李怡,殷克東,,c,金雪,李雪梅,c
(中國海洋大學(xué)a.海洋與大氣學(xué)院;b.經(jīng)濟學(xué)院;c.海洋發(fā)展研究院(教育部人文社會科學(xué)重點研究基地),山東青島266100)
濱海濕地處于海洋生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)的交錯區(qū)域,是地球上獨特的生態(tài)系統(tǒng)。地球上的眾多濕地具備控制污染源、調(diào)蓄洪水等生態(tài)功能,并支持人類社會經(jīng)濟文化發(fā)展的各種需要。健康的濱海濕地能協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展與區(qū)域生態(tài)關(guān)系,為周邊城市提供了良好的經(jīng)濟、生態(tài)和文化發(fā)展基礎(chǔ)。自工業(yè)社會以來,在全球自然因素變化及人類經(jīng)濟社會活動的影響下,濱海濕地逐漸退化,其脆弱性也日益顯著。濕地退化造成其生態(tài)服務(wù)功能下降,威脅人類經(jīng)濟文化社會的可持續(xù)發(fā)展及周邊國家海岸帶安全,引起全球各個國家的廣泛關(guān)注。
目前國際上關(guān)于濱海濕地的研究主要有濕地管理及保護政策、濕地演化交替過程、濕地生物多樣性、濕地評估(包括濕地功能評價、濕地價值評價、濕地退化評價、濕地脆弱性評價,并側(cè)重于評價標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)和等級等)、濕地景觀格局變化、濕地恢復(fù)與重建、3s(RS、GIS、GPS)技術(shù)在濕地方面的應(yīng)用等[1-9]。
本文研究的濱海濕地退化評估是利用濱海濕地自身生態(tài)指標(biāo)及人為干預(yù)因素等,應(yīng)用數(shù)學(xué)、生態(tài)學(xué)等學(xué)科方法科學(xué)評價濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的退化狀態(tài),包括濱海濕地生境健康狀態(tài)、生態(tài)破壞程度等;濕地損失評估是根據(jù)濕地生態(tài)服務(wù)價值指標(biāo),應(yīng)用相應(yīng)的科學(xué)方法評估濕地在一定的退化狀態(tài)下所造成的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值損失程度。本文構(gòu)建濱海濕地退化評估體系和損失評估體系,以膠州灣濱海濕地為研究對象,評估濱海濕地的退化程度和損失程度;分別計算2005年、2010年及2015年膠州灣濱海濕地的退化和損失程度,分析濱海濕地退化與其損失間的復(fù)雜關(guān)系,為濱海濕地的恢復(fù)和管理提供科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)。
為客觀反映濱海濕地的損失狀況,根據(jù)濕地退化原因(見下頁表1),建立3個等級的濱海濕地退化評價指標(biāo)體系(見圖1):第一等級為目標(biāo)層,用濱海濕地系統(tǒng)的退化程度來表示;第二等級為要素層,包括人為因素和自然因素兩方面;第三個等級為指標(biāo)層,包含13個指標(biāo)。
圖1 濱海濕地退化評估指標(biāo)體系
表1 濕地退化原因及退化評估指標(biāo)選取
由于濱海濕地的自然因素和人類活動相互作用、相互影響,對濱海濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值造成了損失。根據(jù)濱海濕地提供的生態(tài)服務(wù)功能類型,建立濱海濕地損失評估指標(biāo)體系(見圖2):第一等級為目標(biāo)層,用濱海濕地系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值損失程度來表示;第二等級為要素層,包括供給服務(wù)損失、調(diào)節(jié)服務(wù)損失以及支持服務(wù)損失和文化服務(wù)損失四方面;第三個等級為指標(biāo)層,包括9個指標(biāo)。
圖2 濱海濕地損失評估指標(biāo)體系
(1)海產(chǎn)品損失。海產(chǎn)品包括濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)各類養(yǎng)殖和捕撈的海產(chǎn)品。根據(jù)海洋與漁業(yè)局調(diào)查結(jié)果,全國濱海濕地的魚類及其他海產(chǎn)品的種類和數(shù)量每年都不同程度的減少。
(2)原料損失。蘆葦和原鹽是濱海濕地能為人類社會提供的主要原料。濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的原鹽供給量比重較大。原料損失主要依據(jù)原鹽產(chǎn)出減少率為主。
(3)氧氣損失。濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)中的植被及周圍水域中的各種藻類植物光合作用產(chǎn)生的氧氣是濕地氧氣生產(chǎn)的主要來源。因此植被覆蓋率以及藻類植物的減少率是氧氣損失的主要依據(jù)。
(4)氣候調(diào)節(jié)損失。主要觀測濱海濕地植被中溫室氣體排放量的變化率。
(5)水質(zhì)凈化損失。納潮量控制著濱海濕地的自凈能力,水質(zhì)凈化損失主要依據(jù)納潮量的下降率。
(6)濕地生境損失。濕地生境,即濕地棲息地,指濕地系統(tǒng)中所有生物組成的群落所棲居的地方,包括濕地系統(tǒng)中一切生態(tài)因子。濕地面積的減少破壞了其生態(tài)系統(tǒng)中動植物、微生物等生存的基礎(chǔ),造成景觀大規(guī)模消失和生物多樣性下降。
(7)減緩?fù)寥狼治g價值損失。濕地生態(tài)系統(tǒng)具有減緩?fù)寥狼治g的生態(tài)服務(wù)功能,但隨著濕地退化、污染情況的加重,使其減緩?fù)寥狼治g的生態(tài)服務(wù)價值大大下降。
(8)文化產(chǎn)業(yè)損失。海洋及海岸帶,是教育文化活動的溫床。據(jù)研究,文化價值可以由海岸線至海域0.5km處計算得到,中國文化價值平均值為5569元/hm2·a[10]。
(9)旅游損失。濱海濕地獨特的景觀,能吸引眾多游客,但由于濱海濕地面積的減少,使?jié)竦鼐坝^的質(zhì)量下降和數(shù)量減少,給旅游業(yè)帶來損失。
本文以膠州灣濱海濕地為例,運用設(shè)定的退化和損失體系,對濱海濕地進行評估,其中退化評估數(shù)據(jù)主要來源于青島市歷年海洋環(huán)境公報、青島市海洋與漁業(yè)局統(tǒng)計資料、青島市歷年統(tǒng)計年鑒以及文獻資料[11-13]。
對獲得的膠州灣濱海濕地數(shù)據(jù)進行定性分析和定量分析,采用閾值設(shè)定的方法能夠相對簡單地評價濕地的退化情況。進行膠州灣濱海濕地退化評估時將借鑒張曉龍的退化評估方法[7]。
(1)指標(biāo)閾值設(shè)立及權(quán)重賦予
對所建立的退化評估指標(biāo)和損失評估指標(biāo)進行閾值設(shè)定和權(quán)重賦予(見下頁表2),每一個指標(biāo)都有明確的閾值與其實際狀態(tài)相對應(yīng),對相應(yīng)的閾值賦予一定的分?jǐn)?shù)。各指標(biāo)的閾值和權(quán)重根據(jù)國家發(fā)布的相關(guān)調(diào)查結(jié)果和專家文獻[7-9]的相關(guān)結(jié)論設(shè)定。
(2)計算退化指數(shù)
將各指標(biāo)得分帶入公式中:
表2 膠州灣濱海濕地退化評估
其中,D為退化指數(shù),aj各指標(biāo)得分,wj為指標(biāo)權(quán)重。
(3)等級劃分
參考國家發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及文獻[7-9]進行等級劃分。根據(jù)濱海濕地退化得分,其退化程度劃分為未退化、輕度退化、中度退化、嚴(yán)重退化、喪失5個等級。
(1)未退化:退化指數(shù)≤20。表示濱海濕地具有健康的生態(tài)系統(tǒng),其功能結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,具有良好的經(jīng)濟、生態(tài)、社會功能。
(2)輕度退化:20<退化指數(shù)≤40。表示濱海濕地的生態(tài)系統(tǒng)雖遭到一定的損壞,但仍具備較強的自我恢復(fù)能力。
(3)中度退化:40<退化指數(shù)≤60。表示濱海濕地面積減少,其生態(tài)系統(tǒng)遭到較大程度的破壞,自我恢復(fù)能力較弱。
(4)嚴(yán)重退化:60<退化指數(shù)≤80。表示濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)功能已喪失自我恢復(fù)能力,退化嚴(yán)重,必須加強保護。
(5)喪失:80<退化指數(shù)。表示濱海濕地系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞,其生態(tài)功能已喪失,不可恢復(fù)。
根據(jù)所獲得的2015年數(shù)據(jù)及所建立的退化評估體系,將各指標(biāo)得分(見表3)代入公式,得到D=56.3,即2015年膠州灣濱海濕地處于中度退化狀態(tài),濕地面積減少近1/3,生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞,且自我恢復(fù)能力較弱。
表3 膠州灣濱海濕地退化評估指標(biāo)得分
由于自然因素影響和人類對資源過度開發(fā)掠取,導(dǎo)致自然濕地面積的大量減少,并造成濱海濕地生態(tài)功能下降、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)破壞、生物多樣性減少和資源喪失等一系列現(xiàn)象;濕地土地鹽漬化也是濕地退化的一方面,土地鹽漬化會改變植被景觀,造成植被覆蓋率損失。濕地面積減少會使處于該生態(tài)系統(tǒng)中的生物失去棲息地和食物,減低生物種類和數(shù)量,造成生物資源損失。風(fēng)暴潮和海平面上升等自然因素,加劇海岸侵蝕,加速膠州灣濱海濕地退化進程。相關(guān)部門應(yīng)及時采取相應(yīng)對策減緩濱海濕地退化速度。
由于有關(guān)濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)損失評估模型的文獻很少,本文在建立損失評估模型時,將結(jié)合膠州灣損失的自身特點建立相應(yīng)的綜合評估方法。
(1)指標(biāo)閾值設(shè)立
首先對所建立的損失評估指標(biāo)進行閾值設(shè)定(見表4),有關(guān)各指標(biāo)的閾值設(shè)定是根據(jù)國家發(fā)表的相關(guān)調(diào)查結(jié)果設(shè)立的。
(2)權(quán)重賦予
根據(jù)歷年來各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)對濕地服務(wù)價值的貢獻率,對指標(biāo)賦予權(quán)重。
(3)綜合評價
各指標(biāo)的分值乘以相應(yīng)的權(quán)重值,并相加,即加權(quán)相加,得出最終得分(濕地損失指數(shù))。
S為濕地損失指數(shù),zj為損失指標(biāo)所得分值,wj為損失指標(biāo)權(quán)重比
(4)評估等級劃分
根據(jù)計算得到的濱海濕地損失指數(shù),參考國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),將濱海濕地的損失程度劃分為4個等級:未損失、輕度損失、中度損失、和嚴(yán)重損失。
表4 膠州灣濱海濕地損失評估
按照以上評價方法,對各指標(biāo)得分權(quán)重相加得到濕地損失指數(shù),得出膠州灣濱海濕地損失情況。若損失指數(shù)≥70分,則為嚴(yán)重損失;50≤損失指數(shù)<70,則為中度損失;30≤損失指數(shù)<50,為輕度損失;損失指數(shù)<30,則為未損失。
根據(jù)所獲得的2015年數(shù)據(jù)及所建立的損失評估體系,將各指標(biāo)得分(見表5)代入公式,得到膠州灣濱海濕地損失評估的最終得分為59.5分,即2015年膠州灣濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值處于中度損失狀態(tài)。在自然和人為作用的相互影響下,膠州灣濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)受損嚴(yán)重。濕地退化中的環(huán)境污染,會加重濕地底質(zhì)、生物污染殘留,造成大量海產(chǎn)品及原料損失;環(huán)境污染也會部分影響濕地景觀,造成水質(zhì)凈化等生態(tài)服務(wù)功能的損失。濕地退化中的自然濕地面積減少極大程度上造成了濕地生境的損失;濕地退化導(dǎo)致濕地區(qū)域內(nèi)土壤抗腐蝕能力減弱。
表5 膠州灣濱海濕地損失指標(biāo)得分
濱海濕地退化是在人類對資源過度開發(fā)掠取和自然因素下造成的濱海濕地生態(tài)功能下降、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)破壞、生物多樣性減少和資源喪失的一系列現(xiàn)象。濕地退化和濕地損失兩者關(guān)系密不可分。為了探究膠州灣濱海濕地退化與損失的關(guān)系,利用2005年、2010年、和2015年三個年份的各指標(biāo)數(shù)據(jù)及這三個年份的濕地退化指數(shù)和濕地損失指數(shù)進行性對比分析。利用上文的濕地退化評估模型及損失評估模型,可算得2005年濕地退化指數(shù)為35.5,濕地損失指數(shù)為47.5,2010年濕地退化指數(shù)為46.6,濕地損失指數(shù)為53.5。
圖3 膠州灣濕地退化指數(shù)與各項指標(biāo)數(shù)據(jù)對比
由圖3(a)可知,濕地退化與濕地損失成正相關(guān)關(guān)系,濕地退化越嚴(yán)重,濕地損失就越嚴(yán)重。由圖3(b)、(c)、(d)、(e)可知由于膠州灣濱海濕地的退化,使其濕地的各項自然屬性的生態(tài)服務(wù)功能減弱,自然濕地面積不斷減少導(dǎo)致濕地生境價值不斷降低;濕地退化也伴隨著膠州灣海水污染加劇,使其周邊海域魚類、貝殼類等海產(chǎn)品生物種類和數(shù)量驟減,導(dǎo)致海洋捕撈量減少;由于人類對膠州灣濱海濕地的不斷開發(fā),使?jié)竦佧}田區(qū)面積不斷減少,產(chǎn)鹽量降低導(dǎo)致膠州灣濱海濕地的供給價值不斷降低;濕地納潮量的減少,使膠州灣的自凈能力減弱,加之赤潮、滸苔等現(xiàn)象的頻繁發(fā)生,導(dǎo)致濱海濕地水質(zhì)凈化價值減弱。
由圖3(f)可推測,近年來膠州灣旅游業(yè)發(fā)展蓬勃,對周邊地域的經(jīng)濟發(fā)展做出了許多貢獻,但也帶來了許多環(huán)境問題,例如旅游開發(fā)商對濱海濕地的開發(fā)掠奪使?jié)竦厣鷳B(tài)遭到破環(huán),旅游人口急劇增多加劇了濱海濕地的壓力,加速濱海濕地退化;濕地退化也將帶來一系列的濕地生態(tài)服務(wù)價值損失,不利于周邊經(jīng)濟發(fā)展。通道,并引水到淤沙區(qū),在雨季河汛期引進和儲蓄河水,遏制海平面上升造成的海水侵蝕情況,增大淡水濕地面積,改善鳥類及其他生物的生態(tài)環(huán)境,逐漸恢復(fù)其生態(tài)服務(wù)功能。
(4)加強濱海濕地動態(tài)監(jiān)測研究。建立膠州灣濱海濕地監(jiān)測站,加強對濱海濕地的動態(tài)監(jiān)測,掌控濱海濕地的健康狀況。
(5)對居民進行濕地宣傳教育。政府定時對周圍居民進行濱海濕地重要性和保護教育,提高居民自覺保護濱海濕地的積極性。
(6)加強濱海濕地植被種植。由于大量圍墾和污染,使濱海濕地植被覆蓋率下降,應(yīng)積極推進濱海濕地生態(tài)林建設(shè),增大植被覆蓋率。
本文通過構(gòu)建濱海濕地退化評估體系和損失評估體系,計算了2015年膠州灣濱海濕地的退化指數(shù)和損失指數(shù),評估膠州灣濱海濕地的退化程度和生態(tài)服務(wù)價值損失情況。利用2005年、2010年和2015年的數(shù)據(jù)進行計算分析,討論膠州灣濱海濕地退化與損失的關(guān)系,得到以下結(jié)論:
(1)膠州灣濱海濕地處于中度退化狀態(tài),濕地面積減少約1/3,生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞,且自我恢復(fù)能力較弱。濕地退化是自然因素和人為因素相互作用、相互影響的結(jié)果,其中人為不合理干預(yù)是濕地退化主要原因。
(2)根據(jù)濱海濕地損失評估體系,得出膠州灣濱海濕地處于中度損失,表現(xiàn)在生物資源損失嚴(yán)重、植被覆蓋率下降、濕地生境容量損失等。濕地在經(jīng)濟方面損失也十分嚴(yán)重,濕地供給資源中漁業(yè)資源損失尤為嚴(yán)重,損失約超過40%。
(3)膠州灣濱海濕地退化與損失呈正相關(guān)關(guān)系,濕地退化越嚴(yán)重,濕地損失就越嚴(yán)重。為遏制濱海濕地情況的惡化,必須重建濱海濕地生態(tài)系統(tǒng),修復(fù)生態(tài)功能,降低濕地退化速度,減少濕地損失。
根據(jù)所得出的結(jié)論提出以下建議:
(1)建立濕地保護區(qū)和濕地公園。對濱海濕地的功能價值進行評估,根據(jù)其不同的功能,對濱海濕地進行分類及分區(qū),建立相應(yīng)的濕地保護區(qū)和濕地公園。
(2)建立嚴(yán)格的污水排放政策法律。政府應(yīng)建立嚴(yán)格的污水排放制度,從而控制污染源,減少膠州灣的污染,減緩濱海濕地退化的速度。
(3)積極建立濱海濕地恢復(fù)工程。挖取膠州灣的輸沙
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