南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與服務價值研究.pdf

1、南四湖作為南水北調(diào)東線工程主要調(diào)蓄樞紐之一，在維護區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)平衡方面，具有重要意義。由于自然和人為兩方面的因素，南四湖濕地淤積和水體污染十分嚴重，過度開發(fā)利用濕地資源使得生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)受損，湖泊濕地生態(tài)功能退化，濕地生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益降低。
　　本文系山東省自然科學基金項目“南四湖濕地生態(tài)環(huán)境退化及驅(qū)動機理與調(diào)控研究”(Y2008E13)和南四湖水專項子課題“南四湖流域輸水水質(zhì)保障綜合控制方案研究”資助下完成的部分

2、成果。本研究采用宏觀遙感調(diào)查與微觀控制點采樣方法相結(jié)合、生態(tài)系統(tǒng)客觀存在和人類需求相結(jié)合的方法進行南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和服務價值研究。主要內(nèi)容如下:
　　(1)以景觀生態(tài)學理論為指導、ERDAS9.0、ArcGis9.0等為主要工作平臺，利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)(2006年的SPOT影像數(shù)據(jù)進行現(xiàn)狀分析，1983年、1997年和2004年的TM影像數(shù)據(jù)進行變化分析)對南四湖濕地現(xiàn)狀和歷史時期的景觀類型、景觀空間結(jié)構(gòu)的完整性及空間格

3、局進行分析。結(jié)果表明，1987~2006年，南四湖自然濕地面積呈減少趨勢，人工濕地面積增加，非濕地類型面積增加，景觀格局趨于破碎化。自然濕地(湖泊及自然水面、河流、蘆葦、荷田)面積由1987年的1176.31km2下降到2006年的693.34km2；斑塊數(shù)目(PN)由1987年的2917個增加到2006年的3047個；斑塊密度(PD)由1987年的1.08增大到2006年的1.21個/km2；平均斑塊面積(AREA_MN)由1987年

4、的0.94 km2減小到2006年的0.83 km2；周長-面積分維數(shù)減少；蔓延度指數(shù)減少；多樣性指數(shù)增加；均勻度指數(shù)增加。
　　(2)對南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)中的生物組分和非生物組分采用實地調(diào)查和資料分析相結(jié)合的方法進行研究。由于湖泊本身為淺碟形，降水量的年際變化和季節(jié)變化很大，加之湖泊淤積和污染嚴重，使其生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生一系列變化。1983～2006年南四湖濕地的年生物量整體呈下降趨勢，平均每年減少36.49t。其中水生維管

5、束植物生物量下降最快，由1983年的304.63×104t下降到2006年的178.93×104t。魚類生物量在1983～1997年是持續(xù)減少的，2004年較之前開始回升，2006年已經(jīng)超過了1983年，這主要是由于2002年大旱之后進入2003、2004進入豐水期，水位回升，當?shù)毓芾聿块T分批次投放了大量魚苗，人為干預使魚類資源增加。浮游植物、浮游動物和底棲動物在1983～2004年是持續(xù)減少的，2006年較2004年有所回升，但仍低于

6、1997、1987、1983年水平。南四湖生物量的這種變化，反映了人類的圍墾、養(yǎng)殖等活動對濕地影響由湖泊外圍向湖心弱化，對外圍濕地的影響最大。生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化也導致其物質(zhì)生產(chǎn)、涵養(yǎng)水源、調(diào)蓄洪水、凈化水質(zhì)、大氣調(diào)節(jié)和營養(yǎng)循環(huán)等功能不同程度受損。
　　(3)采用H。T。Odum建立的能值理論與方法分析南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的整體特征。南四湖濕地的投入(包括陽光、風及雨水)量太陽能值為1.11×1021sej，產(chǎn)出量太陽能值為

7、1.73×1020sej，初級生產(chǎn)力為1.61×1020sej，不可再生能源或資源(包括底泥和水體)為1.03×1021sej，同時，南四湖在水生維管束植物、以及魚類產(chǎn)出方面生態(tài)效益價值顯著。從能值投資率0.0009、凈能值產(chǎn)出率165.23、環(huán)境負載率14.22等指標來看，南四湖濕地能值投資率低，凈能值產(chǎn)出率高，環(huán)境負載率高，說明南四湖濕地對經(jīng)濟的貢獻很大，區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平較低，對環(huán)境依賴性強。
　　(4)在結(jié)構(gòu)與功能研究的基礎

8、上，確定南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的主要服務:基礎服務和社會服務，相應價值為:基礎價值(物質(zhì)價值、過程價值、存在價值)和社會價值(美學價值、文化科研價值)。通過有效的價值分類，應用價值量評價方法評估南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)1983年、1987年、1997年、2004年、2006年的服務價值，包括市場價格法、費用支出法、影子工程法、生產(chǎn)力變化法、人力資本法、生產(chǎn)函數(shù)法、生態(tài)價值法等。結(jié)果表明，南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)多年平均的服務價值為1026.17×107

9、￥?？偡諆r值在研究時段內(nèi)呈現(xiàn)波動變化，由1983年的1018.51×107￥增加到1987年的1116.09×107￥，之后下降到2004年的1001.00×107￥，2006年上升到1028.91×107￥，但是總服務價值整體趨向減少，平均每年減少9.43×107￥。南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值整體趨向減少，說明在研究時段內(nèi)該系統(tǒng)是不斷退化的。從價值構(gòu)成看，過程價值比重最大，占到總價值的71.65％；其次是物質(zhì)價值，約為17.72％；

10、存在價值和社會價值最低，僅占總服務價值的5.29％和5.34％。該構(gòu)成說明南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)過程對當?shù)厣鐣?jīng)濟貢獻最大，其次是物質(zhì)功能，而對其存在價值和社會價值認識尚不足。
　　(5)針對南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和服務價值的變化，分析其變化的驅(qū)動力，除區(qū)域降水量變化大、水文水資源狀不穩(wěn)定，湖泊本身為淺碟形、調(diào)蓄能力較低，以及生物腐爛淤高之外，人類活動對南四湖濕地的負向干擾是其生態(tài)系統(tǒng)變化的主要原因。調(diào)水、圍墾、養(yǎng)殖、流域水體污

11、染是人類干擾的主要方式。其根源在于人口變化、貧困、市場失靈、經(jīng)濟政策與結(jié)構(gòu)和發(fā)展模式及偏好等五個方面。采取合理配置水資源、污染控制、濕地生態(tài)修復等措施，制定合理的政策與制度、建立完善的市場機制等可望有效調(diào)控人類活動對南四湖生態(tài)系統(tǒng)的影響，使?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)狀況根本好轉(zhuǎn)。
　　綜合上述研究，在全球變化背景下，南四湖濕地的自然環(huán)境變化劇烈，并且隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人類活動的影響南四湖濕地的影響越來越全面、越來越深入。南四湖濕地范圍萎縮，景

12、觀趨向破碎化，其生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)受損，功能相應變化，服務價值不穩(wěn)定并呈現(xiàn)出下降趨勢，表明南四湖濕地的整體生態(tài)和環(huán)境在不斷退化。2003年成立自然保護區(qū)和南水北調(diào)東線工程的實施使得南四湖保護和治理力度加大，濕地生態(tài)環(huán)境開始好轉(zhuǎn)。但是，由于湖泊自身反饋需要較長時間以及社會經(jīng)濟發(fā)展的慣性，南四湖濕地生態(tài)環(huán)境退化程度得到控制，但尚未根本好轉(zhuǎn)。采取合理配置水資源、污染控制、濕地生態(tài)修復等措施，制定合理的政策與制度、建立完善的市場機制等可望恢復南四湖