湖軟體動物資源較為豐富，尤其是南洞庭湖，特有物種較多，但大部分處于瀕危狀態(tài)。近年來在西洞庭湖和南洞庭湖的優(yōu)勢種出現(xiàn)了耐污的蘇氏尾鰓蚓，反映洞庭湖受到一定程度的水質(zhì)污染。

5.3 濕地生態(tài)評估結(jié)論

2018年洞庭湖濕地生態(tài)健康指數(shù)(WHI)為3.46，表明洞庭湖濕地生態(tài)健康狀況為健康，濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較合理、功能較完善、環(huán)境質(zhì)量較好、生物多樣性較豐富、格局尚完美、外界壓力較小、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、處于可持續(xù)狀態(tài)。與2017年(3.46)持平，比2014年(3.21)、2015年(3.45)、2016年(3.45)有所上升，生態(tài)系統(tǒng)健康無明顯變化。