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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 15 期摇 摇 2012 年 8 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
放牧对青藏高原东部两种典型高寒草地类型凋落物分解的影响 张艳博,罗摇 鹏,孙摇 庚,等 (4605)…………
北京地区外来入侵植物分布特征及其影响因素 王苏铭,张摇 楠,于琳倩,等 (4618)……………………………
温带混交林碳水通量模拟及其对冠层分层方式的响应———耦合的气孔导度鄄光合作用鄄能量平衡模型
施婷婷,高玉芳,袁凤辉,等 (4630)
………
……………………………………………………………………………
洞庭湖景观格局变化及其对水文调蓄功能的影响 刘摇 娜,王克林,段亚锋 (4641)……………………………
大辽河口水环境污染生态风险评估 于摇 格,陈摇 静,张学庆,等 (4651)…………………………………………
标准化方法筛选参照点构建大型底栖动物生物完整性指数 渠晓东,刘志刚,张摇 远 (4661)…………………
不同年龄段大连群体菲律宾蛤仔 EST鄄SSR多样性 虞志飞,闫喜武,张跃环,等 (4673)………………………
基于地统计分析西印度洋黄鳍金枪鱼围网渔获量的空间异质性 杨晓明,戴小杰,朱国平 (4682)……………
广东罗坑自然保护区鳄蜥生境选择的季节性差异 武正军,戴冬亮,宁加佳,等 (4691)…………………………
甘肃兴隆山森林演替过程中的土壤理化性质 魏摇 强,凌摇 雷,柴春山,等 (4700)………………………………
短轮伐期毛白杨不同密度林分土壤有机碳和全氮动态 赵雪梅,孙向阳,康向阳,等 (4714)……………………
放牧对呼伦贝尔草地植物和土壤生态化学计量学特征的影响 丁小慧,宫摇 立,王东波,等 (4722)……………
UV鄄B辐射增强对抗除草剂转基因水稻 CH4 排放的影响 娄运生, 周文鳞 (4731)……………………………
基于核磁共振波谱的盐芥盐胁迫代谢组学分析 王新宇,王丽华,于摇 萍,等 (4737)……………………………
广西甘蔗根际高效联合固氮菌的筛选及鉴定 胡春锦,林摇 丽,史国英,等 (4745)………………………………
不同稻蟹生产模式对土壤活性有机碳和酶活性的影响 安摇 辉,刘鸣达,王耀晶,等 (4753)……………………
大兴安岭火烧迹地恢复初期土壤微生物群落特征 白爱芹,傅伯杰,曲来叶,等 (4762)…………………………
川西北冷杉林恢复过程中土壤动物群落动态 崔丽巍,刘世荣,刘兴良,等 (4772)………………………………
内生真菌角担子菌 B6 对连作西瓜土壤尖孢镰刀菌的影响 肖摇 逸,戴传超,王兴祥,等 (4784)………………
西江颗粒直链藻种群生态特征 王摇 超,赖子尼,李跃飞,等 (4793)………………………………………………
大型人工湿地生态可持续性评价 张依然,王仁卿,张摇 建,等 (4803)……………………………………………
孢粉、炭屑揭示的黔西高原 MIS3b期间古植被、古气候演变 赵增友,袁道先,石胜强,等 (4811)……………
树干径流对梭梭“肥岛冶和“盐岛冶效应的作用机制 李从娟,雷加强,徐新文,等 (4819)………………………
豆科作物鄄小麦轮作方式下旱地小麦花后干物质及养分累积、转移与产量的关系
杨摇 宁,赵护兵,王朝辉,等 (4827)
………………………………
……………………………………………………………………………
一次陆源降雨污水引起血红哈卡藻赤潮的成因 刘义豪,宋秀凯,靳摇 洋,等 (4836)……………………………
盐城国家级自然保护区景观格局变化及其驱动力 王艳芳,沈永明 (4844)………………………………………
城市屋顶绿化资源潜力评估及绿化策略分析———以深圳市福田中心区为例
邵天然,李超骕,曾摇 辉 (4852)
……………………………………
…………………………………………………………………………………
黄河三角洲区域生态经济系统动态耦合过程及趋势 王介勇,吴建寨 (4861)……………………………………
重庆市生态功能区蝴蝶多样性参数 李爱民,邓合黎,马摇 琦 (4869)……………………………………………
专论与综述
干旱半干旱区不同环境因素对土壤呼吸影响研究进展 王新源,李玉霖,赵学勇,等 (4890)……………………
土壤呼吸的温度敏感性———全球变暖正负反馈的不确定因素 栾军伟,刘世荣 (4902)…………………………
森林土壤甲烷吸收的主控因子及其对增氮的响应研究进展 程淑兰,方华军,于贵瑞,等 (4914)………………
湖泊氮素氧化及脱氮过程研究进展 范俊楠,赵建伟,朱端卫 (4924)……………………………………………
研究简报
刈割对人工湿地风车草生长及污水净化效果的影响 吕改云,何怀东,杨丹菁,等 (4932)………………………
学术信息与动态
全球气候变化与粮食安全———2012 年 Planet Under Pressure国际会议述评 安艺明,赵文武 (4940)…………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*338*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄08
封面图说: 水杉是中国特有种,国家一级保护植物,有植物王国“活化石冶之称,是 1946 年由中国的植物学家在湖北的利川磨刀
溪发现的。 水杉曾广泛分布于北半球,第四纪冰期以后,水杉属的其他种类全部灭绝,水杉确在中国川、鄂、湘边境
地带得以幸存,成为旷世奇珍。 水杉耐水,适应力强,生长极为迅速,其树干通直挺拔,高大秀颀,树冠呈圆锥形,姿
态优美,枝叶繁茂,入秋后叶色金黄。 自发现后被人们在中国南方广泛种植,成为著名的绿化观赏植物,现在中国水
杉的子孙已遍及中国和世界 50 多个国家和地区。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 15 期
2012 年 8 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 15
Aug. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家重大科技专项(2009ZX07210鄄009);山东省科技发展计划项目(2011GGH21605)
收稿日期:2011鄄10鄄31; 摇 摇 修订日期:2012鄄06鄄14
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: ecology@ sdu. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201110311630
张依然,王仁卿,张建,刘建.大型人工湿地生态可持续性评价.生态学报,2012,32(15):4803鄄4810.
Zhang Y R, Wang R Q, Zhang J, Liu J. Evaluation of ecosystem sustainability for large鄄scale constructed wetlands. Acta Ecologica Sinica,2012,32(15):
4803鄄4810.
大型人工湿地生态可持续性评价
张依然1,2,王仁卿2,3,张摇 建4,刘摇 建1,2,*
(1. 山东大学环境研究院,济南摇 250100; 2. 山东省植被生态工程技术中心,济南摇 250100;
3. 山东大学生命科学学院,济南摇 250100; 4. 山东大学环境科学与工程学院,济南摇 250100)
摘要:大型人工湿地现已广泛应用于湖滨带、河滨带水质净化及湿地生态修复,这些人工湿地的生态可持续性评价对于其科学
管理调控及长期可持续运行具有重要意义。 运用综合指标评价及层次分析法,根据人工湿地生态系统的特点,提出并建立了适
合评价人工湿地可持续性运行的指标体系,建立的评价指标包括生态特征与功能、水质净化功能及经济社会功能三项一级指
标,及对应的 14 个二级指标。 运用建立的评价指标体系对南四湖湖滨带新薛河大型人工湿地示范工程的生态可持续性运行了
评价,评价结果显示:植物多样性、氨氮去除能力、生物入侵抵抗力、野生动物栖息地、COD 去除能力是影响大型人工湿地运行
效果的主要制约因素;新薛河人工湿地生态可持续性综合指数为 0. 6862,处于“良冶级,其中生态特征功能可持续性指数最高,
为 0. 7732;水质净化功能和社会经济功能指数分别为 0. 6190,0. 6492。 由结果可知,南四湖新薛河大型人工湿地具有重要的生
态修复功能,水质净化功能方面应加强植物定期收割及植被管理,同时经济社会功能还有待加强,植物经济效益及旅游娱乐效
益还有待深入开发。 建立的人工湿地可持续性运行的评价指标体系具有较强的针对性,可用于其他大型人工湿地的生态可持
续性评价。
关键词:大型人工湿地;层次分析法;综合指标评价;生态可持续性
Evaluation of ecosystem sustainability for large鄄scale constructed wetlands
ZHANG Yiran1,2, WANG Renqing2,3, ZHANG Jian4, LIU Jian1,2,*
1 Institute of Environmental Research, Shandong University, Jinan 250100, China
2 Shandong Provincial Engineering and Technology Research Center for Vegetation Ecology, Jinan 250100, China
3 School of Life Sciences, Shandong University, Jinan 250100, China
4 School of Environmental Science & Engineering, Shandong University, Jinan 250100, China
Abstract: Constructed wetlands, as an ecological restoration technology, have been widely applied to deal with the
degradation of natural wetlands and the pollution of water bodies, and more attention should be focused on the system
stability and maintenance of functions over the long term. A Comprehensive Index System can be applied to perform an
overall evaluation of an ecosystem through many different indices from different aspects and the Analytic Hierarchy Process
is a structured technique for organizing and analyzing complex decisions particularly in group decision making. Based on the
Comprehensive Index System and Analytic Hierarchy Process, we presented a measure method to evaluate the eco -
sustainability of large鄄scale constructed wetlands,which are constructed for water purification and offsetting the degradation
of natural wetlands. The index system contains three criteria: ecological structures and functions, water purification
capability, and economic鄄social functions, and then fourteen sub鄄criteria including biodiversity, primary production,
resistance to ecological invasion, wildlife habitats provision, COD removal, ammonia nitrogen removal, total nitrogen
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removal, total phosphorus removal, siltation, wetland plants harvest, operation costs, wetland plants benefits, recreation
benefits and public awareness of the value of the wetlands. The weight of each criterion and sub鄄criterion is determined by
the results of expert questionnaires. Five levels including “very good冶, “good冶, “average冶, “bad冶 and “very bad冶 are
established to determine the sustainability of constructed wetland with the listed continuity intervals [1. 0—0. 8, 0. 8—0. 6,
0. 6—0. 4, 0. 4—0. 2, 0. 2—0. 0] . A case study based on the index system was conducted in a five鄄stage surface鄄flow
constructed wetland, which was built in the Xinxue River estuary by Nansi Lake to improve the water quality and to make
up for the degradation of riparian wetlands. The calculated results of the weight of each criterion and sub criterion showed
that “ecological structures and functions冶 and “water purification capability冶 account for 40. 17% and 42. 94% of the
weight respectively, while biodiversity, ammonia nitrogen removal, resistance to ecological invasion, wildlife habitats
provision, and COD removal are the main factors in the sub鄄criteria influencing the sustainability of the Xinxue River
constructed wetland. According to the eco鄄sustainability evaluation, the eco鄄sustainability of the Xinxue River constructed
wetland is at a ‘good爷 level (0. 6862) on the whole, and specifically the ecological structure and functions (0. 7732),
water purification capability (0. 6190) and social鄄economic functions (0. 6492) are all at a ‘ good爷 level, although the
biodiversity index is 0. 5200, which means the biodiversity of the Xinxue River constructed wetland is still lower than that of
the natural wetland surrounding Nansi Lake, which also reflects the conflicts between ecosystem functions and structures in
constructed wetlands. The index of benefits from the wetland plants is also in a “bad冶 level because the annual biomass of
Xinxue River constructed wetland is kept in the wetland according to the local laws and regulations instead of being
developed into commercial products. In conclusion, the further improvement for Xinxue River constructed wetland should
focus on the extension of economic and social functions: development of wetland ecotourism should be exploited and the
technological innovations of wetland plants processing should be enhanced to promote sustainable development of the local
economy. The index system suggested here can also be adopted to evaluate other similar large鄄scale constructed wetlands.
Key Words: large鄄scale constructed wetlands; Analytic Hierarchy Process; Comprehensive Index System;
eco鄄sustainability
湿地是自然界最富生物多样性的生态系统,其单位面积价值远远高于其他陆地生态系统和水域生态系
统[1鄄2]。 人类活动范围的扩大和经济快速增长导致自然湿地面积大量减少[3],湿地功能严重退化[4]。 自然湿
地的恢复和人工湿地的建立正越来越引起人们的重视。 人工湿地是指模拟自然湿地的功能及特点设计并建
设成的工程系统,利用系统中植物、基质及相关微生物的三重协同作用实现污水的净化[5],具有低投入、节
能、自我维护[6]及良好的生态景观效应[1, 7]等优点。 在湖滨带建立大规模人工湿地生态系统是保障入湖水水
质安全、减缓湖滨带湿地退化,恢复区域生物多样性的重要手段,其运行效果也越来越受到人们的重视,由于
人工湿地应用初期主要用于污水处理,因此对人工湿地的评价大多局限于对其水质净化功能的研究[8],而目
前人工湿地应用的大尺度及多重功能要求筛选建立一套较全面的适合人工湿地的生态评价指标体系,对于评
价人工湿地生态系统的生态修复作用具有重要意义,对于人工湿地的管理和长期可持续运行也具有重要
意义。
目前对生态系统评价的方法主要有两种:指示物种法[9鄄10]和综合评价法[11鄄12]。 前者对于所选物种的要求
较高,评价结果容易受到所选指示物种的影响,因此仍然存在指示物种筛选标准不明确以及采用的类群不合
适等问题。 综合评价法可以综合大量的复杂因素进行综合分析,运用不同尺度信息的多项指标对生态系统进
行综合评价,从生态系统结构和功能度量建立指标体系。 层次分析法是一种有效的系统分析和决策分析方
法。 本文运用层次分析法及综合评价法,提出了一套大型人工湿地生态可持续运行评价指标体系,并对南四
湖新薛河规模化人工湿地生态可持续性进行评价,定量分析结果有助于指导南四湖湖滨带湿地的综合管理和
规划决策。 对其他大型人工湿地的生态可持续性评价也具有借鉴作用。
4084 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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1摇 评价模型
1. 1摇 人工湿地生态可持续性评价指标体系构建
基于 Robert F. Doren等提出的湿地修复生态评价指标体系[13],初步确定人工湿地生态可持续性评价指
标体系。 结合人工湿地的特点及功能,将水质净化功能从湿地生态功能中分离出来,自成一级指标。 根据指
标的易得性、定性定量相结合等选择原则,选择适合人工湿地生态可持续性评价的指标,最后运用德尔菲
法[14],再对指标进行筛选调整从而得到具体的、合理的评价指标,得到人工湿地生态可持续性评价层次关系
如图 1 所示,包括 3 个一级指标,下设 14 个二级指标,指标体系中具体指标的表示方法见表 1。
图 1摇 人工湿地生态可持续性评价指标体系结构图
Fig. 1摇 System structure of constructed wetland eco鄄sustainability assessment index
表 1摇 人工湿地生态可持续运行指标体系
Table 1摇 Constructed wetland eco鄄sustainability assessment index system
一级指标
Criteria
二级指标
Sub鄄criteria
表示方法
Expression
生态特征与功能 植物多样性 以人工湿地植物种数占所在流域湿地植物种数的百分比表示
Ecological structures & 初级生产力 以人工湿地植物年平均地上生物量干重与同地区自然湿地植物年平均地上生物量干重之比表示
functions 生物入侵抵抗力 以典型的一种入侵植物(如水花生)在人工湿地及同地区自然湿地的种群密度之比表示
野生栖息地 以每年观测到的国家保护动物物种数表示
水质净化功能 COD去除 以 COD的平均去除率表示,以文献记载人工湿地 COD平均去除率为标准
Water purification 氨氮去除 以氨氮的平均去除率表示,以文献记载人工湿地氨氮平均去除率为标准
capability 总氮去除 以总氮平均去除率表示,以文献记载人工湿地总氮的平均去除率为标准
总磷去除 以总磷平均去除率表示,以文献记载人工湿地总磷的平均去除率为标准
淤泥淤积 反映人工湿地基质的淤泥淤积程度
湿地植物收获 以年收获植物的湿生物量占人工湿地植物总的年湿生物量的百分比表示
经济社会功能 运行管理费用 以耗电、工程维护等运行费用的年增加率表示
Economic鄄social 植物经济效益 以人工湿地优势植物年收入增加率表示
functions 旅游娱乐效益 湿地旅游,钓鱼及其他户外游乐活动等,以人工湿地旅游娱乐日表示
湿地保护意识 通过调查问卷,以具有湿地保护意识的人口占该地区总人口的比例表示
1. 2摇 评价标准
人工湿地生态可持续性指标标准进行了分级,将人工湿地生态可持续性分为优、良、中、差、极差 5 级,以
国内外人工湿地运行经验数据为基础,结合新薛河人工湿地的具体状况,确定指标体系的 5 级评分标准,各评
价指标等级标准见表 2。
5084摇 15 期 摇 摇 摇 张依然摇 等:大型人工湿地生态可持续性评价 摇
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表 2摇 人工湿地生态可持续性评价指标分级标准
Table 2摇 Rating system of constructed wetland eco鄄sustainability assessment index
一级指标
Criteria
二级指标
Sub鄄criteria
级别 Levels of sustainability
优
Very good
良
Good
中
Average
差
Bad
极差
Very bad
生态特征与功能 植物多样性 >40% 40%—30% 30%—20% 20%—10% <10%
Ecological structures 初级生产力 >1. 3 1. 3—1. 2 1. 2—1. 1 1. 1—1. 0 <1. 0
& functions 生物入侵抵抗力 >7. 0 7. 0—5. 0 5. 0—3. 0 3. 0—1. 0 <1. 0
野生栖息地 >15 10—15 5—10 1—5 <1
水质净化功能[15] COD去除 >40% 40%—30% 30%—20% 20%—10% <10%
Water purification 氨氮去除 >50% 50%—40% 40%—30% 30%—20% <20%
capability TN去除 >50% 50%—40% 40%—30% 30%—20% <20%
TP 去除 >50% 50%—40% 40%—30% 30%—20% <20%
淤泥淤积 无淤积 少量淤积,暂无影响
中等淤积,影响
部分湿地 淤积较显著
淤积广泛,影响
整个湿地
湿地植物收获 >80% 80%—60% 60%—40% 40%—20% <20%
经济社会功能 运行费用 0%—5% 5%—10% 10%—15% 15%—20% >20%
Economic鄄
social functions 植物经济效益
增加率>5% ,个
体高 度、 茎 粗
增大
增加率 2%—
5% ,个体高度、
茎粗相对增大
增加率 0%—
2% ,个体高度、
茎粗无明显
变化
减少率 0%—
5% ,个体高度、
茎粗相对变小
减少率>5% ,个体
高度、茎粗明显
变小
旅游娱乐效益 全年为旅游日 有较长的旅游日,多于节假日
旅游日为节
假日
旅游娱乐日少
于节假日 没有旅游日
湿地保护意识 80%—100% 60%—80% 40%—60% 20%—40% 10%—20%
1. 3摇 人工湿地生态可持续性评价指标权重的确定
采用层次分析法确定各级指标权重[16]。 通过专家调查问卷,用 1—9表示指标间的相对重要程度,通过
两两比较法比较同一级的指标,构造判断矩阵 B,矩阵 B 的最大特征根所对应的特征向量即为各指标的权重
向量,对特征向量中各值进行归一化处理后即得各指标的权数,并进行一致性检验。 最后建立一级指标的权
重集 W i和二级指标的层次总排序权重集 W总。
Wi = (w1, w2,…, w m), W总 = (w 1, w 2,…,w n)
式中,n为二级评价指标总数,i为各项一级指标的序号,m表示各项一级指标中二级指标的数量。
2摇 评价方法
将评价标准的优、良、中、差、极差五种可持续状态分别赋予 5 级分值域 [1. 0—0. 8, 0. 8—0. 6, 0. 6—
0郾 4, 0. 4—0. 2, 0. 2—0. 0],根据二级指标的调查数据及评价标准,确定二级指标可持续性指数,然后建立一
级指标的评判矩阵 R i 及人工湿地综合评判矩阵 R总,将 Wi,W总分别和 R i,R总线性相乘,得到人工湿地评价一
级指标可持续性指数及综合可持续性指数,所得分值在 0—1之间,根据所得分值评价人工湿地的可持续性等
级及影响各一级指标可持续性的限制因素。
3摇 应用案例
3. 1摇 研究区域
南四湖地处江苏、山东两省的交界地区,属于淮河流域泗河水系,由南阳湖、独山湖、昭阳湖、微山湖 4 湖
相连而得,地理位置 116毅84忆—117毅21忆 E,34毅27忆—35毅20忆 N。 南四湖最大水面面积约 1266 km2,占山东省淡
水水域面积的 45% ,承受鲁、苏、豫、皖 4 省 32 个县市区的来水。[17]流域面积 31700 km2,主要入湖河流 53 条,
其中流域面积 1000 km2 以上的主河道有泗河、新薛河等 11 条[18]。 主要用途有防洪、灌溉、水供给、水产养
殖、航运旅游等。 南四湖是国家南水北调东线工程的输水走廊和重要的调蓄湖泊,其流域水质直接影响国家
南水北调东线工程的水质安全。
6084 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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新薛河人工湿地示范区位于微山县新薛河入南四湖口处大堤西侧的泄洪区,建于 2006 年,南北长约
3520 m,东西平均长度约 270 m,总占地面积约 1. 33 km2。 新薛河人工湿地为近自然的表面流人工湿地,采用
“生态滞留塘+五级串联表面流湿地冶工艺,主要由台田、台田间水塘和部分河滩湿地组成[19]。 新薛河河水通
过橡胶坝拦截蓄水,经计量系统进入引水渠,通过布水渠依次进入生态滞留塘和表面流人工湿地。 因该区域
呈狭长地貌,为提高湿地水力效率,将人工湿地分为 5 级,串联运行,湿地出水经尾端集水渠收集后流入南四
湖。 该湿地日处理水量 20000 m3,停留时间 25 d,有效水深 0. 5 m,其建设目的在于净化新薛河河水,使新薛
河入湖水水质达到国家 III类水标准,并弥补新薛河河滨带自然湿地的缺失,是净化南四湖新薛河流域内入湖
污染物的最后一道屏障[20]。
3. 2摇 数据获取
(1)生态特征与功能数据摇 2010 年 8 月份进行野外实验,按生境不同将新薛河人工湿地划分为 10 个群
落,采用样线法,每个群落取 6 个 1 m伊1 m样方,记录样方生境,样方内植物种名、物种数、高度、盖度,每个样
方取植物地上部分称量作湿生物量,并带回实验室 80益烘干至恒重称量作干生物量。 在人工湿地附近的河
滨带自然湿地相应的群落做样方用做背景值。 鸟类种类数据收集自微山县环保局湿地管理办公室。
(2)水质净化功能数据摇 2010 年每月上、中、下旬对人工湿地的进出水水质,包括 COD 浓度、氨氮浓度、
总氮浓度、总磷浓度进行监测。
(3)社会经济功能数据摇 湿地的运行费用、湿地植物收益、旅游效益数据收集自微山县环保局。 居民湿
地保护意识数据由调查问卷获得[21]。
3. 3摇 新薛河人工湿地评价结果
3. 3. 1摇 指标权重计算结果
根据指标权重的计算,在一级指标中,对人工湿地生态可持续性运行起主导作用的是水质净化功能及生
态特征功能,经济社会功能次之(表 3)。 二级指标中权重最高的分别为植物多样性,入侵抵抗力及 COD、氨氮
去除率(表 3)。 较高的初级生产力应为湿地的优势,而在人工湿地生态特征功能中,初级生产力的权重最低,
这是因为生物量过大往往会导致人工湿地出现阻塞、净化功能下降的问题[22]。 人工湿地水质净化功能中,由
于受政府决策影响,COD和氨氮去除率的权重最高。
表 3摇 人工湿地生态可持续性指标体系各指标权重
Table 3摇 Index weight of constructed wetland eco鄄sustainability assessment system
一级指标
Criteria
权重
Weight
二级指标
Sub鄄criteria
权重
Weight
归一化权重
Normalized weight
生态特征与功能 0. 4017 植物多样性 0. 3393 0. 1363
Ecological structures & 初级生产力 0. 1450 0. 0583
functions 生物入侵抵抗力 0. 2643 0. 1062
野生栖息地 0. 2514 0. 1010
水质净化功能 0. 4294 COD去除 0. 2248 0. 0965
Water purification 氨氮去除 0. 2485 0. 1067
capability TN去除 0. 1780 0. 0765
TP 去除 0. 1558 0. 0669
淤泥淤积度 0. 1044 0. 0449
水生植物收获 0. 0884 0. 0380
经济社会功能 0. 1689 运行费用 0. 2428 0. 0410
Economic鄄social 植物经济效益 0. 1473 0. 0249
functions 旅游娱乐效益 0. 1891 0. 0319
湿地保护意识 0. 4208 0. 0711
7084摇 15 期 摇 摇 摇 张依然摇 等:大型人工湿地生态可持续性评价 摇
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3. 3. 2摇 南四湖新薛河人工湿地生态可持续性评价
运用建立的指标体系和权重对新薛河人工湿地进行评价显示,该人工湿地的得到新薛河人工湿地整体的
综合评价值为 0. 6862,处于“良冶级。 其中生态特征功能、水质净化功能、经济社会功能 3 个一级指标的可持
续指数依次是 0. 7732、0. 6190、0. 6492(表 4)。 在生态特征功能有关的二级指标中较低为植物多样性指标(表
4),这是因为人工湿地的植物多样性往往低于自然湿地;在水质净化功能相关的二级指标中,湿地植物收获
指数为极低,说明该人工湿地还应该加强湿地植物的收获,植物收获不但能移除氮、磷等富营养物质,而且能
避免植物腐烂而对水质造成二次污染[22];社会经济功能的相关的二级指标中限制因素为植物经济效益和旅
游娱乐效益(表 4),针对新薛河人工湿地,湿地植物芦苇、芦竹等的传统利用方式的经济收益很低,利用湿地
植物制备高性能吸附剂和活性炭技术正在研发,此外,人工湿地的旅游娱乐效益有待开发。
表 4摇 新薛河人工湿地各级指标可持续性指数
Table 4摇 Sustainability index (SI) of Xinxue River Constructed Wetland
一级指标
Criteria
可持续性指数
SI
二级指标
Sub鄄criteria
可持续性指数
SI
生态特征与功能 0. 7732 植物多样性 0. 5200
Ecological structures & functions 植物生物量 0. 9600
生物入侵抵抗力 0. 7800
野生栖息地 1. 0000
水质净化功能 0. 6190 COD去除 0. 7113
Water purification capability 氨氮去除 0. 8200
TN去除 0. 6036
TP 去除 0. 4800
淤泥淤积 0. 7000
湿地植物收获 0. 0000
经济社会功能 0. 6492 运行管理费用 1. 0000
Economic鄄social functions 植物经济效益 0. 5000
旅游娱乐效益 0. 4000
湿地保护意识 0. 7667
4摇 讨论
4. 1摇 南四湖新薛河人工湿地评价
人工湿地的可持续运行及管理对当地生态、社会、经济功能的和谐发展具有重要作用,新薛河人工湿地对
南四湖区域的人工湿地建设具有巨大的示范作用[23]。 继新薛河人工湿地示范工程后,南四湖湖滨带 10 项大
型人工湿地工程正在建设中,总面积达 46. 67 km2,用来进行对南四湖湖泊系统的生态修复及削减湖泊的污
染负荷。 因此新薛河人工湿地的生态评价具有重要的意义。
目前关于南四湖人工湿地评价的研究很少。 仅有 Zhang 等[23]从植物多样性的角度,对新薛河人工湿地
进行了生态评价,且只比较了人工湿地建设前后植物多样性指数的变化,表明人工湿地建设后植物多样性明
显升高,生态状态良好,而在本研究中,我们得到植物多样性可持续性指数仅为 0. 5200,处于“中冶级,说明其
多样性还有待提高。 这是因为本研究中植物多样性指数是与自然湿地比较的结果,而不是与人工湿地建设前
台田比较,人工湿地的植物多样性指标由与同地区自然湿地植物多样性的比较获得,更能体现人工湿地的生
态修复作用。 此外,人工湿地生态特征评价包含植物多样性、生态入侵抵抗力等 4 个二级指标,更能全面反映
该湿地的生态系统健康状况。 本研究对新薛河人工湿地示范工程进行了全面的评价并指出了存在的问题,有
利于人工湿地的调控与管理。
目前建立的评价指标体系也有不足之处,例如由于考虑到数据的可用性和易得性,湿地生态功能中浮游
生物多样性及生物量、蓄洪能力、气候调节功能等[13]并未纳入到本研究体系中,此外由于重金属污染不是南
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四湖流域的主要污染因素,因此水质净化功能中也未加入重金属离子去除能力的指标,这些都是今后自然恢
复湿地评价及人工湿地评价中应该考虑的因素。
4. 2摇 人工湿地可持续性指标体系
随着实践经验的积累和技术的不断成熟,除污水净化功能外,人工湿地因为其良好的景观效益[7],较大
的湿地产出,已逐渐成为担任生态、经济、社会等多种功能的生态系统。 因此该系统可持续性指标体系的确
立,应从整个系统的层次考虑,其指标应是对系统的功能,经济效益,生态效益及社会反馈的全面体现[24],以
往对人工湿地可持续性运行的研究中,往往只单一地评价人工湿地的水质净化功能[25]、生态效应[26]、经济价
值[27]等,并未将各个功能评价进行整合并统一到人工湿地系统的层面上来,也没有得出一个量化的结果。
本研究在湿地生态系统评价指标体系[13]的基础上,结合人工湿地自身的特点,提出的人工湿地生态可持
续性评价指标体系,将水质净化功能从生态功能中分离出来,自成一大功能,更加强调了湿地的生态稳定性、
水质净化功能与社会经济效益对人工湿地生态可持续性运行的综合影响,由于植物多样性与生态系统的服务
功能成正比,而过高的植物多样性及初级生产力往往会降低人工湿地的水质净化功能,因此在设定评价指标
和权重时,还需要特别考虑人工湿地的地域特色和主要功能。 此外评价体系中各指标数据比较容易获得,例
如植物多样性、生物量、保护鸟类种类都可以通过观测直接获得,水质净化数据是人工湿地运行的基础数据,
也可通过实验监测直接获得,此外该体系能使评价结果量化,所得的结果更直观,低于“中冶级的指标都应加
强其功能的改善,对人工湿地可持续性运行具有更现实的决策指导意义。 该评价体系可应用于南四湖地区大
型人工湿地的生态可持续性评价,对其他地区功能相同的大型人工湿地同样适用。
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ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 15 August,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Effects of grazing on litter decomposition in two alpine meadow on the eastern Qinghai鄄Tibet Plateau
ZHANG Yanbo, LUO Peng, SUN Geng, et al (4605)
…………………………………
………………………………………………………………………………
Distribution pattern and their influcing factors of invasive alien plants in Beijing
WANG Suming,ZHANG Nan,YU Linqian, et al (4618)
………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Simulation of CO2 and H2O fluxes over temperate mixed forest and sensitivity analysis of layered methods: stomatal conductance鄄
photosynthesis鄄energy balance coupled model SHI Tingting, GAO Yufang, YUAN Fenghui, et al (4630)………………………
Analysis on the responses of flood storage capacity of Dongting Lake to the changes of landscape patterns in Dongting Lake area
LIU Na, WANG KeLin, DUAN Yafeng (4641)
……
……………………………………………………………………………………
Integrated water risk assessment in Daliao River estuary area YU Ge, CHEN Jing, ZHANG Xueqing, et al (4651)…………………
Discussion on the standardized method of reference sites selection for establishing the Benthic鄄Index of Biotic Integrity
QU Xiaodong, LIU Zhigang, ZHANG Yuan (4661)
………………
…………………………………………………………………………………
Genetic diversity analysis of different age of a Dalian population of the Manila clam Ruditapes philippinarum by EST鄄SSR
YU Zhifei, YAN Xiwu, ZHANG Yuehuan, et al (4673)
……………
……………………………………………………………………………
Geostatistical analysis of spatial heterogeneity of yellowfin tuna (Thunnus albacares) purse seine catch in the western Indian Ocean
YANG Xiaoming, DAI Xiaojie, ZHU Guoping (4682)
…
………………………………………………………………………………
Seasonal differences in habitat selection of the Crocodile lizard (Shinisaurus crocodilurus) in Luokeng Nature Reserve, Guangdong
WU Zhengjun, DAI Dongliang, NIN Jiajia, et al (4691)
…
…………………………………………………………………………
Soil physical and chemical properties in forest succession process in Xinglong Mountain of Gansu
WEI Qiang,LING Lei,CHAI Chunshan, et al (4700)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Dynamics of soil organic carbon and total nitrogen contents in short鄄rotation triploid Populus tomentosa plantations
ZHAO Xuemei, SUN Xiangyang, KANG Xiangyang, et al (4714)
……………………
…………………………………………………………………
Grazing effects on eco鄄stoichiometry of plant and soil in Hulunbeir, Inner Mogolia
DING Xiaohui,GONG Li,WANG Dongbo,et al (4722)
……………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effect of elevated ultraviolet鄄B (UV鄄B) radiation on CH4 emission in herbicide resistant transgenic rice from a paddy soil
LOU Yunsheng, ZHOU Wenlin (4731)
…………
………………………………………………………………………………………………
NMR spectroscopy based metabolomic analysis of Thellungiella salsuginea under salt stress
WANG Xinyu, WANG Lihua, YU Ping, et al (4737)
……………………………………………
………………………………………………………………………………
Screening and identification of associative nitrogen fixation bacteria in rhizosphere of sugarcane in Guangxi
HU Chunjin, LIN Li, SHI Guoying, et al (4745)
…………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of different rice鄄crab production modes on soil labile organic carbon and enzyme activities
AN Hui, LIU Mingda, WANG Yaojing, et al (4753)
……………………………………
………………………………………………………………………………
The characteristics of soil microbial communities at burned forest sites for the Great Xingan Mountains
BAI Aiqin, FU Bojie, QU Laiye, et al (4762)
………………………………
……………………………………………………………………………………
Changes of soil faunal communities during the restoration progress of Abies faxoniana Forests in Northwestern Sichuan
CUI Liwei, LIU Shirong, LIU Xingliang, et al (4772)
………………
……………………………………………………………………………
The effects of the endophytic fungus Ceratobasidum stevensii B6 on Fusarium oxysporum in a continuously cropped watermelon field
XIAO Yi, DAI Chuanchao, WANG Xingxiang, et al (4784)
…
………………………………………………………………………
Population ecology of Aulacoseira granulata in Xijiang River WANG Chao, LAI Zini, LI Yuefei, et al (4793)………………………
Evaluation of ecosystem sustainability for large鄄scale constructed wetlands
ZHANG Yiran, WANG Renqing, ZHANG Jian, et al (4803)
………………………………………………………………
………………………………………………………………………
MIS3b vegetation and climate changes based on pollen and charcoal on Qianxi Plateau
ZHAO Zengyou, YUAN Daoxian, SHI Shengqiang, et al (4811)
………………………………………………
…………………………………………………………………
The effects of stemflow on the formation of “Fertile Island冶 and “Salt Island冶 for Haloxylon ammodendron Bge
LI Congjuan, LEI Jiaqiang, XU Xinwen, et al (4819)
………………………
……………………………………………………………………………
Accumulation and translocation of dry matter and nutrients of wheat rotated with legumes and its relation to grain yield in a dryland
area YANG Ning, ZHAO Hubing, WANG Zhaohui, et al (4827)…………………………………………………………………
Occurrence characteristics of akashiwo sanguinea bloom caused by land source rainwater
LIU Yihao, SONG Xiukai, JIN Yang, et al (4836)
………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Analysis on landscape pattern change and its driving forces of Yancheng National Natural Reserve
WANG Yanfang, SHEN Yongming (4844)
……………………………………
…………………………………………………………………………………………
Resource potential assessment of urban roof greening and development strategies: a case study in Futian central district, Shenzhen,
China SHAO Tianran, LI Chaosu, ZENG Hui (4852)……………………………………………………………………………
Analysis of the dynamic coupling processes and trend of regional eco鄄economic system development in the Yellow River Delta
WANG Jieyong, WU Jianzhai (4861)
………
………………………………………………………………………………………………
The diversity parameters of butterfly for ecological function divisions in Chongqing LI Aimin, DENG Heli, MA Qi (4869)…………
Review and Monograph
Responses of soil respiration to different environment factors in semi鄄arid and arid areas
WANG Xinyuan, LI Yulin, ZHAO Xueyong, et al (4890)
………………………………………………
…………………………………………………………………………
Temperature sensitivity of soil respiration: uncertainties of global warming positive or negative feedback
LUAN Junwei, LIU Shirong (4902)
………………………………
…………………………………………………………………………………………………
The primary factors controlling methane uptake from forest soils and their responses to increased atmospheric nitrogen deposition:
a review CHENG Shulan, FANG Huajun, YU Guirui, et al (4914)………………………………………………………………
The research progresses on biological oxidation and removal of nitrogen in lakes
FAN Junnan, ZHAO Jianwei, ZHU Duanwei (4924)
………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Scientific Note
Cutting effects on growth and wastewater purification of Cyperus alternifolius in constructed wetland
L譈 Gaiyun,HE Huaidong,YANG Danjing,et al (4932)
…………………………………
……………………………………………………………………………
《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,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,280 页,国内定价 70 元 /册,全年定价 1680 元。
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(SHENGTAI摇 XUEBAO)
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第 32 卷摇 第 15 期摇 (2012 年 8 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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