陈俐交1 宗勇军2 邵秘华1 陶 平1 王 彤1
(1.大连海事大学 环境科学与工程学院，大连 116026; 2.大连海洋环境监测中心站，大连 116015)
摘要：以2014—2015年双台子河口滨海湿地植被修复20个站位调查资料为基础，对湿地修复结构指标、功能指标和环境指标进行研究，结合湿地生态系统健康理论，构建湿地生态环境健康评价指标体系。运用层次分析法(AHP)确定权重，对各个指标赋予权重，将健康评价分为3个等级，确立了生态健康评价方法，对近岸破损湿地翅碱蓬修复生境进行评价。进一步引用评价净影响值(EI)方法判断生境修复前、后的健康对比状态，从而确定翅碱蓬对该破损湿地的修复效果显著。从景观生态学和健康评价角度分析来看，建立此评价方法是可行的，可为今后湿地的管理与保护提供科学依据。
关键词：层次分析法；湿地健康评价；指标体系；植被修复；双台子河口湿地
双台子河口滩涂湿地是辽河三角洲独特生态系统，河口潮间带拥有良好的生态调节功能。湿地具有巨大的资源潜力和环境功能[1]，其在调节河流径流、改善环境污染、维护生态平衡及候鸟迁徙栖息地等方面发挥着极其重要的作用。湿地生态系统健康是指湿地能够提供特殊生态功能的能力和维持自身有机组织的能力，并且可以在不良的环境扰动中自动恢复[2]。因此，生态健康评价应因地制宜，按该区域实际情况而定，滩涂生境结构指标、功能指标和环境指标是制定评价方法的依据，综合地对生态健康程度进行科学评价[3]。
Rapport D J等[4]通过度量湿地生态系统健康将社会目标和生物物理过程进行总结整合。Munyati等[5]曾运用Landsat MSS 和TM 遥感影像对赞比亚Kafue湿地进行景观斑块面积的动态变化监测研究。索安宁[6-8]对滨海湿地生态系统监测的理化、生物、水文和物理生境等传统方法进行综述，并将景观指标引入到滨海湿地生态系统健康评价中。林倩[9]借鉴压力—状态—响应(PSR)模型，构建指标体系的基础上，引入突变级数法，对生态系统健康的动态变化进行评价。王莹[10]结合GIS的空间表达技术和神经网络技术，建立了依赖分类算法的分布式神经网络湿地生态系统健康评价模型，定量分析了湿地的健康状况。
目前，盘锦市对双台子河口湿地的开发仍在继续，双台子河口湿地在自然和人类的共同压力下，各项生态功能不断下降，生物多样性不断减少[11]，是典型的生态环境脆弱区域[12]。
本文结合景观生态学、湿地生态系统健康理论，构建湿地生态环境健康评价指标体系，运用层次分析法(AHP)确定每一个要素因子所占权重，并结合环境净影响值(EI)的理论研究和评价被破损环境修复前后生境变化，对促进湿地可持续发展的实现具有重要的理论和现实意义，同时为河口湿地生态环境的综合整治工作提供技术支撑。
本项目植被修复区位于双台子河口接管厅滩涂海域，东岸入海口之间的翅碱蓬滩涂湿地和天然芦苇湿地。该湿地内动植物资源丰富，生长着翅碱蓬和芦苇草优势种植被，其近岸滩涂易于被人类干扰破损[13]。本研究修复滩涂是典型的受潮汐控制的潮坪泥沼带，河流带入沉积物为主要成因，其生物特征是盐沼植被，实际修复滩涂碱蓬面积为2.354×106 m2，修复区地理位置见图1。经调查可知，该潮滩是一种典型的盐沼和海草床等群落；在中潮坪以上以粉砂、黏土质粉砂为主，黏土含量>15%的壤土。
图1 双台子河口滨海湿地植被修复区位置示意
Fig.1 Shuangtaizi coastal wetland vegetation restoration area
2.1 评价指标体系的建立
指标体系的构建主要是指标选取及指标之间结构关系的组织[14]。指标的选取应遵循可比性、代表性和真实性的原则[15]。此次对破损湿地生境恢复健康评价研究主要考虑修复区域类型，且注重滩涂生境中水、沉积物、种群规模的变化、生物量和生产率等。笔者建立了破损湿地生境健康评价指标体系，本次研究将湿地生境健康体系分为3个层次：第1层次是目标层(Item)；第2层次是评价准则层(Factor)；第3层次是指标层(Index)。其健康评价指标体系指标层分别为C1细胞数量、C2密度、C3生物量、C4底栖生物密度、C5生物量、C6鱼卵仔鱼密度，C7植被覆盖率、C8动物栖穴密度、C9湿地生态位、C10 DO、C11盐度年际变化、C12石油类、C13 DIN、C14 DIP、C15铅、C16汞、C17硫化物、C18有机质、C19油类、C20铜、C21铅、C22镉、C23汞、C24石油烃、C25铅、C26镉、C27汞、C28砷，详见图2。
图2 恢复湿地生境健康评价指标体系
Fig.2 Habitat health evaluation index system for restoring wetland
2.2 层次分析法计算权重
该层次分析法是一种对较为复杂、适宜模糊问题决策的评价方法，主要应用于解决难以完全定量分析的问题[16]。根据盘锦双台子河口湿地植被修复区特点，采用层次分析法(AHP)确定权重，笔者以定量描述评价体系中各指标对整个生态环境的重要程度，筛选结构指标6项，功能指标3项，环境指标19项。此评价取值范围采用Sttay提出的1～9及其倒数的标度法[17]，计算得到每个指标层内元素之间的权重，并建立判断矩阵[18]， 经过计算，各矩阵的CR值<>
2.3 植被修复区生境健康评价
2.3.1 数据来源
本研究的修复区植被健康综合评价标准以2014年和2015年湿地的调查资料为基础，其调查结果见表2。
表1 河口修复区生境健康评价指标权重值
Table 1 Habitat health evaluation index weight value of estuarine wetland restoration area
目标层0准则层A因素层B指标层C分权重合成权重湿地修复区生境健康(0)结构指标(A1)0.2生物种类密度(B1)浮游植物细胞数量(C1)0.0690.014密度(C2)0.1030.021浮游动物生物量(C3)0.1030.021密度(C4)0.2760.056底栖生物生物量(C5)0.2760.055鱼卵仔鱼密度(C6)0.1720.034功能指标(A2)0.5区域植被状况(B2)植被覆盖率(C7)0.4710.235动物栖穴密度(C8)0.2350.118湿地生态位(C9)0.2940.147环境指标(A3)0.3水化要素(B3)0.5DO(C10)0.0770.012盐度年际变化(C11)0.1540.023石油烃(C12)0.3080.046营养盐DIN(C13)0.1540.023DIP(C14)0.1540.023重金属铅(C15)0.0770.012汞(C16)0.0770.012沉积要素(B4)0.333硫化物(C17)0.0480.005有机质(C18)0.1900.019石油类(C19)0.3800.038重金属铜(C20)0.0950.009铅(C22)0.0950.009镉(C22)0.0950.009汞(C23)0.0950.009生物残毒量(B5)0.1667石油烃(C24)0.3330.017重金属铅(C25)0.1670.008镉(C26)0.1670.008汞(C27)0.1670.008砷(C28)0.1670.008
表2 湿地修复区生境健康评价指标统计表
Table 2 Habitat health evaluation index statistics in wetland restoration area
指标层修复前修复后指标层修复前修复后C11.54×104个/m31.58×104个/m3C151.42μg/L2.44μg/LC244269个/m324287.4个/m3C160.017μg/L0.017μg/LC31970mg/m32098mg/m3C17122.72×10-6143.25×10-6C4141.82个/m227.28个/m2C180.81%0.43%C568.57g/m347.94g/m3C1960.52×10-6191.88×10-6C60.68indm30.116indm3C2018.43×10-612.3×10-6C743.02%84.88%C2118.14×10-616.85×10-6C838个/m89个/mC220.2×10-60.18×10-6C955.73%98.8%C230.049×10-60.015×10-6C108.69mg/L5.45mg/LC2432.83×10-619.29×10-6C114.29‰2‰C250.261×10-60.114×10-6C128.25μg/L55.8μg/LC260.735×10-60.331×10-6C13235.32μg/L557.6μg/LC270.015×10-60.015×10-6C144.46μg/L4.7μg/LC281.31×10-61.24×10-6
样品的采集、固定、处理、贮存按照国家海洋监测规范执行[19]，以潮间带滩涂的生境影响因素筛选结果，对该修复湿地评价参数的选取与恢复区生境效果有关。
2.3.2 评价方法及结果
健康等级单项要素指标的赋值标准依据《近岸海洋生态健康评价指南》[20]中对健康等级的划分原则的分级及标准进行计算，同时考虑了退化湿地易受生境影响的生物群落分布特征，将评价等级分成健康、亚健康、不健康3个等级，该健康综合评价等级见表3，评价结果详见表4。
表3 河口生境健康综合评价等级表
Table 3 Comprehensive evaluation scale of river ecosystem health
等级健康亚健康不健康得分值100～7575～50<>
表4 湿地修复区生境健康评价结果统计表
Table 4 Habitat evaluation results of health statistics in wetland restoration area
目标层准则层A因素层B指标层C指标层C修复前等级准则层等级综合评价修复后等级准则层等级综合评价海洋生境健康评价湿地结构指标(A1)功能指标(A2)环境指标(A3)生物种类密度指标(B1)植被修复指标(B2)水化要素(B3)沉积要素(B4)生物残毒量(B5)浮游植物浮游动物底栖生物鱼卵仔鱼植被覆盖率/%动物栖穴密度/(个·m-1)湿地生态位/%DO/(mg·L-1)盐度年际变化/‰石油烃/(μg·L-1)营养盐/(μg·L-1)重金属/(μg·L-1)硫化物/(×10-6)有机质/%石油类/(×10-6)重金属/(×10-6)石油烃/(×10-6)重金属/(×10-6)细胞数量/(个·m-3)Ⅲ密度/(个·m-3)Ⅲ生物量/(mg·m-3)Ⅲ密度/(个·m-2)Ⅲ生物量/(g·m-2)Ⅲ密度/(ind·m-3)ⅢⅢⅢⅢⅠⅡⅠDINⅡDIPⅠ铅Ⅱ汞ⅠⅠⅠⅠ铜Ⅰ铅Ⅰ镉Ⅰ汞ⅠⅡ铅Ⅱ镉Ⅱ总汞Ⅰ砷ⅡⅢ(32.17)Ⅱ(55.97)Ⅰ(88.86)Ⅰ(87.98)Ⅰ(82.22)60.74亚健康ⅢⅢⅢⅡⅡⅢⅠⅠⅠⅡⅠⅡⅢⅠⅡⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅠⅡⅡ(65.76)Ⅰ(94.59)Ⅰ(84.11)Ⅰ(94.64)Ⅰ(92.87)86.64健康
由表4可看出：河口湿地区修复项目前的健康等级为亚健康(60.74)，植被修复后区域生境健康等级为健康(86.64)，植被修复区的生境健康程度显著提高。各项指标中，结构指标(生物种类密度指标)在湿地植被修复前、后为32.17和65.76，表明生物量与生物密度在植被恢复后有所增长；植被修复指标值由55.97增加到94.59；环境中水化要素指标中，整体水质变化较小；沉积要素指标在2个调查年度均处于健康状态；生物残毒量的评价值表明(82.22和92.87)，在2个调查年度里湿地均处于健康状态，生物体向健康的趋势发展。
2.4 修复区生境植被恢复效果评价
针对植被恢复效果的健康评价，本研究采用环境影响识别方法——环境净影响值概念。一般采用环境净影响值(EI)表征，采用计算对比法核算有工程项目和无工程项目两种情况下的环境质量值之差。若EI<0则说明工程对环境有不利影响，若ei>0则说明工程对环境有利，若EI=0则说明工程对环境产生的各种影响可以忽略。
植被修复工程对环境的净影响公式见式(7)：
(7)
式中：EI为环境的净影响；(Hi)1为有修复工程项目情况下第i种参数的环境质量值；(Hi)2为无工程项目情况下第i种参数的环境质量值；Wi为第i种参数的相对权重；m为参数的总数。
表5归纳了双台子河口湿地修复工程的环境影响计算结果。
表5 湿地修复区植被修复工程的生境影响
Table 5 Habitat effect of vegetation restoration project
生境影响类别无植被修复工程情况下的湿地生境健康有植被修复工程情况下的湿地生境健康环境的净影响值滩地生境55.9794.5938.62水生生境65.3778.9113.54综合影响60.7486.6425.90
双台子河口湿地植被修复区经过植被修复与建设，使该区滩地生境和水生生境的健康水平均有所提高，尤其是滩地生境的净影响值为38.62。湿地恢复综合净影响值EI为25.90。由表5还可以看出：潮坪交错区生态位健康是改善该地区生境健康的有效驱动因子。该湿地植被修复与重建后实现了人工干预，生态系统的自我调节、湿地生境的健康指数得到明显提高。
1)构建双台子河口健康评价指标体系，利用层次分析法(AHP)确定权重，实现了对植被修复区进行健康评价。通过对恢复区生境状态进行评价，得知该方法客观、可行，种植的碱蓬草为具有季节特征的一年生植物，具有很好的代表性。修复地块的评价结果是植被恢复后生境整体呈健康状态，优于修复前破损的生境。
2)采用环境净影响值(EI)来判断修复区生境恢复效果。人为修复湿地生境健康显示，该湿地修复区的健康综合评价值从修复前的60.74恢复到86.64，修复区净影响值为25.90。湿地生境健康状态由修复前的亚健康到修复后的健康，健康指数明显上升，河口修复湿地生境系统向好的方向发展。该湿地碱蓬优势种生长具有较大生物量，湿地生态系统具有生物共生功能，可减缓向负方向演替的速率。
3)由生境健康状况的影响因素可见，生物植被状态是主要驱动因素，同时水生态环境也是影响因素，交错区生境状态的改变引起生物状况响应包括群落的组成结构、生产力及服务功能改变，最终影响生态系统健康。该修复区尤其在水质控制方面，该区域营养盐受滩涂成分堆积及沉积类型和水动力因素控制。
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STUDY ON THE METHOD OF ECOLOGICAL HEALTH EVALUATION OF THE WETLAND VEGETATION RESTORATION AREA IN SHUANGTAIZI ESTUARY
CHEN Li-jiao1, ZONG Yong-jun2, SHAO Mi-hua1, TAO Ping1, WANG Tong1
(1.College of Environmental Science and Engineering, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China;2.Dalian Marine Environmental Monitoring Center，Dalian 116015, China)
Abstract：Based on data from 20 stations in coastal wetland plant restoration zone near PanjinShuangtaizi Estuary, the structure index, function index and environmental index were studied. Combining the theories of wetland ecosystem health, the wetland ecosystem health assessment index system was established. The analytic hierarchy process (AHP) was used to determine the weight of index system and establish ecosystem health assessment method, which could be divided into 3 levels. The effect ofsuaedaon repairing offshor damaged wetland was then discussed. In addition, the article further referred to the method of net environmental impact value (EI) to evaluate the health status before and after habitat restoration, so that the effect of suaedaon on the reparation of the damaged wetlands was remarkable. From the perspective of landscape ecology and environment health evaluation, the method was feasible, which could provide scientific basis for protection and management of wetlands in the future.
Keywords：analytical hierarchy process; wetland environment health evaluation; indicator system; vegetation restoration; wetland in Shuangtaizi Estuary
收稿日期：2016-06-09
DOI：10.13205/j.hjgc.201702032
第一作者：陈俐交(1991-)，女，硕士，主要研究方向为环境海洋学与生态学。1250745672@qq.com
*2012年海域海岸生态修复与保护工程：盘锦双台子河口滨海湿地植被修复与重建(2013-348)。
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