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中图分类号:Q14文献标识码: A 文章编号:
环境问题不仅仅是工农业生产和人民生活所排放的污染防治问题,而且包括自然环境的保护、生态平衡和可持续发展的资源问题。人们开始认识到,为了保护生态环境,必须对环境生态的演化趋势、特点及存在的问题建立一套行之有效的动态监测与控制体系,这就是生态环境监测。可以说,生态环境监测是开展生态保护的前提,是实施生态管理的基础,是建立生态法律法规的依据。
一、生态监测
生态监测是采用生态学的各种方法和手段,从不同尺度上对各类生态系统结构和功能的时空格局的度量,主要通过监测生态系统条件、条件变化、对环境压力的反映及其趋势而获得。从环境监测发展历程来看,目前所指的生态监测主要侧重于宏观的、大区域的生态破坏问题,它具有反映人类活动对我们所处的生态环境的全貌、有机综合影响的优点。
生态监测的对象可分为农田、森林、草原、荒漠、湿地、湖泊、海洋、气象、物候、动植物等。每一类型的生态系统都具有多样性,它不仅包括了环境要素变化的指标和生物资源变化的指标,同时还要包括人类活动变化的指标。
国内对生态监测类型的划分有许多种,常见的是从不同生态系统的角度出发,可分为城市生态监测、农村生态监测、森林生态监测、草原生态监测及荒漠生态监测等。根据生态监测两个基本的空间尺度,生态监测可分为两大类:宏观生态监测,微观生态监测。宏观生态监测研究对象的地域等级至少应在区域生态范围之内,最大可扩展到全球。微观生态监测研究对象的地域等级最大可包括由几个生态系统组成的景观生态区,最小也应代表单一的生态类型。
根据监测的具体内容,微观生态监测又可分为干扰性生态监测、污染性生态监测和治理性生态监测以及环境质量现状评价生态监测。宏观生态监测必须以微观生态监测为基础,微观生态监测又必须以宏观生态监测为主导,二者相互独立,又相辅相成,一个完整的生态监测应包括宏观和微观监测两种尺度所形成的生态监测网。
生态监测可概括为以下几个方面特点:
1综合性生态监测是一门涉及多学科的交叉领域,涉及到农、林、牧、副、渔、工等各个生产行业。
2长期性自然界中生态过程的变化十分缓慢,而且生态系统具有自我调控功能,短期监测往往不能说明问题。长期监测可能导致一些重要的和意想不到的发现,如北美酸雨的发现就是典型的例子。
3复杂性生态系统本身是一个庞大的复杂的动态系统,生态监测中要区分自然因素(如洪水、干旱和水灾)和人为干扰(污染物质的排放、资源的开发利用等)这两种因素的作用有时十分困难,加之人类目前对生态过程的认识是逐步积累和深入的,这就使得生态监测不可能是一项简单的工作。
4分散性生态监测站点的选取往往相隔较远,监测网的分散性很大。同时由于生态过程的缓慢性,生态监测的时间跨度也很大,所以通常采取周期性的间断监测。
二、生态监测指标体系与优先监测项目
1生态监测指标体系
生态监测指标体系主要指一系列能敏感清晰地反映生态系统基本特征及生态环境变化趋势的并相互印证的项目,是生态监测的主要内容和基本工作。生态监测指标的选择首先要考虑生态类型及系统的完整性,一般说来,陆地生态站(农田生态系统、森林生态系统和草原生态系统等)指标体系分为气象、水文、土壤、植物、动物和微生物六个要素;水文生态站(淡水生态系统和海洋生态系统)指标体系分为:水文、气象、水质、底质、浮游植物、浮游动物、游泳动物、底栖生物和微生物八个要素。
从生态资源的环境价值、评价问题、所受的环境压力及生态系统结构与功能间关系的角度出发,生态监测指标可分为条件指标和环境压力指标,其中条件指标又可分为反映指标、暴露指标和生态指标。反映指标是关于生态系统中生物在各层次上(生物个体、种群、群落及生态系统)组合状况的环境特征的指标;暴露指标是关于反映生态系统中物理、化学和生物的压力大小的环境特征指标;生态指标是生态系统中受外来环境压力下,能满足生态系统中层次生物正常生活和循环的各种物理、化学和生物状况的指标;压力指标是关于自然力和人为因素影响生态系统发生变化的指标。
2生态监测指标体系的确定原则
生态监测指标体系是一个庞大的系统,应遵循以下几个方面的原则。在可作为监测指标的众多要素中,科学性、实用性、代表性、可行性尤为重要。一般来讲,选择与确定生态监测指标体系应遵循以下几个方面的原则:
2.1代表性指标应能反映生态系统的主要特征,表征主要的生态环境问题。
2.2敏感性确定那些对特定环境敏感的生态因子,并以结构和功能指标为主,以此反映生态过程的变化。
2.3综合性真实反映生态环境问题。
2.4可行性指标体系的确定要因地制宜,同时要便于操作。
2.5简易化从大量影响生态系统变化的因子中
选取易监测、针对性强、能说明问题的指标进行研究。
2.6可比性不同监测台站间同种生态类型的监测应按统一的指标体系进行。
2.7灵活性对同类型的生态系统,在不同地区应用时指标体系也应作相应调整。
2.8经济性尽可能以最少费用获得必要的生态环境信息。
2.9阶段性根据现有水平和能力,先考虑优先监测指标,条件具备时,逐步加以补充,已确定的指标体系也可分阶段实施。
2.10协调性多数生态环境问题已是全球性问题,所确定的指标体系,尽量和“全球环境监测系统”(CEMS)相协调,以便国际间的技术交流与合作。
3优先监测的指标体系
优先监测指标体系必须满足对生态系统的生命支持能力进行评价的最大的要求。优先监测指标的确定原则是:当前受外力影响最大、可能改变最快的指标;反映生态系统的生命支持能力的关键性指标;有综合代表意义的指标。
根据专家意见和安徽省实际,下列指标可列入优先监测的指标体系中:全球气候变暖所引起的生态系统或植物区系位移的监测;珍稀濒危动植物物种的分布及其栖息地的监测;水土流失面积及其时空分布和环境影响的监测;人类活动对森林、草原、农田等结构和功能影响的监测;水体污染对水体生态系统包括湖泊、水库、河流和海洋等结构和功能影响的监测;主要污染物(农药、化肥、有机物、重金属)在土壤———植物———水体中的迁移和转化的监测;水土流失生态平衡的监测;各生态系统中微量气体的释放通量与吸收的监测等。
三、结语
生态监测是环境监测领域的扩展和对环境监测的新的要求,是一项复杂的系统工程。随着对生态环境保护的日益重视,为满足更深层次的环境管理的要求,我们对不同的生态系统开展了一些生态监测,并取得了一定的成效。
参考文献:
[1]张建辉,吴忠勇.生态监测指标选择一般过程探讨[J].中国环境监测,1996,4.
[2]王洪庆,陶战.农业生态监测指标体系探讨
[3]张增祥,彭旭龙.生态环境综合评价与动态监测的空间信息定量分析方法及应用
中图分类号 S511 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2017)06-0121-05
Research Progress of Carbon Cycle in the Wetland Ecosystem
Liu Zhaowen
(School of Resource and Environment,Anqing Normal University,Anqing 246011,China)
Abstract:Wetland ecosystem is one important carbon stock of the terrestrial ecosystem.In this paper,there was a detailed summarization of influence on carbon cycle in wetland ecosystems on those factors,such as the climate,hydrology,biological communities and human behaviors.Meanwhile,existing research methods of carbon cycle in the wetland ecosystem was introduced in detail and an outlook of carbon cycle in wetland ecosystem was also given here.
Key words:Wetland ecosystem;Carbon cycle;Research progress
引言
湿地生态系统的碳循环是指由湿地生态系统所吸收的碳量及所制造和排放的碳量,其主要体现在二氧化碳、甲烷、土壤有机碳含量、可溶性有机碳含量等方面。湿地生态拥有强大的碳库存储能力并且因此成为碳循环的重点研究对象。通常来说,湿地生态系统由于较低的有机质分解速率和较高的生产力成为了重要的碳汇。但是在对其进行大尺度评估的过程中却存在着显著的不确定性。湿地生态系统当中的植物利用光合作用可吸收外界二氧化碳变为自身能量,而通过调节气孔行为,植物可实现与大气环境的气体交换,从而影响周边环境的水分及碳循环。甲烷主要来源于湿地,不同研究报道中所的湿地生态系统中CH4的释放量存在显著的差异,导致这一差异的原因就是在于不同地理位置、不同类型的湿地对于CH4的排放有着很大的影响。湿地甲烷的释放量主要取决于水体或是土壤的溶氧量,且环境含氧量越高,甲烷的释放量越少。湿地土壤的有机碳含量较高,极大地影响了全球大气碳循环,同时巨大的有机碳汇量也会对温室气体的排放产生影响。此外,可溶性有机碳也是湿地生态系统碳循环的重要组成部分。然而,在当前气候变化、水文条件改变的情况下,其对湿地生态系统碳循环过程有着什么影响?要研究这一问题就需要对湿地碳循环的特点、湿地水文过程与碳的输入输出,湿地碳循环及其影响因素以及湿地碳收支的研究方法进行研究。
1 湿地碳循环
1.1 湿地类型 湿地生态系统复杂多样,湿地碳循环特征的描述很难统一[1-4]。湿地碳循环示意图如图1,
湿地与森林海洋并列为全球三大生态系统[5]。湿地是大气中二氧化碳等温室气体的重要碳汇[6-7]。湿地面积虽然只占据全球陆地面积的4%~6%,但是其却包含着全球30%左右的碳[8],是全球最大的碳库[9]。泥炭地是湿地当中最常见的地型,也是当前研究较多的湿地类型。泥炭型湿地主要分布于北半球的中高纬度地区,其面积约为全球湿地的50%~70%,总面积超过4×106km2,其碳储备占全球土壤碳储备的33%左右。北半球泥炭型湿地的碳积累约为每年20g/m2,低于其他类型湿地。但因泥炭型湿地拥有巨大的碳储备,若气候条件发生改变,其可能会成为大气环境碳的主要来源[10]。按照国际上的《湿地公约》分类,湿地一般分为海岸/海洋湿地、内陆湿地、人工湿地三大类,其碳循环情况如表1所示。
比较学习法是指把各种事物加以对比,以确定事物之间相同点和不同点的思维方法。比较一般分为二种情况:一是寻找出不同事物之间的相同之处;即异中求同,二是寻找出同类事物之间的不同处,即同中求异。
在生物学习中,比较一般分为横向比较和纵向比较两种方式。
一是横向比较法。例如,双子叶植物种子和单子叶植物种子特征的对比;人体4类组织特点的比较;动脉血和静脉血特征的比较等等。通过比较,可以使学生对生物学的基本概念、原理有深刻的印象,有助于知识的理解和掌握。
二是纵向比较。例如:植物6个类群(藻类、菌类、苔藓类、蕨类、裸子植物、被子植物)主要特征的比较;脊椎动物“五纲”(鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲、哺乳纲)特征的对比等等。通过这些比较,不仅可以使学生“温故而知新”,而且还可以为讲授生物由简单到复杂,由低等到高等,由水生到陆生的进化历程和规律奠定必要的知识基础。
二、分析综合法
分析综合法是指把一个整体事物分解成几个部分来进行研究,然后又把分开的各部分联合成一个整体进行研究的一种思维方法。
分析综合一般同时进行,边分析,边综合。当然也可以先分析,再综合,或先综合,再分析,这应根据教学实际情况而定。
例如,在讲到保护生态系统的稳定性的时候。教师问:“生态系统的成分有那些?”学生答:“包括非生物的物质和能量,生产者,消费者,分解者。”教师又问:“一个森林生态系统,如果在没有外界干扰下,它会怎样发展呢?”学生答:“它自身可以调节,使得生态系统中的各个成分保持相对稳定,从而保持生态系统的稳定性。”教师又问:“如果我们现在大量砍伐树木,会造成什么后果呢?”学生思考答到:“会破坏生态系统的稳定性。”为什么会这样呢?教师分析总结说:“森林破坏后,使得一些动物无处藏身,使得一些动物无处觅食。最后,这些动物要么被大量扑杀,要么被活活饿死。进而破坏整个生态系统中的食物链和食物网结构。又由于植被破坏,使得水土流失加巨,环境污染现象等生态危机出现。如此恶性循环,最终破坏整个生态系统的平衡。可见,生态系统中的各个成分必须维护相对稳定,如果人为加以破坏,就会破坏整个生态系统的稳定性,从而造成我们的生存危机。因此,我们应该保护生态系统的稳定性。
这样,在教师的主导作用下,以一个森林生态系统为例,先分析了生态系统中各成分的连接关系,进而由这些关系得出如果森林破坏就会影响整个生态平衡,从而总结出生态系统中各成分必须保存持相对稳定,我们必须加以保护的结论。这样边分析例子,边总结结论,显得自然而然,不仅有利于提高学生的听课兴趣,而且对培养他们的思维能力也大为有利。
三、实践应用法
这是指把已学的理论知识应用于实际,或用实例说明理论知识的一种思维方法。生物知识和日常生活联系十分密切,教师应有意识的培养学生把所学知识应用于生活和生产实践中,用所学知识去分析和解释一些生命现象。
如:在学习了循环系统一章后,教师不妨举例问:“如果我们遇见车祸,看见伤者的下肢伤外暗红色的血液成涌流出,我们应怎样帮助他临时处理伤口?”让学生用所学知识分析,思考、讨论出结果。教师应提示到:暗红色血液涌出,应是伤到了下肢静脉,我们不应象平时处理毛细血管出血一样用手压住止血,而应用纱布或布条捆住伤者的出血处远心端才是。然后立即送医院治疗。又比如说,在学习了传染病一章后,让学生自己调查我们平时生活中存在着那些易染上的传染病隐患,我们应怎样消除它们。这样多举例,让学生学以致用。从而培养其多学多思的学习习惯,进而增强思维能力。
四、归纳法和演绎法
归纳法是从特殊到一般的思维方法,即由大量已知的事实做出一般性结论的方法。例如:通过对各种细胞的研究,归纳出细胞具有细胞膜、细胞质、细胞核的结构。通过各种花的结构的学习,归纳出花具有花柄,花托、花被、雄蕊群、雌蕊群的一般结构;通过对各种鸟类动物的学习,归纳出鸟类动物的体表被有羽毛、有翼、恒温、卵生并能在空中飞行的主要特征等。
演绎法:是从一般到特殊的思维方法,即从一般结论出发,去认识特殊现象的方法。例如:胎生、哺乳是哺乳动物的主要特征,但鸭嘴兽虽是哺乳动物,却是卵生的;双子叶植物种子多无胚乳,而胡萝卜、蓖麻、烟草、桑、是双子叶植物,但它们的种子里是有胚乳的;单子叶植物种子多是具胚乳的;但慈菇、泽泻是单子叶植物,它们的种子里却没有胚乳。
通过归纳和演泽,可以把多而杂的生物知识有条不絮的掌握,从而在大脑中形成一个严整的生物知识体系。
五、系统归类法
系统归类法:是指把相关事物或材料,按照一定的标准出发,把它们的本质特性抽取出来,以区别于具有另一种特性物体,从而系统的掌握这些事物或材料的本质的方法。
掌握生态系统的结构与功能等基本原理,尤其是典型生态系统在生产力、生物量、食物链等能流方面的特征;掌握生态平衡和生态失调等基本知识了解生态系统的发展趋势和发展策略;了解人类活动对物质循环的影响,理解调节物质循环的原则。
(一)生态系统的概念
1.系统的概念
2.生态系统的定义
3.生态系统的一般模式
4.生态系统的组成
5.生态系统的功能
6.生态系统的主要类型
(二)生态系统的能量流动
1.能流的概念
(1)能源
(2)能流的途径
2.热力学定律与耗散结构理论
(1)热力学第一定律和热力学第二定律
(2)耗散结构理论
3.生态系统的能量流动
(1)能量在生态系统中的分配与消耗
(2)食物链与食物网
(3)有毒物质的富集
(4)生态金字塔
(5)生态效率
4.能源与人类社会
(1)能源利用与社会发展
(2)世界及我国能源现状
(3)能源策略
(三)生态系统的生产力
l、生产力概念
(1)关于生产力的概念
(2)不同类型生态系统生产力
(3)地球表面初级生产力的分布
2.生物量
(1)生物量的定义
(2)生物量与生产力的区别
(3)典型生态系统的生物量
3.初级生产力的影响因素
关键词
辽河保护区;七星湿地;生态系统健康;主成分分析;综合指数
湿地是地球上水生与陆地生态系统的过渡区,具有物产丰富、水量平衡、滞纳洪水、调节局地气候、去除污染物、提供野生生物栖息地、休闲旅游和维护区域生态平衡等重要功能,与森林、海洋一起并称为全球三大生态系统。湿地是自然界富有生物多样性和较高生产力的生态系统,具有巨大的生态、经济和社会效益。随着湿地系统的急剧减少,引发了一系列生态环境问题。
国内外学者从生态学、地貌学、地理学、水文学、环境学以及经济学等方面对湿地生态系统进行了多方面的研究,湿地生态系统健康评价是其中的研究热点之一。如Parker等建立了考虑栖息地大小、植被覆盖率、生境多样性和植物组成的湿地快速健康评价指标体系,对栖息地的状态进行评价;Spencer等建立了从湿地、土壤、边缘植物(fringingvegetation)、水生植物和水质4个方面的快速评价永久性漫滩湿地健康状况的指标体系,对澳大利亚东南部的WrrayDarling盆地内永久性漫滩湿地健康状况进行评价,并与长期实测值进行对比;崔保山等分别建立了湿地、湖泊生态系统建康评价指标体系,对湿地、湖泊生态系统健康进行评价;高阳等建立了以自然状态河段为本底,基于河道湿地缓冲带复合指标的京郊河溪近自然生态评价体系,对位于北京怀柔区二级水源保护区内的怀九河进行了分段近自然生态评价。湿地是辽河保护区生态系统中最重要的组成部分,发挥着遏制河道断流和湿地萎缩、维持河流和湿地的正常生态功能、保护水环境质量和生态平衡、实现流域水资源和水环境的可持续利用等重要作用。通过科学地分析湿地的生态功能,对湿地生态现状做出客观正确的评价,以期为制订合理的湿地保护对策提供依据。
1研究区域
1、1研究区域概况七星湿地位于辽河保护区中部,是典型的支流河口湿地,用于阻控西小河、万泉河、羊肠河及长河等4条支流中的污染物,净化支流来水,减轻辽河干流污染负荷,也是辽河保护区管理局重点建设的大型支流汇合口湿地,在辽河保护区内具有典型性和示范作用。辽河保护区七星湿地建设工程位于辽宁省沈阳市沈北新区黄家街道北部,毗邻辽河石佛寺水库。项目借助自然河道水系,在万泉河、西小河、羊肠河及长河4条河流回流的下游修建2座钢坝闸和1座溢流坝,拦蓄河水。目前已形成湿地面积667hm2,水深15m,蓄水量1000万m3。
1、2样品采集与分析研究区域内共布设13个采样点(图1),于2012年8—10月开展七星湿地生态系统健康野外调查与监测,每月监测1次,对采集的样品进行水温、pH、化学需氧量(CODMn)、氨氮(NH3N)浓度、硝氮(NO3N)浓度、亚硝氮(NO2N)浓度、电导率(EC)、总磷(TP)浓度、叶绿素a(Chla)浓度、溶解氧(DO)浓度、氧化还原电位(ORP)等监测,结果见表1。现场采样和实验室内分析均参照《水和废水监测分析方法》进行。
2湿地生态系统健康评价模型
2、1候选指标的筛选方法利用主成分分析(principalcomponentanalysis,PCA)对候选评价指标进行主成分提取。根据提取主成分个数累计方差>70%的原则,按照最大方差旋转法(varimax),保留旋转因子载荷值为04左右的指标作为下一步待筛选指标;对余下的候选指标进行正态分布检验,符合正态分布的指标采用Pearson相关分析,不符合正态分布的指标采用Spearman秩相关分析;最后根据显著性水平确定指标间的相关程度。结合指标实际重要程度,选取其中相对独立和重要的指标作为评价指标,上述分析过程在SPSS190统计软件中完成。
2、2综合指数法综合指数法是常见的多指标综合评价法,通过将调查分析得到的数据与标准值或参照值进行比照,转化成量化值,然后加权合成,得到湿地生态系统健康的综合指数值。根据总指数的分级数值范围,确定湿地生态系统的健康等级。
3七星湿地生态系统健康评价
3、1指标体系的建立
3、1、1候选指标体系的组成在遵循完整性、代表性、可操作性、可行性、定性和定量,并对人类干扰有明显的响应关系,且能够全面反映七星湿地生态系统健康的不同特征属性的原则下,选取能够反映水环境质量、水生生物特征及栖息地环境质量的11个特征指标作为七星湿地生态系统健康评价的候选指标。其中,反映水环境质量状况指标8项,包括水温、pH、化学需氧量CODMn、NH3N浓度、NO3N浓度、NO2N浓度、EC、TP浓度;反映水生生物特征指标1项,为Chla浓度;反映栖息地环境质量指标2项,包括DO浓度、ORP。
3、1、2指标筛选对11项指标进行主成分分析,按照积累方差贡献率>70%的原则提取3个主成分(表2)。O第一主成分包括pH、ORP、DO浓度;第二主成分包括EC、NH3N浓度、Chla浓度;第三主成分包括CODMn、TP浓度。由于pH在各采样点波动较小,ORP与DO浓度显著相关,EC与TP浓度显著相关,根据实际情况,保留DO浓度、NH3N浓度、Chla浓度、CODMn、TP浓度5项指标为七星湿地生态系统健康评价的核心指标。其中,水环境质量由NH3N浓度、CODMn、TP浓度构成;水生生物特征由Chla浓度构成;栖息地环境质量由DO浓度构成。
3、2湿地生态系统健康评价
3、2、1指标权重的确定通过每项指标对应的主成分的特征值、方差贡献率、累计方差贡献率以及初始载荷值,计算各指标的权重。
3、2、2评价等级和标准的确定依据GB3838—2002《地表水环境质量标准》构建七星湿地生态系统健康评价标准,见表4。七星湿地生态健康综合评分等级,见表5。
3、2、3七星湿地生态系统健康评价依据评价标准,根据五分法对各指标进行评分;通过加权平均法计算各指标分值;为便于区分采样点间得分的差异,将各指标加权平均后的得分乘以20,使5项指标的分值介于0~20,计算得到湿地生态系统健康综合评分,满分为100分。将分值划分为0~20、>20~40、>40~60、>60~80和>80~100共5个等级,分别代表河流水生态系统的疾病、一般病态、亚健康、健康和很健康等级状况(表5)。七星湿地生态系统健康评价结果详见表6。2#与7#采样点的湿地生态系统健康状态不佳的原因在于分别受万泉河与长河水质的影响,万泉河与长河的汇入,给湿地带来了大量的工业废水和生活污水,其水中CODMn、NH3N和TP的浓度远超出地表水Ⅴ类水质标准(GB3838—2002),使得湿地水环境质量处于不健康水平,从而导致健康水平的下降。9#采样点湿地生态系统健康状态不佳主要是受长河水质的影响,水中TP和Chla浓度较高,会在一定程度上促使水体中藻类生长相对旺盛,使水体呈富营养化趋势,造成了生物多样性在一定程度上的减少和水环境质量的下降,从而导致健康水平的下降。相反,污染物经过湿地内部的净化作用,在湿地出口处浓度明显降低,12#与13#采样点的湿地生态系统健康状态较好。通过辽河保护区湿地恢复与建设工程的不断深入,七星湿地生态系统健康状况将会不断改善。
4结论
(1)通过主成分分析与相关性分析,从11个候选指标中筛选出5个指标,所建立的综合指标体系能够从水环境质量、水生生物特征、栖息地环境质量方面反映辽河保护区支流汇入口人工湿地生态系统健康状况。因此,根据人工湿地的不同类型,可选取化学需氧量(CODMn)、总磷(TP)浓度、氨氮(NH3N)浓度、叶绿素a(Chla)浓度、溶解氧(DO)浓度作为辽河保护区湿地生态系统管理策略优选模型。(2)采用综合指数法对七星湿地生态系统健康状况进行评价,13个采样点中,6个为亚健康等级,6个为一般病态等级,1个为疾病等级。七星湿地总体生态系统健康状态为亚健康等级。(3)七星湿地重要支流河的汇入,为湿地带来大量的工业废水和生活污水,水体中营养物浓度较高,CODMn、NH3N和TP浓度超出地表水Ⅴ类水质标准(GB3838—2002),河流水环境质量和生境受到较为强烈的干扰,应在河流两岸加强植被缓冲带建设。
5展望
(1)七星湿地生态系统健康评价仅根据2012年丰水期的调查和监测数据完成的,还应对不同水期进行长时间定点调查与监测,进而对七星湿地生态系统健康进行分期与分类评价,以确定辽河保护区湿地生态系统管理目标,为辽河保护区湿地生态系统管理提供技术保障。(2)湿地毗邻河流,水体污染等水环境效应对湿地功能、结构等影响显著。反过来,湿地系统能够去除河流中污染物等功能对河流系统也有显著作用。因此,在科学评估湿地生态系统健康的前提下,采用最节能环保的方式,最大限度地减少对湿地的干扰性、破坏,适度有序地发挥湿地的多种功能。
参考文献
[1]牛,刘贤德,张宏斌,等.黑河流域中上游湿地生态功能评价[J].湿地科学,2007,5(3):215220
[2]PAKERK,HEADL,CHISHOLMLA.AconceptualmodelofecologicalconnectivityintheShellharbourLocalGovernmentArea,NewSouthWales,Australia[J].LandscapeandUrbanPlanning,2008,86(1):4759
[3]SCARDIM,CATAUDELLAS,DATOPD.Anexpertsystembasedonfishassemblagesforevaluatingtheecologicalqualityofstreamsandrivers[J].EcologicalInformatics,2008,3(1):5563
[4]崔保山,杨志峰.湿地生态系统健康研究进展[J].生态学杂志,2001,20(3):3136
[5]胡会峰,徐福留,赵臻彦,等.青海湖生态系统健康评价[J].城市环境与城市生态,2003,16(3):7175[6]高阳,高甲荣,李付杰,等.基于河道湿地缓冲带复合指标的京郊河溪生态评价体系[J].生态学报,2008,28(10):51495160
[7]郅二铨.辽河保护区七星湿地净化效果及其机理研究[D].北京:北京师范大学,2013
[8]隋志男,郅二铨,姚杰,等.三维荧光光谱区域积分法解析辽河七星湿地水体DOM组成及来源[J].环境工程技术学报,2015,5(2):114120
[9]赵伟伟,段亮,宋永会,等.辽河保护区七星湿地磷的空间分布特征[J].环境工程技术学报,2014,4(2):121128
[10]徐微雪,段亮,宋永会,等.辽河保护区七星湿地表层水与间隙水中氮的时空分布[J].环境工程技术学报,2014,4(1):4045
[11]郅二铨,宋永会,段亮,等.辽河保护区七星湿地水质评估及模型模拟[J].环境科学学报,2015,35(6):17521758
[12]冯新伟,彭剑峰,宋永会,等.辽河保护区支流河口湿地构建[J].环境工程技术学报,2014,4(1):1317
[13]国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M].4版.北京:中国环境科学出版社,2002
[14]JONATHONS.ATutorialonprincipalcomponentanalysis[J].InternationalJournalofRemoteSensing,2014(4):5160
[15]PATRAS,ACHARYASK.DimensionreductionoffeaturevectorsusingWPCAforrobustspeakeridentificationsystem[C]??IEEEInternationalConferenceonRecentTrendsinInformationTechnology.Kunming:IEEE,2011:2832
[16]JOHNSONDE.Appliedmultivariatemethodsfordataanalysis[M].Beijing:HigherEducationPress,2005
[17]高惠璇.应用多元统计分析[M].北京:北京大学出版社,2005
[18]王学民.应用多元分析[M].上海:财经大学出版社,2004
[19]陈仁杰,钱海雷,阚海东,等.水质评价综合指数法的研究进展[J].环境与职业医学,2009,26(6):581584
[20]KHANNAN.Measuringenvironmentalquality:anindexofpollution[J].EcologicalEconomics,2000,35(2):191202
[21]白详,韩志全.艾比湖湿地生态系统健康评价研究[J].林业资源管理,2014(6):9194
[22]SWAMEEPK,TYAGIA.Describingwaterqualitywithaggregateindex[J].JournalofEnvironmentalEngineering,2000,126(5):451455
[23]韩小孩,张耀辉,孙福军,等.基于主成分分析的指标权重确定方法[J].四川兵工学报,2012,33(10):125
[24]张文霖.主成分分析在满意度权重确定中的应用[J].市场研究,2006(6):1822
[25]国家环境保护总局.地表水环境质量标准:GB3838—2002[S].北京:中国环境科学出版社,2002
[26]孙雪岚,胡春宏.关于河流健康内涵与评价方法的综合评述[J].泥沙研究,2007(5):7480
[27]李法云,吕纯剑,魏冉,等.辽河典型支流水生态功能三级区水生态系统健康评价[J].科技导报,2013,32(1):7077
[28]李亚男.湖库生态安全综合评估:以浙江省六大重点水库为例[D].杭州:浙江大学,2014
中图分类号:F830文献标识码:A文章编号:1006-3544(2006)04-0002-05
自周小川先生[1]提出金融生态概念后,国内学者对金融生态系统的研究持续升温,但是目前国内对金融生态系统的研究多停留在定性研究上,代表性的研究有:徐诺金[2]对中国大陆区域金融生态现状特征进行了剖析,林永军[3]从金融生态建设的角度对金融生态系统进行了分析研究。对金融生态系统的定量研究方面,中国社会科学院金融研究所[4]运用数据包络分析模型(DEA)的研究方法对我国城市金融生态环境进行了定量分析,但该研究成果侧重于城市金融生态评价,侧重于商业银行信贷环境评价,而忽略了区域发展、非银行金融系统发展等范畴。本文试图根据生态系统原理[5][6]及生态系统健康评价研究的成果[7][8][9][10],用距离指数表示金融发展水平,用协调指数表示金融发展与区域发展间的协调状况,用金融生态系统综合指数表示金融生态系统的整体发展水平,构建了金融生态系统的评价模型,并对中国大陆各省级区域的金融生态系统进行了实证分析,揭示了各省区金融生态系统发育特征和地域空间分布,并指出了各省区金融生态系统健康发展的瓶颈因子,提出了各省区决策层进行金融生态建设的关键行动领域。
一、模型构建
金融生态系统是金融系统在一定区域环境下生存和发展的状态,是指金融市场、金融机构、金融产品要素之间及其与区域外部环境之间相互作用过程中,通过分工、合作所形成的具有一定结构特征,执行一定功能作用的复合空间地域系统,即它是金融系统及其所处区域环境之间具有互动关系的总和,包括金融发展和区域环境两个亚系统。因此,对金融生态系统的区域评价应包括以下两方面的内容:(1)金融生态系统的区域发展水平评价;(2)金融生态系统各子系统之间、子系统内部发展协调关系评价。本文将构建距离指数表示系统或要素的发展状况,构建协调指数表示亚系统内部或亚系统之间的融合状况,并建立整合距离指数和协调指数的金融生态系统区域评价模型。
(一)金融生态系统距离指数
金融生态发展是有区域空间差异的,距离指数就是刻画区域现状与目标状态之间相对水平的差距参量,其中包括要素的相对水平和系统的相对水平。
要素的相对水平用单要素距离指数表示,如式(1):
式中,为第n层第i个指标的高标准值,即在研究区域内该指标的最高值附近取值;为第n层第i个指标的现实值;为第n层第i个指标的低标准值,即在研究区域内该指标的最低值附近取值?鸦为第n层第i个指标的距离指数值,表示第n层第i个指标距离最高标准的相对距离,n为指标所处的级数。式(1)消除了指标异质性和量纲的影响,具有标准化数据的作用。
系统的相对水平用系统距离指数表示,如式(2):
式中,为金融生态系统第k级第i个指标的距离指数;为第k级第i个指标在第k+1等级中第j个子指标的距离指数;为第k级第i个指标在第k+1等级中第j个子指标的权重系数,表示第j个指标在指向第k级第i个指标的第k+1等级所有指标中的优先等级;n为金融生态系统评价指标体系的等级数;m为金融生态系统评价指标体系中指向第k级第i个指标的第k+1等级中的指标数。当k=0时,i=1,为金融生态系统总体的距离指数。
(二)金融生态系统协调指数
金融生态系统的良性发展要求各个要素、各个系统之间保持良好的关联,强调金融发展与区域环境全局优化、整体提高。因此,在距离指数评价的基础上,提出协调指数作为评价金融生态系统的补充指标。金融生态系统协调指数的计算公式如式(3):
式中,IC为系统协调指数;n为系统或要素个数;f(i)为第i个系统或要素的距离指数;f(j)为第j个系统或要素的距离指数;i、j为系统或要素标号(i≠j);m为调节系数,m≥2。
(三)金融生态系统综合指数
金融生态系统总体评价应以距离指数和协调指数的综合评判结果作为判断依据,用金融生态系统综合指数表示,如式(4):
式中,IS为系统综合指数,ID为距离指数,IC为协调指数,α、β为权重。
二、指标体系
金融生态系统评价的基础是建立一套可监测、能比较、负有导向功能的指标体系,以便为决策者与公众提供决策依据信息。笔者通过征求有关专家的意见,在分别对金融生态系统中各子系统建立指标体系的基础上,根据金融生态系统的特征,考虑到数据的可得性,构建了金融生态系统评价指标体系(见表1)。
三、实证分析
运用前述金融生态系统评价模型和分析软件,我们对中国大陆31个省市区的金融生态系统进行了实证分析。经过多次调试并在专家认可的基础上,取m=2,α=0.7,β=0.3。所采用的数据来源于国家统计局2004年统计年鉴、各省市区2004年统计公报及各部委、各省市区统计网站等官方统计资料。中国大陆31个省市区金融生态系统2004年的评价结果见表2、表3、图1、图2、图3,鉴于文章篇幅限制,本文在此不对各省市区金融生态系统做一一分析。
由综合评价可以看出,中国大陆各省级区域金融生态呈现明显的区域差异。综合指数最高的北京是综合指数最低的贵州的215倍,这是金融生态系统在全国范围内演绎发展的必然结果。这种金融生态系统的严重不均衡性并不能说明我国整体的金融生态出现了严重问题,它只是告诉我们金融生态具有区域等级性,其原因在于本研究模型中以相对水平差距来表示参量。在中国大陆范围内,金融生态综合指数得分最高的区域是高等级的金融生态区域,它们往往会成为全国性的金融中心,暗示着它们是汇聚商业金融机构、金融市场、金融人才的区域,而金融生态综合指数得分很低的区域是低等级的金融生态区域,暗示着它们的金融汇集效应很差,一般需要政策性金融给予适当倾斜。
依照金融生态综合指数的分布特征,我们将全国的金融生态划分为五个等级(见表4)。在第一等级中,北京的金融生态综合指数高于上海16%,其原因是,北京的金融生态协调指数0.8450要比上海的0.3348高出一大截,尽管上海的金融发展指标和区域环境指标都比北京高。此研究结论与2004年北京金融业实现增加值占GDP比重(为14%)高于上海(为10%)这一事实相吻合,这也说明北京同上海一样具备建设全国金融中心的实力。第二、三等级中的省市都是沿海经济发达的地区,它们是商业金融机构开展业务的第二选择地。天津、浙江、广东和江苏四省市区域经济、企业竞争力、基础设施、自然社会环境等指标表现都不错,但其金融发展指标表现稍差,暗示着四省市在当前区域实体经济发展已具相当实力时,目前应大力发展虚拟经济(即金融经济),可选择天津、杭州、深圳、南京等地建设区域性的金融中心城市。第四等级中除海南、广西外全部属于中西部内陆省市区,区域环境、金融发展等指标表现一般,“西部大开发”、“振兴东北”、“中部崛起”等区域开发倾斜政策有利于促进这些区域的金融生态改善。贵州列第五等级,各项指标几乎均排末尾,贵州省金融生态的改善需要政策性金融的扶持。
四、结论
1.由金融生态系统距离指数、协调指数及综合指数构建的金融生态系统的区域评价系统,能够很好地刻画区域金融生态系统发育水平构成及其系统内部各子系统、各要素的发展水平及协调状况。模型不仅可以用于对比分析不同区域的金融生态系统现状,而且还可以揭示单个金融生态系统的空间分布规律。
2.对中国大陆各省级金融生态系统的实证分析表明,中国金融生态系统存在明显的区域等级差异。依据2004年的统计数据,计算全国31个省市区金融生态综合指数,我们将全国金融生态划分为五个区域等级。处于不同金融生态等级的区域管理者应认清自身现状,科学定位,制定适合本区域金融生态发展规律的政策与措施。针对中西部地区金融生态综合指数普遍偏低的现状,建议中央政府加大对这些地区的政策性金融扶持力度。
参考文献:
[1]周小川,2005独家专访:周小川谈“金融生态”[N]-人民日报,2005-03-28-
[2]徐偌金-论中国的金融生态问题[J].金融研究,2005,(2)-
[3]林永军-金融生态建设:一个基于系统论的分析[J].金融研究,2005,(8)-
[4]李扬,王国刚,刘煜辉-中国城市金融生态环境评价报告[N].上海证券报,2005-10-15-
[5]曹凑贵-生态学概论[M].北京:高教出版社,2002-
[6]杨士弘等-城市生态环境学[M].北京:科学出版社,2003-
[7]袁兴中,刘红-生态系统健康评价――概念构架与指标选择[J].应用生态学报,2001,12(4):627-629-
[8]Patil G P,Brooks R P,Myers,W L,et al:“Ecosystem health and its measurement at landscape Scale:toward the next generation of quantitative assessments”,Ecosystem Health,2001,7(4):307-316-
前言:土壤生态系统的稳定性主要表现在土壤生态系统的抵抗力和恢复力,其主要作用是衡量土壤的健康程度,土壤生态系统稳定性的评价,对于土壤的健康评价有着重要作用。土壤是人们赖以生存的重要保障,随着经济水平的不断提高和科学技术的大力发展,土壤污染问题日益严重,土壤的健康程度越来越受到各界的关注,这也使土壤生态系统研究得到了进一步的发展。
1 土壤生态系统稳定性的概念
土壤生态系统的稳定性一直是生态学中重点讨论的理论问题之一[1]。在生态学研究中,对土壤生态系统稳定性的概念一般有两种解释。一种认为土壤生态系统稳定性是指土壤系统的抗干扰能力,另一种解释是生态系统的动态稳定性。其中土壤系统的抗干扰能力的具体解释是抵抗力和恢复力,指土壤在经受多种因素干扰后,依旧能够保持原有状态不变的能力和受到干扰并引起变化后,能够恢复到原有状态的能力。
2 土壤系统稳定性研究内容
2.1 干扰因素类型
在进行土壤系统稳定性研究时,首先要分析其的干扰类型,以干扰为依据,将土壤系统的稳定性充分显现出来。不同的干扰方式对土壤生态系统的影响效果不同,因此,在进行研究时,要对干扰类型进行科学合理的分析,深入了解不同干扰因素对于土壤系统的不同影响效果。
干扰因素分为许多不同的类型,分类的标准一般是形势、强度、频率等,干扰因素具有一定的破坏力,能够造成不同程度的破坏事件。常见的干扰类型主要分为三大类:扰动、胁迫和干扰。
扰动主要包括瞬时扰动和持久性扰动两种类型,对土壤生态系统的影响在时间上有一定差异。胁迫则是分为致死性伤害和非致死性伤害,其影响效果分别表现为个体生物死亡和生物量减少。干扰则具有破坏、组分改变、干涉、抑制等作用。在实验中经常会用热、干湿交替、重金属等胁迫方式作为干扰类型进行土壤生态系统稳定性的研究。
2.2 土壤参数与过程
土壤是生态系统中物质循环和能量转化过程的重要场所[2]。土壤生态系统的生命因素主要有微生物和土壤动物[3]。由于土壤生态系统与地面上的生态系统具有很大的差别,因此在进行土壤生态系统稳定性研究时,要注重区别其与其他生态系统中的不同特征。
土壤生态系统过程主要分为生物与物理化学两方面。生物过程主要是将土壤生物的群落结构、活性和功能等作为内容的表征。物理化学过程则是将土壤的孔隙结构、透水性等作为内容的表征。由于土壤的生态过程十分容易受到土壤生物的影响,因此很多关于土壤生态系统的稳定性研究都是从土壤生物的角度进行的。其中通常测定的参数主要包含土壤生长速率、氮素矿化速率等。
3 影响土壤生态系统稳定性研究的外部因素
3.1 土壤污染
现阶段由于科学技术的发展和化学原料的使用,土壤受到了严重的污染。据相关调查表明,在土壤经受过重金属污染后,会出现明显的生物量降低,微生物种类减少等现象。但是相对于实验室的人工污染试验,这种经过外部因素污染的土壤更具有研究意义。
3.2 植被
植被与土壤具有直接关系,两者之间有着能量与物质的交流,一般的植扰,是对土壤的积极性干扰。植被对于土壤的修复有着重要作用,不同的植被类型对于土壤中的化学组成有着不同影响,其中的碳氮量更是土壤生物群的重要影响因素。在碳氮比相对较低时,土壤生物群的稳定性相对较高,当碳氮比较高时则情况相反。
3.3 其他干扰因素
人为干扰和环境胁迫对于土壤生态系统的稳定性也有着重要的影响。相关研究表明,土壤对一般的干扰具有很强的恢复能力,但是大量的使用化肥会使土壤生物群落受到严重的影响,且这些生物群落对于环境胁迫,如人工降雨等的抵抗力也相对较差。
4 土壤生态系统稳定性的内在机制
4.1 土壤物理化学环境
土壤中的物理化学环境是生物群落稳定性的重要影响因素,尤其是土壤质地的影响作用最为显著。有些土壤由于质地原因,可以吸附更多的有机质,能够激发生物活性,达到稳定生物群落的效果。而在土壤中添加有机物,也能够达到同样的效果。另外一些物理化学因素,例如:土壤含水量、PH值、土壤团聚体结构等,对于生物群落德组成都有一定的影响,但是对于其稳定性的影响情况暂时并没有相关数据。
4.2 生物多样性
生物多样性与生态系统稳定性的关系,一直是生态学重点研究课题,但是在研究过程中,很少会将土壤生态系统作为研究对象。现阶段的科学技术发展和社会需求已经不能够满足于仅仅对地表生物的研究,因此,分子技术驱动的土壤微生物研究就此展开。
在研究过程中,学者多次测试了不同土壤与生物多样性的关系,而最终结果并没有证明土壤功能与生物多样性具有直接的关系。由于土壤生态系统稳定机制的研究时间相对较短,土壤生态系统的生物群数量庞大,并没有获取到更多有价值的数据,因此,需要更加重视土壤生态系统稳定性的研究,加大研究力度和资金投入,对土壤生态系统中的微生物群落、干扰因素等进行更深入的了解。
参考文献
发挥土地生态系统的各种功能是人们进行土地利用活动的主要目的,不当的利用活动会带来土地退化现象,进而对这些功能的发挥产生消极影响。一定程度上说,土地保护就是围绕这些功能的保护而展开的综合治理活动。
1生产功能土地的自然生产力是自然形成的,即土地资源本身的性质。它体现为自然植被第一性净生产力,意指绿色植物在单位时间和单位面积上所能累积的有机干物质,包括植物的茎、叶和根等的生产量以及植物枯落部分的数量。劳动生产力是施加人工影响而产生的,即人类生产的技术水平。主要表现为对土地限制因素的克服、改造能力和土地利用的集约程度。人类通过对自然的改造,大力发展集约化经营,大大提高了土地的生产能力,满足了人类日益增长的物质需求。
2土地生态系统的交换功能土地生态系统及其环境之间以及土地生态系统内部各成分之间,通过各类营养关系,相互联系在一起,期间不断地进行着能量流动、物质循环和信息交流,这就是生态系统的交换功能。物质循环是生态系统最根本的实现方式,能量流动与信息传递统一于物质循环中。
3净化功能土地生态系统具有净化功能,包括自然净化和人工净化两种形式。自然净化还原功能是通过自然的物理、化学和生物的分解和同化作用,使自然生态环境得以恢复原状的能力。进入土地生态系统的污染物质在土体中可通过扩散、分解、沉淀、胶体吸附、生物和化学降解等作用,使污染物变为毒性较小或无毒性甚至有营养的物质,或者变为难以被植物利用的形态存在于土地中,暂时脱离食物链退出生物小循环。
4土地生态系统的景观美学功能土地生态系统的景观美学功能主要包括自然景观美学功能和文化景观美学功能两个方面。土地生态系统的自然景观是地球表面经千百万年演化形成的,是具有价值的景观客体。自然景观结构性最强,和周围的环境相比最有序,具有“最大的差异性”与“最大的非规整度”,因此它最能吸引人,唤起人们追求奇异的特性。土地生态系统又是人与自然长期作用的产物。在长期的人类干扰下,它带有深深的人类活动烙印,具有一定的历史、文化价值和档案功能以及作为旅游资源的价值,这种景观被称为文化景观。
土地生态系统的特性
1整体性任何一个土地生态系统都是由多种因子、不同层次和多个子系统构成的。若干小的土地生态系统单元可以构成一个大系统,若干个大系统再构成一个更大的系统,以此类推,直至构成全球土地生态系统。在某个子系统中,无论是环境组分还是生物组分,都是各种因子纵横交错而形成的复杂网络结构,各个因子相互联系,是一个彼此制约而又协调一致的整体。土地生态系统的整体性特征决定了土地资源的开发利用必须具有综合性和系统性。
2开放性不管是人控的还是自然的土地生态系统都是不同程度的开放系统,不断地从外界输人能量和物质,经过转换,一部分以有机物的形式积累在系统内,另一部分以热量或废弃物的形式输出到系统外,从而维持系统的有序状态。任何生态系统没有物质和能量的输入输出,就谈不上系统的生存和发展。
引言
植物入侵(PlantsInvasion)是指一种植物在各种活动的影响下,从原产地进入到一个新的栖息地,并通过定居(colonizing)、建群(establishing)和扩散(diffusing)而逐渐占领该栖息地,从而对当地土著种群和生态系统造成负面影响的一种生态现象。外来植物入侵的原因很多,如动物活动,占领空的生态位等。外来植物入侵现象在当今社会十分普遍,引发了一系列的生态和经济问题,打破了入侵区的生态系统,影响生态系统的承载力,危害人类社会经济结构以及人类健康,造成了无法估量的损失,特别对农田、草坪、果园等人工栽培的经济生态系统造成了极大破坏。植物入侵造成了全球植物生态系统多样性丧失和危害人类社会经济已经成了无可争议的事实,研究入侵植物的生态和生理特征,准确预测植物入侵性,有效防止有害植物的入侵成了植物学家和生态学家研究工作的焦点。
1.植物入侵概念和入侵植物的特征
1.1外来入侵植物及植物入侵的概念
外来入侵植物是指在非原生态系统进化出来的植物,由于自然或人为的因素被引入新生态环境并对新生态环境或其中的物种构成一定威胁的植物。植物入侵是指一种植物在各种活动的影响下,从原产地进入到一个新的栖息地,并通过定居,建群和扩散而逐渐占领该栖息地,从而对当地土著种群和生态系统造成负面影响的一种生态现象。
1.2入侵植物的特征
外来入侵植物,特别是那些入侵性较强的外来植物,具有其相应的生理和生态等特征。比如:外来入侵植物一般多为草本植物,多为单年生或二年生,生活周期短,植株较小,种子数量巨大,种子小而轻,繁殖和传播方式多样化,具有灵活适应环境变化等特征。如薇甘菊广叟果千粒重010892g,具5"脊",先端一圈冠毛;紫茎泽兰种子千粒重0104~01045g,广叟果顶端有冠毛;飞机草广叟果千粒重仅为0105g,具五纵棱,棱上有短硬毛。这些体积小、重量轻,加之具有翅、柔毛或冠物等附属物,能通过空气、水流、动物或人类等多种途径进行远距离散布。研究表明,单子叶植物比双子叶植物更具入侵性;草本植物比木本植物更具入侵性;单年生、二年生植物比多年生植物更具入侵性。对入侵我国最严重的90种外来植物中草本和木本,单年生和多年生的数目分析比较也证实了这一点。
2.目前我国植物入侵现状
据调查,目前中国共有外来入侵植物188种,其中水生植物18种、陆生植物170种,隶属41科。种数最多的科是菊科(49种)和禾本科(33种),来自美洲的有125种,占入侵植物总种数的66.15%。这188中入侵植物中,最严重的为90种,对这90种外来植物的性状和生活周期型的统计,发现草本与木本的数量比为81/9,单年生、二年生与多年生数量比约为52/38,并且,作为草本的禾本科(Graimineae)和菊科(Compositae)数量居多,分别为11种和22种。统计的结果显示,在这90种外来植物中,草本在数量上占据绝对优势,由于该90种外来植物在我国入侵性评价中处于最严重的地位,故一定程度上说明了草本植物比木本植物更具入侵性;而一、二年生与多年生相比,也占据一定优势。我们抽样对90种外来植物的其中蓖麻等5种植物的形状和入侵强度列出如下:
3.有效防止和防制植物入侵的一般方法
目前对入侵植物主要采取检疫、人工、生物、化学、农业、机械或物理防治,以及将这些方法结合起来的综合治理措施。主要方法简述如下。3.1杂草检疫防治
杂草检疫是防治植物入侵的首要环节,也是杂草防治不可缺少的环。它是依据植物检疫法,对输入或输出的动植物或动植物产品中夹带的有毒、有害杂草的繁殖体进行检疫的防治方法。必须提高检疫员的素质和业务水平,同时加强宣传、呼吁,加强科普教育,使人们有充分认识,从源头杜绝有害外来植物的入侵。
3.2人工防治
人工防治是最原始、最简便的方法,适于控制刚传入,还没有大面积扩散的入侵物种,能在短时间内将其清除,但对高繁殖力的物种则因费时费工,除草效率低。深圳曾多次进行人工拔除薇甘菊,但因效果差而放弃。人工防治是一种清洁的生态防治方法,但要注意除后残株必须及时妥善处理,否则可能成为新的传播源,客观上加速外来植物的入侵。
3.3生物防治
生物防治是利用杂草的天敌,如昆虫、病原真菌、细菌、病菌、线虫、食草动物或其他高等植物来控制杂草的发育、生长蔓延和危害的方法。其目的不是根除杂草,而是通过干扰杂草的生长发育、形态建成、繁殖与传播,使其种群数量和分布控制在生态和经济危害水平之下。利用有害植物的天敌进行防治,国内外已取得了不少成果。
3.4动物治草
以虫治草是利用昆虫能相对专一地食取某类杂草的特性来防治杂草的方法。一般程序为:原产地考察采集天敌-安全性评价-天敌引入与检疫-天敌生物生态学特性研究-天敌的释放与效果评价。从20世纪中叶至90年代,以虫治草的研究和实践迅速发展,取得显著成效。如1945年美国用泽兰实蝇防治紫茎泽兰;1978年前苏联利用豚草条纹叶虫防治豚草;1987年中国利用空心莲子草虫(Agasicleshygrophila)防治空心莲子草;利用专食性天敌昆虫Neochetinaeichhorniae和N.bruchi对水葫芦进行防治等。
目前防止和防制外来植物入侵的方法日益增多,也日益科学化,环保化和有效化,主要体现在生物防制植物入侵的方法上。
结束语
一个外来植物在远离原生境后要迅速占据新的生境,并不断扩展分布范围而成为入侵种,必然有一定的生理和生态学基础对异质生境较强的适应对策、快速的繁殖能力、高效的种子散布方式。这些机制之间相互影响、相互作用,共同促成外来植物的成功入侵。
植物入侵打破了生态系统的稳定,影响生态系统的承载力,危害人类社会经济结构以及人类健康,造成了无法估量的损失,已经引起了世界的高度重视,寻找有效而科学地防止和防制外来植物入侵的措施成了植物入侵研究工作的当务之急。
参考文献
[1]史刚荣,马成仓.外来植物成功入侵的生物学特征.应用生态学报,2006.4.
Biopersity Function Evaluation of the Hengshui Lake Wetland
ZHANG Xue-zhi
(Hengshui Bureau for Hydrology and Water Resources Survey of HebEi Province,Hengshui 053000,China)
Abstract: The Hengshui Lake wetland,located in the hinterland of North China Plain,is a bio-intensive wetland in the North Temperate Zone,an intersection area for the different migratory birds,and the best habitat in North China Plain for many rare and precious birds.According to the survey data of the wetland biopersity,this study conducted a persity function evaluation on species persities and ecosystem persities in the wetland.According to the wetland biopersity criteria,the Hengshui Lake wetland biopersity is at a general level.Biopersity function evaluation of the wetland we can provide scientific basis for the wetland protection.
Key words: biopersity;persity function evaluation;wetland protection;the Hengshui Lake wetland
1 衡水湖湿地属性
按照国际湿地公约的湿地分类[1],衡水湖湿地主要为湖泊湿地、沼泽湿地、水体沼泽化湿地、盐沼湿地、河流湿地和渠道湿地等。其中湖泊湿地、沼泽湿地是湿地的主体,类型与面积占据主要地位。其他类型湿地居次要地位。此外,还有少量人工湿地如沟渠、养鱼池等。各种类型湿地关系十分密切,它们相互依存,共同构成衡水湖湿地生态系统。任一类型湿地的退化都将对衡水湖湿地的生态与环境功能产生巨大的影响[2-4]。
1.1 生物多样性保护层次
衡水湖具有非常重要的湿地生态服务功能,是北温带野生动植物聚集地和候鸟南北迁徙不同路线的交汇处,这里有植物370种,鸟类286种,鱼类26种,昆虫194种,两栖爬行类17种,哺乳类17种,生物多样性非常丰富。
保护生物多样性和生态系统功能的完整性与保护珍稀动植物有着同等重要的意义。许多物种虽然未被列入国内外各种动植物保护名录,但其或为重点保护珍稀鸟类提供栖息地和繁殖地,或直接(间接)为这些珍稀鸟类提供食物,共同构成适宜的鸟类生境。所以保护这些物种,保护生物多样性对于珍稀鸟类的保护也是至关重要的。同时,保护生物多样性也就是保护湿地这一天然物种基因库,以利于我们子孙后代对物种资源的可持续利用,对人类生存和生活也都具有重要的现实和潜在的意义[5]。
1.2 湿地保护类型
湿地是位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带,在土壤浸泡在水中的特定环境下,生长着很多湿地的特征植物。湿地广泛分布于世界各地,拥有众多野生动植物资源,是重要的生态系统。很多珍稀水禽的繁殖和迁徙离不开湿地,因此湿地被称为“鸟类的乐园”。湿地强大的生态净化作用,因而又有“地球之肾”的美名。根据《自然保护区类型与级别划分原则》(GB/T 14529-93),衡水湖国家级自然保护区属于自然生态系统类的湿地类型自然保护区[6]。从生态系统特征上看属于以华北内陆淡水湿地生态系统为主的平原复合湿地生态系统。
2 湿地生物多样性功能评价方法
生物多样性的3个主要层次是物种多样性、基因多样性和生态系统多样性。这是组建生物多样性的3个基本层次。基因多样性代表生物种群之内和种群之间的遗传结构的变异。每一个物种包括由若干个体组成的若干种群。各个种群由于突变、自然选择或其他原因,往往在遗传上不同。因此,某些种群具有在另一些种群中没有的基因突变,或者在一个种群中很稀少的等位基因可能在另一个种群中出现很多。在同一个种群之内也有基因多样性,在一个种群中某些个体常常具有基因突变。生态系统多样性既存在于生态系统之间,也存在于一个生态系统之内。总之,物种多样性是生物多样性最直观的体现,是生物多样性概念的中心。基因多样性是生物多样性的内在形式,一个物种就是一个独特的基因库,可以说每一个物种就是基因多样性的载体;生态系统的多样性是生物多样性的外在形式,保护生物的多样性,最有效的形式是保护生态系统的多样性[7-9]。
作为水陆相兼的生态系统,湿地的独特生境使它同时兼具丰富的陆生与水生动物植物资源,对于保护物种,维持生物多样性具有难以替代的生态价值。湿地生物多样性是所有湿地生物种种内遗传变异和它们生存环境的总称,包括所有不同种类的动物、植物、微生物及其所拥有的基因和它们与环境所组成的生态系统[12]。
物种多样性是群落生物组成结构的重要指标,它不仅可以反映群落组织化水平,而且可以通过结构与功能的关系间接反映群落功能的特征。
在湿地生态系统评价方法的基础上,结合生物多样性的理论和实践,将物种多样性和生物多样性作为一级指标,下设二级、三级亚指标,建立可操作性较强的湿地生物多样性评价指标体系[13],见表1。
人类威胁程度分值
对资源保护部构成威胁5保护区与未开发生境毗邻5
资源的有效保护受到一定的威胁3保护区周边尚有未开发生境3
资源的有效保护受到较大的威胁1保护区被已开发的区域环绕1
根据湿地生物多样性现状调查结果,对照以上赋值逐项打分,将所得分数累加即得到该湿地生物多样性评价总分值。计算公式为:
R=∑3i=1Ai+∑3j=1Bj(1)
式中:R-湿地生物多样性总分值;A-物种多样性分值;i-物种多样性评价项目数;B-生态系统多样性分值;j-生物多样性评价项目。
根据R值的高低,将湿地生物多样性划分为5级,见表8。转贴于 3 衡水湖生物多样性评价
衡水湖是华北平原上第一个内陆淡水湖国家级自然保护区,同时也是华北平原唯一保持沼泽、水域、滩涂、草甸和森林等完整湿地生态系统的自然保护区[14]。丰富的生物资源是衡水湖的支柱。这里有绿藻、蓝绿藻和硅藻等在内的201种浮游植物、平均密度达到了4 000个/L,浮游动物174种、平均密度达到了4 000个/L;这里有芦苇等挺水植物,藕、睡莲属等漂浮有叶植物,眼子菜属、黑藻属等深水植物;这里有两栖纲、爬行纲、哺乳纲野生动物共30多种。所以,衡水湖被称作“物种基因库”。
根据调查结果,衡水湖湿地有维管植物366种,鸟类286种,分别占河北省物种总数的42.2%和57.2%。维管束植物有国家三级重点保护植物野大豆;鸟类有国家一级重点保护的7种,有黑鹳、东方白鹤、丹顶鹤、白鹤、金雕、白肩雕、大鸨。生物多样性评价结果为:
物种多度:A1=A11+A12=7.5+10=17.5
物种丰度:A2=A21+A22=10+7.5=17.5
物种稀有性:A3=A31+A32=2+4=6
则物种多样性为:
A=∑3i=1Ai=17.5+17.5+6=41
衡水湖湿地大多数植物属于世界广布种;在调查的鸟类中,广布种占总数的23.1%,古北种占种数的68.9%,东洋种占8.0%。衡水湖为沼泽芦苇香蒲生态系统,在华北属常见生境类型;生态系统的组成结构简单、类型单一。衡水湖受人类影响因素较多,对湿地内水体、生物等资源影响较大;湿地周围为村镇和农田,没有未被开发的区域。生态系统多样性评价结果如下。
生态系统多样性地区分布:
B1=B11+B12=4+4=8
生态系统多样性生境类型:
B2=B21+B22=2+6=8
生态系统多样性人类威胁评分:
B3=B31+B32=1+1=2
则生态系统多样性为:
B=∑3i=1Bi=8+8+2=18
湿地生物多样性评价总分为:
R=∑3i=1Ai+∑3j=1Bj=41+18=59
按照湿地生物多样性评分标准,衡水湖湿地生物多样性功能进行评价,评价结果为:物种多样性为41分,生物系统多样性为18分,衡水湖湿地生物多样性处于一般水平[15]。从分析结果可以看出,衡水湖湿地物种多样性占优势,而生态系统多样性占劣势,生态环境受人类活动影响因素较大。
4 结论
利用衡水湖生物多样性资料,对衡水湖生物多样性功能进行评价。分别对物种多度、物种丰度和物种稀有性进行分析,计算出物种多样性;对生态系统多样性地区分布、生态系统多样性生境类型和生态系统多样性人类威胁等指标分析,计算出生态系统多样性指标。按照湿地生物多样性评分标准,衡水湖湿地生物多样性处于一般水平。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。生物多样性可提供多方位的服务。人类历史上大约有3 000种植物被用作食物,估计有75 000种植物可作食用。人类就是依赖这些植物得以繁衍。生物技术是以现有生物多样性为物质基础的工作,在解决粮食短缺、人类健康、维护生物物种和环境等诸多社会经济重大问题中将发挥重要作用,将成为21世纪国民经济的支柱产业。
参考文献
[1] 于贵瑞.全球变化与陆地生态系统碳循环和碳蓄积[M].北京:气象出版社,2003.(YU Gui-rui.Global Change and Terrestrial Ecosystems Carbon Cycle and Carbon Deposition [M].BEijing:China Meteorological Press,2003.(in Chinese))
[2] 欧阳志云,王如松,赵景柱.生态系统服务功能及其生态经济价值评价[J].应用生态学报,1999,10(5):635-640.(OUYANG Zhi-yun,WANG Ru-song,ZHAO Jing-zhu.The Function of Ecosystem Services and Ecological Economic Value Evaluation [J].1999,10 (5):635-640.(in Chinese))
[3] 张学知.衡水湖湿地生态系统恢复原理与方法[J].南水北调与水利科技,2010,8(1):122-125.(ZHANG Xue-zhi.The Hengshui Lake Wetland Ecosystem Restoration Principle and Method [J].South-to-North Water Transfers and Water Scinenes & Technoiogy,2010,8(1):122-125.(in Chinese))
[4] 马克平,钱迎倩.生物多样性保护机器研究进展[J].应用于环境生物学报,1998,4(1):95-99.(MA Ke-ping,QIAN Ying-qian.Biopersity Protection Machine Research Progress [J].Journal of Applied Biological Environment,1990,4 (1):95-99.(in Chinese))
[5] 黄富祥,王跃思.试论生物多样性保护理论与实践面临的困难及现实出路[J].生物多样性,2001,9(4):399-406.(HUANG Fu-xiang,WANG Yue-si.Try to Biopersity Conservation in Theory and Practice,and the Practical Way to Face the Difficulties [J].Journal of Biopersity,2001,9(4):399-406.(in Chinese))
[6] GB/T 14529-93,自然保护区类型与级别划分原则[S].(GB/T 14529-93,The Types and levels Principle of Nature Reserve [S].(in Chinese))
biodiversity function evaluation of the hengshui lake wetland
zhang xue-zhi
(hengshui bureau for hydrology and water resources survey of hebei province,hengshui 053000,china)
abstract: the hengshui lake wetland,located in the hinterland of north china plain,is a bio-intensive wetland in the north temperate zone,an intersection area for the different migratory birds,and the best habitat in north china plain for many rare and precious birds.according to the survey data of the wetland biodiversity,this study conducted a diversity function evaluation on species diversities and ecosystem diversities in the wetland.according to the wetland biodiversity criteria,the hengshui lake wetland biodiversity is at a general level.biodiversity function evaluation of the wetland we can provide scientific basis for the wetland protection.
key words: biodiversity;diversity function evaluation;wetland protection;the hengshui lake wetland
1 衡水湖湿地属性
按照国际湿地公约的湿地分类[1],衡水湖湿地主要为湖泊湿地、沼泽湿地、水体沼泽化湿地、盐沼湿地、河流湿地和渠道湿地等。其中湖泊湿地、沼泽湿地是湿地的主体,类型与面积占据主要地位。其他类型湿地居次要地位。此外,还有少量人工湿地如沟渠、养鱼池等。各种类型湿地关系十分密切,它们相互依存,共同构成衡水湖湿地生态系统。任一类型湿地的退化都将对衡水湖湿地的生态与环境功能产生巨大的影响[2-4]。
1.1 生物多样性保护层次
衡水湖具有非常重要的湿地生态服务功能,是北温带野生动植物聚集地和候鸟南北迁徙不同路线的交汇处,这里有植物370种,鸟类286种,鱼类26种,昆虫194种,两栖爬行类17种,哺乳类17种,生物多样性非常丰富。
保护生物多样性和生态系统功能的完整性与保护珍稀动植物有着同等重要的意义。许多物种虽然未被列入国内外各种动植物保护名录,但其或为重点保护珍稀鸟类提供栖息地和繁殖地,或直接(间接)为这些珍稀鸟类提供食物,共同构成适宜的鸟类生境。所以保护这些物种,保护生物多样性对于珍稀鸟类的保护也是至关重要的。同时,保护生物多样性也就是保护湿地这一天然物种基因库,以利于我们子孙后代对物种资源的可持续利用,对人类生存和生活也都具有重要的现实和潜在的意义[5]。
1.2 湿地保护类型
湿地是位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带,在土壤浸泡在水中的特定环境下,生长着很多湿地的特征植物。湿地广泛分布于世界各地,拥有众多野生动植物资源,是重要的生态系统。很多珍稀水禽的繁殖和迁徙离不开湿地,因此湿地被称为“鸟类的乐园”。湿地强大的生态净化作用,因而又有“地球之肾”的美名。根据《自然保护区类型与级别划分原则》(gb/t 14529-93),衡水湖国家级自然保护区属于自然生态系统类的湿地类型自然保护区[6]。从生态系统特征上看属于以华北内陆淡水湿地生态系统为主的平原复合湿地生态系统。
2 湿地生物多样性功能评价方法
生物多样性的3个主要层次是物种多样性、基因多样性和生态系统多样性。这是组建生物多样性的3个基本层次。基因多样性代表生物种群之内和种群之间的遗传结构的变异。每一个物种包括由若干个体组成的若干种群。各个种群由于突变、自然选择或其他原因,往往在遗传上不同。因此,某些种群具有在另一些种群中没有的基因突变,或者在一个种群中很稀少的等位基因可能在另一个种群中出现很多。在同一个种群之内也有基因多样性,在一个种群中某些个体常常具有基因突变。生态系统多样性既存在于生态系统之间,也存在于一个生态系统之内。总之,物种多样性是生物多样性最直观的体现,是生物多样性概念的中心。基因多样性是生物多样性的内在形式,一个物种就是一个独特的基因库,可以说每一个物种就是基因多样性的载体;生态系统的多样性是生物多样性的外在形式,保护生物的多样性,最有效的形式是保护生态系统的多样性[7-9]。
作为水陆相兼的生态系统,湿地的独特生境使它同时兼具丰富的陆生与水生动物植物资源,对于保护物种,维持生物多样性具有难以替代的生态价值。湿地生物多样性是所有湿地生物种种内遗传变异和它们生存环境的总称,包括所有不同种类的动物、植物、微生物及其所拥有的基因和它们与环境所组成的生态系统[12]。
物种多样性是群落生物组成结构的重要指标,它不仅可以反映群落组织化水平,而且可以通过结构与功能的关系间接反映群落功能的特征。
在湿地生态系统评价方法的基础上,结合生物多样性的理论和实践,将物种多样性和生物多样性作为一级指标,下设二级、三级亚指标,建立可操作性较强的湿地生物多样性评价指标体系[13],见表1。
人类威胁程度分值
对资源保护部构成威胁5保护区与未开发生境毗邻5
资源的有效保护受到一定的威胁3保护区周边尚有未开发生境3
资源的有效保护受到较大的威胁1保护区被已开发的区域环绕1
根据湿地生物多样性现状调查结果,对照以上赋值逐项打分,将所得分数累加即得到该湿地生物多样性评价总分值。计算公式为:
r=∑3i=1ai+∑3j=1bj(1)
式中:r-湿地生物多样性总分值;a-物种多样性分值;i-物种多样性评价项目数;b-生态系统多样性分值;j-生物多样性评价项目。
根据r值的高低,将湿地生物多样性划分为5级,见表8。
3 衡水湖生物多样性评价
衡水湖是华北平原上第一个内陆淡水湖国家级自然保护区,同时也是华北平原唯一保持沼泽、水域、滩涂、草甸和森林等完整湿地生态系统的自然保护区[14]。丰富的生物资源是衡水湖的支柱。这里有绿藻、蓝绿藻和硅藻等在内的201种浮游植物、平均密度达到了4 000个/l,浮游动物174种、平均密度达到了4 000个/l;这里有芦苇等挺水植物,藕、睡莲属等漂浮有叶植物,眼子菜属、黑藻属等深水植物;这里有两栖纲、爬行纲、哺乳纲野生动物共30多种。所以,衡水湖被称作“物种基因库”。
根据调查结果,衡水湖湿地有维管植物366种,鸟类286种,分别占河北省物种总数的42.2%和57.2%。维管束植物有国家三级重点保护植物野大豆;鸟类有国家一级重点保护的7种,有黑鹳、东方白鹤、丹顶鹤、白鹤、金雕、白肩雕、大鸨。生物多样性评价结果为:
物种多度:a1=a11+a12=7.5+10=17.5
物种丰度:a2=a21+a22=10+7.5=17.5
物种稀有性:a3=a31+a32=2+4=6
则物种多样性为:
a=∑3i=1ai=17.5+17.5+6=41
衡水湖湿地大多数植物属于世界广布种;在调查的鸟类中,广布种占总数的23.1%,古北种占种数的68.9%,东洋种占8.0%。衡水湖为沼泽芦苇香蒲生态系统,在华北属常见生境类型;生态系统的组成结构简单、类型单一。衡水湖受人类影响因素较多,对湿地内水体、生物等资源影响较大;湿地周围为村镇和农田,没有未被开发的区域。生态系统多样性评价结果如下。
生态系统多样性地区分布:
b1=b11+b12=4+4=8
生态系统多样性生境类型:
b2=b21+b22=2+6=8
生态系统多样性人类威胁评分:
b3=b31+b32=1+1=2
则生态系统多样性为:
b=∑3i=1bi=8+8+2=18
湿地生物多样性评价总分为:
r=∑3i=1ai+∑3j=1bj=41+18=59
按照湿地生物多样性评分标准,衡水湖湿地生物多样性功能进行评价,评价结果为:物种多样性为41分,生物系统多样性为18分,衡水湖湿地生物多样性处于一般水平[15]。从分析结果可以看出,衡水湖湿地物种多样性占优势,而生态系统多样性占劣势,生态环境受人类活动影响因素较大。
4 结论
利用衡水湖生物多样性资料,对衡水湖生物多样性功能进行评价。分别对物种多度、物种丰度和物种稀有性进行分析,计算出物种多样性;对生态系统多样性地区分布、生态系统多样性生境类型和生态系统多样性人类威胁等指标分析,计算出生态系统多样性指标。按照湿地生物多样性评分标准,衡水湖湿地生物多样性处于一般水平。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。生物多样性可提供多方位的服务。人类历史上大约有3 000种植物被用作食物,估计有75 000种植物可作食用。人类就是依赖这些植物得以繁衍。生物技术是以现有生物多样性为物质基础的工作,在解决粮食短缺、人类健康、维护生物物种和环境等诸多社会经济重大问题中将发挥重要作用,将成为21世纪国民经济的支柱产业。
参考文献:
[1] 于贵瑞.全球变化与陆地生态系统碳循环和碳蓄积[m].北京:气象出版社,2003.(yu gui-rui.global change and terrestrial ecosystems carbon cycle and carbon deposition [m].beijing:china meteorological press,2003.(in chinese))
[2] 欧阳志云,王如松,赵景柱.生态系统服务功能及其生态经济价值评价[j].应用生态学报,1999,10(5):635-640.(ouyang zhi-yun,wang ru-song,zhao jing-zhu.the function of ecosystem services and ecological economic value evaluation [j].1999,10 (5):635-640.(in chinese))
[3] 张学知.衡水湖湿地生态系统恢复原理与方法[j].南水北调与水利科技,2010,8(1):122-125.(zhang xue-zhi.the hengshui lake wetland ecosystem restoration principle and method [j].south-to-north water transfers and water scinenes & technoiogy,2010,8(1):122-125.(in chinese))
[4] 马克平,钱迎倩.生物多样性保护机器研究进展[j].应用于环境生物学报,1998,4(1):95-99.(ma ke-ping,qian ying-qian.biodiversity protection machine research progress [j].journal of applied biological environment,1990,4 (1):95-99.(in chinese))
[5] 黄富祥,王跃思.试论生物多样性保护理论与实践面临的困难及现实出路[j].生物多样性,2001,9(4):399-406.(huang fu-xiang,wang yue-si.try to biodiversity conservation in theory and practice,and the practical way to face the difficulties [j].journal of biodiversity,2001,9(4):399-406.(in chinese))
[6] gb/t 14529-93,自然保护区类型与级别划分原则[s].(gb/t 14529-93,the types and levels principle of nature reserve [s].(in chinese))