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近年来,海湾生态系统正面临着人类活动日渐增强的胁迫和干扰,给生态系统管理带来巨大挑战。生态系统健康评价作为最新兴起的生态系统评价技术,能够准确把握生态系统结构、功能的现状,为生态系统管理提供大量的决策参考信息。因此本研究为海湾生态系统构建了一个完整的健康评价模型,并以大亚湾生态系统作为实证研究的对象,对模型的适用性进行了验证和分析。
1.评价模型
海湾生态系统健康评价模型由4部分组成:指标体系、管理目标、指标权重和评价方法。
指标体系主要从“外界对生态系统的压力”、“生态系统结构对压力的响应”、“生态系统功能对压力的响应”和“生态系统整体对压力的响应”四个层次进行构建。
管理目标的制定除必须参照相关国家标准和研究成果之外,最重要的原则是要从具体生态系统的实际现状和实际的管理水平出发。
指标权重的确定选择属于“专家法”范畴的“层次分析法”进行。
完整的海湾生态系统健康评价分为健康现状评价和健康趋势评价。对健康现状评价,本研究设计了“基于地理信息系统(GIS)的健康综合指数法”,主要分三个步骤进行:一、对原始数据进行空间插值;二、计算各指标生态系统健康分指数;三、计算生态系统健康综合指数。由于空间插值是整个数据运算过程中误差的主要来源,因而需要对空间插值过程进行优化,最大限度保证其准确性。空间插值优化主要分三个步骤进行:一、探索性空间数据分析;二、数据转化;三、插值方法筛选和参数优化。对健康趋势评价按以下步骤进行:一、选定健康趋势评价的时间跨度范围;二、对指标体系中各单项指标的健康趋势进行评价;三、对生态系统整体的健康趋势进行评价。
2.实证研究
使用上述模型,对大亚湾生态系统春、夏、秋、冬和全年的健康状态进行健康现状评价。结果:春季,健康综合指数平均值为0.57±0.08,从总体来看,大亚湾生态系统健康处于"临界"水平。浮游植物丰度和生态缓冲容量是影响大亚湾生态系统健康状况的主要负面因子;夏季,健康综合指数平均值为0.61±0.06,大亚湾生态系统健康处于"较好"水平。浮游植物丰度、浮游植物多样性和生态缓冲容量是主要健康负面因子;秋季,健康综合指数平均值为0.62±0.11,大亚湾生态系统健康处于"较好"水平。生态缓冲容量是主要健康负面因子;冬季,健康综合指数平均值为0.68±0.06,大亚湾生态系统健康处于"较好"水平。生态缓冲容量是主要健康负面因子;全年,健康综合指数平均值为0.64±0.06,大亚湾生态系统健康处于"较好"水平。浮游植物丰度和生态缓冲容量是主要健康负面因子。
由于历史数据不足,没有对大亚湾生态系统进行健康趋势评价。
根据健康评价结果,对大亚湾生态系统进行健康诊断,结果:大亚湾生态系统健康综合指数的平均值在不同季节处于0.57~0.68之间,大小顺序是春季<夏季<秋季<冬季,季节变化不显著。年度评价的综合指数平均值为0.64,可见目前大亚湾生态系统的健康状态整体处于"较好"水平,但和"临界"水平的差距已经很小;总结4个季节及年度的主要健康负面影响因子,发现其集中在浮游植物丰度、浮游植物多样性、生态缓冲容量三个方面;提取四个季节里健康综合指数小于0.6的区域进行叠加,结果显示健康情况薄弱的区域集中分布在近岸海域。
通过实证研究,发现本研究设计的评价模型优势主要在适用性强、结果客观准确、形象生动三个方面;缺陷集中在指标体系的构建方面:1.空间插值的使用对指标的筛选造成限制;2.指标数量偏多给数据采集带来困难;3."浮游植物丰度"指标表现出较强不适用性。
最后,利用评价过程中收集的数据,建立了"大亚湾生态系统地理信息数据库",为大亚湾海洋生态数据的管理和进一步利用提供了便利。