水体重金属污染分布解析——以湖泊生态系统为例
水体重金属污染分布解析
摘要：植物修复是一项新兴的绿色环保重金属污染物修复技术。本文在概述我国土壤重金属污染物的种类和污染现状的基础上，以湖泊生态系统为例阐述了植物修复类型与机理、植物修复影响因素、植物修复的限制因素，并提出提高修复效率的手段，最后对重金属污染物植物修复进行了展望。
关键词：重金属；土壤污染；植物修复；湖泊生态系统
前言
土壤是人类和所有生物生存所依靠的物质基础。污染物利用水体、大气间接或直接步入土壤，在其积攒到相应程度、高于土壤自净化水平的时候，土壤生态服务水平下降，之后作用于土壤、动植物等的生存。在经济全球化的大背景下，工业化和城镇化迅速发展，土壤污染日益严重。重金属是土壤重要污染物之一，其在土壤内转移，容易被植物或微生物吸纳和使用，之后通过食物链进入人体，造成多种生理功能出现变化，造成多种急慢性疾病，比如慢性中毒、致癌以及致畸等。和其余类型的污染物进行比较，重金属污染表现出隐匿性、毒性大、长久性与无法逆转性等特征。如何防治土壤重金属污染已成为我国乃至全球的研究焦点。
物理、化学及生物的方式都可以复原此类污染土壤，然而植物修复长期以来被公认为是净化水土资源的一种绿色环保的方法，它是一种能让土壤免受扰动、绿色、生态友好的生态修复技术。近期，对此类植物修复技术的分析，尤其是耐重金属与超富集植物和其根际微生物共存系统的分析、根际分泌物在微生物群落的进化选择时期的功能，根际物理化学特点分析也得到了良好的成果。鉴于土壤重金属污染严重以及植物修复技术的重大意义，本文将从国内土壤重金属污染情况、植物修复科技和相关限制性条件三部分开展深入分析，希望为此行业的全面分析奠定基础。
1我国土壤重金属污染物来源及污染现状
1. 1 土壤重金属污染物种类及来源
重金属表示密度超过 4. 0 的多种种元素或密度超过 5. 0 的多种元素，一般被划分成以下几类：(1) 包含生物毒性的金属汞( Hg) 、镉( Cd) 、铅( Pb) 、铬( Cr) 、铜( Cu) 、锌( Zn) 、钴( Co) 、镍( Ni) 、锡( Sn) 、钒( V) 以及类金属砷( As) 、硒( Se) 等；贵重金属如( Au) 、银( Ag) 、铂( Pt) 、钯( Pd) 、钌( Ｒu)等; ( 3) 放射性金属铀( U) 、钍( Th) 、镭( Ｒa) 、镅( Am) 等。重金属污染物相关因素众多，国内此类污染物一般源自采矿、冶炼、金属加工等发展排放的三废以及农业领域的农药残留。国内此类污染物来源可参考表1。
表 1 我国主要土壤重金属污染物及来源
Tab.1 Main heavy metal pollutant and its resources 主要污染物来源
汞Hg 采矿业，化工业，电子工业，仪表制造业，冶金工业
镉Cd 冶金业，电镀业和颜料、涂料工业
铬Cr 铁路工业、耐火材料工业，电镀工业，皮革工业和染料、颜料
等工业
铅Pb 农业
砷As 采矿业和冶金业
镍Ni 电镀业，采矿、冶金、石油化工、纺织、印刷业等
银Ag 电镀业和照相业
铜Cu 采矿业及冶金业
锌Zn 采矿业，冶金业，造纸业，机械制造业等
1.2我国重金属污染现状
2014年4月17日，环保部与国土资源部共同制定的《全国土壤污染状况调查公报》表明，国内耕地土壤环境质量不容乐观。分析结论表示，国内土壤环境情况恶劣，少数区域土壤污染明显，耕地土壤质量较低，工矿业废弃地土壤问
题更加明显。国内遭受重金属污染耕地面积不断增加，1980年污染耕地面积266.7万公顷，1988年提高到666.7万公顷，1992年则是1000万公。重金属逐渐变成土壤内长久无法根除的“毒瘤”，根据相关分析可知，国内每年由于土壤金属污染而亏损的粮食产量是1000万吨，直接经济亏损是2000多亿元人民币。我国环境监测总站的数据表明，当前污染最明显的是镉污染、汞污染、血铅以及砷污染。近期出现的此类污染问题较多，2006年湖南湘江株洲镉污染；2007年太湖、巢湖、滇池爆发蓝藻危机；2009年、2010年多地曝出的血铅超标事件；2012年初广西龙江镉污染；2014广西大新县重金属污染等。根据分析，国内24个省(市) 城郊、污水灌溉区、工矿等社会经济持续发展的320 个重要污染区中，污染严重的农作物种植面积是60.6 万公顷。重金属通过土壤影响食品安全性，进而影响人类的生命安全，怎样修复此类污染土壤就变成加快国内农业长久稳定发展的重中之重。
2植物修复
2.1植物修复产生与发展
“植物修复”(Phytoremediation)表示把某种对污染元素具备独特吸附功能的植物种植在相关污染土壤中,且将植物收获进而开展全面处理(比如灰化回收)之后就可以把此重金属转移出土体，最终完成污染管理和生态复原目标。1583年意大利植物专家Cesalpino第一次了解到在该国托斯卡纳“黑色的岩石”上生长的独特植物，这就是关于超富集植物(Hyperaccumulator)的最初信息。1977年，Brooks指出超富集植物的定义( hyperaccumulator)。1983年，Chaney第一次指出使用此植物去除土壤内重金属污染物的观点。后续的分析表示上述植物是部分地区性物种，其地区划分和土壤内部分重金属含量表现出显著的相关性。
2.2植物修复类型与机理
2.2.1植物修复污染土壤的途径和调控机制
基于其作用情况和机理，重金属污染土壤的植物修复技术通常被划分成三部分，接下来对其进行深入研究(表2）。
（1）植物提取表示利用部分对重金属具备强大富集功能的独特植物从土壤内吸纳重金属，把其转移、储存到地上部且利用收获植物地上部而减少污染物的重要方式。此方式一般可以从受污染土壤内去除比如Pb、Cd、Ni、Cu、Cr、V
森林生态系统
森林生态系统 森林生态系统分布在湿润或较湿润的地区, 其主要特点是动植物种类繁多，群落的结构复杂，种群的密度和群落的结构能够长期处于较稳定的状态。森林中的植物以乔木为主, 也有灌木和草本。森林中的动物由于在树上容易找到丰富的食物和栖息场所，因而营树栖攀援生活的种类特别多, 如鼠、貉、眼镜猴、长臂猿、避役、树蛙等。与树栖攀援生活相适应，这些动物在形态结构上具有一系列特征，例如, 松鼠等动物具有弯曲而锐利的钩爪，足掌上有发达的足垫；眼镜猴等动物的指（趾）端具有特殊的吸盘; 避役的趾成对合呈螯伏；卷尾猴等动物具有缠绕性的长尾巴，可以缠绕在树枝上, 将身体悬挂起来。由于森林中障碍物多，肉食性动物往往采用伏击的方式进行捕食, 被捕食的动物往往采用隐蔽躲藏的方式来逃脱敌害。由于森林中地下树根密集，土壤很潮湿，不利于动物挖洞和穴居, 因而森林中挖洞和穴居的动物比较少见。森林中的鸟类大都把巢筑在树杈上或树洞里，这显然要比在地面上筑巢安全得多。 特点：动植物种类繁多，种群结构复杂，种群的密度和群落的结构能够长期处于较稳定的状态。 作用：1 、经济效益：森林生态系统是人类的资源宝库，森林除了能够提供大量木材外，还能生产松香、樟脑、桐油、橡胶等具有很大经济价值的产品。森林中既有大量的食用植物，如枣、柿、栗、猕猴桃、荔枝等，又有很多油料植物，如油茶、油桐、文冠果等，还有丰富的药材资源。 2 、生态效益：它能调节生物圈中氧气与二氧化碳平衡，改善生态环境；涵养水源、保持水土，有“绿色水库”之称；防风固沙、调节气候、净化空气、消除污染等。 草原生态系统 草原生态系统分布在干旱地区, 年降雨量较少。与森林生态系统相比，草原生态系统的动植物种类要少得多，群落结构也不如前者复杂。在不同的季节或年份，降雨量很不均匀，因此，种群密度和群落的结构也常常发生剧烈变化。草原上的植物以草本植物为主，也有少量的灌丛。由于降雨稀少，乔木是非常少见的。与草原上的生活相适应，那里的动物大都具有挖洞或快速奔跑的行为特点。草原上啮齿目动物特别多，它们几乎都过着地下穴居的生活。昆虫中也有很多种类有挖洞的习性，如蚂蚁、蝼蛄等。不会挖洞的动物( 如爬行动物、鸟类等), 则常常战用啮齿目动物的洞穴。洞穴对于动物防御和逃避敌害、贮存食物等都具有重要意义。草原上有很多动物具有很强的奔跑能力，如瞪羚、黄羊、高鼻羚羊、跳鼠、野兔、狼、狐、豹、狮等。瞪羚的奔跑速度每小时可达60km ，猎豹的奔跑速度每小时可达90km 。这与草原上地面的平坦开阔、障碍物少是有关的。由于缺水在草原生态系统中，两栖类和水生动物非常少见。 特点：草原生态系统分布在干旱地区，动植物种类较少，在不同的季节或年份，降雨量很不均匀，种群密度和群落的结构也常常发生剧烈变化。 作用：1 、经济效应：草原生态系统是重要的畜牧业生产基地。草原生态系统生长着许多营养价值高、适口性强的牧草，为重要的牲畜放牧场。能生产肉、奶、皮、毛，能提供大量的畜产品，有特有的经济功能。2 、生态效应：草原生态系统是重要的生态屏障，调节气候；防止土地被风沙侵蚀。2000 年10 余次袭击北京的沙尘暴，西部大开发，长江的洪灾等许多重大问题，使我们许多人认识到草地的生态功能其实更为重要、更为突出。 海洋生态系统 海洋占地球表面积的70 ％。整个地球上的海洋是连成一体的，海水具有流动性，因此可以说地球上的全部海洋是一个巨大的生态系统。在这个生态系统中生活着大量的生物，它们与陆地上的生物种类大不相同。海洋中的动物大都能够在水中游动。不具备快速奔跑或飞翔的能力。海洋中的植物能够在水中进行光合作用，它们既不具备高大的树干，也没有发达的根系。影响海洋生物的非生物因素主要是阳光、温度、和盐度等，这一点与陆生生物也有区别。海洋中的植物以浮游植物为主，如硅藻等。浮游植物个体小, 但数量极多，是植食性动物的主要饵料。在浅海区还有很多大型藻类，如海带、裙带菜等。海洋中的动物种类很多。在水深不超过200m 的
水域生态系统
第十三章水域生态系统 第一节概述 水域生态系统包括陆地上的地表水域和海洋水域。地表水主要包括河流和湖泊两种水体，还有冰川及沼泽地。冰川是“天然固体水库”，也是河流的重要补给水源。沼泽湿地是重要的生物资源的栖息地，包括淡水湿地和滨海湿地广阔的海洋蕴藏着丰富的资源。 一、河流的流域 河流可划分为两大部分，一部分为注入海洋的外流流域，另一部分则是流入封闭的湖海或消失于沙漠、盐海，而不是与海洋沟通的内陆流域。 我国的外流流域面积，占全国总面积的64%，它们分属于太平洋流域、印度洋流域和北冰洋流域。内陆流域只占全国总面积的36%，主要分布在西北干旱地区和青藏高原境内。 二、湖泊 湖盆的成因是多种多样的，它们可以是构造运动、火山活动等内.力作用形成的湖盆，一也有些是冰川、风力等外力作用塑造而成的。我国天然湖泊面积在1k㎡以上的有2 800余个，总面积达80000以上，湖泊率为0.8%。其中面积较大的有青海湖、鄱阳湖、洞庭湖和太湖等。除天然湖泊外，由于各种需要还兴建了成千上万个大小不等的人工湖泊—水库。主要湖泊见表13-2
三、湿地 湿地(wetland)的是介于陆地和水生环境之间的过渡带，并兼有两种系统的某些特征。这是早期一般学者的认识。1971年湿地公约中，把湿地的基本概念认为“湿地系指不论其为天然或人工、常久或暂时的沼泽地、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动，或淡水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超过6m的水域，湿地具有调节水循环和作为栖息地养育丰富生物多样性的基本生态功能。 一些科学家把湿地称为“自然之肾”，原因在于其在水分和化学物质循环中所表现出的功能及在下游作为自然和人类废弃源的接收器的功能上，也可以作为地下水和地面水以及具有排洪、蓄洪功能。在某种意义上来说湿地在景观中为动植物区系提供了独立的生境。 据统计，全世界共有湿地8558×106 k㎡，占陆地总面积的6.4%(不包括滨海湿地)，其中以热带比例最高，占湿地总面积的30.82%,寒带占29.89% ,亚热带占25 25.6%，亚寒带占11.89%(表13-3)。 ，
湖泊生态系统
湖泊生态系统，湖泊生态系统与溪流生态系统一样属于淡水生态系统，不同的是在于水并没有流动。含氧量相对较低，而且污染也会比溪流生态系统严重的多。湖泊水域通常深度深，因此阳光不易到达池底，缺乏生长于池底的大型藻类，此区生产者多为浮游藻类。 湖泊生物群落分层与分带都很明显，主要体现出以下几个特点：一是水生植物由挺水植物、漂浮植物和沉水植物组成；二是在各种各样的植物上生活着各种水生昆虫及螺类；三是浅水层中生活着各种浮游生物及鱼类等；四是深水层有大量异养动物和嫌气性细菌；五是水体的各部分广泛地分布着各种微生物。 在湖泊生态系统中，各类水生生物群落间、水生生物群落与水环境间始终维持着特定的物质循环和能量流动，从而构成一个完整的生态单元。随着地壳的不断变迁，就会发生由湖泊到陆地的演变。人类如果继续违背自然规律，进行无节制的破坏活动，如围湖造田，将会加速这种演变的进程。 湖泊生态系统退化原因 湖泊生态系统是一个复杂的综合体系，它是盆地和流域及其水体、沉积物、各种有机和无机物质之间相互作用、迁移、转化的综合反映湖泊生态系统的演化，有其自然过程和人类活动干扰与干预的过程。目前我国的湖泊富营养化过程主要是人类活动的干扰过程所致湖泊富营养化，是指由于营养元素的富集导致湖泊从较低营养状态变化到较
高营养状态的过程这个过程可能导致水生植物的生长被抑制；生物多样性下降；蓝、绿藻水华暴发，甚至引起沉水植物的急剧消失和以浮游藻类为主的浊水态的突然出现。也就是说湖泊富营养化是指湖泊由于营养元素的富集导致湖泊生态系统的退化，进而使水质恶化的过程营养元素的富集，包括外源输入如人类活动和干扰、湿地沉降和内源富集与释放的物理、化学、生物等过程，是湖泊富营养化发生的根本要素。它的不同发展阶段可用湖泊营养状态分类指标来描述。湖泊生态系统的退化是湖泊富营养化发展过程的中间环节，是一个复杂的生命演化过程，并且有不同阶段的正、负反馈作用；而水质恶化是湖泊富营养化发生的结果，可用地表水质评价标准来定量描述这是一个动态的连续过程，而不是静止的状态，但在这个动态连续过程的不同阶段又可用定量的状态指标来表达；同时，湖泊营养物质、生态系统和水质是富营养化过程不可分割的组成部分，是一个动态的整体。 富营养化治理与湖泊生态修复 富营养化湖泊的治理和湖泊生态系统修复的实践，其主要特征是首先对受污染的湖泊进行高强度的治污，投入大量的物力、财力、人力对湖泊流域的污水进行截流并统一进行处理，达标后排放入湖目前看来，过去对富营养化湖泊的治理过程存在一些误区，首先在认识上对湖泊富营养化治理的复杂性和长期性缺乏足够的认识，在行动上表现为急功近利、头痛治头脚痛医脚的倾向，总想在短期内就能使湖泊变清，具体表现为仅考虑湖泊局部环境的治理而忽视流域整体的污水治
森林生态系统服务价值评估方法概述
森林生态系统服务价值评估方法概述 摘要：随着人类对生态系统功能不可替代性认识的不断深入,生态系统服务价值研究逐步受到人们的重视。本文介绍了森林生态系统中没有普通意义上的市场的一些生态服务功能价值评估和计算方法,比较系统阐述了森林生态系统各种生态价值评估方法. 1 森林生态系统服务价值评估的国内外研究进展 森林生态系统服务功能的研究是近几年才发展起来的生态学研究领域, 20 世纪90 年代初期, 国外的森林生态系统服务功能研究主要以案例研究为主,方法主要为旅行价值法和意愿调查法。如日本林野厅[1]于2000年对其国家的森林公益机能进行了经济价值评价,选取的功能指标包括水源涵养等六大类指标。目前国外对森林生态系统服务功能内涵、方法等问题的研究各异, 但被普遍认可的是Daliy等人提出的生态系统服务功能的概念[2]。Daliy 认为, 生态系统服务是指“自然生态系统及其物种所提供的能满足和维持人类生活所需要的条件和过程”。在我国,生态系统服务功能研究起步较晚,欧阳志云等学者认为:“生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及维持的人类赖以生存的自然环境条件与作用”。以李金昌、孔繁文为代表,对生态系统的评估特别是对我国森林生态系统生态价值方面进行了开创性的研究;而蒋延玲、周广胜等(1999)估算了我国38种主要森林类型生态系统服务的总价值。
但在整体的生态服务功能研究中, 自Costanza等人的“全球生态 服务与自然资本的价值估算”一文发表以后[3], 学术界引起极大的轰 动和争议.主要是以Costanza为代表的“生态经济学派”和以Pearce 为代表的“环境经济学派”,围绕该论文的一些观点、计算方法和有关 内容展开了激烈的争论.其争论的焦点主要集中在世界生态系统服务功 能价值的可计算性、计量方法和计量中技术处理问题等方面[4～7]。Pearce等人认为,世界生态系统服务功能价值的可计算性或者说其计算结果没有实际意义；在生态系统服务功能价值计量方法上,坚持应该遵 循“货币化”二原则, 即以“支付意愿”表达的“消费者偏好”和边 际分析。Costanza 等人认为,世界生态系统服务功能价值作为一个宏观量与GNP一样可以计算,世界生态系统服务功能价值计算是一个宏观经 济学问题,而不是一个微观经济学问题,因此不必建立在边际分析之上；计算过程中可以综合采用市场价格、准市场价格、替代成本等各种方法.应该说Pearce等人对Costanza等人的工作的经济学挑剔是深刻有力的。只要生态系统功能价值的计量没有与经济学接轨,它就难以为经济学家 接受并对经济实践产生影响.但是,Costanza等人的一些观点为生态系 统服务功能及其价值评价的发展奠定了坚实的基础[8]。 2 森林生态系统服务价值评估方法综述 面临全球环境问题严重威胁,自然资源有价论的呼声越来越高,所 以对森林生态系统服务功能价值评估显得尤其重要。首先是改变公众对森林生态系统服务的价值观,近一步地认知森林的生态地位。对于公众 而言,森林生态系统的经济评价能使他们更容易和准确地了解森林的作
湖泊生态系统
湖泊： 湖盆及其承纳的水体。湖盆是地表相对封闭可蓄水的天然洼池。湖泊按成因可分为构造湖、火山口湖、冰川湖、堰塞湖、喀斯特湖、河成湖、风成湖、海成湖和人工湖（水库）等。按泄水情况可分为外流湖（吞吐湖）和内陆湖；按湖水含盐度可分为淡水湖（含盐度小于1g/L）、咸水湖（含盐度为1-35g/L）和盐湖（含盐度大于35g/L）。湖水的来源是降水、地面径流、地下水，有的则来自冰雪融水。湖水的消耗主要是蒸发、渗漏、排泄和开发利用。 湖泊生态系统： 湖泊生态系统是流域与水体生物群落、各种有机和无机物质之间相互作用与不断演化的产物。与河流生态系统相比，流动性较差，含氧量相对较低，更容易被污染。湖泊生态系统由水陆交错带与敞水区生物群落所组成。湖泊生态系统具有多种多样的功能——调蓄、改善水质、为动物提供栖息地、调节局部气候、为人类提供饮水与食物等。湖泊生态系统受富营养化影响逐渐退化，服务功能严重受损。通过生态修复，可将湖泊从浊水状态重新恢复到清水稳态。 地球上湖泊生态系统的总面积约为270万平方公里，约占陆地生态系统面积的1.8%。我国共有湖泊24800多个，其中面积在1km2以上的天然湖泊就有2800多个。东部季风区（特别是长江中下游地区）分布着中国最大的淡水湖群，而西部以青藏高原湖泊较为集中，多为内陆咸水湖。与河流生态系统相比，湖泊的流动性较差，溶氧含量相对较低，环境容量较低，污染程度较重。
湖泊生态系统的类型： 按成因，可将湖泊生态系统分为以下9种类型： 1）构造湖——在地壳内力作用形成的构造盆地上经储水而形成。 2）火山口湖——系火山喷火口休眠以后积水而成，如长白山天池。 3）堰塞湖——由火山喷出岩浆、地震引起山崩、冰川与泥石流引起的滑坡体等壅塞河床而成，如五大连池、镜泊湖等。 4）岩溶湖——由碳酸盐类地层经流水的长期溶蚀而形成岩溶洼地、岩溶漏斗或落水洞等被堵塞，经汇水而成，如贵州省威宁县的草海。 5）冰川湖——由冰川挖蚀形成的坑洼和冰碛物堵塞冰川槽谷积水而成，如新疆阜康天池等。 6）风成湖——沙漠中低于潜水面的丘间洼地，经其四周沙丘渗流汇集而成，如敦煌附近的月牙湖。 7）河成湖——由河流摆动、泥沙壅塞和改道而成如鄱阳湖、洞庭湖等。 8）海成湖——由泥沙沉积使得部分海湾与海洋分割而成，常称作泻湖，如里海、杭州西湖、宁波的东钱湖等。 9）潟湖——因海湾被沙洲封闭演变成，一般都在海边，如七股潟湖、科勒潟湖等。
城市森林生态系统服务功能的价值评估研究
城市森林生态系统服务功能的价值评估研究 【摘要】森林作为陆地生态系统的主体，在全球生态系统中发挥举足轻重的作用，其服务功能价值的评估是研究的一个热点。本文阐述了城市森林的概念以及当前城市森林生态系统服务功能及其研究评估的方法，以求为我国可持续发展的政策与生态环境保护提供科学依据。 【关键词】城市；森林生态系统；服务功能；价值；评估 提高城市绿地系统生态服务功能，促进城市生态系统的改善，满足市民接近和回归自然的渴望，已成为城市化建设亟待解决的重大课题。提高绿地生态功能，促进城市绿化的可持续发展则是当今主流的研究方向。 1.城市森林的概念和内涵 城市森林与城市林业的概念主要差异性在于城市林业主要侧重于行业的经营和管理，将城市园林绿化纳入林业经营管理的范畴，是一个多方面的经营管理体系；而城市森林是将城市绿地主要以森林的形式进行构筑和管理，是一个比较狭义的概念[1]。因此，城市森林是建立在改善城市生态环境的基础上，借鉴地带性自然森林群落的种类组成、结构特点和演替规律，以乔木为骨架，以木本植物为主体，艺术地再现地带性群落特征的城市绿地。 2.城市森林生态系统服务功能 2.1生态服务功能的含义 广义上的生态系统服务包括生态系统产品和生态系统服务，生态系统服务是指生态系统与生态系统过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用[2]。一般而言，生态服务功能（Ecosystem services）是指自然生态系统及其物种共同支撑和维持人类生存的条件和过程；它能够比较清晰地描述人类对生命支持系统的依赖性，为人们评价各种技术和社会经济发展方式的长远影响提供了一种参考，以防止和减少自我毁灭性的经济和社会活动[3]。 2.2城市森林生态系统的生态服务功能 森林生态系统的生态服务功能是指森林生态系统及其生态过程为人类提供的自然环境条件与效用[4]。从复合生态系统的角度来看，它不仅包括该系统为人类提供食品、医药和其他工农业生产的原料这内部效益，更重要的是支撑与维持地球的生命支持系统，维持生命物质的生物地化循环与水文循环，维持生物物种与遗传多样性，净化环境，维持大气化学的平衡与稳定的外部公益作用。 3.城市森林生态系统服务功能价值评估主要研究方法
森林生态系统的格局与过程
森林生态系统的格局与过程 生态系统是典型的复杂系统，森林生态系统更是一个复杂的巨系统。森林生态系统具有丰富的物种多样性、结构多样性、食物链、食物网以及功能过程多样性等，形成了分化、分层、分支和交汇的复杂的网络特征。认识和揭示复杂的森林生态系统的自组织、稳定性、动态演替与演化、生物多样性的发生与维持机制、多功能协调机制以及森林生态系统的经营管理与调控，需要以对生态过程、机制及其与格局的关系的深入研究为基础，生态系统的格局和过程一直是研究的重点，是了解森林生态系统这一复杂的巨系统的根本，不仅需要长期的实验生态学方法，更需要借助复杂性科学的理论与方法。 森林生态系统的组成与结构的多样性及其变化，涉及从个体、种群、群落、生态系统、景观、区域等不同的时空尺度，其中交织着相当复杂的生态学过程。在不同的时间和空间尺度上的格局与过程不同，即在单一尺度上的观测结果只能反映该观测尺度上的格局与过程，定义具体的生态系统应该依赖于时空尺度及相对应的过程速率，在一个尺度上得到的结果，应用于另一个尺度上时，往往是不合适的。森林资源与环境的保护、管理与可持续经营问题主要发生在大、中尺度上，因此必须遵循格局－过程－尺度的理论模式，将以往比较熟知的小尺度格局与过程与所要研究的中、大尺度的格局与过程建立联系，实现不同时空尺度的信息推绎与转换。因此，进入20世纪90年代以来，生态学研究已从面向结构、功能和生物生产力转变到更加注重过程、格局和尺度相关性。 1 相关概念 1.1 格局 在生态学中，格局一词早期多用于种群生态学，主要是对种群分布格局的描述，如聚集分布、随机分布、离散分布、均匀分布等。随着景观生态学的诞生与发展，格局一词在景观生态学中被广泛应用。景观生态学中的格局是指空间格局，包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置，不同类型的缀块可在空间上呈聚集分布、随机分布、均匀分布等。对于森林生态系统而言，除水平格局之外，还包括垂直格局，即植物体的垂直配置。格局在生态系统中的生物学组织层次上已被广泛应用，但对生态系统中的环境部分，其格局的描述及研究尚涉及很少，事实上各环境因子在时空上的配置，对生态过程同样有很大影响。 1.2 过程 “生态系统行为”、“生态系统功能”、“生态系统过程”是相同的术语，为了避免同拟人论的含义相混淆，一般不使用“生态系统功能”这个词，多采用“生态系统过程”的说法。与格局不同，过程强调事件或现象的发生、发展的动态特征。生态学过程包括生物过程与非生物过程，生物过程包括：种群动态、种子或生物体的传播、捕食者-猎物相互作用、群落演替、干扰传播等等；非生物过程包括：水循环、物质循环、能量流动、干扰等等。
地球上主要生态系统类型
4 地球上主要生态系统类型 4．1 陆地生态系统 全球陆地面积约占总面积的三分之一，但陆地生物群落的现存生物量却占了全球的99％以上，可见，陆地生物群落在整个生物圈中起着至关重要的作用。由于陆地的环境条件非常复杂，从炎热多雨的赤道到冰雪覆盖的极地，从湿润的沿海到干燥的内陆，形成各种各样的适应环境条件的生物群落和陆地生态系统。绿色植物是陆地生态系统中的生产者，与一定环境条件相适应的植物群落的组成成分和结构，决定着生活于其中的消费者和分解者的种类与构成。因此，根据植物群落的特征可以区分出几个次级生态系统，它们在空间的分布主要受到水分条件的制约。 森林生态系统一般分布于湿润和半湿润地区，具有众多的营养级和非常复杂的食物网，是生产量最大的陆地生态系统。在适宜的水分条件下，温度的高低决定着生长季节的长短，生物群落的组成成分和结构特征，能量流动和物质循环的速率，以及生物生产量的水平。根据这些特征，可以划分为热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林、亚寒带针叶林和寒带冻原等森林生态系统不同类型。森林生态系统以它巨大的生产量养育着各种各样的消费者和数量巨大的分解者。 热带雨林生态系统分布于赤道两侧南北20°之间，以南美洲亚马孙河流域、非洲刚果河流域和东南业热带地区面积最大。这些地区高温多雨；生产者以常绿的高大乔木为主；种群结构复杂，仅乔木就有4～5个垂直层次；个体数量巨大，每公顷可达50～70个不同树种；林内还有极其丰富的灌木、草本植物、藤本植物和附生植物；植物群落的季节变化不明显。食草动物有貘、象、猴、大猩猩和众多的啮齿类动物，食肉动物有虎、豹等，此外，林内还生活着种类和数量上众多的昆虫和鸟类，它们的食物分布在不同的营养级上。热带雨林的净初级生产量约为37.4×109t·a-1，占陆地净初级生产总量的32％。根据初步的估计，大约只有3.8％的净生产量保持在森林中，其余的部分则在食物链中进行着物质的循环和能量的传递。 草原生态系统一般分布于半湿润、半干旱的内陆地区，如欧亚大陆温带地区、北美中部、南美阿根廷等地，那里年降水量较少（250～450mm），且集中于夏季。生态系统的营养级和食物网相对简单一些。生产者以禾本科草本植物为主，消费者包括大型食草类动物如野牛、野驴、黄羊、野兔，穴居的啮齿类如田鼠、黄鼠、旱獭和食肉动物沙狐鼬和狼。草原生态系统的种类组成和生产量随当地降雨量多少而不同。世界草原的平均净初级生产量为500g·m-2·a-1，在水分不足的温带干旱地区，草原的生产量仅为100～400g·m-2·a-1，而在水分充足的亚热带地区，草地的生产量可高达600～1500g·m-2·a-1，草原生产量最高的是新西兰的常绿草地，约为3200g·m-2·a-1。
湖泊生态环境保护实施方案编制指南
附件2 湖泊生态环境保护系列技术指南之二 湖泊生态环境保护实施方案 编制指南 （试行）
前言 为贯彻落实党中央、国务院“让江河湖泊休养生息”和十八大及十八届三中全会关于“生态文明建设”的战略部署，加快对水质较好湖泊（含水库，下同）的保护，避免众多水质较好湖泊走“先污染、后治理”的老路，环境保护部、国家发展和改革委员会、财政部印发了《水质较好湖泊生态环境保护总体规划（2013-2020年）》（以下简称《规划》）。为推进《规划》实施，指导各地开展水质较好湖泊生态环境保护工作，在国家水体污染控制与治理重大专项湖泊富营养化控制与治理技术及综合示范主题等相关科研成果基础上，制定本指南。 本指南从现状调查、问题诊断、目标制定、保护措施、项目安排、投资估算、目标可达性分析及方案实施的保障措施等方面提出湖泊生态环境保护实施方案编制的技术路线、方法和技术要求。本指南有助于指导各地科学、合理地编制湖泊保护实施方案，提高湖泊流域生态环境保护的效果，保障水质较好湖泊稳定维持生态健康状态。 本指南为指导性文件，各地可参考本指南提出的湖泊生态环境保护实施方案编制的技术方法和路径措施，根据本地湖泊所处的自然和社会环境、主导服务功能、湖泊生态环境问题等个性特征，按照“一湖一策”的原则，参考编制湖泊生态环境保护实施方案。 本指南为首次发布。 本指南由环境保护部污染防治司、规划财务司组织制订。 本指南主要起草单位：中国环境科学研究院、中科院南京地理与湖泊研究所、北京大学、南京大学、中国水利水电科学研究院。
目录 1总则 (1) 1.1适用范围 (1) 1.2编制依据 (1) 1.3术语和定义 (2) 2实施方案总体要求 (3) 2.1指导思想 (3) 2.2基本原则 (3) 2.3规划范围和时限 (3) 2.4技术路线 (4) 3湖泊及流域概况 (5) 3.1流域自然环境概况 (5) 3.2流域社会经济发展及水土资源开发情况 (5) 3.3流域生态环境现状 (5) 3.4流域污染源排放与污染负荷现状 (6) 4湖泊主要环境问题识别及演变趋势 (8) 4.1生态环境主要问题识别及成因 (8) 4.2生态环境演变趋势预测及保护形势 (10) 4.3已有规划、措施及成效分析 (10) 5湖泊生态环境保护目标及指标 (11) 5.1湖泊生态环境保护目标确定的思路 (11) 5.2总体目标及考核指标 (12)
森林生态系统经营
第十章森林生态系统经营 第一节森林生态系统经营理论 一、有关森林的基本概念 1．森林经营的基本概念 按着起源不同，可把森林分为天然林和人工林，顾名思义，天然林就是由天然更新和演替过程形成的森林，人工林就是由人工更新和培育形成的森林；而天然林又可根据其受干扰的程度的不同分成原始林、过伐林、派生林和次生林，原始林是未经过任何破坏的原生植被，次生林是原始林经受大面积反复的破坏后，在次生裸地上形成的次生植被，过伐林和派生林介于二者之间。虽然所用的词语不同，但是后三者基本属于次生林范畴，所以我们常常把后三者统称为次生林（图10-1）。 原始林 层异龄，上层较稀疏，多为原生群落中过熟阔叶树及干形不良或多少已腐朽的针叶树，林下多具明显的更新层、演替层，原生群落中的主要树种有明显的恢复趋势，生境及林下植被基本与原始林相同。这些林分分布于原始林的外围及次生林的深处，它们恢复到原生群落的类型组有保证，而且速度也最快。对于过伐林的经营措施主要是进行林相整理，即伐去部分劣质林木（包括部分过熟、遗传品质差和严重病虫害的树木），尽快采伐利用上层的过熟木（同时具有解放更新层的作用），给目的树种及其他优良林木的生长和更新创造条件；抚育更新层和演替层，在更新不均匀或更新数量不足的地方进行目的树种的补植，从而改善林分结构、提高现有林分的质量。经过人工经营的林分，仍应保持原有复层异龄混交的结构不变，可以达到更新健康、生产力更高和多种效益的可持续利用。 派生林是在原始林区内，原生群落经人类活动和病虫害、火灾及其它自然灾害影响，使原生群落受到小面积的破坏（如小面积的采伐、开垦或火烧）退化到次生裸地，短期内经过次生演替而复生的次生群落。其组成树种多为喜光、速生的树种。由于面积不大，周围仍由原生的群落存在，整个环境的变化不大，原生群落主要树种的种源比较充足，迹地上为先锋树种所占据。这类林分稳定性低，先锋林分仅能维持一代就为原生群落的优势树种随更替，形成顶极群落。对于这类林分的经营方法是适度间伐其先锋树种，为下层的针叶树透光以及补植针叶树。 次生林与上述二者不同，它是由原始林经受大面积反复的破坏（不合理的采樵、火灾、垦殖、过渡放牧等）后，在次生裸地上经过次生演替而形成的次生群落。次生林的显着特征是经过大面积反复的破坏，引起原生群落的大面积消失，环境条件变化很大，生境旱化的趋势明显。主要由那些传播速度快、繁殖能力强、耐极端生境或者具有抗火能力的树种组成的群落；稳定性低、种间竞争激烈，演替速度较快；树种组成丰富，种类繁多，生长速度快。但是，由于植被的发生明显变化，原生群落的主要优势树种的种源缺乏，如不进行人工诱导，在相当长时期内不可能恢复成原生群落。由于次生林无论生物成分或是环境成分仍保持着原始林的某些特征，或
水生态环境健康评价方法研究
International Journal of Ecology 世界生态学, 2019, 8(4), 303-309 Published Online November 2019 in Hans. https://www.sodocs.net/doc/4014064469.html,/journal/ije https://https://www.sodocs.net/doc/4014064469.html,/10.12677/ije.2019.84040 Study on Assessment Method of Water Ecology Environmental Health Yuequn Huang1,2, Qing Zhang1,2, Jieyue Li1,2, Shoukun Huang1,2, Zhiqiang Wu1,2, Shiqi Yang1,2 1Collaborative Innovation Center for Water Pollution Control and Water Safety in Karst Area, Guilin University of Technology, Guilin Guangxi 2Guangxi Key Laboratory of Environmental Pollution Control Theory and Technology, Guilin University of Technology, Guilin Guangxi Received:Oct. 30th, 2019; accepted: Nov. 14th, 2019; published: Nov. 21st, 2019 Abstract The indicators are selected commonly to assess the health of water ecology environment, which can reflect the actual situation during the study period. It is difficult to continuously reflect the changes in the water ecological environment. Water ecological restoration is a long dynamic process. It needs a theoretical technique and method that could reflect the health condition and restoration effect of water ecological environment in real time. Based on reviewing the current assessment methods of water ecological environmental health in recent years, the qualitative and quantitative movement behaviors of fish were proposed, and the indicators of movement behavior and sensitivity water quality of fish were used as water ecological restoration effects of eutrophic water. A set of effective and operability assessment system for water ecological restoration effects was developed. It was more in line with the actual conditions of water ecological environment. It can provide scientific reference for the evaluation of early warning and restoration effects of wa-ter ecological environment. Keywords Water Ecology Environmental Health, Response Indicators of Fish Behavior, Sensitivity Water Quality Indicators, Real-Time, Evaluation Methods 水生态环境健康评价方法研究 黄月群1,2，张庆1,2，李洁月1,2，黄寿琨1,2，吴志强1,2，杨诗琪1,2 1桂林理工大学，岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心，广西桂林 2桂林理工大学，广西环境污染控制理论与技术重点实验室，广西桂林
流域水生态系统健康与生态文明建设
流域水生态系统健康与生态文明建设 孟伟，范俊韬，张远 摘要：健康的流域水生态系统是保障流域经济社会可持续发展的基础，解决我国严峻的流域水生态系统健康问题迫切需要开展确立了流域生态文明的概念和内涵，提出了流域生态以流域为基本单元的生态文明建设．针对我国流域水生态系统健康现状，文明建设的基本框架和主要任务．以保障流域自然生态系统的完整性、流域经济社会系统发展的可持续性、人居环境的生态性构建流域水生态-经济社会复合生态系统的动态平衡是流域生态文明建设的基本框架．流域生态文明建设的主要任务：①构建以水生态系统健康为目标的流域分区管理模式，优化国土空间开发； ②健全流域的水环境质量基准和标准体系，科学确定生态系统保护阈值；③建立以流域生态承载力为约束的污染物总量控制技术，优化产业结构与布局；④以保障流域环境流量为前提，实现水资源生态利用；⑤加强人居环境生态建设，实现流域城市生态化发展；⑥加强生态制度建设，构建流域生态文明建设长效机制．该研究成果可以为实现流域人与自然和谐发展提供理论指导． 关键词：流域管理；水生态系统健康；生态文明；水生态功能区 流域是以水为纽带，由水、土地、生物等自然要素与社会、经济等人文要素组成的复合生态系统，不仅是实现国民经济和区
域经济可持续发展的空间载体，也是生态系统进行物质和能量循环、维持生态系统平衡的基本单元［1］．流域水生态系统健康是指流域水生态系统组成（物理组成、化学组成、生物组成）的完整性和生态学进程（生态系统功能）的完整性，主要体现在：①生态系统健康，即在常规条件下维持最优化运作的能力；②抵抗力及恢复力健康，即在不断变化的条件下抵抗人类胁迫和维持最优化运作的能力；③组织能力健康，即具备继续进化和发展的能力［2］．健康的水生态系统不仅可保持其结构的完整性和功能的稳定性，而且具有抵抗干扰、恢复自身结构和功能的能力，并能够为流域提供合乎自然和人类需求的生态服务［3］．然而，由于缺乏强有力的流域综合开发与保护方面的约束与调控机制，导致流域内的各经济体片面地追求局部利益最大化，造成我国流域水生态系统健康问题突出，这些结果同时反作用于流域经济发展，严重地影响了流域发展的协调性和可持续性［1］．2007年，我国提出建设“生态文明”的新理念， 其核心是以人与自然协调发展作为行为准则，建立健康有序的生态机制 ［4］，其内涵和本质是要建设以资源环境承载力为基础，以自然规律为准则，以可持续发展为目标的资源节约型、环境友好型社会．生态文明理念的提出为流域治理和可持续发展提供了理论指导．目前，生态文明理念已被广泛应用到生态旅游［5］、生态补偿［6］、生态规划［7-9］等众多研究领域之中，但主要集中在省、市、县、工业园区等层面，仅有少数研究［10］立足
水生植物对湖泊生态系统的影响
水生植物对湖泊生态系统的影响 概述 水生植物指生理上依附于水环境、至少部分生殖周期发生在水中或水表面的植物类群。大型水生高等植物主要包括两大类：水生维管束植物和高等藻类。水生维管束植物通常有4种生活型：挺水、漂浮、浮叶和沉水。总体看，水生维管束植物（以下简称水生植物）对湖泊生态系统的影响分为生物化学作用和非生物化学作用，见图1[1]。作为湖泊生态系统结构和功能的重要组成部分，水生高等植物是保护水生生态系统良性运行的关键类群，是良性湖泊生态系统的必要组成部分。因此，近年来浅水湖泊的生态修复成为水环境保护工作的热点，但在实施过程中，对水生植物在湖泊中的作用仍缺乏系统认识，对浅水湖泊水生植物的恢复措施在诸多方面仍处于探索阶段。为此，笔者结合国内外开展水生植物恢复过程中的技术措施，总结了浅水湖泊生态恢复的理论与实践。 图1水生植物对湖泊生态系统的影响 1对营养盐的影响 1.1净化机制 水生植物对水体的净化机理主要有以下3方面：①植物对营养物质的同化吸收。水生植物在生长过程中会从水层和底泥中吸收氮、磷同化为自身的结构组成物质，从而将水体中的营养盐固定下来，减缓营养物质在水中的循环速度，通过人工收获便可将固定的氮、磷带出水体。但是，这种同化作用并非植物去除氮、磷的主要途径。研究表明：植物对氮、磷的同化吸收只占全部去除量很小一部分，约2%-5%[2，3]。②根际效应。微生物是系统中有机污染物和氮分解去除的主要执行者[4]，系统中微生物数量与净化效果呈显著正 欢迎访问水/业导航网（ｗwｗ/ｈ2o123/ｃoｍ)
相关。根系微生物是聚居在根际，以根际分泌物为主要营养的一群微生物，根系微生物作用于周围环境形 成根际，产生根际效应。根系微生物不仅种类和数量远高于非根系微生物，而且其代谢活性也比非根系微生物高；另一方面，在根际，高等水生植物能将氧气从上部输送至根部，在根区和远离根区的底泥中形成有氧和厌氧环境，从而促进底泥微生物中的硝化与反硝化[5，6]。③吸附作用。水生植物根部的物理化学环境试验发现[3]，沉水植物直接吸收的营养盐的量相比总量来说其实很少，但是沉水植物的存在可以降低水中营养盐的平衡浓度，改变水体和底泥中的物理化学环境，抑制藻类生长，改善水体生态环境。 4种生活型水生植物，以沉水植物对富营养化湖水净化能力最强，因为沉水植物的根部能吸收底质中的氮、磷，植物体能吸收水中的氮、磷。 1.2对水体中营养元素的影响 1.2.1影响氮去除的因素 氮的去除，除了植物吸收外还受其他因素影响，如氨的挥发、硝化与反硝化途径等。硝化与反硝化途径是氮的一个重要去除途径。Seitzinger[7]研究表明，沉积物--水界面氮的反硝化作用可去除湖泊外源氮输入负荷的30%-50%。张鸿等研究发现[8]，人工湿地对氮的净化机制中，植物的吸收起主导作用。所以，究竟哪一种途径对氮的去除影响比较大还有待进一步研究。 （1）影响TN去除的因素。水生植物的存在，能有效去除水中氮，使总氮明显下降。温度升高有利于水生植物去氮，因为春季和夏季水生植物生长情况比冬季好，对氮的需求量大。但也有例外，如中营养浓度下的伊乐藻，冬季的除氮效果更好，这可能与伊乐藻较好的抗寒性和生长习性相关[9]。总体看，不同水生植物对水中氮的去除效果不同。并且随时间推移逐渐显现其作用。 （2）影响硝态氮去除的因素。水生植物对硝态氮的去除效果最明显，因为水生植物优先吸收硝态氮，同时由于硝态氮是氮循环中微生物等作用的直接底物，是最活跃的氮形态，可以通过反硝化的过程被去除，所以水生植物对硝态氮的去除效果同时受微生物和植物吸收的影响。 （3）影响氨氮去除的因素。植物对不同形态氮的吸收具有一定的选择性。通常认为，有机氮最先被植物吸收。对无机氮，有研究发现植物优先吸收氨氮和其他还原态氮，据此认为植物对氨氮的去除率最高，去除速率较快[10，11]。但有研究发现[12]，水生植物对氨氮的去除效果与总氮、总磷及硝态氮相比，相对较差。这是因为水中氨氮减少有4个途径：①通过气态氨直接挥发；②水生植物的吸收、吸附；③发生硝化作用转化为硝态氮；④吸附到底泥。所以即使发现氨氮下降速率明显快于总氮，但是否主要是因为植物吸收，并不能确定[13]。有研究者[14]认为，含氮有机化合物分解所产生的氨氮大部分是通过硝化和反硝化作用的连续反应而去除的，一旦这两个连续过程不能顺利进行，氨氮去除效果就不理想。因此，到底是植物吸收对氨氮去除影响大还是硝化和反硝化作用影响大，还有待进一步研究。此外，由于硝化细菌和反硝化细菌的数量和活跃程度与温度有密切关系，而且植物在低温时生长情况不好，因此，在冬季或低温时氨氮的去除效果会相对差此。 1.2.2影响磷去除的因素 磷的去除，一方面是以磷酸盐沉降并固结在基质上的形式；另一方面是可给性磷被植物吸收。由于有机磷及溶解性较差的无机磷酸盐必须经过磷细菌的代谢活动将有机磷酸盐转变为磷酸盐，将溶解性差的磷化合物溶解，从而除去水中的磷，所以，微生物对含磷化合物的转化在磷的净化过程中是一个限制性因子。而
湖泊生态系统的水资源保护
湖泊生态系统的水资源保护 湖泊生态系统指湖泊水体的生态系统。属静水生态系统的一种。湖泊生态系统的水流动性小或不流动，底部沉积物较多，水温、溶解氧、二氧化碳、营养盐类等分层现象明显；湖泊生物群落比较丰富多样，分层与分带明显。水生植物有挺水、漂浮、沉水植物；植物物上生活各种水生昆虫及螺类等;浅水层中生活各种浮游生物及鱼类等；深水层有大量异养动物和嫌气性细菌；水体的各部分广泛分布各种微生物。各类水生生物群落之间及其与水环境之间维持着特定的物质循环和能量流动，构成一个完整的生态单元。随着由湖到陆的演变，湖泊生态系统将经历贫营养阶段、富营养阶段、水中草本阶段、低地沼泽阶段直到森林顶极群落，最终演变为陆地生态系统。不当的人类活动(如围湖造田)将加速这种演变的进程。 水资源是湖泊生态系统最重要的环境资源，是湖泊生态系统结构与功能的主要环境因素。然而，湖泊生态系统结构与功能的改变，又对湖泊水资源起重要而显著的反馈控制作用，例如湖泊湿地植物能吸收湖水中矿质养分，增加湖水的溶解氧，净化湖水；湖泊湿地动物以植物为饵料，制造排泄物，既影响植物数量与分布，又直接影响湖水理化特征；湖泊湿地微生物通过改变湖水营养条件、有机质累积、分解化合物等，对水质产生明显的作用。因此，从本质上说，湖泊水资源与水生物是互相影响、相互制约的同一生态系统中不可分割的两个重要生态因素，在管理与保护上具有整体性。 湖泊生态系统是水生态系统的重要类型之一，是最为重要的淡水生态系统。湖泊生态系统保护与水资源保护密切相关，两者相互依存，互相影响。过去一般将湖泊生态系统保护与水资源保护作为相互独立的两件事，由不同的部门主管，使两者互相割裂，相互制约，既不利于湖泊生态系统保护，也不利于水资源保护水资源是湖泊生态系统最重要的环境资源，是湖泊生态系统结构与功能的主要环境因
洞庭湖区湿地生态系统健康综合评价
第28卷 第6期 2009年11月地 理 研 究GEO GRA P HICAL RESEA RC H Vol 128,No 16Nov 1,2009 收稿日期:2009204217;修订日期:2009208220 基金项目:国家自然科学基金(40701172),北京市科技计划项目(D08040600580801),国家科技支撑项目 (2008BAC34B01)和河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室开放基金。 作者简介:蒋卫国(19762),男,湖南衡阳人,博士,讲师。从事遥感与GIS 在湿地生态与水文的应用研究。 E 2mail :jwg @ires 1cn 洞庭湖区湿地生态系统健康综合评价 蒋卫国1,2,潘英姿3,4,侯 鹏1,2,李 雪1,2,季 维5,郑建蕊6 (11北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室,北京100875; 21北京师范大学民政部/教育部减灾与应急管理研究院,北京100875; 31北京师范大学地理学与遥感科学学院,北京100875; 41中国环境科学研究院,北京100012; 51密苏里大学地球科学系,堪萨斯城,美国; 61西南大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆400715) 摘要:湿地与海洋、森林并称为地球三大生态系统,湿地退化速度远大于其他生态系统,从 而使得湿地健康评价与分析成为湿地领域研究的重点内容之一。本文以生态系统健康及压力 -状态-响应模型为研究方法,综合利用遥感、野外实测和社会统计等多源数据,建立一套 湿地生态系统健康评价指标体系,集成利用遥感和地理信息技术建立湿地生态系统健康评价 模型,实施湿地压力、状态、响应、健康分析,揭示了洞庭湖湿地生态系统健康状况的空间 分布规律。研究结果表明:(1)洞庭湖区31%的湿地面临人类干扰压力较大,19%的湿地状 态较好,82%的湿地生态系统发生很大变化。(2)湿地的总面积在人类活动的干预下逐渐缩 小,湿地综合健康较差、一般和较好的区域分别占总面积的6%、75%和19%,缺乏健康状 况最好及最差的区域。(3)湘阴县、沅江县及岳阳县的湿地生态系统健康状况较好,益阳县 较差,安乡县等12个县市一般。 关键词:洞庭湖;湿地;生态系统;健康;评价 文章编号:100020585(2009)0621665208 1 前言 湿地与海洋、森林并称为地球三大生态系统,是支撑人类社会持续发展不可或缺的基础。由于湿地退化速度远大于其他生态系统[1],并且湿地生态系统健康状况影响着与其相连的陆地生态系统和水域生态系统健康,进而影响区域或流域的生态安全[2],湿地生态系统健康研究已经受到广泛关注,成为生态系统健康研究领域的新方向[3]。美国环保局在20世纪90年代从响应指标、暴露指标、栖息环境指标、干扰因子等方面开展了河口湿地生态健康方面评价工作,并将其结果应用于湿地管理和规划[4]。澳大利亚联邦科学与工业研究组织针对流域环境的特点,从环境背景、环境变化趋势、经济变化趋势等方面建立了流域健康诊断指标体系,从而实现了对流域湿地生态系统健康的量化评价[5]。崔保山等对国内外湿地生态系统健康评价研究进展进行综合分析,探讨了湿地生态系统健康的各种表述和确定指标,较详细地阐述了湿地生态系统健康的时间尺度特征,并建立了湿地生态系统健康评价指标体系的理论、方法与案例[6]。随着遥感和地理信息技术的日趋成熟,遥感和地理信息技术被广泛地应用到湿地健康评价中。Ji 和Ma 开发了基于GIS 的湿地脆弱度