(2: 南昌工程学院水利与生态工程学院,南昌 330000)
(3: 中国科学院大学,北京 100049)
(4: 安徽工业大学,马鞍山 243000)
(5: 中国科学院大学南京学院,南京 211135)
(2: School of Water Conservancy and Ecological Engineering, Nanchang Institute of Engineering, Nanchang 330000, P.R. China)
(3: University of Chinese Academy of Sciences, Bejing 100049, P.R. China)
(4: Anhui University of Technology, Ma'anshan 243000, P.R. China)
(5: University of Chinese Acadmemy of Sciences, Nanjing, Nanjing 211135, P.R. China)
河湖健康是伴随生态系统健康概念出现的一个新概念,也是河湖生态系统状况的综合表征。一直以来,河湖健康都有不同的定义,引发了国内外专家的研究讨论,国外的研究学者认为健康的河湖不仅要保持生态学意义上的完整性,还应强调对人类生态服务功能的发挥[1-6]。国内学者认为河湖健康主要体现在两个方面,一是具有良好的恢复能力,二是具有自我维持能力[6-14]。总结来看,河湖健康的基本范畴在于水、土、植、功能4个方面[7]。具有良好的恢复能力和自我维持能力,即对污染能稀释、降解,对干扰能化解、排除,达到回归河流原生态的能力,在不同区域、不同时期健康标准也不一样[14]。国内外学者在研究河湖健康的同时也进行了专门针对湖泊的生态系统健康研究,湖泊是陆地表层系统各要素相互作用的节点,具有多种重要的生态功能。湖区能调节河川径流、减轻洪涝灾害和改善周边生态环境,湖水可以灌溉农田、沟通航运、保障工业和生活用水,还能为水生动植物提供生存环境等[15-16]。湖泊生态系统是指在环境与社会和谐发展的方针下, 综合考虑湖泊生态与其社会功能所构成的复杂系统[17]。研究认为湖泊生态系统健康包含两个方面的内涵——满足人类社会合理要求的能力和湖泊生态系统自我维持与更新的能力[18]。近年来,人类活动直接影响了湖泊生态系统的结构和功能,造成湖泊生态系统健康恶化、服务丧失等,这严重制约着流域可持续发展[19],恢复和维持湖泊生态系统健康已成为流域管理的重要策略,亟需从其生物完整性、化学完整性、社会服务等方面进行系统评价湖泊生态系统健康。
在河湖健康定义的基础上构建生态系统健康评估指标体系,是当今河湖健康评价的主要趋势,生态系统健康评估指标体系是指用来推断或解释该生态系统其他属性的相应变量和组分,并提供生态系统或其组分的综合特性或概况[20]。构建科学的生态环境保护综合评价指标体系,能够为生态环境保护工作的开展提供依据与标准[21]。早在19世纪,欧洲就开始了水质评价层面的河流健康评价[22],1970s至1980s河流“健康”的研究逐渐由水质延伸到包含多种环境要素的“生态环境”[23],因此,英国开始运用Trem生物指数法[24]和Chandler指数法[25]评价河水中有机物的成分,到了1980s生态多指标评价法和河流生物预测模型法逐渐开始应用[26],后来,岸边与河道环境细则(REC)、河流生态环境调查(RHS)、溪流健康指数(ISC)也逐渐应用到河流与湖泊的生态系统健康研究中[27-30]。与此同时,中国受到国外河湖健康评估的影响,在1980s开始进行了一系列的水生态监测研究,主要的研究工作侧重于总结和比较流域生态健康评估方法、评估体系及指标,1990年以来在河湖管理中开始重视生态保护和修复,21世纪初,长江、黄河、海河、珠江等河流管理部门结合河流实际特点及河流管理目标,先后开展了河流的健康评估。自2010年以来,国家更加重视河湖生态保护,有关河湖生态保护与修复的重要政策、制度及意见[31]明确要求定期开展河湖健康评估工作。在全国河湖健康评估试点技术标准基础上,结合大范围多类型水体健康评估检验与应用,形成了一套科学的河湖健康评估指标与标准、实用可行的技术方法[32]。
综合指标体系法在生态系统健康评价中被广泛应用[33-35],其主要根据水生态系统的物理、化学和生物特征,构建综合指标体系,通过计算指标得分状况,结合指标权重,最终计算得到综合得分并进行等级划分和评定[36]。该方法可以全面、直观地反映目标生态系统各局部的健康状态,但实践中往往由于数据需求量巨大、数据采集难度高、处理过程复杂等因素影响,指标体系会根据实际需要进行适当调整。综合指标体系法的研究可以更全面地反映生态系统的健康状况,并为不同方法的适用性提供指导。由于鄱阳湖重要的国际地位,国内外专家逐渐对鄱阳湖进行生态健康评估方面的研究,2010年林玉茹首先开始了江湖水系生态监测与评估的研究,并提出了建立鄱阳湖生态监测系统的有关对策与建议[37];2018年,贾海燕从湖泊生态完整性和社会服务功能两方面出发,构建了长江中下游大型通江湖泊健康状况综合评价指标体系[38];2021年,卢路构建了基于生态过程的鄱阳湖水文健康评价指标体系[39]。
由于水环境退化、洪涝灾害频发等问题的出现,鄱阳湖面临着巨大的生态环境压力[40],为保障鄱阳湖地区水安全,迫切需要弄清鄱阳湖目前的健康状况、影响机制和发展趋势,并在此基础上提出相关建议,从而确保鄱阳湖的健康发展,这既是国家的重大战略需求,也是亟待解决的科学问题。因此,本文通过湖泊的物理、水文、水环境、水域生态、湿地生态、社会服务6个准则进行研究,以综合指标法建立了适合鄱阳湖的目标层—准则层—指标层3级生态系统健康综合评价框架。鄱阳湖生态系统的健康评价研究,对维护鄱阳湖生态系统健康具有重要意义,并为国内外类似湖泊的进一步研究提供重要参考。
1 鄱阳湖生态系统健康评估指标体系的确定 1.1 指标体系构建选取合适的评价指标是进行湖泊健康评价的关键,本研究运用综合指标评价法,采用目标层、准则层和指标层3级体系构建湖泊生态系统健康评价指标体系。结合指标选取原则确定出具有适用性强、代表性高的关键指标[41],根据鄱阳湖的具体情况,将鄱阳湖生态系统健康分为6个准则和26个指标[42](附表Ⅰ),其中指标的解释及其计算方案参照附表Ⅱ~Ⅶ。
1.2 评价等级与标准评价等级与标准的设定要依据国家、行业和地方规定的标准和规范、根据国家和地方发展规划目标和要求,参考国内外已有的科学研究成果判定的生态因子[43-44],整理湖泊的历史资料、类比标准、采用专家咨询及通过公众的参与来综合考虑加以筛选判断确定湖泊健康的标准[45-47],本研究中采用《河湖健康评价指南》(试行)作为湖泊健康分级的依据。一类湖泊(非常健康)、二类湖泊(健康)、三类湖泊(亚健康)、四类湖泊(不健康)、五类湖泊(劣态)赋分范围分别为[90, 100]、[75, 90)、[60, 75)、[40, 60)、[0, 40)。
2 研究对象与数据来源鄱阳湖(28°24′~29°46′N,115°49′~116°46′E)是我国公布的第一批国家重点湿地保护区之一,于1992年我国加入湿地公约后被列入《世界重要湿地名录》[48]。鄱阳湖是中国最大的淡水湖,对长江中下游水资源、水环境、水生态和水安全具有重要作用,是长江中下游重要的洪水调蓄区[49]和水资源补给区[50];在全球迁徙候鸟越冬和长江江豚保护上具有重要的国际地位[51]。
本文系统收集了2010—2020年涉及到水文、泥沙和水环境各项指标的观测数据,其中将2010—2019年的观测数据的平均值作为历史背景水平,将2020年作为现状年份,基于现状年与历史背景年对比分析开展水文、水环境准则层的评估。本节所用到的数据及其站点基本情况,见图 1。
鄱阳湖入湖水量主要来自赣江、抚河、信江、饶河和修水五大河流,其中大部分来自赣江(55.0%),其次是信江(14.4%)和抚河(12.1%),三者之和超过入湖总径流量的80% [52]。水文分析中,选取五河出口断面流量监测站的径流数据来分析鄱阳湖流域径流时间序列的变化趋势与规律。采用江西省水文局在星子、都昌和康山站的观测水位以及推算的水面积、蓄水量来分析湖泊的动态与响应。
2.2 水环境数据根据鄱阳湖特殊的水文条件、湖泊形态和功能区特点,中国科学院鄱阳湖湿地观测研究站在全湖设有15个监测点位,在4个季度各取样1次,分别为1、4、7和10月,指标主要有:溶解氧(DO)、pH值、透明度(SD)、水温(WT)、叶绿素a(Chl.a)、总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、硝态氮(NO3--N)和氨氮(NH3-N)。采用中国科学院鄱阳湖湿地观测研究站提供的2009—2020年湖区水质数据,对鄱阳湖水环境时空分布特征进行分析。
2.3 水生态数据在鄱阳湖设置15个常规水生态监测点(同水质监测点位),此外2019年夏季在鄱阳湖开展加密监测,主湖区设立155个水生态监测点,在主要的阻隔湖泊设立23个水生态监测点,总计有178个水生态监测点位。主要监测浮游植物、浮游动物、底栖动物及水生植物的生理生态指标。
鱼类、江豚近期数据主要来源于《长江流域渔业生境公报(2018年)》、《长江流域水生生物资源及生境状况公报(2019年)》、王克雄等[53],历史数据主要源于文献资料。
2.4 洲滩湿地生态数据依托鄱阳湖站设立两处野外长期观测样带,分别位于四独洲和站区外码头湿地,主要监测洲滩湿地土壤理化性质、主要植被生理指标等,候鸟监测数据来源于江西省鄱阳湖国家级自然保护区管理局年度候鸟监测报告。
2.5 鄱阳湖生态系统健康评价指标的权重确定AHP(analytic hierarchy process)层次分析法是一种定性与定量相结合的方法,多应用于多指标评价体系中各指标权重的确定。本研究通过层次分析法确定鄱阳湖生态系统健康评估的评价范围和评价对象,进行相关性分析后建立层次结构,分为目标层、准则层和指标层3层。根据专家意见构造判断矩阵,判断矩阵可以确定出下层指标对上一层元素的影响情况,从而获得最基层指标对总目标值权重情况。计算判断矩阵的最大特征值及其特征向量,通过归一化处理而得到权向量。进行一致性检验,在Cr < 0.1情况下可判断通过检验,经过计算得知指标体系的权重Cr=0.02715,可知判断矩阵具有满意的一致性。最终得出指标体系的权重如表 1所示。
鄱阳湖生态系统健康评估各指标的得分情况如图 2所示。
在物理形态方面,湖泊口门状况得分49,湖泊面积变化和自然岸线保有率得分100。湖盆冲淤情况得分72,物理形态总得分81.4,处于健康状态。
计算现状条件下不同特征水位的湖泊泄流能力与参照年份湖泊泄流能力的比值,可知湖泊泄流能力变异程度为71%,说明现状条件下的湖泊泄流能力与参考状态下的泄流能力存在较大差异,处于不健康状态。计算评估年不同特征水位下湖泊水面萎缩面积与参照水面面积的比值,可得湖泊面积变化比例为-41%,小于湖泊面积萎缩比例5%,说明2020年现状条件下的湖泊水面面积是增加的,该指标处于非常健康状态。基于2018年遥感及调查数据,鄱阳湖自然岸线和人工岸线分别为952和486 km,自然岸线保有率为66%。对应湖泊岸线情况处于非常健康状态。根据历年的鄱阳湖湖盆冲淤变化程度,2018年现状条件下鄱阳湖湖盆冲淤的变异程度为22%,说明湖盆冲淤变化相对平稳,湖盆冲淤情况处于亚健康状态。
3.1.2 水文水文方面,蓄水量变异度得分为30,换水周期变异度得分为95,“五湖”入河径流变异度得分为44,江湖水量交换变异度得分为72,水文综合得分60.5,处于亚健康状态。
基于计算,2020年湖泊蓄水量的变异程度为3.5,表明评估年湖泊水量相对于多年平均状况而言,水量波动变化比较明显,处于不健康状态。通过计算,2020年湖泊平均换水周期的变异程度为0.05,表明评估年湖泊换水情况相对于多年平均而言比较稳定,处于非常健康状态。基于鄱阳湖五河的入湖月平均流量计算评估入湖径流变异程度,1960—2016年“五河”入湖径流变异程度基本上在0.77~4.04之间,2001年径流变异程度最小,为0.77;1998年“五河”入湖径流变异程度最大,为4.04。2020年“五河”入湖径流变异程度计算值为1.61,处于不健康状态。1960—2016年鄱阳湖江湖水量交换变异程度基本在0.72~3.50之间。变异程度最小值出现在1969年,为0.72,最大值出现在1998年,为3.50。2020年江湖水量交换变异程度计算值为1.05,处于亚健康状态。1960—2016年鄱阳湖水位变异程度基本在0.01~0.15之间。水位变异程度最小值出现在2003年,为0.01,水位变异程度最大值出现在1998年,为0.15。2020年湖泊水位变异程度计算值为0.11,处于不健康状态。
3.1.3 水环境水环境方面,水质优劣程度得分60,富营养化程度得分60,入湖河流水质达标率为99分,底泥污染状况得分为60,水体自净能力得分100,水环境综合得分75.8,处于健康状态。
根据2020年江西省环境健康状况公报,鄱阳湖点位水质优良比例为41.2%,水质轻度污染。2020年鄱阳湖水质优劣程度处于亚健康状态。通过综合营养状态指数(TLI(Σ))法对鄱阳湖水质的营养状况进行评价,评价因子包括Chl.a、TP、TN、SD和COD[54]。根据鄱阳湖站监测数据,2020年鄱阳湖全湖平均TLI(Σ)指数为50.50,处于亚健康状态。根据2020年江西省环境健康状况公报,赣江断面水质优良比例为98.3%,水质优,主要污染物为氨氮;抚河断面水质优良比例为100%,水质优;信江断面水质优良比例为100%,水质优;饶河断面水质优良比例为100%,水质优;修河断面水质优良比例为100%,水质优。综上,总体达标率为99.3%。处于非常健康状态。按照《中国土壤元素背景值》[55],选取江西省土壤背景值为参考,根据调查,2020年鄱阳湖湖区底泥中超标浓度最高的污染物为Mn, 浓度为967.54 mg/kg,超标倍数为3倍,处于劣态。水体自净能力与DO有关,DO对水生动植物十分重要,过高和过低的DO对水生生物均造成危害,根据鄱阳湖站监测数据,2020年鄱阳湖全湖的DO浓度平均为10.48 mg/L,处于非常健康状态。
3.1.4 水域生态水域生态方面,浮游植物密度得分71.7,底栖动物完整性指数得分64,鱼类完整性指数得分60,江豚得分100。水域生态综合得分75.73,处于健康状态。
2020年4个季度浮游植物密度均值为122.1×104 cells/L,最高值在秋季(175.77×104 cells/L),最低值在春季(82.04×104 cells/L),处于亚健康状态。大型底栖无脊椎动物生物完整性指数(B-IBI)通过对比参考点和受损点大型底栖无脊椎动物状况进行评价。夏季丰水期全湖加密监测共鉴定到大型底栖动物48种,隶属7纲16目22科38属,全湖大型底栖动物的平均密度和平均生物量分别为158.38 ind./m2和173.76 g/m2,根据监测数据,计算各样点B-IBI得分,介于23.0~94.8,IBI均值为64,处于亚健康状态。鱼类完整性指数通过历史资料和现场调查比对进行分析,根据文献资料记载鄱阳湖共有鱼类约134种,隶属于12目26科78属,其中鲤科鱼类占据绝对优势地位,鲿科和鳅科鱼类也较为丰富[56-57]。现阶段鄱阳湖鱼类多样性相比历史时期明显下降,根据资料统计,现阶段鄱阳湖鱼类不超过100种,鱼类保有指数约为0.75,处于亚健康状态。江豚方面,根据研究结果[58-60]和《长江流域水生生物完整性指数评价体系(试行)》,鄱阳湖江豚基准值为450头,现阶段种群数量超过此数量,处于非常健康状态。
3.1.5 湿地生态湿地生态方面,珍稀候鸟分布数量得分100,碟形湖水生植物群落状况得分65,洲滩典型植物群落稳定指数得分86,景观稳定性指数得分20,湿地生态综合得分69.5,处于亚健康状态。
珍稀候鸟分布数量以鄱阳湖指示性候鸟物种数量为考核指标,基准值以多年历史监测年均值为基准,经测算,2020年鄱阳湖珍稀候鸟保有指数BOE值为1.21,处于非常健康状态。水生植物群落状况评价选取2~3个典型碟形湖,分别设置1~2个评价断面,对断面区域水生植物种类、数量、外来物种入侵状况进行调查,取各断面情况作为水生植物群落状况得分,处于亚健康状态。洲滩典型植物群落稳定指数以鄱阳湖代表性洲滩植物群落芦苇群落与灰化苔草群落为主要考核对象,基准值以多年平均值(2011—2019年鄱阳湖站持续观测数据)为基准值,经测算,2020年鄱阳湖典型洲滩植物群落稳定指数(SBP)为0.13,处于健康状态。景观稳定性指数以秋草期洲滩湿地植被面积变化幅度来表征,以1990s年均值为参考基准值,经测算,2020年鄱阳湖景观稳定性指数(LS)为0.88,处于劣态。
3.1.6 社会服务社会服务方面,防洪达标率得分100,供水保证率得分100,集中式饮用水水源地水质达标率得分100,公众满意度得分为90,社会服务综合得分97.5,表明鄱阳湖的社会服务功能处于非常健康状态。
鄱阳湖生态经济区重要圩堤139条总长度3053 km,其中46条重点圩堤长1694 km、12条33.35 hm2以上圩堤长447 km、47条6.67~33.35 hm2以上圩堤长636 km、根据新的建设布局提高防洪标准至20年以上的8条2.00~6.67 hm2以上圩堤长25 km、18条保护县城以上的城防圩堤长128 km、8条长江干堤长123 km[61-62],其中,达到防洪标准的堤防长度占堤防总长度的55.4%,因此,防洪达标率处于亚健康状态。根据调研资料,鄱阳湖饮用水取水的主要市县有庐山市、都昌县,庐山市鄱阳湖型砂厂取水口水源地,都昌在鄱阳湖饮用水源地取水口高程位置约为7.98 m,根据2020年都昌逐日水位数据,逐日水位介于7.78~22.41 m之间,年均水位为13.83 m,供水水量保证程度为97.3%,处于非常健康状态。根据调研资料,鄱阳湖县级以上集中式饮用水水源地有3个,分别是都昌县鄱阳湖水源地、庐山市鄱阳湖水源地、湖口县鄱阳湖水源地,根据集中式生活饮用水水源水质状况报告,上述3个水源地2020年水质类别分别为Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅲ类,均达到Ⅲ类,该指标处于非常健康状态。通过公众调查方法评价,公众满意度处于非常健康状态。
3.2 鄱阳湖生态系统健康评估指标层结果分析 3.2.1 鄱阳湖生态系统健康评估指标层结果分析鄱阳湖生态系统健康评估指标层如图 3所示,鄱阳湖劣态指标2个,不健康指标3个,亚健康指标10个,健康指标1个,非常健康指标10个。总体来讲,鄱阳湖生态系统健康26个指标中非常健康和亚健康指标居多。
鄱阳湖劣态的指标有两个,分别是蓄水量变异度和景观稳定性指数;说明2020年特大洪水对鄱阳湖蓄水量造成较大影响,水量波动变化较大; 景观稳定性方面,湿地景观呈现破碎化、形状复杂化的趋势,景观连通性也有所下降。
不健康的指标有3个,分别是湖泊口门状况、五河入湖径流变异度和湖泊水位变异度;湖泊口门变化综合体现在湖泊口门的泄水能力上,研究表明,大规模采砂是鄱阳湖泄流能力变化的主因,应加强鄱阳湖采砂管理[63];“五河”入湖径流也与往年出现了较大差异,通过与历史多年平均(2018年之前)水文状况的对比,认为现状条件下(2020年)鄱阳湖流域五河径流出现较为明显的下降趋势,尤其是春、冬季节的流域来水,且年入湖总水量下降幅度接近10%,但夏季“五河”来水增加趋势尤为显著;与此同时,现状条件下鄱阳湖水位高于历史平均状况,主要表现在洪水和退水时期,水位增加幅度基本介于2~3 m,但局部地区可达3~4 m。同时,因现状年湖区出现特大洪水,湖泊水面积也明显高于历史同期平均水平。
3.2.2 鄱阳湖生态系统健康评估准则层结果分析根据湖泊指标层的赋分情况,通过加权求和计算的方法[42],综合得出鄱阳湖生态系统健康得分。准则层的得分情况如图 4所示,在准则层得分中,最高的是社会服务,评价结果为非常健康状态,最低的是水文,评价结果为亚健康状态。
鄱阳湖物理形态得分为81.4分,处于健康状态。其中得分较低的指标是湖泊口门泄水能力,湖泊泄流能力的显著变化主要是由近十年大规模的采砂改变湖口水道过水断面几何要素引起的,湖泊口门状况的变化改变了鄱阳湖与长江相互作用的水力特性,从而使鄱阳湖水量平衡发生了变化,加剧了近年的枯水情势[64]。
鄱阳湖水文得分为60.5分,处于亚健康状态。水文层的得分在准则层中最低,主要是由于其中蓄水量变异度的指标得分相对较低,处于劣态;五河入湖径流变异度与湖泊水位变异度处于不健康状态。这几个指标得分较低的原因主要在于2020年7月长江中下游降雨持续增多,鄱阳湖水位快速上涨,至2020年7月13日,星子站水位达22.60 m,超警戒水位3.6 m,刷新历史最高水位(22.52 m)(江西省水利厅实时共享数据)[64],导致鄱阳湖水文状况评分较低。
鄱阳湖水环境得分为75.8,处于健康状态。其中,鄱阳湖的底泥污染情况得分较低, 超标浓度最高的污染物为Mn, 超标倍数为3倍。应该对达到或接近强度污染湖区引起重视并加强检测;对确定的污染源应采取治理措施以免污染进一步扩大危及其它湖区[65]。
鄱阳湖水域生态得分为75.7分,处于健康状态。其浮游植物、底栖动物和鱼类的完整性都处于亚健康状态,通过健康监测评估,水域方面出现的问题有:1)局部水域蓝藻水华风险较高;2)底栖动物物种多样性降低,群落结构趋于小型化;3)鱼类群落结构小型化和低龄化。因此应该高度重视保护鄱阳湖的主要经济鱼类、珍稀及濒危鱼类的生境,以保护鄱阳湖水生生物资源为主线,对保护区内的经济鱼类、珍稀濒危鱼类等进行常年监测并开展相关科学研究和科学规划,建立鄱阳湖鱼类生境保护区,适度控制人类活动对鱼类的干扰,尽量恢复其栖息地的自然性属性。
鄱阳湖湿地生态得分为69.5分,处于亚健康状态。其景观稳定性指数处于劣态,碟形湖水生植物完整性处于亚健康状态,导致鄱阳湖湿地生态得分偏低。鄱阳湖湿地生态存在的问题有:1)生态系统结构稳定性降低;2)生态功能下降;3)景观格局破碎化趋势加剧。
鄱阳湖评估社会经济方面的得分为90,处于非常健康状态。由于近年来洪灾频发,2020年更是发生鄱阳湖特大洪水,因此,鄱阳湖流域防洪系统得到了高度重视,应该在现有的基础上,加固、修缮未达标的堤防,进一步改进、完善鄱阳湖流域防洪工程的建设。
3.3 鄱阳湖生态系统健康目标层结果分析与讨论 3.3.1 鄱阳湖生态系统健康影响因素分析通过对准则层得分的加权计算,得到鄱阳湖生态健康评估总分为73.45分,处于亚健康状态。对生态系统健康的影响因素作如下分析:
1) 鄱阳湖与长江的江湖关系。泄流能力的变异改变了鄱阳湖与长江相互作用的水力特性,从而影响了鄱阳湖的水量平衡,加剧了近年的枯水情势。
2) 水文条件是影响鄱阳湖生态系统健康的重要因素。鄱阳湖季节性水资源紧张、汛后水位消退加速、湖泊萎缩等干旱化问题日益严重。鄱阳湖流域入湖水量总体呈现减少趋势,湖泊水文要素动态变化剧烈,且湖泊流域水文均存在洪季偏洪、枯季偏枯的分布态势,未来鄱阳湖面临的风险因素仍是极端水文事件和洪旱灾害。
3) 富营养化影响湖泊生态系统健康。鄱阳湖大多数水环境参数,如Chl.a、TN和NO3--N在2009—2020年期间呈现显著的增加趋势,湖区轻度富营养化的比例总体呈现上升趋势,而中营养状态的比例显著减小,湖区水质逐渐富营养化。
4) 底栖动物物种多样性降低,优势种小型化特征明显。与历史相比,鄱阳湖底栖动物群落结构发生明显变化,表现为物种丰富度下降,群落结构趋于小型化,软体动物密度呈降低趋势。底栖动物群落小型化可能降低底栖食性鱼类捕食效率,增加了其在获得食物中所消耗的能量,导致食物网能量流动过程受到限制。
5) 受水文节律变化异常影响,近年来鄱阳湖洲滩湿地生态结构脆弱性增加、生态功能下降。与1980s相比,近十几年来生物量有较大提高,尤其是2008—2012年间生物量显著上升。鄱阳湖湿地面积近30年来呈现显著的增加趋势,总体呈高滩植被挤占中滩植物生长空间,中低滩植被分布空间下延态势,湿地景观呈现破碎化、形状复杂化的趋势,景观连通性下降的变化趋势。
3.3.2 对策与建议基于鄱阳湖生态系统健康评估的结果与分析,未来对鄱阳湖的保护应该从以下几个方面出发:
1) 针对鄱阳湖生态系统健康评估水文指标评分较低的情况,应构建湖区与流域协同防洪体系,完善防洪工程体系与洪水调控并加强湖区与流域的协同治理。
2) 水环境方面,应加强主要入湖河流污染物排放控制并加强湖滨区畜禽养殖污染防治。重点加强“五河”流域生活、工业污染源和农村面源污染控制,加强对家禽养殖场的管理,推行对家禽粪便、废饲料的回收利用,走污染物循环利用的道路。
3) 水域生态和湿地生态方面,应高度重视保护鄱阳湖的鱼类、候鸟的生境,对保护区内的鱼类、候鸟进行常年监测并开展相关科学研究和科学规划,建立鄱阳湖生境保护区,控制人类活动对生物的干扰,尽量恢复其栖息地的自然性属性。
4) 由于鄱阳湖景观稳定性指数评分较低,应加强鄱阳湖湿地保护,划定鄱阳湖湿地区生态红线,减少人为干扰,大力推行湿地生态补偿机制,对鄱阳湖重要湿地因保护候鸟等野生动物而遭受的损失或影响给予补偿。
5) 社会服务的评分较高,在此基础上应该提升社会公众参与鄱阳湖保护意识。通过宣传引导,持续推进节水、河湖保护、水土保持等宣传,提升社会水生态环境保护意识。
4 结论1) 根据鄱阳湖流域生态的实际情况和湖泊评估指标体系构建的目的性、科学性、可操作性、代表性、避免重复性5个原则选择了包括湖区物理形态、水文、水环境、水域生态、湿地生态、社会服务在内的共26个评价指标来构建鄱阳湖生态系统健康评估指标体系,构建的湖泊生态系统健康评价体系针对性强,科学全面,具有可操作性,对类似湖泊的生态系统健康评价提供了案例借鉴。
2) 鄱阳湖生态系统健康评估的结果可知,社会服务指标处于非常健康状态;物理形态和水域生态处于健康状态;水文、水环境以及湿地生态指标处于亚健康状态。而鄱阳湖整体得分处于亚健康状态。在处于亚健康的水文与水环境方面,鄱阳湖当前水文情势动态主要体现在夏秋等典型时期的变化上,已导致一些自然灾害的发生;水环境方面,鄱阳湖湖区轻度富营养化的比例总体呈现上升趋势,而中营养状态的比例显著减小,说明湖区水质逐渐富营养化。
3) 根据准则层评价结果和加权计算,鄱阳湖生态系统健康处于亚健康状态。对湖泊生态系统健康的影响因素进行分析后发现鄱阳湖生态系统健康主要受泄流能力、水文节律变化、富营养化程度和物种多样性的影响。未来,构建湖区与流域协同防洪体系、加强主要入湖河流污染物排放控制、强化湖滨区畜禽养殖污染防治、高度重视保护鄱阳湖的鱼类、候鸟的生境保护、提升社会公众参与是提升鄱阳湖水生态系统健康水平的主要对策。
5 附录附表Ⅰ~Ⅶ见电子版(DOI:10.18307/2023.0321)。
致谢: 江西省生态文明研究院、江西鄱阳湖国家级自然保护区管理局、江西省水利科学研究院、江西省水文局、江西省渔业渔政局等单位为本文提供了相关数据,在此一并致谢。
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