园林学习网

 找回密码
 免费注册

QQ登录

只需一步,快速开始

赞助商产品展示 赞助商产品展示
赞助商产品展示
高级搜索
查看: 63|回复: 0

[论文理论] 卧龙湿地环境评价体系建立

[复制链接]

1

主题

1

帖子

3

积分

网站新人

Rank: 1

积分
3
发表于 2017-11-2 16:31 | 显示全部楼层 |阅读模式

马上注册,享用更多功能,更好地浏览和下载本站资源。

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?免费注册

x
  1 绪论

  1.1研究背景

  1.1.1湿地与湿地价值

  从直观意义上来讲,湿地生态系统是一种介于陆地与水生生态系统之间的、过渡性的生态系统。它不仅是人类重要的生存环境,更是重要的物质资源,联合国环境规划署(UNEP )、自然资源保护联盟(IUCN)与世界自然基金会(WWF)将其与森林生态系统和海洋生态系统一起并称为全球三大生态系统。国际上目前关于湿地的定义超过60种,其中美国的“通报39号”为最早的湿地定义[1]。1971年2月2日,来自世界18个国家的代表在伊朗南部海滨小城拉姆萨尔签署了一个旨在保护和合理利用全球湿地的公约,即《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》(Convention on Wetlands of International Importance Especially as Waterfowl Habitat,简称《湿地公约》)[2]。《湿地公约》于1975年12月21日正式生效。在《湿地公约》中,湿地定义为:不问其为天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地、水域地带,静止或流动的淡水、半咸水、咸水,包括低潮时水深不超过6m的海水水域。1982年,湿地公约第2条的第1款又补充规定,湿地的边界“可包括与湿地毗邻的河岸和海岸地区,以及位于湿地内的岛屿或低潮时水深超过6m的海洋水体[3]。《湿地公约》的定义成为目前普遍被世界各国采用的湿地定义。

  湿地在全球范围内分布很广,除南极洲外,各大洲均有湿地的存在。全球湿地面积约为5×108~6×108hm2,约占地球表面的4%-6%。其中,天然湿地的面积约为1.84×108hm2,亚热带湿地面积占全球湿地总面积的29.3%,寒温带占13.4%,寒带占11%,热带占10.9%。加拿大湿地面积居世界首位,约有1.27×107hm2,美国1.11×107hm2之后为俄罗斯。我国湿地面积约在6.59×107hm2以上,且类型众多,湿地公约中几乎所有的湿地类型在我国都有分布。单块面积大于100 hm2的湿地总面积为3.84×107hm2居世界第四位、亚洲第一位。

  湿地生态系统因为其本身所具有的在涵养水源、净化水质、调蓄洪水、控制土壤侵蚀、补充地下水、美化环境、调节气候、维持碳循环和保护海岸等方面重要的生态功能,而被誉为“地球之肾”[4]。“湿地,是大自然的馈赠,是地球送给人类的礼物”。湿地存在的意义不仅在于它是重要的自然资源和国土资源,更在于其具有极高的存在价值和生态服务价值。据国际权威自然资源保护组织和英国的《Nature》杂志1997年公布的结果显示,全球生态系统的总价值为33万亿美元,而仅占陆地面积6%的湿地,其生态系统价值就高达15万亿美元,占全球生态系统总价值的45%[5]。2002年,湿地公约公布了更为详细的湿地价值,其中,港湾价值为22382美元/年/hm2,共计4.1亿美元;海滩、海床等约19004美元/年/hm2,共计3.8万亿美元;潮汐地和红树林湿地约9990美元/年/hm2,共计1.64亿美元;沼泽、漫滩约19580美元洋/hm2,共计3.23亿美元;河流、湖泊约8498美元/年/hm2,共计1.7万亿美元。中国的生态系统总价值为7.8万亿元人民币,而仅占国土面积1.65%的湿地生态系统,其价值高达2.7万亿元人民币,占我国整个陆地生态系统价值的47.7%[6]。其中以内陆湿地中的沼泽湿地的单位价值为最高,达到19580美元/hm2/年,是同等面积的森林效益的2~10倍,草地效益的20倍。随着人类对湿地巨大的生态服务功能和自身价值的深入了解,必然会增强人类开发利用湿地的科学性与保护湿地资源的自觉性。

  1.1.2湿地现状

  湿地是处于水域和陆地过渡形态的自然体,由于其受力方式、强度,以及频繁的侵蚀和堆积等而具有不稳定的特征,从而决定了湿地生态系统表现为一种脆弱性较强和很不稳定的特性,湿地的这种特性导致其在受到外界环境要素干扰的条件下极易发生退化[7]。

  据文献显示,长期以来全球湿地退化丧失的情况很严重。在过去的200年中,由于受到自然环境因素和人类活动的影响,全球超过50%的湿地发生了退化或者丧失。美国自上个世纪以来湿地丧失了1.17×106hm2以上,约占全国湿地面积的54%,仅以路易斯安那州的密西西比河滩地区为例,自上个世纪30年代以来,该区域己经丧失湿地面积达4800km2,而且每年还在以60到100km2的速度丧失。澳大利亚的统计资料显示,全国湿地平均损失比例在50%以上,其中在New South Wales地区,仅上世纪70年代就损失了75%的滨海湿地,而在澳大利亚南部,湿地损失超过89%[8-10]。在英国,有23%的河口湿地和40%的草甸湿地遭受破坏。在非洲南部Tugela盆地和Mfolozi流域分别有90%的湿地和58%的天然湿地已经完全退化消失。在东南亚等地区大面积的湿地被开垦改造为农用地和居民用地,尤其是在菲律宾、泰国、马来西亚等国家,由于多种原因导致红树林湿地大量丧失,文献显示,目前世界约有14700km2的热带红树林湿地已丧失近26%。法国、德国和澳大利亚的最新统计结果显示,湿地退化丧失的比例分别为67%,57%和50%以上,而且有进一步恶化的趋势。我国的统计资料表明,近50多年来湿地退化丧失情况也相当严重。20世纪50年代初,长江流域共有大小天然湖泊约4033个,由于围垦、泥沙淤积等原因己消亡约1100。湿地的丧失和退化严重削弱了湿地重要的生态服务功能。其中栖息地和生物多样性功能的破坏导致湿地的鱼类和鸟类资源大量减少。以我国著名湿地—洞庭湖湿地为例,1949年该湿地的鱼类产量为3.0×106hm2公斤,而最新的统计结果约为1.1×106hm2公斤,下降了63.3%,而且鱼类群体结构也发生了变化,中低龄鱼增加,高龄鱼减少,主要经济鱼类低龄化、小型化现象严重,中华鳃等珍贵鱼类几乎绝迹;20世纪50年代常见的天鹅、白枕鹤等珍贵鸟类如今已非常罕见。我国七大水系中63.1%的河段水质恶化,失去了饮用水功能;洪湖水生植物种类减少24种、鱼类减少约50种。我国最大的淡水湿地三江平原湿地内,约78%的天然沼泽湿地丧失,面积己从5.34×106hm2减少为目前的1.56×106hm2。近40年来,我国的红树林湿地的面积减少了70%,由5×104hm2下降到了现在的1.4×104hm2。滨海湿地面积累计丧失达2.19×106hm2,占滨海湿地总面积的50%左右[11]。

  1.2国内外研究状况

  1.2.1北美湿地评价研究

  20世纪初,美国为了建立野生动物保护区特别是迁徙鸟类、珍稀植物保护区而开展了少量的湿地评价工作[12]。50年代,进行了以湿地物种为主要对象的湿地编目和评价。到了70年代,美国麻省马塞诸塞大学的Larson和Mazzarse提出了第一个帮助政府颁发湿地开发补偿许可证的湿地快速评价模型[13]。1988年-Novitzki策划了一项由环保局实施的湿地环境监测项目,其目的是利用地景级别的标志评价全国湿地的健康状态和长期发展趋势。所要做的工作是研究如何确定评价湿地的指示物,建立比较湿地种群特点的工作框架,最后建立起全国性的区域湿地样点监测网。另一个比较具有影响的湿地评价方法是,东卡罗莱纳大学的Brinson等人提出的“五步”湿地生态系统功能评价方法[14]。这一方法首先根据湿地的地貌结构、水补给类型以及内部水文动力学特点划分湿地组;然后确定每组湿地的水文地貌性质与其生态功能之间的联系,再选择典型湿地,设计具体评价方法。1990年,康斯坦查和法贝尔等人对路易斯安那海岸沼泽地进行了评价,他们对该湿地的商业捕鱼、捕毛皮兽、游乐和防风暴4种使用价值进行了可贵的测算[15]。

  加拿大的Young选择了位于加拿大西部省Saskatchewan的LostRiver湿地和KingGeorge湿地做为评价研究对象,他的结论是这2个湿地的娱乐效益(猎鸭、参观野生动物、远足以及湿地存在效益)为每年价值140万加元[16,17]。LostRiver湿地的年平均每公顷价值为68加元,KingGeorge湿地为每公顷136加元,如果把美国的获益也考虑进去,这两项平均值将分别增加到156加元和249加元。1991年Bond等人提出了湿地开发评价指南,将整个评价过程划分为基本分析、详细分析和专门分析3个阶段,对湿地的价值和拟议的项目价值进行对比分析。将湿地开发项目的功能增益与损耗分析包括在湿地效益的评价过程中,这一步满足了各级政府在整体环境管理框架基础上指导跨部门规划活动的技术要求。无论美国还是加拿大,其湿地评价工作都是从实际需要出发,可操作性较强。

  1.2.2欧洲湿地评价研究

  英国的Maltby与Hogan等人研究了湿地生态系统的功能与评价方法,认为由于湿地中的种群、环境效益是受国界限制的,应制定一个泛欧洲湿地政策[18]。因而他们在法国、爱尔兰、西班牙以及英国进行了多国间河岸湿地的对比研究,包括建立所有河岸湿地系统共有的关键过程以及功能间的联系,测定湿地系统对外界干扰的恢复能力以及对这些干扰的反应。与此同时,英国的hurphy、德国的Castella、法国的Clement以及爱尔兰的Speight等人联合进行了利用生物学标志评价河岸湿地生态系统功能的研究[19,20]。他们选取了植被和食蚜蝇(Syrphidae)作为有机指示物,发现这些有机物的遗传物质影响其在河岸湿地中生存时对环境压力的耐受性。据此,对这些有机物进行了分类,并把分类结果与反映栖息地特点的种群分布资料做了对比研究,结果表明这些生物可以作为河岸湿地独立水文地貌单元与环境条件的指示物,来反映湿地栖息地的环境特点。

  在英国,贝特曼在1993年对诺福克布罗德湿地,汉雷和克拉依格在1991年对福罗地区的泥炭沼泽分别进行了评价,他们采用的都是自愿付费调查[21]。评价者对比了保留湿地的优点和改做它用或不进行投资和管理任其退化两种情况下湿地的经济价值。

  欧洲的湿地评价研究吸收了其他地区的评价方法,又有自己独树一帜的地方,比如用有机物作为指示物进行评价,有定量指标,又有科学依据。同时,欧洲的研究人员能着眼全欧洲,进行多国间的湿地评价合作研究,把湿地研究推向了一个新的高度。

  1.2.3亚洲湿地评价研究

  印度尼西亚的RosemaryFJmaes在Barbier和Claridge等人提出的把湿地效益划分为功能、用途和属性基础上,详细列出了其下的诸项湿地效益,并给出了每种效益的定量评价方法[22]。然后介绍了诸如市场价格法、影子价格法和旅游价值法等每项方法的使用背景和技术。在理论上完善了湿地评价方法研究。马来西亚的MohdShahwahid做了城市社区对湿地植物多样性依赖程度的评价。他认为湿地有两种形式的价值,即内在固有价值和经济价值。内在固有价值是指不取决于人们喜好的湿地提供的商品和服务的绝对值。经济价值则是衡量社会对环境提供的商品和服务的意愿支付程度的,他评价了TasekBera生态系统中植物资源对当地居民家庭生活的贡献,并给出了各评价对象相应的货币价值。

  1.2.4我国湿地环境评价研究

  中国的湿地研究起步很晚。在湿地概念被我国科研工作者采用之前,湿地研究主要集中在我国沼泽和海岸带滩涂资源的调查和开发利用上,湿地评价开展得很少,而且是对湿地中某个单一自然要素的评价,且多为定性评价,如对三江平原泥炭质量的评价,对新疆博斯腾湖芦苇资源的评价。还有张栋基等人做的洞庭湖区荻苇带来的环境保护和社会经济效益的评价。张栋基的研究指出,每年荻苇本身的产值为156000万元,发生的劳务费用5500万元,运输费用1800万—2000万元[23]。经加工所得纸浆节省了大约100万m3阔叶材,保护了森林,有利于生态环境保护,每年还为国家上交税金9880万元以上,为企业赢得利润2900万元以上,因而有显著的经济效益和社会效益。1996年,由湿地国际—中国项目办牵头,中国科学院长春地理研究所、中国科学院南京湖泊研究所以及北京师范大学参加的《中国湿地社会经济评价指标体系》研究课题启动,该课题在理论上建立了湿地评价的指标体系,但是没有案例研究[24]。中国科学院长春地理所1999年下半年对吉林省湿地开展了调查与评价工作,其中的评价工作以湿地功能为线索,以植被为标志把吉林省湿地划分为3种不同的湿地生态现状类型。这一研究对吉林省湿地的总体现状做了评价和分类(何池全,2000)。2000年,陈仲新和张新时参考国外一些专家的成果,对中国湿地生态系统的功能与效益进行了价值估算,得出气终生态系统的效益价值为26763.51亿元/a[25,26]。

  中国的湿地经济评价仅仅处于起步阶段,目前只是探索适合中国的评价方法,在为政府提供决策依据方面欠缺自成体系的理论和有说服力的评价实证。

  1.3研究目的与意义

  1.3.1研究目的

  建立卧龙湖湿地生态环境评价与保护对策研究的目的,旨在通过3S技术对湿地资源现状进行全面调查,利用系统分析和评价的方法对湿地生态问题进行综合评价,坚持以人为本的科学发展观和“全面保护、生态优先、突出重点、合理利用、持续发展”的湿地保护总方针,从卧龙湖湿地萎缩和生态退化的实际出发,以维护湿地生态平衡、保护湿地功能的发挥和湿地生物多样性,履行《湿地公约》和实现湿地资源的可持续发展为目的,以工程建设为重点,加大湿地科研、宣传、管理、培训的投入与执法力度;有计划、有重点地推广湿地保护与恢复新技术、新成果;在充分保护的基础上,合理开发和发展湿地产业,为区域社会经济的全面协调发展提供生态安全保障,最终实现社会效益、经济效益和生态效益的共同发展。

  1.3.2研究意义

  湿地是重要的生态系统之一,在维护和调节生态环境质量方面具有不可替代的作用。建立和运用科学、实用的生态环境评价方法和指标体系,对湿地生态环境进行评价,是湿地保护、管理和利用的基础,可为制定合理的措施提供依据。

  沈阳卧龙湖地属于干旱内陆河流域湿地,目前已成为我国西部大开发潜力巨大的地区之一,担负着新沈阳内北水南调和区域内工农业生产生活用水的重任,同时又是多种珍稀濒危鸟类的迁徙和繁殖地,对维护区域生态平衡作用显著。可是,多年来由不合理的开发利用,湿地面积急剧减少、生态环境质量明显下降。通过对卧龙湖湿地的生态环境质量评价和分析,全面、科学掌握面临的生态和管理问题,建立相应的环境评价管理对策,对提高研究与保护利用水平,确保湿地及其资源的持续利用具有重要意义。

  1.4研究方法

  1.4.1卧龙湖湿地脆弱性评价

  (1)按照“压力—状态—响应”(PSR)模型,对湿地脆弱性的评价指标进行分析,建立评价指标体系[27-29]。

  (2)在遥感软件ERDAS IMAGINE9.2、地理信息系统Arc GIS9.0等软件的支持下,根据野外景观照片及遥感图像解译标志,采用室内人机交互解译,得到研究区的土地利用类型及湿地类型数据。

  (3)借助于FRAGSTATS软件,从景观生态学角度,对研究区景观格局变化进行研究,选取景观指标,景观指数、湿地变化等信息。

  (4)实地调查湿地基础资料,完善所需资料。记录湿地周边及湿地区内经济发展状况,包括总面积、农用地面积、人口、农业总产值、年人均收入等资料。

  (5)得到并利用这些统计数据,结合一定的模型计算,对其生态环境的脆弱性进行评估,正确分析卧龙湖湿地的生态脆弱性,掌握其生态环境的脆弱性特征。

  1.4.2卧龙湖湿地功能评价

  (1)查阅卧龙湖湿地自然保护区的资料,对一些关键因子进行调查,确保资料的准确性和完整性。

  (2)实地调研,监测水质状况、优势种群芦苇的生长状况和产量等第一手资料。

  (3)充分收集基础资料,基于功能评价原则和评价体系建立原则,对卧龙湖湿地进行描述性评价,在评价过程中对湿地对物质产生功能和污染净化的功能等作用机理进行量化分析研究。

  (4)分析卧龙湖湿地功能的影响因素,建立模糊层次分析法卧龙湖湿地的功能评价模型。对卧龙湖湿地功能状况进行综合评价。

  1.4.3卧龙湖湿地水质健康评价

  (1)以野外的大尺度调查为基础研究,运用3S技术,科学合理在卧龙湖湿地核心区、缓冲区、实验区布设大量采样点采集水样,并进行水质检测,得到基础数据。

  (2)把模糊综合评判法引入到湿地水质评价中,综合考虑了多种污染物对湿地水质的影响,利用较为成熟的“降半梯形分布图”确定各元素的隶属度,使各指标对水质影响情况更加具体明确。不同评价因子对不同级别水质有着不同的权重,采用倒数法确定权重,使评价结果更为精确。模糊综合评判结果归属同一级别时,可以根据其值的大小区分污染的程度。

  3)运用物元可拓法对康平卧龙湖湿地的水环境质量进行了综合评价,较好的利用了物元可拓模型优于模糊综合评判法的无需构造隶属函数、计算简单、不会丢失信息且分别能力强的特点,使评价结果更为准确。

  (4)物元可拓法对康平卧龙湖湿地的水环境质量进行了综合评价的结论进行对比得出准确结果。

  2 湿地生态系统的理论概述

  卧龙湖湿地位于沈阳省北部的康平县的县城内,距沈阳120km。康平县向北与内蒙古科左后旗毗邻,东隔辽河与昌图县相邻,西邻彰武,南接法库。地理坐标为北纬42°31′至43°02′,东经122°45′至123°37′,东西长73公里,南北宽58公里。卧龙湖湿地省级自然保护区位于康平县的中心位置,地处北纬42°40′39″—北纬42°46′51″;东经123°9′13″一东经123°20′之间,是沈阳省最大的天然淡水湖泊型内陆湿地(图1) [30]。卧龙湖湿地原名西泡子,是天然淡水湖泊湿地,呈不规则长方形,长16.5km,宽6km,围长约60km,总水域面积约64km2,滩涂面积48km2,总库容9620万m3,相应水位88.73m控制面积1644.6km2。

  2.1 湿地的定义和分类

  2.1.1 湿地的定义

  由于湿地分布广泛,相互间差别很大,给湿地下一个确切的定义比较困难。不同学科科学家的专业领域不同,他们对湿地的定义也不同。湿地的植物学定义着眼于适应淹没或浸透土壤条件的植物,而水文学家的定义则强调相对于地表的水位。一个完整的湿地定义涉及多学科的方法。按照《拉姆萨尔公约》中的定义,湿地系指天然或人工、长久或暂时的沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带(浅水湖泊、河流、泛洪区等),包括静止或流动的淡水、半咸水或咸水水体,以及海洋和低潮时水深不超过6 m的浅海水域[31]。

  1994年《中国湿地生态环境保护规划》会议上对湿地的解释是,湿地处于陆地和水域的交汇处,水位接近或处于地表面,或有浅层积水,一般以低水位时水深2m处为界,并具有以下特征:(1)至少周期性的以水生、湿生植物为植物的优势种;(2)低层土主要是湿生土壤;(3)在每年的生长季节底层土被水淹没4个月以上。本文的研究对象为天然湿地[32]。

  2.1.2 湿地的分类

  近几年来,随着湿地研究的进一步发展,各地学者提出了各种不同的湿地分类系统。在加利福尼亚通常是根据湿地被水淹没和浸泡的时间的长短或根据其支持的动植物的类型来分类。另外,湿地也可按照地貌的不同分为五类:海水湿地、河口湿地、湖边湿地、河边湿地和沼泽地。

  根据2000年国家林业总局颁布的《中国湿地保护行动计划》,将我国湿地划分为五种类型,即河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地、滨海湿地及人工湿地[33]。

  国家林业局在1995-2001年组织了第一次全国湿地资源调查,在此之前,我国有关部门和不少学者对湿地类型做过一些研究,如陆健健、郎惠卿、陈伟烈、徐琪等分别对湿地的生态、植被类型、土壤等做过研究[34]。陈建伟、黄桂林于1995年对全国湿地分类系统提出了初步设想,但一直没有一套比较完善、系统,能直接用于全国湿地资源调查的湿地分类系统[35]。

  2.2 生态系统的概念

  生态系统是一定空间范围内,由生物群落与其环境所组成,具有一定格局,借助于功能流(物种流、能量流、物质流、信息流和价值流)而形成的稳定系统训。据此,可认为:生态系统应该是客观存在的实体,有时间、空间的概念;以生物为主体,由生物和非生物成分组成的一个整体;系统处于动态之中,其过程就是系统的行为,体现了生态系统的多种功能;系统对变动(干扰),无论来自系统内部,还是外界,都具有适应和调控的能力。

  由于生态系统在时间和空间上的差异,生态系统具有明显的等级层次,从而构成生态系统等级理论。等级理论是关于复杂系统结构、功能和动态的理论,它是一个由若干单元组成的有序系统。等级系统中每一个层次是由不同的亚系统或整体元组成的。一般而言,处于某一等级中高层次的行为或过程常表现出大尺度、低频率、慢速度的特征;而低层次行为或过程,则表现出小尺度、高频率、快速度的特征。

  2.3 湿地生态系统的概念和特征

  湿地的定义可分为广义和狭义两种。狭义定义认为湿地是陆地生态系统与水域生态系统之间的过渡地带。狭义的湿地定义给湿地的保护与管理带来一些实践上的问题。广义定义:“湿地系指不问其为天然或是人工、长期或暂时之沼泽地、泥炭地、带有静止或流动的淡水、半咸水或咸水的水域地带,包括低潮位不超过6m的滨岸海域[36]。”这是《湿地公约》中的湿地的定义。广义的湿地定义为湿地保护与管理带来许多优点,有利于湿地管理者划定管理边界,开展管理工作,还有利于建立流域联系,以阻止或控制流域的不同地段人为地破坏湿地。所以本文研究的湿地生态系统为广义定义。

  在世界自然资源保护联盟(IUCN)、联合国环境规划署(UNEP)和世界自然基金会编制的世界自然保护大纲中,湿地与森林、农田一起并列为全球三大生态系统,淡水湿地被当作濒危野生生物的最后集结地[37]。湿地因具有巨大的水文和元素循环功能,被誉为“地球之肾”,因具有巨大的食物网、支持多样性的生物而被看作“生物超市”,是自然界最具有生产力的生态系统和人类最重要的生存环境之一。湿地生态系统对一个地区、一个国家乃至全球的经济发展和人类生态的环境都有重要意义。因此,对于湿地生态系统的保护和利用己经成为当今国际社会关注的一个热点。

  湿地生态系统的特征主要包括以下几个方面:

  (1)环境的多水性

  由于湿地是处于陆地系统和水生系统之间的过渡地带,所以水文状况对其影响很大。水文条件影响着湿地土壤的物理,化学特征。绝大多数湿地水流和水位是动态变化的,一般将湿地水位随时间变化模式称为湿地水文周期。湿地水文周期是湿地的生态特征之一。

  (2)基质的特殊性

  湿地的基质主要为淹水形成的土壤和成土物质,一般包括有机土壤,矿质土壤和未经过成土过程的沉积物。由于许多湿地的积累大于分解,不断积累的有机物质就会形成泥炭。湿地若持续处于淹水状态会具有相对稳定的厌氧环境条件,而季节性淹水的湿地则氧化还原的过程是交替变化的。

  (3)丰富的生物多样性。

  由于湿地是陆地与水体的过渡地带,因此它同时具有陆生和水生的动植物资源,形成了与其它任何单一种生态系统都不同的生境。湿地为众多的野生动植物提供了独特的生境,特别是为珍稀水禽的繁殖和越冬提供了场所。湿地特殊的水文、基质和气候提供了复杂的生物群落,它对保护物种、维持生物多样性具有难得的生态价值。

  (4)生态系统的易变性

  动态变化是湿地的重要特征之一,湿地水文、土壤、气候相互作用,形成了湿地生态系统环境中的主要素。而影响这些环境要素的既有自然原因,也有人为原因。每一因素的改变,都或多或少地导致生态系统的变化。

  2.4 湿地生态系统的功能

  湿地生态系统具有以下四个方面的功能:

  (1)湿地是重要的水源地

  湿地常常被称为“天然蓄水库”,在调节径流,调节洪峰等方面具有重要意义。湿地中除了江河、溪沟的水流外,湖泊、水库、池塘等的蓄水,都是生产、生活用水的重要来源。据估算,我国仅湖泊淡水贮量即达225亿m3,占淡水总贮量的8%[38]。湿地的土壤与其他的土壤不同,在雨水丰沛期,湿地可以渗透还可以补充地下水源,调节地下水的供给能力,起到持续供水资源的重要作用。

  (2)湿地是重要的物产和能源基地

  湿地处于陆地系统与水生系统之间,蓄有淡水、动植物、矿产及能源等各种丰富的自然资源,可以为社会生产生活提供多种物产。许多湿地自然环境独特,风光秀丽,是人们旅游、度假、疗养的理想佳地。此外,湿地还是进行科学研究、科普教育的重要场所。

  (3)湿地是重要的物种栖息地

  一方面湿地具有水生系统的某些性质,另一方面,湿地植物的结构与陆地系统植物类似,常常导致湿地的生物多样性,因此具有丰富多样的遗传物质。湿地的环境特点决定了其具有丰富的野生动植物资源,是野生动植物的重要栖息地。据初步调查统计,全国内陆湿地已知的高等植物有1548种,高等动物有1500种;海岸湿地生物物种约有8200种,其中植物5000种、动物3200种;在湿地物种中,淡水鱼类有770多种,鸟类300余种[39]。

  (4)湿地是重要的生态环境优化器

  湿地生态系统具有可以沉淀、排除、吸收和降解有毒物质的功能,因而被誉为“地球之肾”。它不仅可以通过水生植物的作用,以及化学、物理、生物过程,降解有毒和污染物质,净化水体,还可以吸附水中污染物,悬浮物,营养物,使潜在的污染物转化为资源,从而减少环境污染。湿地还有调节小气候,优化自然环境等功能,对减少风沙干旱、水土流失等自然灾害十分有利。

  这一框架模型具有非常清晰的因果关系,即人类活动对环境施加了一定的压力;因为这个原因,环境状态发生了一定的变化;而人类社会应当对环境的变化做出反应,以恢复环境质量或防止环境退化。而这三个环节正是决策和制定对策措施的全过程。

  3 卧龙湖湿地脆弱性评价

  3.1生态脆弱性评价指标体系的建立

  生态脆弱带是指生态系统中处于2种或2种以上的物能和结构功能体系之间所形成的“界面”及其向外延伸的“过度带”的空间域(张殿发等,1999) [40]。它是一个涉及多学科的综合性概念,是生态系统受到外界干扰作用超出自身的承受能力时表现出的敏感程度(王小丹等,2003) [41]。湿地处于水域与陆地过度地段,当受到外力干扰和影响时,表现出稳定性差,抗干扰能力低等特点,在资源竞争以及空间竞争方面表现出明显的脆弱性。同时,生态环境的脆弱性也制约着工业、农业的发展,甚至影响到地区的经济发展和人类生存(赵跃龙等,1994)。

  对湿地来讲,影响其脆弱性的原因很多,评价中既不能罗列所有因素,也不能遗漏任何关键的因素。因此,本文在评价中采取定量与定性相结合的方法,通过采用遥感技术、野外实地调研和查阅详实的文献资料,全面地分析了所评价区域内的湿地环境脆弱性的成因、特征及各脆弱因子之间的作用形式、作用强度,力图建立准确、适宜和完整的评价指标体系。在评价指标的选择中要遵守以下选取原则:

  (1)目的性原则,该原则要求选取既能反映研究区湿地的客观条件又要能反映出实际的具体问题的因素作为评价指标,且要具有科学性;

  (2)整体性原则,选取具有共同特性的指标建立一个完整的指标体系,该体系既要能够反映湿地指标的主要方面,又要避免体系过分复杂和庞大;

  (3)代表性原则,指标要求能够代表湿地生态系统本身固有自然属性及其受干扰和破坏的程度;

  (4)综合性原则,综合考虑各种影响因子和表现方式,建立多指标评价体系;

  (5)主导性原则,突出湿地环境脆弱化过程中的主导因素;

  (6)可行性原则,选取的评价指标应该尽可能在己掌握的指标中选取,缺少的资料也应该保证在现有的情况下能够获取,力争做到简单实用;

  “压力—状态—响应”(Pressure-State-Response, PSR)模型最初是由加拿大统计学家Rapport和Friend于1979年共同提出,后由经济合作与发展组织(Organization for Economic Co-operation and Development)和联合国环境规划署(United Nations Environment Programme)于20世纪八九十年代共同发展起来,用于研究环境问题框架体系(DECD,2004) [42]。

  该体系能够以环境各方面表现出来的“状态”来表相处环境变化的程度,以经济与社会面对的“压力”来探讨政策与制度方面应如何制定相应的措施,以此为依据来做出“响应”。该模型提出了三种类型指标,(1)环境压力指标;(2)环境状态指标;(3)社会响应指标(邱东等,2002),结构如图3-1所示:

  其中,压力指标是用来表征人类的经济和社会活动对环境产生的影响,包括直接压力指标(如资源利用、环境污染)和间接压力指标(如人类活动、自然事件);状态指标主要包括生态系统与自然环境在某一特定时段所表现出来的现状等;响应指标包括社会和个人如何用行动来减轻、阻止、恢复和预防人类活动对环境的负面影响,以及对己经发生的不利于人类生存发展的生态环境变化进行补救的措施。

  3.2建立评价数字模型

  3.2.1单因子评价模型

  湿地生态系统本身就是一个不平衡的耗散型生态结构,而且湿地生态系统本身的反馈机制也是各种各样并且各个因素之间的相互作用呈出非线性,而且湿地在与外界相互作用,进行物质、能量交换的过程中始终维持着自身内部的有序结构。因此,我们所选取的湿地生态脆弱性评价的各项指标的测度值在对湿地生态环境质量的各个方面和层次状态水平的反应就不是线性的,所以就不能用简单的比例关系来揭示湿地的生态环境质量。

  逻辑斯蒂增长曲线(Logistic)(S型曲线),如图5所示,是目前生态系统中广泛存在的一种关系曲线,它是20世纪20年代洛特卡(Lotka)和沃尔泰勒(Volterra)提出来的。这一模型认为:任何一种事物、环境、种群等都不可能无限制的发展、壮大。在其发展壮大的过程中都会遇到临界条件的制约。在理想的状态下,事物、环境、种群的发展是近似于指数增长的,所以增长的过程在坐标上表现为一条S型的曲线:

  方程的解析解为:

  在对生态系统进行评价过程中,不是用简单的线性比例关系将指标与生态环境质量对等起来,而是要充分考虑到非线性过程和作用。因此,本章决定使用逻辑斯蒂增长曲线的模型来对各个单项指标进行评价。

  式中:P—表示单项指标的生态环境质量指数评价值;

  R—表示单项指标测度值(%)。设R=0.01时,P=0.001; R=0.99时,P=0.999;则上式变为式(3-2 )

  求解a、b的值分别是 因此,最终选择的单项指标评价模型变形为:

  对于生态系统向积极的方向发展时,单项指标采用方程((3-3 )计算,当生态系统的向消极的方面发展时,则单项指标采用方程(3-4)进行评价。

  3.2.2多因子综合评价模型

  在得到各个单项指标评价值后,还需要对湿地的生态脆弱性进行综合评价,本章采用加权平均法来对各单项指标的结果进行计算分析,求得湿地的生态脆弱性综合评价指数(EVI)。湿地生态脆弱性综合评价指数由公式3-5求得:

  式中:Pi—第i个单项指标的评价值;Wi—第i个指标的权重值。

  (3)评价标准

  根据已有的研究成果(蒋卫国,2005),建立湿地生态环境脆弱程度分级制度(吴姗姗,2009)和生态脆弱状态的含义(黄方等,2003 ),见表3-1:

  综合评价潜在脆弱微弱脆弱轻度脆弱中度脆弱重度脆弱

  等级一级二级三级四级五级

  EVI值0-0.20.2-040.4-0.60.6-0.80.8-1.0

  湿地生态特征自然状态良好,结构完整,活力水平止常,恢复能力很强。自然状态一般,结构完整程度一般,活力较强,功能水平止常,恢复能力较强。自然状态已经受到改变,结构尚算完整,活力表现衰退,功能水平退化,对外界干扰的恢复力开始减弱。自然状态受到破坏,结构破碎,活力较差,功能水平退较重化,部分功能丧失,对外界的干扰响应迅速。自然状态彻底破坏,结构破碎,活力极差,湿地功能大部分丧失,对外界的干扰响应迅速。

  结合沈阳卧龙湖湿地生态脆弱性指标的选取原则,本次评价通过压力—状态—响应指标概念框架来描述选取的指标,并充分考虑到湿地的生态功能和人类活动。采用加权求和的方法对多个指标进行节能型计算,各指标权重的赋值主要依据专家经验法来获取,指标体系见表3-2。

  3.3指标数据的提取

  3.3.1遥感影像的处理与分析

  研究中使用的遥感影像数据为美国Landsat 7 ETM数据,该遥感图像由中国科学院计算机网络信息中心(CNIC)国际科学数据服务平台(International Scientific Date Service Platform)提供,成像时间为1995年9月11日和2007年9月28日。使用的遥感影像处理软件为美国的ERDAS IMAGE9.2图像处理系统,地理信息系统软件采用美国ESRI公司的Arc GIS 9.0。

  本研究中将经过辐射校正、几何纠正的7个波段图像进行叠加、裁剪等处理,误差控制在0.5个像元以内(朱述龙,党安容等,2002),最后得到卧龙湖湿地的遥感影像。

  运用GPS接收仪进行野外抽样定点测量,来验证在ERDAS中完成目视解译图像的准确性和数据精度。记录实地采样点的湿地类型和所处的经纬坐标、海拔高度,把野外定点的经纬度数据转成空间点位图,叠加到遥感影像和解译湿地矢量数据层上,同解译数据对照对解译结果进行修改,建立拓扑关系,得到卧龙湖湿地1995年和2007年的湿地类型分布图。

  3.3.2野外湿地考察

  3.3.3湿地土地分类系统建立

  以全国土地分类系统为依据,结合康平地区的实际情况,对湿地的土地类型进行划分。本章将康平地区湿地类型划分为:滩地、水田、水库、芦苇田等几大类。通过自定义斑块ID的方法将各类型湿地加以区分。如灌溉水田的ID设为11,湖泊水面的ID设为72。在进行解译过程中就可以用11和72替代灌溉水田和湖泊水面的名称。本次研究主要解译代码如表所示。

  土地分类系统的建立是指标数据提取的最初环节也是重要环节,它对图象的处理、解译和地图的编绘都有着直接或间接的影响。对湿地土地进行分类。将康平地区湿地分为:芦苇田、滩地、水库、水田等几大类。通过自定义斑块ID的方法将各类湿地加以区分。本次研究主要解译代码如表3-5所示。

  3.3.4湿地解译标志建立

  不同的影像特征在解译过程中通过解译标志来实现。以湿地土地类型和以往的调查资料为基础,根据实际情况,按照湿地不同的土地类型在卫片上的颜色、色调、几何形状、结构以及纹理综合来反映、建立康平地区和主要湿地的土地类型解译标志如表3-6所示。

  3.3.5解译成果

  本次研究是以Arc GIS 9.0为操作平台。将处理后的遥感图像转入GIS软件中,在GIS中进行数字化,根据所编制的解译标志,全面地从遥感图像上绘制出各类湿地图斑的界线,然后再分别建立与各类型图斑相对应的属性表格,再通过野外重点地区的抽样验证修改后,绘制成湿地遥感解译图。

  (1)影像转入,将遥感图像转化为TIFF图像输出,在GIS中将TIFF图像作为栅格数据读入;

  (2)绘制遥感解译图,做完以上工作后,应用所建立的湿地信息系统项目和属性表,对遥感图像进行数字化,勾绘出遥感影像的各类湿地图斑界线,可以很容易的在Arc GIS9.0中绘制出保护区湿地的遥感解译图。

  (3)最后我们使用Arc GIS 9.0软件对湿地面积进行计算,根据不同类型湿地的属性,得出各类湿地的面积值。

  参考文献

  [1]徐杉,刘春学,王鹏云.基于“3S”技术的滇池湿地效益评估[J].云南地理环境研究,2012,05:74-79+96.

  [2]李益敏,李卓卿.国内外湿地研究进展与展望[J].云南地理环境研究,2013,01:36-43.

  [3]胥阿妮,郭春华.湿地保护管理中的公众参与问题与对策[J].湿地科学与管理,2013,02:48-51.

  [4]苏顺谦.基于3S技术的野鸭湖湿地生态环境质量评价[D].东华理工大学,2013.

  [5]郑守专.三沙湾滨海湿地生态系统评价[D].集美大学,2013.

  [6] Luis P.Backfill. A Theory of Distribution Camel Structure[J].press of Caliph.0niaUniVersity,2001,21.

  [7] Louis Stem and Ambary.Marketing Chillier.5thed.Upper Saddle Riving[J],yinghuiyun.com,prentice Hall,2003,14-15.

  [8] Coughlin, Anent, Erin Anderson, Louis W. Stefan. El-Ambary. Marketing Channels (6thed)[M].Beijing: Tsinghai University Press,2001,20.



上一篇:湖边绿植
下一篇:庭院设计|景墙“水”一点才好
您需要登录后才可以回帖 登录 | 免费注册

本版积分规则

关闭

景观设计网络培训上一条 /1 下一条

QQ|E-Mail|小黑屋|手机版|Archiver|园林学习网

GMT+8, 2017-12-13 09:30

Copyright By ylstudy.com. All Rights Reserved.

粤ICP备07513720号

快速回复 返回顶部 返回列表
sitemap.php sitemap.xml sitemap_utf8.php sitemap_utf8.xml