全 文 ：城市化地区湿地生态系统服务干扰评价
———以深圳坪山河流域为例*
张文娟1 摇 李贵才1 摇 曾摇 辉1,2**
( 1 北京大学深圳研究生院城市人居环境科学与技术重点实验室,广东深圳 518055; 2 北京大学城市与环境学院生态学系,北
京 100871)
摘摇 要摇 城市化地区的湿地生态系统服务研究在湿地评价领域相对薄弱,现有的基于环境经
济分析的评价模式也难以反映人为活动的干扰影响.本文从城市湿地生态系统服务的内涵确
定和人为干扰方式辨识入手,建立表征干扰影响的评价因子体系,并运用层次决策分析法确
定指标权重,采用两级式模糊综合评价模型考察人为活动干扰强度和干扰方式的空间分布异
质性.以深圳市坪山河流域这一快速城市化典型地区为例进行试验性研究.结果显示:1)自然
地理条件是影响坪山河流域湿地生态系统服务干扰的基础要素;2)南部丘陵山区以单一的植
被覆被退化为主要干扰方式,干扰强度较低,但保护和管理不容忽视;3)北部平原宽谷地区的
干扰强度普遍高于南部丘陵山区,且干扰方式多样化,干扰影响在空间上呈从干流上游至下
游先增强、再减弱的趋势,与土地利用格局特征一致,但干扰方式的分布并不连续;4)模糊综
合评价模型在湿地生态系统服务干扰评价中具有较好的实用性.
关键词摇 城市化摇 湿地摇 生态系统服务摇 干扰评价摇 层次决策分析摇 模糊综合评判
*国家自然科学基金项目(40830747,40871229)、深圳市“双百计划冶项目、深圳市科技局科技计划项目(SZKJ鄄200706)及北京大学深圳研究生
院院长基金项目(2007013)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zengh@ szpku. edu. cn
2009鄄11鄄24 收稿,2010鄄03鄄09 接受.
文章编号摇 1001-9332(2010)05-1137-09摇 中图分类号摇 X24摇 文献标识码摇 A
Disturbance assessment of urban wetland ecosystem services: A case study in Pingshan wa鄄
tershed of Shenzhen City. ZHANG Wen鄄juan1, LI Gui鄄cai1, ZENG Hui1,2 ( 1Key Laboratory for
Environmental and Urban Sciences, Shenzhen Graduate School, Peking University, Shenzhen
518055, Guangdong, China; 2Department of Ecology, College of Urban & Environmental Sciences,
Peking University, Beijing 100871, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2010,21(5): 1137-1145.
Abstract: To understand the wetland ecosystem services in urbanizing area is much needed in wet鄄
land assessment. Currently, the dominant approach in assessing wetland value is the assessment
model using environmental economic analysis. However, this approach can not reflect the impact of
human disturbance. This paper introduced the connotation of wetland ecosystem services and the
patterns of human disturbance, established an evaluation index system which could characterize the
disturbance impact, and determined the weight of each index by using analytic hierarchy process.
Moreover, a dual鄄grade fuzzy comprehensive evaluation model was applied to analyze the spatial
heterogeneity of human disturbance. Our case study in Pingshan River Basin, a typical urbanizing
area of Shenzhen, showed that geographic condition was the primary factor in determining the inten鄄
sity of human disturbance on wetland ecosystem services. The main disturbance pattern in the south
hilly area was vegetation degeneration, but the disturbance intensity was low. Even so, the vegeta鄄
tion protection and management in this area shouldn爷 t be ignored though. The disturbance pattern
in north valley area was diverse, and the disturbance intensity was much higher than that south hilly
area. From the upper reach to the lower reach of the main stream, the impact of human disturbance
increased first and decreased then, being accorded with the characteristics of land use pattern, but
the disturbance pattern didn爷t have a continuous distribution. Our study showed that fuzzy compre鄄
hensive evaluation model had good performance in the disturbance assessment of wetland ecosystem
services.
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 5 月摇 第 21 卷摇 第 5 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2010,21(5): 1137-1145
Key words: urbanization; wetland; ecosystem service; disturbance assessment; analytic hierarchy
process; fuzzy comprehensive evaluation.
摇 摇 生态系统服务是指生态系统及其生态过程所形
成或维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用,
强调人类的需求及在生态系统中的获益[1-2] . 继
Costanza等[3]研究之后,国内外学者开展了一系列
以生态系统服务价值估算为主要内容的理论和实践
研究[4-6] .该评价模式引入湿地研究领域后,相继出
现了许多针对不同空间尺度下的湿地或水生态系统
进行服务价值的货币化评估研究[7-10] .近年来,随着
对湿地生态系统服务功能及其影响因素研究和认识
的不断深入,人们开始反思该评价模式及其评价结
果的现实意义[11-12],逐渐意识到该评价过程具有对
具体研究区的现实情况针对性不够[13]、评价结果对
湿地环境决策和空间管理的支持缺乏现实可操作
性[14]等缺陷.
以往的湿地评价研究结果显示,人为活动干扰
导致城市化地区的湿地与自然态湿地在水文、地质、
化学及生态过程等方面都具有显著区别[15-16],进而
影响湿地生态系统服务,同时前者由于自身特殊的
地缘特点承担着更多体现人类价值取向的服务需
求[17-18] .但现有的基于环境经济分析的评价模式却
较少讨论人为干扰活动对服务功能的影响和反馈.
本研究以深圳市坪山河流域这一快速城市化地区典
型湿地系统为例,采用层次决策分析法和两级式模
糊综合评判法,讨论人为活动对湿地生态系统服务
的干扰强度和干扰方式的空间差异,以期为坪山河
流域的湿地保护和空间管理提供基础.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
坪山河流域位于深圳市东北部(图 1),中心位
置位于 114毅19忆03义 E, 22毅44忆03义 N,年均温 22 益,年
均降水量 2000 mm.流域主河道坪山河为东江水系
支流淡水河的一级支流,是深圳市五大河流之一,深
圳境内流域面积为 129郾 12 km2 .流域内发育 7 条支
流,均源于干流右岸,呈梳状. 坪山河具有明显的人
工化痕迹,目前河流水质执行 V 类水标准,环境自
净能力很差.流域内的湿地类型包括河流、水库和坑
塘 3 种,其目前承担的生态系统服务主要为排洪、排
污,同时作为重要的景观廊道,还具备景观美化、提
供休闲娱乐公共空间的功能.
流域主要流经的坪山镇正在快速向城市化发
展,按照深圳市和龙岗区的总体规划,这里将形成现
代化的外向型大工业基地. 该发展战略对流域内湿
地生态系统形成巨大的环境压力和生态威胁,亟需
探讨人为干扰对湿地生态系统的影响效应,寻求合
理的湿地保护与管理措施及可持续的湿地资源利用
方式.
1郾 2摇 数据来源
本文主要采用的数据包括:2007 年深圳市航空
遥感影像(分辨率为 0郾 25 m)、深圳市 1 颐 1 万 DEM
数据(2003 年资料),2006 年深圳市土地利用变更
调查数据,深圳市 1 颐 20 万土壤图及《深圳龙岗区
统计年鉴》 [19]中的相关社会经济统计数据.
1郾 3摇 技术路线与研究方法
干扰评价的目的在于把握湿地生态系统服务的
现状特征、辨识人为活动对湿地生态系统服务的干
扰方式、分析干扰强度的空间分布差异. 在此需要
说明的是,人为干扰引起的生态系统变化和响应按
性质可分为正效应和负效应[20],本研究侧重对负效
应的评价.
1郾 3郾 1 技术路线摇 评价研究利用高分辨率的航空影
像,辅以土地利用变更调查数据和野外实地考察数
据,解译研究区内的湿地类型、分布和其他主要土地
利用类型.以 ArcGIS 为技术平台,利用水文分析模
块将流域划为 20 个集水区,作为干扰评价单元. 在
此基础上,确定坪山河流域的湿地生态系统服务内
涵、类型划分与空间分布特征,结合研究区的湿地干
扰方式特点,在可获得数据的支撑下选择主要的人
为活动干扰方式,及其相应的评价因子.参考专家意
见,运用层次决策分析法计算每种干扰方式中各评
价因子的单排序权重和全部评价因子的总排序权
重,分别利用这两种排序建立针对干扰方式和干扰
强度的模糊综合评价模型,获得干扰方式矩阵及干
扰强度值,再借助 SPSS软件对干扰方式进行聚类分
析,最后以空间分布的形式表现坪山河流域内湿地
生态系统服务干扰方式和干扰强度的空间异质性.
1郾 3郾 2 评价方法摇 人为活动对湿地生态系统服务的
干扰强度是一个不易确定的模糊概念,且本研究侧
重对湿地生态系统服务供给状态的空间差异性考
察,因此本文采用两级式模糊综合模型[21]对湿地生
态系统服务干扰进行评价.
根据模糊集内信息确定坪山河流域湿地生态系
8311 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
统服务的最佳状态和最劣状态,设为相对隶属度矩
阵中的 0 和 1.对于任一受到一定强度干扰的湿地,
其生态系统服务必定处于最佳和最劣状态之间的某
一点,与最佳状态距离越近服务功能越好,反之则越
劣[22-23],该距离取干扰状态的欧氏距离和海明距离
平均值.采用全部评价因子权重总排序计算所得的
结果用来表示 20 个评价单元的人为干扰强度;采用
各干扰方式下评价因子权重单排序计算得到的矩阵
来表示 20 个评价单元的人为干扰方式,进一步采取
聚类分析识别干扰方式的空间差异.
2摇 评价过程描述
2郾 1摇 干扰评价单元划分
采用深圳市 DEM 数据,利用 ArcGIS 水文分析
模块,经过洼地填充、汇流累积量计算等步骤实现流
域分割,得到 20 个集水区,作为湿地生态系统服务
干扰评价单元(图 1). 该区划方法包含了对地形地
貌及水文条件的分析,每个集水区单元都可视为相
对独立的亚生态区域,能够发挥特定的生态功能.湿
地水文单元体现了湿地的功能和服务差异,也能反
映人类干扰方式和强度的差异,将其作为湿地生态
系统服务干扰评价的研究单元更具科学性.
图 1摇 基于水文分析的坪山河流域湿地生态系统服务干扰
评价区划
Fig. 1 摇 Division of Pingshan River basin for wetland services
disturbance assessment based on hydrological analysis.
数字代表评价单元编号 The number represented assessment unit. 下同
The same below.
2郾 2摇 湿地生态系统服务及干扰方式分析
本文采用千年生态系统评估(MA)项目对内陆湿
地生态系统服务功能的划分体系[24],参考城市化地
区湿地生态系统服务的特殊性[25],在前人对湿地退
化驱动的研究基础上[26-30],归纳总结了城市化地区
湿地生态系统服务的干扰方式和干扰效应(表 1).
需要强调的是,具体评价过程中确定湿地生态
表 1摇 人为活动对湿地生态系统服务的干扰方式及影响效应
Tab. 1摇 Regimes and corresponding influences of human disturbance to wetland services
服务类型
Service
type
亚 类
Sub
type
湿地改造
Wetland transformation
修筑水坝
Building
dam
河道渠化
Canaliza鄄
tion
填埋掩盖
Filled鄄up
污 染
Pollution
大量污水
直 排
Discharge
excessive
sewage
directly
土地利用方式改变
Change of land use pattern
建设用地
占 用
Construction
occupation
植被覆盖
削 减
Vegetation
coverage
reduce
道路建设
Road
construction
资源利用
Resource
utilization
大规模
灌溉引水
Water
diversion
irrigation
供给服务
Provisioning
涵养水源
Water conservation + - - - - - - -
农业灌溉
Agricultural irrigation + o - - - - - o
水产品
Aquatic products o - - - - - - -
调节服务
Regulating
微气候调节
Climatic regulation o - - - - - - -
控制污染
Pollution control - - - - - - - -
防洪排涝
Flood control + o - - - - - -
文化服务
Culture
景观美学
Landscape aesthetics o o - - o - o -
娱乐休闲
Leisure and entertainment o o - - o o o -
教育科研
Education and scientific research o o - - - o o -
支持服务
Supporting
生物栖息地
Habitat o - - - - - - -
+ 表示正向影响 Represented positive effect;- 表示负向影响 Represented negative effect;o表示正向或负向的影响都可能产生,与具体的干扰方式
及技术手段有关 Meant that effect was associated with disturbance model and artificial technique.
93115 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张文娟等: 城市化地区湿地生态系统服务干扰评价———以深圳坪山河流域为例摇 摇 摇 摇 摇
图 2摇 坪山河流域湿地生态系统服务干扰评价因子体系
Fig. 2摇 Indicator system of wetland services disturbance assessment in Pingshan River basin.
系统服务内涵和人为干扰方式时必须针对研究区的
实际情况,选择对地区发展关键的服务功能类型进
行评价,这对于研究区的湿地保护和合理利用更具
有现实意义.从坪山河流域的具体现状来看,湿地类
型包括了河流、水库、坑塘 3 种,集中承担的服务功
能主要包含防洪排涝、娱乐休闲、淡水供应、农业灌
溉和水产养殖 5 类;人为活动对湿地生态系统服务
的干扰方式可以主要概括为河道硬质化、城市建设、
道路建设、植被覆被退化及污水排放,其干扰效应体
现为湿地面积萎缩、结构破碎、水质恶化等现象.
2郾 3摇 评价因子选择及权重确定
干扰评价因子的主要选择依据是研究区湿地资
源特征及人为活动干扰方式对湿地生态系统服务影
响的表现形式,另外还要兼顾数据资料的可获得性.
本研究区范围的确定以水文分析为基础,且范围较
小,缺乏细化到评价单元的人口分布数据,作为替代
选择了一些能够间接反映人口或人为活动分布特征
的指标,如林地面积比重、道路与河流交叉点等. 本
研究目标层为湿地生态系统服务干扰评价,准则层
是 5 种主要干扰方式,指标层是针对每种干扰方式
选择能够体现该干扰方式影响效应的因子,共选取
10 个干扰影响评价因子(图 2).
摇 摇 权重确定采用层次决策分析法,因子评分依据
多位相关领域的专家打分结果. 参考相关专家意见
构建判别矩阵 O,其中 W是计算所得的 Oi( i = 1,2,
3,4,5) 权重值(表 2),姿是判断矩阵 O的特征根;CI
是判断矩阵的一致性指标,其值越接近 0,判断矩阵
一致性越好,表示计算结果趋于合理; CI 与同阶 RI
之比称为随机一致性比例,记为 CR,当其值小于
0郾 10 时认为判断矩阵具有令人满意的一致性,否则
需调整矩阵直到满意;RI 是平均随机一致性指标,
通过查表所得.计算每种干扰方式内部评价因子权
重单排序和全部评价因子权重总排序(表 3) .
2郾 4摇 干扰强度与干扰方式聚类结果
设定评价对象集 B{B1,B2,…,B20}和指标集 P
{P1,P2,…,P10},计算每个评价单元的评价因子特
征值(表 4) .其中,P5 和 P9 的特征值通过航片解译
并结合实地调查获得,河段排污口数量指标由于实
地踏勘条件所限,现有结果可能比真实水平略低,但
已能够反映各评价单元的基本情况;其他 8 项因子
的指标特征值利用遥感影像数据,通过 ArcGIS 及
Fragstats软件计算获取.
摇 摇 由表 4 建立评价因子特征值矩阵 X,并根据相
关公式构建相对隶属度矩阵 R,(表 5、表 6).采用全
部评价因子权重总排序计算所得的结果见表 7,表
征 20 个评价单元的人为干扰强度值越大,表示湿地
受到的人为活动干扰影响越大,湿地生态系统服务
表 2摇 目标层 A与准则层 O的判别矩阵及单排序结果
Tab. 2 摇 Judgment matrix between target layer (A) and
middle layer (O)
A O1 O2 O3 O4 O5 W
O1 1 1 / 2 1 1 1 / 2 0郾 146
O2 2 1 2 1 1 0郾 253
O3 1 1 / 2 1 1 / 2 1 / 2 0郾 127
O4 1 1 2 1 1 0郾 221
O5 2 1 2 1 1 0郾 253
姿=5郾 2909;CI=0郾 0727;RI=1郾 12;CR=0郾 0649<0郾 10.
0411 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
表 3摇 坪山河流域湿地生态系统服务干扰影响评价因子权重值
Tab. 3摇 Weight values of the indices for evaluation of wetland services disturbance in Pingshan River basin
目标层
Objective
准则层
Criteria
准则权重
Criteria weight
指标层
Indicator
权重单排序
Relative
weight rank
权重总排序
Absolute weight
rank
干扰影响 A
Disturbance
河道硬质化
Artificial channel O1
0郾 146 河流渠化段长度比
Percentage of canalized rivers P1
1郾 000 0郾 146
城市建设
Urbanization O2
0郾 253 不透水面积比
Impervious surface ratio P2
0郾 500 0郾 127
景观碎裂化指数
Landscape fragmentation index P3
0郾 250 0郾 063
景观多样性指数
Landscape diversity index P4
0郾 250 0郾 063
道路建设
Road construction O3
0郾 127 道路与河流交叉点数量
Number of road crossings P5
0郾 500 0郾 064
道路面积
Road area P6
0郾 500 0郾 064
植被覆盖退化
Vegetation regradation O4
0郾 221 园地占园林总面积比重
Percentage of garden in vegetated area P7
0郾 500 0郾 110
林地面积比重
Percentage of forest land P8
0郾 500 0郾 110
污水排放
Sewage discharge O5
0郾 253 河段排污口数量指标
Number of sewage outlets P9
0郾 667 0郾 169
耕地面积
Cultivated area P10
0郾 333 0郾 084
表 4摇 各评价单元的干扰因子指标值
Tab. 4摇 Index value of each evaluation unit
单元
Unit
P1
(% )
P2
(% )
P3 P4 P5
(ind)
P6
(km2)
P7
(% )
P8
(% )
P9
(ind)
P10
(km2)
B1 0 32郾 45 217郾 822 1郾 551 4 1601 2郾 98 32郾 88 5 9623
B2 0 5郾 56 116郾 057 0郾 988 3 600 18郾 10 70郾 59 0 4365
B3 0 15郾 32 150郾 827 1郾 497 2 910 34郾 40 45郾 08 0 2124
B4 17郾 79 44郾 89 592郾 675 1郾 636 7 6521 23郾 46 14郾 77 6 21896
B5 15郾 73 75郾 11 110郾 647 1郾 292 4 6937 9郾 25 8郾 60 6 1854
B6 43郾 33 64郾 23 118郾 351 1郾 371 0 6105 4郾 26 20郾 33 11 5158
B7 39郾 06 58郾 51 458郾 013 1郾 565 13 8936 22郾 51 19郾 24 28 8081
B8 9郾 20 47郾 01 363郾 910 1郾 584 7 5515 42郾 03 24郾 67 15 3932
B9 0 37郾 29 206郾 469 1郾 417 9 4309 22郾 21 43郾 56 11 2544
B10 0 29郾 04 307郾 304 1郾 541 0 2778 18郾 06 42郾 26 0 7040
B11 0 2郾 30 7郾 852 0郾 888 1 0 12郾 74 71郾 72 0 360
B12 0 3郾 74 11郾 625 0郾 704 0 0 19郾 39 76郾 59 0 484
B13 0 2郾 74 1郾 205 0郾 408 0 0 5郾 29 90郾 66 0 0
B14 87郾 24 51郾 24 353郾 512 1郾 485 5 4442 38郾 27 25郾 92 10 1089
B15 0 6郾 35 35郾 991 0郾 840 2 300 10郾 58 78郾 36 0 2719
B16 0 14郾 29 45郾 845 1郾 209 0 644 24郾 14 58郾 75 0 1196
B17 7郾 39 17郾 14 62郾 803 1郾 026 10 1650 9郾 03 70郾 34 7 2406
B18 0 0郾 00 4郾 967 0郾 645 0 0 7郾 74 79郾 06 0 0
B19 0 7郾 05 2郾 826 0郾 623 0 0 2郾 69 83郾 59 0 0
B20 0 1郾 64 2郾 904 0郾 572 2 0 9郾 49 84郾 72 0 摇 0
的供给状态就越差(图 3);采用各干扰方式下评价
因子权重单排序计算得到的矩阵见表 8,该矩阵表
示 20 个评价单元的人为干扰方式,对此进行聚类分
析得到干扰方式的空间分布(图 4).
14115 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张文娟等: 城市化地区湿地生态系统服务干扰评价———以深圳坪山河流域为例摇 摇 摇 摇 摇
表 5摇 评价因子特征值矩阵 X
Tab. 5摇 Matrix X of factor eigenvalue
指标
Indicator
B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B18 B19 B20
P1 0 0 0 17郾 79 15郾 73 43郾 33 39郾 06 9郾 20 0 0 0 0 0 87郾 24 0 0 7郾 39 0 0 0
P2 32郾 45 5郾 56 15郾 32 44郾 89 75郾 11 64郾 23 58郾 51 47郾 01 37郾 29 29郾 04 2郾 30 3郾 74 2郾 74 51郾 24 6郾 35 14郾 29 17郾 14 0郾 00 7郾 05 1郾 64
P3 217郾 822 116郾 057 150郾 827 592郾 675 110郾 647 118郾 351 458郾 013 363郾 910 206郾 469 307郾 304 7郾 852 11郾 625 1郾 205 353郾 512 35郾 991 45郾 845 62郾 803 4郾 967 2郾 826 2郾 904
P4 1郾 551 0郾 988 1郾 497 1郾 637 1郾 292 1郾 371 1郾 565 1郾 584 1郾 417 1郾 541 0郾 888 0郾 704 0郾 408 1郾 485 0郾 840 1郾 209 1郾 026 0郾 645 0郾 623 0郾 572
P5 4 3 2 7 4 0 13 7 9 0 1 0 0 5 2 0 10 0 0 2
P6 1601 600 910 6521 6937 6105 8936 5515 4309 2778 0 0 0 4442 300 644 1650 0 0 0
P7 2郾 98 18郾 10 34郾 40 23郾 46 9郾 25 4郾 26 22郾 51 42郾 03 22郾 21 18郾 06 12郾 74 19郾 39 5郾 29 38郾 27 10郾 58 24郾 14 9郾 03 7郾 74 2郾 69 9郾 49
P8 32郾 88 70郾 59 45郾 08 14郾 77 8郾 60 20郾 33 19郾 24 24郾 67 43郾 56 42郾 26 71郾 72 76郾 59 90郾 66 25郾 92 78郾 36 58郾 75 70郾 34 79郾 06 83郾 59 84郾 72
P9 5 0 0 6 6 11 28 15 11 0 0 0 0 10 0 0 7 0 0 0
P10 9623 4365 2124 21896 1854 5158 8081 3932 2544 7040 360 484 0 1089 2719 1196 2406 0 0 0
表 6摇 相对隶属度矩阵 R
Tab. 6摇 Matrix R of relative membership degree
指标
Indicator
B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B18 B19 B20
P1 0 0 0 0郾 2039 0郾 1803 0郾 4967 0郾 4477 0郾 1054 0 0 0 0 0 1 0 0 0郾 0848 0 0 0
P2 0郾 4321 0郾 0741 0郾 2040 0郾 5977 1 0郾 8552 0郾 7790 0郾 6259 0郾 4964 0郾 3866 0郾 0307 0郾 0498 0郾 0364 0郾 6822 0郾 0846 0郾 1902 0郾 2283 0 0郾 0939 0郾 0218
P3 0郾 3662 0郾 1942 0郾 2530 1 0郾 1850 0郾 1981 0郾 7723 0郾 6132 0郾 3470 0郾 5175 0郾 0112 0郾 0176 0 0郾 5956 0郾 0588 0郾 0755 0郾 1041 0郾 0064 0郾 0027 0郾 0029
P4 0郾 9302 0郾 4721 0郾 8862 1 0郾 7201 0郾 7842 0郾 9415 0郾 9570 0郾 8214 0郾 9224 0郾 3912 0郾 2411 0 0郾 8769 0郾 3519 0郾 6522 0郾 5029 0郾 1933 0郾 1750 0郾 1335
P5 0郾 3077 0郾 2308 0郾 1538 0郾 5385 0郾 3077 0 1 0郾 5385 0郾 6923 0 0郾 0769 0 0 0郾 3846 0郾 1538 0 0郾 7692 0 0 0郾 1538
P6 0郾 1792 0郾 0671 0郾 1018 0郾 7297 0郾 7763 0郾 6832 1 0郾 6172 0郾 4822 0郾 3109 0 0 0 0郾 4971 0郾 0336 0郾 0721 0郾 1846 0 0 0
P7 0郾 0074 0郾 3917 0郾 8061 0郾 5280 0郾 1667 0郾 0400 0郾 5039 1 0郾 4964 0郾 3906 0郾 2556 0郾 4244 0郾 0661 0郾 9046 0郾 2006 0郾 5453 0郾 1612 0郾 1284 0 0郾 1730
P8 0郾 7041 0郾 2446 0郾 5555 0郾 9248 1 0郾 8571 0郾 8704 0郾 8042 0郾 5740 0郾 5899 0郾 2309 0郾 1715 0 0郾 7890 0郾 1499 0郾 3889 0郾 2477 0郾 1414 0郾 0862 0郾 0724
P9 0郾 1786 0 0 0郾 2143 0郾 2143 0郾 3929 1 0郾 5357 0郾 3929 0 0 0 0 0郾 3571 0 0 0郾 2500 0 0 0
P10 0郾 4395 0郾 1994 0郾 0970 1 0郾 0847 0郾 2356 0郾 3691 0郾 1796 0郾 1162 0郾 3215 0郾 0164 0郾 0221 0 0郾 0497 0郾 1242 0郾 0546 0郾 1099 0 0 0
表 7摇 干扰强度评价结果
Tab. 7摇 Result of disturbance intensity assessment
单元 Unit B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B18 B19 B20
干扰强度
Disturbance intensity
0郾 1809 0郾 0394 0郾 1464 0郾 5973 0郾 4067 0郾 4590 0郾 8698 0郾 6035 0郾 3094 0郾 1551 0郾 0151 0郾 0188 0郾 0004 0郾 7250 0郾 0138 0郾 0653 0郾 0916 0郾 0037 0郾 0022 0郾 0041
表 8摇 干扰方式评价结果
Tab. 8摇 Result of disturbance manner assessment
标准
Criteria B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B18 B19 B20
O1 0郾 0000 0郾 0000 0郾 0000 0郾 0616 0郾 0461 0郾 4933 0郾 3966 0郾 0137 0郾 0000 0郾 0000 0郾 0000 0郾 0000 0郾 0000 1郾 0000 0郾 0000 0郾 0000 0郾 0085 0郾 0000 0郾 0000 0郾 0000
O2 0郾 5434 0郾 0611 0郾 2656 0郾 8908 0郾 8677 0郾 8158 0郾 9463 0郾 8262 0郾 5638 0郾 5507 0郾 0234 0郾 0113 0郾 0006 0郾 8464 0郾 0302 0郾 1330 0郾 1185 0郾 0047 0郾 0116 0郾 0029
O3 0郾 0964 0郾 0339 0郾 0214 0郾 7461 0郾 5759 0郾 2550 1郾 0000 0郾 6515 0郾 6659 0郾 0471 0郾 0024 0郾 0000 0郾 0000 0郾 3841 0郾 0127 0郾 0021 0郾 4598 0郾 0000 0郾 0000 0郾 0103
O4 0郾 2749 0郾 1818 0郾 8114 0郾 8541 0郾 6295 0郾 4185 0郾 8110 0郾 9828 0郾 5698 0郾 4809 0郾 0937 0郾 1617 0郾 0017 0郾 9662 0郾 0436 0郾 4352 0郾 0632 0郾 0238 0郾 0030 0郾 0207
O5 0郾 1058 0郾 0067 0郾 0015 0郾 3877 0郾 0477 0郾 2284 0郾 9232 0郾 3868 0郾 1874 0郾 0184 0郾 0000 0郾 0001 0郾 0000 0郾 1359 0郾 0025 0郾 0005 0郾 0703 0郾 0000 0郾 0000 0郾 0000
3摇 结果与讨论
3郾 1摇 自然地理条件影响分析
坪山河流域的湿地生态系统服务评价结果显
示,不论是干扰强度还是干扰方式,南北两部分均具
有鲜明差异,南部包括 B2、B11、B12、B13、B15、B16、B17、
B18、B19、B20,干扰方式呈现大面积的同质性,且干扰
强度较低;北部包括 B1、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9、
B10、B14,干扰方式呈现多样化,且干扰强度相对较
高.这与坪山河流域的自然地理条件分布非常吻合,
大致上以海拔 60 m 和坡度 3毅为界线,北部为平原
宽谷区,南部为低山丘陵区. 其主要原因在于:一方
面海拔和坡度影响湿地的类型和分布,较高海拔处
的湿地类型以水库为主,其提供水源的重要服务功
2411 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
图 3摇 干扰强度空间分布
Fig. 3摇 Spatial distribution of disturbance intensity.
图 4摇 干扰方式聚类空间分布
Fig. 4摇 Distribution of disturbance spatial heterozygosity.
数字代表评价单元编号 The number means assessment unit.
能使其受到较其他湿地类型更为严格的保护;另一
方面,海拔和坡度也影响人为活动的发生频率,南部
丘陵山区的高程主要分布在 100 ~ 400 m,最高可达
700 m以上,植被覆盖良好,人为活动较少,开发建
设的难度较大、成本较高,干扰主要存在于园地种植
和观光游览等方面,而平原地区是人类聚居区,开发
建设活动频繁、多样. 所以,自然地理条件是影响坪
山河流域湿地生态系统服务干扰的基础要素,丘陵
山区干扰强度低、干扰方式单一,而平原宽谷地区干
扰强度高、干扰方式多样化,在进行湿地保护管理时
需要区别对待不同自然地理区的湿地.
3郾 2摇 南部丘陵山区人为干扰特征分析
评价结果显示,南部丘陵山区的干扰强度总体
上较为微弱,干扰方式比较单一,集中表现为植被覆
被退化.造成这一结果的原因主要是园地的开发.果
园种植是深圳农业的重要组成部分,大面积地分布
在平原向山区过渡的低山缓坡带,坪山河流域的园
地以荔枝为主,林下少灌草,需要农药和化肥支持,
对湿地水质形成一定威胁,进而影响湿地生态系统
服务的供给.尽管南部丘陵山区的干扰方式单一、干
扰强度低,但并不代表这种干扰对丘陵山区内的湿
地生态系统造成的影响可以忽视;相反,南部丘陵山
区已经是坪山河流域湿地保护的最后底线. 坪山河
流域不易发生洪水灾害主要得益于源区良好的植被
覆盖,雨季能够阻滞雨水直接排入河道,旱季又能够
在上游保证基流.因此,植被覆被对于坪山河流域湿
地生态系统服务的供给非常重要,且相对远离人类
聚居区是对其进行保护管理的有利条件. 控制种植
活动范围、加强治理农药化肥造成的污染,是保护全
流域湿地生态系统服务供给的重要环节.
3郾 3摇 北部平原宽谷区人为干扰强度分析
北部平原宽谷地区的干扰强度普遍远高于南部
丘陵山区,且跨越范围很大;在空间上,干扰影响呈
从干流上游至下游先增强、再减弱的趋势,但分布并
不连续.宽谷平原区是坪山河干流主要流经的区域,
这里也恰恰是坪山镇中心区所在地,聚集了大量人
口和经济开发活动,尤其对河流湿地的人工改造最
为集中、剧烈,历经几次改道,硬质化严重.其中,靠
近上游源区的河段已经是平原地带,开发建设活动
迅速增多,并没有与上游源区形成缓和的过渡带,干
扰强度迅速上升,这里也是深圳大工业区发展的延
伸区,近年来开始大规模的筑路建厂,对河流湿地的
干扰显著加强;中游河段附近聚集了大量工业园区,
是排污口最为集中的河段,干流上 3 个水质监测站
长年监测记录也显示该河段水质最差,总体上中游
河段人为干扰强度最大,显著高于上游和下游地区;
下游地区具有相对明显的农业产业特征,分布有重
要蔬菜生产基地和一般农田,灌溉供水主要来自坑
塘及河流,而农田带来的非点源污染也影响其附近
的湿地生态,但造成的干扰强度比中游要低.
总体上,干扰强度评价结果与干流流域的土地
利用格局分布趋势一致,其在空间上的不连续主要
由干扰方式的差异造成. 对北部平原宽谷区的湿地
保护应当与其周边的土地利用管理相结合,该区域
的湿地生态系统服务与人类的生产生活关系极为密
切、互动最多,是实现湿地服务价值的最佳场所,改
善湿地水质、营造近自然的休闲空间是该区域湿地
保护与管理的重要目标.
3郾 4摇 北部平原宽谷区人为干扰方式分析
北部平原宽谷区的干扰方式比较多样化,有的
评价单元中干扰方式的空间分布与干扰强度相互对
应,表示不同评价单元内相近的干扰方式导致的干
扰影响程度也相近,但也有一些评价单元虽然人为
干扰强度相近,但其中存在的干扰方式却有着迥异
34115 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张文娟等: 城市化地区湿地生态系统服务干扰评价———以深圳坪山河流域为例摇 摇 摇 摇 摇
差别.尤其后者的分析有助于评价结果有效指导湿
地保护与管理.
B1、B3 和 B10 3 个评价单元靠近下游地区,都以
植被覆被退化和城市建设干扰为主,与南部丘陵山
区的干扰方式相似,但干扰强度明显要高;同时也存
在道路建设和污染排放的干扰影响,强度相对较低.
B4、B5、B8、B9 4 个评价单元的干扰方式相类似,
城市建设、道路及植被覆被退化 3 种干扰方式都很
突出,干扰强度也很大;污染排放的干扰影响也存
在,但强度稍弱. 这反映出在实际的湿地保护管理
中,该区域要以控制城市扩展和道路建设为主要目
标.更进一步分析,这 4 个评价单元内部差别主要在
于污染排放,B4 和 B8 的这两种干扰方式影响强度
更为接近,且相对更高,表示两个区域还需更多关注
污染对湿地服务带来的影响.
B6、B7 和 B14均包含全部 5 种干扰方式,但各有
侧重. B14处于上游至中游的过渡区,主要以河道硬
质化、城市建设及植被覆被退化的干扰方式为主;B7
更靠近中游地区,地块破碎,类型复杂,主河道穿过
密集的居住区,河岸紧邻建筑物,水质严重恶化,河
道目前承担的功能也仅限于排水,几乎丧失了景观
美化和游憩休闲的服务功能,5 种干扰方式都很突
出,综合干扰强度最高;B6 区域已经是坪山河干道
的中游段,属于深圳大工业区的范围,工业建设相对
完备,远离河道的北部有少量农田,以城市扩张建设
的干扰影响最为严重. 这 3 个评价单元中干扰方式
各异,但其综合干扰强度却都很高,是湿地生态系统
服务保护与管理的重点区域,而具体的管理措施要
根据各自的干扰特点而定.
3郾 5摇 模糊综合评价模型实用性评价
湿地生态系统服务及其干扰所具有的模糊属性
决定了模糊数学方法在该评价领域具有相当的优
势.本文由于数据所限,选取两级式模糊综合评价模
型,只基于研究区内部的信息建立判别矩阵,不涉及
参考标准的选择,能够比较容易地实现对不同质的
评价因子无量纲化处理,获取评价结果.方法操作简
便,结果也清晰地反映了研究区内部各子流域湿地
生态系统服务干扰强度的空间分布. 如果有连续长
时间序列的数据资料,则可以将湿地未受到或受到
人为干扰影响较小时的状态为评价参考标准,可能
将更清晰地考察湿地生态系统服务及干扰影响的动
态演化与驱动机制.
在方法的具体应用中,评价因子的选择和权重
确定是两个关键.本文由于数据获取限制的原因,在
选择评价因子时,根据干扰方式选择了一些简单的
代表性因子;权重的确定采用层次决策分析法,在实
际运用中还参考了相关专家的咨询意见. 该方法能
够使评价过程简化和条理化,清晰表达服务及其干
扰所涉及的各要素之间的相互关系,评价结果也基
本反映了干扰影响的现状.因此,该评价方法在湿地
生态系统服务干扰评价中具有较强的实用性.
4摇 结摇 摇 论
自然地理条件是影响坪山河流域湿地生态系统
服务干扰的基础要素,丘陵山区干扰强度低、干扰方
式单一,而平原宽谷地区干扰强度高、干扰方式多样
化.
南部丘陵山区以植被覆被退化为主要干扰方
式,干扰强度比较低,但湿地保护和管理却不容忽
视.宜控制人为干扰活动的影响触及湿地所在区,或
尽可能减少人为活动对植被覆盖及湿地水质造成的
影响,这是保护整个流域湿地生态系统的重要环节.
北部平原宽谷地区的干扰强度普遍远高于南部
丘陵山区,且强度值跨度大;在空间上,干扰影响呈
从干流上游至下游先增强、再减弱的趋势,与土地利
用格局特征一致,但分布并不连续.总体上该区域内
各评价单元的干扰方式差异较显著,保护与管理的
措施制定需要有针对性,但具体操作时不必严格划
分到评价单元的细节,可以结合干扰强度的趋势判
断选择适宜技术手段.
两级式模糊综合评判法在进行实地生态系统服
务干扰评价时具有较强实用性,尤其适用于缺乏连
续时序数据的研究区评价. 评价因子选择和指标权
重确定是评价过程中的两个关键,应建立在深刻认
识评价区湿地类型、湿地生态系统服务类型以及人
为活动干扰方式的基础之上.
参考文献
[1] 摇 Daily GC. Nature爷 s Service: Societal Dependence on
Natural Ecosystems. Washington DC: Island Press,
1997
[2]摇 Ouyang Z鄄Y (欧阳志云), Wang R鄄S (王如松), Zhao
J鄄Z (赵景柱). Ecosystem services and their economic
valuation. Chinese Journal of Applied Ecology (应用生
态学报), 1999, 10(5): 635-640 (in Chinese)
[3]摇 Costanza R, d爷Arge R, de Groot R, et al. The value of
the world爷s ecosystem services and natural capital. Na鄄
ture, 1997, 387: 253-260
[4]摇 Zhao T鄄Q (赵同谦), Ouyang Z鄄Y (欧阳志云), Wang
X鄄K (王效科), et al. Ecosystem services and their
valuation of terrestrial surface water system in China.
4411 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
Journal of Natural Resources (自然资源学报), 2003,
18(4): 443-452 (in Chinese)
[5]摇 Guo Z鄄W (郭中伟), Gan Y鄄L (甘雅玲). Some scien鄄
tific questions for ecosystem services. Biodiversity Sci鄄
ence (生物多样性), 2003, 11(1): 63-69 ( in Chi鄄
nese)
[6] 摇 Fu J鄄Y (傅娇艳), Ding Z鄄H (丁振华). Research
progress on wetland ecosystem service and its valuation.
Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学报),
2007, 18(3): 681-686 (in Chinese)
[7]摇 Xin K (辛摇 琨), Xiao D鄄N (肖笃宁). Wetland eco鄄
system service valuation - A case researches on Panjin
area. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 2002, 22
(8): 1345-1349 (in Chinese)
[8]摇 Xiao Y (肖摇 玉), Xie G鄄D (谢高地), An K (安摇
凯). Economic value of ecosystem services in Mangcuo
Lake drainage basin. Chinese Journal of Applied Ecology
(应用生态学报), 2003, 14(5): 676-680 ( in Chi鄄
nese)
[9] 摇 Wang W (王 摇 伟), Lu J鄄J (陆健健). Ecosystem
services and their value of Sanyang Wetland. Acta Eco鄄
logica Sinica (生态学报), 2005, 25(3): 404 -408
(in Chinese)
[10] 摇 He C鄄Q (何池全), Cui B鄄S (崔保山). Ecological
evaluation on typical wetlands in Jilin Province. Chinese
Journal of Applied Ecology (应用生态学报), 2001, 12
(5): 754-756 (in Chinese)
[11]摇 Yang G鄄M (杨光梅), Li W鄄H (李文华), Min Q鄄W
(闵庆文), et al. Reflection on the limitation of ecolog鄄
ical service studies in China and suggestion for future re鄄
search. China Population Resources and Environment
(中国人口·资源与环境), 2007, 17(1): 85-91 (in
Chinese)
[12]摇 Chee YE. An ecological perspective on the valuation of
ecosystem services. Biological Conservation, 2004,
120: 549-565
[13]摇 Zhang X鄄Y (张晓云), L俟 X鄄G (吕宪国). Overview of
research on valuation of wetland ecosystem services.
Forest Resources Management (林业资源管理), 2006
(5): 81-86 (in Chinese)
[14]摇 Yin S鄄B (殷书柏), L俟 X鄄G (吕宪国). Discussion on
some problems of rapid assessment of wetland function.
Wetland Science (湿地科学), 2006, 4(1): 1-6 ( in
Chinese)
[15]摇 Campbell DA. , Cole CA, Brooks RP. A comparison of
created and natural wetlands in Pennsylvania, USA.
Wetlands Ecology and Management, 2002, 10: 41-49
[16] 摇 Faulkner S. Urbanization impacts on the structure and
function of forested wetlands. Urban Ecosystems, 2004,
7: 89-106
[17]摇 Ehrenfeld JG. Evaluating wetlands with in an urban con鄄
text. Ecological Engineering, 2000, 15: 253-265
[18]摇 Sun G鄄Y (孙广友), Wang H鄄X (王海霞), Yu S鄄P
(于少鹏). The advance of urban wetland study. Pro鄄
gress in Geography (地理科学), 2004, 23(5): 94 -
100 (in Chinese)
[19]摇 Shenzhen Longgang Statistical Bureau (深圳龙岗统计
局). Statistical Yearbook of Longgang [ EB / OL ].
(2009鄄04鄄22) [2009鄄06鄄20]. http: / / www. lgtj. gov.
cn / staticdata / index. aspx
[20]摇 Liu J (刘摇 杰), Yang Z鄄F (杨志峰), Cui B鄄S (崔保
山), et al. Negative ecological effects caused by an鄄
thropogenic disturbance: A research review. Chinese
Journal of Ecology (生态学杂志), 2005, 24 (11):
1317-1322 (in Chinese)
[21]摇 Yuan J (袁 摇 军), L俟 X鄄G (吕宪国). Development
and application of a dual鄄grade fuzzy pattern recognition
model on functional assessment of wetlands. Scientia
Silvae Sinicae (林业科学), 2005, 41(4): 1 -6 ( in
Chinese)
[22]摇 Zhou W鄄H (周文华), Wang R鄄S (王如松). An entro鄄
py weight approach on the fuzzy synthetic assessment of
Beijing urban ecosystem health, China. Acta Ecologica
Sinica (生态学报), 2005, 25(12): 3244-3251 ( in
Chinese)
[23]摇 Li Y鄄F (李玉凤), Liu H鄄Y (刘红玉). Assessment of
wetland disturbance based on hydrogeomorphic classifi鄄
cation-A case study of Naoli River valley. Journal of
Ecology and Rural Environment (生态与农村环境学
报), 2008, 24(1): 15-19, 54 (in Chinese)
[24] 摇 World Resources Institute. Millennium Ecosystem As鄄
sessment. Ecosystems and Human Well鄄Being: Wet鄄
lands and Water Synthesis, Washington DC, 2005
[25]摇 Wang J鄄H (王建华), L俟 X鄄G (吕宪国). Urban wet鄄
land: Its concept, ecological services and protection.
Chinese Journal of Ecology (生态学杂志), 2007, 26
(4): 555-560 (in Chinese)
[26]摇 Xiao J鄄H (肖建红), Shi G鄄Q (施国庆), Mao C鄄M
(毛春梅), et al. River ecosystem service function and
dam鄄construction. Chinese Journal of Ecology (生态学
杂志), 2006, 25(8): 969-973 (in Chinese)
[27]摇 Lu C鄄X (鲁春霞), Xie G鄄D (谢高地), Cheng S鄄K
(成升魁), et al. Approaches to evaluate the effects of
hydraulic engineering on river ecosystem services. Chi鄄
nese Journal of Applied Ecology (应用生态学报),
2003, 14(5): 803-807 (in Chinese)
[28]摇 Huang K (黄摇 凯), Guo H鄄C (郭怀成), Liu Y (刘
永), et al. Research progress on the degradation mech鄄
anisms and restoration of riparian ecosystem. Chinese
Journal of Applied Ecology (应用生态学报), 2007, 18
(6): 1373-1382 (in Chinese)
[29]摇 Yin Z鄄D (尹忠东), Li Y鄄W (李一为), Gu Z鄄Y (辜
再元), et al. On the environmental impacts of road
construction and ecological road construction. Research
of Soil and Water Conservation (水土保持研究),
2006, 13(4): 161-164 (in Chinese)
[30]摇 Liu S鄄L (刘世梁), Cui B鄄S (崔保山), Wen M鄄X (温
敏霞). Ecological effects of road networks and its im鄄
pact on regional ecological security. Areal Research and
Development (地域研究与开发), 2007, 26(3): 108-
111 (in Chinese)
作者简介摇 张文娟,女,1983 年生,硕士研究生. 主要从事城
市与区域生态规划及景观生态学研究. E鄄mail:zwj040411@
hotmail. com
责任编辑摇 肖摇 红
54115 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张文娟等: 城市化地区湿地生态系统服务干扰评价———以深圳坪山河流域为例摇 摇 摇 摇 摇