湿地生态完整性评价方法研究进展_杨丽

湿地生态完整性评价方法研究进展杨 丽,李春宇,余绍文,刘德良(中国地质大学环境学院,武汉430074)

摘 要:系统介绍了目前湿地生态完整性评价方法,包括湿地评价技术、水文地貌分类法、生物完整性指标法、生境适宜性指标法、指示生物法、环境清单法和河流保护评价系统等,讨论了每种方法的优缺点,并指出由于传统湿地监测需要花费大量的时间与财力,加之许多湿地地理位置较为偏远,因此建立湿地快速评价指标体系的评价方法成为当今主要发展趋势。关键词:湿地;生态完整性;评价方法;发展趋势;中图分类号:X826 文献标识码:A 文章编号:1671-1556(2008)04-0001-04

ProgressinResearchofAssessmentMethodsforMeasuringtheEcologicalIntegrityofWetlands

YANGLi,LIChun-yu,YUShao-wen,LIUDe-liang(SchoolofEnvironmentalStudies,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China)

Abstract:Ecologicalintegrityassessmentofwetlandsisoneofthekeycomponentsofwetlandresearchandanimportanttoolforwetlandmanagement.Ourobjectiveistodetailedlyintroducemanyrepresentativemethodsforecologicalintegrityassessmentofwetlandatthepresenttime,includingwetlandelevationtechnique,hydrogeomorphicassessment,indexofbioticintegrity,habitatsuitabilityindex,indicatorbiolo-gy,environmentalinventory,systemforevaluatingriversforconservationandsoon.Itisalsotosumma-rizethecharacteristicsofthesemethods.Thehighcostsandlengthytimecommitmentsassociatedwithtra-ditionalmonitoringandtheremotenessofmanywetlandshavenecessitatedthedevelopmentoftechniquesforrapidwetlandassessment.Keywords:wetlands;ecologicalintegrity;assessmentmethods;developmenttrend

0 引 言湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统,在抵御洪水、调节径流、改善气候、控制污染和维护区域生态平衡等方面发挥着重要的作用。然而,由于自然因素和人类的不合理活动,全球湿地面积现已减少了约50%[1],因此湿地生态系统的保护、恢复和管理已成为人类当前所面临的一项紧迫任务,而湿地的生态完整性评价则是实现这一任务的重要前提。根据J.R.Karr和D.R.Dudley的观点,生态完整性(EcologicalIntegrity)是指一个区域自然生境保持其自身平衡性、完整性和适宜性的能力;在完整性状况下,生态系统不仅能维持其自身平衡,保持其生物完整性(即在不受人为干扰的情况下,生态系统能够通过生物进化和生物地理过程维持生物群落的正常结构和功能),还能维持其对人类社会提供的各种服务功能[2]。任何生态环境问题都不是孤立存在的,生态系统内部和系统与系统之间相互联系、相互影响,因此生态完整性评价是在考虑生物物理、社会经济和人类健康等多方面因素的基础上,对复杂的湿地生态系统进行的综合性评价。

第15卷 第4期2008年 12月 安全与环境工程SafetyandEnvironmentalEngineering Vol.15 No.4Dec. 2008

*收稿日期:2008-07-17 修回日期:2008-07-29基金项目:青藏高原资源开发研究项目(No.1212010818093)资助。作者简介:杨 丽(1983)),女,硕士研究生,主要研究方向为地下水与地质灾害防治。E-mail:yangli053021@163.com早在20世纪70年代,世界各国的湿地科学工作者就已经意识到湿地生态完整性评价的重要性,也广泛开展了相应的研究工作[3]。目前,湿地完整性评价正成为湿地保护领域的一个研究热点,在生态学和湿地管理实践之间发挥着桥梁作用。由于我国湿地的保护和管理起步较晚,湿地生态完整性评价研究还未引起足够重视,而国外在这方面的研究工作相对较早,一些评价方法已相当成熟,并被广泛应用,因此有必要对目前国外的主要湿地生态完整性评价方法进行归纳总结,以促进我国湿地评价研究的进展。1 湿地生态完整性评价方法任何一种评价方法都由其适用环境、对象、指标、参照条件、模型运算、阐述分析等构成,不同研究者对这些构成部分各有侧重,从而形成了目前形式各异的多种湿地生态完整性评价方法。1.1 湿地评价技术(WET,WetlandElevationTech-nique)WET是第一个除了采用植物和动物等生态要素作为评价指标外,还考虑地形条件和水文指标的方法。它将80多种定性指标根据其可以反映特定功能和价值的程度进行分类,一般分为高、中、低三个等级;同时讨论了每个指标的测量方法、等级划分标准、可信度和指示意义。这种方法适用于所有湿地,在美国政府部门被广泛应用,对于那些愿意获得全部而不是特殊点信息的使用者来说,由于该方法具备很全面的指标清单,从而表现出较强的适用性。但这种方法没有充分考虑某(些)类型湿地的特殊性,可能其中某些指标在这类湿地中显得尤其重要,如果对其不加重视,将会使评价结果失真;此外,另一个局限是没有区分开湿地的生态功能与价值(如对人类社会的价值)的差异。1.2 水文地貌分类法(HGM,HydrogeomorphicAs-sessment)HGM是一种基于水文和地貌背景对湿地进行分类的方法。它可以将湿地的生态特征和具体湿地类别结合起来进行评价,这就使水文地貌分类和特殊类型湿地的某些特定功能以及此功能的存在、消失及表现密切联系起来。HGM方法通过选取区域内合适的湿地作为参照湿地,以此为标准建立模型来估测和量化待评价湿地的功能。具体步骤如下:¹根据地貌、水文和水文动态特征把湿地分为不同的功能组,以便于在功能类似的湿地组内进行评价;º确定湿地功能的表示方式;»利用参照湿地建立功能标尺,确定待评价湿地在功能标尺中所处位置。HGM方法在湿地完整性评价中的应用越来越广泛。1997年Rheinhardt等运用HGM方法,对一片湿地在假想的机场建设项目影响下及两种恢复方案作用下维持水文循环的功能变化情况进行预测,效果很好[4]。美国陆军兵团的工程师们指出[5],到1998年全美国80%的地区将会应用HGM评价方法。HGM的缺陷是不能在不同湿地类型之间进行功能比较,另外参照湿地的建立需耗费大量财力和时间,这就限制了该方法的应用范围。1.3 生物完整性指标法(IBI,IndexofBioticIn-tegrity)IBI是一种选用综合性指标的方法。它通过用观测点的一系列生物特征指标如生物量来与所选取的参考点进行比较并计分,然后再把所有得分累加确定出总分值,最终得出湿地评价结果。此方法要求所选指标具有较强的综合性特征,因而只需利用少数指标对湿地进行评价。生物完整性指标IBI在美国河流生态环境评价中广泛应用,并在许多水生环境评价研究中得到验证。IBI方法所选取的综合性指标是不同生物组织层次上多个指标的组合,能够及时地反映生态环境的变化,但这种方法也存在如何对这些综合性指标进行合理解释等问题。1.4 生境适宜性指标法(HSI,HabitatSuitabilityIndex)1980年美国鱼和野生动物局制定了5生境评估规程6[6],主要考虑拟议项目对鱼和野生动物资源的影响。该方法利用资料搜集、野外观察、统计分析和模型模拟等手段,建立了表示某一物种生境质量的/生境适宜性指标(HSI)0,各个指标的评分高低均

与单位面积生境承载某物种的能力或丰度直接相关,其打分范围在0(表示无生境)和1(表示理想生境)之间。该方法易于调整,可以适应不同区域的具体条件,但有一个明显的缺点,就是仅仅关注鱼和野生动物,不能反映湿地的全部功能。随后R.L.Schroeder等[7]引进了群落级别的生境适宜性指标(HSI),用于河岸带野生动植物的管理,具体步骤为:首先,选择3种对河岸带野生动植物丰富度有较大影响的指标,即植被覆盖类型、河道和泛滥冲积平原的复杂性以及人类活动对河流的影响程度;其次,依靠航空遥感信息,对这3种指标进行详细的描述并给出相应的评分值;最后,将各指标

2 安全与环境工程 第15卷的评分值带入HSI模型进行评价,以HSI模型输出结果的形式将这些评分的综合评价结果表现出来,评价结果可反映目前可能存活下来的野生动植物的百分比。这种方法的评价结果对管理者来说是非常有用的,但是此方法缺少对评分值是否能正确反映实际情况的检验。1.5 指示生物法指示生物法主要是选取某一典型生物指示环境的质量。最具影响力的是1994年S.L.Nelson等[8]提出的一种把蝴蝶当作反映美国西南部河岸带环境质量的指示生物的评价方法(BRQ,IndexofButterflyRiparianQuality)。此方法把蝴蝶当作河岸带质量指标,通过仔细分析每种蝴蝶的物种易动性、幼虫寄宿植物的方式和特点以及其对河岸带的依赖性等特征,采用DSS评分方法来评价整个河岸带生态系统的环境质量状况。由于在半干旱地区,受其独特的生境的限制,河岸带环境质量指标的选取往往非常困难,因此这种选择蝴蝶作为河岸带质量指标的评价方法被人们广泛地应用。然而,该方法利用DSS评分规则所获得的评分值只是一个相对值,故在应用BRQ方法时一定要选用参照点。此外,M.J.Croonquist等[9]选用鸟类和哺乳动物作为指示生物指标,通过对宾夕法尼亚州所有的鸟类和哺乳动物生活史和状况研究,来对湿地进行评价;1997年,A.Chovanec等[10]还选用了蜻蜓作为指示生物指标,对多瑙河的两块湿地进行了评价研究。1.6 环境清单法河岸带、河道和周围环境清单(RCE,Riparian,ChannelandEnvironmentalInventory)主要是选用河流和邻近河岸带的多个指标,通过度量形成一个分值。这些指标主要是从河岸带的自然特征以及河岸带对河流生态完整性的重要影响因素中选取。这种清单方法一般适用于地势低的小河流和农业区的环境质量评价。RCE方法列出的所有指标主要是用于描述河流环境,虽然这些指标强调了河岸带的自然特征,但是这种特征不能反映河岸带的完整性,而是主要反映河岸带对整个河流生态系统的重要影响作用。目前关于此方法的报道还很少,但是相关报道显示在许多河流生态系统的试验结果还是十分满意的。1.7 河流保护评价系统(SERCON,SystemforE-valuatingRiversforConservation)河流保护评价系统(SERCON)是一种对包括河岸带在内的整个河流生态系统进行评价的方法。SERCON方法首先从河流的物理变化特征、物种的代表性和稀有性以及物种的丰富度等几个方面选取河流生态系统评价指标;其次,根据目前河流生态环境现状,把所选取的各个指标分别划分为优、良、中等、差和极差5个标准,并分别赋予5、4、3、2、1的分值;最后,利用已有的计算公式对其进行加权平均,得出一个综合评分值。这种通过对各指标分值进行加权平均得出的综合评价结果,能够把整个河流生态系统的各种物理、化学和生物特征紧密联系起来,产生大量信息和结论,很好地反映了河流的生态完整性状况。SER-CON方法在英国十分流行,被广泛应用于河流生境的调查与评价[11]。然而,此方法由于所选指标涉及面广、综合性强,故在运用SERCON方法时一般都要求使用者具有丰富的专业知识,并且还需要投入大量的时间。