欧英娟 陈 杰 洪鸿加 彭晓春 吴彦瑜

(1.环境保护部华南环境科学研究所，广州 510000； 2.广东省地质局第五地质大队，广东 肇庆 526020； 3.中南安全环境技术研究院股份有限公司华南分公司，广州 510000)

流域生态系统调查技术指标体系研究

欧英娟1陈 杰2洪鸿加1彭晓春3吴彦瑜1

(1.环境保护部华南环境科学研究所，广州 510000； 2.广东省地质局第五地质大队，广东 肇庆 526020； 3.中南安全环境技术研究院股份有限公司华南分公司，广州 510000)

流域生态健康研究是目前生态系统研究领域的研究热点之一，其主要通过对流域生态系统中不同生态指标的调查及评价指数来反映流域生态系统的健康状况。因此，在总结欧美发达国家流域生态系统调查技术指标体系的基础上，结合中国目前流域调查技术现状以及流域水环境管理需求，构建流域生态系统调查技术指标体系，为流域生态系统健康状况调查评估、识别主要生态环境问题提供可参考的技术方法。

流域生态系统；调查；指标体系

流域指是以河流为中心、被分水岭所包围的、具有明确边界范围的区域。流域生态系统是以地表水和地下水为主要纽带，密切链接特定区域水循环、土地覆被、生态系统等系统的综合生态地域系统，是一个自然-经济-社会复合生态系统，是地球上最大的也是最复杂的陆地生态系统，在全球环境变化中发挥着举足轻重的作用。生态系统的演变不仅与大自然环境的变化相关，更受到人为因子的干扰。近年来，伴随社会经济的快速发展，水资源利用和水污染排放强度的不断增大，多数流域都出现了不同程度的水资源时空格局人为改变、水体污染、物种多样性降低和生态系统退化等问题。而流域生态环境质量调查和评价是进行流域生态系统管理和保证流域生态环境健康的重要手段。

20世纪90年代，陆续有多个国家开展了河流健康调查与评价研究计划。为了调查和评价河流和湖泊的生态环境质量状况和变化趋势，美国于1990年启动了环境监测与评价研究计划[1]；澳大利亚和南非分别于1992年和1994年开展了国际河流健康调查监测与评价计划[2，3]。我国的环境生物调查调查工作总体上看，起源于20世纪70年代的环境污染调查，1998年中国科学院筹建中国生态系统研究网络(Chinese Ecological Research Network，CERN)，开展生态系统长期试验观测调查和联网综合研究。

流域生态健康评价是指通过对流域生态系统中不同生态组分(非生物和生物)调查，并通过数学方法计算行程综合评价指数，来反映流域生态系统的健康状况。研究如何有效保护和利用流域水资源、促进流域的可持续发展关系到我们自身的命运，其中选择规范的调查技术指标体系和评价方法体系有利于研究的高效开展。本文构建了我国开展流域生态系统调查技术指标体系，为流域生态健康评价的水质目标管理技术体系的业务化运行提供有效的技术支撑。

1 流域生态系统的发展规律

从20世纪90年代流域生态学被提出后，研究者便开始了对流域生态系统理论和应用的研究，内容主要集中在以下几方面：①流域生态系统的格局、过程及驱动影响研究；②流域生态系统服务功能评估；③流域生态健康与生态风险；④流域生态系统管理，如小流域治理。

1.1 流域生态系统格局、过程与驱动研究

空间格局、生态过程与尺度之间的相互关系是生态学研究的核心所在。资源地理的分布和组分决定了生态系统格局，并与生态系统抗干扰能力、恢复能力、稳定性、生物多样性有着密切的联系。因此，分析流域景观格局随时间的动态过程可以揭示流域景观变化的规律和机制。前人对区域景观格局及驱动力展开了大量的研究，如城市自然景观格局研究引起了许多学者的关注，但目前对流域生态系统与其他土地利用动态转化关系的研究较少。王媛等[4]对松花江流域开展了景观格局时空演变与生态系统健康评价研究。结果显示：流域人类活动对景观格局的影响趋于向有目的、有规划的规则形状改造，且总体上变化不大；斑块水平上，研究区变化剧烈、受干扰明显的景观类型分别是水田、旱田和居民地；研究时段内气候因子变化幅度不大，人类活动是松花江流域景观格局动态演化的主要驱动力，流域总价值呈波动变化。

1.2 流域生态系统服务功能评估

生态系统服务功能是指人类从生态系统中获得的效益，即生态系统与生态过程会形成及维持人类赖以生存的自然环境条件与效用，它不仅为人类提供了食品、医药及其他生产生活原料，还创造和维持了地球生命支持系统，形成人类生存所必需的环境条件[5，6]。流域生态系统功能研究源于湿地效益评价，并逐步过渡到目前的流域生态服务功能分析与价值评估。20世纪70年代初，有学者提出了湿地快速评价模型，强调根据湿地类型评价湿地的功能；Wilson和Carpenter[7]对美国1971-1997年的淡水生态系统服务经济评估研究做了总结回顾。此后，湿地生态经济效益评价得到广泛的重视，评价方法也取得了巨大进展。国内对流域生态系统服务功能的研究最早也源于对湿地效益的评价，从最初针对某一具体湿地中的某一具体要素进行评价，逐步过渡到对水生态系统服务功能的分析与评价，发展到现在的流域生态服务功能价值评估。

1.3 流域生态健康评估

“健康”通常是用来描述人体或其他生命体，生态系统健康是由美国生态学家Aldo Leopold参考医学诊断的过程于1941年首次提出的。生态系统健康的定义大致分为生物生态学定义和生态经济学定义两种：前者以20世纪90年代早期Costanza的定义为代表，即健康的生态系统具有稳定性和持续性，并对斜坡具有恢复能力，此种观点倾向于强调生态系统的自然生态方面而忽视社会经济与人类健康因素；后者是将人类视为生态系统的组成部分，同时考虑生态系统自身的健康状态及其满足人类需求和愿望的程度，即生态系统服务功能[8]。

流域生态系统健康是在经历了生态系统健康及河流健康的基础上提出的，与其他生态系统健康相似，流域生态健康是以流域作为有机单元对其生态系统的活力、组织机构及恢复力等特征进行的健康状况分析。与其他生态系统的不同之处在于流域是一个由河网水系作为廊道，将陆域、岸边带和水域相连接而构成的相对独立和完整的集水区域，流域生态健康受陆域、岸边带和水域健康状况等不同程度的影响。流域生态健康是指流域生态系统处于稳定、可持续的状态，保持物理、化学及生物完整性，能为人类提供不同生态产品或服务功能，并对自然和人为干扰具有一定的自我调节和修复能力。流域生态健康主要体现在以下几个方面：①生态系统架构完整、功能完善，能保持流域非生物物质不发生大规模的流失；②生物群落能够自发的正向演替并最终形成顶级群落，在演替的所有阶段持续不断地为人类提供生态产品或服务而自身的演替进程或动态平衡状态不会被打破；③面对自然或人为的适度干扰，具备弹性恢复力，能保持结构的稳定性以及生物群落的完整性和多样性；④污染因子从陆源到水体汇集的过程中得到降解，汇集量不超出流域的降解能力。

2 流域生态系统调查技术指标体系构建

2.1 调查指标体系的框架构建

流域生态系统调查技术指标体系既不是一组指标的独立出现，也不是一组指标的的简单堆砌，而是选取能够反映流域健康状况涵盖水域、岸边带和陆域的各项指标，因地制宜地选择由多方面调查指标组成的有机综合体。以简明的方式，比较全面的反映流域生态结构格局、生态功能和生态压力状况。因此，流域生态系统调查指标体系的基本框架是在结合生态系统结构和过程的基础上，通过水域、岸边带和陆域的生态系统结构和功能构建起来，如图1所示。

图1 流域生态系统调查技术指标体系的构建框架

2.2 调查指标的选取

指标是对客观现象或事物的描述和度量，包含着现象或事物的原因、存在条件以其变化规律。建立流域调查指标的意义在于将一种抽象的不能统一度量的概念，转换成可统一评判的数值，从而可量化说明流域的某些特征值。由于单独某些指标所包含的信息不够，不能充分地表现流域健康真正的影响因素，因此要把多方面的指标综合起来描述流域生态健康，充分全面地反映该流域的利弊发展及其演变形式，这样可以更完整更科学的表述流域健康状况。故流域调查技术指标体系的确立应遵循以几方面的原则：①科学性原则；②全面系统性原则；③可行性原则；④定性与定量相结合原则；⑤规范化与可比性原则。

表1 流域生态系统调查技术指标体系

根据流域生态系统调查技术指标体系的构建原则，选取能够反映流域状况涵盖水域、岸边带和陆域的各项指标。构建流域生态系统调查技术指标体系，综合流域复合生态系统的特性，所选取的指标应对人类干扰活动具有明显的响应关系，并能全面反映流域生态系统状况的不同特征属性。比较常见的流域生态系统调查指标通常包括生态功能、生态格局和生态压力共3类。

3 结 论

通过构建流域生态系统调查技术指标体系，利用生态功能指标(水源涵养功能指数、土壤保持功能指数、洪水调蓄功能指数、生物多样性保护功能、农田与建设用地比例)、生态格局指标(森林覆盖率、自然植被比例、河道连通性、水质状况指数)和生态压力指标(污染阻滞功能指数、岸边人为干扰指数、人口密度、水资源开发利用强度)建立了调查指标体系。

随着流域社会经济的快速发展，流域城市建设、工业布局、饮水工程、农业灌溉、初具规模，但同时流域生态所承受的压力也越来越大，流域生态质量的研究也成为热点。流域生态系统调查技术指标体系是评价流域生态系统健康的一个重要构架。由于流域生态系统错综复杂，涉及因素众多，这给筛选流域生态系统调查技术指标带来了一定的影响，流域生态系统调查技术指标体系还需从以下几个方面做下一步的研究：

(1)调查技术指标的选择决定流域生态系统受污染的真实程度，如何选取具有代表性的指标去评估流域生态的健康需要科学合理的数据支撑。

(2)流域生态调查技术指标体系的完善，配合我国流域生态环境监测体系的研究，需要有一套科学有代表性的监测数据的监测方法技术体系，包括水生生物指示物的监测、物理生境的监测、生物群落的监测等多个方面的检测技术，以及流域水生生物监测点位设置方法和质量控制规范。

[1]LARSEN D P，STEVENS D L，SELLE A R，et al.Environmental Monitoring and Assessment Program，EMAP-Surface Waters：A Northeast Lakes Pilot[J].Lake & Reservoir Management，1991，7(7)：1-11.

[2]OFENVIRONMENT D.Measuring the Health of our Rivers[J].Department of the Environment，1993.

[3]ROUX D J.Strategies used to guide the design and implementation of a national river monitoring programme in South Africa[J].Environmental Monitoring & Assessment，2001，69(2)：131.

[4]王瑗.流域尺度景观格局时空演变与生态系统健康评价研究[D].东北师范大学，2012.

[5]ABERNETHY V D.Book Reviews Nature's Services Societal Dependence on Natural Ecosystems.Gretchen C.Daily (Ed.).Washington，D.C：Island Press，1997.392 pages，paperback[J].Population and Environment，1999，20(3)：277-278.

[6]COSTANZA R，MAGEAU M.What is a healthy ecosystem[J].Aquatic Ecology，1999，33(1)：105-115.

[7]BATEMAN I J，MACE G M，FEZZI C，et al.Economic Analysis for Ecosystem Service Assessments[J].Environmental and Resource Economics，2011，48(2)：177-218.

[8]RAPPORT D J.Evolution of Indicators of Ecosystem Health[M]//MCKENZIE D H，HYATT D E，MCDONALD V J.Ecological Indicators：Volume 1.Boston，MA：Springer US，1992：121-134.

Research of the technical index system for Watershed ecosystem survey

OU Yingjuan1CHEN Jie2HONG Hongjia1PENG Xiaochun3WU Yanyu1

(1.South China Institute of Environmental Science，Guangzhou 510000； 2.Fifth Geological Brigade in Guangdong Geological Bureau，Zhaoqing，Guangdong 526020，China； 3.Gentral-Southerm Safety &Environment Technology Institute Co.Ltd South China branch Guangzhou 510000)

Watershed Ecosystem Health Research is one of research hotspots in the field of ecosystem health research.Surving of status and trends of surface waters quality is an important method to assure healthy of desired characteristics of watershed ecosystem.A new surving index system is required based on ecological methodologies，which accurately represents status and trends in quality of watershed ecosystem.Therefore，it′s based on the development law of watershed ecosystem and its interaction with human activities，Analyzed the main problem in the investigation and technology of watershed ecosystem.Recognition of human activities on the scope and degree of the influence of watershed ecosystem，Research all kinds of technical indicators，construction of index system of Watershed ecosystem survey technology，for the watershed ecosystem survey assessment，to identify the main ecological environment problems to provide technical method for reference.

watershed ecosystem；survey；index system

欧英娟，硕士，工程师，研究方向为区域生态学

文献格式：欧英娟 等.流域生态系统调查技术指标体系研究[J].环境与可持续发展，2017，42(4)：36-39.

X21

A

1673-288X(2017)04-0036-04