海湾具独特自然环境条件和丰富海洋资源,为沿岸人们提供了赖以生存和发展的物质基础。健康的海湾生态系统是沿海经济可持续发展的基本保障。随着海岸带开发和污染物排放等影响不断加剧,我国海湾生态系统健康状况日趋恶化,甚至危及到海湾的可持续开发与利用。保护与修复海湾生态系统是海湾生态系统管理中重要和紧迫的一项任务。而整体性、系统性和多时空尺度的海湾生态系统健康状况评价则是海湾生态系统保护与修复的基础。我国在海洋生态系统健康评价方面的研究已开展近20年,但在定量评价方法及应用方面的研究尚显不足。本文提出了基于可变模糊评价模型的海湾生态系统健康评价方法,并选取福建省代表性海湾(沙埕港、三沙湾、罗源湾、泉州湾和东山湾)为研究案例,以期提出较为系统的海湾生态系统健康评价方法,并为海湾生态系统管理提供直观、量化决策科学依据。主要研究内容和结果如下:1、海湾生态系统健康评价方法构建(1)评价指标体系构建及评价指标权重值确定基于结构-功能指标法,本论文选取了海水水质、沉积物质量、生物体质量和海洋生物等18个指标建立了海湾生态系统健康评价指标体系。分别采用主观权重法(层次分析法)、客观权重法(改进熵值法)及主、客观结合的权重折衷系数法计算福建代表性海湾生态系统健康评价指标权重值并对三种方法的计算结果进行了比较。采用层次分析法计算的主观权重值,以海洋生物指标的总权重最大,约占60%,初级生产力、底栖生物多样性指数、营养水平指数、鱼卵及仔鱼密度以及生物体重金属等指标权重值较大,分别为0.1456、0.0964、0.0929、0.0884和0.0798。采用改进熵值法计算的客观权重值各海湾均不相同,但仍以海洋生物指标权重值最高,范围为0.4859-0.5526,与层次分析法确定的海洋生物指标权重值0.5981比较接近,但有机污染指数、营养水平指数、鱼卵及仔鱼密度客观权重值所占比重偏低。采用权重折衷系数法计算的指标权重值各海湾总体均以底栖生物多样性指数指标权重值最高(0.0837-0.0869),其次为鱼卵及仔鱼密度指数(0.0729-0.0769)和营养水平指数(0.0685-0.0753)。此外,浮游动物多样性指数、浮游植物多样性指数、有机污染指数以及沉积物重金属指数指标权重值也相对较高,分别为0.0662-0.0756、0.0653-0.0738、0.0520-0.0598和0.0543-0.0608。层次分析法计算结果基本上反映出了海湾生态系统的共性问题;改进熵值法计算结果总体反映出了各海湾生态系统的具体情况,但会出现部分指标权重值与各海湾实际环境状况不符现象。选用上述两者结合的的权重折衷系数法计算结果与各海湾主要环境问题和生态特征基本吻合,可增加评价结果的可靠性。(2)海湾生态系统健康评价指标标准值赋值水环境化学指标标准值参考现行标准和相关参考文献确定。海洋生物Shannon-Weaver多样性指数H ’的基准值(等级优和良的边界值)确定利用历史与现状数据,采用序列分析方法,并结合参考文献和专家判断确定;海洋生物数量(密度)分级的基准值(等级优和良或差和劣的边界值)确定主要以历史与现状数据统计平均值为参考值,并结合参考文献确定。福建主要海湾浮游植物、浮游动物和大型底栖生物Shannon-Weaver多样性指数H ’的基准值(等级优和良的边界值)分别为3.5、3.2和4.2。各评价指标标准分为5级,分别为1级(优)、2级(良)、3级(中)、4级(差)、5级(劣)。(3)基于可变模糊评价模型的海湾生态系统健康评价方法通过指标数据标准化处理、准则参数a和距离参数p四种不同组合下的综合相对隶属度模型构建了基于可变模糊评价模型的海湾生态系统健康评价方法。海湾生态系统健康综合评价值采用级别特征值H表示,将H值计算结果作为海湾生态系统健康评价等级判别依据,细分为8个等级。2、海湾生态系统健康定量评价案例研究基于可变模糊评价模型对福建省代表性海湾生态系统健康状况进行了评价,并用模糊综合评价模型对评价结果进行了可信度验证。研究结果表明:(1)沙埕港、三沙湾、罗源湾、泉州湾和东山湾生态系统健康评价级别特征值 H 均值分别为 3.11±0.11、3.03±0.15、3.05±0.12,3.13±0.14 和 2.55±0.12。除东山湾海湾生态系统健康水平为“中偏良”外,其余4个海湾生态系统健康水平均为“中偏差”。(2)生态系统健康综合评价级别特征值H值分布:沙埕港、三沙湾、罗源湾、泉州湾、东山湾分别为 2.93-3.25、2.79-3.22、2.88-3.29、2.79-3.23 和 2.33-2.74。H值分布特征与各海湾有机污染指数值和营养水平指数值分布趋势基本相似:总体呈湾顶至湾口或近岸至离岸海域降低趋势特点。径流入海区、陆源排污口区、港口区及养殖区等海域生态系统健康水平一般劣于其他海域,沙埕港、三沙湾、罗源湾、泉州湾H值在3.01-3.29,生态系统健康水平均为“中偏差”;东山H值在2.49-2.74之间,生态系统健康水平均为“中偏良”。“红树林海洋保护区”、“珊瑚海洋保护区”、“大黄鱼海洋保护区”等海洋自然保护区所在海域生态系统健康水平较优,H值在2.33-2.88,生态系统健康水平为“中偏良”或“良偏中”。(3)对各海湾生态系统健康水平产生不利影响(健康指数值大于3.5)的主要指标因子进行分析,沙埕港为:有机污染指数(5.00)、营养水平指数(5.00)、初级生产力(4.90)、底栖生物生物量(4.81)、底栖生物多样性指数(3.88)、浮游动物多样性指数(3.59)和鱼卵及仔鱼密度(3.57)7个指标;三沙湾为:有机污染指数(4.77)、初级生产力(4.68)、浮游动物生物量(4.64)、营养水平指数(4.54)、底栖生物生物量(3.78)以及浮游动物多样性指数(3.61)6个指标;罗源湾为:有机污染指数(5.00)、营养水平指数(4.17)、生物体重金属指数(4.17)以及浮游动物生物量(4.01)4个指标;泉州湾为:鱼卵及仔鱼密度(4.98)、有机污染指数(4.61)、底栖生物生物量(4.23)、营养水平指数(4.13)以及初级生产力(4.09)5个指标;东山湾为:鱼卵及仔鱼密度(4.01)和底栖生物多样性指数(3.57)2个指标。(4)基于可变模糊评价模型,在准则参数a和距离参数p三种不同组合下的各海湾生态系统健康评价结果均稳定在一个较小变化范围内,总体在一个评价等级内,海湾态系统健康评价级别特征值H变化范围为沙埕港0.13-0.34、三沙湾0.10-0.33、罗源湾0.07-0.23、泉州湾0.15-0.28以及东山湾0.33-0.51。模糊综合评价模型验证结果表明,这两种评估模型所得评价结果基本是一致的,但可变模糊评价模型所得评价结果更客观、准确、合理。