蔡易潔+張義文+張國(guó)臣
摘要:以河北省重要自然濕地為研究對(duì)象,采用層次分析法,將濕地生態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo)和功能指標(biāo)作為綜合評(píng)價(jià)層,13個(gè)生態(tài)單項(xiàng)指標(biāo)作為具體指標(biāo)層,建立河北省重點(diǎn)自然濕地生態(tài)健康評(píng)價(jià)體系。將濕地生態(tài)健康評(píng)價(jià)分為5個(gè)等級(jí);很健康、健康、亞健康、不健康、疾病。通過(guò)濕地生態(tài)健康評(píng)價(jià)的計(jì)算與分析,結(jié)果表明,水源保證水平權(quán)重最大,洪水調(diào)節(jié)功能權(quán)重最小。河北省重要濕地生態(tài)系統(tǒng)主要處于亞健康、不健康和疾病狀態(tài),其中白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)狀況最好,黃蓋淖濕地生態(tài)系統(tǒng)狀況最差。
關(guān)鍵詞:濕地;層次分析法;指標(biāo)結(jié)構(gòu);功能結(jié)構(gòu);綜合評(píng)價(jià)指數(shù)
中圖分類(lèi)號(hào):X171.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):0439-8114(2014)08-1797-04
Health Evaluation of Important Natural Wetlands Ecosystem in Hebei Province
CAI Yi-jie,ZHANG Yi-wen,ZHANG Guo-chen
(College of Resources and Environmental Science, Hebei Normal University, Shijiazhuang050026, China)
Abstract: The important natural wetland in Hebei Province was studied through the analytic hierarchy process. By using indicators of ecological structure and function of wetland as comprehensive evaluation and 13 ecological indicators as specific indicators layer, ecology health appraisal structure of key natural wetland in Hebei Province was established. The health appraisal was divided into 5 ranks: very healthy, health, sub-health, ill health, disease. Through computation and analysis of health assessment of wetland ecology, the results showed that the weight of guaranteing water source was the biggest, and the weight of flood control function was the smallest. Important wetland ecosystem in Hebei Province was mainly under the sub-health, the ill health and disease conditions. Baiyangdian wetland ecosystem is under the best condition while Huang Gai Nao wetland ecosystem is under the worst condition.
Key words: wetland; AHP; target structure; function structure; CEI
濕地生態(tài)評(píng)價(jià)是評(píng)價(jià)者綜合分析濕地生態(tài)環(huán)境與人類(lèi)開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng)特點(diǎn)及二者相互作用的活動(dòng)。不同的開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng),不同的評(píng)價(jià)者,甚至同一評(píng)價(jià)者、同一開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng),站在不同的學(xué)科角度、利益角度,都會(huì)得出不同的評(píng)價(jià)[1]。本研究以河北省自然濕地為研究對(duì)象,站在地理學(xué)和生態(tài)保護(hù)為主的角度上,對(duì)濕地生態(tài)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià),以期為河北省濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和利用提供科學(xué)依據(jù)。
1材料與方法
1.1研究地區(qū)概況
河北省地處華北平原,東臨渤海,西依太行山脈,地貌類(lèi)型復(fù)雜多樣,濕地資源豐富,類(lèi)型多樣,濕地面積110.70萬(wàn)hm2,占河北省土地總面積的5.90%,占全國(guó)濕地總面積的1.68%[2]。按照濕地所處的地貌類(lèi)型可以將河北省的濕地大體劃分為3個(gè)研究區(qū):近海岸研究區(qū)、平原研究區(qū)和壩上高原研究區(qū)。
考慮到河北省各研究區(qū)濕地的代表性和生態(tài)功能的重要性,對(duì)河北省以下自然濕地進(jìn)行評(píng)價(jià)。近海岸研究區(qū):南大港濕地、唐海濕地、七里海濕地、海興濕地;平原研究區(qū):白洋淀濕地、衡水湖濕地、冶河濕地、永年洼濕地、群英湖濕地;壩上高原研究區(qū):黃蓋淖濕地和閃電河濕地。
1.2研究方法
采取層次分析法[3]。層次分析法是一種對(duì)較為復(fù)雜、較為模糊的問(wèn)題作出決策的簡(jiǎn)易方法,主要應(yīng)用于那些難以完全定量分析的問(wèn)題。它是20世紀(jì)70年代初期美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家Salty教授提出的一種簡(jiǎn)便、靈活又實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法。
層次分析法利用分層的原理將復(fù)雜問(wèn)題系統(tǒng)化、層次化。首先建立濕地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,然后經(jīng)過(guò)判斷、比較與計(jì)算,建立判斷矩陣,通過(guò)加權(quán)求和,計(jì)算各因子相對(duì)于上層因子的權(quán)重,最后逐層推算全部因子對(duì)濕地生態(tài)評(píng)價(jià)總目標(biāo)層的權(quán)重,并根據(jù)因子最終權(quán)重計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。在各層判斷矩陣計(jì)算因子權(quán)重的同時(shí)要進(jìn)行一致性檢驗(yàn),一致性檢驗(yàn)達(dá)到一致后才可進(jìn)行層次單排序,否則就要重建判斷矩陣,直到通過(guò)一致性檢驗(yàn)[4]。分析步驟為建立指標(biāo)體系、建立比較判斷矩陣、一致性檢驗(yàn)、計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。
2結(jié)果與分析
2.1指標(biāo)體系的建立
生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)直接影響生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及生態(tài)系統(tǒng)功能的組成和發(fā)揮,因此,在進(jìn)行濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)時(shí),將生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指標(biāo)與生態(tài)系統(tǒng)功能指標(biāo)相結(jié)合,通過(guò)濕地生境結(jié)構(gòu)、生物結(jié)構(gòu)和生態(tài)服務(wù)功能對(duì)濕地進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)合河北濕地生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn),遵循可代表性、可比性、可獲得性、整體性的原則[5],最終選出13個(gè)具體指標(biāo),劃分為結(jié)構(gòu)指標(biāo)和功能指標(biāo)2大類(lèi)。
2.1.1結(jié)構(gòu)指標(biāo)結(jié)構(gòu)指標(biāo)包括生境結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)。生境結(jié)構(gòu)包括有效斑塊面積、水源保證水平、水質(zhì)3個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)。有效斑塊面積以核心區(qū)面積占保護(hù)區(qū)總面積的分?jǐn)?shù)比來(lái)表示。較大面積的保護(hù)區(qū)重要性要強(qiáng),它可支撐大量的肉食與草食性動(dòng)物種群,有較大的能力抵抗外來(lái)沖擊與威脅。但較大的保護(hù)區(qū)也未必能夠支撐較大的物種量,生物類(lèi)實(shí)際有效面積是其物種生存所需的生境面積。水源保證水平采用2000-2010年濕地水面逐年遞減面積占總水面面積的百分比來(lái)表示,反映濕地水源供給狀況,水源供給狀況直接由濕地水面面積反應(yīng)。水質(zhì)用濕地內(nèi)水資源質(zhì)量的平均值來(lái)衡量,反映濕地水資源質(zhì)量。生物結(jié)構(gòu)包括植被覆蓋率、植物群落結(jié)構(gòu)、動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)、生物多樣性4個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)。植被覆蓋率直接采用植被面積占濕地的百分比來(lái)表示,植被覆蓋率的高低直接影響生境為生物提供生存環(huán)境的能力。植物群落結(jié)構(gòu)以植物群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、自身穩(wěn)定性和對(duì)外界的依賴性來(lái)衡量。由于動(dòng)物自身的特性,動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)用鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)量和種類(lèi)來(lái)描述。生物多樣性以高等動(dòng)物或植物物種的數(shù)量來(lái)衡量其水平[6]。
2.1.2功能指標(biāo)功能指標(biāo)包括生產(chǎn)功能和生態(tài)功能。生產(chǎn)功能包括水產(chǎn)品生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)兩個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)。水產(chǎn)品生產(chǎn)是濕地系統(tǒng)中重要的物質(zhì)生產(chǎn)功能之一,可為濕地帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益,以濕地水產(chǎn)品所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值來(lái)衡量。原材料生產(chǎn)以濕地蘆葦?shù)拈L(zhǎng)勢(shì)及質(zhì)量來(lái)定性描述原材料狀況,這是由于蘆葦是河北省內(nèi)濕地主要?jiǎng)?chuàng)收植被。生態(tài)功能包括洪水調(diào)節(jié)功能、供水功能、水質(zhì)凈化功能、棲息地功能4個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)。洪水調(diào)節(jié)功能以濕地修建的水庫(kù)及滯洪區(qū)的蓄水量來(lái)衡量。濕地具有供水和蓄水的功能,可調(diào)節(jié)水源。由于濕地面積的縮小和生態(tài)系統(tǒng)的退化,洪水調(diào)控能力也在下降,需要修建堤壩、水庫(kù)、滯洪區(qū)等人工工程來(lái)提高洪水調(diào)控能力。供水功能用其供水狀態(tài)來(lái)表示,因濕地是天然蓄水區(qū),可為工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活供水。水質(zhì)凈化功能以蘆葦?shù)纳鏍顩r和水質(zhì)情況來(lái)衡量。濕地內(nèi)多種水生植物具有凈化水質(zhì)的功能,而蘆葦對(duì)水質(zhì)的凈化能力較強(qiáng),且生長(zhǎng)面積較大[7]。同時(shí)水質(zhì)也影響凈化效率。棲息地功能以常見(jiàn)鳥(niǎo)類(lèi)和珍稀鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)量多少來(lái)表示。濕地是多種野生動(dòng)物,尤其是珍稀動(dòng)物的棲息地和育雛地,為野生動(dòng)物提供了避難場(chǎng)所。
2.1.3指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)綜合濕地內(nèi)部生態(tài)結(jié)構(gòu)和外部服務(wù)功能的表現(xiàn),將指標(biāo)體系分為總目標(biāo)層(A),對(duì)河北省自然濕地進(jìn)行生態(tài)健康評(píng)價(jià);綜合評(píng)價(jià)層(B),采用濕地結(jié)構(gòu)指標(biāo)和功能指標(biāo)反映總目標(biāo)層的價(jià)值;指標(biāo)評(píng)價(jià)層(C),是綜合評(píng)價(jià)層指標(biāo)的亞類(lèi),反映綜合評(píng)價(jià)層的價(jià)值;具體指標(biāo)層(D),是評(píng)價(jià)河北省自然濕地生態(tài)健康狀況的具體指標(biāo)。濕地生態(tài)系統(tǒng)的指標(biāo)分系統(tǒng)、分層次構(gòu)成的樹(shù)狀層次結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
2.2判斷矩陣的構(gòu)造及一致性檢驗(yàn)
判斷矩陣表示針對(duì)上一層次某一元素,來(lái)評(píng)定該層次中各有關(guān)元素相對(duì)重要性的狀況。重要性值的評(píng)定方法,采用1-9標(biāo)度方法[8],具體見(jiàn)表1。參照濱海濕地環(huán)境演變與生態(tài)恢復(fù)[9]中提到的濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)退化程度診斷分析,建立判斷矩陣。如果兩因素反向比較,則得到重要性標(biāo)度的倒數(shù),即如果bi∶bj=bij,則bj∶bi=bji=1/bij。
一致性檢驗(yàn)需要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行層次單排序及其一致性檢驗(yàn)和層次總排序及其一致性檢驗(yàn)。2.2.1層次單排序及其一致性檢驗(yàn)層次單排序的目的是確定本層次與上一層次有聯(lián)系的各元素重要性次序的權(quán)重值。層次單排序是本層次所有因素相對(duì)上一層次的重要性進(jìn)行排序的基礎(chǔ)。為了檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性,需要計(jì)算它的一致性指標(biāo)CI(Coincident Index) :
CI=(λ■-n)/(n-1)
當(dāng)CI=0時(shí),矩陣具有完全一致性;CI愈大,矩陣的一致性就愈差。檢驗(yàn)判斷矩陣是否具有完全一致性,還需將CI與平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI(Mean Randomly Consistency Index)進(jìn)行比較。一般情況下,1或2階判斷矩陣總具有完全一致性。2階以上的判斷矩陣一致性指標(biāo)CI和同階的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI之比,稱(chēng)為隨機(jī)一致性比例CR(Randomly Consistency Ratio)。CR常用來(lái)檢驗(yàn)判斷矩陣是否具令人滿意的一致性,公式如下:
CR=CI/RI
一般情況下,當(dāng)CR<0.10時(shí),就認(rèn)為判斷矩陣具有令人滿意的一致性;當(dāng)CR≥0.10時(shí),不具有令人滿意的一致性,需要調(diào)整矩陣,直至滿意為止。
通過(guò)計(jì)算,得到評(píng)價(jià)指標(biāo)的層次單排序及其隨機(jī)一致性比例,表明排序結(jié)果具有一致性。
2.2.2層次總排序及其一致性檢驗(yàn)層次總排序是利用同一層次中所有層次單排序的結(jié)果,計(jì)算針對(duì)上一層次而言,本層次所有因素重要性的權(quán)值,是層次單排序的加權(quán)組合。同層次單排序一樣,層次總排序也要進(jìn)行一致性檢驗(yàn),其檢驗(yàn)方法與層次單排序相同,結(jié)果由CR來(lái)檢驗(yàn)判斷矩陣是否具有令人滿意的一致性。
通過(guò)計(jì)算,總目標(biāo)層(A)的一致性為0;綜合評(píng)價(jià)層(B)的一致性為0;指標(biāo)評(píng)價(jià)層(C),生境結(jié)構(gòu)(C1)的一致性為0.08,生物結(jié)構(gòu)(C2)的一致性為0.02,生產(chǎn)功能(C3)的一致性為0,生態(tài)功能(C4)的一致性為0.09。判斷矩陣具有令人滿意的一致性,得出各指標(biāo)最終權(quán)重,見(jiàn)圖2。
從圖2看出水源保證水平的權(quán)重最大,濕地的水資源狀況對(duì)濕地的生態(tài)系統(tǒng)影響最大。水源在一定程度上決定著濕地生境結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)的狀態(tài),進(jìn)而影響濕地各功能的發(fā)揮。
2.3綜合評(píng)價(jià)指數(shù)
目前生態(tài)指標(biāo)沒(méi)有統(tǒng)一賦值標(biāo)準(zhǔn),本研究將濕地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)分為5級(jí):很健康、健康、亞健康、不健康、疾?。郏保埃?,賦值1.00~0.00,得到各濕地賦值結(jié)果。
為了反映河北省自然濕地生態(tài)健康狀況,采用綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI (Comprehensive Evaluation Index)來(lái)作為評(píng)價(jià)濕地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)的依據(jù)。綜合評(píng)價(jià)指數(shù)計(jì)算公式為:
CEI=■I■W■
式中: I■為單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)分值;W■為評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值;n為評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2。
生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)可作為判斷濕地生態(tài)現(xiàn)狀類(lèi)型的依據(jù),按照濕地自然保護(hù)區(qū)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),濕地的綜合指數(shù)也可以分為5個(gè)等級(jí)[11,12]:①1.00≥CEI>0.85;②0.85≥CEI>0.70;③0.70≥CEI>0.50;④0.50≥CEI>0.35;⑤CEI≤0.35。
將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI介于1.00和0.85的類(lèi)型定為生態(tài)系統(tǒng)很健康的濕地,表示人類(lèi)活動(dòng)對(duì)濕地的影響較輕或人類(lèi)對(duì)濕地的開(kāi)發(fā)利用是合理的;將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI介于0.85和0.70之間的類(lèi)型定為生態(tài)系統(tǒng)健康的濕地,表示人類(lèi)活動(dòng)對(duì)濕地的干擾明顯或人類(lèi)對(duì)濕地的開(kāi)發(fā)利用是合理的,如果人類(lèi)干擾增大,濕地生態(tài)環(huán)境將會(huì)惡化;將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI介于0.70和0.50之間的類(lèi)型定為生態(tài)系統(tǒng)亞健康的濕地,表示生境結(jié)構(gòu)受到一定程度的破壞,服務(wù)功能價(jià)值在一定程度上有所下降,但消除外界威脅后能夠?qū)崿F(xiàn)自然恢復(fù);將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI介于0.50和0.35之間的濕地定為生態(tài)系統(tǒng)不健康的濕地,表示人類(lèi)不合理開(kāi)發(fā)利用濕地的某些自然資源,而導(dǎo)致濕地出現(xiàn)一定程度的退化,難以自我維持,須借助人工措施使其逐漸恢復(fù);將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI小于等于0.35的濕地類(lèi)型定為生態(tài)環(huán)境較差的病態(tài)濕地,表示此濕地已遭到人類(lèi)活動(dòng)的嚴(yán)重干擾,嚴(yán)重退化,必須采取相應(yīng)的人工修復(fù)措施。表3為濕地生態(tài)系統(tǒng)綜合指數(shù)分級(jí)及其標(biāo)準(zhǔn)。
經(jīng)計(jì)算,河北省濕地的生態(tài)系統(tǒng)分為3個(gè)等級(jí)。①生態(tài)系統(tǒng)亞健康的濕地:南大港濕地、唐海濕地、白洋淀濕地、衡水湖濕地、冶河濕地;②生態(tài)系統(tǒng)不健康的濕地:七里海濕地、海興濕地、永年洼濕地、群英湖濕地、閃電河濕地;③生態(tài)系統(tǒng)病態(tài)的濕地:黃蓋淖濕地。其中,群英湖濕地和黃蓋淖濕地都經(jīng)過(guò)重建重新蓄水,群英湖濕地人工植被較多,自然性較差。
3結(jié)論
河北省濕地資源豐富,類(lèi)型多樣,通過(guò)對(duì)重點(diǎn)自然濕地生態(tài)健康評(píng)價(jià)的計(jì)算與分析,結(jié)果表明:
1)從生態(tài)保護(hù)為主的角度來(lái)看,水源保證水平權(quán)重最大,洪水調(diào)節(jié)功能權(quán)重最小。水源在一定程度上決定著濕地生境結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)的狀態(tài),進(jìn)而影響濕地各功能的發(fā)揮。河北省的濕地洪水調(diào)節(jié)功能較弱。
2)河北省濕地主要處于亞健康、不健康和疾病狀態(tài)。由好到差依次是白洋淀濕地、南大港濕地、衡水湖濕地、唐海濕地、冶河濕地、閃電河濕地、群英湖濕地、海興濕地、七里海濕地、永年洼濕地、黃蓋淖濕地。
參考文獻(xiàn):
[1] 崔麗娟,張明祥. 濕地評(píng)價(jià)研究概述[J]. 世界林業(yè)研究,2002,15(6):46-53.
[2] 孟麗靜,王仁德,張寶藏,等. 河北省典型濕地生態(tài)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)及其調(diào)控對(duì)策[J]. 中國(guó)水土保持科學(xué),2008,6(6):107-111.
[3] 李文艷,陳慶鋒,李平. 濕地評(píng)價(jià)方法研究綜述[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(15):8135-8137.
[4] 程實(shí),張懷清,陳永富. 興凱湖濕地資源綜合評(píng)價(jià)研究[J]. 林業(yè)科學(xué)研究,2008,21(增刊):85-90.
[5]張崢,張建文.濕地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù),1999,18(6):283-285.
[6] 賈久滿,郝曉輝. 濕地生物多樣性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系研究[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,49(8):1877-1879.
[7] 張義文. 南大港濕地保護(hù)研究[M]. 西安:西安地圖出版社,2005.
[8] 吳春篤,石馳,張波,等. 北固山濕地AHP方法生態(tài)評(píng)價(jià)[J].人民長(zhǎng)江,2007,38(1):78-80.
[9] 李洪遠(yuǎn),孟偉慶. 濱海濕地環(huán)境演變與生態(tài)恢復(fù)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2012.
[10] 王秀明,李洪遠(yuǎn),孟偉慶. 基于模糊綜合評(píng)價(jià)模型的天津?yàn)I海新區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)[J].濕地科學(xué)與管理,2010,6(3):19-23.
[11] 鄭允文,薛達(dá)元,張更生. 我國(guó)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[J]. 農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,1994,10(3):22-25.
[12] 陳傳明,林忠. 紅樹(shù)林濕地自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)評(píng)價(jià)[J]. 林業(yè)建設(shè),2009(1):41-43.
2.1.3指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)綜合濕地內(nèi)部生態(tài)結(jié)構(gòu)和外部服務(wù)功能的表現(xiàn),將指標(biāo)體系分為總目標(biāo)層(A),對(duì)河北省自然濕地進(jìn)行生態(tài)健康評(píng)價(jià);綜合評(píng)價(jià)層(B),采用濕地結(jié)構(gòu)指標(biāo)和功能指標(biāo)反映總目標(biāo)層的價(jià)值;指標(biāo)評(píng)價(jià)層(C),是綜合評(píng)價(jià)層指標(biāo)的亞類(lèi),反映綜合評(píng)價(jià)層的價(jià)值;具體指標(biāo)層(D),是評(píng)價(jià)河北省自然濕地生態(tài)健康狀況的具體指標(biāo)。濕地生態(tài)系統(tǒng)的指標(biāo)分系統(tǒng)、分層次構(gòu)成的樹(shù)狀層次結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
2.2判斷矩陣的構(gòu)造及一致性檢驗(yàn)
判斷矩陣表示針對(duì)上一層次某一元素,來(lái)評(píng)定該層次中各有關(guān)元素相對(duì)重要性的狀況。重要性值的評(píng)定方法,采用1-9標(biāo)度方法[8],具體見(jiàn)表1。參照濱海濕地環(huán)境演變與生態(tài)恢復(fù)[9]中提到的濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)退化程度診斷分析,建立判斷矩陣。如果兩因素反向比較,則得到重要性標(biāo)度的倒數(shù),即如果bi∶bj=bij,則bj∶bi=bji=1/bij。
一致性檢驗(yàn)需要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行層次單排序及其一致性檢驗(yàn)和層次總排序及其一致性檢驗(yàn)。2.2.1層次單排序及其一致性檢驗(yàn)層次單排序的目的是確定本層次與上一層次有聯(lián)系的各元素重要性次序的權(quán)重值。層次單排序是本層次所有因素相對(duì)上一層次的重要性進(jìn)行排序的基礎(chǔ)。為了檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性,需要計(jì)算它的一致性指標(biāo)CI(Coincident Index) :
CI=(λ■-n)/(n-1)
當(dāng)CI=0時(shí),矩陣具有完全一致性;CI愈大,矩陣的一致性就愈差。檢驗(yàn)判斷矩陣是否具有完全一致性,還需將CI與平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI(Mean Randomly Consistency Index)進(jìn)行比較。一般情況下,1或2階判斷矩陣總具有完全一致性。2階以上的判斷矩陣一致性指標(biāo)CI和同階的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI之比,稱(chēng)為隨機(jī)一致性比例CR(Randomly Consistency Ratio)。CR常用來(lái)檢驗(yàn)判斷矩陣是否具令人滿意的一致性,公式如下:
CR=CI/RI
一般情況下,當(dāng)CR<0.10時(shí),就認(rèn)為判斷矩陣具有令人滿意的一致性;當(dāng)CR≥0.10時(shí),不具有令人滿意的一致性,需要調(diào)整矩陣,直至滿意為止。
通過(guò)計(jì)算,得到評(píng)價(jià)指標(biāo)的層次單排序及其隨機(jī)一致性比例,表明排序結(jié)果具有一致性。
2.2.2層次總排序及其一致性檢驗(yàn)層次總排序是利用同一層次中所有層次單排序的結(jié)果,計(jì)算針對(duì)上一層次而言,本層次所有因素重要性的權(quán)值,是層次單排序的加權(quán)組合。同層次單排序一樣,層次總排序也要進(jìn)行一致性檢驗(yàn),其檢驗(yàn)方法與層次單排序相同,結(jié)果由CR來(lái)檢驗(yàn)判斷矩陣是否具有令人滿意的一致性。
通過(guò)計(jì)算,總目標(biāo)層(A)的一致性為0;綜合評(píng)價(jià)層(B)的一致性為0;指標(biāo)評(píng)價(jià)層(C),生境結(jié)構(gòu)(C1)的一致性為0.08,生物結(jié)構(gòu)(C2)的一致性為0.02,生產(chǎn)功能(C3)的一致性為0,生態(tài)功能(C4)的一致性為0.09。判斷矩陣具有令人滿意的一致性,得出各指標(biāo)最終權(quán)重,見(jiàn)圖2。
從圖2看出水源保證水平的權(quán)重最大,濕地的水資源狀況對(duì)濕地的生態(tài)系統(tǒng)影響最大。水源在一定程度上決定著濕地生境結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)的狀態(tài),進(jìn)而影響濕地各功能的發(fā)揮。
2.3綜合評(píng)價(jià)指數(shù)
目前生態(tài)指標(biāo)沒(méi)有統(tǒng)一賦值標(biāo)準(zhǔn),本研究將濕地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)分為5級(jí):很健康、健康、亞健康、不健康、疾病[10],賦值1.00~0.00,得到各濕地賦值結(jié)果。
為了反映河北省自然濕地生態(tài)健康狀況,采用綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI (Comprehensive Evaluation Index)來(lái)作為評(píng)價(jià)濕地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)的依據(jù)。綜合評(píng)價(jià)指數(shù)計(jì)算公式為:
CEI=■I■W■
式中: I■為單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)分值;W■為評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值;n為評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2。
生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)可作為判斷濕地生態(tài)現(xiàn)狀類(lèi)型的依據(jù),按照濕地自然保護(hù)區(qū)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),濕地的綜合指數(shù)也可以分為5個(gè)等級(jí)[11,12]:①1.00≥CEI>0.85;②0.85≥CEI>0.70;③0.70≥CEI>0.50;④0.50≥CEI>0.35;⑤CEI≤0.35。
將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI介于1.00和0.85的類(lèi)型定為生態(tài)系統(tǒng)很健康的濕地,表示人類(lèi)活動(dòng)對(duì)濕地的影響較輕或人類(lèi)對(duì)濕地的開(kāi)發(fā)利用是合理的;將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI介于0.85和0.70之間的類(lèi)型定為生態(tài)系統(tǒng)健康的濕地,表示人類(lèi)活動(dòng)對(duì)濕地的干擾明顯或人類(lèi)對(duì)濕地的開(kāi)發(fā)利用是合理的,如果人類(lèi)干擾增大,濕地生態(tài)環(huán)境將會(huì)惡化;將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI介于0.70和0.50之間的類(lèi)型定為生態(tài)系統(tǒng)亞健康的濕地,表示生境結(jié)構(gòu)受到一定程度的破壞,服務(wù)功能價(jià)值在一定程度上有所下降,但消除外界威脅后能夠?qū)崿F(xiàn)自然恢復(fù);將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI介于0.50和0.35之間的濕地定為生態(tài)系統(tǒng)不健康的濕地,表示人類(lèi)不合理開(kāi)發(fā)利用濕地的某些自然資源,而導(dǎo)致濕地出現(xiàn)一定程度的退化,難以自我維持,須借助人工措施使其逐漸恢復(fù);將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI小于等于0.35的濕地類(lèi)型定為生態(tài)環(huán)境較差的病態(tài)濕地,表示此濕地已遭到人類(lèi)活動(dòng)的嚴(yán)重干擾,嚴(yán)重退化,必須采取相應(yīng)的人工修復(fù)措施。表3為濕地生態(tài)系統(tǒng)綜合指數(shù)分級(jí)及其標(biāo)準(zhǔn)。
經(jīng)計(jì)算,河北省濕地的生態(tài)系統(tǒng)分為3個(gè)等級(jí)。①生態(tài)系統(tǒng)亞健康的濕地:南大港濕地、唐海濕地、白洋淀濕地、衡水湖濕地、冶河濕地;②生態(tài)系統(tǒng)不健康的濕地:七里海濕地、海興濕地、永年洼濕地、群英湖濕地、閃電河濕地;③生態(tài)系統(tǒng)病態(tài)的濕地:黃蓋淖濕地。其中,群英湖濕地和黃蓋淖濕地都經(jīng)過(guò)重建重新蓄水,群英湖濕地人工植被較多,自然性較差。
3結(jié)論
河北省濕地資源豐富,類(lèi)型多樣,通過(guò)對(duì)重點(diǎn)自然濕地生態(tài)健康評(píng)價(jià)的計(jì)算與分析,結(jié)果表明:
1)從生態(tài)保護(hù)為主的角度來(lái)看,水源保證水平權(quán)重最大,洪水調(diào)節(jié)功能權(quán)重最小。水源在一定程度上決定著濕地生境結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)的狀態(tài),進(jìn)而影響濕地各功能的發(fā)揮。河北省的濕地洪水調(diào)節(jié)功能較弱。
2)河北省濕地主要處于亞健康、不健康和疾病狀態(tài)。由好到差依次是白洋淀濕地、南大港濕地、衡水湖濕地、唐海濕地、冶河濕地、閃電河濕地、群英湖濕地、海興濕地、七里海濕地、永年洼濕地、黃蓋淖濕地。
參考文獻(xiàn):
[1] 崔麗娟,張明祥. 濕地評(píng)價(jià)研究概述[J]. 世界林業(yè)研究,2002,15(6):46-53.
[2] 孟麗靜,王仁德,張寶藏,等. 河北省典型濕地生態(tài)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)及其調(diào)控對(duì)策[J]. 中國(guó)水土保持科學(xué),2008,6(6):107-111.
[3] 李文艷,陳慶鋒,李平. 濕地評(píng)價(jià)方法研究綜述[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(15):8135-8137.
[4] 程實(shí),張懷清,陳永富. 興凱湖濕地資源綜合評(píng)價(jià)研究[J]. 林業(yè)科學(xué)研究,2008,21(增刊):85-90.
[5]張崢,張建文.濕地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù),1999,18(6):283-285.
[6] 賈久滿,郝曉輝. 濕地生物多樣性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系研究[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,49(8):1877-1879.
[7] 張義文. 南大港濕地保護(hù)研究[M]. 西安:西安地圖出版社,2005.
[8] 吳春篤,石馳,張波,等. 北固山濕地AHP方法生態(tài)評(píng)價(jià)[J].人民長(zhǎng)江,2007,38(1):78-80.
[9] 李洪遠(yuǎn),孟偉慶. 濱海濕地環(huán)境演變與生態(tài)恢復(fù)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2012.
[10] 王秀明,李洪遠(yuǎn),孟偉慶. 基于模糊綜合評(píng)價(jià)模型的天津?yàn)I海新區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)[J].濕地科學(xué)與管理,2010,6(3):19-23.
[11] 鄭允文,薛達(dá)元,張更生. 我國(guó)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[J]. 農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,1994,10(3):22-25.
[12] 陳傳明,林忠. 紅樹(shù)林濕地自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)評(píng)價(jià)[J]. 林業(yè)建設(shè),2009(1):41-43.
2.1.3指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)綜合濕地內(nèi)部生態(tài)結(jié)構(gòu)和外部服務(wù)功能的表現(xiàn),將指標(biāo)體系分為總目標(biāo)層(A),對(duì)河北省自然濕地進(jìn)行生態(tài)健康評(píng)價(jià);綜合評(píng)價(jià)層(B),采用濕地結(jié)構(gòu)指標(biāo)和功能指標(biāo)反映總目標(biāo)層的價(jià)值;指標(biāo)評(píng)價(jià)層(C),是綜合評(píng)價(jià)層指標(biāo)的亞類(lèi),反映綜合評(píng)價(jià)層的價(jià)值;具體指標(biāo)層(D),是評(píng)價(jià)河北省自然濕地生態(tài)健康狀況的具體指標(biāo)。濕地生態(tài)系統(tǒng)的指標(biāo)分系統(tǒng)、分層次構(gòu)成的樹(shù)狀層次結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
2.2判斷矩陣的構(gòu)造及一致性檢驗(yàn)
判斷矩陣表示針對(duì)上一層次某一元素,來(lái)評(píng)定該層次中各有關(guān)元素相對(duì)重要性的狀況。重要性值的評(píng)定方法,采用1-9標(biāo)度方法[8],具體見(jiàn)表1。參照濱海濕地環(huán)境演變與生態(tài)恢復(fù)[9]中提到的濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)退化程度診斷分析,建立判斷矩陣。如果兩因素反向比較,則得到重要性標(biāo)度的倒數(shù),即如果bi∶bj=bij,則bj∶bi=bji=1/bij。
一致性檢驗(yàn)需要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行層次單排序及其一致性檢驗(yàn)和層次總排序及其一致性檢驗(yàn)。2.2.1層次單排序及其一致性檢驗(yàn)層次單排序的目的是確定本層次與上一層次有聯(lián)系的各元素重要性次序的權(quán)重值。層次單排序是本層次所有因素相對(duì)上一層次的重要性進(jìn)行排序的基礎(chǔ)。為了檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性,需要計(jì)算它的一致性指標(biāo)CI(Coincident Index) :
CI=(λ■-n)/(n-1)
當(dāng)CI=0時(shí),矩陣具有完全一致性;CI愈大,矩陣的一致性就愈差。檢驗(yàn)判斷矩陣是否具有完全一致性,還需將CI與平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI(Mean Randomly Consistency Index)進(jìn)行比較。一般情況下,1或2階判斷矩陣總具有完全一致性。2階以上的判斷矩陣一致性指標(biāo)CI和同階的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI之比,稱(chēng)為隨機(jī)一致性比例CR(Randomly Consistency Ratio)。CR常用來(lái)檢驗(yàn)判斷矩陣是否具令人滿意的一致性,公式如下:
CR=CI/RI
一般情況下,當(dāng)CR<0.10時(shí),就認(rèn)為判斷矩陣具有令人滿意的一致性;當(dāng)CR≥0.10時(shí),不具有令人滿意的一致性,需要調(diào)整矩陣,直至滿意為止。
通過(guò)計(jì)算,得到評(píng)價(jià)指標(biāo)的層次單排序及其隨機(jī)一致性比例,表明排序結(jié)果具有一致性。
2.2.2層次總排序及其一致性檢驗(yàn)層次總排序是利用同一層次中所有層次單排序的結(jié)果,計(jì)算針對(duì)上一層次而言,本層次所有因素重要性的權(quán)值,是層次單排序的加權(quán)組合。同層次單排序一樣,層次總排序也要進(jìn)行一致性檢驗(yàn),其檢驗(yàn)方法與層次單排序相同,結(jié)果由CR來(lái)檢驗(yàn)判斷矩陣是否具有令人滿意的一致性。
通過(guò)計(jì)算,總目標(biāo)層(A)的一致性為0;綜合評(píng)價(jià)層(B)的一致性為0;指標(biāo)評(píng)價(jià)層(C),生境結(jié)構(gòu)(C1)的一致性為0.08,生物結(jié)構(gòu)(C2)的一致性為0.02,生產(chǎn)功能(C3)的一致性為0,生態(tài)功能(C4)的一致性為0.09。判斷矩陣具有令人滿意的一致性,得出各指標(biāo)最終權(quán)重,見(jiàn)圖2。
從圖2看出水源保證水平的權(quán)重最大,濕地的水資源狀況對(duì)濕地的生態(tài)系統(tǒng)影響最大。水源在一定程度上決定著濕地生境結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)的狀態(tài),進(jìn)而影響濕地各功能的發(fā)揮。
2.3綜合評(píng)價(jià)指數(shù)
目前生態(tài)指標(biāo)沒(méi)有統(tǒng)一賦值標(biāo)準(zhǔn),本研究將濕地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)分為5級(jí):很健康、健康、亞健康、不健康、疾?。郏保埃荩x值1.00~0.00,得到各濕地賦值結(jié)果。
為了反映河北省自然濕地生態(tài)健康狀況,采用綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI (Comprehensive Evaluation Index)來(lái)作為評(píng)價(jià)濕地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)的依據(jù)。綜合評(píng)價(jià)指數(shù)計(jì)算公式為:
CEI=■I■W■
式中: I■為單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)分值;W■為評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值;n為評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2。
生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)可作為判斷濕地生態(tài)現(xiàn)狀類(lèi)型的依據(jù),按照濕地自然保護(hù)區(qū)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),濕地的綜合指數(shù)也可以分為5個(gè)等級(jí)[11,12]:①1.00≥CEI>0.85;②0.85≥CEI>0.70;③0.70≥CEI>0.50;④0.50≥CEI>0.35;⑤CEI≤0.35。
將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI介于1.00和0.85的類(lèi)型定為生態(tài)系統(tǒng)很健康的濕地,表示人類(lèi)活動(dòng)對(duì)濕地的影響較輕或人類(lèi)對(duì)濕地的開(kāi)發(fā)利用是合理的;將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI介于0.85和0.70之間的類(lèi)型定為生態(tài)系統(tǒng)健康的濕地,表示人類(lèi)活動(dòng)對(duì)濕地的干擾明顯或人類(lèi)對(duì)濕地的開(kāi)發(fā)利用是合理的,如果人類(lèi)干擾增大,濕地生態(tài)環(huán)境將會(huì)惡化;將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI介于0.70和0.50之間的類(lèi)型定為生態(tài)系統(tǒng)亞健康的濕地,表示生境結(jié)構(gòu)受到一定程度的破壞,服務(wù)功能價(jià)值在一定程度上有所下降,但消除外界威脅后能夠?qū)崿F(xiàn)自然恢復(fù);將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI介于0.50和0.35之間的濕地定為生態(tài)系統(tǒng)不健康的濕地,表示人類(lèi)不合理開(kāi)發(fā)利用濕地的某些自然資源,而導(dǎo)致濕地出現(xiàn)一定程度的退化,難以自我維持,須借助人工措施使其逐漸恢復(fù);將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI小于等于0.35的濕地類(lèi)型定為生態(tài)環(huán)境較差的病態(tài)濕地,表示此濕地已遭到人類(lèi)活動(dòng)的嚴(yán)重干擾,嚴(yán)重退化,必須采取相應(yīng)的人工修復(fù)措施。表3為濕地生態(tài)系統(tǒng)綜合指數(shù)分級(jí)及其標(biāo)準(zhǔn)。
經(jīng)計(jì)算,河北省濕地的生態(tài)系統(tǒng)分為3個(gè)等級(jí)。①生態(tài)系統(tǒng)亞健康的濕地:南大港濕地、唐海濕地、白洋淀濕地、衡水湖濕地、冶河濕地;②生態(tài)系統(tǒng)不健康的濕地:七里海濕地、海興濕地、永年洼濕地、群英湖濕地、閃電河濕地;③生態(tài)系統(tǒng)病態(tài)的濕地:黃蓋淖濕地。其中,群英湖濕地和黃蓋淖濕地都經(jīng)過(guò)重建重新蓄水,群英湖濕地人工植被較多,自然性較差。
3結(jié)論
河北省濕地資源豐富,類(lèi)型多樣,通過(guò)對(duì)重點(diǎn)自然濕地生態(tài)健康評(píng)價(jià)的計(jì)算與分析,結(jié)果表明:
1)從生態(tài)保護(hù)為主的角度來(lái)看,水源保證水平權(quán)重最大,洪水調(diào)節(jié)功能權(quán)重最小。水源在一定程度上決定著濕地生境結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)的狀態(tài),進(jìn)而影響濕地各功能的發(fā)揮。河北省的濕地洪水調(diào)節(jié)功能較弱。
2)河北省濕地主要處于亞健康、不健康和疾病狀態(tài)。由好到差依次是白洋淀濕地、南大港濕地、衡水湖濕地、唐海濕地、冶河濕地、閃電河濕地、群英湖濕地、海興濕地、七里海濕地、永年洼濕地、黃蓋淖濕地。
參考文獻(xiàn):
[1] 崔麗娟,張明祥. 濕地評(píng)價(jià)研究概述[J]. 世界林業(yè)研究,2002,15(6):46-53.
[2] 孟麗靜,王仁德,張寶藏,等. 河北省典型濕地生態(tài)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)及其調(diào)控對(duì)策[J]. 中國(guó)水土保持科學(xué),2008,6(6):107-111.
[3] 李文艷,陳慶鋒,李平. 濕地評(píng)價(jià)方法研究綜述[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(15):8135-8137.
[4] 程實(shí),張懷清,陳永富. 興凱湖濕地資源綜合評(píng)價(jià)研究[J]. 林業(yè)科學(xué)研究,2008,21(增刊):85-90.
[5]張崢,張建文.濕地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù),1999,18(6):283-285.
[6] 賈久滿,郝曉輝. 濕地生物多樣性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系研究[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,49(8):1877-1879.
[7] 張義文. 南大港濕地保護(hù)研究[M]. 西安:西安地圖出版社,2005.
[8] 吳春篤,石馳,張波,等. 北固山濕地AHP方法生態(tài)評(píng)價(jià)[J].人民長(zhǎng)江,2007,38(1):78-80.
[9] 李洪遠(yuǎn),孟偉慶. 濱海濕地環(huán)境演變與生態(tài)恢復(fù)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2012.
[10] 王秀明,李洪遠(yuǎn),孟偉慶. 基于模糊綜合評(píng)價(jià)模型的天津?yàn)I海新區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)[J].濕地科學(xué)與管理,2010,6(3):19-23.
[11] 鄭允文,薛達(dá)元,張更生. 我國(guó)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[J]. 農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,1994,10(3):22-25.
[12] 陳傳明,林忠. 紅樹(shù)林濕地自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)評(píng)價(jià)[J]. 林業(yè)建設(shè),2009(1):41-43.