湖泊是地球生命的发源地之一,具有供水、灌溉、水产、旅游等社会经济功能以及调节气候、维持全球物质与水分循环等生态功能,对保障人类社会可持续发展和生态服务功能正常发挥起到重要作用。随着人类非理性活动强度的增加,湖泊生态系统呈现富营养化、水位下降、淤积和萎缩、生态失衡的湖泊现代病态,世界范围内的湖泊生态系统面临着严重退化的威胁,严重影响了生物的生存和人类社会的发展。随着20世纪80年代生态系统健康概念的提出,生态系统健康评价(EHA)广泛应用于湖泊生态系统,并逐渐成为湖泊管理的有效工具。各个国家和地区相继开展了保护湖泊生态系统健康的实践活动,同时湖泊生态系统健康评价方法的研究在国内外已取得一定进展。但目前广泛应用的评价方法仅为针对某一时段健康状态的静态评价,忽略了由于外界环境条件变化引起的湖泊生态系统的动态性和自适应性,少数应用生态模型法进行的评价研究由于模型具有固定的参数尚未实现健康状态的动态评价,健康评价结果在湖泊管理中的应用仍存在一定局限,有必要在考虑湖泊生态系统健康状态动态性及其与外界环境间复杂联系基础上,开展湖泊生态系统健康动态评价研究,以完善现有湖泊生态系统健康研究的理论方法体系,为湖泊生态系统健康状态的有效调控和管理提供科学基础。本研究选取华北地区典型的草型浅水湖泊----白洋淀为研究区。白洋淀在高强度人类活动干扰下,水体严重富营养化,水生植物过量生长加速了沼泽化进程,健康状态面临严重退化的威胁,影响了当地社会经济环境的可持续发展,有必要针对白洋淀的特点开展生态系统健康动态评价研究,为制定改善白洋淀健康状态的调控措施提供依据。本研究在实地调研和监测的基础上开展,根据白洋淀草型湖泊的特点,建立具有可变参数、可较好反映湖泊生态系统状态随外部环境变化的结构动态模型(Structurally dynamic model-SDM),并结合生态系统健康评价方法进行白洋淀健康动态评价,即应用模型计算健康评价指标,评价白洋淀现状健康状态,并设置不同外部环境条件输入情景,进行不同情景下健康状态变化趋势模拟,最后根据健康评价和模拟结果,提出改善健康状态的调控措施。主要工作及研究成果如下：　　 ⑴实地调研和监测。通过开展实地监测,掌握白洋淀生态现状,获取构建白洋淀结构动态模型的数据。根据白洋淀水域受人为干扰的差异选取14个采样点,监测周期为2009年8月至2010年7月,平均每月监测一次,主要监测项目包括湖泊水温、水深、营养盐浓度、叶绿素a、浮游动物生物量、沉水植物生物量以及表层沉积物、孔隙水中营养盐的浓度。　　 ⑵健康评价指标和原则。根据已有湖泊生态系统健康评价研究中应用的评价指标及白洋淀的生态现状,选择浮游植物生物量、浮游动物生物量与浮游植物生物量比例、能质(eco-exergy)和结构能质(structural eco-exergy)作为健康评价指标。针对白洋淀不同水域生态状况的差异及特点,将生态状态相对较好的水域的部分指标值作为健康评价的参考状态,对原有评价原则进行了修改以适用于白洋淀生态系统健康评价。健康的白洋淀应具有相对较高的结构能质和浮游动物生物量与浮游植物生物量比例,同时能质和浮游植物生物量应接近参考水域对应的数值。对现状健康评价和健康变化趋势模拟,通过比较结构能质和浮游动物生物量与浮游植物生物量比例的数值可以确定水域的相对健康状态及变化趋势；能质和浮游植物生物量可用于分析水域健康状态变化趋势的原因。　　 ⑶结构动态模型的建立。通过分析影响白洋淀健康状态的主要因子,建立以营养盐在食物链中循环为框架的结构动态模型。模型有浮游植物、浮游动物、沉水植物、碎屑、水体中的营养盐浓度等11个状态变量,主要过程包括生物生长、死亡、捕食、沉积、有机碎屑和沉积物的矿化、孔隙水中营养盐扩散等。模型应用具有不同生态系统结构变化的四个水域(东北和东南水域-A,西部水域—B,中部和南部水域—C,北部水域—D)的空间数据进行校准和验证。生态系统结构基本未变化的水域A的数据用于模型的校准,水域B-D的数据分别进行模型验证。通过对模型浮游植物生物量、浮游动物生物量和沉水植物生物量等8个状态变量的实测值和模拟值标准偏差的分析可知,模型能够较好的反映白洋淀生态系统各水域的生态状况,可用于健康评价和变化趋势预测。　　 ⑷现状健康评价和不同情景下健康变化趋势模拟。应用模型计算各水域健康评价指标,结合评价原则,对白洋淀各水域现状健康状态进行评价,结果表明,白洋淀东北和东南水域(A)健康状态相对较好,北部水域(D)、中部和南部水域(C)以及西部水域(B)的健康状态均受到不同程度的损害,各水域的健康状态从好到差依次为:A>D>C>B。设置不同总氮和总磷负荷输入情景,模拟各情景下白洋淀生态系统健康状态变化趋势,结果表明,各水域健康状态对营养盐负荷变化的响应存在显著差异,且对总氮负荷变化表现出较强的响应。水域A的健康状态在营养盐负荷变化一段时间后发生显著变化,表现出较高的缓冲能力；水域B处于非响应状态,其健康状态在营养负荷增加时进一步退化,营养负荷减少50％时水域由非响应状态转变为响应状态,健康状态未得到显著改善,营养负荷减少90％时,健康状态得到显著改善；水域C处于响应状态,其健康状态在营养负荷增加时进一步退化,营养负荷减少时得到改善；水域D健康状态在营养负荷增加时进一步退化,营养负荷减少时健康状态改善并不显著。　　 ⑸改善健康状态的调控措施。根据健康评价和模拟结果可知,为改善白洋淀健康状态,水域B和C的营养盐(总氮)负荷应分别减少90％和50％,水域D的沉水植物收割率应提高至5倍且小于10倍,同时水域A的营养盐负荷应不高于原来的2倍,以维持其现有的健康状态。基于上述分析结果,针对健康受损水域B、C和D分别提出改善健康状态的调控措施。根据B和C水域营养盐负荷的来源,建议通过在府河入淀口前建立人工湿地和加速保定市污水处理厂升级来削减B水域的营养盐负荷；通过实施淀区生态移民、控制网箱养鱼面积和处理周边农田扬水实现C水域营养盐负荷的削减。对于水域D,通过鼓励当地居民发展以沉水植物为饲料的围栏养鱼来提高沉水植物收割率,进而改善水域的健康状态。