鄱阳湖区生态指标体系分析

许小华，雷 声，张秀平，章 重，黄 萍

(江西省水利科学研究院，南昌 330029)

鄱阳湖是中国最大的过水性、濒土性、季节性淡水湖。江西省内赣、抚、信、饶、修五大河流多年平均入湖水量达到1 285.7 亿m3，吸纳了全省流域面积94%的江河水，水量充沛[1]。鄱阳湖成为世界重要的生态湿地，水清草美花香，水产丰富，珍稀鸟类众多。由于受暖湿东南季风的影响，鄱阳湖年降雨量平均1 636 mm，多年平均水位为12.86 m，最高水位为22.59 m(1998年7月31日，湖口水文站，吴淞基面)，最低水位为5.90 m(1963年2月6日，湖口水文站，吴淞基面)[2]。随水量变化，鄱阳湖水位升降幅度较大，具有天然调蓄洪的功能。由于水位变幅大，湖泊面积变化也大。汛期水位上升，高水的时候是湖相，湖面陡增，水面辽阔；枯期水位下降，低的时候是河相，洲滩裸露，水流归槽，湖面仅剩几条蜿蜒曲折的水道。近年来受气候变化等因素的影响，枯水期长，鄱阳湖水位持续偏低，蓄水量少，逐渐丧失天然蓄水泄洪等调节功能，严重影响了鄱阳湖生态环境和生态平衡[3]。由于水环境退化，鄱阳湖面临着巨大的生态环境压力。

因此，在深度开发流域水资源的同时，必须正确处理资源的开发、利用和保护三者之间的关系。通过建立合理的生态指标体系来解决维持和增强各类生态系统的结构和功能、增大生态系统的负荷能力、保证生态系统服务功能的正常发挥的问题。

1 生态指标体系的构建

本研究中的生态指标选用遵循了系统性和一致性、定量与定性相结合、规范化和可比性、可测性等原则。以鄱阳湖区为对象，结合鄱阳湖区特征及生态建设需求，初步建立了反映鄱阳湖区自然地理状态、社会经济特征、水环境特征、水生态特征、政府管理等综合功能特征的主要指标。各子系统指标的选取是参照与生态系统相关的研究问题指标综合考虑，既有自然性的指标，又有社会性的指标；既有动态的指标，又有静态的指标。根据各个影响因素之间的相互关系，建立了具有层次结构的指标体系(见表1)。

2 生态指标数据的收集与分析

生态指标体系的构建，需要充分可靠的数据作为支撑。其主要相关的生态数据除了要包括空间信息数据外，还需要鄱阳湖区相关的属性数据。如人口、经济、土地资源、水资源、水文气象、水质、富营养化、水生动植物、湿地、候鸟、保护用地、水利工程等。本研究对能反映鄱阳湖区生态系统特征的主要生态指标作了信息提取与统计分析。

表1 鄱阳湖区生态指标体系

2.1 社会经济指标

社会经济指标包括人口指标、经济指标和产业结构。人口指标包含总人口、自然增长率、人口密度和农业人口，主要反映了人口对生态的压力；经济指标包括：年财政收入、国内生产总值、人均纯收入，主要反映出经济增长对生态的压力，同时也反映出提供改善生态的资金实力。第一、二、三产业的比值反映出区域产业结构水平。

表2 社会经济指标统计分析(2011年)

2.2 自然地理指标

自然地理是研究自然地理环境的组成、结构、功能、动态及其空间分异规律的学科，是地理学的一个重要分支学科。本研究只选择土地利用状况、水资源状况及水文气象等三个指标来反映出区域土地承载的空间容量，区域各类型土地资源利用状况、保护力度和恢复能力。

(1)土地利用状况。土地利用是生态环境研究的空间信息基础数据，它充分反映了地表自然资源和人类活动的数量及空间分布状况。本研究选取2009年春夏两季TM遥感影像，采用面向对象的分类方法，对地面实况的遥感影像中提取信息、反演地面原型。综合利用遥感数据光谱信息、纹理特征、拓扑关系和加入专题信息进行多尺度分割，以获取对象信息，再通过对象的目视识别建立模糊判别函数来进行分类[5]。根据鄱阳湖区的特有情况，制定了鄱阳湖区的土地利用分类系统，其分类结果如图1。

图1 鄱阳湖区土地利用分布图

(2)水资源状况。在鄱阳湖水域信息提取中，采用光谱相对量及植被指数作为植被和水体的判别标准。MODIS遥感数据的通道1为红光区(0.62～0.67 μm)，水体的反射率高于植被，通道2为近红外区(0.841～0.876 μm)，植被反射率明显高于水体，采用多波段法可以较好地实现水体信息提取[6]。研究中采用归一化植被指数NDVI进行水体提取。本研究以MODIS数据为主，添加部分Landsat卫星系列、RADARSET数据为补充资料提取鄱阳湖水水域范围。将鄱阳湖分成主湖体、军山湖、青岚湖、禾斛岭、康山、南湖、珠湖、新妙湖、蚌湖和大湖池。鄱阳湖各湖体分布如图2。

图2 鄱阳湖各湖体分布图

(3)水文气象。根据资料统计，鄱阳湖多年平均气温16.5～17.8 ℃，7月份气温最高，日平均气温30 ℃，极端最高气温40.5 ℃；1月份气温最低，日平均气温4.4 ℃，极端最低气温零下11.9℃[7]。根据收集的2008-2013年鄱阳湖区降雨资料，计算得到多年平均降水量为1 471.6 mm。年内降水的时空分布不均，具有明显的季节性和地域性，1-3月降水量占全年的21%，汛期4-9月降水量占全年的67%，10-12月降水量占全年的12%。

“凡有血气，皆有争心”暗示“争”是伴随血气之生而来的一种本能冲动，是“六志”不得协调的结果。而“六志”经由礼乐文化的疏导和满足才可能达致协调，当“变法”活动成为春秋后期的一股潮流之时，叔向、蔡史墨及仲尼这样一些深谙礼乐精神的贤人已经指出，那些改变礼乐传统所塑造的社会形态的改革活动，将不可避免地导向“锥刀之末，将尽争之”的乱境。礼与争的对立关系，或许在“受天地之中以生”的人群中有其根源。这一认识构成了荀子礼论的重要基础。

为反映鄱阳湖水域面积与水位、季节的关系，本研究收集了2008-2013年每日鄱阳湖区水文测站的水位信息，包括星子、湖口、康山、都昌、吴城等站点，分析了各测站间水位变化的同步性，以及各测站同期水位差与面积和容积的关系。将季节划分为上半年(1-7月)和下半年(8-12月)两部分进行分析。

图3 鄱阳湖面积随星子水位变化拟合趋势线

图4 通江湖体水位-容积拟合曲

鄱阳湖的蒸散发数据源于2009年MODIS遥感数据和地面气象观测数据，运用陆面能量平衡模型，对鄱阳湖区2009年晴空蒸散发量进行运算和统计。

图5 晴空蒸散发量计算结果

图6 日蒸散量及温度均值年内变化趋势

结果表明，2009年鄱阳湖区湿地蒸散量在冬季最小，春季增大，8-9月达到全年最大值。蒸散发量高值区位于鄱阳湖及湖区湿地，主要集中在400～1 180 mm之间，均值为809.4 mm。其中常年为水体覆盖的主湖体区域蒸发量较有洲滩出露区域的蒸发量大，其年蒸发量在960～1 180 mm之间，2009年的鄱阳湖区湿地蒸发总量为28.43 亿m3[8]。

2.3 水环境指标

水环境是指围绕人群空间及可直接或间接影响人类生活和发展的水体，其正常功能的各种自然因素和有关的社会因素的总体，以陆地为边界的天然水域所处空间的环境。本研究的水环境主要选取水质和富营养化指标来反映水环境调节的功能。

(1)水质状况。根据收集的相关资料，得到鄱阳湖区2008～2012年排污量(见表3)，可以看出2008年环鄱阳湖区废污水排放量为52 335 万t，2008至2012年间废污水排放量逐年递增，至2012年废污水排放量已达99 451 万t，较2008年增加47 116 万t，增长率高达90%。4年间排放量增幅最快的是2010年，较2009年增加52.4%。

表3 鄱阳湖区排污量统计(2008-2012年)

根据鄱阳湖水利枢纽“六大课题”之《鄱阳湖水利枢纽工程对鄱阳湖水质影响及对策研究》水质监测数据对鄱阳湖区水质进行分析研究结果表明，鄱阳湖湖区TN和TP浓度较高的点主要集中在南部湖区康山、莲湖两个点，以及鄱阳湖自然保护区内的蚌湖区域，对照地表水环境质量标准(GB3838-2002)中Ⅲ类标准值，该3个点位均有不同程度的超标现象，TN超标最高达1.9倍，TP超标最高达6.6倍。总体上讲，鄱阳湖水质总体稳定，除TN、TP外均能维持在III类水质，但全湖仍呈现出南部湖区水质劣差于北部湖区的状况。

(2)富营养化指数。水体富营养化是指在人类活动的影响下，氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象[9]。根据江西省环境监测站(和水文局)的监测资料对鄱阳湖1985-2009年间湖库营养状态进行计算(见图7)。

图7 鄱阳湖营养状态评分值变化趋势图

评价结果表明， 鄱阳湖各监测点位在不同的监测期间进行的鄱阳湖水体富营养化状态评价处在中营养-轻度富营养状态。按区域分靠近入湖河口的湖区各点位(主要点位为康山和莲湖)主要处在轻度富营养状态，靠近出湖区域(都昌和蛤蟆石)的水域呈现中营养状态。湖水中总磷、总氮的含量较高，已达富营养型湖泊的标准，但DO、BOD5、CODMn、SD等指标多属贫、中营养水平，同时由于水生生物消耗水中的氮磷，不利于湖区大面积产生富营养化。湖区尚未出现大面积富营养化。

2.4 水生态指标

水生态是指环境水因子对生物的影响和生物对各种水分条件的适应。主要包括水生生物、湿地状况、候鸟等指标。主要反映生态系统的活力、恢复力以及弹性力度。

(1)水生动物。本研究的水生动物包括浮游植物、浮游动物、底栖动物、鱼类、大型珍稀水生动物等。

根据收集的资料作了统计分析。鄱阳湖浮游植物种类组成主要以绿藻门和硅藻门为主，蓝藻门和裸藻门次之，隐藻门、甲藻门和金藻门种类较少。共发现浮游植物133种，隶属于6门61属。鄱阳湖浮游动物中，原生动物、轮虫种类丰富，枝角类、桡足类相对贫乏，共发现浮游植物290种。 鄱阳湖共检出底栖动物104种，隶属于软体动物、环节动物、节肢动物3个门。鄱阳湖的鱼类种类共计10目26科133种，包括国家I级保护动物白鲟和中华鲟、II级保护动物胭脂鱼，大致可以分为湖泊定居性鱼类、江湖洄游性鱼类、河海洄游性鱼类、河流性鱼类等四种生态类型。鄱阳湖大型珍稀水生动物主要为江豚，据中科院水生所调查分析，其种群数量大约在450 头左右，在不同的季节存在较大变动(316～657头)。

(2)湿地。《湿地公约》定义的湿地概念，是指潮湿或浅积水地带发育成水生生物群和水成土壤的地理综合体。包括陆地上天然的和人工的，永久的和临时的各类沼泽、泥炭地、咸、淡水体，以及低潮位时6m水深以内的海域[10]。

本研究选取了2009年不同水位的TM遥感影像来提取鄱阳湖湿地信息。根据提取结果(见图8)，各类面积为：水体1 238.8 km2、沙滩921.74 km2、泥滩88.78 km2、沉水植被307.1 km2、湿生植被981.04 km2、挺水植被139.62 km2。 鄱阳湖周期性的水位变化和时令性水陆交替的水文条件，为湖滩草洲湿地生态系统的发育提供了良好条件，形成了高水湖相、低水陆相的独特生态景观。草滩面积的随月份变化，每年有两个高峰期，其趋势为从春季开始进入到4、5月份夏季汛期前植被覆盖面积不断增加，进入汛期后随水位的上涨逐渐被淹没，植被覆盖面积减小。

图8 鄱阳湖湿地类型分布图

(3)候鸟。湿地是鸟类的聚居地，一方面湿地为鸟类提供了不可替代的生境，另一方面鸟类的分布、数量、繁殖、生理等特征对湿地所承受的种种干扰有所响应。因而鸟类可以作为湿地生态系统监测与评价的指标。

鄱阳湖候鸟资源非常丰富，据调查研究，鄱阳湖现在已记录的鸟类有17目55科310种。鄱阳湖鸟类特征主要表现为以迁徙种类多、种类比重大、珍稀鸟类多、种群数量大等特征。鄱阳湖区的水禽主要包括的类群有：目、鹈形目、鹳形目、雁形目、鹤形目、鸻形目的鸟类为124种，占鸟类总种数的40%，本研究引用鄱阳湖水利枢纽工程办公室监测数据分析候鸟的分布状况(见图9)。

2.5 水利工程指标

水利工程建设和运行会产生正负两方面的效应，既包括水利工程建成之后对自然界的生态破坏，也包括对自然界生态修复的两种生态后果。当水利工程建设和运行对生态要素产生负效应时，如何通过水利工程调度与运行管理把不利影响降到最低，就是流域的生态调度。生态调度是减少水利工程生态负效应的重要途径，水利工程是生态系统的一个重要指标。

本研究利用遥感数据，结合GPS实地调查，和GIS空间分析，提取了鄱阳湖区内水利工程信息，包括：水闸、圩堤、渠道、(大、中、小型)水库等信息(见图10)。

图10 水利工程分布图

3 生态系统分析

综合上述收集和提取的各指标定性和定量的参数，分析表明，鄱阳湖生态系统近年来受到了不同程度的影响，主要影响因素有气候、水文、人口增长、经济发展、政策管理等自然和社会经济要素共同作用的结果。

(1)鄱阳湖生态系统面临的主要问题。主要表现为自然环境的破坏和生态规律的波动。第一，鄱阳湖区水量的时空分布不均，水资源持续利用困难，枯水季节有增长 趋势，制约着湖泊水生生物的生长状况及初级生产力水平；第二，工业、农业、生活污水排放量日益增加，鄱阳湖的水质污染严重，其后果是减少了鄱阳湖的生物多样性，造成一些物种数量的减少甚至消失，湖泊内种群数量不断减少，群落结构简单化，最终导致了鄱阳湖生态系统抗干扰能力的下降；第三，人类开发利用活动加剧，对鄱阳湖有生态系统产生较大胁迫压力，最终导致湖泊退化、湖泊生态系统结构的完整性及功能的稳定性受到破坏，极大地制约着整个湖泊生态系统的健康发展。

(2)鄱阳湖生态系统平衡的调控对策。第一，加快鄱阳湖流域相关法规建设，进一步修改完善鄱阳湖有关保护条例，增强其可操作性；第二，建立鄱阳湖水生态安全体系，构建健全的鄱阳湖生态资源监测保护网；第三，建立鄱阳湖流域五大水系与鄱阳湖水资源保护监测体系，加强对湖区水域水质监测和预报； 第四，建立鄱阳湖综合调度系统和鄱阳湖与三峡水库联合调度体系；第五，建立鄱阳湖流域综合管理体系，实行流域与区域管理相结合、各部门相互协调配合、利害相关方和公众参与的流域综合管理机制。

4 结 论

本文根据鄱阳湖区特征及生态建设需求，建立了反映鄱阳湖区自然地理状态、社会经济特征、水环境特征、水生态特征、政府管理等综合功能特征的生态系统指标体系。运用遥感技术提取了土地利用、水资源、水文、湿地、候鸟、水利工程等空间信息，统计分析方法从自然性和社会性，动态性和静态性分析了鄱阳湖生态系统主要指标特征。从宏观和微观相结合，综合分析鄱阳湖生态系统面临的主要问题，主要表现为自然环境的破坏和生态规律的波动。并提出了鄱阳湖生态系统平衡的调控对策。为鄱阳湖生态系保护和治理提供支撑。

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