全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 21 期摇 摇 2012 年 11 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
白洋淀富营养化湖泊湿地厌氧氨氧化菌的分布及对氮循环的影响 王衫允,祝贵兵,曲冬梅,等 (6591)………
造纸废水灌溉对滨海退化盐碱湿地土壤酶活性的响应 夏孟婧,苗颖,陆兆华,等 (6599)………………………
图们江下游湿地生态系统健康评价 朱卫红,郭艳丽,孙摇 鹏,等 (6609)…………………………………………
适应白洋淀湿地健康评价的 IBI方法 陈摇 展,林摇 波,尚摇 鹤,等 (6619)………………………………………
基于 MODIS的洞庭湖湿地面积对水文的响应 梁摇 婕,蔡摇 青,郭生练,等 (6628)……………………………
崇明东滩湿地不同潮汐带入侵植物互花米草根际细菌的多样性 章振亚,丁陈利,肖摇 明 (6636)……………
中国东部亚热带地区树轮 啄13C方位变化的谐波分析 赵兴云,李宝惠,王摇 建,等 (6647)……………………
甘肃臭草型退化草地优势种群空间格局及其关联性 高福元,赵成章 (6661)……………………………………
川西亚高山 /高山森林土壤氧化还原酶活性及其对季节性冻融的响应 谭摇 波,吴福忠,杨万勤,等 (6670)…
模拟分类经营对小兴安岭林区森林生物量的影响 邓华卫,布仁仓,刘晓梅,等 (6679)…………………………
苹果三维树冠的净光合速率分布模拟 高照全,赵晨霞,张显川,等 (6688)………………………………………
拟茎点霉 B3 与有机肥配施对连作草莓生长的影响 郝玉敏,戴传超,戴志东,等 (6695)………………………
落叶松林土壤可溶性碳、氮和官能团特征的时空变化及与土壤理化性质的关系
苏冬雪,王文杰,邱摇 岭,等 (6705)
………………………………
……………………………………………………………………………
人工固沙区与流沙区准噶尔无叶豆种群数量特征与空间格局对比研究
张永宽,陶摇 冶,刘会良,等 (6715)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
山地河流浅滩深潭生境大型底栖动物群落比较研究———以重庆开县东河为例
王摇 强,袁兴中,刘摇 红 (6726)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
荣成俚岛人工鱼礁区游泳动物群落特征及其与主要环境因子的关系 吴忠鑫,张摇 磊,张秀梅,等 (6737)……
北黄海秋、冬季浮游动物多样性及年间变化 杨摇 青,王真良,樊景凤,等 (6747)………………………………
鄂尔多斯市土地利用生态安全格局构建 蒙吉军,朱利凯,杨摇 倩,等 (6755)……………………………………
村落文化林与非文化林多尺度物种多样性加性分配 高摇 虹,陈圣宾,欧阳志云 (6767)………………………
不同生计方式农户的环境感知———以甘南高原为例 赵雪雁 (6776)……………………………………………
两种预测模型在地下水动态中的比较与应用 张摇 霞,李占斌,张振文,等 (6788)………………………………
四川黄龙沟少花鹤顶兰繁殖成功特征 黄宝强,寇摇 勇,安德军 (6795)…………………………………………
硝化抑制剂对蔬菜土硝化和反硝化细菌的影响 杨摇 扬,孟德龙,秦红灵,等 (6803)……………………………
新疆两典型微咸水湖水体免培养古菌多样性 邓丽娟,娄摇 恺,曾摇 军,等 (6811)………………………………
白洋淀异养鞭毛虫群落特征及其与环境因子的相关性 赵玉娟,李凤超,张摇 强,等 (6819)……………………
双酚 A对萼花臂尾轮虫毒性及生活史的影响 陆正和,赵宝坤,杨家新 (6828)…………………………………
孵化温度对双斑锦蛇初生幼体行为和呼吸代谢的影响 曹梦洁,祝摇 思,蔡若茹,等 (6836)……………………
黄玛草蛉捕食米蛾卵的功能反应与数值反应 李水泉,黄寿山,韩诗畴,等 (6842)………………………………
互惠鄄寄生耦合系统的稳定性 高摇 磊,杨摇 燕,贺军州,等 (6848)………………………………………………
超微七味白术散对肠道微生物及酶活性的影响 谭周进,吴摇 海,刘富林,等 (6856)……………………………
专论与综述
氮沉降对森林生态系统碳吸存的影响 陈摇 浩,莫江明,张摇 炜,等 (6864)………………………………………
全球 CO2水平升高对浮游植物生理和生态影响的研究进展 赵旭辉,孔繁翔,谢薇薇,等 (6880)………………
跨界自然保护区———实现生物多样性保护的新手段 石龙宇,李摇 杜,陈摇 蕾,等 (6892)………………………
研究简报
会同和朱亭 11 年生杉木林能量积累与分配 康文星,熊振湘,何介南,等 (6901)………………………………
退化草地阿尔泰针茅生殖株丛与非生殖株丛的空间格局 任摇 珩,赵成章,高福元,等 (6909)…………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*326*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄11
封面图说: 白洋淀是华北地区最大的淡水湖泊湿地。 淀区内沟壕纵横交织错落,村庄、苇地、园田星罗棋布,在水文、水化学、生
物地球化学循环以及生物多样性等方面,具有非常复杂的异质性。 随着上游城镇污废水、农田径流进入水域,淀区
富营养化日益加剧。 复杂的水环境特点、高度的景观异质性和良好的生物多样性,使得该地区成为探索规模性厌氧
氨氧化反应的良好研究地点(详见本期第 6591—6598 页)。
彩图提供: 王为东博士摇 中国科学院生态环境研究中心摇 E鄄mail: wdwangh@ yahoo. com
第 32 卷第 21 期
2012 年 11 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 21
Nov. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然基金资助项目(40961011);吉林省教育厅“十二五冶科学技术研究项目(2011鄄437)
收稿日期:2011鄄09鄄19; 摇 摇 修订日期:2012鄄01鄄10
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail:whzhu@ ybu. edu. cn
DOI:10. 5846 / stxb201109191373
朱卫红,郭艳丽,孙鹏,苗承玉,曹光兰.图们江下游湿地生态系统健康评价.生态学报,2012,32(21):6609鄄6618.
Zhu W H,Guo Y L,Sun P,Miao C Y,Cao G L. Wetland ecosystem health assessment of the Tumen River downstream. Acta Ecologica Sinica,2012,32
(21):6609鄄6618.
图们江下游湿地生态系统健康评价
朱卫红1,2,*,郭艳丽2,孙摇 鹏2,苗承玉2,曹光兰2
(1. 长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室,延吉摇 133002;2. 延边大学 理学院地理系, 延吉摇 133002)
摘要:湿地是世界上具有独特结构与功能的生态系统,图们江流域湿地生态系统的健康对该区乃至东北亚地区综合生态系统网
络的建设具有重要意义。 选择图们江流域下游为研究区,基于压力鄄状态鄄响应(PSR)模型,在压力系统、状态系统、响应系统三
个层面选取 30 个指标构建了图们江下游湿地生态系统健康评价指标体系,运用层次分析法和多级模糊综合评判法对研究区湿
地生态健康状况进行综合评价,其结果为 0. 5878,处于亚健康状态。 其中,压力系统的健康指数为 0. 5292,响应系统的健康指
数为 0. 6866,状态系统的健康指数为 0. 5116,各等级隶属度 S=(16. 83% , 25. 37% , 16. 76% , 16. 97% ,24. 07% )。 主要表现在
研究区域湿地的补水水质差,导致湿地水质污染加重,富营养化现象严重;并且由于人为因素,湿地大面积退化,景观破碎化加
剧,功能逐渐丧失,生产力水平下降;急需对本区域湿地进行保护与管理。
关键词:湿地;健康评价;生态系统;图们江下游
Wetland ecosystem health assessment of the Tumen River downstream
ZHU Weihong1,2,*,GUO Yanli2,SUN Peng2,MIAO Chengyu2,CAO Guanglan2
1 Key Laboratory of Natural Resources of Changbai Mountain & Functional Molecules,Yanji Jilin 133002,China
2 Geography Department College of Sciences, Yanbian University, Yanji 133002,China
Abstract:Wetlands, forests and oceans form the three global ecosystems. Wetlands are the natural integration of aquatic
and semi鄄aquatic organisms in a wet environment, and they have a unique structure and function. Wetlands are an
important natural resource and one of the most important environments for humans. They not only offer the resources
necessary for human survival but also play an important role in ameliorating weather conditions, flood storage, and the
control and reduction of environmental pollution. Wetlands have thus been called the " kidney of the earth" . However, due
to increased human activities and lack of understanding of the functions and values of wetlands, most wetlands have been
unsustainably exploited and / or destroyed in the last few decades. From the start of human civilization, wetlands have been
targets of land development. Reclaiming land from lakes and large鄄scale agricultural development in wetlands causes
tremendous change in wetland landscapes and results in serious environmental problems. Such problems have finally drawn
our attention to the value of these ecosystems. Increasingly, research has investigated the relationships between human
activities and changes in wetland landscape patterns and the climate. The health of the Tumen River region wetland
ecosystem is locally and regionally important in Northeast Asia.
In this paper, we summarize the current health conditions of national and international wetland eco鄄systems, and
establish an evaluation system for ecological health, suitable for the wetland ecosystem of the lower reaches of the Tumen
River. In this system, a health assessment index for wetland ecosystems is constructed based on five health stage criteria:
primary health; health; secondary health; general sickness and disease, and by combining wetland characteristics using
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pressure鄄status鄄response models. The system is divided into three item layers and eight factor layers, with 30 indicators in
total, and provides quantitative standard values for each indicator. The index system includes several major indicators
including those reflecting physics, chemistry, biology, landscape features, ecology, socio鄄economy, and human health.
The weight of each index is calculated using an analytic hierarchy process and then the final index value calculated using a
three鄄step, fuzzy, comprehensive evaluation method. An index value of 0. 5878 was obtained as the overall health index of
the wetland ecosystem in the lower reaches of Tumen River, which can be categorized as a sub鄄healthy state. The health
index for the pressure system was 0. 5292, the response system was 0. 6866, and the state system was 0. 5116. The
membership at each level was 16. 83% , 25. 37% , 16. 76% , 16. 97% , and 24. 07% .
The factors lowering the ecological health of the wetlands in the lower reaches of Tumen River are:the poor quality of
water replenishing the wetlands resulting in serious water pollution, severe eutrophication; the degradation of the wetland
area influenced by human factors; the fragmentation of the landscape and the decline in productivity levels. These factors
have ultimately reduced the resistance of this wetland ecosystem, and thus increased the vulnerability of the wetland to
certain threats. Based on analyses of the underlying causes of these threats, strategies for health protection, recovery and
sustainable development of the wetland ecosystem of the lower reaches of the Tumen River are proposed. Wetlands in this
region need science鄄based conservation and management.
Key Words:wetland; health assessment; ecology; Tumen River
湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统,是自然界最富生物多样性的生态景观之一,在抵御洪
水、调节径流、改善气候、控制污染、美化环境和维护区域生态平衡等方面有着其它生态系统所不能替代的作
用,被誉为“地球之肾冶 [1]。 然而,由于人类活动的加剧以及人们对湿地功能与价值认识的不足,不合理的开
发与利用时有发生,湿地资源正受到严重破坏。 据统计,16 世纪以来,美国有 50%的湿地已经消失,即使现
在,湿地仍以每年 80000—160000hm2 的速度消失[2]。 据 1994 年第一次全国湿地资源调查资料,我国有
95郾 2%的重点湿地受到威胁,其中 30%的重点湿地受到开垦和改造的威胁,26. 1%的重点湿地受到污染威
胁,24. 2%的重点湿地受到生物资源孤独利用的威胁,8%的重点湿地受到水土流失和泥沙淤积的威胁,6. 6%
的重点湿地受到水资源不合理利用的威胁[3]。 图们江流域在近 50a 间,天然湿地面积减少了 50%以上[4]。
在这种背景之下,湿地的损失以及由此造成的环境问题使人们认识到了湿地保护的重要性。 湿地生态系统健
康评价,不仅可以提高湿地系统及其资源的监测和研究科学水平,也能够为其规划和提供可靠的科学依据,从
而确保湿地及其资源的可持续利用[5]。
本文在选取图们江流域下游敬信湿地为研究区,在压力、状态、响应 3 个层面选取了 30 个评价指标,建立
了适合该地区的评价指标体系,经层次分析法确定权重之后,采用多级模糊综合评价模型对其进行了健康评
价,其结果可为该区乃至整个图们江流域湿地的保护与管理提供科学依据。
1摇 研究区概况与研究方法
1. 1摇 研究区概况
图们江下游湿地主要位于珲春市敬信镇,是中、俄、朝三国交界地区。 地理位置为 42毅27忆—42毅40忆N,130毅
25忆—130毅39忆E。 海拔高度 5—15m。 由于距日本海较近,受海洋的影响较大,年平均气温 5. 6 益,年均降雨量
823. 7mm,属中温带近海性季风气候区。 与同纬度地区相比,其特点是冬暖夏凉,春秋季风大,多阴寡照,降水
充沛。 土壤共分 8 个土类,以白浆土、草甸土为主。 该地区江河纵横、湖泡棋布,动植物资源丰富,其中湿地高
等野生植物 51 科 305 种,主要植物群落有 10 种。 野生动物分类计 31 目 62 科 190 种,其中鱼类 7 目 10 科 42
种,两栖爬行类,3 目 7 科 8 种,鸟类 15 目 32 科 126 种,兽类 6 目 13 科 24 种。 图们江及江中沙洲、孤岛、沿岸
沙滩的芦苇沼泽是本区丹顶鹤、白尾海雕、虎头海雕、白额雁等世界濒危水禽及珍稀野生动物的繁殖和栖息
地;是吉林省珍稀鲑科 3 种麻哈鱼的唯一产地;是林蛙、鳖、草虾等生物以及芦苇、菱角、莲藕等水生经济作物
0166 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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的产地之一(珲春东北虎保护区科考报告)。
图们江下游湿地总面积为 4805. 5hm2,据本研究组对图们江下游敬信湿地动态变化及驱动机制的研究,
近 50a间,有 22. 48%的沼泽和 52. 48%的天然湿地因缺水而退化,50. 76%的水田转化为旱地、建筑用地等其
他土地利用类型[6]。
1. 2摇 研究方法
1. 2. 1摇 层次分析法
层次分析法(Analytic Hierarchy Process简称 AHP)是美国运筹学家 A. L. saaty 于 20 世纪 70 年代提出的
对方案的多指标系统进行分析的一种层次化、结构化决策方法,它将决策者对复杂系统的决策思维过程模型
化、数量化。 应用这种方法,决策者按支配关系将复杂问题分解为若干层次和若干因素,通过两两比较的方式
确定诸要素的相对重要性,然后综合人的判断来确定诸要素相对重要性的顺序。 根据徐建华 AHP 决策分析
方法介绍,步骤如下[7]。
首先,构建层次模型,在 PSR 概念模型的指导下,借鉴相关文献研究,将各要素划分为 3 个层次:目标层
(A)、准则层(B)、指标层(C)。 其次,构造判断矩阵,形式如下:
A B1 B2 … B
詪
詪
n
B1 b11 b12 … b1
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n
B2 b21 b22 … b2
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詪
n詪
詪… … … … …
Bn bn1 bn2 … b
詪
詪
nn
其中,bij 表示对于 A而言,B i 相对于 B j 的重要程度,一般采用 1、3、5、7、9 为标度(表 1)。
表 1摇 相对重要性标度
Table 1摇 Relative importance scale
标度(bij) Scale 定义 Define 标度(bij) Scale 定义 Define
1 Bi 因素与 B j 因素同等重要 3 Bi 因素比 B j 因素稍微重要
5 Bi 因素比 B j 因素比较重要 7 Bi 因素比 B j 因素十分重要
9 Bi 因素比 B j 因素绝对重要 2、4、6、8 分别处于以上标度值的中间状态
B ji =1 / bij 依照以上的标度,Bi 因素比 B j 因素的不重要程度
构建的矩阵要进一步检验矩阵的一致性, RI为随机一致性比例, 姿max 为判断矩阵的最大特征根,当一致
性检验结果 CR 臆 0. 1 时,表明计算结果对原矩阵具有满意的一致性。 其中:
CI =
姿max - n
n - 1
摇 CR = CI
RI
1. 2. 2摇 模糊综合评判法
模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评标方法。 该综合评价法根据模糊数学的隶属度理论把定
性评价转化为定量评价,即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。 它具有结果
清晰,系统性强的特点,能较好地解决模糊的、难以量化的问题,适合各种非确定性问题的解决。 图们江下游
湿地生态涉及的指标众多且大多具有模糊性,优劣程度难以确定,故本文运用模糊综合评价法来进行评价。
(1)评价模型及隶属度函数的构造
本文采用 3 级模糊综合评判。
构建的指标体系要素层的二类指标为压力指标、状态指标、人类响应指标即模糊综合评判模型的 3 个亚
类指标。 Wij为二级指标下三级指标的权重向量; Wi为一级指标下二级指标的权重向量; W 为一级指标之间
的权重向量; Rij为二级指标相对于评语的单因素模糊隶属度评判矩阵; Ri为三级指标相对于评语的单因素
模糊隶属评判矩阵; R是一级指标之间的评判矩阵; Bi是二级指标的评判结果; B 是一级指标之间的最终诊
1166摇 21 期 摇 摇 摇 朱卫红摇 等:图们江下游湿地生态系统健康评价 摇
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断结果; S为综合评判分值; C为评语等级评分行向量:
B = W·R = W·
B1
B2
B
é
ë
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ê
ê
ù
û
ú
ú
ú
ú
3
= W·
W1·R1
W2·R2
W3·R
é
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ù
û
ú
ú
ú
ú
3
= W·
W1·
B11
B
é
ë
ê
ê
ù
û
ú
ú
12
W2·
B21
B22
B23
B
é
ë
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ù
û
ú
ú
ú
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24
W3·B
é
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ê
ê
ê
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ù
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ú
ú
ú
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ú
ú
ú
ú
ú
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3
= W·
W1·
W11·R11
W12·R
é
ë
ê
ê
ù
û
ú
ú
12
W2·
W21·R21
W22·R22
W23·R23
W24·R
é
ë
ê
ê
ê
ê
êê
ù
û
ú
ú
ú
ú
úú
24
W3· W3·B[ ]
é
ë
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ù
û
ú
ú
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ú
ú
ú
ú
ú
ú
ú
úú
3 3
S = B·CT
(2)隶属度函数的构造
为了消除各等级间数值相差不大或状况区别不明显,而评语等级可能相差一级的跳跃现象的存在,使隶
属函数在各级之间能够平滑过渡,可将其进行模糊化处理。 按照从很健康到疾病的顺序,等级划分临界值依
次为 k1、k3、k5、k7,等级区间中点依次为 k2、k4、k6。
R i1 =
0. 5(1 +
滋i - k1
滋i - k2
) 滋i 逸 k1
0. 5(1 -
滋i - k1
k1 - k2
) k2 < 滋i 臆 k1
0 滋i 臆 k
ì
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ï
ï
2
摇 摇 R i2 =
0. 5(1 -
滋i - k1
滋i - k2
) 滋i 逸 k1
0. 5(1 +
滋i - k1
k1 - k2
) k2 < 滋i 臆 k1
0. 5(1 +
滋i - k3
k2 - k3
) k3 < 滋i 臆 k2
0. 5(1 -
k3 - 滋i
k3 - k4
) k4 < 滋i 臆 k3
0 滋i 臆 k
ì
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ï
ï
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ï
ï
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4
R i3 =
0滋i 逸 k2
0. 5(1 -
滋i - k3
k2 - k3
)k3 < 滋i 臆 k2
0. 5(1 +
k3 - 滋2
k3 - k4
)k4 < 滋i 臆 k3
0. 5(1 +
滋i - k5
k4 - k5
)k5 < 滋i 臆 k4
0. 5(1 -
k5 - 滋i
k5 - k6
)k6 < 滋i 臆 k5
0滋i 臆 k
ì
î
í
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ï
ï
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ï
ï
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ï
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ï
ï
6
摇 摇 R i4 =
0滋i 逸 k4
0. 5(1 -
滋i - k5
k4 - k5
)k5 < 滋i 臆 k4
0. 5(1 +
k5 - 滋i
k5 - k6
)k6 < 滋i 臆 k5
0. 5(1 +
k7 - 滋i
k6 - k7
)k7 < 滋i 臆 k6
0. 5(1 -
k7 - 滋i
k6 - 滋i
)滋i 臆 k
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
ï
ïï
ï
ï
ï
ï
ï
ïï7
R i5 =
0 滋i > k6
0. 5(1 -
滋i - k7
k6 - k7
) k7 < 滋i 臆 k6
0. 5(1 +
k7 - 滋i
k6 - 滋i
) 滋i 臆 k
ì
î
í
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ï
ï
ï
ï
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对于定量指标中越大越优型指标,其隶属度可以直接采取以上公式计算;对于越小越优型指标,各指标隶
属度计算时需要将条件中的“<冶和“>冶、 “臆冶和“逸冶分别互换即可;对于定性指标用专家打分法来确定其隶
属度。
2166 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
http: / / www. ecologica. cn
2摇 图们江下游湿地生态系统健康评价指标体系的建立
2. 1摇 概念模型的选取
图 1摇 压力鄄状态鄄响应模型
Fig. 1摇 pressure鄄state鄄response (PSR) model
PSR 模型最初由 Tony Friend 和 David Rapport 提
出,用于分析环境压力、现状与响应之间的关系。 20 世
纪 70 年代,国际经济合作与发展组织(OECD)对其进
行了修改并用于环境报告;80 年代末 90 年代初,OECD
在进行环境指标研究时对模型进行了适用性和有效性
评价[8];目前许多政府和组织都认为 PSR 模型仍然是
用于环境指标组织和环境现状汇报最有效的框架[9]。 PSR 模型以因果关系为基础,即人类活动对环境施加
一定的压力,因为这些压力,环境改变了其原有的性质或自然资源的数量(状态);人类又通过环境、经济和管
理策略等对这些变化作出反应,以恢复环境质量或防止环境退化[10]。 一般意义的 PSR模型如图 1。
根据图们江下游湿地的实际情况和现有考察调查资料,结合 PSR模型,建立研究区湿地 PSR框架模型如
图 2。
图 2摇 图们江下游湿地 PSR模型
Fig. 2摇 PSR model of wetlands in the tumen river downstream
2. 2摇 评价指标体系的确定
湿地生态系统健康评价指标的选取不仅要将生态、经济、社会三要素相整合,而且还需要考虑不同管理条
件下所导致的湿地生态过程、经济结构、社会组成的动态变化,以利于维持湿地系统的持续性[11]。
图们江下游湿地生态系统相对比较复杂,通过对该区湿地资源的实际调查,以及对保护局、环保局调查资
料数据的分析,并借鉴相关研究,根据评价指标选取应遵循的整体性、敏感性、生态脆弱性、科学性和可操作性
原则[12],运用 PSR模型,确定了从压力、状态、响应 3 个方面筛选出的 30 项指标,构建了图们江下游湿地生态
系统的健康评价体系(表 2)。 其中,湿地受胁迫状况选取人类对湿地的各种扰动因素,包括过度渔猎、割草、
养殖等胁迫因子,定性与定量相结合进行描述,因这几种扰动因素皆是生物因子,所以归入到生物指标里面;
湿地面积变化选取优势物种芦苇的长势替代,所以也归入到生物指标。
2. 3摇 湿地健康评价及评价标准的确定
按照一般通用的评价方法,用连续的实数区间[0,1]表示各等级的标准值。 生态系统健康状况处于最佳
状态时,其值为 1;处于最差状态时,其值为 0。 将健康状态评价等级分为 5 级:很健康(0. 8—1. 0)、健康
( 0郾 6—0. 8)、亚健康(0. 4—0. 6)、一般病态(0. 2—0. 4)、疾病(0—0. 2)(表3)。同时在参考大量文献[13鄄16]的
3166摇 21 期 摇 摇 摇 朱卫红摇 等:图们江下游湿地生态系统健康评价 摇
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表 2摇 图们江下游湿地生态系统健康评价指标体系
Table 2摇 The wetland ecological health assessment index system of the Tumen River downstream
目标层 Object layer 项目层 Item layer 要素层 Factor layer 指标层 Indicators layer
图们江下游湿地生态系统 压力系统(A1) 自然压力(B1) 自然灾害(C1)
健康评价指标 人类压力(B2) 土地利用强度(C2)
人口密度(C3)
农药施用强度(C4)
化肥施用强度(C5)
工业、生活污水处理指数(C6)
状态系统(A2) 物理化学指标(B3) 水质等级(C7)
富营养化程度(C8)
土壤有机质含量(C9)
生物指标(B4) 植被覆盖率(C10)
湿地受威胁状况(C11)
生物多样性(C12)
物种濒危状况(C13)
优势性植物覆盖率(C14)
初级生产力水平(C15)
湿地面积变化(C16)
景观指标(B5) 景观多样性指数(C17)
景观破碎度指数(C18)
平均斑块面积(C19)
功能指标(B6) 物质生产功能(C20)
洪水调控功能(C21)
文化教育功能(C22)
观光旅游功能(C23)
侵蚀控制(C24)
栖息地状况(C25)
响应系统(A3) 人类响应(B7) 周边人口素质(C26)
环保投资指数(C27)
湿地管理水平(C28)
物质生活指数(C29)
政策法规贯彻力度(C30)
表 3摇 湿地健康等级划分标准
Table 3摇 Wetland health rating standard
综合指数
Composite index
等级
Level
系统特征
System characteristics
0. 8—1. 0 很健康(玉) 湿地生态系统保持良好的自然状态,活力极强,组织结构十分合理,生态功能极其完善,人类活动干扰等外界压力很小,湿地变化很小,无生态异常出现,系统极稳定,处于可持续状态
0. 6—0. 8 健康(域)
湿地生态系统自然状态保存较好,活力比较强,组织结构较合理,生态功能较完善,湿地格局尚完
美,弹性度比较强,人类活动干扰等外界压力小,湿地变化很小,无生态异常,系统尚稳定,处于可
持续状态
0. 4—0. 6 亚健康(芋)
湿地生态系统自然状态受到一定的影响,结构发生一定程度的变化,受人类活动影响较大,接近湿
地生态阙值,系统尚稳定,但敏感性强,已有少量的生态异常出现,可发挥基本的湿地生态功能,湿
地生态系统可维持
0. 2—0. 4 一般病态(郁)
湿地生态系统自然状态受到相当程度的破坏,地生态系统活力较低,组织结构出现缺陷,生态功能
及弹性度比较弱,人类活动影响较大,生态异常较多,湿地生态功能已不能满足维持湿地生态系统
的需要,湿地生态系统已开始退化
﹤ 0. 2 疾病(吁) 湿地生态系统自然状态受到严重程度的破坏,地生态系统活力极低,组织结构极不合理,人类活动影响很大,湿地斑块破碎化严重,湿地生态异常大面积出现,湿地生态系统已经严重恶化
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基础上,结合图们江湿地的实际情况,确定了图们江下游地区湿地健康评价分级标准。 在量化过程中,每一个评
价因子按照相应的参照标准,依据相应的强度指数分级标准划分为 5 个等级。 同样,所求出的湿地生态系统健
康状况的综合指数的值域也在[0, 1]中,并以综合指数的计算值将湿地的健康状况划分为五个等级标准。
2. 4摇 指标现状计算与归纳结果
根据计算得出图们江下游各指标的现状结果(表 4)。
表 4摇 图们江下游湿地各指标现状结果
Table 4摇 indicator status results of the wetlands in the tumen river downstream
评价指标
Evaluation
indicator
量化标准
Quantitative
standard
评价数据
Evaluation
data
数据来源
Data source
对应等级
Corresponding level
C1 旱涝灾害发生频次及湿地病虫害的发生频度、破坏力度来说明 平均每 4 年一次洪灾 统计数据 域级
C2 建设、围垦养殖面积统计 干扰强度为 15. 5% 统计数据 域级
C3 单位面积人口数量,单位:人 / hm2 43 人 / hm2 统计数据 玉级
C4 以每年每公顷施用化肥量统计,单位为 kg / hm2 328kg / hm2 统计数据 芋级
C5 以每年每公顷施用农药量统计,单位为 kg / hm2 3. 1 kg / hm2 统计数据 芋级
C6 以污水、废水处理率表示
2007 年珲春市生活、工
业废水 处理率为
38. 46%
统计数据 吁级
C7 国家标准 2007 年图们江劣 V 类,珲春河芋类 统计数据 吁级
C8 水体中含氮磷的程度 中营养 实际监测 郁级
C9 土壤中有机质含量 平均为 3. 16% 统计数据 玉级
C10 森林覆盖面积占全市总面积比 95. 3% 统计数据 玉级
C11 以湿地内人类各种扰动为基础,包括过度渔猎、割草、养殖等胁迫因子,定性与定量相结合 较严重 实地考察 郁级
C12 迁徙期平均每天单位面积栖息鸟类数量 平均每天有 57 只 / hm2 统计数据 郁级
C13 湿地区高等植物物种占整个图们江流域高等植物物种的百分比 14. 59% 统计数据 吁级
C14 物种的珍惜程度、状况来确定 珍惜物种多样 统计数据 玉级
C15 以优势物种苔草、芦苇的面积统计 5. 4% 实地监测 郁级
C16 以优势物种芦苇的长势替代 平均 1. 3m 实地监测 域级
C17 以现有湿地内退化湿地面积的百分比表示 变化率 2. 68译 Alos解译数据 郁级
C18 2009 年 Alos影像解译数据 0. 4795 Alos解译数据 芋级
C19 2009 年 Alos影像解译数据 0. 0533 Alos解译数据 芋级
C20 2009 年 Alos影像解译数据 18. 77 hm
2,退化率为
56. 7%
Alos解译数据 郁级
C21 以图们江下游年捕捞收获量增加或减少率表示 年均减少 8. 09% 统计数据 吁级
C22 以人工附加工程的弥补,如筑堤,水库、滞洪区建设等来定性分析 较完善 考察调查结合统计 域级
C23 科研价值和教育意义 科研价值高 考察调查 域级
C24 以景观美学价值的高低、湿地旅游活动和娱乐日的增减情况来衡量 较高 考察调查 芋级
C25 用水土流失率来表示 15% 统计数据 郁级
C26 文盲人数占周边人口的百分比来表示 4. 51% 统计数据 域级
C27 环保投资占 GDP 比重来表示 0. 46% 统计数据 吁级
C28 采用定性方法,以湿地管理队伍的整体水平来衡量 管理队伍水平较高 考察调查 玉级
C29 人均 GDP 5070 元 统计数据 玉级
C30 定性分析 积极贯彻 调查 域级
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表 5摇 图们江下游湿地生态系统健康评价指标权重
摇 Table 5 摇 health evaluation index weights of wetland ecosystem in the
tumen river downstream
项目层(权重)
Object layer
(weight)
要素层(权重)
Factor layer
(weight)
指标层(权重)
Indicators layer
(weight)
归一化权重
Normalized
weight
A1(0. 2367) B1(0. 3100) C1(1) 0. 0734
B2(0. 6900) C2(0. 1775) 0. 0290
C3(0. 1190) 0. 0194
C4(0. 2070) 0. 0338
C5(0. 2096) 0. 0342
C6(0. 2869) 0. 0468
A2(0. 5267) B3(0. 2953) C7 (0. 4631) 0. 0720
C8 (0. 3547) 0. 0552
C9(0. 1822) 0. 0283
B4(0. 3263) C10(0. 0967) 0. 0166
C11(0. 1123) 0. 0193
C12(0. 1718) 0. 0295
C13(0. 0897) 0. 0154
C14(0. 1042) 0. 0179
C15(0. 1406) 0. 0242
C16(0. 1042) 0. 0179
C17(0. 1806) 0. 0310
B5(0. 1704) C18(0. 3745) 0. 0336
C19(0. 2510) 0. 0225
C20(0. 3745) 0. 0336
B6(0. 2081) C21 (0. 1500) 0. 0164
C22(0. 3081) 0. 0338
C23(0. 1278) 0. 0140
C24(0. 1180) 0. 0129
C25(0. 2961) 0. 0324
A3 (0. 2367) B7(1) C26(0. 1359) 0. 0322
C27(0. 2791) 0. 0661
C28(0. 1947) 0. 0461
C29(0. 1112) 0. 0263
C30(0. 2791) 0. 0661
3摇 图们江下游湿地生态系统健康评价
3. 1摇 权重的确定
根据 AHP 分析方法要求,本研究设计图们江下
游湿地生态系统健康评价指标权重系数问卷表,邀请
中国科学院东北地理与农业生态研究所、北京师范大
学、东北师范大学、南开大学、延边大学等湿地专家以
及生态环境相关专家,通过两两比较对每一层相对于
上一层相对重要性以及各层因素之间的相对重要性
给出判断值。 依此构建判断矩阵,经过计算机数据处
理进行层次单排序和层次总排序,得到各因素权重值
(取整数)。 结果经一致性检验,CR<0. 1,判断矩阵具
有满意的一致性。 发放专家问卷 30 份,收回 30 份,
对其中有效的 29 份问卷进行量化分析见表 5。
3. 2摇 评价方法
图们江下游湿地生态涉及的指标众多且大多具
有模糊性,优劣程度难以确定,故本文运用模糊综合
评价法来进行评价。 将图们江下游湿地压力各指标
现状值代入隶属度公式,可得湿地压力系统隶属
度为:
R11 = 0. 300摇 0. 500摇 0. 200摇 0. 000摇 0.[ ]000
R12 =
0. 000 0. 950 0. 050 0. 000 0. 000
0. 716 0. 284 0. 000 0. 000 0. 000
0. 000 0. 000 0. 720 0. 280 0. 000
0. 000 0. 450 0. 550 0. 000 0. 000
0. 000 0. 000 0. 000 0. 151 0.
é
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úú849
R21 =
0. 000 0. 000 0. 000 0. 300 0. 700
0. 000 0. 000 0. 200 0. 500 0. 300
0. 972 0. 018 0. 000 0. 000 0.
é
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ù
û
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úú000
R22 =
0. 982 0. 018 0. 000 0. 000 0. 000
0. 000 0. 000 0. 200 0. 500 0. 300
0. 000 0. 000 0. 000 0. 570 0. 430
0. 000 0. 000 0. 000 0. 041 0. 959
0. 700 0. 300 0. 000 0. 000 0. 000
0. 000 0. 000 0. 000 0. 260 0. 740
0. 000 0. 000 0. 250 0. 750 0. 000
0. 000 0. 964 0. 036 0. 000 0.
é
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úú000
R23 =
0. 000 0. 000 0. 897 0. 103 0. 000
0. 000 0. 000 0. 000 0. 146 0. 854
0. 798 0. 202 0. 000 0. 000 0.
é
ë
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ù
û
ú
ú
úú000
摇 摇 R24 =
0. 000 0. 000 0. 000 0. 118 0. 882
0. 300 0. 500 0. 200 0. 000 0. 000
0. 300 0. 500 0. 200 0. 000 0. 000
0. 000 0. 200 0. 600 0. 200 0. 000
0. 000 0. 000 0. 200 0. 500 0.
é
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ú
ú
ú
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úú300
6166 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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R31 =
0. 0000. 9970. 0030
0. 0000. 0000. 000158842
0. 7000. 3000. 000
0. 5610. 4390. 000
0. 3000. 5000. 2000
é
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ù
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ú
ú
ú
ú
úú
摇 摇 C = 1,0. 8,0. 6,0. 4,0.( )2
3. 3摇 图们江下游湿地生态系统健康状况
图们江下游湿地健康评价过程中所运用的指标及其标准不同,对各个指标的处理方法也就不同,最终反
映在评价结果也会有所差别,由于每个评价因子都是湿地生态系统的一部分,都对评价结果有一定的贡献。
所以本研究考虑到各个因素对健康评价的结果都有其影响性,本论文采用了改进的加权求和模型 B =W伊
R,即:
b j =移
n
i = 1
w i·r( )ij j = 1,2,…,( )m
结果如下:
压力系统健康指数为摇 P1 = B1·CT = W1· B11,B12( ), T·CT =0. 5292
状态系统的健康指数为摇 P2 = B2·CT = W2· B21,B22,B23,B( )24 T·CT =0. 5116
响应系统的健康指数为摇 P3 = B3·CT = W3· B( )31 T·CT =0. 6866
则综合评价指数为:
B = W·R = W· B1,B2,B( )3 T = (0. 1683,0. 2537,0. 1676, 0. 1697,0. 2407)
P = B·CT = 0. 5878
3. 4摇 结果分析
综上所述可以得出,图们江下游湿地生态系统综合健康指数为 0. 5878。 根据图们江下游湿地生态系统
健康评价等级标准可知,目前图们江下游湿地生态系统健康属于第芋等级(亚健康)。 从分级上来讲,根据隶
属度可知(图 3),整个图们江下游地区的生态系统在 16郾 83%处于很健康状态,25. 37% 属于健康状态,
16郾 76%属于亚健康状态,16. 97%属于一般病态,24. 07%属于疾病状态。
如图 4 所示,从子系统层面来看,压力系统的健康指数为 0. 5292,属于亚健康,说明图们江下游湿地生态
系统存在一定的压力,对整个系统存在一定的威胁,从隶属度来看,化肥施用以及工业、生活污水排放不容忽
视。 状态系统的健康指数为 0. 5116,也属于亚健康状态,说明湿地生态系统健康状态受到了破坏或者威胁,
已经出现不健康的征兆。 从隶属度矩阵可以知道制约湿地生态健康的主要因素是水质等级,水体富营养化,
生物多样性,水禽栖息指数,优势性植物覆盖率,平均斑块面积指数,物质生产功能;响应系统的健康指数为
0. 6866,属于健康状态,可知相关管理人员对保护图们江下游湿地做了一定工作,体现了一定的作用,但还需
进一步加强保护管理水平,其限制性因素是环保投资指数。
根据图们江下游湿地生态系统健康综合评价结果,整个湿地生态系统为健康与亚健康过渡状态,即湿地
生态系统自然状态受到一定的影响,结构发生一定程度的变化,受人类活动影响较大,接近湿地生态阙值,系
统尚稳定,但敏感性强,湿地生态系统可维持,但已有少量的生态异常出现,主要表现为:污水处理率低,水质
差、富营养化程度严重,自然湿地面积退化,生物多样性下降,水禽栖息地破坏,景观多样性差,板块面积小,系
统的外部胁迫力较大,功能有所下降,湿地开发中过多施用化肥、农药,湿地受保护水平较低。 由此可见影响
湿地生态健康的因子既有湿地自身生态过程,也有人类活动作用。 图们江下游湿地生态系统目前健康状况存
在隐患,存在一定的压力,并且随着流域内人为干扰的日益加剧,有趋于恶化的趋势,健康受到了一定的威胁,
并且已经进入到亚健康状态。 因此,需要控制图们江下游湿地生态系统健康的压力和生态威胁,并采取相应
的调整和恢复对策使其朝良性方向发展。 未来图们江下游湿地生态系统的健康状态的好坏有待于继续加强
保护和管理方面的工作,更好的发展,取决于管理人员对威胁图们江下游湿地的压力影响因素的控制,以及对
7166摇 21 期 摇 摇 摇 朱卫红摇 等:图们江下游湿地生态系统健康评价 摇
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湿地实施更好的保护及管理对策。
图 3摇 图们江下游湿地生态系统综合评价结果
摇 Fig. 3摇 Comprehensive evaluation results of wetland ecosystem in
the tumen river downstream
图 4摇 图们江下游湿地项目层各因素隶属度
摇 Fig. 4摇 The project factors of fuzzy membership function value of
the tumen river downstream wetland
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8166 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 21 November,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Widespread of anaerobic ammonia oxidation bacteria in an eutrophic freshwater lake wetland and its impact on nitrogen cycle
WANG Shanyun, ZHU Guibing, QU Dongmei, et al (6591)
………
………………………………………………………………………
Responds of soil enzfyme activities of degraded coastal saline wetlands to irrigation with treated paper mill effluent
XIA Mengjing, MIAO Ying, LU Zhaohua, et al (6599)
…………………
……………………………………………………………………………
Wetland ecosystem health assessment of the Tumen River downstream ZHU Weihong,GUO Yanli,SUN Peng,et al (6609)…………
An index of biological integrity:developing the methodology for assessing the health of the Baiyangdian wetland
CHEN Zhan, LIN Bo, SHANG He,et al (6619)
………………………
……………………………………………………………………………………
MODIS鄄based analysis of wetland area responses to hydrological processes in the Dongting Lake
LIANG Jie, CAI Qing, GUO Shenglian, et al (6628)
………………………………………
………………………………………………………………………………
The diversity of invasive plant Spartina Alterniflora rhizosphere bacteria in a tidal salt marshes at Chongming Dongtan in the Yangtze
River estuary ZHANG Zhengya, DING Chengli, XIAO Ming (6636)………………………………………………………………
Analyzing the azimuth distribution of tree ring 啄13C in subtropical regions of eastern China using the harmonic analysis
ZHAO Xingyun, LI Baohui,WANG Jian, et al (6647)
………………
……………………………………………………………………………
In the process of grassland degradation the spatial pattern and spatial association of dominant species
GAO Fuyuan, ZHAO Chengzhang (6661)
…………………………………
……………………………………………………………………………………………
Activities of soil oxidordeuctase and their response to seasonal freeze鄄thaw in the subalpine / alpine forests of western Sichuan
TAN Bo, WU Fuzhong, YANG Wanqin, et al (6670)
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Simulating the effects of forestry classified management on forest biomass in Xiao Xing忆an Mountains
DENG Huawei, BU Rencang,LIU Xiaomei, et al (6679)
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The simulation of three鄄dimensional canopy net photosynthetic rate of apple tree
GAO Zhaoquan,ZHAO Chenxia, ZHANG Xianchuan, et al (6688)
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The effect of Phomopsis B3 and organic fertilizer used together during continuous cropping of strawberry (Fragaria ananassa Duch)
HAO Yumin, DAI Chuanchao, DAI Zhidong, et al (6695)
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Temporal and spatial variations of DOC, DON and their function group characteristics in larch plantations and possible relations
with other physical鄄chemical properties SU Dongxue,WANG Wenjie,QIU Ling,et al (6705)……………………………………
Comparisons of quantitative characteristics and spatial distribution patterns of Eremosparton songoricum populations in an artificial
sand fixed area and a natural bare sand area in the Gurbantunggut Desert, Northwestern China
ZHANG Yongkuan, TAO Ye, LIU Huiliang, et al (6715)
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Comparison study on macroinvertebrate assemblage of riffles and pools:a case study of Dong River in Kaixian County of Chongqing,
China WANG Qiang,YUAN Xingzhong,LIU Hong (6726)…………………………………………………………………………
Nekton community structure and its relationship with main environmental variables in Lidao artificial reef zones of Rongcheng
WU Zhongxin,ZHANG Lei,ZHANG Xiumei,et al (6737)
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Zooplankton diversity and its variation in the Northern Yellow Sea in the autumn and winter of 1959, 1982 and 2009
YANG Qing, WANG Zhenliang, FAN Jingfeng, et al (6747)
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Building ecological security pattern based on land use:a case study of Ordos, Northern China
MENG Jijun,ZHU Likai,YANG Qianet al (6755)
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Additive partition of species diversity across multiple spatial scales in community culturally protected forests and non鄄culturally
protected forests GAO Hong, CHEN Shengbin, OUYANG Zhiyun (6767)…………………………………………………………
Environmental perception of farmers of different livelihood strategies: a case of Gannan Plateau ZHAO Xueyan (6776)………………
Application and comparison of two prediction models for groundwater dynamics
ZHANG Xia,LI Zhanbin,ZHANG Zhenwen, et al (6788)
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Pollination success of Phaius delavayi in Huanglong Valley, Sichuan HUANG Baoqiang, KOU Yong, AN Dejun (6795)……………
Mechanism of nitrification inhibitor on nitrogen鄄transformation bacteria in vegetable soil
YANG Yang, MENG Denglong, QIN Hongling, et al (6803)
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Archaea diversity in water of two typical brackish lakes in Xinjiang DENG Lijuan, LOU Kai, ZENG Jun, et al (6811)……………
Abundance and biomass of heterotrophic flagellates in Baiyangdian Lake, as well as their relationship with environmental factors
ZHAO Yujuan,LI Fengchao,ZHANG Qiang,et al (6819)
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Effects of bisphenol A on the toxicity and life history of the rotifer Brachionus calyciflorus
LU Zhenghe, ZHAO Baokun, YANG Jiaxin (6828)
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Effect of incubation temperature on behavior and metabolism in the Chinese cornsnake, Elaphe bimaculata
CAO Mengjie, ZHU Si, CAI Ruoru, et al (6836)
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Functional and numerical responses of Mallada besalis feeding on Corcyra cephalonica eggs
LI Shuiquan, HUANG Shoushan, HAN Shichou,et al (6842)
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Stability analysis of mutualistic鄄parasitic coupled system GAO Lei, YANG Yan, HE Junzhou, et al (6848)…………………………
Effect of ultra鄄micro powder qiweibaishusan on the intestinal microbiota and enzyme activities in mice
TAN Zhoujin,WU Hai,LIU Fulin,et al (6856)
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Review and Monograph
The effects of nitrogen deposition on forest carbon sequestration:a review
CHEN Hao, MO Jiangming, ZHANG Wei, et al (6864)
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Effect of enhanced CO2 level on the physiology and ecology of phytoplankton
ZHAO Xuhui, KONG Fanxiang, XIE Weiwei, et al (6880)
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Transboundary protected areas as a means to biodiversity conservation SHI Longyu, LI Du, CHEN Lei, et al (6892)………………
Scientific Note
The energy storage and its distribution in 11鄄year鄄old chinese fir plantations in Huitong and Zhuting
KANG Wenxing,XIONG Zhengxiang,HE Jienan,et al (6901)
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Spatial pattern of sexual plants and vegetative plants of Stipa krylovii population in alpine degraded grassland
REN Heng, ZHAO Chengzhang, GAO Fuyuan, et al (6909)
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《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的生态学专业性高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研
究原始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、
新方法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
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