全 文 ：* 国家自然科学基金项目（40271119）和中国科学院知识创新工程项目（KSCX2-SW-110）资助
收稿日期：2004-10-05 改回日期：2004-11-17
洪湖湿地生态系统稳定性评价研究*
王 茜 吴胜军 肖 飞 薛怀平 任宪友
（中国科学院测量与地球物理研究所 武汉 430077）
摘 要 运用生态学和系统学理论，建立洪湖湿地生态系统稳定性评价指标体系，利用层次分析法评价得出洪湖湿
地生态系统目前为中度稳定状态。政策法令是影响洪湖湿地生态系统稳定性的最重要因素；其他因素依次为湿地
水质、旱涝灾害系数、湿地景观格局和洪湖湿地调蓄能力等，而气候调节能力、人口密度和区域经济发展规模等因素
对系统稳定性的影响则较小。
关键词 洪湖 湿地生态系统 层次分析法 稳定性
StabilityevaluationofecosysteLonHonghuLakewetlands.WANGQian，WUSheng-Jun，XIAOFei，XUEHuai-Ping，
RENXian-You（InstituteofGeodesyandGeophysics，ChineseAcademyofSciences，Wuhan430077，China），CJEA，2005，
13（4）：178~180
Abstract Basedonthetheoriesofecologyandsystem，theevaluationindexsystemofecosystemonHonghuLakewetlands
wasestablished，andtheevaluationusinganalytichierarchyprocessshowsthatonHonghuLakewetlands，thesystemisina
stateofmiddlestability.Manyelementsafectthesystem.Policyanddecreearethemostimportantfactors，andthesecond
arewetlandwaterquality，disastercoeficient，wetlandsightpatternandregulatingsluiceability.Theadjustingabilityofcli-
mate，thedensityofpopulationandthescaleofeconomydevelopmentoftheregionafectthestabilityofthesystemweakly.
Keywords HonghuLake，Ecosystemofwetlands，Analytichierarchyprocess，Stability
（ReceivedOct.5，2004；revisedNov.17，2004）
1 研究区域概况与研究方法
洪湖湿地位于湖北省东南部，长江中游北岸，处于江汉平原四湖流域的下游，是长江和汉水支流间的洼
地区域，汇水面积广阔，其中心位置为东经113≠17◜，北纬29≠49◜，东西长23.4km，南北宽20.8km，岸线长度
104.5km。根据该区水文、土壤和植被条件，并考虑到人工湿地在此区域分布范围大、面积多，可将洪湖地区
湿地分为河流湿地、湖泊湿地和人工湿地。其中河流湿地包括永久性河流和河流滩地，湖泊湿地包括永久
性淡水湖和滨湖滩地，人工湿地包括鱼池、水稻田、人工沟渠、水塘和莲藕池［1，2］。利用2001年TM卫星影
像进行解译，得洪湖地区浅水湖泊、滨湖沼泽、河流滩地、鱼池、水稻田和莲藕池面积分别为238.05km2、
105.89km2、77.69km2、544.55km2、484.84km2和69.91km2。
洪湖湿地系统稳定性指标选取。系统的稳定性本质上应是系统各要素的稳定性，洪湖湿地系统是由自
然生态系统和人文生态系统组成的复杂、开放的巨系统，其稳定性取决于系统自身的稳定性强度和来自系
统以外的因素的干扰强度。洪湖湿地有一般生态系统的稳定性特征和固有属性，且更具有河湖湿地生态系
统的个别属性；具有系统内部机理作用引起的缓慢自然演变，更有系统外部环境变化引起的非线性、非渐变
等叠置作用，很难用单个要素指标把整个湿地生态系统稳定性完整地描绘出来，为此评价洪湖湿地系统稳
定性时要考虑各要素的作用以及它们之间的相互作用。本研究建立洪湖湿地生态系统评价体系时所选湿
地功能指标包括湿地调蓄能力、湿地水质净化能力、气候调节能力和生物多样性维系能力，所选湿地环境指
标包括湿地景观格局、区域微地貌条件、湿地区域气候、土地利用结构、湿地水质和旱涝灾害系数，所选人为
影响指标包括人口密度、区域经济发展规模、城镇化水平和政策法令［3，4］。
层次分析法（AHP）的应用［5］。本研究应用层次分析法，大体可分为4个步骤，即建立复杂问题的递阶
层次结构；构造两两比较的判断矩阵；层次单排序，即本层次某元素对上一层次重要性次序的权值；层次总
第13卷第4期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol.13 No.4
2005年10月 ChineseJournalofEco-Agriculture Oct.，2005
排序，即计算各层元素的组合权重。判断矩阵元素量化标度可分为9级，SeatyT.L.提出判断矩阵标度值应
取1~9。本研究采用专家意见法判断矩阵指标值，在进行指标属性调查时设计好指标明确、含意清楚的表
格，咨询时专家要反复回答问题，如针对准则A的2个元素bi与bj哪个更重要，重要多少，并按1~9比例
标度对重要性程度进行赋值。调查中将空白判断矩阵发给每位专家进行打分，回收后对不同专家意见进行
数学综合，构成判断矩阵。层次单排序指本层次某元素对上1层次重要性次序的权值，设WE（w1，w2，⋯，
wn）为某层次判断矩阵B的特征向量，若满足：
BWEλmaxW （1）
称为该层次的单排序，式中λmax为矩阵B的最大特征根，其计算式为：
图1 洪湖湿地生态系统稳定性指标
Fig.1 IndexesofwetlandecosystemstabilityinHonghuLake
λmaxE∑
n
iE1
λiE∑
n
iE1
［（BW）i／nWi］ （2）
本研究采用较常用方根法计算特征向量 W［5］。层次总
排序是利用同一层次中所有层次单排序的结果计算针对上
一层次而言的本层次所有元素的重要性权重值，从上到下逐
层进行。为评价层次排序计算结果的一致性，一般利用判断
矩阵的一致性指标CI和随机一致性比例CR对其进行一致
性检验。本研究在对洪湖湿地生态功能分析基础上，将评价
指标分为系统总目标层（A）、准则层（C）和子准则层（P）共3
个层次（见图1），并据此建立分层比较判断矩阵。根据调查
表数据建立目标层与准则层判断矩阵以及计算得到的特征
向量 W、最大特征根λmax和一致性检验指标（CI、CR）分别
列于表1~4。在求得各层次相对权重后，最终求出各稳定
性评价因子的权重总排序，并从对洪湖湿地当前系统稳定性
综合影响的角度，对各评价因子进行赋值（Vi）。因许多评价
指标难以定量或目前无法定量，仍采用专家打分法确定其等
级值。本研究将各项指标分为10个稳定等级（见表5）并用
1~10表示，数值越大则其稳定性越高，最后对各指标加权
求和，所得结果即为洪湖湿地当前系统稳定度，其计算公式为：
RE∑
m
iE1
（Wi*Vi） （3）
表1 A-C判断矩阵*
Tab.1 A-Cjudgematrix
A C1 C2 C3 WA
C1 1 1／3 1／2 0.163
C2 3 1 2 0.540
C3 2 1／2 1 0.297
*λmaxE3.009，CIE0.005，CRE0.008。
表2 C1-P判断矩阵*
Tab.2 C1-Pjudgematrix
C1 P11 P12 P13 P14 WC1
P11 1 3 7 1 0.436
P12 1／3 1 4 1 0.217
P13 1／7 1／4 1 1／4 0.060
P14 1 1 4 1 0.287
*λmaxE4.115，CIE0.038，CRE0.040。
表3 C2-P判断矩阵*
Tab.3 C2-Pjudgematrix
C2 P21 P22 P23 P24 P25 P26 WC2
P21 1 2 4 3 1 1／2 0.219
P22 1／2 1 1 1／3 1／4 1／3 0.069
P23 1／4 1 1 1／2 1／3 1／3 0.067
P24 1／3 3 2 1 1／2 1／2 0.126
P25 2 4 3 2 1 1 0.265
P26 2 3 3 2 1 1 0.254
*λmaxE6.361，CIE0.072，CRE0.058。
表4 C3-P判断矩阵*
Tab.4 C3-Pjudgematrix
C3 P31 P32 P33 P34 WC3
P31 1 1 1／2 1／6 0.099
P32 1 1 1／2 1／5 0.104
P33 2 2 1 1／4 0.185
P34 6 5 4 1 0.612
*λmaxE4.021，CIE0.007，CRE0.007。
第4期 王 茜等：洪湖湿地生态系统稳定性评价研究 179
式中，m 为评价指标个数，Vi为对洪湖湿地系统稳定性赋值
［4］。
表5 层次总排序及稳定性赋值
Tab.5 Hierarchysequenceandstabilityevaluation
层次（P）
HierarchyP
C1 C2 C3
0.1630.5400.297
P层次总排序（Wi）
Sequenceof
hierarchyP
稳定性赋值（Vi）
Stability
evaluation
层次（P）
HierarchyP
C1 C2 C3
0.1630.5400.297
P层次总排序（Wi）
Sequenceof
hierarchyP
稳定性赋值（Vi）
Stability
evaluation
P11 0.436 0.071 6 P24 0.126 0.068 6
P12 0.217 0.035 5 P25 0.265 0.143 6
P13 0.060 0.011 8 P26 0.254 0.137 5
P14 0.287 0.047 6 P31 0.099 0.029 8
P21 0.219 0.118 5 P32 0.104 0.031 8
P22 0.069 0.037 8 P33 0.185 0.055 8
P23 0.067 0.036 7 P34 0.612 0.182 5
2 结果与分析
洪湖湿地生态系统稳定性。由表5可知政策法令是影响洪湖湿地生态系统稳定性的最重要因素，其次
各因素依次为湿地水质、旱涝灾害系数、湿地景观格局以及洪湖湿地的调蓄能力等，而气候调节能力、人口
密度和区域经济发展规模等因素对系统稳定性的影响则较小。20世纪50年代以来洪湖湿地在面积和类型
方面发生的每次重大变化均与湿地利用和开发政策的重大转变密切相关，洪湖湿地水质总体良好，达地面
水2类标准，但近几年监测表明洪湖四湖总干渠入口处已有Cu、Pb、Zn、Cr、氰化物、酚、氟化物等有害物质检
出［2］，表明洪湖湿地水体已受到污染。同时随洪湖湿地农业发展、农药使用量增大等，必然导致湿地水质变
坏，一旦污染超过水体自净能力，势必对洪湖湿地生态系统稳定性产生致命影响。洪湖湿地系统是长江和
汉水之间的洼地，过境客水占优，极易受到旱涝灾害的影响，多年来洪湖旱涝频次为0.82［2］，对系统稳定性
的影响不可低估。人工湿地是人类经对自然改造所形成的，并不完全受自然规律作用，其稳定性远不如自
然湿地，故系统人工湿地类型的增加势必降低系统的稳定性。此外湿地的调蓄能力也是维护系统稳定的重
要因素之一。洪湖湿地生态系统是1个经过长时间发育而来的生态系统，其稳定性对于来自自然因素的影
响具有一定的抵御作用，故气候调节能力对系统的稳定性影响较小。人口密度和区域经济发展规模则主要
通过改变系统景观格局来影响系统的稳定性，对系统稳定性的直接影响亦较小。
洪湖湿地生态系统稳定度。稳定度1~2为不稳定，3~4为轻度稳定，5~6为中度稳定，7~8为高度稳
定，9~10为极度稳定。经计算洪湖湿地生态系统的稳定度为5.9，目前系统处于中度稳定状态，其抵抗外界
干扰的能力较弱，故对系统进行开发和利用时一定要注意加强对系统的保护，使系统处于可持续发展中。
3 小 结
层次分析法能较好地应用于洪湖湿地生态系统稳定性评价，目前洪湖湿地生态系统为中度稳定状态，
政策法令是影响洪湖湿地生态系统稳定性的最重要因素，其他因素依次为湿地水质、旱涝灾害系数、湿地景
观格局和洪湖湿地调蓄能力等，而气候调节能力、人口密度和区域经济发展规模等因素对系统稳定性的影
响则较小。本研究计算结果均以专家意见为基础，带有一定的主观性，但较符合洪湖湿地生态系统现状。
目前尚不能用本研究方法确定洪湖湿地生态系统处于哪种演替方向上的稳定状态，其原因是系统演替是1
个动态过程，而本方法则主要对系统在一定时段内的稳定性进行评价。
参 考 文 献
1 蔡述明等.江汉平原四湖地区区域开发与农业持续发展.北京：科学出版社，1996.45~55
2 蔡述明.长江中游湿地的开发利用和保护.湿地保护与合理利用.北京：中国林业出版社，1996.99~107
3 冯耀宗.人工生态系统稳定性概念及其指标.生态学杂志，2002，21（5）：58~60
4 朱瑜馨，赵 军，曹 静.祁连山山地生态系统稳定性评估模型.干旱区研究，2002，19（4）：33~37
5 徐建华.现在地理学中的数学方法.北京：高等教育出版社，1994.115~128
180 中 国 生 态 农 业 学 报 第13卷