基于3s技术湿地生态系统健康评价研究-以祁连山黑河源区为例(硕士毕业论文)

基于3S技术的湿地生态系统健康评价研究——以祁连山黑河源区为例摘要湿地生态健康评价是是对湿地生态系统所处状态的一种综合性评价。通过湿地生态系统健康评价，能够了解湿地生态系统结构和功能状况、湿地生态系统面临的压力以及湿地生态系统所产生的反应，从而为制定湿地生态系统保护和恢复对策提供科学依据。祁连山被誉为河西走廊的“天然水库”，该区黑河源区的特殊地理位置，奠定了它成为黑河水源涵养地和生态功能保护区的特殊地位。同时，它又作为青藏高原地区典型的湿地生态景观区域，是青藏高原地区湿地景观的缩影，因此分析和研究祁连山黑河源区湿地现状及其动态变化规律、对湿地生态系统进行健康评价，这对研究整个黑河流域都具有重大意义。本文以3S技术为手段，利用1999年、2006年和2009年TM遥感数据，建立解译标志，配以野外调查，提取各个时期的土地利用\土地覆盖及景观信息，从斑块类型水平指数和景观类型水平指数两个方面对青海祁连山黑河源区湿地景观的时空格局进行分析。在此基础之上，根据生态系统健康评价的评价原则，选取PSR模型，结合数理统计和数学模型方法，获得湿地生态系统健康评价所需的各种指标因子，采用相对综合评价方法，对祁连山黑河源地区1999—2009年的湿地生态系统健康状况进行了评价，得出如下结果：（1）从1999—2009年研究区内的斑块数（NP）从591个增加到710个，10年来祁连山黑河源区湿地景观的破碎化程度在增加；1999年和2009年的景观形状指数分别是：3.07%和3.28%，景观形状指数变大，说明景观斑块的形状不规则，易受到人类活动、自然条件的影响；从1999—2009年整个景观平均斑块分维数的值从1.21%减少到1.16%，说明本研究区的景观斑块形状趋于规则化；修正多样性指数从1999年的0.73%增大到2009年的0.9%，反映研究区内整个景观的破碎化程度在增加。（2）1999—2006年的湿地生态系统健康综合评价指数（CEI）为0.47；2006年—2009年的湿地生态系统健康综合评价指数（CEI）为0.6。1999年—2006年祁连山黑河源区湿地生态系统的健康分级为Ⅲ级（0.4～0.6），生态结构比较合理，I系统尚稳定，外界压力较大，接近生态阈值，但敏感地带较多，己有少量的生态异常出现，可发挥基本的生态功能，生态系统可维持应迅速，可持续；2006—2009年祁连山黑河源区湿地生态系统的健康分级为Ⅱ级（0.6～0.8），生态系统结构合理、格局尚完整，系统活力较强，外界较小，无生态异常，生态系统生态功能较完善，系统尚稳定。由此可以看出2003年祁连山建立自然保护区，人类加以合理管理以后，湿地生态系统健康状况有转好的趋势，因此应加以不断保护和合理利用，使得祁连山黑河源区湿地这一重要的“地球之肾”，在维持母亲河黄河的生态安全，促进民族地区经济发展，维护藏区社会稳定方面发挥重要的作用。最后根据1999年—2006年，2006年—2009年的湿地生态系统评价结果，对祁连山黑河源区湿地保护提出建议。关键词：祁连山黑河源区，生态系统，湿地生态系统健康评价，PSR模型IIAssessmentonWetlandEcosystemBasedon3SImage--TakingtheHeiheRiveSourceQilianMountainsasanExampleAbstractWetlandecologicalhealthevaluationofwetlandecosystemisinonekindofcomprehensiveevaluationofstate.Throughthewetlandecosystemhealthassessment,canunderstandwetlandecologicalsystemstructureandfunctioncondition,wetlandecologicalsystempressureandwetlandecologicalsystemproducesreaction,soastoformulatewetlandecosystemprotectionandrecoverymeasuresprovidethescientificbasis.Qilianmountainswasknownasthe"naturalreservoirhexicorridorofthesourceareainheihe,"specialgeographicposition,andlaiditinheihewaterconservationandbecomethespecialpositionoftheecosystemfunctionarea.Atthesametime,itastheqinghai-tibetplateauregiontypicalwetlandecologicallandscapearea,isTibetplateauwetlandlandscape,sotheepitomeofheiheanalysisandresearchofwetlandstatusandqilianmountainheadwaterareaofdynamicalregularity,wetlandecosystemhealthevaluation,thistoresearchthewholetheheiheriverbasinhasthegreatsignificance.Inthispaper,usingthe3Sin1999,2006and2009TMremotesensingdata,establishinterpretingmarks,matchwithfieldinvestigation,extractingallperiodsoflanduselandcoverandlandscapeinformation,fromplaquestypelevelindexandlandscapetypelevelindexintwoaspectsoftheqilianmountainheadwaterareaofqinghaiheihewetlandlandscapespace-timestructureanalysis.Onthisbasis,accordingtotheecosystemhealthofevaluationprinciple,theselectionofthePSRmodelandcombiningwithstatisticsandmathematicalmodelswereusedtoobtainthewetlandecosystemhealthassessmentneedsmanykindsofindexfactor,therelativecomprehensiveevaluationmethod,heihesourceareaofqilianmountains1999-2009wetlandecosystemhealthevaluation,theconclusionthatthefollowingresults：（1）From1999toresearchin2009thenumber（NP）patchfrom591aincreasedto710a,10yearstheqilianmountainheihesourceareawetlandlandscapefragmentationdegreeinincrease;1999and2009isrespectively：landscapeshapeindex13,8043.28%,landscapeshapeindexandbecomelarger,explainlandscapeplaquesofirregularshape,aresusceptibletohumanactivities,naturalconditiontheinfluence;From1999until2009thewholelandscapeaveragepatchfractaldimensionvalue1.21%reducedtospeciesfromthisIIIareastudiedlandscape,saidtheshapeofpatchtendtorules;Fixeddiversityindexincreasedfrom0.73%of199920090.9%,reflecttheresearchinthewholelandscapefragmentationdegreeisontheincrease.（2）From1999to2006（CEI）0.6;From2006to2009（CEI）forsurprisingly.From1999to2006heihesourceqilianmountainwetlandecosystemhealthclassificationforⅡlevel（0.6~0.8）,reasonablestructure,patternofecologicalsystemiscomplete,thevigorofthesystemisstronger,theoutsideislesser,noecologicalabnormality,ecosystemfunctionismoreperfect,thesystemisstillstable,sustainable;2006-2009heihesourceqilianmountainwetlandecosystemhealthclassificationforⅢlevel（0.4~0.6）,theecologicalstructureismorereasonable,systemisstillstable,larger,closetoecologicaloutsidepressuresensitiveaperturevalue,butmore,therehasbeenasmallamountofecologicalanomaliesappear,cangivefullplaytothebasicecologicalfunction,ecologicalsystemcanmaintainshouldquickly.Finally,accordingtothe1999to2006,2006to2009wetlandecosystemevaluationresult,headwaterareaofqilianmountainsSuggestionsheihewetlandprotection.Keywords：TheHeiheRiveSourceQilianMountains;Ecologicalsystem;Wetlandecosystemhealthassessment;ThePSRmodel;IV

目录HYPERLINK第一章绪论 1HYPERLINK1.1引言 1HYPERLINK1.2湿地生态系统健康的研究进展 1HYPERLINK1.2.1国外研究现状 1HYPERLINK1.2.2国内研究现状 3HYPERLINK1.3选题依据 4HYPERLINK1.4研究内容 4HYPERLINK1.5技术路线图 5HYPERLINK第二章湿地生态系统健康评价的理论与方法 7HYPERLINK2.1湿地生态系统健康评价理论 7HYPERLINK2.1.1生态系统与湿地生态系统健康 7HYPERLINK2.1.2景观生态学与湿地景观研究 9HYPERLINK2.1.3湿地生态系统健康的研究尺度 9HYPERLINK2.1.4湿地生态系统健康评价指标体系 10HYPERLINK2.1.5湿地生态系统健康评价标准分级 10HYPERLINK2.2湿地生态系统健康评价方法 10HYPERLINK2.2.1评价原则 10HYPERLINK2.2.2评价模型 11HYPERLINK2.2.3评价指标的选取 12HYPERLINK2.2.4评价方法 14第三章研究区概况及数据源 18HYPERLINK3.1青海祁连县黑河流域概况 18HYPERLINK3.1.1自然概况 18HYPERLINK3.1.2社会自然经济概况 25HYPERLINK3.2数据源及数据预处理 26HYPERLINK3.2.1数据源的选择 26HYPERLINK3.2.2图像的凡何校正和镶嵌 27HYPERLINK3.2.3土地利用/土地覆盖类型信息提取 28HYPERLINK3.2.4生态环境调查 30HYPERLINK第四章研究区信息提取 32HYPERLINK4.1湿地景观景观格局指数提取 32HYPERLINK4.1.1湿地景观景观格局空间变化分析 33HYPERLINK4.1.2景观类型水平指数分析 34HYPERLINK4.2湿地生态系统初级生产力信息提取 35HYPERLINK4.3湿地压力指数提取 37HYPERLINK4.4湿地服务功能信息提取 37HYPERLINK4.5湿地弹性度提取 38HYPERLINK4.6湿地面积变化比指数提取 39V

HYPERLINK第五章湿地生态系统健康评价 40HYPERLINK5.1湿地生态系统健康单因子评价 40HYPERLINK5.2湿地生态系统健康综合评价 41HYPERLINK5.2.1各因子权重的计算方法 41HYPERLINK5.2.2各因子权重的确定与分析 44HYPERLINK5.2.3综合评价结果 46HYPERLINK5.3湿地生态系统健康综合评价结果 47HYPERLINK5.3.2状态分析 48HYPERLINK5.3.3响应分析 49HYPERLINK5.4建议 49HYPERLINK5.4.1加强湿地生态环境保护的宣传教育工作 49HYPERLINK5.4.2制定保护湿地的地方法规 49HYPERLINK5.4.3建立湿地资源保护管理体系，加强湿地保护执法 50HYPERLINK5.4.4加强湿地科学研究，为湿地利用和保护提供科学服务 50HYPERLINK第六章结果与展望 51HYPERLINK6.1结果 51HYPERLINK6.2不足和展望 52参考文献 53HYPERLINK致谢 56个人简介 57VI

基于3S技术的湿地生态系统健康评价研究——以祁连山黑河源区为例第一章绪论1.1引言湿地广泛地分布于世界各地，是地球上生物多样性丰富、生产力很高的生态系统，是人类最重要的环境资本之一，也是自然界富有生物多样性和较高生产力的生态系统。它包括所有的陆地淡水生态系统，HYPERLINK"/wiki/%E6%B9%96%E6%B3%8A"如河流、湖泊、沼泽，以及陆地和海洋过渡地带的滨海湿地生态系统，HYPERLINK"/wiki/%E6%B9%BF%E5%9C%B0"同时还包括海洋边缘部分咸水、半咸水水域。湿地不但具有丰富的资源，还有巨大的环境调节功能和生态效益。各类湿地在提供水资源、调节气候、涵养水源，均化洪水、促淤造陆、降解污染物，保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发挥了重要作用。因此，国际上通常把森林、海洋和湿地并称为全球三大生态系统。青藏高原是众多大江大河的发源地和高原生物多样性的宝库，是影响全球气候变化重要区域。由于青藏高原特殊的自然地理条件，其生态系统非常脆弱。近年来，随着经济发展、人口增长迅速，高原生态环境压力日益增大，人口、经济、环境之间的矛盾日趋尖锐。维护和保护青藏高原生态平衡和资源的可持续利用已成为世界共同关心的问题。而青藏高原上的大面积高寒湿地群，它们对高原生态环境意义重大。近年来，随着全球气候的变化以及人类社会经济活动的发展，湿地生态系统遭到了明显的破坏，面积减少、生物多样性遭到威胁。高原湿地对全球变化具有较高的敏感性，高原湿地生态系统的破坏，通过影响高原生物多样性、物质能量交换甚至气候变化等生态环境因子对亚洲乃至全球生态环境产生影响。对高原湿地生态系统健康评价研究也已成为一个具有重大科学意义的问题。1.2湿地生态系统健康的研究进展1.2.1国外研究现状20世纪40年代初，英国学者李培德首次提出了土地健康的概念，认为荒野性是研究土地健康最完美的标准[1]；60年代，他将此概念进一步升华为景观健康，但在当时并未引起足够的重视；80年代，加拿大学者斯凯弗和罗坡特提出生态系统健康的概念[2]；在此之后，许多学者对生态系统健康开始关注，并且对生态系统健康的测度方法和指标进行了探索性研究；90年代，生态系统健康作为全球环境管理的新目标，成为分析生态系统的新方法[3]；90年代后期，由联合国经济合作开发署提出的“压力—状态—响应（PSR）”框架模型[4]从社会经济与环境有机统一的观点出发，精确地反1

青海师范大学硕士学位论文映了生态系统健康的自然、经济、社会因素之间的关系，为生态系统健康指标构建提供了一种逻辑基础，因而被广泛承认和使用。2001年6月联合国“千年生态系统评估”项目正式启动，其首要的任务就是对生态系统过去、现在和将来的健康状况进行评估，并提出相应对策，它的实施对改进生态系统管理状况，推动社会经济可持续发展，以及促进生态学发展，都有重要意义，标志着对可持续发展战略的认识和实施已经进入到一个新的阶段[5]。而对湿地效益的研究工作开展得较早，大致可以追溯到20世纪初，但大多只局限于对本国湿地类型的研究。当时的美国为了建立野生动物保护区特别是迁徙鸟类、珍稀动物保护区而开展了少量的湿地评价工作。欧洲和北美早在50年代起就开展了以湿地物种为主要对象的湿地编目和评价，近年来逐步扩展为湿地和湿地物种现状的评估（John，1998）。70年代初，美国麻省马塞诸塞大学的Larsno提出了第一个帮助政府颁发湿地开发补偿许可证的湿地效益快速评价模型。一般认为湿地的功能仅是提供许多野生动物的栖息生境，但是自从70年代中期以后，湿地的其它功能和价值（例如均化洪水、净化水质等）在湿地效益研究中变得越来越重要。在80年代以后，对湿地效益的研究与评价方法也取得了巨大进展，主要采用资源经济学的理论和方法，对湿地的功能、用途和属性的货币价值评价进行了有益的探索[6-7]。表1-1国外研究现状一览表时间人名内容20世纪40年代Leopold（英国）最早提出土地健康（landhealth）的概念20世纪60年代Leopold（英国）将此概念进一步升华为景观健康（landscapehealth）1988年Schaeffer（加拿大）首次提出了有关生态系统健康度量的问题1989年Rapport（加拿大）论述了生态系统健康的内涵1990年美国学术界、政府等召开了关于生态系统健康定义的专题讨论1994年来自不同国家的900名科学加拿大召开了“国际生态系统健康与医学研家讨会”1999年国际生态系统健康大会--生主题是“生态系统健康评价的科学与技术”态系统健康的管理美国“案例研究与生态系统管理对策”等2001年联合国“千年生态系统评估”联合国对生态系统过去、现在和将来的健康状况进行评估2002年L1ewellyn.ManskaPhD用一套非定量的程序来评估牧场草地状况，以此来监测草地生态系统健康2

基于3S技术的湿地生态系统健康评价研究——以祁连山黑河源区为例1.2.2国内研究现状近年来在我国，随着社会经济的发展，环境问题的突出，对湿地经济价值认识的深入，陈克林等人完成了国家林业局资助的科研课题“中国湿地效益和价值评价指标体系”，在理论上建立了湿地效益评价指标体系与等级划分方案，但没进行案例研究；1999年沈德贤利用有关统计数据对洞庭湖区湿地调蓄洪水、调节气候、涵养水源、净化水质、维护生物多样性等功能进行了分析；1999年胡会峰等等提出的指标体系对青海湖1988—1989年的生态系统健康状况进行评价。2000年吴炳方等人利用地理信息系统、遥感数据、模拟、统计分析和空间计算等方法，定量测算了东洞庭湖的调蓄容积、水深、波浪等特征，表示了湿地在调蓄洪水、减少侵蚀等方面的功能；2000年张峥选取多样性、代表性、稀有性、稳定性和人类威胁等指标，提出了一套湿地生态评价指标体系；2001年崔丽娟运用支付意愿调查法对湿地综合价值评价方法进行了探讨；2002年蒋卫国等人在国家环保局“中国中东部生态环境遥感调查”科研课题研究中，运用压力—状态—响应模型，对辽河三角洲盘锦市湿地生态系统进行了健康评价；2002年崔保山等对三江平原挠力河域湿地生态系统健康进行了评价，确定了湿地生态特征指标、功能整合性指标和社会环境指标三大类指标，又分别分出各自具有可操作性的亚指标，根据模糊综合评判原理和方法，对各区的湿地进行了评价与比较，然后通过红绿灯信号系统对各区健康进行了预警；2003年杨建强等采用结构功能指标评价分析方法，建立了由15项评价因子组成健康评价指标体系，利用层次分析法确定了评价因子的层次关系和重要度，建立了海洋生态系统健康综合评价指数模型，对莱州湾西部海域进行了生态系统健康评价；2004年郝敦元等根据1981—2003对内蒙古锡林河流域典型草原的代表性植物群落：羊草和大针茅草原群落生产力态监测和退化草原恢复演替进程的监测数据，进行了草原生态系统健康评价的研究；2004年刘永等也提出了评价湖泊生态系统健康的方法体系、指标和综合健康指数，评价指标包含外部指标、环境要素状态指标和生态指标，并以滇池例为基于遥感图像的湿地生态系统健康评价进行评价；2004年肖风劲等从森林生态系统的生态要素、森林生理要素、胁迫要素、环境要素和气象要素等5个方面来进行森林生态系统健康评价，评价要素包括生态系统的活力、组织结构、抵抗力和恢复力；2005年赵臻彦等提出了湖泊生态系统健康定量评价的一种新方法：生态系统健康指数法，首先设计了一个0～100的生态系统健康指数作为定量尺度，然后通过选择评价指标、计算各指标生态系统健康分指数及各指标权重、计算生态系统健康综合指数等步骤，评价湖泊生态系统健康状态；2005年蒋卫国等以生态系统健康及压力—状态—响应模型作为研究方法，以遥感数据及统计监测数为基础，以小流域为评价单元，采用RS和GIS技术，对每个小流域湿地进行单子和综合评价，揭示盘锦市湿地生态系统健康状况的空间分布规律；2007年王利花对青藏高原地区若尔盖湿地的现状及其动态变化规律、对湿地生态系统进行3

青海师范大学硕士学位论文健康评价；2009年蒋卫国等人再次以压力—状态—响应模型作为研究方法，对洞庭湖区的湿地生态系统健康进行了评价。随着人类对环境保护的认识，湿地生态系统的保护也越来越受到国家、政府的重视。因此，目前对湿地的保护、合理利用、服务功能、价值评估等等方面的研究分析受到了众多学者和研究工作者的关注。1.3选题依据20世纪以来，随着人类社会经济的不断发展进步，人类社会的可持续发展，已成为全世界共同关心的热点问题。而青藏高原是众多大江大河的发源地和高原生物多样性的宝库，发育着世界唯一的大面积高寒湿地群，是影响全球气候变化重要区域。近年来，由于人口增长迅速，高原生态环境压力日益增大，人口、经济、环境之间的矛盾日趋尖锐。高原的湿地生态遭到了明显的破坏，湿地面积不断减少，湿地生物多样性遭到威胁，湿地对全球变化具有较高的敏感性。高原湿地生态健康状况已然成为一个具有重大科学意义的问题。青藏高原上的湿地具有重要的生态环境意义及经济地位。主要表现为：一是湿地生态系统服务功能齐全，价值高。二是主要集中在涵养水源废物处理、气候调节、体闲娱乐四大功能上。高原湿地不仅维系着周边地区的水源供给，而且青藏高原也是口前全球气候变化影响较为敏感的区域，高原湿地对全球气体调节、废物处理和生物多样性保护均有不可忽视的作用和功能视[8-9]。研究区是黄河上游重要支流－大通河的源头区，也是西北内陆重要的内陆河—黑河、布哈河的源头区，生态地位独特，是沼泽湿地集中分布的重要区域。近几十年来,青海祁连山地的生态环境日趋恶化，主要体现在草地退化、沼泽湿地萎缩、森林功能弱化、水土流失加剧、土地荒漠化扩大、雪线上升、冰川减少等诸多方面[10]。青海祁连山地区的沼泽和沼泽化草甸正向高寒草甸演替，面积萎缩，水量减少，原有的沼泽化草甸上小土丘凸起、干裂，泥炭外露，祁连山被誉为河西走廊的“天然水库”，该区黑河源区的特殊地理位置，奠定了它成为黑河水源涵养地和生态功能保护区的特殊地位。同时，它又作为青藏高原地区典型的湿地生态景观区域，是青藏高原地区湿地景观的缩影，因此分析和研究祁连山黑河源区湿地现状及其动态变化规律、对湿地生态系统进行健康评价，这对研究整个黑河流域都具有重大意义。1.4研究内容本文主要围绕湿地的结构和功能等问题，针对祁连山黑河源地区的特点，以景观生态学、生态系统健康及可持续发展理论等相关学科的理论为指导，运用3S技术，根据三期（1999年、2006年、2009年）湿地生态环境的空间特性，探讨湿地生态系4

基于3S技术的湿地生态系统健康评价研究——以祁连山黑河源区为例统的空间分布规律，对黑河源区的湿地生态系统健康进行评价。前期了解生态系统健康的研究现状，对前人研究资料进行搜集和整理，制定可行性研究报告。根据研究的需要，选择合适的遥感影像、地形图、DEM等数据源，进行图像预处理，包括图像的镶嵌、校正、配准等。充分利用3S技术提取研究区区湿地信息，对研究区的土地利用/土地覆盖进行信息提取，掌握各种土地类型的相互转化、变迁等规律。结合相关数理统计和监测数据，提取湿地景观结构指数，湿地初级力指数，湿地压力指数，湿地面积变化比等信息。以湿地生态系统健康理论为基础，基于压力—状态—响应模型为评价框架，选取压力、状态、响应指标信息对湿地生态系统健康状况进行评价，分析该区域湿地健康水平及其变化趋势。1.5技术路线图本文利用1999年、2006年、2009年的TM数据，结合相关统计、监测等资料，提取湿地生态系统评价所需的因子信息，包括人口密度、畜牧量指数、湿地景观结构指数、湿地水文调节指数、初级生产力指数、湿地弹性度指数等指标，并对各指标赋以权重因子，利用压力—状态—响应模型（PSR模型）进行湿地生态系统健康评价，得出1999年—2006年，2006年—2009年的湿地生态系统健康评价结果，从而对祁连山黑河源区湿地生态保护提出措施，具体技术路线图如图1-1。5

青海师范大学硕士学位论文三波段组合通过图像分析、地物波普等建立期遥各种地物的遥感解译标志，运用期几何精校正土感ARCGIS9.3、EARDAS9.0等软件地数对各种土地覆盖类型（沼泽、河利据图像增强处理流、沙地等）进行人机交互解译。用处/土理地影像裁剪、拼接覆盖遥感数据各种信息指标的提取压力—状青海祁连山黑各种信息指标集成态—反映河源区湿地生（PSR）模态系统健康评型价指标体系的建立

影响因素分析

地

健

康

评

价 建议与措施结

果图1-1祁连山黑河源区湿地生态系统健康评价技术路线图6

基于3S技术的湿地生态系统健康评价研究——以祁连山黑河源区为例第二章湿地生态系统健康评价的理论与方法本文在充分搜集青海祁连山黑河源区相关资料和文献的基础上，在对湿地生态系统的评价原则、评价方法、评价模型、评价指标等方面的深入研究分析后，确定充分利用3S技术进行湿地信息获取、空间分析、健康评价、成果输出等，最后实现湿地生态系统健康评价。具体流程图如图（2-1）。湿地健康评价目标的确定评价原则 确定评价模型选取评价指标体系TM影像解译、

统计、调查数据等 数据的搜集整理确定评价方法ArcGIS、SPSS、

Photoshop等

评价结果及成图输出2-1湿地生态系统健康评价流程图湿地生态系统健康评价理论2.1.1生态系统与湿地生态系统健康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[9]。因此，生态系统应该是客观存在的实体，有时间和空间的概念；它以生物为主体，由生物和非生物成分共同组成的一个整体；整个系统处于动态之中，该过程就是系统的行为，体现了生态系统的多种功能；系统能够适应和调控各种变动。生态系统健康（ecosystemhealth）是一个新概念，属于一个新领域。它的提出，在很大程度上将人体健康的概念拟人化地引用了，“健康”不仅适用于人类，也可应用于生态系统这样一个包含生命的有机的复杂组织。20世纪80年代末，Rapport从生态系统应为人类提供服务的角度出发，认为生态系统健康就是指生态系统组织未受到损害或减弱，系统远离“生态系统胁迫综合症”（EcosystemDistressSyndrome）如7

青海师范大学硕士学位论文生产力的下降、生物多样性的丧失、关键种群的波动增强、生物结构的退化、疾病的广泛发生等[10-11]。并提出了一个框架图展示了人类活目前动对生态系统变化及人类健康的影响。图（2-2）中表明，生态系统健康作为全球管理的新目标和分析生态系统的新方法，受到广泛关注，正被越来越多的学者所青睐[12-13]。系统服务功能下降人类对环境系统胁迫系统结构和功能的改变洪水收获生物多样性减少水质恶化废弃物恢复力下降空气质量下降重建疾病增加野生生物减少使极端事情恶化富营养化外来物种侵入人类社会反应改进环境管理减少对环境的压力人类健康风险图2-2人类活动对生态系统变化及人类健康的影响湿地生态系统通过物质循环、能量流动以及信息传递将陆地生态系统与水域生态系统联系起来，是自然界中陆地、水体和大气三者之间相互平衡的产物。湿地这种独特生境使它具有丰富的陆生与水生动植物资源，是世界上生物多样性最丰富、单位生产力最高的自然生态系统。湿地在调节径流、维持生物多样性、蓄洪防旱、控制污染等方面具有其他生态系统不可替代的作用。湿地是自然生态系统中自净能力最强的生态系统。湿地水流速度缓慢，HYPERLINK"/wiki/%E6%B1%A1%E6%9F%93%E7%89%A9"有利于污染物沉降。在湿地中生长的植物、微生物和细菌等通过湿地生物地球化学过程的转换，包括物理过滤、生物吸收和化学合成与分解等，将生活和生产污水中的污染物和有毒物质吸收、分解或转化，使湿地水体得到净化。根据国际生态系统健康学的定义：“湿地生态系统健康是指生态系统没有病痛反应，稳定且可持续发展，即生态系统随着时间的进程有活力并能维持其组织及自主性，在外界胁迫下容易恢复”[14]。湿地生态系统健康应该有以下特征[15-16]：（1）不存在失调症状，发挥稳定的功能，系统运作过程畅通，运作方式多样化。（2）具有良好的恢复能力及自我维持能力，有最小的外部补贴。（3）对邻近其它生态系统没有危害或对周边生态系统的破坏性影响最小。（4）对社会经济的发展和人类的健康有促进作用。由此看出湿地生态系统健康是指系统内部的物质循环和能量流动未受到损害，对长期或突发的自然或人为扰动能保持着弹性和稳定性，整体功能表现出多样性和复杂性。因此，湿地生态系统健康应表现出多功能性，并为物种提供生命支持，是活跃的，对压力是具有弹性的。8

基于3S技术的湿地生态系统健康评价研究——以祁连山黑河源区为例2.1.2景观生态学与湿地景观研究景观生态学（landscapeecology）是研究景观单元的类型组成、空间配置及其生态学过程相互作用的综合性学科[17],是一门新兴的交叉学科，针对问题的应用性学科，强调生态系统的空间格局、系统功能及生态过程。它将地理学上的景观和生物学中的生态相结合，把地理学对地理现象的空间相互作用的横向研究和生态学对生态系统机能相互作用的纵向研究结合为一体，以景观为对象，通过物质流、能量流、信息流和物种流在地球表层的迁移与交换，研究景观的空间结构、功能及各部分之间的相互关系，研究景观的动态变化及景观优化利用和保护的原理和途径[18]。无论在景观生态学还是在景观生态规划中，构成并描述景观空间格局的一个基本模式是：斑块（patch）—廊道（corridor）—基质（matrix）模式，该模式，有利于采用遥感、GIS技术来分析，有利于评价生态系统的空间格局、进行空间结构和时间序列分析。2.1.3湿地生态系统健康的研究尺度在生态学中，空间尺度指所研究生态系统的面积大小，时间尺度是其动态变化的时间间隔[19]。不同空间尺度湿地生态系统健康的概念具有模糊性，随着空间的变化，湿地类型、结构和功能会发生相应的变化，健康的表现和衡量指标也不同。同时，在不同的空间范围，由于人类活动的强弱差异，湿地健康也会有不同的表现。就空间尺度扩展而言，对于湿地的研究，由生态系统、景观到流域湿地，着眼点不同，衡量指标和研究形式也就有差异[20]（见表2-1）。生态系统在小尺度上表现出非平衡性特征或“瞬变态特征”，因此现在对湿地生态系统的健康研究多倾向于景观或流域水平，而在大尺度上湿地表现出一定的稳定性，更好的表征了生态系统的发生、发展规律，体现自然与社会的相互作用和联系。表2-1湿地生态系统健康研究的尺度和内容健康研究尺度健康表述健康研究内容系统内部组成要素动态特征生态系统生产力生态系统生态系统健康或生态健康物质循环和能量流动结构和功能物种多样性系统对环境背景值的影响与响应景观的结构、功能和变化景观景观健康斑块的动态变化及空间格局社会、经济、自然复合系统的整合性景观空间格局上、中、下游湿地系统的联结性流域流域健康生态系统之间的信息、能量、物质循环社会、经济、自然复合系统的整合性9

青海师范大学硕士学位论文不同的时间尺度，其表现行为也不同。每一个时段都有不同的衡量指标，湿地生态系统健康的发展也经历着不同的阶段。特别是随着人类行为作用的不断加强，对湿地造成的胁迫也越来越大，对湿地健康的衡量指标也会发生相应的改变。本文主要讨论短时间尺度内湿地生态系统的健康问题。2.1.4湿地生态系统健康评价指标体系国外对湿地生态系统健康研究比较早，许多学者从生态风险和生态健康两方面提出了大量针对不同尺度的度量指标[21-24]，由于各国各地湿地类型及规模的差异，环境背景又各不相同，因此，统一的湿地生态系统健康指标很难确定下来。至今还没有较为完善并被普遍采纳的指标体系。2.1.5湿地生态系统健康评价标准分级采用相对评价方法，即按照生态系统健康综合评价的得分排序、分级，以反映生态系统的健康状态[25]。生态系统健康分级及生态系统健康状态的含义见表2-1。

表2-2湿地生态系统健康状态分级健康分级 健康状态 系统特征一级很健康生态结构十分合理，系统活力强，外界压力较小，无生态异常出现，生态系统的生态功能完善，系统稳定，处于可持续状态二级健康生态系统结构合理、格局尚完整，系统活力较强，外界较小，无生态异常，生态系统生态功能较完善，系统尚稳定，生态系统可持续三级亚健康生态结构比较合理，系统尚稳定，外界压力较大，接近生态阑值，但敏感地带较多，己有少量的生态异常出现，可发挥基本的生态功能，生态系统可维持四级不健康生态结构出现缺陷，系统活力较低，外界压力大，生态异常较多，生态功能己经不能满足维持生态系统的需要，生态系统己经开始退化五级病态生态结构不合理，自然植被斑块破碎化严重，活力低，出现大面积的生态异常区，生态系统己经恶化2.2湿地生态系统健康评价方法2.2.1评价原则生态系统健康评价指标必须达到3个目标：（1）指标体系能完整准确地反映生态系统健康状况，能够提供现状的代表性图案；（2）对各类生态系统的生物物理状况和人类胁迫进行监测，寻求自然、人为压力与生态系统健康变化之间的联系，并探求生态系统健康衰退的原因；（3）定期地为政府决策、科研及公众要求等提供生态10

基于3S技术的湿地生态系统健康评价研究——以祁连山黑河源区为例系统健康现状、变化及趋势的统计总结和解释报告。为此，筛选指标应该遵循以下原则：整体性原则：任何生态环境问题都必须从生物、物理、社会经济和人类健康等方面综合考虑。空间尺度原则：要考虑地区或生态系统的空间大小。评价指标应该定向于合适的空间尺度。指标范畴或类型原则：人类活动的压力或胁迫，环境和自然资源的质量或状况对压力或环境忧虑的反应所采取的措施整体性评价，应该考虑胁迫/压力、状态/状况两个方面，强调生物物理和文化变量。可操作性原则：指标概念明确，易测易得。所选指标，其原始数据容易通过调查、统计、遥感等手段获得，易于定量计算；现实意义明确，符合行业规范，便于环境管理。规范化可比性原则：所采用的指标的内容和方法都必须做到统一和规范，要适合于不同地域生态系统间的比较,确保其具有一定的科学性[26-27]。2.2.2评价模型人类活动对环境施加一定的压力因为这些压力，环境改变了其原有的性质或自然资源的数量（状态）；人类又通过环境、经济和管理策略等对这些变化作出反应，以恢复环境质量或防止环境退化即[28]。本文采用了OECD（联合国经济合作开发署）建立的压力—状态—响应（Pressure-State-Response简称P-S-R）模型（图2-3）。人类活动给湿地生态系统造成了一定的压力，使其生态系统的结构和功能发生了一定的变化，这种变化正是外界人为干扰的反映，而湿地生态系统结构和功能状态则反映了人类活动干扰的程度。压力状态响应信息人类活动湿地环境环境变化人口生物面积减少工农业土地、水功能衰退其他其他其他社会响应图2-3压力一状态一响应模型11

青海师范大学硕士学位论文P-S-R概念模型以因果关系为基础，从人类系统与环境系统相互作用、相互影响这一角度出发，对生态环境指标进行分类与组织，具有较强的系统性；基于“压力一状态一响应（P-S-R）”模式的评价指标体系能够比较明确反映出生态环境变化的因果关系，从而有助于决策者决策；基于P-S-R的指标体系充分考虑了人类活动对生态效应正负双重效果，在评价过程中包含了经人类响应所带来的生态修复的作用，全面地反映了人类活动对生态效应的影响，较以往评价体系更具有真实性、系统性和准确

性[29]。2.2.3评价指标的选取由于不同的湿地类型，衡量指标和标准也不尽相同，所以湿地生态系统健康是一个复杂的问题。本文以青海祁连山黑河流域湿地作为案例研究，主要分析沼泽湿地和河滨湿地，在此基础上，以压力—状态—响应为指标概念框架模型，确定湿地生态系统的健康评价指标。从湿地生态系统健康的概念，湿地生态系统的服务功能，健康度量的标准以及大中尺度湿地生态系统健康研究的内容可以看出，湿地生态系统健康与人类活动密切相关。在评价湿地生态系统健康状况时，湿地生态系统自身的状况是评价的基础，在此基础上，一个湿地生态系统健康的最终判断标准是在人类活动与生态系统所提供的服务之间的交面上进行的，一方面要考虑目前人类活动下的生态系统服务功能；另一方面要考虑获得生态系统提供的服务后，人类活动以及人类社会经济的状况。结合研究区指标选取原则，根据研究区的实际情况，应用PSR模型，本文建立了青海祁连山黑河流域湿地生态系统健康评价的指标体系见表2-3。表2-3青海祁连山黑河流域湿地生态系统健康评价的指标体系湿地生态系统质量 评价指标 指标数据来源和获取方式的度量压力指标状态指标响应指标

人口密度统计数据和土地利用数据畜牧量县志、统计数据活力初级生产力从TM解译的遥感数据获得SHAPE-MN从TM解译的遥感数据中，利用景观方PRD法获得组织从TM解译的遥感数据中，利用景观方FRAC-MN法获得从TM解译的遥感数据中，利用景观方法获得弹性湿地平均弹性根据TM解译的数据推算度服务功能水文指数县志、统计数据和湿地数据计算湿地面积变化TM解译数据斑块数NP从TM解译的遥感数据中，利用景观方法获得12

基于3S技术的湿地生态系统健康评价研究——以祁连山黑河源区为例在选取时围绕湿地的生态系统服务功能和人类活动来考虑。由于综合性指标是由多个指标来反映的，对综合性指标的权重采用了加权求和的方法，对各指标权重的赋予主要依据专家经验法，同时参考了对指标重要性的分析。1压力指标在无外力干扰的情况下，湿地生态系统的演替方向一般是顺应自然、正向的演替。当受到人类干扰时，生态系统会出现一系列变化。干扰（自然的和人为的）的介入改变了生态系统的演替系列[30]。其中，自然干扰因素是一种无规则的不稳定的异常变化，难以对其进行有效度量，而且目前自然干扰所造成的生态退化只占了生态退化现象的一小部分。但人为干扰是多方面的，它往往会改变生态系统的发展方向，加速生态系统改良或退化的过程。因此，在湿地生态系统健康评价中，采用畜牧量和人口密度作为压力因子。2状态指标状态指标是生态系统内各种生物、非生物因素长期作用的结果，也是生态系统特性和功能的最直接体现。本文选择活力、组织、弹性、生态系统服务功能4个湿地生态系统度量指标来反映湿地生态系统自身的结构和功能。（1）活力生态系统的活力是指系统的活动性、新陈代谢和初级生产力。是生态系统存在的最基本的物质基础。大量遥感研究表明[31-32],植被的生产量与归一化植被指数（NDVI）具有明显的正相关，因此选择NDVI值作为衡量生态系统的活力指标。（2）组织是指生态系统的复杂性，评价过程中通过生物多样性和结构的复杂性来反映。生态系统不仅为不同的生物提供繁衍生息的场所，而且还为生物进化及生物多样性的产生和形成提供了条件。生物多样性是自然生态系统生产和生态服务的基础和源泉。虽然从遥感技术上不能对生物物种、基因状况得到详细的了解，但是一般认为，各种景观生态系统不仅为不同的生物物种提供繁衍生息的场所，而且还为生物进化及生物多样性的产生与形成提供了条件。在陆地景观中，物种多样性与下列斑块特征有关，顺序如下[33]：S=f﹛景观多样性±干扰+面积+年龄+景观异质性-隔离程度-边界不连续性}因此，在评价中主要通过景观类型多样性指数和斑块面积指标来对生物多样性状态和结构进行分析。景观类型多样性是指景观中类型的丰富度和复杂度。类型多样性和物种多样性的关系一般呈正态分布，在景观类型少，大的均匀斑块，小的边缘生境条件下，物种多样性也低;随着类型多样性和边缘物种增加时，物种多样性也增加，当景观类型增多、斑块数目与边缘生境达到最佳比率物种多样性最高块内部物种迁移出去随着景观类型增多、斑块数目增多，景观破碎化，致使斑物种多样性降低[34]。13

青海师范大学硕士学位论文（3）弹性当健康的生态系统受到压力胁迫后，能够保持或恢复结构和功能的稳定性的能力称之为生态系统的恢复力即弹性。直接测量生态系统的恢复力比较困难[35]，因此，在本文的评价指标体系中，依据不同湿地类型对生态恢复的贡献和作用，分别赋以不同级别的弹性度，最后得出一个综合指数来反映生态系统的恢复力。（4）功能湿地的功能包括生产功能和服务功能。生产功能指湿地为人类提供各种物质产品，主要包括水稻、芦苇、莲菜等；服务功能是人类评价生态系统健康的一条重要标准，是对人类有益的方面，如如水文调节、净化水质、休闲娱乐、大气调节、栖息地功能、文化科研功能等。水文调节是湿地生态系统一个重要的服务功能.湿地具有巨大的渗透能力和蓄水能力，它能储蓄降水，减少并滞后了降水进入江河，在洪水期，它能削减并滞后了洪峰，从而减少了洪水径流，而在枯水期，它能够提供水源，以满足工农业生产的需要.因此，在本文的评价过程中，将湿地的水文调节指数作为评价湿地生态系统的服务功能的一个指标。结合研究区情况，湿地的其他服务功能由于数据资料及技术手段有限，在本研究中就不加考虑。水文调节指数=（河流+滩地面积）/湿地总面积。3响应指标生态系统研究强调过程与演替，湿地生态系统也一样，当受到外界干扰的时候，表现出一系列的变化。人类活动的压力使湿地生态系统景观发生了变化，由于人类活动使原来完整的景观被分割成大小不同的许多斑块，形成破碎化的景观，而景观破碎化是生物多样性丧失的一个最主要原因[18]。本文选取了湿地退化指数和斑块破碎化指数来体现在人类压力下的大沽河口湿地生态系统健康的响应指标。这两个指标的定义如下：湿地退化指数=湿地减少面积/原始湿地总面积；斑块数：NP。2.2.4评价方法1单因子评价模型生态系统是一个耗散的结构，它远离平衡态，系统内通过各种各样的反馈机制的非线性相互作用，在与外界的开放式的物质能量交换过程中维持着系统的有序机构。系统内各种过程和作用是非线性的，选取的湿地生态系统健康评价指标体系中各个指标的测度值并不是线性地反应出湿地生态系统各个方面和层次状态水平，因而用简单的比例关系来揭示湿地生态系统状态的方法显然不合理而且结构粗糙。所以我们选择14

基于3S技术的湿地生态系统健康评价研究——以祁连山黑河源区为例了广泛应用于生态学和环境科学的逻辑斯缔增长模型，这一模型在研究生物种群数量增长过程中，充分考虑了环境资源的约束条件，引入了生物种群的环境容纳量（或环境负荷量）K，在实际的生态系统，资源和空间都是有限的，种群增长的起始阶段，种群很小，每个个体都能有足够的资源和空间，所以还以某种形式的指数增长模式增长，但随着种群数量的增加，每个个体得到的资源和拥有的空间越来越小，生存压力越来越大，种群内某些个体因承受不了生存压力而死亡。死亡率开始增加，种群增长速度放慢。越接近环境的容纳量，种群的增长速度越慢，达到环境容纳量时，种群内的出生率和死亡率相等，种群的增长率等于零，如图中的曲线a。图2-4逻辑斯缔增长曲线曲线的方程为

Dn=rN(K−N)

…公式（2-1）

dt Kr—种群的内禀增长率，方程的解析解为：（N0—初使种群数量）N=K………公式（2-2）1+e(a−rt)

ln(k−N0)a=……公式（2-3）N0相似的，其他的像区域面积与维持的物种数量之间的关系、生态系统中生物量的累积过程、有毒物质的含量和毒性之间的关系、污染物浓度和水体功能损害程度之间15

青海师范大学硕士学位论文的关系、河流洪水流速与流量的关系等、单位投资效益与投资规模等生态的、环境的及社会经济的很多方面的现象都具有这种数量变化关系，反映了研究系统内的非线性作用特征。因此，在对湿地生态系统健康评价的过程中，也应该充分考虑到这种非线性关系，而不是用简单的线性比例关系将指标与生态状态对等起来。李永建[35]和刘晓丹[36]选用的逻辑斯蒂增长曲线模型分别对拉鲁湿地和大沽河河口湿地的生态系统健康评价的各个单项指标进行评价：p=11+e(a−bR)……公式（2-4）p=1−1……公式（2-5）1+e(4.595−9.19*R)

式中：P：表示单项指标的生态系统状态指标评价值（无量纲值）；R：表示单项指标测度值。对常数a、b采用下面的方法确定：设当R=0.01时，P的值近似到0.001；设当R=0.99时，P的值近似到0.999，则此时方程中的a,b的值求解分别为4.595和9.19，因此，拟选的单项指标评价模型最终为：p=1……公式（2-6）(4.595−9.19*R)1+ep=1−1………公式（2-7）(4.595−9.19*R)1+e

对于指标量值增加与生态系统健康的增加方向相同时的单项指标采用上面方程，当单项指标量值的增加方向与生态系统健康的增加方向相反时，则采用下面的进行评价。在同等测度值条件下，逻辑斯蒂曲线能够较理想的评价各单项指标的生态退化程度，对湿地状态变化敏感，因此，本文参照上面的公式对研究区湿地生态系统健康进行单因子评价。2多因子综合评价模型得到各个单项指标评价值之后，就要对湿地的生态系统健康进行综合评价，这里采用各单项指标的加权平均法来求湿地生态系统健康综合评价指数（CEL）。对各项指标的权重的确定，采用AHP法，湿地生态生态系统健康综合评价指数用以下公式求得：

CEL=∑nWiXi………………公式（2-8）i=116

基于3S技术的湿地生态系统健康评价研究——以祁连山黑河源区为例式中：Pi--第i个单项指标的评价值；Wi--第i个指标的权重值[57-58]。本文利用上述公式，对湿地生态系统压力、组织、功能、服务状态、健康这几个综合指标进行加权求和，最后得出研究区湿地生态系统的健康状况。3评价指标标准化在综合评价过程中，由于涉及到很多类型的指标，而各个指标的单位不同、量纲不同、数量级不同等等，其优劣往往是一个笼统或模糊的概念，不便于分析，甚至会影响评价的结果。因此，为统一标准，首先要对所有评价指标进行标准化处理，以消除量纲，将其转化成无量纲、无数量级差别的标准分，然后再进行分析评价[56]。即根据它们对湿地生态系统质量影响的大小分为五级，以反映湿地生态质量从优到劣的变化。因此需要对它们进行指标量纲统一见表2-4。表2-4湿地生态系统健康状况分级健康分级因子的标准含义健康状态化分值Ⅰ级0.8～1生态结构十分合理，系统活力强，外界压力较小，无生态异常出现，生态系统的生态功能完善，系统稳定，处于可持续状态Ⅱ级0.6～0.8生态系统结构合理、格局尚完整，系统活力较强，外界较小，无生态异常，生态系统生态功能较完善，系统尚稳定，可持续Ⅲ级0.4～0.6生态结构比较合理，系统尚稳定，外界压力较大，接近生态阑值，但敏感地带较多，己有少量的生态异常出现，可发挥基本的生态功能，生态系统可维持Ⅳ级0.2～0.4生态结构出现缺陷，系统活力较低，外界压力大，生态异常较多，生态功能己经不能满足维持生态系统的需要，生态系统己经开始退化Ⅴ级0～0.2生态结构不合理，自然植被斑块破碎化严重，活力低，出现大面积的生态异常区，生态系统己经恶化考虑到许多指标的绝对值研究目前尚不成熟，同时为了保证所有指标评价标准的一致性，因此在对单指标的分析过程中采用了相对评价的方法。按照综合评价的得分高低，从高到低排序，以反映湿地生态质量从优到劣的变化，最终分析将祁连山黑河源区湿地生态系统健康质量分为五级。17

青海师范大学硕士学位论文第三章研究区概况及数据源3.1青海祁连县黑河流域概况青海祁连县黑河流域位于东经96°42′～102°04′，北纬39°45′～42°40′之间。位于青海祁连山自然保护区内，位于青海省的东北部、青藏高原边缘，其东、东北、西部与甘肃省相邻，南部与海北藏族自治州的海晏县、门源县接壤。行政区域包括祁连县的部乡镇，总面积为13361.82km2，约海拔高度从2000m到5500m以上，垂直地带性明显。年平均降水量由山前低山丘陵的200mm上升到高山带的500mm以上；自然地带由山前到高山带，依次以草原化荒漠、干草原、森林草原、灌丛草甸、高寒荒漠和永久寒冻带为特征。图3-1青海祁连山黑河源区位置示意图3.1.1自然概况1地质地貌雄伟壮观的祁连山，是由一些大致相互平行的西北一南东走向的山脉和山间谷地所组成。西起阿尔金山脉东端的当金山口，东达贺兰山与六盘山之间的香山一带，北靠河西走廊，南临柴达木盆地北缘。祁连山东西长达l000km（在青海省境内约800km），18

基于3S技术的湿地生态系统健康评价研究——以祁连山黑河源区为例南北宽200—300km。山峰海拔多在4000m以上，最高峰为疏勒南山的主峰—团结峰，海拔5826.8m。祁连山中段山地与谷地，本区地域辽阔，地形十分复杂，包括以下山地与谷地：走廊南山是北祁连加里东褶皱带的主要部分，是一条北西西向断块山，因居于河西走廊之南，故名走廊南山。它西起镜铁山，与托莱山相连，东到金瑶岭与冷龙岭相接，山系宽约30—50km，海拔4000—4800m，主峰—祁连峰海拔5564m。走廊南山有深大断裂发育，北缘深大断裂将山地与走廊分开，这条断裂带，西起玉门以西，东与冷龙岭山前大断裂相接，地势西高东低，北陡南缓，北坡地貌垂垂直分带十分明显。在海拔2500m以下，为山前冲积洪积扇；海拔2500—3000m是以流水侵蚀地貌为主；海拔3500—4500m，为冰缘作用带，形成巨大岩屑坡；海拔4500m以上，普遍发育为现代冰川。在海拔3500m以上的山坡，还保留有古冰川的遗迹—冰川、悬谷、刃脊和角峰，这说明古冰川的规模比现在要大得多。黑河谷地黑河发源于青海省东北部，分东西两支，东支八宝河流经祁连县西黄藏寺，向北大拐弯，切穿走廊南山，流径河西走廊，向北改称弱水，在青海境内为一地堑式箱状谷地。西支（上游）谷宽达30km，距黄藏寺48km处开始强烈下切，形成峡谷阶地，谷坡比高40m。更新世早期，黑河上游与洪水坝河相通。更新世晚期，因走廊南山抬高而分开，形成今日之格局。黑河下游比较宽大（15km），沿河有冰碛物阶地。源头于大通河分水岭处，呈宽大的草滩，谷地宽广，在大拐弯处宽达500m，以下又为深达40m的峡谷。在海拔3700m处有古代冰川的遗迹——冰川槽谷与悬谷。托勒山西起昌马盆地东缘的火神庙山，东到门源盆地西端的大梁。构造上属北祁连加里东褶皱带的南翼，褶皱轴线为北西或北西西向，北西西向的大断裂控制着主体山脉的走向。山体宽约20km，海拔平均在4500m以上，最高峰海拔为5159m。山体南陵北缓，在海拔4800m以上的山峰发育为现代冰川。山的东段北坡海拔4000m左右，为山前冲积扇带。海拔4000—4500m是寒冻剥蚀高山；海拔4500m以上为冰蚀高山，有古冰斗和古冰碛物。南坡冰川较少，山前主要是冲积扇或冲积平原。托勒南山西与大雪山相接，东接纳卡尔当，东西长约200km，南北宽约25km。大地构造属中祁连隆起带，有许多呈北西西向及北西向的深大断裂。现代冰川也非常发育。疏勒河发源于沙果林那穆吉木岭，它与大通河相背而向西北流。经过音德尔达坂东北坡罗沟转北而流入河西走廊地区。谷地宽15—20km，海拔3800m左右，河谷为U形谷，河谷中堆积有冰碛物冲积物，河道分散、曲折，变化不定。河谷两侧发育有不对称水系。河水向北流经托勒南山，将山地切割成数百米深的疏勒峡谷，两岸山峰高峻，谷地东宽西窄，长达65km，平均宽7km，属箱状谷地，为一典型构造盆地。疏勒河上游海拔3800—4000m，河谷北岸有较完整的侵蚀一堆积阶地。南岸的阶地保留较少，阶地面较窄，为不对称河谷。疏勒南山为中祁连隆起带的南缘，是祁连山系中最高大19

青海师范大学硕士学位论文而主要的一列山脉。最高峰海拔5826.8m，由6个相对高差不大的山峰团聚在一起，组成一块状山体，故名“团结峰”。山体东西长约240km，南北宽窄不等，最宽处35km，最窄处仅5km。疏勒南山深大断裂发育，山地南陡北缓，是祁连山系中现代冰川最发育的一条山脉。共有14条山谷冰川，冰舌下伸到海拔4600m处，形成弧形终碛缓丘。北坡冰川较南坡规模大。在14条冰川中，最长者达5km。海拔4800m以上，角峰、刃脊广布，冰川下面有明显冰蚀U形谷。在哈拉湖西侧的平缓山岭，也是白雪覆盖，终年不融。2气候特征（1）气温本区为青海省气温分布图上的冷区。由于海拔和纬度较高，在相同海拔情况下，本区各地的温度要比纬度低的青南高原要低得多。温度最低的是石羊河保护分区，年平均气温为-10.5℃，其次是党河源保护分区，年平均气温为-10.8℃。团结峰保护分区、三河源保护分区年平均气温也在-10.0℃左右。气温相对较高的要属仙米保护分区和黄藏寺一芒扎保护分区，午平均气温分别为-4.8℃和-5.9℃。其他各区在-5.0℃—-10.0℃之间。从整个保护区来看，气温最高出现在海拔最低的祁连和门源气象站所在地，年平均气温分别为1.0℃和0.8℃,年平均气温的分布大体上保持由东南向西北气温逐渐降低的形势回山间，下切力强。克图以东成为峡谷。河两岸有阶地五级，河流冲积物中富含沙金。大通河从西到东，河谷地势低平，四周群山对峙，气候湿润，林木繁茂，牧草丰盛，是祁连山区重要的牧业区。（2）降水年降水量的分布基本上是由东南方向西北方呈逐渐递减的趋势。冷龙岭南侧迎风坡，在雨季首先迎受西南暖湿气流的泽惠，并受地形抬升，容易成云降雨，年降水量在500mm以上。此后水汽逐渐向西减少，从黄藏寺，芒扎区至三河源区，降水减至400mm以上，而不足500mm，西北部黑河源头区等区，降水又减至300mm以上，而不足400mm。受印度洋西南季风的影响，保护区水汽主要源于孟加拉湾。保护区干、湿季分明，降水高度集中，5—9月降水量占年降水量的83%（门源）—92%（托勒）。其余各月降水量只占8.6—17%。（3）日照日照时数与日照百分率由东南部向西北部随降水量和云量的减少而逐渐增加。年日照时数大约在2500—3000h，日照百分率大约在55%—70%之间。（4）风速山地的风速与地形关系极为密切，一般风随海拔的升高而增大，同时与地形的开阔状况也有关系，地形开阔的地点比相对封闭、有地形屏障的地点风速要大。风速总体由东南向西北增大，祁连为2.0m/s，野牛沟为2.7m/s，托勒为2.2m/s,风速的年变20

基于3S技术的湿地生态系统健康评价研究——以祁连山黑河源区为例化几乎全部为春大冬小型，即春季4、5月份风速最大，而冬季12、1月风速最小。大风日数的年变化与风速相似。（5）自然灾害干旱分春旱和夏旱，保护区干旱主要发生在春季，研究区年、月降水量比较稳定，变差系数相对较小，不但干旱出现次数少，而且不易形成大旱；霜冻是研究区主要气象灾害，统计了1961—2001年4—9月各级低温（最低气温）出现的频率，在海拔低于3400m的农牧区，0—2℃的低温主要发生在6月之前，其余各级低温发生在5月之前。大部分核心保护区海拔在4000m以上，常年遭受霜冻、冷害侵袭，许多地区终年积雪，并有永久冻土，形成了与气候条件相适应的生态体系；据1971—2000年统计数据，保护区西北部的托勒、野牛沟年大风日数分别达到72日和54日，中部祁连为27日，东南部门源为22日，总体上大风日数由东南向西北递增。大风日数主要集中在春、夏两季，约占全年的70%—80%。沙尘暴主要出现在托勒，野牛沟和祁连出现极少。保护区沙尘暴日数较少，一方面与祁连山的屏障作用有关，另一方面也与地表植被相对较好有关。3水文特征研究区属青海省内陆区祁连山水系（又名青海省境内河西内陆河）和大通河流域。青海省内陆区祁连山水系位于青海省东北部，由内陆河流黑河、疏勒河、托莱河、石羊河等河流的源头区组成，水资源总量为34.6×l08m3，其中疏勒河流域水资源总量为15.03×l08m3，占43.4%，黑河流域水资源总量14.14×l08m3，占40.9%，石羊河流域水资源总量5.43×l08m3，占15.7%。大通河流域水资源总量25.6×l08m3。

（1）地表水资源黑河是祁连山内陆主要水系之一，是仅次于塔里木河的全国第二大内陆河。跨青海、甘肃、内蒙古3省区，发源于青海省东北部祁连山支脉走廊南山雅腰掌、野牛沟乡洪水坝的八一冰川，河源海拔4120m，流向东北，流经野牛沟乡的沙龙滩、大泉、野马嘴、油葫芦及高大坂峡和扎麻什乡，于宝瓶口与八宝河（黑河东岔）汇合，同时干流转向北流，进入莺落峡，成为青海、甘肃两省界河，干流进入甘肃省后称为甘州河，经张掖、临泽和高台，过金塔县天仓后称弱水。流入内蒙古自治区后，在额济纳族湖西，新村以北干流分为两支，分别流入嘎顺诺尔（西居延海）和苏古诺尔，成潜流形成沙漠湖泊—居延海。黑河全长956km，流域面积约7.68万km2。祁连境内干流长233.7km，集水面积5089.4km2，源流段河谷宽1～5km，流域积约1万km2，省界处河道海拔3260m，落差860m，河道平均比降3.68‰，年径流量18.02亿m3。平均流量57.1m3/s。河水补给来源为冰川消融和大气降水。大泉以上无常年地表径流和固定河床，仅在6—8暴雨季节有大的水流，河床处于较厚的砂砾石滩上，支沟只流出沟口很短距离即潜入地下，到大泉处才有常年水涌出地面，流量为1—4m3/s。流经野21

青海师范大学硕士学位论文马嘴呈U型河床，坡急速增大1/100—1/200，至野牛沟乡址处成V型河床，水流湍急，两岸陡