（生态学专业论文）雅砻江锦屏水电站工程影响的生态评价和影响预测.pdf

四川人学硕 学位论文 综述 雅碧江锦屏水电站工程影响的生态评价和影响预测 1生态影响评价简述 环境评价的内容非常广泛， 从时间尺度上划分， 可分为环境质量回顾评价、 环境质量现状评价和环境质量影响评价三种类型。对环境的生态影响评价也称 生物影响评价， 可以分为 两大类:一类是对开发行动或建设项目 排放污染物造 成的生态影响作评价， 各种工业建设项目 属于这一类开发行动;另一类是对水 利、水电、矿业、农业、牧业、交通运输、海洋海岸带工程和旅游设施等开发 利用自 然资源行动造成的生态影响作评价。后一类开发行动也可能伴随污染影 响，但重点是评价这类行动可能造成生态系统结构的破坏，造成局地气候、水 文、地形地貌条件变化，改变土壤、植被，使重要物种的栖息地恶化乃至消失 ( 陆雍森，1 9 9 9 ; 刘天齐等，1 9 8 2 ; 苏智先等，1 9 9 3 ) 。 本次研究属于后一类生 态影响评价中对水电开发活动的现状评价和影响预测。 1 . 1生态影响评价的主要内容 生态影响评价包括的内容有 ( 陆雍森，1 9 9 9 ) : ( 1 ) 调查拟议资源开发行动或工程建设区一定范围内的生态系统情况， 包 括评价区及其周围一定范围内的地形地貌、 水文和气候条件、 野生动植物种类、 数量 ( 或覆盖率) 、土壤质量、特别是国家和有关部门规定为重点保护的珍稀、 濒危、受威胁的动植物物种、自 然保护区和重要的物种栖息地及湿地生态等， 为评价工作和以后的生态系统管理提供背景资料和依据; ( 2 ) 分析和预测拟议行动或工程在施工和运行期对评价区的生态系统， 包 括生物物种及其栖息地的潜在可能影响及影响方式、范围和程度，为拟议开发 行动的多个替代方案选择的决策和以后生态环境管理创造条件; ( 3 )提出保护和管理生物资源并消减不良影响的措施以及相关的监测要 求。 具体的生态影响评价内容应评价等级划分和评价要求的不同而不同。 1 . 2评价方法 四川大学硕士学位论文 在调查基础上，描述现有生物环境状况是现状评价的基础，也是影响预测 和评价的基础。 所谓的现状评价，就是在区域生物环境基本特征调查的基础上对区域生物 环境功能状况进行评价。主要的评价方法有: ( 1 ) 运用物种多样性指数法、 食物网联系法和其他生物指数等方法对评价 区进行生态评价， 这是目 前国内 较为常用的方法( 陆雍森， 1 9 9 9 : 李成等， 2 0 0 1 ; 吴毅等，1 9 9 8 ;周材权等，2 0 0 2 ;苏化龙等，2 0 0 1 ) 。 ( 2 )生态带评价法。 这是t u b b s 和b l a c k w o o d ( 1 9 7 1 )为英格兰的汉普谢 州委员会规划部土地利用计划提出的评价方法，分为三步:先将研究区分为若 干个基本的生态带;然后利用一些条件对生态带分级;再依据各个带的特征打 分， 将带内 不同栖息地面积所占百分数作为 权值， 进行加权记分，按总分值评 级。 可将分级评价结果绘制成“ 相对生态评价图” ， 给出各生态带的边界和相对 生态价值，同时给出 报告以 确定用于区别各生态带的特征，并提出 保护政策所 需的准则。 ( 3 )生态价值指数法。此法由g o l d s m i th于 1 9 7 5 年提出，在英国应用较 广。此法根据栖息地面积、 稀有性、存在物种数、 和植被构造等特征进行客观 评价，最后将结果按网格 ( 通常为i k mx i k m) 绘出生态价值评价图。 1 .3影响预测 生态影响预测一般采取类比分析、 机理分析、景观生态学的方法进行文字 分析与定性描述， 也可以辅之以数学模型进行预测。 主要的方法有以下两种( 陆 雍森，1 9 9 9 ) : ( 1 ) 类比法 类比法可分为整体类比 和单项类比。 整体类比 是参照已 建成的项目 对植物、 动物和生态系统产生的影响来预测拟建项目 的影响。被 选作参照的 类比 项目， 在工程特性、 地理地质环境、 气候因素、 动物和植物背景等方面都要与拟建项 目 相似， 并且项目 建成已 达到一定年限， 其影响已 基本趋于稳定。 在调查类比 项目 的植被现状 个体、 种群和群落的变化，以 及动物、植物分布和生态功 能 的 变化情 况之后， 再根据 类比 项目 的 变化 情况预测 拟建项目 对 动物、 植物和 生态系统的影响。 四川大学硬士学位论文 山于自 然条件千差万别， 在生态影响评价时很难找到完全相似的两个项目， 所以参照已建成项目的一个单项或一个部分进行类比可能更实用一些。 ( 2 ) 景观生态学 ( l a n d s c a p e e c o l o g y ) 方法 从景观生态学的角度对生态环境质量状况的评判是通过两个方面进行的， 一是空间结构分析，二是功能与稳定性分析。这是因为景观生态学认为，景观 的结构与功能是相当匹配的。 空间结构分析基于景观是高于生态系统的自 然系统，是一个清晰的和可度 量的单位。 景观由 拼块 ( p a t c h ) 、模地( m a t r i x ) 和廊道( c o r r i d o r ) 组成， 其中 模地 是景观的背景地块，是景观中一种可以控制环境质量的组分。因此，模地的判 定是空间结构分析的重要内容。判定模地有三个标准，即相对面积大、连通程 度高、有动态控制功能。模地的判定多借用传统生态学中计算植被重要值的方 法。某一拼块类型在景观中的优势程度由 优势度 ( d o m in a n c e ) 值 ( d o ) 决定， 其数学表达式如下: 密度 r d 二 拼块i 的数目 一x1 0 0 % 拼块总数 频率 r f二 拼块i 出现的样方数 一x 1 0 0 % 总样方数 景观比 例l p 拼块 1 的面积 优势度值d = 样地总面积 ( r d + r f) / 2 + l p x 1 0 0 % 一x 1 0 0 % 2 上述分析同时反映了自 然组分在区域生态坏境中的数量和分布，所以能较 准确地表示生态环境的整体性。 预测拟议开发行动或建设项目的生态影响，就是预测其对模地的影响，即 比较各拼块的优势度值 d 。 的变化。 通过进一步分析生物恢复力、 异质性、 种群 源的持久性和可达性以及景观组织的开放性，由此可确定无和有拟议行动及其 各备选方案的景观功能和稳定性的变化是否有重大不利影响。 . 4影响分析与评价 四川人学硕 卜 学位论义 生态影响的分析与评价是在工程分析、生态现状调查和评价、影响预测的 基础上，以法规、标准为依据，解释拟建项目 对生态系统影响的重大性，同时 辨识敏感对象对环境条件变化的反应，并且提出消减影响和保护生态系统的措 施。评价生态影响的重大性可从下述各方面着眼 ( 陆雍森，1 9 9 9 ) : ( 1 ) 基于 承认生物环境是一个系统， 可以 从个别物种在食物网中联系的 规 则对一 重大性进行解释和判断。 ( 2 )分析评价区域内 与关键物种有关系的 环境因子的 承载能力。 ( 3 ) 评估植物和动物物种的自 然恢复能力， 然后联系由 项目 引 起的 预期改 变会对动植物物种恢复能力产生何等重大影响。 ( 4 ) 对在研究区域内的陆地和水生栖息地内的物种多样性可能由拟建项目 引起的变化作出评估。 一 搬来说， 当物种多样性较少而且抵御变化能力较差时， 开展这类评估可作为解释总的生物环境条件脆弱性的基础。 ( 5 ) 应该考虑项目 对自 然演替方面的影响， 判断项目 是否会破坏正常的演 替过程。 ( 6 ) 应评述那些在自 然环境过程中具有富集特定化学物质能力的物种， 并 说明拟建项目 排污可能造成的生物富集作用。 ( 7 ) 评估拟议项目 对研究区域内 有重要经济价值的 物种的作用。 ( 8 ) 在研究区域内， 是否可能对受威胁或濒危物种以 及关键性的栖息地造 成任何预期的改变。解释各种指数法评估结果的含义，是否表示影响重大。 2生物多样性的相关研究 2 . 1对生物多样性层次划分的讨论 生物多样性 ( b i o d i v e r s it y ) 是指生命形式的多样化， 各生命形式之间及其 与 环境之间的多种相互作用，以及各种生物群落、生态系统及其生境与生态过 程的复杂性。生物多样性是地球生物圈与人类本身延续的基础，具有不可估量 的价值。 传统的生 物多 样性 是从 三个层次 上去 描述的，即 遗传多 样性 ( g e n e t i c d i v e r s i t y ) 、 物种多 样性 ( s p e c ie s d iv e r s ity ) 和生 态系 统多 样性 ( e c o s y s t e ( 孙儒泳等，1 9 9 3 :苏智先等，1 9 9 3 ) 0 近年来提出了 景 观多 样性 ( l a n d s c a p e m d i v e r s i t y ) d iv e r s it y )的概念，指环境和植被动 态相联系的景观拼块的空间分布特征，认为景观多样性是生物多样性的第四个 层次 ( 李博等，2 0 0 0 ;岳天祥，2 0 0 1 ; 刘红梅等， 2 0 0 1 ) 。还有学者主张加入生 四川大学硕士学位论文 物圈多样性 ( b i o s p h e r e d i v e r s i t y ) ( 肖 海龙，1 9 9 9 ) . 曾宗永 ( 2 0 0 2 ) 指出，基因、物种和生态系统三个层次的划分， 只是为了 研究和讨论问题的方便， 并不是说 生物多样性只表现在这几个层次上。 事实上， 生命的基本特征就是它的多样化，因此生物多样性表现在生物的形态、生理、 遗传和行为等各个方面。而且随时间和空间尺度的变化，生物多样性还有不同 的表现。 2 0 世纪末的 试验研究表明， 生物的功能多样性对于生态系统功能的作 用比功能组数和物种数更加重要。 2 . 2生物多样性的生态学意义及其基本测度方法 2 . 2 . 1生物多样性的生态学意义 生物多样性为人类的生存提供了 物质基础; 它作为一个整体， 对维持地球 生态系统的功能是十分重要的;它还有明显的科学价值。无论是生物多样性的 各个组成部分， 还是生物多样性作为整体， 都有巨大的社会、 经济环境价值( 曾 宗永，2 0 0 2 ) 。生物多样性的生态学意义可具体体现在以下几个方面 ( 谢应忠， 1 9 9 8 ) : ( 1 )生物量和生产力的形成。 ( 2 )土壤结构、养分代谢和分解过程。 ( 3 )系统中水分的分布、循环和平衡。 ( 4 )景观结构与性质。 ( 5 )系统中物种的相互作用和关系。 其中第 ( 1 ) 实际就是生态系统功能中的能量特征，第 ( 2 ) 和第 ( 3 ) 是生物地 球化学循环。 2 . 2 . 2生物多样性的基本测度方法 生物多样性的测度包括了生物学和统计学等方面的内容。 . 对于生态学者和 自 然保护者来说， 重要的是确定用群落或系统中哪一类生物来表示生物多样性。 虽然从理论上来讲生态系统中的所有生物都应包括在生物多样性的研究中，但 实际操作中常常由于知识或其他方面因素 ( 如时间、设备等)的限制而行不通 ( 李博等，2 0 0 0 ) . r . h. wh i t t a k e r ( 1 9 6 0 , 1 9 6 7 , 群落内 ( 或生境内)生物多样性即 1 9 7 2 , 1 9 7 5 ) 总结出三种类型的生物多样性: a多样性;群落间 ( 或生境间)生物多样性 四川大学硕士学位论文 即日 多样性;地理区域的生物多样性即y 多样性。 ( 1 ) a多样性。a多样性是用于测量群落内生物种类数量以及生物种类间 相对多度的一种测量，反映了群落内物种间通过竞争资源或利用同种生境而产 生的共存结果。 a 多样性又可分为物种丰富 度指数 ( s p e c i e s r i c h n e s s i n d e x ) 、物 利 ， 均匀度指数 ( s p e c ie s e v e n n e s s i n d e x ) 、 物种相对多 度分布 ( s p e c i e s a b u n d a n c e d i s t r i b u t i o n )等。常用的a多样性指数测度方法如下: 物种丰富度指数:是对一个群落中所有实际物种数目的测量。 d= s / n 式中:5 物种数目:n 所有物种个体数之总和。 在实际工作中，不可能记录一个群落中所有生物种数及其数量，通常测度 的是群落样本中的生物数量。在陆地生态系统生物多样性的 研究中，群落的样 本定义为单位面积( 即 样方) 。 因 此， 生物多样性的测度是指单位面积上生物物 种数。当研究对象是样本而不是整个群落时， 可以 使用g l e a s o n 指数 李博等， 2 0 0 0 ;孙儒泳等，1 9 9 3 ) 0 d= s / 1 n a 式中:s 物种数目;a 一面积。 物种丰富度的不足之处是没有考虑物种在群落中分布的均匀性，且常常是 少数种占优势的现实。 ( 2 ) s h a n n o n - wi e n e r 指豹 ( h) . h = - j jn ; / nl g ( n ; / n) 式中:n ;第i 个种的个体数目:n 群落中所有种的个体数。 s h a n n o n - wi e n e r 指数来源于信息理论。它的计算公式表明，群落中生物种 类增多代表了群落的复杂程度增高，即h值越大，群落所含的信息量越大。 s i m p s o n 指数 ( d ) : d = 1 一 艺 ( n ; / n ) 2 式中:n ;第i 个种的个体数目:n -群落中所有种的个体数。 上面两个多样性指数的共同特点是它们即考虑了群落内物种数目也考虑了 每个种的相对多度。 因为目前没有一个单独的统计指数能够恰当地描述群落中物种多样性，有 人建议 同时用几个多样性指数 以达到较全面地描述 生物 多样性 的 目的 ( wh i t t a k e r , 1 9 7 5 ) . 四川大学硕 1 了 学位论文 ( 2 ) p 多 样性。 用来 表示生物种 类对环境异 质性的 反 应。 p 多 样性 是一 个 比较复杂的测度，它不仅描述生境内生物种类的数量，同时也考虑到这些种类 的相同 性及其彼此间的位置。 通常p 多样性被表示为群落间相似性指数或是同 一地理区域内不同生境中生物物种的周转率。p多样性可以 通过不同的 指数来 计算。常见的指数有: ( d wh i t t a k e r 指数 ( n) ( wh i t t a k e r , 1 9 6 0 ) : n= s / ( m a - 1 ) 式中:s 研究群落中的物种总数;m e 一 样方的平均物种数。 2c o d y 指数 ( n . ) ( c o d y , 1 9 7 5 ) : p 。 = g ( h ) + 1 ( h ) / 2 式中: g ( h ) 沿生境梯度h而增加的物种数目 ; i ( h )沿生境梯度h而减少的物种数目 。 w i l s o n 和s h m i d a 指 数 ( n t ) ( w i l s o n 和s h m i d a , 1 9 8 4 ) ， 是上述两 种指 数的结合，其计算公式为: n t = g ( h ) + 1 ( h ) / m , .b r a y - c u r t i s 指数 ( c n ) : 上 述 多 样 性 指 数 均 利 用 二 元 属 性 数 据 ， 具 有 算 法 简 单 的 优 点 。 但 它 们 没 有 考虑到种的相对多度。因此，更常用的是: c n = 2 n d/ ( n a + n b ) 式中:n a 一样地a的物种数; n n 样地b的物种数; 玛 样地a和b 共有种中个体数目 较少者。 ( 3 ) 丫多样性。 7多 样性高 ( 即 地理区域生 物多样性高)1y ,i i th fx - -4 e r+ ! t n 在 地 理 上 相 互 隔 离 但 彼 此 相 邻 的 生 境 中 。 在 这 类 生 境 中 常 常 可 以 发 现 一 些 生 态 特征相近但分类特征极不相近的生物种类生活在一起。 生物进化过程中的生物多样性( wh i t t a k e r , 曾简单地定义地理区域生物多样性，即7 丫多 样性主要用于描述 之数量。 他认为下 ( 1 9 8 6 )则定义7 1 9 6 0 ; c o d y , 1 9 8 6 ) o wh i tt a k e r ( 1 9 6 0 ) 多样性为某一地理区域中的生物种类 多样性是地理区域尺度上的a 多 样性。 但美国生态学家c o d y 多样性为地理区域尺度上的p 多样性。 2 . 3生物多样性的评价指标和评价标准 四川大学硕 卜 学位论文 生物多样性评价是件很复杂的工作，涉及生物多样性的各个层次和水平以 及多变的环境和管理条件，加上评价的指标、方法和标准及相应的理论还欠完 善，还必须在实践中不断加以修改充实。曾志新等 ( 1 9 9 9 )基于遗传多样性、 物种多样性和生态系统多 样性三个层次， 从多样性、 稀有性、 濒危性、 稳定性、 干扰性等方面，初步提出了一套评价生物多样性的指标体系、评价方法和评价 标准。 2 . 3 . 1生物多样性的评价指标体系 2 . 3 . 1 . 1遗传多样性的评价指标 在遗传基因的 特征表现方面，考虑了 种型情况、特有情况和古老残遗情况 三个方面。 种型情况又分单型科种 ( 所在科仅1 属1 种) 、 少型科种 ( 所在科含 2 - 3 种) 、多型科种 ( 所在科含4 种以上) 、单型属种 ( 所在属仅含 1 种) 、少型 属种 ( 所在属含2 - 3 种) 、多型属种 ( 所在属含4 种以上)6 种类型。特有情况 分为1 省特有、 区域特有( 2 - 4 省连续分布) 、 中国特有和非中国 特有4 种类型。 古老残遗情况分为冰期残留 和非冰期残留2 种类型。在评价遗传多样性时结合 这三个方面进行综合评价. 2 . 3 . 1 . 2物种多样性的评价指标 物种多样性属于群落组织水平的特征，包括群落中的物种数、总个体数、 物种的多度和均匀度等，因此对物种多样性进行评价时结合这些方面涉及到了 以下指标:如物种多度、物种相对丰度、物种濒危程度、生物种群稳定性、人 类威胁等。 2 . 3 . 1 . 3生态系统多样性的评价指标 生态系统多样性是指生境、生物群落和生态学过程的多样化。列出以下指 标对生态系统多样性进行评价:即生境类型多样性、生境稀有性、自 然性、ifi l 积适宜性、生态系统稳定性、人类威胁等。 2 . 3 . 2生物多样性的评价标准 在广泛征求专家意见和调查研究的基础上， 差异， ki 武 予不同的分值， 并确定总评分为1 0 0 分， 根据各指标在评价中的影响力 其中遗传多样性占3 0 分、 物 8 四川大学硕 1 : 学位论文 种多样性和生态系统多样性各占3 5 分。 根据所制定的评价指标、赋分标准和计算公式，由专家、管理官员等组成 评审团进行评价。根据生物多样性评价分值的高低，将生物多样性评判为极丰 富、丰富、较丰富、一般、较贫乏、贫乏、极贫乏7 级。 2 . 3 . 3 禾采生物多样性评价标准的发展 近年来生物多样性的生态系统功能研究结果说明，生物多样性不仅表现在 它的组成上，还表现在生态系统的功能上 ( 曾宗永，2 0 0 2 ) . t i l m a n等人的研 究结果表明，生态系统中的植物多样性、功能组成和功能多样性，对生态系统 的功能都有显著的影响。 h e c t o r 等3 4 人的一个横跨欧洲8国的生态学研究也 证明，多 样性对生产力有显著影响。生物多样性的 生态系统功能是未来生物多 样性的研究重点，因此，在未来的生物多样性评价标准中，应该把生态系统中 功能组的类型和数目 考虑进来。 2 . 4生物多样性与生态系统稳定性的关系 生物多样性与生态系统稳定性有着密切的关系，生物多样性发生改变往往 会影响生态系统的稳定性。但关于这个问题至今尚有争论 ( 岳天祥，2 0 0 1 ) 0 上世纪7 0 年代以前， 生态学家普遍认为， 稳定性随生物多样性增加而提高。 但自 从g a r d n e r 和a s h b y ( 1 9 7 0 ) 及m a y ( 1 9 7 2 )向 这种普遍看法提出 挑战以 来， 一 些学 者的 想法 逐渐开 始转变。 例如， g i lp i n ( 1 9 7 5 ) 争 辩说， 他的 研究结 果不支持多样性产生稳定性的普遍看法。wo o d w a r d ( 1 9 9 4 )认为，较高的物种 多 样性并不总是意味着较稳定的生态系统功能。 m c - n a u g h t o n ( 1 9 9 4 ) 根据他在 j a s p e r r i d g e 实 验区的实 验结果， 认为没有证 据可以 证明， 较大的 多 样性山 较高 的稳定性来伴随。 b e e b y 和b r e n n a n ( 1 9 9 7 ) 认为， 高 度多 样化的 群落似乎更脆 q- 但许多科学家仍一 直认为， 多样性产生稳定性。 例如， o d u m ( 1 9 7 1 ) 提出， 较大的多样性意味着较长的食物链、 更多的共生和对副反馈控制的更大可能性， 这就减少了波动并因此提高了稳定性。w a tt ( 1 9 7 3 )的环境科学原则之一为， 按照自 然法规稳定的环境允许生物多样性的积累，进而增进种群的稳定性。 m c - n a u g h t o n ( 1 9 7 7 1 9 7 8 )的研究表明， 越多样的植物群落很可能更稳定。 g l o w k a ( 1 9 9 4 ) 等的 研究结果表明， 物种多样性和生态系统稳定性有正相关关 四川大学硕士学位论义 系。 t i l m a n ( 1 9 9 7 ) 等 根据 他们 在 1 4 7 个草地实 验区 的 重复实 验断言 ， 生 物多 样性对生态系统稳定性有积极影响。 造成儿十年来多样性一 稳定性之争的原因是， 理论研究以 平衡表示稳定， 而 经验研究则试图用变化幅度的量度表示稳定。 近年来生态学家在多样性一 稳定性 的关系研究中，逐渐放松了以 种群平衡来量度稳定性的前提。 最近的理论研究 发现，由竞争形成的种群波动，实际上促进了少量 但不少于2 个)资源条件 下许多有竞争的浮游植物群落的长期维持。曾宗永等对美国西南部荒漠啮齿动 物比较种群和群落生态学经验研究的结果也说明，1 7 个啮齿动物种群数量的波 动形成了群落中各物种的共存。现在生态学家认为应该给稳定性一个更小的定 义， 即只要种群的密度远离最大值或最小值， 该种群的稳定性就增加了。 总之， 最近的进展表明，多样性是能够提高生态系统稳定性的，这种关系与生态系统 中 所包含的物种或功能 组有关 ( 曾宗永， 2 0 0 2 ) 0 3景观生态的相关研究 3 . 1景观生态的拼块一 廊道一 基底模式 拼块、廊道、基底的排列和构成组成了景观，这是景观相互作用的流与物 种移动的主要决定因素， 同时， 也是景观格局和过程随时间变异的决定因素( 赵 弈等， 2 0 0 1 ) 。 拼块，也称斑块或缀块， 泛指与周围环境在外貌或性质上不同，但又具有 一定内 部均质性的空间部分。这种所谓的内部均质性， 是相对于其周围环境而 言的。具体地讲，拼块包括植物群落、湖泊、草原、农田、居民区等，因此其 大小、类型、形状、边界以及内部均质程度都会显现出很大的不同。廊道是指 景观中与相邻两边环境不同的线状或带状结构。常见的廊道包括河流、道路、 农田1,1 1i 的防风林带、峡谷和输电线路等。廊道类型的多样性，导致了其结构和 功能的多样化，其重要结构特征包括:宽度、组成内容、内部环境、形状、连 续性以及与 周围拼块或基底的作用关系。廊道常常相互交又形成网络，使廊道 与拼块和基底的相互作用复杂化。基底，也称基质或模地，是指景观中分 i 最 广、连续性最大、对景观有动态控制能力的背景结构，常见的有森林基底、草 原基底、农田基底、城市用地基底等等。 基于长期以来许多领域的研究成果，尤其是岛屿生物地理学 ( i s l a n d b i o g e o g r a p h y ) 和群落拼块动 态 ( p a t c h d y n a m i c s ) 研究， 近年来，以 三 者为 核 刀 0 四川人学硕 卜 学位论文 心的一系列概念、理论和方法已 逐渐形成了现代景观生态学的一个重要方面。 f o r m a n ( 1 9 9 5)称之为景观生态学的 “ 拼块一 廊道一 基底模式 ” ( p a t c h - c o r r id o r - m a tr i x m o d e l ) 。 这一 模式 为 我们 提供了 一 种描 述生 态 学 系 统的 “ 空间语言” ，使得对景观结构、功能和动态的表述更为具体、形象。而且， 拼 块一 廊道一 基底模式还有利于考虑景观结构与功能之间的相互关系，比较它们在 时间上的变化。 但在实际研究中，要确切地区分拼块、廊道和基底有时是很困 难的，也是不必要的。 广义而言，把所谓基底看作是景观中占 绝对主导地位的 拼块。另外，因为景观结构单元的划分总是与观察尺度相联系，所以 拼块、廊 道和基底的划分往往是相对的 ( 李博等，2 0 0 0 ) 0 3 . 2景观多样性的量化指标体系 景观多样性表征的是不同景观间的差异，是指景观单元在结构和功能方面 的多样性，多用于不同景观间的比 较。结构上表现为类型多样性 ( 丰富度、均 匀度和优势度) 、 拼块多样性 ( 拼块的数量、 大小、 形状、 破碎度、 分维数) 和 格局多样性 ( 聚集度、 连接度、 连通性) 。功能上表现为干扰过程 ( 范围、频度 或反馈周期、强度、可预测性、严重性和季节性) 、养分循环速率、能流速率、 拼块稳定性和变化周期等。 在实际工作中常用多样性指数来描述景观的多样性，而这些指数同时也可 以作为景观异质性 ( h e t e r o g e n e i t y )的指标 ( 赵w等，2 0 0 1 ) 。下面列出了 f r a g s t a s 软件包中提供的数量景观指数及其单位以 供参考: ( 1 )面积 拼 块 ( h rn 2 ) 种类面积( h m 2 ) 景观总面积 ( h m 2 ) 景观相似系数( %) ( 2 )密度、大小及差异 拼块数量( # ) 拼块密度( # / h m 2 ) 平均拼块面积( h m 2 ) 拼块而积方差( h m 2 ) 拼块面积均方差( %) 四川人学硕 1 _ 学位论文 ( 3 )边缘 拼块周长 ( m) 边缘对比度( %) 总边缘长度( m) 边缘密度 ( m / h m 2 ) 总边缘对比度( %) 对比 度加权边缘密度( m / h m 2 ) 平均边缘对比度( %) 面积加权平均边缘对比度( %) ( 4 )形状 形状指数 分维数 景观形状指数 平均形状指数 面积加权平均形状指数 双对数分维数 平均拼块分维数 面积加权平均拼块分维数 ( 5 )核心拼块 核心拼块面积 ( h m 2 ) 核心拼块数量(#) 核心拼块面积指数( %) 核心拼块相似度 ( %) 核心拼块总面积 ( 类别) ( h m 2 ) 核心拼块数量 ( 类别) ( # ) 核心拼块密度 #/h m 2 ) 平均核心拼块面积 ( h m 2 ) 核心拼块面积方差( h m z ) 核心拼块面积均方差( %) 独立核心拼块平均面积( h m 2 ) 总核心拼块指数( %) 四川大学硕 1 : 学位论文 平均核心拼块指数( %) ( 6 )最近邻结构 最近邻距离( m) 近邻指数 平均最近邻距离( m) 最近邻距离方差( m) 最近邻距离均方差( %) 平均近邻指数 ( 7 )多样性结构 s h a n n o n 多样性指数 s i m p s o n 多样性指数 拼块多度(#) 拼 块多 度密 度 # i ( 1 0 0 h m ) 2 相对拼块密度( %) s h a n n o n 均匀度 s i m p s o n 均匀度 ( 8 ) 3 . 3 大小 聚集与分散结构 分散毗邻指数 ( %) 聚集度( %) 景观结构与生态系统稳定性的关系 景观是由拼块、 廊道和基底等景观要素组成的异质性区域， 各要素的数量、 、 类 型、 形 状 及 在空 间 上的 组合 形 式 构 成了 景 观的 空问 结 构， 简 称 景 观结 构。 生态学系统是拼块镶嵌体，拼块的个体行为和镶嵌体综合特征决定生态系 统的结构和功能( 李博等， 2 0 0 0 ) 。 景观结构特别是景观的 破碎化( f r a g m e n t a t i o n ) 和景观的连通性( c o n n e c t i v i t y ) 跟生态系统稳定性密切相关。 当景观连通性受到干 扰或破坏降低， 会引起景观的破碎化，从而影响生态系统稳定性。如破碎化对 许多生物物种和生态过程均有负面影响:破碎的 拼块越小， 种群密度降低程度 越大，灭 绝的速率越大;景观的 破碎化意味着地理学上的隔离， 使物种的栖息 地岛屿化等。 在许多工业化国家， 景观破碎化造成的物种减少己 成为严重的生 四川人学硕 卜 学位论文 态问题，人类的生产活动如道路、渠道和居民点的建设、森林采伐、大规模的 垦殖活动等加剧了 景观的 破碎化过程，对当 地的生物多样性、 气候、水平衡等 均带来巨大影响。景观的破碎化能形成不同的布局，给当地的生态过程带来不 同的影响。因此， 有必要描述一 个地区破碎化的分布特征如密度、大小、 形状、 聚集度和边界性质等。 如果碎块小， 它们就更易受到周围基底的影响 ( 赵a s7 ! 等， 2 0 0 1 :周华锋等，1 9 9 8 ;肖笃宁等，1 9 9 8 ) 0 3 . 4地理信息系统在景观生态学中的应用 地理信息系统 ( g i s ) 是一系列用来收集、 存贮、 提取、 转换和展示空间数 据的计算机工具。g i s为研究景观空间结构和动态，尤其是物理、生物和各种 人类活动过程相互之间的复杂关系，提供了一个极为有效的工具。g i s在景观 生态学中的应用大致包括以 下几个方面:分析景观空间变化;确定不同 环境和 生 物学 特征相关性; 确定拼 块大小、 形 状、 毗 邻 性和连 接度; 分 析景 观中能 量、 物质和生物流的方向和通量;景观变量的图像输出;以及与模拟模型结合在一 起的使用。g i s主要从以下几个方面大大地促进了景观生态学理论和应用研究 ( 李博等，2 0 0 0 ;赵弈等，2 0 0 1 ;秦其明等，2 0 0 1 ; mi c h a e l , 2 0 0 1 ) : (i) 将零散的数据和图像 ( 如各类图表、记录)加以综合并存贮在一起， 便于长期地、更好地利用。 ( 2 ) 将各类地图 ( 空间资料) 和有关图中内容的文字和数字记录 ( 特征资 料) 通过计算机高效率地联系起来， 从而使这两种形式的资料完善地融为一体。 ( 3 ) 为经常不断地、 长期地储存和更新空间资料及其相关信息提供了一个 极为有效的工具。 ( 4 ) 为空间格局分析和空间模型提供了一个强有力又较容易操作的技术构 架， 从而有利于生态学家采用一些数学上和计算机方法上非常复杂的研究途径。 ( 5 ) 提高了 某些景观资料的质量， 大大增加了 对资料的存取速度和分析能 力，从而促进了景观生态学原理和方法在环境规划和资源管理诸方而的实际应 用。 联合国环境保护署的景观生态研究人员近来开发出了一种景观评价的分析 工具 a t t i l a ( a n a l y t i c a l t o o l s i n te r f a c e f o r l a n d s c a p e a s s e s s m e n t s ) ， 这利 1 t 具可以利用 a c v i e w的扩展功能对不同 类型景观的各种特征进行计算。今后， g i s 在景观生态学上的研究上，还将得到更广泛的应用。 四川大学硕 ! 学位论文 4对水电站工程生物现状调查和影响预测的研究概况 4 . 1对现状调查的研究 对水电站工程生物现状调查评价的研究报道很多， 大都采用的是以下方法: 在野外调查的基础上，先整理和鉴定所获标木，再综合相关历史成果资料，提 出评价区各生物类群的名录，得到并分析其区系成分和种类组成;还有的进 - 步得出 相对数量关系，并根据野外考察记载等，分析主要组成种类的种群和群 落学特征。这方面的报道主要有刘少英等 ( 2 0 0 1 , 2 0 0 2 ) 、王成全等 ( 1 9 9 9 ) . 袁小凤等 ( 1 9 9 9 )对三峡库区的生物现状的调查研究，王文林等 ( 1 9 9 9 )对三 门峡黄河库区湿地自 然保护区的鸟类区系调查， 林久明等 ( 1 9 9 4 ) 对乌江洪家 渡电站水库水生生物的调查和评价等。四川师范学院 ( 1 9 9 5 , 1 9 9 8 ) 对宝兴河 水电站的调查评价使用的也是这种方法。 近年来，生物多样性的概念和计算方法被引入到对水电站工程生物现状调 查和评价的 研究中。 冉江洪等( 2 0 0 1 ) 在对三峡库区鸟类生物多样性的研究中， 从水平、 垂直和生态三个水平讨论了 库区鸟类的多样性分布。 苏化龙等 ( 2 0 0 1 ) 在对三峡库区鸟类区系及类群多样性的研究中， 采用s h a n n o n - w e i n e r 指数公式 计算了鸟类类群在科、种水平上的多样性。吴毅等 ( 1 9 9 8 ) 在对二滩库区兽类 及其多样性的研究中，除采用s h a n n o n - we i n e r 指数公式计算类群多样性之外， 还以p i e l o u 公式计算多样性的最多理论值和均匀性指数。而周材权等 ( 2 0 0 2 ) 在对二滩库区建成前后鸟类多样性的研究中，除采用吴毅等所用的方法计算 a 多 样性之外， 还采用w h i t t a k e r 的p 多样性指数方法计算得出 水库建成后鸟类多 样性整体略有下降的结论。李成等 ( 2 0 0 1 )对溪洛渡电站两栖爬行动物多样性 的 研 究 中 采 用g - f 指 数 测 度 属 、 科 水 平 上 种 的 多 样 性 ， 评 估 评 价 区 内 两 栖 爬 行 动物的多样性。 4 . 2对影响预测的研究 在报道的对影响预测的研究中，多采用在现状调查的基础上，了解工程概 况及其可能产生的环境影响，然后用生态机理法进行预测分析。相关的研究有 四川师范学院( 1 9 9 5 , 1 9 9 8 ) 对宝兴河水电站的影响预测研究， 章家恩等 ( 1 9 9 7 ) 对三峡库区生物多样性的变化态势和保护对策的研究，虞泽荪等 ( 1 9 9 8 )的二 滩电站工程对陆生植物和植被的影响与对策的研究，辜永河等 ( 1 9 9 8 )对清水 四川大学硕 1 了 学位沦文 江三板溪电站库区鱼类资源的影响分析，丁祖荣等 1 9 9 9 )关于响水涧电站工 程对动物资源和植被的影响研究等。 现在，在传统的生态机理法预测的基础上，一些量化的研究方法得到了应 用。例如李成等 ( 2 0 0 1 )在溪洛渡电站对两栖爬行动物多样性影响的预测研究 中将评价区分为5 个海拔区 段， 采用p 多样性指数中的二元属性数据测度法， 将每个海拔区段设为单独样本， 采用 氏指数、 队指数、 c : 指数、 c : 指数，以 种的多样性指数反映5 个区段的多 样性、 特征及其差异; 应用最短距离法， 对 4个指数的距离系数进行聚类分析测度多样性随海拔变化的趋势，分析淹没区 物种的多样性在总体多样性中的地位;同时采用p a u p 3 . 1 探讨5 个不同海拔区 段的生物地理学关系。 5对锦屏一级电站生态环境调查的研究 5 . 1以往的调查研究状况 以往对锦屏一级电站生态环境调查的研究主要是四川师范学院于 1 9 9 1年 - 1 9 9 4 年进行的。 其主要的研究成果有四川师范学院 ( 1 9 9 4 ) 的 雅碧江锦屏一 级水电站生物现状调查评价报告 ， 余志伟和邓其祥等( 1 9 9 8 , 1 9 9 8 , 1 9 9 9 , 1 9 9 9 , 2 0 0 1 )的 锦屏一级电站工程影响区的兽类研究 、 锦屏一级电站工程影响区 的鸟类研究 、 锦屏一二级水电站工程影响区的鱼类资源 、 锦屏一级电站工 程对鸟兽的影响预测 和 锦屏水电站的 两栖爬行动物 。 这些研究采用的方法 主要是传统的在野外调查的基础上，整理和鉴定所获标本，综合相关历史成果 资料，提出评价区各生物类群的名录，得到并分析其区系成分和种类组成，并 根据野外考察记载等，分析主要组成种类的种群和群落学特征;并采用生态机 理法进行预测分析。 5 . 2本次研究的情况和特点 由于以往的研究主要是对生物现状的调查评价，还不是生态评价，所以本 次研究突出了生态评价的内容，主要针对评价区的陆生生物进行了生物多样性 评价和景观生态评价等以往对这一地区的研究中几乎没有涉及的研究;木次的 研究还在以往运用生态机理法进行影响预测的基础上，结合景观生态学的方法 付工程可能造成的影响进行了预测。在本次研究中，我们选用的多样性指数是 t 还会造成部分森林植被的 淹没、野生动植物多 样性及其生境的丧失、以及大面积水域形成后可能对当地一定区域内的气候产 生影响。 生态评价的目 的就是确定该区域生物多样性与景观生态的分布和特征， 并在此基础上预测项目 产生的生态影响的类型、程度和范围。 本次研究在野外调查的基础上结合访问与历史资料，得出影响区各生物类 群、生态系统和景观生态体系的现状，以作为生物多样性和景观生态评价与影 响预测的基础资料。本次研究采用g l e a s o n 指数和g - f指数测度影响区的生物 多样性。在野外使用全球定位系统获得资料的基础上，再利用地理信息系统统 计各拼块的面积、数量等进行景观生态评价。在以往运用生态机理法进行影响 预测的基础上，结合地理信息系统和景观生态学的方法对工程可能造成的影响 进行了预测。本次研究的主要目的是对生态系统和景观生态学中的重要概念在 大型工程的生态影响评价中的 应用进行探讨， 以期对今后的这类工作提供参考。 研究表明:1 ) 锦屏电站影响区的生物多样性方面， 植物的物种多样性远大 于动物的物种多样性;灌木的物种多样性大于乔木的物种多样性:而在动物的 各类群中，鸟类的物种多样性最高，兽类次之，两爬类最低。 2 )工程的施工和 运行会对影响区的生物多样性产生影响，对植物的影响主要表现在施工和淹没 方面;对动物的影响则主要在施工期、蓄水后和水库水位消涨期，其中以对两 栖动物的影响最大。 3 ) 评价区的自 然景观体系有较强的抗干扰稳定性和恢复稳 定性，因此从整个工程影响区来看，自 然生态系统和景观体系有能力从工程造 四川人学硕 卜 学位论文 成的十扰中恢复健康。 关键词:锦屏一级水电站;生态评价:影响预测;g - f指数;生物多样性;景 观生态 e c o l o g i c a l a s s e s s m e n t a n d i m p a c t p r e d i c t i o n o n t h e i m p a c t e d a r e a o f j i n p i n g h y d r o e l e c t r i c p r o j e c t o f t h e y a l o n g r i v e r ma j o r : e c o l o g y a u t h o r : z e n g t a ot u t o r : z e n g z o n g y o n g ab s t r a c t t h e j i n p i n g h y d r o e l e c t r i c p o w e r s t a t i o n , l o c a t e d b e t w e e n f r o m k a l a t o t h e o u t l e t o f t h e y a l o n g r i v e r , i s d e s i g n e d a s t h e f i r s t h u g e p r o j e c t o f t h e r i v e r , w h i c h i s r i c h i n h y d r o l o g i c a l e n e r g y . i m p a c t s o f t h e p r o j e c t o n v e g e t a t i o n , s o i l , a n d p a tt e r n s o f l a n d u s e w i l l i n fl u e n c e t h e r e g i o n a l e c o s y s t e m . l a r g e a r e a o f c u l t i v a t e d l a n d s , f o r e s t s , s h r u b s , a n d o t h e r n a t u r a l c o m m u n it i e s w il l b e s u b m e r g e d w h e n t h e p r o j e c t i s b u il t , w h i c h w i l l i n e