水生态系统健康评价 理论框架、指标体系与定量方法.

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1、全国污染生态学术研讨会全国污染生态学术研讨会提提 纲纲I. 生态系统健康研究现状生态系统健康研究现状II. 理论框架及其应用理论框架及其应用 湖泊生态系统湖泊生态系统 海湾生态系统海湾生态系统III. 评价方法及其应用评价方法及其应用 直接监测评价法（直接监测评价法（DMM） 生态健康指数法（生态健康指数法（EHIM） 生态模型法（生态模型法（EMM）IV. 结论结论v 1980s: “健康健康”概念被引入生态学研究，出现概念被引入生态学研究，出现“生态健康生态健康”和和“生态系统健康生态系统健康”的概念，研究胁迫作用对生态系统的影响及的概念，研究胁迫作用对生态系统的影响及受胁迫生态系统的管理

2、等问题。受胁迫生态系统的管理等问题。v 三个发展阶段三个发展阶段：多样化定义多样化定义 综合定义综合定义 学科定义学科定义 多样化定义多样化定义: 生态学家、经济学家、哲学家、政治家、环境管理人员生态学家、经济学家、哲学家、政治家、环境管理人员 综合定义综合定义( (Costanza,1992)1992) 系统能维持自我平衡、系统能维持自我平衡、系统无疾病、系统无疾病、具有多样性或复杂性、具有多样性或复杂性、系统的稳定性或恢复力强、系统的稳定性或恢复力强、增长活力大、及增长活力大、及系统成份间保系统成份间保持平衡。持平衡。 学科定义学科定义( (ISEH,1998) ) “具有诊断、预测和预防

3、特征的具有诊断、预测和预防特征的, 研究生态系统管理以及生态系统研究生态系统管理以及生态系统健康与人类健康之间关系的健康与人类健康之间关系的交叉性的系统科学交叉性的系统科学” 研究现状研究现状 概念起源与发展概念起源与发展研究现状研究现状 诊断指标诊断指标（1 1） 单指标单指标 多指标多指标 综合指标综合指标v单指标单指标( (早期阶段早期阶段) ): : 用特殊的种或成份作为衡量指标用特殊的种或成份作为衡量指标，如，如 o 毒理学家毒理学家: 生物个体健康；生物个体健康；o 生态学家生态学家: 种群丰度；种群丰度；o 鱼类生态学家鱼类生态学家: 种群的年龄结构种群的年龄结构;o Hanno

4、n(1985): 生态总产量生态总产量(GEP) (类似类似GDP)o 这样的指标不够全面，不能反映生态系统的复杂性；这样的指标不够全面，不能反映生态系统的复杂性；o 易于使用（特别对管理者）易于使用（特别对管理者） v 多指标多指标（当前主流）（当前主流）: oKarr 等等 (1986)：生物完整性指数生物完整性指数(IBI)： 12个指标个指标oRapport 等等 (1985)：生态系统胁迫指标生态系统胁迫指标：即营养物、初级生产力、体长分布、种群多：即营养物、初级生产力、体长分布、种群多样性及系统的恢复能力。样性及系统的恢复能力。oUlanowicz (1986)：网络优势指数（网络

5、优势指数（INA）：包括种群丰度、生态位、发育循环与反馈，：包括种群丰度、生态位、发育循环与反馈，及总活力等生态系统的四个重要特征。及总活力等生态系统的四个重要特征。oKay 等等 (1991) ：河流生态系统健康指标河流生态系统健康指标：生物量、输入、输出、生产力、呼吸、循环、：生物量、输入、输出、生产力、呼吸、循环、Finn 循环指数及优势度等来评价循环指数及优势度等来评价Crystal 河流生态系统健康（或完整性）。河流生态系统健康（或完整性）。oCostanza (1992)：系统健康指数系统健康指数：HI =系统活力指数系统活力指数*系统组织指数系统组织指数*系统恢复力指数系统恢复力

6、指数oJorgensen (1995): Exergy（Ex）、）、Structural Exergy （Exst）和）和 生态缓冲容量生态缓冲容量等。等。oDalsgaard (1995, 1996)：农业生态系统健康指标农业生态系统健康指标：生物量：生物量, 收成收成, N 通量通量, 系统管理费用系统管理费用, P/B, H/E, 效率效率, Shinn 指数指数, Finn 循环指数循环指数, 优势度优势度, Ex, Exst及生态缓冲容量。及生态缓冲容量。oXu等等 (1999，2001)：湖泊生态系统健康生态指标体系湖泊生态系统健康生态指标体系，包括生态结构指标、生态功能，包括生态

7、结构指标、生态功能指标及生态系统指标。胁迫指标和响应指标。指标及生态系统指标。胁迫指标和响应指标。 研究现状研究现状 诊断指标诊断指标（2 2） v综合指标综合指标（发展趋势）：（发展趋势）： （人口（人口 + + 资源资源 + + 环境环境 + + 社会社会 + + 经济经济 + + 灾害）灾害） o 美、加联合项目美、加联合项目“大湖生态系统健康评价大湖生态系统健康评价”： o 生物、生态、社会经济和人口健康等方面的综合指标体系生物、生态、社会经济和人口健康等方面的综合指标体系（Shear,1996）研究现状研究现状 诊断指标诊断指标（3 3） 研究现状研究现状 诊断指标诊断指标（4 4）

8、 研究现状研究现状 进展与问题进展与问题 近年来，在可持续发展思想的推动下，生态系统健康研究已近年来，在可持续发展思想的推动下，生态系统健康研究已成为国际生态环境领域新的研究成为国际生态环境领域新的研究热点热点和联系地球科学、环境和联系地球科学、环境科学、生态学、经济学及社会科学等学科的科学、生态学、经济学及社会科学等学科的桥梁桥梁。 在北美在北美, 生态系统健康学已成为环境、生态、公众健康、医生态系统健康学已成为环境、生态、公众健康、医学、兽医等专业的学、兽医等专业的一门课程一门课程 v 研究对象单一：研究对象单一：单一生态系统单一生态系统；v 研究内容不深入：研究内容不深入：评价指标、评价

9、方法评价指标、评价方法； 研究现状研究现状国内研究现状国内研究现状v起步晚，发展快起步晚，发展快v相关文献相关文献 - 中国期刊网中国期刊网o 检索词：生态健康检索词：生态健康 or 生态系统健康生态系统健康o 主题：主题：93年，第一篇年，第一篇 o 篇名：篇名：99年，第一篇年，第一篇 综述文章综述文章 研究文章研究文章305173II - 理论框架及其应用理论框架及其应用 湖泊生态健康指标湖泊生态健康指标 海湾生态健康指标海湾生态健康指标指标指标体系开发体系开发 评价评价方法方法确定确定 定性定量定性定量评价评价 胁迫胁迫因素识别因素识别 生态系统生态系统响应响应分析分析 理理 论论 框

10、框 架架 （胁迫（胁迫-响应关系）响应关系）应应 用用富营养化富营养化酸化酸化重金属污染重金属污染杀虫剂污染杀虫剂污染油污染油污染湖泊生态结构、生态功能和系统水平的胁迫效应湖泊生态结构、生态功能和系统水平的胁迫效应湖泊化学污染湖泊化学污染胁迫胁迫效应的系统分析效应的系统分析实测数据实测数据: 富营养化富营养化(国内国内30个个+ 国外国外31个个), 酸化酸化+油污染油污染+重金属污染重金属污染+杀虫剂污染杀虫剂污染(数十个数十个)试验数据试验数据: 酸化酸化(4个个)+油污染油污染(2个个)+重金属污染重金属污染(2个个)+杀虫剂污染杀虫剂污染(13个个) 湖泊生态系统指标开发湖泊生态系统指

11、标开发 湖泊生态结构响应湖泊生态结构响应l 浮游植物细胞：变大浮游植物细胞：变大l 浮游动物个体：变小浮游动物个体：变小l 浮游植物生物量（浮游植物生物量（BA)：增加：增加l 浮游动物生物量浮游动物生物量(BZ)：减少：减少l 小型浮游动物生物量小型浮游动物生物量(BZmicro): 增加增加l 大型浮游动物生物量大型浮游动物生物量(BZmacro): 减少减少l 种群多样性指数：减小种群多样性指数：减小l BZ/BA比率比率: 减小减小l (BZmacro)/BZmicro比率：减小比率：减小 湖泊生态功能响应湖泊生态功能响应l 浮游植物初级生产力：降低浮游植物初级生产力：降低l 浮游植物