（环境工程专业论文）上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价.pdf

东华大学学位敝脱性栅j 煳刿 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：矽l 弓年 蠲纱 谭月 东华大学硕士学位论文 一 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 学位论文作者签名： 保密口，在年解密后适用本版权书。 不保密r o 漳贿 日期：列簪 月矽日 左 汰 铱 妒 一 月 ， 7 名 铲 鹕 崎 燃 为 教 ： 导 期 匕日 j 指 日 上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价 上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价 摘要 海滨湿地为人类提供了多种重要的生态系统服务功能，也是受到人类活动影 响最为强烈的区域之一。滩涂湿地是一种典型的海滨湿地，是上海市最为重要的 自然生态系统类型之一，不仅是上海城市发展的重要后备土地资源，也为上海地 区提供了强大的生态服务功能和资源环境价值。近数十年来，在经济高速发展和 城市化快速扩张等因素作用下，上海市滩涂湿地生态环境受到了前所未有的压力。 针对这一问题，本研究基于2 0 11 年度上海市环境科研计划项目“滩涂湿地生境 调查评估与保护对策研究”，通过现场调查开展了上海市滩涂湿地生态环境监测， 并采用遥感分析摸清了滩涂湿地的分布现状及时空动态，研究建立了基于“压力 状态响应”( p s r ) 指标体系与熵权综合指数模型的生态系统健康评价模型， 对上海市滩涂湿地生态系统健康进行了评价，旨在摸清上海滩涂湿地历史演变趋 势与生态环境质量现状，并为进一步开展滩涂湿地生态保护提供科学依据。主要 研究结论如下： ( 1 ) 研究显示，2 0 1 1 年上海市滩涂湿地( 吴淞高程l m 以上) 总面积为 3 2 6 9 4 k m 2 ，主要分布在大陆及岛屿周缘以及江心沙洲。其中，崇明东滩和九段 沙等江心沙洲湿地是本市滩涂湿地的主要分布地，占滩涂总面积的8 0 。滩涂湿 地总体保持向海方向扩张趋势，但近2 0 年来，圈围速率明显快于滩涂的自然淤 涨速率，是对本市滩涂湿地影响最大的胁迫因子。 ( 2 ) 对本市滩涂沉积物及水体环境质量的现场监测与实验室分析及评价表 明，以氮、磷为主的营养盐是上海市滩涂湿地水体的主要污染物，此外，部分区 域沉积物环境还存在一定的石油类污染和重金属污染累积。水体总氮和总磷浓度 较高。滩涂沉积物主要存在重金属c d 和重金属c u 污染，同时，杭州湾北沿边 滩、宝山边滩和浦东边滩沉积物受到石油类污染较为严重。 ( 3 ) 现场监测表明，本市滩涂湿地的主要生物资源( 底栖生物、浮游生物、 植被) 存在明显的梯度分布，这一规律与河口地区及滩涂自身环境特征密切相关。 i 上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价 调查表明：滩涂植被分布面积随河口盐度变化存在着一定规律，其中，芦苇滩涂 面积为4 0 5 0 ，8 7 h m 2 ，互花米草滩涂面积为4 9 1 6 9 5 h m 2 ，海三棱蔗草滩涂面积为 4 9 8 1 3 1 h m 2 。滩涂底栖动物密度以岛屿周缘边滩和江心沙洲湿地普遍高于大陆边 滩，而多样性指数则以大陆边滩高于岛屿周缘边滩和江心沙洲湿地。浮游动植物 分布规律具有一定的一致性，其密度均呈现出大陆边滩高于岛屿周缘边滩和江心 沙洲湿地，但其多样性指数则分布各异。 ( 4 ) 结合“压力一状态一响应”( p s r ) 指标体系和熵权综合指数评价模型， 得出的各滩涂湿地综合健康度以崇明东滩和九段沙湿地较高，分别为0 7 9 3 0 和 0 7 9 3 7 ，而宝山边滩最低，仅为0 3 5 0 4 ，且岛屿周缘边滩普遍较大陆边滩健康。 综合健康度是压力健康指数、状态健康指数和响应健康指数三者互为因果关系的 综合反映。大陆边滩的压力健康指数较岛屿周缘边滩低，状态健康指数以九段沙 湿地和崇明东滩最高，而响应健康指数同样以崇明东滩和九段沙湿地的响应指数 最高，这充分体现了自然保护区的建立使得与之对应的保护措施及保护力度不断 加强。 ( 5 ) 调查分析结果表明，上海市滩涂湿地面临的主要生态环境胁迫包括滩 涂经济活动、高强度圈围、生物入侵、环境污染、上游大型水利工程和海洋工程 以及气候变化引起的海平面上升等，这些胁迫因子使滩涂生物群落结构发生改变， 滩涂生态系统退化。因此，滩涂湿地保护管理工作应以动态保护与利用相结合为 原则，以迁徙鸟类数量恢复为目标，以滩涂面积不因人为因素减少为底线，加强 法制建设与机制建设，加强滩涂湿地的生态恢复力度，推进对入侵生物的控制与 管理，最大程度上减轻滩涂湿地受到的胁迫。 关键词：上海；滩涂湿地；生态调查；健康评价 上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价 e c o s y s t e mi n v e s t i g a t i o na n dh e a l t ha s s e s s m e n to f t i d a lm a r s h e si ns h a n g h a i a b s t r a c t c o a s t a lw e t l a n dp r o v i d e sav a r i e t yo fi m p o r t a n te c o s y s t e ms e r v i c e s ，a n di ti sa l s o a f f e c t e db yh u m a na c t i v i t i e sm o s ti n t e n s i v e l y a st y p i c a lc o a s t a lw e t l a n d ，t i d a lm a r s h i sao n eo ft h em o s ti m p o r t a n tn a t u r a le c o s y s t e m si n s h a n g h a i ，n o to n l ys u p p l i e s e n v i r o n m e n t a lr e s o u r c e s ，b u ta l s op r o v i c e se c o s y s t e ms e v i c e s i nr e c e n td e c a d e s ，w i t h h i g h - s p e e de c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n dr a p i du r b a n i z a t i o n ，t i d a lm a r s h e se n v i r o n m e n t h a v eb e e ns u f f e r e du n p r e c e d e n t e dp r e s s u r e si n s h a n g h a i t os o l v et h i sp r o b l e m ， e n v i r o n m e n tm o n i t o r i n go fs h a n g h a it i d a lm a r s h e sw a sc o n d u c t e dt h r o u g hf i e l d i n v e s t i g a t i o n ，s p a t i a ld i s t r i b u t i o na n dt e m p o r a ld y n a m i c so ft i d a lm a r s h e sw a ss t u d i e d b yr e m o t es e n s i n ga n a l y s i st e c h n i q u e a sw e l l m e a n w h i l e ，i no r d e rt of i n do u t e v o l u t i o nt r e n da n de c o s y s t e ms t a t u so ft i d a lm a r s h e s ，e c o s y s t e mh e a l t ha s s e s s m e n t w a s a c c o m p l i s h e dt h r o u g he s t a b l i s h m e n to fi n d e xs y s t e mo f ( p r e s s u r e - s t a t e - r e s p o n s e ， p s r la n de n t r o p yf u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm o d e l t h em a i nr e s u l t sw e r ea s f o l l o w s ： ( 1 ) t i d a lm a r s h e sc o v e ra na r e ao f3 2 6 9 4k m 2 ，m a i n l yd i s t r i b u t e di nt h e m a i n l a n d ，p e r i p h e r a li s l a n d s ，a n dc e n t r a li s l a n d s c h o n g m i n g d o n g t a na n dj i u d u a n s h a a r et w om a i nt i d a lm a r s h e s ，a c c o u n t i n gf o r8 0 o ft h et o t a lw e t l a n d t i d a lm a r s h e s w e r ek e e p i n gt h es e a w a r de x p a n s i o nt r e n d h o w e r v e r ，d u r i n gt h ep a s t2 0y e a r s ， e n c l o s i n gr a t ew a ss i g n i f i c a n t l yf a s t e rt h a nn a t u r a la c c r e t i o nr a t e ，w h i c hw a st h em o s t s e r i o u ss t r e s s o ri m p a c t i n gt i d a lm a r s h e s ( 2 ) w i t hs i t em o n i t o r i n g ，l a b o r a t o r ya n a l y s i sa n de v a l u a t i o no fs e d i m e n t sa n d w a t e re n v i r o n m e n to ft i d a lm a r s h e s ，i tw a sf o u n dt h a tt h em a i np o l l u t a n t si nw a t e r b o d i e sa r et h en u t r i e n t sb a s e do nn i t r o g e na n dp h o s p h o r u s i na d d i t i o n ，t h e r ew e r e p e t r o l e u ma n dh e a v ym e t a lp o l l u t i o n si nc e r t a i ns e d i m e n te n v i r o n m e n t t o t a ln i t r o g e n a n dt o t a lp h o s p h o r u sc o n c e n t r a t i o n so fw a t e rb o d yi nt i d a lm a r h e sw e r er e l a t i v e l y h i g h e r a n dt h e r ew e r eh e a v ym e t a l sp o l l u t i o n si nt h es e d i m e n t s ，i n c l u d i n gc da n dc u i na d d i t i o n ，h a n g z h o ub a yb e a c h ，b a o s h a na n dp u d o n gb e a c hs u f f e r e dp e t r o l e u m p o l l u t i o n ( 3 ) g r a d i e n td i s t r i b u t i o n s o fb i o l o g i c a lr e s o u r c e s ( b e n t h i co r g a n i s m ，p l a n k t o n ， a n dv e g e t a t i o n ) o ft i d a lm a r s h e sw e r er e l a t e dt ot h ec h a r a c t e r so fe s t u a r i n ea r e a sa n d 上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价 m u d f l a te n v i r o 啪e n tc l o s e l y t h e r ew e r er e l a t i o n s h i p sb e t w e e nt h ea r e ao fm u d f l a t v e g e t a t i o na n de s t u a r 主n es a l i n i t y p h r a g m i t e sa u s t r a l i sc o v e r e d a l la r e ao f4 0 5 0 8 7 h m 2 ， w h i l et h ea r e ao fs p a r t i n aa l t e r n i f l o r aa n ds c i r p u sm a r i q u e t ew e r e4 9 16 9 5 h m a n d 4 9 8 1 3 1 h m 2r e l a t i v e l y z o o b e n t h o sd e n s i t i e so fp e r i p h e r a li s l a n d sa n dc e n t r a li s l a n d s w e i eg e n e r a l l yh i g h e rt h a nt h a to fm a i n l a n db e a c h e s o nt h ec o n t r a r y ，d i v e r s i t yi n d e x o fn l a i n l a n db e a c h e sw e r eh i g h e rt h a nt h a to fp e r i p h e r a li s l a n d sa n dc e n t r a li s l a n d s - p l a i l l ( t o nd i s t r i b u t i o n sw e r ec o n s t a n t ；h o w e v e r ，p l a n k o nd e n s i t i e s o fm a i n l a n db e a c h e s w e r eh i g h e rt h a nt h a to fp e r i p h e r a li s l a n d sa n d c e n t r a li s l a n d s ( 4 ) c o m b i n e dw i t h ( p r e s s u r e s t a t e - r e s p o n s e ，p s r ) i n d e xs y s t e ma n de n t r o p y 最您z vc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm o d e l ，i tw a sc o n c l u d e dt h a tt h ec o m p r e h e n s i v e h e a l t hd e g r e eo fc h o n g m i n gd o n g t a na n dj i u d u a n s h aw e r er e l a t i v e l yh i g h e r ，w h i c h w e r e0 7 9 3 0a n d0 7 9 3 7r e s p e c t i v e l y w h i l eb a o s h a n b e a c hw a st h el o w e s t ，b e i n go n l y 0 3 5 0 4 a n dp e r i p h e r a l i s l a n d sb e a c h e sw e r eg e n e r a l l yh e a l t h i e rt h a nm a i n l a n d b e a c h e s c o m p r e h e n s i v eh e a l t hd e g r e ew a s ac o m p r e h e n s i v er e f l e c t i o no ft h r e e m u t u a l l vc a u s a lr e l a t i o n s h i p sb e t w e e np r e s s u r eh e a l t hi n d e x ，s t a t eh e a l t hi n d e xa n d r e s p o n s eh e a l t hi n d e x p r e s s u r eh e a l t hi n d e xo f t h em a i n l a n db e a c h e sw e r el o w e rt h a n t h a to ft h ep e r i p h e r a li s l a n d ，a n ds t a t eh e a l t hi n d e xo fj i u d u a n s h aa n dc h o n g m i n g d o n 蛳 w e r e h i g h e r ， a n dr e s p o n s eh e a l t hi n d e xo fc h o n g m i n gd o n g t a na n d j i u d u a n s h aw a sa l s oh i g h e rt h a tt h eo t h e r i tw a s r e f l e c t e dt h a te s t a b l i s h m e n to fn a t u r e r e s e r v e sm e a s u r e dc o r r e s p o n d i n gp r o t e c t i o na n ds t r e n g t h e n e de f f o r t s ( 5 ) i n v e s t i g a t i o na n da n a l y s i sr e s u l t ss h o w e d t h a te n v i r o n m e n to ft i d a lm a r s h e s w a su n d e rm a i ns t r e s s e si n c l u d i n ge c o n o m i ca c t i v i t i e s ，h i g h - i n t e n s i t y e n c l o s u r e ， b i o l o g i c a li n v a s i o n ，e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n ，u p s t r e a ml a r g eh y d r a u l i cw o r k s ，o c e a l l e n g i n e e r i n ga n dr i s i n gs e al e v e l s c o m m u n i t ys t r u c t u r ew a sc h a n g e da n de c o s y s t e m w a sd e g r a d e d t h e r e f o r e ，c o m b i n a t i o no fd y n a m i cp r o t e c t i o na n du t i l i z a t i o ns h o u l db e u s e do nt i d a lm a r s h e sc o n s e r v a t i o nm a n a g e m e n t g i v e nt h a tr e d u c i n gt h eb e a c ha r e a i sn o td u et oh u m a nf a c t o r sa sab a s e l i n e ，t h el e g a ls y s t e mb u i l d i n g s h o u l db e s t r e n g t h e na sw e l la st h ee f f o r t st o r e c o v e rt i d a lm a r s h e se c o s y s t e m b e y o n dt h a t ， p r o m o t i n gt h ec o n t r o la n dm a n a g e m e n t o fi n v a s i v es p e c i e sc a nr e l i e v et h es t r e s st ot h e m a x i m u me x t e n t k e yw o r d s ：s h a n g h a i ；t i d a lm a r s h e s ；e c o s y s t e mi n v e s t i g a t i o n ；h e a l t ha s s e s s m e n t 一1 v 上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价 目录 摘j l 耍i ， a b s t r a c t - i i i - 第一章绪论1 第二章研究内容及技术路线1 2 2 1 研究内容1 2 2 2 技术路线13 2 3 数据来源14 第三章研究区域概况1 5 3 1 上海市自然环境概况15 3 2 上海市滩涂湿地概况16 第四章生态环境调查2 2 第五章生态系统健康评价6 4 5 1 评价方法6 4 5 2 评价结果7 1 5 3 讨论8 0 5 4 小结8 4 第六章保护对策与建议8 6 6 1 崇明东滩8 6 6 2 九段沙湿地8 8 6 3 岛屿周缘边滩8 9 6 4 大陆边滩9 0 第七章结论与展望一9 2 - i 1 2 3 0 - - 1 展 进 究 研 价述评概与一价康义评健意景统统究背系系研究态态目研生生项 2 3 4 一 一 一 一 法果 方结 究究论结硫髋姚惴 乱乱乱禾 上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价 7 1 主要结论9 2 7 2 研究展望9 4 参考文献：9 6 攻读硕士学位期间的研究成果一1 0 3 ! 致谢10 4 上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价 1 1 研究背景 第一章绪论 湿地生态系统是一个水陆相互作用形成的特殊生态系统，具有陆地生态学和 水域生态学所无法涵盖的特征和特性，它特殊的水文状况、陆地和水域生态系统 交错带作用以及由此而产生的特殊的生态系统功能使之成为地球上最重要的生 态系统之一。湿地由于具有广泛的食物链和丰富的生物多样性而被称为“生物超 市”；因其对自然和人类产生的水和废弃物具有天然接收器的作用而被称之为“地 球之肾”；在全球尺度上，湿地则被誉为“二氧化碳接收器”和“气候稳定器”。 湿地为人类提供了物质生产、能量转换、水分供给、调节气候、调蓄水量、水质 净化、生物多样性保育及人文等服务功能，是人类最重要的自然资本之一【1 1 。 滩涂湿地作为湿地类型的一种，其定义为位于海岸带受海洋潮汐周期性或间 歇性影响的淤泥质湿地，高程下限为海平面以下6m ，根据受潮汐影响的时间和 频率，又可将滩涂分为潮上带、潮间带和潮下带2 ，3 1 。通常，为了便于研究与保 护，人们重点关注潮间带，即有植物生长的潮滩及光滩，同时，潮间带也是非常 重要的后备土地资源。然而，由于工业化发展、城市化进程加快以及片面追求经 济增长的不合理的人类活动，导致湿地资源过度开发利用，滩涂湿地生态系统正 遭受着前所未有的压力，资源减少，功能减退，质量下降，生态服务功能和生物 多样性降低，健康状况受到严重威胁。因此，对滩涂湿地开展生态调查与生态系 统健康评价，有利于实施可持续性管理和合理开发利用，这也成为目前湿地生态 学研究的一个热点。 我国湿地研究起步于二十世纪5 0 年代，从9 0 年代起，我国的湿地研究逐步 深入，研究领域主要集中在湿地成因和发育规律、湿地水文过程与功能分析、湿 地生物地球化学、湿地生物多样性、湿地服务功能价值评估等方面4 1 ，对湿地保 一1 一 上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价 护方面开展的研究相对较少。随着现代经济社会的飞速发展，大面积的湿地退化、 破坏甚至消失，人们保护湿地的意识才开始逐渐形成。2 0 0 5 年8 月，中央编办 才正式批准成立了国家林业局湿地保护管理中心。目前我国湿地工作的主要任务 是通过建立湿地自然保护区、国际重要湿地、国家湿地公园、湿地保护小区和多 功能利用区的方式抢救性地保护湿地资源。上海拥有着2 个国家级自然保护区 九段沙湿地自然保护区和崇明东滩鸟类自然保护区。虽然相关部门采取了保 护措施并加大了保护力度，但在取得成绩的同时，还必须看到滩涂湿地生态保护 形势仍然十分严峻，环境污染、生物入侵等生态环境恶化问题依然存在。因此， 在新的发展形势下，上海市作为我国经济发展先行地区，急需在“十二五”期间 进一步加大工作力度，更加全面、深入地开展各项滩涂生态保护建设工作。并伴 随着滩涂湿地保护工作研究的深入，工作的重心将逐步从湿地保护转向湿地管理， 而湿地生态系健康评价是湿地管理的基础，掌握湿地生态系健康评价方法将为我 国今后更好地开发利用湿地资源及湿地恢复、重建提供科学依据【5 】，并为解决全 球生态环境问题、进行生态系统管理和实施可持续发展提供丰富的理论基础。 1 2 生态系统评价概述 生态系统评价始于2 0 世纪6 0 年代中期，随着人口的增长和社会工业化程度 的提高，人类活动的范围和强度空前扩大，自然生态系统越来越多地被人类自身 活动改变了原有的面貌，人口、资源与环境矛盾日益尖锐，生态环境问题更加突 出，对生产力的发展和人类本身的健康产生了极大影响。为了解决这些问题，人 类需要更深入地了解生态系统结构、功能及其过程，并逐步在全球范围内开展生 态系统评价研究。生态系统评价研究的内容、方法和成果也逐渐深入并为生态系 统管理提供良好的基础和依据。 生态系统评价是随着社会经济的高速发展、人口的不断增加以及生态环境问 题大量涌现而逐渐开展起来的一项对生态系统现状、变化和影响进行分析并提出 解决措施的一系列评价行为。初期的生态系统评价主要是评价生态系统的结构、 功能和状态，随着生态环境问题逐渐成为国际的焦点，生态保护与生态建设的发 展，生态系统评价的内涵也在不断深化：生态系统评价是为了向决策者提供进行 ， 上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价 生态系统可持续管理的相关信息而进行的生态系统现状评价、生态系统结构与功 能变化趋势和驱动力分析、情景分析与响应措施等方面的综合评价，旨在通过生 态系统服务功能的加强实现可持续发展。 目前，生态系统健康评价、生态系统服务功能评价和生态风险评价是三类常 用的生态系统评价方法，但有时又被混为一谈。生态系统健康是生态系统所固有 的本质属性，是生态系统状态的外在表现，虽然受到人类干扰的影响，但是它是 不以人的意志为转移的，是在人类出现之前就已经存在的：而生态系统服务功能 是指生态系统与生态过程所形成与维持的人类耐以生存的自然环境条件与效用， 是人们从生态系统中获取的效益，包括供给服务、调节服务、文化服务和支持服 务1 6 ，生态系统服务功能以及生态系统的生态和人文特征具有高度的时空异质 性1 7j ；生态风险是指一个种群、生态系统或整个景观的正常功能受外界胁迫，从 而在目前和将来减小该系统内部某些要素或其本身的健康、生产力、遗传结构、 经济价值和美学价值的可能性1 8 j 。生态风险评价是在风险管理的框架下发展起来 的，是指一个或多个胁迫因素影响后，对不利的生态后果出现的可能性进行的评 估1 9 】。人类对生态系统服务功能的过度利用导致生态系统结构变化和健康状态受 到胁迫，同时为生态风险埋下伏笔，反之，生态系统健康状态直接影响着生态服 务的供给能力。由此可见，这三类评价方法既相互关联，又各自有不同的侧重点。 生态系统健康评价着重于评价生态系统自身的结构特征，服务功能评价则侧重于 评价生态系统为人类创造的效益，而风险评价则综合了生态系统健康与服务功能 评价，主要分析了生态系统受到胁迫后可能出现的后果。 可以说，生态系统对人类而言具有十分重要的战略意义，为人类提供生产和 生活资料等巨大的生态服务功能。生态系统评价是对生态环境及其功能进行定性 描述和定量判断，是人类深刻认识生态环境及功能的一种技术手段。本研究选择 生态系统健康评价来对上海市滩涂湿地进行评估，旨在摸清生态系统自身结构和 功能状态，从本质上了解认识现状，以期准确有效地实施保护管理措施。 1 3 生态系统健康与评价研究进展 1 3 1 生态系统健康概述 上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价 1 3 1 1 概念 健康，一词用于生态系统最早出现在2 0 世纪4 0 年代，l e o p o l d l l o 】提出土 地健康的概念。r a p p o r t 等【1 1 在2 0 世纪7 0 年代末提出了“生态系统医学”的概 念，认为对于受到损害的生态系统应该进行整体诊断评价。随后又出现了“生态 系统健康”的概念。早期的学者主要从生态系统自身的健康观对生态系统健康进 行定义，认为生态系统在面对干扰时，具有恢复能力，则该生态系统是健康的【1 2 】。 另一些学者【1 3 ，1 4 】则认为生态系统健康就是生态系统缺乏疾病，而疾病是指生态系 统组织受到损害或减弱。之后，在缺乏疾病的基础上，h o l l i n g i ”，1 6 】等又补充了稳 定性、活力和可持续性作为生态系统健康的标准。随着生态学的不断发展，许多 学者认为研究生态系统健康不仅要从生态系统自身出发，还应考虑生态系统为人 类提供服务的功能，m e y e r 1 7 】提出健康的生态系统既具有自我维持与更新的能力， 还能满足人类的合理要求，即包括人类与社会价值。虽然到目前为止，关于生态 系统健康的概念，学术界还没有普遍公认的观点，但可以看出这一概念从提出到 逐步完善都蕴含着两层意思：一是生态系统本身健康可持续的发展演化；二是生 态系统更好地发挥服务功能，促进人类的生产与可持续发展。 1 3 1 2 研究内容 随着生物多样性减少、土地退化、水体污染、全球变暖等一系列环境问题的 出现，生态系统健康评价作为一种协调环境可持续发展和人类自身福祉的范式， 受到各阶层的关注，并被认为是人类社会可持续发展的根本保证。由生态系统健 康定义可看出，生态系统健康评价主要包括：评价生态系统自身的各项生态指标， 如生物多样性、生态系统的结构、活力、恢复力等；评价生态系统中的各项环境 指标，如污染物水平等；评价生态系统健康与人类社会经济发展之间的关系，如 社会稳定性、经济发展水平等。在对生态系统健康各项指标进行评价之后，还应 分析原因，找出是人类活动还是自然因素对生态系统健康造成影响，进而有助于 管理者采取相应措施对生态系统进行管理。其研究框架如图1 1 所示： 上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价 图1 - 1生态系统健康评价的研究框架 f i g 1 - 1 r e s e a r c hf r a m es t r u c t u r e o fe c o s y s t e mh e a l t ha s s e s s m e n t 1 3 2 生态系统健康评价研究方法进展 1 3 2 1 指示物种评价法 指示物种评价法是由l e o p o l d 1 8 1 提出的，是指采用一些指示类群来监测生态 系统健康的方法。 指示物种评价法，首先是确定生态系统中的关键种、特有种、指示种、濒危 物种、长寿命物种和环境敏感种，然后采用适宜方法测量其数量、生物量、生产 力、结构功能指标及一些生理生态指标，进而描述生态系统的健康状况【1 9 】。指 示物种评价法包括单物种生态系统健康评价和多物种生态系统健康评价【2 0 1 。 指示物种法评价生态系统健康的关键在于指示物种的选取。一般来说，选择 指示物种时应遵循以下原则：代表性，所选物种必须能够典型代表该生态系统 的健康状况，可以是该生态系统中的关键种、特有种、指示种、濒危物种或环境 敏感种等；有效性，当单一物种不能完全指示生态系统健康状况时，可以考虑 选取多指示物种，以确保评价的准确性；可操作性，在兼顾评价效果的同时， 还应考虑实践活动的成本、可操作性和实用性。 指示物种法简便易行，针对性强，能够简单、明确、快捷地指示生态系统健 康，因此在一些特定生态系统评价中得到了广泛应用( 如表1 1 所示) 。但由于 上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价 指示物种的筛选标准及其对生态系统健康指示作用的强弱不明确【2 1 】，并且未考 虑人类健康和社会经济等因素，难以全面准确地反映生态系统健康状况1 2 2 1 ，如 b o u l t o n t 2 3 】在研究中发现指示物种一般都具有较强的移动能力，对胁迫的耐受程 度比较低，其变化与整个生态系统变化的相关性很小。此外，指示物种的一些监 测参数的选择不恰当，也会给生态系统健康评价带来偏差【2 4 1 。因此，指示物种 法比较适用于一些简单自然生态系统的健康评价，而不适用于人类活动主导的复 杂生态系统的健康评价。 表1 - 1 指示物种评价法的实践阶段案例 t a b l e l - 1t h ep r a c t i c ec a s e so fi n d i c a t o rs p e c i e sa s s e s s m e n t 1 3 2 2 指标体系评价法 指标体系评价法是通过建立一系列指标体系，并对其进行评价以描述生态系 统健康状况的方法。 指标体系评价法评价生态系统健康首先要选用能够表征生态系统主要特征 的指标，包括生态系统的结构、功能和过程指标等；其次，对这些指标进行归类 区分，分析各个指标对生态系统健康的指示意义；然后，对这些特征因子进行度 上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价 量，确定每个特征因子在生态系统健康中的权重系数。最后，建立生态系统的评 价体系，对生态系统健康进行评价。 由于生态系统是不断变化着的，因此衡量生态系统健康的标准也应具有多尺 度、动态的特性。选取生态系统健康评价指标时，应综合考虑生态、经济、社会 三方面的要素。b l a r n e y 等【3 5 1 曾建议把社会需求、政策和测度作为选择评价指标 的标准。综合考虑，评价指标的具体选择依据为1 3 6 】：整体性，任何一个生态 系统都是由多个组分组合而成的整体，因此，必须从整体上考虑影响区域生态的 各个因子；敏感性和主导性，选取的指标应具有代表性和主导性，能直观全面 地反映生态系统的健康状况；可操作性和可度量性，在选取指标时，应尽可能 考虑数据的易获性和可采集性，且其优劣程度应具有明显的可度量性，可用于评 价单元间的比较分析；所选取的指标不仅能够反映系统受压迫的程度，还应能 区分出压迫的原因，是人为压力还是自然干扰，这对于确定系统的管理措施是极 为重要的。 生态系统健康评价是否能够及时、准确地反映生态系统健康状况，关键取决 于评价指标的选取。结合国内外研究进展，可以把生态系统健康指标体系分为生 态指标、物理化学指标【3 7 】以及服务功能指标。其中，生态指标包括系统综合水 平、群落水平、种群及个体水平等，可用来体现生态系统的复杂性，反映生态系 统特征和状态；物理化学指标是检测生态系统的非生物环境的指标；服务功能指 标着眼于生态系统对人类生存与社会发展的支持作用，主要是通过采用经济参数 和社会发展的环境压力指标等来衡量的。 尽管指标体系法评价生态系统健康存在一定缺陷：首先是指标量化缺乏整齐 性，一般生态指标与物理化学指标较服务功能指标容易定量；其次是容易重复评 价，一些生态指标与物理化学指标存在着一定程度的相互交叉，此外，结构指标 与功能指标也多有重复【3 8 l 。但是，采用指标体系法也有其明显的优点：综合了 生态系统的多项指标来反映生态系统过程，从生态系统的结构、功能演替过程， 上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价 生态服务和产品服务的角度来度量生态系统健康；强调了生态系统为人类的服务， 及其与区域环境的演变关系，同时也反映了生态系统的健康负荷能力及其受胁迫 后的恢复能力；反映了生态系统不同尺度的健康评价转换。因此，指标体系法在 生态系统健康评价中的得到了广泛应用( 如表1 2 所示) ，成为组织结构复杂的 生态系统如区域生态系统健康评价的主要方法【3 9 】。 表1 2 指标体系评价法的实践阶段案例 t a b l e1 - 2t h ep r a c t i c ec a s e so fi n d e xs y s t e ma s s e s s m e n t 1 3 2 3 生态系统健康评价方法的热点概述 生态系统因其具有热力学开放、不同物种组成、高度时空异质性、以及各组 分间的非线性关系等特点，是一种极为复杂的系统。持续快速的经济增长和强大 的人口生计需求使生态系统承载着巨大压力，其健康状态也越来越受到重视。传 上海市滩涂湿地生态系统调查与健康评价 统的生态系统健康评价方法，没有突出不同生态系统类型的独特属性，已不能满 足人类准确认识生态系统健康状态以期为生态系统管理提供合理依据。 目前，“埃三级”理论被广泛用于评价生态系统健康，尤其是将埃三级理论 与生态结构动态模型( s d m s ) 结合起来，使生态系统研究从一般性描述到定量 化成为可能。z e r e n l 5 川指出该方法在生态评价、参数估计、模型校准以及解释和 预测生态系统功能方面具有一定优势，尤其适用于解决生态修复方面的具体问题。 j e s s i c a 纠5 提出整体生态系统健康指标( h o l i s t i ce c o s y s t e mh e a l t hi n d i c a t o r ， h e h i ) ，将生态、社会和经济指标合并成单一的生态系统健康综合指数，对苏 格兰阿伯丁郡的y t h a n 河口流域进行了健康评价，并提出整体生态系统健康指标 对生态系统管理是至关重要的。p - m u n i z 等【5 2 】采用不同的底栖生物指标对蒙得维 的亚沿海区域的生态系统健康进行评价，并同十年前仅用采有机污染物指标的评 价结果进行比较，更好地反映区域