全 文 ：湿地生态系统健康的时空尺度特征 3
崔保山 3 3 　杨志峰
(北京师范大学环境科学研究所 , 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室 ,北京 100875)
【摘要】　湿地生态系统健康是目前湿地研究领域的新概念、新问题. 本文从时空尺度的基本概念和特征出
发 ,探讨了湿地生态系统健康的各种表述和确定指标. 较详细地阐述了湿地生态系统健康的时间尺度特征、
空间尺度特征以及时空尺度的统一性和差异性. 特别强调了尺度在研究湿地生态系统健康中的重要性.
关键词 　湿地生态系统健康 　时空尺度 　健康指标
文章编号 　1001 - 9332 (2003) 01 - 0121 - 05 　中图分类号 　Q148 ,S718. 55 　文献标识码 　A
Temporal2spatial scale characteristic of wetland ecosystem health. CU I Baoshan , YAN G Zhifeng ( S tate Key Joint
L aboratory of Envi ronmental S im ulation and Pollution Cont rol , Institute of Envi ronmental Sciences , Beijing
Norm al U niversity , Beijing 100875 , China ,) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2003 ,14 (1) :121～125.
Wetland ecosystem health (WEH) is a new concept in wetland researches. Beginning with basic concepts and char2
acters of temporal2spatial scale , all kinds of characteristics of WEH under temporal scale , spatial scale and temporal2
spatial scale were discussed in this paper , and the significance of temporal2spatial scale in the researches of WEH
was emphasized.
Key words 　Wetland ecosystem health , Temporal2spatial scale , Health indicator.
3 国家自然科学基金项目 (40101026)及国家重点基础研究发展规划
项目 ( G1999043605) .3 3 通讯联系人
2000 - 01 - 17 收稿 ,2000 - 11 - 25 接收.
1 　引 　　言
湿地生态系统是一个复杂的非线性动态过程系统 ,它们
总在发展和变化 ,其内部各组成要素之间以及各要素与外部
环境之间存在着相互制约相互作用的复杂关系 ,其组成结构
反映了时空的差异性 ,每一个系统均有一定的变化容量来吸
收人类造成的压力 ,保持它自身必要的生态过程和功能.
　　湿地生态系统健康或湿地健康 ,是指系统内的关键生态
组分和有机组织保存完整 ,且缺乏疾病 ,在一定的时空尺度
内对各种扰动能保持着弹性和稳定性 ,整体功能表现出多样
性、复杂性、活力和相应的生产率. 既可以自我持续发展 ,又
具有提供特殊功能的能力. 健康的湿地生态系统应表现出功
能整合性. 这里 ,整合性一方面强调了社会、生态、伦理道德
的有机整体性 ,另一方面也反映了健康的时空统一性.
　　20 世纪以来 ,由于人类社会的进步和现代工业的急剧发
展 ,垦荒、排水农耕、污染、伐林等作用已使湿地大面积退化 ,
生物多样性丧失 ,合理利用湿地和有效保护湿地已成为多方
关注的焦点 ,也是相关研究领域的热点. 特别是通过研究湿
地生态系统健康的现状问题 ,来建立一系列在空间上和时间
上不同尺度的衔接或耦合的机理模型与预测模型 ,预测未来
20～50 年或更长时间段湿地生态系统在局域、区域或全球尺
度上的健康问题 ,以达到对湿地生态系统进行预警、调节和
减少不良作用的效果. 因此 ,研究湿地生态系统健康随着时
空变化的规律 ,对于了解湿地及其动态变化具有重要意义.
2 　时空尺度的基本概念和特征
211 　尺度概念及特征
尺度一般指观察或研究对象 (物体或过程) 的空间分辨
率和时间单位 ,它标志着对所研究对象细节的了解水平. 在
生态学中 ,尺度是指所研究生态系统的面积大小 (空间尺度)
或其动态变化的时间间隔 (时间尺度) [17 ,18 ] . 以不同尺度研
究时 ,内容也不相同 ,生态系统是有一定大小范围的功能单
元 ,通常在研究陆地生态系统的生产力 ,生物地球化学上的
元素循环和脆弱性等问题时 ,把生态系统作为一个小尺度
(10～100m2)来考虑 ,景观生态学则考虑的是中尺度范围 (几
平方公里到几百平方公里 ,几年到几百年) . 而区域生态学研
究的是大尺度范围. 在实际研究中 ,特别是当今比较热点的
问题如全球变化研究 ,需要在区域或全球的空间尺度上来研
究陆地生态系统生物生产力 ,这就突破了通常情况下在斑块
水平上 (小尺度)对生产力的研究 [5 ,23 ] .
生态管理的中心问题之一就是尺度问题. 生态系统在小
尺度上常表现出非平衡特征或“瞬变态特征”,但在更大尺度
上则可能表现为极强的稳定性和可持续性. 因此 ,在研究或
管理生态系统过程中 ,对尺度的选择或着眼点非常重要 ,同
时要正确把握时空尺度的对应性、协调性和规律性 [16 ,18 ] .
自从 20 世纪 80 年代以来 ,等级系统理论在生态学的多
个领域广为应用以后 ,为理解生态系统结构、功能和动态的
复杂性提供了一个新的理论框架 ,为解释尺度效应及发展新
途径提供了一个有效的理论基础. 根据等级理论可以获取这
样的信息 ,那就是自然界的生态学实体在空间和时间尺度上
的分布 (如植被格局、生物有机体分布、动物体重分布、干扰
频度等)应该表现出离散性(Discreteness)或断点(Breaking points)
应 用 生 态 学 报 　2003 年 1 月 　第 14 卷 　第 1 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Jan. 2003 ,14 (1)∶121～125
的特征. 近几年的研究已证实了这一点 [16 ,18 ] . 这将为研究湿
地生态系统健康提供新的观点 ,大大增强生态系统健康研究
的尺度感. 需要指出的是 ,在实际应用中 ,往往需要将生态学
实体的时空尺度分布进行简化来研究生态系统的健康问题 ,
这在后面的论述中将会得到体现.
212 　时间尺度
时间和空间是生态变化的两个基本测度 ,生态系统在时
间上的变化具有基础意义 ,并在从以秒或分计时到化石记录
中所展示的以百万年计时的各种时间尺度上发生. 其中以地
质年代计的 ,为生态系统的演化 (进化) ,而从近期的动态论 ,
则为生态系统的演替.
具有长时间尺度 (n ×103～n ×106 年) 的过程或是发生
在固体地球内相当深的地方 ,或是发生在它表面的薄层内.
由于直接观测难以接近这些区域 ,因此 ,对它们的了解大都
是根据间接测量推断出来的. 即在概念模型的框架范围内 ,
根据目前在地面观测到的以及在实验室的高温高压条件下
模拟进行类推得到的. 长时间尺度本身意味着该领域内的那
些概念通常不以现有的观测和实验为基础 ,而是通过对久远
事件的解释得以发展的. 在几千年至几百万年的时间尺度
内 ,固体地球变化的那些不可抗拒的过程主宰着所有的其它
过程. 这些过程包括 :地核和地幔过程 (主导着地球的主要磁
场) ,板块构造过程 (产生地表地形) 和太阳驱动过程 (使地形
起伏剥蚀夷平 ,并使物理气候系统和生物地球化学循环系统
趋于多样化) .
几十年到几百年 (n ×10～n ×102 年) 这一时间尺度内 ,
自然变化对人类有着非常重要的影响 ,且人类活动对全球过
程的影响也最显著. 这一时段内 ,运行着两大类过程 [2 ] :1) 物
理气候系统过程 ,包括大气物理学和大气动力学、海洋动力
学以及地球表面温度和能量平衡等各个子系统. 2) 生物地球
化学循环过程. 它包括海洋生物地球化学、地球生态系统以
及对流层化学等各个子系统. 目前 ,对时间尺度为几十年至
几百年的全球变化研究至关重要 ,因为在此时段内人类社会
感受到全球变化的影响最为强烈 [2 ,7 ,24 ] .
2. 3 空间尺度
地球表面上的一切现象、一切事件、一切效应和一切过
程 ,无一例外地发生在以地理空间为背景的基础之上 ,抽去
地理空间的系统研究 ,不去探索地理空间的分布、形式、结
构、规律等内涵 ,发展会失去存在的意义 [10 ] ,地球空间所具
有的天然不均衡性、空间结构体系、空间经济活动、空间行为
科学、资源开发原理等理论问题和应用研究 ,无一不与地理
空间基础相联系. 空间格局决定着资源地球环境的分布形式
和组分 ,制约着各种生态组分 ,与干扰能力、恢复能力、系统
稳定性和生物多样性有着密切的关系.
就地理空间分布规律而言 ,一般可分成两个互为联系的
尺度 :1)全球意义的空间尺度. 着眼的尺度范围为全球生态
系统. 如地理地带性、全球变化等的研究常常需要这种类型
的尺度. 2) 区域意义上的空间尺度 ,涉及到区域的、地方的 ,
直到更小范围的地理空间尺度 ,由于它受到宏观地理空间分
布规律的统一制约 ,在自然条件上表现为相对差异不大 ,处
于同一或近似的环境之中 ,因此它更注重的是较细微、较精
密的空间结构与空间排布等规律的探讨. 地理空间是一切自
然过程和人文过程活动的“舞台”,正确把握空间尺度 ,会使
我们在研究过程中少走弯路并且得出正确结论.
3 　湿地生态系统健康的时间尺度特征
湿地生态系统健康的概念具有模糊性 ,不同的时间尺
度 ,其表现行为也不同. 正如人们健康一样 ,其幼年、少年、青
年、中年、老年的健康状况并不相同 ,每一个时段都有不同的
衡量指标. 湿地生态系统的健康发展也是经历着不同的阶
段 ,每个阶段的结构和功能并不相同 ,各成分之间的能量流
动和物质循环在不同的阶段保持着各自相对稳定的动态平
衡 ,并随着环境的变化而发展变化. 特别是随着人类行为作
用的不断加强 ,对湿地造成的胁迫也越来越大 ,对湿地健康
的衡量指标也会发生相应的改变. 但无论怎样 ,湿地生态系
统的功能整合性是必须要考虑的. 在前面已提到了时间尺度
的两种类型 ,第一种时间尺度 ( n ×103～n ×106 年) 相对过
长 ,而人类影响较大的是在较短的时间尺度 (n ×10～n ×102
年) ,因此 ,这里主要讨论短时间尺度内湿地生态系统的健康
问题. 可以分两种情况来探讨 ,一种情况是时间“点”的湿地
健康问题 ,另一种情况是时间“段”的湿地健康表现.
311 　时间“点”的湿地生态系统健康
这里的时间“点”是指相对较短的时间段 ,在这一较短的
时间段内 ,湿地所受到的外部环境作用相对保持稳定 ,如“一
年中的某一季”,“一季中的某几天”,“一天中的某几时”等.
正如人在一年中某几个月没有疾病一样 ,湿地生态系统从产
生到消亡经历相当长的时期 ,在每一阶段都有不同的表现形
式 ,时间“点”所研究的是每一阶段的更小间段 ,在这一间段
内湿地处于健康还是疾病当中.
衡量时间“点”特征下的湿地生态系统健康问题是比较
困难的 ,因为没有固定的标准来参照 ,常常需要借助 3 个方
面的标准来考虑健康问题. 1)国家标准 ,特别是水质标准. 2)
相近区域同类型受人为影响较小的湿地中相应指标的参照.
3)理想水平[20 ]或平均水平. 在实践应用中 ,常常需要同时考
虑这 3 个方面 (表 1) .
表 1 　时间“点”特征下的湿地健康指标参照标准
Table 1 Reference standard of health indicators on wetlands under tem2
poral“point”scale
类别 Classes 指标内容 Content 参照标准 Standard
水文指标 水深 Water deep 理想水平或平均水平 Ideal or average level
Hydrology 水周期 Hydrological periods 理想水平 Ideal level
水分循环 Hydrological cycle 理想水平 Ideal level
水质 Water quality 国家标准 (按各类用水标准) State standard
生物指标 生物多样性 Biodiversity 同类型湿地作参照 Similar types
Biology 外来种比例 Exotic species ratio 同类型湿地作参照 Similar types
优势种分布 Dominant species 同上或理想水平 As above or ideal level
生物量 Biomass 同上或理想水平 As above
植被结构 Vegetation structure 同上或理想水平 As above
化学指标 化学迁移速率 Chemical removal rate 同类型湿地作参照或理想水平
Chemistry Similar types or ideal level
化学负荷率 Chemical loading rate 同上 As above
化学沉积率 Chemical sediment rate 同上 As above
221 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷
　　在特定的时间“点”研究湿地健康问题 ,要求所选择的指
标要容易量测 ,具有敏感性和诊断性 ,量测过程中误差较低 ,
同时具有稳定的测定周期. 以时间“点”为特征研究湿地健康
问题的优点就在于它能快速评价湿地的现状和特征 ,及时提
供必要的管理信息、缺点或不足是寻找参照值比较困难 ,经
验成分较多 ,实践中常常需要同时间段特征下的指标相联
系 ,配合使用.
312 　时间段的湿地生态系统健康
这里讨论的时间段主要指几十年到百年的时间尺度. 近
几十年或近百年来 ,人类以空前的规模威胁着湿地 ,使湿地
不断退化或消失 ,人们的直接和间接的活动在不断地改变着
湿地变化的速度. 虽然在建造人工湿地 ,如建水库、运河和蓄
洪区 ,然而丧失的数量大大超过新建造的数量. 目前 ,美国已
损失了 8. 7 ×107 hm2 的湿地 ,损失率为 54 % ,法国从 1900 到
1993 年 ,湿地损失率已达 67 %. 我国三江平原经过 40 余年
的开发湿地面积减少了 3. 368 ×106 hm2 ,湿地垦殖率达
64 %. 据世界保护监测中心 (1992) 统计[1 ] ,亚洲、拉美和加勒
比海地区湿地也正在受到各种人为活动的强大威胁 (表
2) [1 ] . 因此 ,对这一时段内湿地生态系统健康进行研究 ,有助
于湿地的可持续利用和保护 ,防止有害于湿地的各种变化.
表 2 　亚洲、拉美及加勒比地区湿地受到的主要威胁( 用湿地 %表
示)
Table 2 Incidence of major threats to wetlands in Asia , Latin America
and Caribbean ( expressed as % of sites)
威胁类型
Threat classes
亚洲
Asia
拉美和加勒比
Latin America and
the Caribbean
狩猎 Hunting 32 30. 5
人类迁居 Human settlement 27
排水农耕 Drainage for agriculture 23 19
游乐 Recreation 11. 5
城市和工业发展 Urban and industrial development 10. 5
污染 Pollution 20 31
渔业 Fishing 19 10
商业采伐和林业 Commercial logging and forestry 17 10
时间段特征下的湿地生态系统健康指标选取的标准常以历
史时期的数值为参照 ,同时考虑理想水平下要素的取值范
围 ,通常以要素的变化率或各种指数来表示. 在同一时段下 ,
若评价多个湿地区 ,可通过运用模糊综合评判方法来进行排
序 ,以便制定合理的管理决策. 若仅仅评价单一湿地区 ,可比
较的历史数据就显得非常重要. 需要指出的是 ,由于人类活
动对现有湿地的影响 ,其内部结构和功能以及外在表现已发
生明显变化 ,其健康特征也发生了重要改变. 因此需要在历
史数据下重新考虑现存湿地的健康指标 ,而不能一味地比较
历史.
在特定的时间段研究湿地生态系统健康问题 ,需要掌握
历史时期大量数据及其环境变化资料 ,其优点就在于它能系
统地分析和评价几十年或近百年来湿地的生态变化特征和
现状 ,以便于充分认识湿地的动态变化 ,从而采取正确的管
理措施. 缺点或不足在于许多要素的历史资料没有记载或不
完全 ,会给评价带来不确定性. 因此 ,需要将时间“点”和时间
“段”结合起来评价湿地生态系统健康问题.
4 　湿地生态系统健康的空间尺度特征
随着空间的变化 ,湿地类型、结构和功能会发生相应的
变化 ,健康的表现和衡量指标也不同. 同时 ,在不同的空间范
围 ,由于人类活动的强弱差异 ,湿地健康也会有不同的表现.
如河流湿地 ,其上游常常人为扰动较小 ,系统表现出健康状
态 ,而在中下游地区由于工农业的发展和城镇建设 ,使湿地
受到污染和退化 ,健康受警告. 因此 ,不均衡的社会经济结构
和地区差异的存在 ,是影响湿地生态系统健康的重要因素.
就空间尺度扩展而言 ,由生态系统、景观到流域湿地 ,着
眼点不同 ,衡量指标和研究形式也就有差异 (表 3) ,就湿地而
言 ,生态系统侧重于比较均一的湿地地区 ,景观侧重于中尺
度内的空间格局 ,流域则是从生态、社会、经济多方面考虑湿
地问题[3 ,9 ,15 ] . 在实际研究中 ,常常从 3 个尺度方面同时考虑
湿地健康问题 ,这会使所研究的对象更全面、更系统和更有
说服力. 在前面提到过两种空间尺度 ,即全球尺度和区域尺
度.这里主要分析区域尺度的湿地健康问题. 一般情况下 ,又
可分为区域 (宏观)尺度和局域 (微观)尺度两种类型.
表 3 　生态系统健康研究的尺度比较
Table 3 Scale comparison of research on ecosystem health
尺　度
Scale
健康表述
Health description
健康研究形式及特点
Characteristics
生态系统 生态系统健康或生态 系统内组成要素动态特征
Ecosystem 健康 Dynamic characteristic of system elements
Ecosystem health or 系统结构和功能
ecological health Structure and function
系统对环境的影响与响应
Effect and respond to surroundings
景观 景观健康 景观的结构、功能和变化
Landscape Landscape health Structure , function and dynamics of landscape
景观要素与生态客体 (动物、生物量)
Landscape elements and ecological objects(animals ,biomass)
嵌块的动态变化 Mosaic dynamics
流域 流域健康 景观格局 Landscape pattern
Catchment Catchment health 生态系统之间的信息、能流和物质循环 Information
energy flows and matter cycles between ecosystems
社会、经济、自然复合系统
Social , economic and natural compound system
411 　区域尺度湿地生态系统健康
在地理学中 ,区域是一个最为普遍的概念 ,区域主要从
地区与地区的关系 ,一地区可能有别于其他地区的结构角度
来抽象的. 实际存在的区域 ,具有其本质的性质 ,这些性质决
定了区域的行为. 包括区域的整体性和区域的结构性. 区域
的整体性首先是指区域有一致特性或对某几种地理过程有
一致的响应特征. 区域的整体性有时表现得非常强烈 ,以致
呈现为一个受控系统. 当对区域的某一局部实行干扰 ,会出
现整个区域的变化. 区域的结构性包括层次性、自组织性和
稳定性 3 个方面[4 ,12 ] .
在区域尺度上研究湿地生态系统健康问题 ,需要把握区
域的整体性和结构性 ,特别是在确定湿地生态系统健康指标
时 ,要从区域整体来把握 ,需将生态、社会与经济综合来考虑
(表 4) [11 ] . 表 4 列出的指标并不全面 ,但可从一个侧面来反
映区域尺度内选取指标的广泛性与综合性. 例如 ,在研究三
3211 期 　　　　　　　　　　　　　　崔保山等 :湿地生态系统健康的时空尺度特征 　　　　　　
表 4 　区域尺度的湿地生态系统健康指标
Table 4 Indicators of wetland ecosystem health :regional scale
指标类别
Class
生态关注点
Ecological concerns
生态系统健康指标
Indicators of ecosystem health
生物地球化学循环 生物地球化学循环的破坏 削弱的富营养化
Biogeochemical cycle Biogeochemical cycle disruption Reduced eutrophication
空气和水质
Air and water quality
气候 气候变化的影响 降雨、温度
Climate Climate change effects Rainfall ,temperature
大气污染物的沉降 酸沉降、污染物级别
Atmospheric deposition of pollutants Acid deposition , pollutant levels
自然地理 景观美学 林地覆盖
Physiography Landscape aesthetics Forest cover
土地覆盖/土地利用 农业带
Land cover/ Land use Agricultural zoning
湿地丧失 杀虫剂和肥料的利用水平
Wetland loss Pestcide and fertilizer use levels
侵蚀 Erosion 侵蚀控制 Erosion control
生物 Biota 生物多样性 Biodiversity 保护区 Protected areas
毒性、畸形 Toxics , deformities 野生动物状况 Wildlife condition
人类聚居 人类统计学 迁移率 Migration rates
Human settlements Human demographics
年龄结构 Age structure
经济多样性 Economic diversity
江平原湿地生态系统健康问题时 ,由于着眼点落在区域尺度
上 ,所以在考虑健康指标时就要注意指标的代表性和综合
性 ,因为三江平原的湿地有沼泽、沼泽化草甸 ,还有水库、湖
泊、河流等 ,在这样大的尺度上研究湿地健康特征 ,需要考虑
多因素对湿地的作用. 特别是近 50 年来大规模的开发 ,使沼
泽变干 ,面积缩小 ,类型演变 ,致使环境恶化 ,包括旱灾增多 ,
河川径流量减少 ,风蚀普遍 ,土壤局部沙化 ,水土流失加重 ,
生物多样性下降. 由此可看出 ,研究区域尺度的湿地生态系
统健康问题 ,优点就在于能从宏观尺度上把握湿地的动态 ,
有助于为决策和管理提供依据. 缺点或不足主要表现为指标
的选取需要全面而准确 ,常会出现以偏盖全的倾向. 特别是
在较大的区域尺度内 ,各地自然条件又千差万别 ,从整体上
把握湿地的健康动态实属不易 ,需要借助遥感信息以及多部
门、多学科的协作才行 [4 ,6 ,21 ] .
412 　局域尺度湿地生态系统健康问题
局域尺度和区域尺度是相对的 ,一般认为它有统一的功
能特点或均质性质 ,是区域的下级单元 ,有时也称亚区. 在一
个大的区域过程中 ,均质区域往往被作为一个具有某种资
源、人口特征或荷重的点来看待 ,参与构成大区域的各均质
区域 ,称之为局域 (Sector ,local) [11 ,14 ] .
在局域尺度上研究湿地生态系统健康更注重指标的细
化 ,以及地区本身与周边环境的关系. 湿地和周边环境系统
的相关关系及其相互作用对于湿地进行正常的功能活动是
必不可少的. 首先 ,湿地水位是联系湿地和接近水体系统的
重要状态变量 ;其次 ,湿地在形成、发展和消亡过程中与其邻
近环境中泥沙的运动有着紧密的联系 ;第三 ,日益增多的人
类活动也会对湿地产生巨大的影响. 喀拉姆顿曾对一些湿地
周围一定范围内的土地利用带来的影响进行了分析 ,给出了
适合当地湿地情况的具体范围 ,并建议为提供野生动物连续
的生境留出足够的缓冲带 [20 ] . 因此 ,在研究局域尺度的湿地
时 ,周边环境的要素是必须要考虑的 (表 5) [12 ,22 ] . 以局域尺
度为着眼点对湿地生态系统健康进行研究 ,其优点就在于它
能更细致、更具体地表达现有湿地的健康状况 ,容易同相邻
湿地进行比较和评价 ,为宏观决策提供更详细的信息. 不足
之处是可能会受到局部某一要素的影响 ,而错误地作出结
论 ,因为这一要素在大区域尺度上并不起主要作用. 因此 ,在
研究湿地生态系统健康时 ,注重区域和局域的结合效果可能
会更理想 ,主要视实践中的具体情况而定.
表 5 　局域尺度的湿地生态健康指标
Table 5 Indicators of wetland ecosystem health :local scale
指标类别
Class
生态关注点
Ecological concerns
生态系统健康指标
Indicators of ecosystem health
土地利用/景观 微气候 Microclimates 大气质量 Air quality
Land use/ Landscape 土地转化 Land conversion 温室气体 Greenhouse gases
地区质量 Site quality
初级和次级工业实践
Primary and secondary industry practices
经济发展政策 Economic development policy
分区 Zoning
土壤 Soils 侵蚀、耗竭 Erosion , depletion 土壤损失、退化 Soil loss ,degradation
植被 Vegetation 迁移 Removal 耗竭性工业生产
Extractive indusdry practices
植物和动物种群
Plant and animal populations
栖息地丧失 Habitat loss 已列毒性指示物种
Listed toxicity indicator species
外来和濒危物种
Exotic and endangered species 种群衰退 Population declines
水系、水体
Watersheds ,water
有毒污染物
Texic contaminants
洪水 Flooding
水污染 Water pollution 废物容积或体积 Waste volumes
沉积物 Sedimentation 水质 Water quality
挖泥疏浚 Dredging
指示物种的毒性级别
Toxicity levels in indicator species
社区 废物处理 Waste disposal 回收计划 Recycling program
Communities 城市化 Urbanization 土地填充 Landfills
娱乐/旅游 Recreation/ tourism 海滨围栏 Beach closures
年龄结构 Age structure 住房价值 Housing values
工业气候 Industrial climate 收入水平 Income levels
5 　湿地生态系统健康的时空尺度特征
5. 1 　湿地生态系统健康的时空统一性
湿地生态系统健康的时空统一性是指相对某一时间
(“点”或“段”)内某一空间区域或局域湿地的健康状况 ,即时
空的综合反映特征 ,脱离其中的任何一种尺度来谈健康是不
科学的.
健康的时空统一性简单地用下列函数表示 :
H = f ( T , S )
式中 , T 是时间函数 ,是单向一维 , S 是空间维 ,它是一个复
合函数[8 ] ,可以表示为 : S = f ( A , B , C , ⋯) , S 是除时间因素
外 ,其它与健康有关的系列参数函数. 可以看出 ,湿地健康是
时间和空间的统一体.
健康的时空统一性要求在确定诊断指标时 ,要用整体
性、开放性理论对生态指标、功能整合性指标及社会政治环
境指标进行辨识和选取 ,确保指标的时空协调性 [13 ,18 ] . 特别
是在信息量不足时 ,把握好时空的统一性就显得更为重要.
需要指出的是 ,统一性特别强调了生态系统过去或现在对各
421 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷
种压力的反应及其适应结果 ,具有相对的静态特征 ,而不是
“瞬变态特征”. 例如在目前状态下 (时间点) 对三江平原挠力
河流域 (区域)湿地健康的研究 ,就必须要将瞬变态特征进行
“过滤”,正确反映稳定状态下的健康统一体.
5. 2 　湿地生态系统健康的时空差异性
湿地生态系统健康的时空差异性是指同一时间 (“点”或
“段”)不同空间 (“区域”或“局域”) 湿地健康的表现差异 ,或
者指同一空间 (“区域”或“局域”) 不同时间 (“点”或“段”) 湿
地健康的动态表现. 对于上面提到的统一性公式 H = f ( T ,
S ) ,当 T 即时间固定时 ,健康模式为 HT = KT·f ( S ) ,即同
一时间不同空间的湿地健康表现 , KT 为常数 ;当 S 即空间
固定时 ,健康模型为 HS = KS·f ( T) ,即同一空间不同时间湿
地健康的动态表现 , KS 为常数 ;当 S 或 T 发生变化时 ,其健
康表现为 :
d HT = KT
9f ’( S )9 ( S ) dS 或
d HS = KS
9f ’( T)9 ( T) d T
如果时间、空间同时发生变化 ,则湿地健康的动态变化
为 :
d HT = KT
9f ’( T , S )9 ( S ) dS + 9f ’( T , S )9 ( T) d T
健康的时空差异性要求在确定诊断指标时 ,要用异质性
理论和发展的观点对生态指标、功能整合性指标及社会政治
环境指标进行辨识和选取 ,特别强调地域空间的健康差异和
时间序列动态特征. 在实践中 ,时空尺度的统一性和差异性
是一致的 ,只是根据实际需要研究的侧重点不同而已 ,二者
结合起来分析问题会更系统和科学. 一般来说 ,在同一尺度
域 (Domains of scale)中 ,由于过程的相似性 ,尺度推绎 ( Scal2
ing)容易 ,模型简单适宜 ,预测准确性高 [14 ] ,健康度的评价容
易理解且清晰 ;而当跨越多个尺度域时 ,由于不同过程在不
同尺度上起作用 ,尺度推绎则必然复杂化 ,健康预测和建模
更为复杂 ,由此 ,时空尺度的统一性和差异性特征就成为湿
地生态系统健康研究的核心问题之一.
以人的健康作为对比 ,不同的国家或地区健康标准不
同 ,同一国家或地区在不同时期的健康观念也不一样 [12 ,19 ] .
对个人而言 ,不同的年龄、生活方式和目标对健康的评价指
标也有差异. 所谓正常或健康不仅随着年龄过程而改变 ,而
且随着生活目标而改变. 与此相类似 ,湿地生态系统健康受
着自身演替、自然扰动和变化的社会价值等制约. 因此 ,生态
系统健康指标的确定需要考虑这种变化 ,同时区分出由社会
压力和自然扰动所产生的波动. 前者可能预示着生态系统的
衰退过程 ,而后者是保持生态系统健康所必要的 [12 ] . 因此 ,
在时空尺度特征下选择湿地生态系统健康指标就不能过份
地考虑自然的波动 ,或拘泥于理想状态 ,而应建立在动态过
程之中 ,在动态过程中把握湿地的健康 ,预测湿地的未来.
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作者简介 　崔保山 ,男 ,1967 年生 ,博士 ,副教授 ,专业方向为
自然地理学、生态学、环境学 ,现主要从事湿地生态过程与环
境响应研究 ,已发表论文 30 余篇 ,参编专著 3 部. E2mail :
cuibs @163. com
5211 期 　　　　　　　　　　　　　　崔保山等 :湿地生态系统健康的时空尺度特征