劉園園，程伍群，薄秋宇，鄭笑天，龐立軍，孫 童

（河北農業(yè)大學 城鄉(xiāng)建設學院，河北 保定071001）

關鍵字：白洋淀濕地；演變；健康評價

由于自然因素和人類活動的影響，白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)結構發(fā)生較大變化，生態(tài)功能逐漸減弱［1-2］。雄安新區(qū)水城共融生態(tài)城市的建設需要白洋淀為其提供良好的生態(tài)系統(tǒng)，故急需在了解白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀的基礎上，明確其演變的過程及影響因素。在此前提下，對白洋淀濕地進行健康評價，可為進一步的生態(tài)修復提供理論支持。

白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)處于動態(tài)變化之中，生態(tài)環(huán)境的惡化導致生態(tài)結構變化，進而影響濕地的生態(tài)過程和生態(tài)功能。針對白洋淀濕地出現(xiàn)的各種生態(tài)環(huán)境問題，各位學者進行了大量的研究。對于白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)的影響因素，李英華［3］認為入淀水量、淀區(qū)水位和蒸發(fā)量等水文特征的變化使淀內生物資源減少、濕地功能減弱。董娜［4］認為氣候因素和人類活動的雙重影響導致入淀水量減少，加快了濕地生態(tài)系統(tǒng)的退化的進程。對于白洋淀濕地的健康評價，鄧睿清［5］從水資源、生態(tài)、社會經濟子系統(tǒng)3 方面建立白洋淀濕地健康評價體系，認為生態(tài)系統(tǒng)處于不健康狀態(tài)。張彪等［6］從濕地功能方面構建白洋淀評價體系，認為白洋淀濕地生態(tài)環(huán)境質量一般。筆者參加了河北省保定水文水資源勘測局組織的2018 年白洋淀水生態(tài)環(huán)境調查，本文結合較多單位的歷史生態(tài)資料［7-12］，應用數(shù)理統(tǒng)計方法，分析白洋淀生態(tài)系統(tǒng)演變的影響因素，綜合評價白洋淀濕地健康狀態(tài)，為打造雄安新區(qū)優(yōu)美自然生態(tài)環(huán)境提供理論依據(jù)。

1 白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀及演變分析

1.1 白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)中水生生物群落包括大型水生植物、浮游生物、底棲生物及魚類等，它們與外界無機環(huán)境相互影響共同組成了白洋淀濕地復雜的生態(tài)系統(tǒng)。筆者在參加2018 年白洋淀水生態(tài)環(huán)境調查的基礎上，對白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀進 行分析。

白洋淀多數(shù)水域大型水生植物覆蓋度為60%左右，主要為一些耐污性較強的植物。蘆葦作為白洋淀的主要水生植被，能夠反映淀內生態(tài)環(huán)境狀況，在燒車淀等水環(huán)境較好的水域生長旺盛，而營養(yǎng)鹽含量較高的南劉莊等地，蘆葦相對較少。馬來眼子菜多小面積分布于道路兩側，芡實和菱角僅在小楊家淀發(fā)現(xiàn)人工種植的群落。

浮游植物主要為藍藻、綠藻和裸藻，而金藻和黃藻僅少數(shù)存在于水質較為清潔的水域。浮游動物空間分布的差異與環(huán)境條件有關，王家寨、圈頭等地養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達，營養(yǎng)鹽含量較高，龜甲輪蟲和臂尾輪蟲等富營養(yǎng)化指示種分布較多，生物密度相對偏高。底棲動物主要為螺類，且存在少數(shù)耐污的水絲蚓和搖蚊幼蟲，清污的蚌類僅發(fā)現(xiàn)背角無齒蚌。污水入淀口等水質較差的水域僅存少量耐污生物，污水經過一段流程凈化后，部分清污種類逐漸出現(xiàn)，生物多樣性增大，介于1 ～2 之間。

白洋淀魚類作為生態(tài)系統(tǒng)的高級消費者，影響著整個系統(tǒng)的生物量分布。調查發(fā)現(xiàn)魚類33 種，與50 年代相比減少39%，且多為小型魚，其中鯽魚為絕對優(yōu)勢種，一些大型經濟魚類和溯河魚類消失，導致魚類品種單一。

白洋淀濕地各生物群落在系統(tǒng)的營養(yǎng)結構中均具有重要作用，生物多樣性的降低導致食物鏈結構簡化，進而影響生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能。為使白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)維持穩(wěn)定狀態(tài)以符合雄安新區(qū)生態(tài)建設的要求，應為水生生物提供適宜的生境條件，從水量和水質兩方面改善淀區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

1.2 白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)的演變及其影響因素分析

近幾十年，白洋淀大型水生植物結構變化較為明顯（圖1），適宜在清潔水體中生長的植物數(shù)量逐漸減少。蘆葦是白洋淀的優(yōu)勢挺水植物，水位波動幅度較大將抑制其生長。蘆葦正常生長需要一定的管護過程，1995 年以后大量蘆葦產品商業(yè)價值喪失，因收割不及時導致次年生長條件惡化，使淀區(qū)蘆葦退化明顯。同時淀內淺水區(qū)圍墾現(xiàn)象增多，導致蘆葦出現(xiàn)較大面積的衰減。

圖1 白洋淀水生植物結構Fig.1 The structure of aquatic plants in Baiyangdian

浮葉植物芡實和菱角均適宜生活在無污染水體中，20 世紀50 年代產量較多，沉水植物馬來眼子菜適宜中營養(yǎng)水質環(huán)境，2000 年前優(yōu)勢性顯著，后期由于水環(huán)境改變導致這3 種植物分布面積大量減少［13］。大型水生植物的生長與水深、光照和營養(yǎng)物質密切相關，白洋淀重新蓄水后水環(huán)境得到一定恢復，使水生植物數(shù)量有所增加，但隨后又呈減少趨勢，污染嚴重的淀泊僅生長少數(shù)耐污性強的植物，水生植物覆蓋度減少。

近幾十年，白洋淀浮游生物不僅種類數(shù)逐漸減少，而且結構組成變化較大。其中，浮游植物的變化尤為明顯，如圖2 所示，浮游植物中藍藻和綠藻比例逐年增多，黃藻和金藻比例呈減少趨勢。營養(yǎng)鹽是影響浮游植物結構和數(shù)量的主要因素［14］，藍藻、綠藻適宜在含氮量較高的堿性水體中生長，而金藻和黃藻適宜低營養(yǎng)水環(huán)境，白洋淀水體富營養(yǎng)化程度的上升使藍綠藻大量繁殖，而不耐污的藻類受到抑制，進而導致浮游植物多樣性逐漸減小，生物數(shù)量呈增加趨勢。

圖2 白洋淀浮游植物結構Fig.2 The structure of phytoplankton in Baiyangdian

白洋淀底棲動物結構變化也較為明顯，如圖3所示，耐重污的寡毛類、搖蚊類和水蛭比例逐年增多，耐中污的螺類一直為分布較廣的種類，50 年代的優(yōu)勢種蚌類逐年減少。1958 和1975 年，白洋淀昆蟲幼蟲中尚有較多清潔水域特有的色?？朴紫x和蜉蝣幼蟲，而在本次調查中均未發(fā)現(xiàn)。底棲動物生活史的全部或大部分時間生活于水體底部，對環(huán)境變化反應敏感［15］，因淀內水位不穩(wěn)和水質污染，導致底棲動物生物多樣性降低。水環(huán)境直接影響水生生物的生長狀況，且生物可指示淀區(qū)水體的污染程度，故應加強淀區(qū)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)督管理，及時監(jiān)測生物和水質的變化并做出應對措施，使水質狀況達到Ⅲ類水功能區(qū)劃水質目標，恢復生物群落結構。

圖3 白洋淀底棲動物結構Fig.3 The structure of benthic animals in Baiyangdian

20 世紀50 年代白洋淀魚類資源豐富，優(yōu)質品種較多。60 年代以后，白洋淀魚類不僅種類與數(shù)量呈減少趨勢，而且組成上以鯉魚、鯽魚和黑魚等耐低氧種類增多。對比白洋淀歷年魚類年齡結構（圖4），發(fā)現(xiàn)白洋淀魚類以一、二齡為主，且魚齡為一的魚類比例逐漸增大，說明白洋淀魚類具有小型化、低齡化趨勢。

圖4 白洋淀魚類年齡Fig.4 The age of fishes in Baiyangdian

魚類生長繁殖狀況與淀區(qū)水質、水位密切相關。魚類生存要求水體溶解氧應在4.0 mg/L 以上，水污染將使溶解氧降低而抑制魚類生長，導致耐低氧種類比重增大。白洋淀魚蝦等正常繁殖適宜水位為7.3 ～8.0 m，淀區(qū)水位不穩(wěn)且呈日益下降之勢，直接影響魚類的生長繁殖。管理不善等原因也加劇了魚類資源的破壞程度，人類捕撈強度大，致使魚類趨向于低齡化、小型化。淀區(qū)人民為了發(fā)展經濟，通過圍埝大面積進行人工水產養(yǎng)殖，甚至種植水稻等經濟型作物，2017 年白洋淀圍埝占淀區(qū)總面積的17.65%，且用途較多（圖5），此現(xiàn)象不僅加重了淀區(qū)水污染程度，而且阻礙了淀區(qū)水體連通性，影響濕地的水文循環(huán)過程。

圖5 白洋淀內圍埝用途分布Fig.5 Application distribution of cofferdams in Baiyangdian

白洋淀濕地對隨水流進入淀內的污染物有較強的凈化功能，水質惡化和水體連通程度差將降低濕地的自凈能力，從而影響水生生物的生境條件。府河入淀口安新橋為水質較差的水域，其在淀內沿水體流向（安新橋─光淀張莊─棗林莊）可形成水體凈化帶［16］。磷是白洋淀富營養(yǎng)化的主要因素，若水體經濕地凈化，磷含量可由Ⅴ類變?yōu)棰蝾悾J為濕地對污染物的去除效果較好，自凈能力較強。

白洋淀入淀水量逐年減少，豐-平-枯的變化趨勢顯著（圖6），水量變化導致水位波動幅度增大，進而抑制水生生物的生長。調查發(fā)現(xiàn)白洋淀蘆葦、蓮、漁類生長適宜的水位波動幅度一般低于0.5～0.7m，為保障淀內生態(tài)需水量，通過上游水庫及外流域調水工程聯(lián)合補水，建立完善的白洋淀水資源保障體系，有利于促進白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康循環(huán)。

圖6 入淀水量累積距平圖Fig.6 The accumulated variance of water flow

2 白洋淀生態(tài)系統(tǒng)健康評價

2.1 構建白洋淀濕地健康評價指標體系

2.1.1 評價體系的建立 雄安新區(qū)對白洋淀濕地生態(tài)環(huán)境提出了較高的要求，為評價白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，本文以生態(tài)環(huán)境為理論基礎，建立含生物、生境和社會環(huán)境指標的白洋淀濕地健康評價3 級指標體系，見圖7，各評價指標以雄安新區(qū)生態(tài)建設的目標為依據(jù)。

2.1.2 評價等級及評價標準 本評價將白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)分為健康、亞健康、不健康和病態(tài)4 個等級，各健康狀態(tài)分級特征見圖8。

本文制定的評價標準主要參考以下幾點：地表水環(huán)境質量標準（GB3838—2002）等國家制定的相關標準；雄安新區(qū)生態(tài)建設目標；各學者成熟的科研成果［17-18］。各指標分級標準見表1。

圖7 白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價體系Fig.7 Assessment system of wetland ecosystem health in Baiyangdian

圖8 白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)等級特征Fig.8 Characteristics of health status of wetland ecosystem in Baiyangdian

表1 白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標分級標準Table 1 Classification standard of wetland ecosystem health evaluation index in Baiyangdian

2.1.3 評價模型 多級模糊綜合評價具有結構清晰，系統(tǒng)性強的特點，可以將定性與定量指標有效結合，并且可以將多個因素聯(lián)系起來進行綜合評定［19］，構建模糊綜合評價模型可使評價結果與白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)的實際情況更為接近。

權重的確定采用層次分析法，根據(jù)評價體系的層次結構模型以及各層次評價指標之間的相互關系，利用T L Saaty 的1 ～9 標度法，對各層次評價指標分別進行比較分析，構造判斷矩陣，并檢驗其是否具有一致性［20］。

2.2 綜合健康評價

由層次分析法，計算出白洋淀濕地健康評價體系生物、生境、社會環(huán)境指標的權重向量為：

W1=（0.423 6，0.122 4，0.227 0，0.227 0）；

W2=（0.085 5，0.320 5，0.454 7，0.139 3）；

W3=（0.2，0.2，0.6）。

白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)評價體系準則層對目標層的權重向量為：

W=（0.539 6，0.297 0，0.163 4）。

應用隸屬度理論對濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價的多指標進行統(tǒng)一度量，參考相關文獻［21］評價指標隸屬度的確定方法，對各指標2018 年現(xiàn)狀值進行計算，得到生物指標、生境指標和社會環(huán)境指標的隸屬度矩陣分別為R1、R2、R3。

將上述隸屬度矩陣及權重帶入模糊綜合評價模型，得到1 級綜合評價結果為：

B1=W*R=(0，0.668 2，0.331 8，0)；

B2=W*R=(0.027 3，0.501 3，0.247 1，0.224 3）；

B3=W*R=（0.150 0，0.400 0，0.350 0，0.100 0）。

2 級綜合評價計算結果為：B=W*R=（0.032 6，0.574 8，0.309 6，0.083 0）。

2.3 綜合評價結果分析

白洋淀濕地亞健康狀態(tài)的隸屬度最大，為0.574 8，隨后依次為不健康、病態(tài)和健康狀態(tài)，如圖9。由最大隸屬度原則，得2018 年白洋淀濕地的健康狀態(tài)為亞健康。從子系統(tǒng)層面分析，生物指標在0.668 2 水平上為亞健康、生境指標在0.501 3 水平上為亞健康、社會環(huán)境指標在0.4 水平上為亞健康；生境指標病態(tài)的隸屬度較大，健康水平處于較差狀態(tài)。

圖9 白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)評價結果Fig.9 Assessment results of Baiyangdianwetland ecosystem

目前影響白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展的關鍵是淀區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況，為水生生物營造良好的生存環(huán)境，促進系統(tǒng)內部的物質循環(huán)和能量流動，使生物群落結構趨于穩(wěn)定，是恢復白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的根本途徑。具體措施為：建立多水源補水機制，保證生態(tài)需水量；從源頭減少入淀污染物，充分發(fā)揮淀內水體的自凈功能；拆除圍埝，減少破壞生態(tài)平衡的人為干擾，實現(xiàn)淀區(qū)的生態(tài)效益［22］。

3 結論

本文在2018 年白洋淀水生態(tài)調查的基礎上，分析了白洋淀生態(tài)系統(tǒng)的演變及其影響因素，發(fā)現(xiàn)白洋淀生態(tài)系統(tǒng)的生物群落結構變化顯著，水量不足、水質污染和人類活動的干擾是其演變的主要因素。

通過構建白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價3 級指標體系，得出2018 年白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)為亞健康，其中生物、生境和社會環(huán)境指標中生境指標的健康水平較差。修復濕地生態(tài)環(huán)境是維持白洋淀健康狀態(tài)的重要途徑，不僅要保障濕地生態(tài)需水量和改善水質狀況，還應對淀內人類活動進行科學管理。