馬來西亞士兆濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究★

裘 江，丁天辰，Yeow Kah Niam，劉嘉逸，江知源，陸蘊(yùn)曦

(1.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)生態(tài)技術(shù)與工程學(xué)院,上海 201418; 2.Universiti Tunku Abdul Rahman,Malaysia 43000)

濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)豐富多樣,是許多物種的重要棲息地,也是人類主要的居住地區(qū)[1],具有很高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。根據(jù)《中華人民共和國海洋環(huán)境保護(hù)法(第三次修正案)》附則中給出明確定義,濱海濕地是指低潮時(shí)水深淺于6 m的水域及其沿岸浸濕地帶,包括水深不超過6 m的永久性水域、潮間帶(或洪泛地帶)和沿海低地等。然而隨著全球經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,人口增長和城市化進(jìn)程的加快,人類活動(dòng)與濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)之間的矛盾也日益突出,濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康面臨嚴(yán)重威脅,其已成為國內(nèi)外學(xué)者重要研究領(lǐng)域,對濱海生態(tài)健康的關(guān)注不僅體現(xiàn)在生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)利用,更直接推動(dòng)濱海濕地的管理和治理發(fā)展。

馬來西亞登嘉樓州士兆濕地具有豐富的濕地類型,目前開發(fā)程度較低,當(dāng)?shù)卣扇÷?lián)絡(luò)網(wǎng)式管理措施,具有極高研究價(jià)值。本項(xiàng)目采用“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(PSR)”模型,建立濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)體系,運(yùn)用層次分析法(AHP)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,提出針對士兆濕地的健康保護(hù)策略,為“一帶一路”沿線東南亞地區(qū)的濱海濕地保護(hù)與利用情況提供有力的科學(xué)依據(jù),結(jié)合更有效的濱海濕地管理和保護(hù)策略,實(shí)現(xiàn)士兆濕地資源的可持續(xù)利用,以期對我國同類濕地的研究及其保護(hù)提供參考借鑒。

1 研究區(qū)概況

士兆濕地占地23 000 hm2,是馬來西亞半島東海岸最大、最完整的沿海濕地綜合體。共有Setiu,Chalok,Bari,Merang四條主要河流流徑。士兆河(Setiu)流域總計(jì)102 500 hm2,約占士兆地區(qū)面積的79%。另外,約63 900當(dāng)?shù)厝丝诙贾苯踊蜷g接地依賴、受益于濕地,是當(dāng)?shù)刂匾纳鷳B(tài)資源。

士兆濕地沿岸有長達(dá)230 km的海岸線,部分海岸及島嶼覆蓋有原始紅樹林沼澤,其中,士兆濕地的生態(tài)系統(tǒng)包含淡水沼澤、河口、潟湖和河流和永久性淺海水域等[2],包括RAMSAR濕地類型分類系統(tǒng)[3]中列出的12種濕地生態(tài)系統(tǒng)類型中的至少1/2的類型。沿岸區(qū)域由于其地貌受到東北季風(fēng)系統(tǒng)的影響,主要特征為潟湖、河道口和沿海沖積平原,而在內(nèi)陸區(qū)域,主要特征為紅樹林、以白千層為主的季節(jié)性淡水沼澤和沿海森林。同時(shí),士兆濕地?fù)碛胸S富生物資源,是海龜和陸龜?shù)姆敝澈椭驳?河岸和上游生態(tài)系統(tǒng)(士兆濕地-Chalok-Bari河流域)是巨型淡水蝦(Macrobrachium rosenbergii)的重要漁場。

潟湖是士兆濕地的另一種獨(dú)特景觀,與其海岸的一部分相連。這種環(huán)礁湖不僅是最罕見的海岸形態(tài)之一,而且也是登嘉樓州最壯觀和美麗的景觀之一,是當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的重要生態(tài)系統(tǒng),目前主要用于水產(chǎn)養(yǎng)殖,擁有巨大的生態(tài)旅游潛力。

2 研究方法(評(píng)價(jià)體系的建立)

2.1 概念模型的選擇

PSR模型是由加拿大統(tǒng)計(jì)學(xué)家Rapport提出的人類與環(huán)境相互作用而產(chǎn)生的“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”模型。壓力系統(tǒng)是指廣泛間接影響濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要原因,反映人類對生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境的干擾與威脅程度,主要選擇反映人類干擾狀況的人口密度和人類干擾指數(shù)[4]。狀態(tài)系統(tǒng)反映出生態(tài)系統(tǒng)在壓力系統(tǒng)下產(chǎn)生的變化,本研究初步從環(huán)境質(zhì)量和生物多樣性兩個(gè)方面考慮選取了評(píng)價(jià)指標(biāo)。而響應(yīng)系統(tǒng)反映的是人類為預(yù)防或改善環(huán)境狀態(tài)變化而采取的對策,其中,本生態(tài)系統(tǒng)健康分級(jí)從環(huán)境保護(hù)教育科普率和濕地管理水平兩方面入手,通過改變響應(yīng)手段來減輕壓力的影響,進(jìn)而改善生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)。反映了人類為緩解生態(tài)危機(jī)和生態(tài)破壞的主觀行為,如對于濕地的投入、營建工程和宣傳教育以維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)功能等相關(guān)行為[5]。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)因素集的確定

士兆濕地生態(tài)系統(tǒng)比較復(fù)雜,基于國內(nèi)外學(xué)者已有研究以及亞拉曼大學(xué)有關(guān)團(tuán)隊(duì)的數(shù)據(jù)分析,結(jié)合士兆濕地實(shí)際情況,遵循指標(biāo)體系的整體性、可操作性、可比性、代表性以及數(shù)據(jù)可獲得性相結(jié)合的原則[6],通過PSR模型,篩選出壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個(gè)層面的12個(gè)指標(biāo),建立馬來西亞登嘉樓州濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)體系(見表1)。

表1 馬來西亞登嘉樓州濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)體系

2.3 濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康分級(jí)

目前國際上沒有統(tǒng)一的劃定生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),本文基于相關(guān)研究及國家標(biāo)準(zhǔn),查閱相關(guān)歷史文獻(xiàn)資料并結(jié)合實(shí)際情況,把濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)整體健康程度由數(shù)字0～1劃分為4個(gè)等級(jí),依次為健康(0.75～1]、較健康(0.5～0.75]、一般病態(tài)(0.25～0.5]、不健康(0～0.25](見表2)。

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

2.4 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的整體健康分級(jí),本研究將每個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分成4級(jí),每個(gè)級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)都相應(yīng)于各級(jí)別的范圍,而指標(biāo)的得分則是按照不同的數(shù)值的大小來酌加,并確定各項(xiàng)指標(biāo)所對應(yīng)的分級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)(見表3—表5)。

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)造的濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)體系結(jié)構(gòu)模型及各層次指標(biāo)間的相互關(guān)系,利用層次分析法(AHP)中 T L Saaty 的1～9標(biāo)度法[7]對各層次因素分別進(jìn)行兩兩比較,并建立判斷矩陣,隨后進(jìn)行一致性檢驗(yàn),當(dāng)一次性比率小于0.1時(shí),則判斷目標(biāo)濕地通過一致性檢驗(yàn)。計(jì)算得到士兆濕地各相關(guān)指標(biāo)的權(quán)重值,并對判斷矩陣進(jìn)行了一致性檢驗(yàn),指標(biāo)權(quán)重大多小于0.1,獲得了比較好的一致性(見表6)。

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

2.6 熵值法

本文評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重是采用熵值法來確定的。首先計(jì)算第i市第j項(xiàng)指標(biāo)值的比值:

(1)

計(jì)算指標(biāo)的信息熵:

(2)

其中,k>0,k=1/ln(n),其中ej≥0,計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的差異性系數(shù):

dj=1-ej

(3)

計(jì)算權(quán)重值公式為:

(4)

采用綜合指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià),其公式為:

(5)

其中,F為綜合指數(shù);wi為第i子系統(tǒng)的權(quán)重;xij為指標(biāo)值;m為第i子系統(tǒng)的指標(biāo)數(shù)。最終計(jì)算得到的綜合指數(shù)F越接近于1,則代表濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)越健康,F越接近于0,則代表濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)越不健康。

3 分析與討論

3.1 數(shù)據(jù)來源及處理

3.1.1 侵蝕控制和沉積物保持

侵蝕控制和沉積物保持對于調(diào)查物種在棲息地的作息至關(guān)重要,通過本項(xiàng)目馬來西亞團(tuán)隊(duì)在士兆濕地設(shè)立了10個(gè)采樣點(diǎn)(見表7),在士兆濕地發(fā)現(xiàn)了侵蝕和沉積的情況(見圖1),推測造成這種情況的主要因素是季風(fēng),另外人為活動(dòng)也是造成這一問題的因素之一,由于該地區(qū)生產(chǎn)力較高,以捕魚而聞名,加上有許多諸如旅游開發(fā)的其他人類活動(dòng)及疫情影響,使得本項(xiàng)目馬來西亞團(tuán)隊(duì)的調(diào)研工作量超出預(yù)期。

表7 采樣點(diǎn)坐標(biāo)及其概況

研究發(fā)現(xiàn),微量金屬在生物體的生化過程中也發(fā)揮著重要作用,有助于其生長、發(fā)育和生理活動(dòng)[8]。如果濃度長期超過允許限度,且它們持續(xù)暴露在環(huán)境中可能會(huì)對生物體和生態(tài)系統(tǒng)造成不利影響,會(huì)導(dǎo)致生化機(jī)制退化,并對水生生物產(chǎn)生健康影響[9]。團(tuán)隊(duì)從采樣點(diǎn)收集地表水樣本,并將其儲(chǔ)存在酸洗的高密度聚乙烯瓶中,通過0.7 μm GF/F過濾器過濾水樣,并冷藏保存直至分析。使用標(biāo)準(zhǔn)手動(dòng)比色法分析過濾后的水樣,測得其中溶解的無機(jī)營養(yǎng)物硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨和溶解的無機(jī)磷酸鹽(DIP)含量(見圖2,圖3)。通過濕法消解法測定溶解的有機(jī)氮和磷以及顆粒有機(jī)氮和磷,發(fā)現(xiàn)人類活動(dòng)的排放會(huì)造成的水質(zhì)惡化,水中的營養(yǎng)物質(zhì)的輸入會(huì)嚴(yán)重降低周圍地區(qū)的水質(zhì),并造成排放水中過量的營養(yǎng)物質(zhì),比如氮和磷刺激浮游植物的密集生長,導(dǎo)致富營養(yǎng)化問題[10]。

3.1.2 土壤形成

士兆濕地的沿海平原起源于海洋沉積物,分布在一系列與海岸線平行的山脊和凹陷中,呈現(xiàn)出海灘山脊與沼澤交錯(cuò)現(xiàn)象“Beach Ridges Interspersed with Swales(BRIS)”,BRIS 是貧營養(yǎng)化的,由于其90%都是沙子,具有極高的保水能力,并不適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn),然而,BRIS土壤卻支持獨(dú)特的自然植被形成,這與典型的常綠雨林有所不同[11]。BRIS山脊部分支持例如石楠(Photinia serratifolia)的生態(tài)系統(tǒng)植物,而洼地部位通常是一片具有適應(yīng)性植被的季節(jié)性濕地[12]。

實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn),在離海岸線更遠(yuǎn)的內(nèi)陸地區(qū),源自海洋沉積物的砂質(zhì)土壤上種植著由大量生長狀態(tài)不佳的植被組成的沿海混合森林,這表明,BRIS土壤系統(tǒng)在登嘉樓州沿海地區(qū)分布廣泛,沿海平原的大部分地區(qū)被沙脊覆蓋,并交替出現(xiàn)淺的線性凹陷,形成沼澤。通過長期的地質(zhì)過程變化,沉積的水下區(qū)域漸漸出現(xiàn)了,其沉積特征形成了山脊(干燥的沙質(zhì)區(qū)域)和沼澤(凹陷區(qū)域通常被水淹沒)(見圖4)。

BRIS土壤對于支持可能具有特定遺傳物質(zhì)和價(jià)值的適應(yīng)性強(qiáng)的植物仍然很重要。這些植物的遺傳特質(zhì)具有巨大的潛力,可適應(yīng)干旱鹽堿條件,它們的組織通常含有高次生代謝物,用于保護(hù)自己免受自然害蟲和天敵的侵害,來應(yīng)對土壤和水資源稀缺。

3.1.3 濕地庇護(hù)

士兆濕地潟湖生態(tài)系統(tǒng)具有豐富的生物多樣性,生物圈對于濱海濕地起到一種“庇護(hù)”作用。本項(xiàng)目馬來西亞團(tuán)隊(duì)基于實(shí)地調(diào)研和查閱有關(guān)資料,對于當(dāng)?shù)貪暫~籠養(yǎng)殖業(yè)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)卣笠?guī)模進(jìn)行集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖[13],團(tuán)隊(duì)針對不同養(yǎng)魚節(jié)點(diǎn)狀態(tài)對士兆濕地潟湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響進(jìn)行了概率分析(見表8),發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)厮a(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的狀態(tài)將很大程度影響濕地生態(tài)系統(tǒng)健康。

表8 不同情況魚籠養(yǎng)殖活動(dòng)對士兆濕地潟湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響的概率

續(xù)表

3.2 濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況綜合評(píng)價(jià)

綜合侵蝕控制和沉積物保持、BRIS植被覆蓋、水產(chǎn)養(yǎng)殖影響等數(shù)據(jù)并結(jié)合其他一系列材料(如表9所示)整理計(jì)算后,綜合指數(shù)F為0.685,得出馬來西亞登嘉樓州士兆縣濱海濕地的生態(tài)狀況為較健康。

表9 濱海濕地生態(tài)狀況評(píng)價(jià)權(quán)重結(jié)果

3.3 討論與保護(hù)策略

3.3.1 決策聯(lián)絡(luò)網(wǎng)與生態(tài)健康保護(hù)聯(lián)絡(luò)機(jī)制

在濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究與保護(hù)的過程中,需要構(gòu)建一套明確且強(qiáng)大的決策聯(lián)絡(luò)網(wǎng),通過實(shí)施先進(jìn)的技術(shù)并整合其到?jīng)Q策過程中,可以提升生態(tài)保護(hù)工作的效率、安全性和可持續(xù)性。這些技術(shù)的引入可以提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)和技術(shù)支持,以填補(bǔ)決策聯(lián)絡(luò)網(wǎng)的信息缺口,從而實(shí)現(xiàn)更有效的決策[14]。士兆濕地周邊社區(qū)已通過構(gòu)建生態(tài)健康保護(hù)聯(lián)絡(luò)機(jī)制對濱海濕地旅游實(shí)施可持續(xù)性開發(fā),包括對濕地物種個(gè)體、群體和人口的防護(hù),通過專業(yè)協(xié)作來辨識(shí)、預(yù)防并緩解傳染性疾病以及環(huán)境、化學(xué)和放射性威脅的影響。同時(shí),其作為公共衛(wèi)生管理的分支,通過社會(huì)的協(xié)同努力來抑制濕地退化、延長濕地物種生命并提升健康[15]。

3.3.2 濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康保護(hù)策略

根據(jù)對于士兆濕地的研究,提出以保護(hù)濕地生物與文化多樣性為主題的濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康保護(hù)策略:

1)通過科學(xué)的規(guī)劃和合理的開發(fā)策略,實(shí)現(xiàn)濱海濕地資源的可持續(xù)利用,同時(shí)確保生態(tài)系統(tǒng)的長期健康和穩(wěn)定;

2)倡導(dǎo)生物多樣性保護(hù),尤其針對受威脅和瀕危物種,推動(dòng)其在濱海濕地中的棲息地恢復(fù)和保護(hù);

3)高效地利用濱海濕地的自然蓄洪和雨水調(diào)節(jié)功能,以減輕洪水災(zāi)害和改善水資源管理;

4)利用濱海濕地的自然過程進(jìn)行地下水補(bǔ)給、水污染過濾和沉積物捕集,從而優(yōu)化濕地水資源的質(zhì)量和數(shù)量;

5)實(shí)施土壤保護(hù)策略,通過防止侵蝕和改善土壤質(zhì)量,維護(hù)濱海濕地的生態(tài)服務(wù)功能;

6)加強(qiáng)法制建設(shè),制定和實(shí)施專門的濱海濕地保護(hù)法律法規(guī),確保濕地資源的合理利用和保護(hù);

7)進(jìn)行積極的輿論宣傳,提升公眾對濱海濕地文化認(rèn)知和濱海濕地保護(hù)的公眾參與度,以形成社會(huì)共識(shí)和支持。

4 結(jié)論

本文利用士兆濕地實(shí)地采集數(shù)據(jù)與當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門處獲取的資料,基于PSR模型構(gòu)建了一套準(zhǔn)確性高、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,運(yùn)用層次分析法算出各項(xiàng)目指標(biāo)的權(quán)重,最后采用綜合評(píng)價(jià)指數(shù)計(jì)算得出馬來西亞登嘉樓州士兆濕地生態(tài)狀況綜合指數(shù)為0.685,屬于較健康水平,但現(xiàn)有濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究與保護(hù)仍存在部分問題,構(gòu)建一個(gè)清晰且強(qiáng)有力的濕地健康評(píng)估與決策聯(lián)絡(luò)網(wǎng),對于士兆濕地的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要,本研究建立的評(píng)價(jià)系統(tǒng)可以為當(dāng)?shù)卣h(huán)境部門提供有力的數(shù)據(jù)與技術(shù)支持,輔助決策聯(lián)絡(luò)網(wǎng)的構(gòu)建。而對于當(dāng)?shù)鼐用駚碚f,這種生態(tài)健康保護(hù)聯(lián)絡(luò)機(jī)制的建立尤為重要。本研究對進(jìn)一步完善登嘉樓州濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)體系仍有一定的參考價(jià)值,以期對東南亞地區(qū)濱海濕地的生態(tài)恢復(fù)和生態(tài)保護(hù)提供一定的指導(dǎo)性依據(jù),同時(shí)也可以為我國同類濱海濕地提供深刻的啟示。