内蒙古自治区湿地生态系统特征及驱动力分析*

包翠荣

(河套学院经济管理系，内蒙古巴彦淖尔 015000)

0 引言

湿地是自然界重要的自然资源，是具有多种独特功能的生态系统[1]，其在调节气候、涵养水源、洪水分流、环境净化及生物多样性保护等方面具有重要作用[2]。自Costanza等[3]和MEA(Millennium Ecosystem Assessment，MEA)[4]发表关于湿地生态系统服务的研究以来，人们逐渐意识到维持湿地生态系统平衡对人类生存和社会经济可持续发展的重要意义[5]。内蒙古境内不仅有天然河流，也有人工水库和水田，既有达赉湖和黄河，也有国内鲜有的藓类沼泽，是我国主要的湿地大省之一。其湿地总面积为424.504 8万hm2，占全区国土总面积的3.7%。然而随着经济的持续快速增长、各种自然原因和人为因素的干扰，使得内蒙古地区湿地资源遭到破坏，湿地面积萎缩、生态系统退化。

内蒙古自治区湿地分布广泛，类型多样，资源总量大，总面积仅次于西藏和黑龙江，居全国第三位。但该地区湿地分布极不均衡，且各类型湿地分布特点不一，如河流湿地集中分布于东部四盟市，湖泊湿地则东多西少、东淡西咸，沼泽湿地则表现为东部为草本沼泽、西部为盐沼。研究发现，影响湿地生态系统的主要因素为植物群落组成和种群数量、湿地水文、生物地球化学过程、水质与水循环等，由于各种自然因素的干扰和人类活动的加剧，对湿地能量平衡和湿地生态功能造成了负面影响[6-8]。近年来，党中央国务院已经把湿地保护列为国家生态保护建设的重要内容，且于2017年内蒙古自治区人民政府办公厅印发了关于《内蒙古自治区湿地保护修复制度实施方案》的通知，并于2018年1月1日起正式实施《巴彦淖尔市乌梁素海自治区湿地水禽自然保护区条例》，旨在加强该区域的保护与管理。由此可见，加强湿地生态系统保护对生态系统建设具有重要意义。文章对内蒙古自治区相关湿地资源进行了调查，利用相关调查数据分析了内蒙古湿地生态系统特征的相关影响因素，并参考国内外湿地系统评价指标标准，结合层次分析方法，旨在筛选出湿地生态系统功能的主要影响因子，为湿地生态系统保护及维持生态系统平衡提供理论依据。

1 研究区域

1.1 区域概况

内蒙古自治区100hm2以上湿地为2 634块，其中沼泽湿地面积最大(309.814 9万hm2)、个数最多(1 923块)，占全区湿地总面积的73%； 库塘湿地面积最小(4.425 0万hm2)且个数最少(34)占全区湿地总面积的10%(表1)。内蒙古自治区内湿地类型多样、分布广泛，但不均衡，主要是由于特殊的地理地貌、变化多样的气候条件以及众多的河流湖泊造成的。相当一部分湿地为鸟类迁徙的重要驿站和繁殖地； 区内并拥有全国罕见的醉类沼泽，即为大的河湖周围分布着许多城市。全区湿地生物多样性资源丰富，植物物种密度达0.006 8株/km2，是我国植物物种密度(0.002 8株/km2)的2.4倍[9]。以湿地为主要生境的水禽类等野生动物资源丰富。但是由于干旱等自然因素、围垦湖沼、上游截流、湿地生物资源不合理利用和过度开发及盐湖矿产资源开发规模较小、综合利用率低等因素影响，全区湿地面积在不同程度上呈逐渐降低的趋势。

表1 内蒙古湿地类型、面积及分布

分类面积(万hm2)占全区湿地面积比例(%)个数(块)分布河流湿地60.745 914.3179分布于东部的呼伦贝尔市、额尔古纳水系、松嫩水系; 中东部西辽河水系及中西部区的黄河水系及灌区湖泊湿地49.519 011.7482分布于呼伦贝尔高原、西辽河平原、锡林郭勒高原、乌兰察布高原和丘陵区、河套平原和鄂尔多斯高原等地区沼泽湿地309.814 9731 923内陆盐沼主要分布于阿拉善盟、锡林郭勒盟、部尔多斯市和巴彦淖尔市等地区; 沼泽湿地的其他类型多分布于呼伦贝尔市、兴安盟、赤峰市、通辽市和锡林郭勒盟库塘湿地 4.425 0134分布于通辽市、赤峰市的西辽河流域和部尔多斯市、巴彦淖尔市、呼和浩特市的黄河流域全区湿地 424.504 81002 634

1.2 主要问题分析

该区域内围垦湖沼现象较为普遍，湿地水资源减少，可调蓄容积减少，洪涝灾害加重，如乌梁素海由湖面400km2缩小至247km2，且由于大量营养物质入湖，导致水上植物面积不断扩大，水下形成草原，湖底上部淤泥厚度增加； 土壤水分减少，有机质分解速度加快，孔隙度降低，土壤质量退化严重[10]。湿地生物资源开发利用过度或利用不合理，辉河湿地、达赉湖、图牧吉、毛林郭勒和乌拉盖等地区芦苇因过渡刈割而退化，岱海南岸及西南岸浅水区蒲草、聚草及眼子菜等因草鱼投放过多而大幅度减少甚至绝迹[11]； 湿地流域工农业的发展加剧了湖水富营养化，降低了水生生物量，致使水鸟种类和数量减少，同时因灭杀苇塘、红蜘蛛和跳蚤大量施用农药，致使湖水水质质量下降、理化性质突变，水生生物种类和数量降低，鸟类数量锐减； 内蒙古区域内黄河段水污染加重，在长期引黄灌溉农业过程中，导致农田盐渍化、土壤板结程度逐渐严重，农作物生物学功能降低、产量下降，导致植物大量死亡，盐渍化程度加重，沼泽消失[12-13]。内蒙古高原是中国盐湖带的重要组成部分，然而，该区域内尚存大量的未被开发盐湖资源，而已经开发的盐湖资源存在生产规模较小、产品品种单一以及综合利用程度低等缺陷。现已开发产品多为原矿或初级产品，除产量较大的食盐外，其他产品产量、种类及质量等尚不能满足国民经济发展的需求，如吉兰泰盐湖和雅布赖盐湖的开发虽具备了一定的经营规模，但开发产品的品种及种类单一，还有待深入开发。

2 研究方法

2.1 评价指标体系

湿地生态系统评价研究涉及指标较多，该文将内蒙古湿地生态系统作为一个有机组成部分，即由自然—社会—经济复合生态系统组成，从整体上选取相关评价指标测度内蒙古湿地生态系统影响因子，并参考相关湿地生态评价方法、按照系统性、客观性和可行性原则[14-16]，围绕影响内蒙古湿地生态功能和人类活动状况的主要因素，从湿地自然属性和社会环境两个方面，筛选出反映湿地景观指标、生物多样性、水环境、人为干扰指标及威胁干扰5类共18个指标(表2)，从而构建内蒙古自治区内湿地生态系统健康的评价指标体系。

表2 湿地生态系统综合评价指标体系

一级指标二级指标三级指标指标数据来源或计算方法自然指标A1景观指标B1天然湿地率C1天然湿地面积/湿地总面积湿地斑块密度C2湿地斑块数/湿地总面积景观均匀度指数C3TM解译景观多样性指数C4TM解译生物多样性指标B2单位面积物种多度C5物种数量/湿地面积植被覆盖度C6植被面积/湿地面积物质生产水平状况C7统计数据水环境指标B3水质级别C8Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ,共5级富营养化程度C9贫、中和富,共3级污染物C10有或无净化能力状况C11弱、中和强,共3级社会环境指标A2人为干扰指标B4人口密度C12人口数量/重点调查面积利用状况C13工业(旅游)、农林牧业、水源地、未利用,共4级湿地管理水平C14Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ,共5级威胁指标B5人类活动强度C15Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ,共5级农药和化肥施用强度C16弱、中和强,共3级威胁因子数量C17Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ,共5级威胁程度C18安全、轻度和重度威胁,共3级

2.2 评价指标权重赋值

采用层次分析法对各评价指标进行分级和确定指标权重。采用专家咨询方法，对各指标进行赋值，其中：(1)根据调查数据值，将天然湿地率、湿地斑块密度、景观均匀度指数、景观多样性指数、单位面积物种多度、植被覆盖度、物质生产水平状况、水质级别、富营养化程度、污染物、净化能力状况、人口密度、利用状况、湿地管理水平、人类活动强度、农药和化肥施用强度、威胁因子数量及威胁程度等11个指标分为5级，采用极差变换法方法，对量级相差悬殊的数据进行标准化处理然后进行分级，分别赋值1分、3分、5分、7分和9分，分值越高表示湿地生态系统状况越好；(2)将富营养化程度、净化能力状况、人类活动强度、农药化肥施用强度和威胁程度等5个指标分为3级，分别赋值3分、6分和9分，分值越高表示对湿地生态系统状况的影响越大；(3)将污染物分为2个等级，其中“有”赋值3分，“无”赋值7分；(4)将湿地利用状况分为4个等级，其中工业(旅游)赋值2分、农牧林业赋值4分、水源地赋值6分、未利用湿地赋值8分。

2.3 评价分值计算

湿地生态状况得分为所有指标赋分累计求和乘以权重，并根据综合得分对内蒙古自治区内湿地生态系统特征的主要影响因素进行筛选。在汇总相关专家评价意见和评价结果后，按照层次分析法的原理构造判断矩阵，计算各指标权重并检验其一致性。具体计算过程及方法如下：

设一级指标为A，与二级指标B1，B2，…，Bn有联系，构造判断矩阵M=P(A-B)，

(1)

式(1)中，Bij>0，Bji=1/Bij，Bi表示比Bj的重要程度，比值越大说明对湿地生态系统特征的影响越重要。通常Bij的取值为1～9及它们的倒数，其标度及对应含义见表3。

(1)判断矩阵的计算

表3 判断矩阵标度及对应含义

标度含义1两个因素同等重要3i因素比j因素略微重要5i因素比j因素非常重要7i因素比j因素显著重要9i因素比j因素极显著重要3, 6, 9中间态度标度值2, 4, 6, 8中间态度标度值

(2)

(2)计算Ni的n次方根

(3)

(4)

(4)计算最大特征值λmax

(5)

通过以上计算和检验过程最终确定各指标的权重。

3 结果与分析

3.1 评价指标赋值分析

根据6位相关湿地生态学研究领域的专家经验和专业知识对内蒙古湿地生态系统影响因素进行评分，其评分结果具有一定的科学性； 结合层次分析法计算结果，得出表4中各指标权重值。结果显示，二级指标中，人为干扰指标权重最高(0.60)，其次是生物多样性指标、水环境指标和威胁指标，权重赋值均为0.40。在景观指标中，天然湿地率权重最高(0.025)，其次为景观多样性指数(0.015)； 在生物多样性指标中，单位面积物种多度权重最高为(0.108)，其次为植被覆盖度(0.106)； 在水环境指标中，水质级别权重最高为0.160，富营养化程度次之为0.090； 在人为干扰指标中，人类活动强度权重最高(0.058)，其次为人口密度(0.040)，湿地管理水平则权重最低(0.016)； 在威胁指标中，威胁程度权重最高为0.089，而威胁因子数量仅次于威胁程度，为0.076。

表4 湿地生态系统状况综合评价指标及其权重

一级指标权重二级指标权重三级指标权重自然指标A10.60景观指标B10.20天然湿地率C10.025湿地斑块密度C20.010景观均匀度指数C30.010景观多样性指数C40.015生物多样性指标B20.40单位面积物种多度C50.108植被覆盖度C60.106物质生产水平状况C70.028水环境指标B30.40水质级别C80.160富营养化程度C90.090污染物C100.050净化能力状况C110.070社会环境指标A20.40人为干扰指标B40.60人口密度C120.040利用状况C130.024湿地管理水平C140.016威胁指标B50.40人类活动强度C150.058农药和化肥施用强度C160.025威胁因子数量C170.076威胁程度C180.089

3.2 驱动力分析

内蒙古自治区地处黄河流域上游阶段，拥有比较丰富的湿地资源，该文基于湿地生态分布的区域完整性，选择该区域内部分重要湿地作为表征湿地生态系统特征的典型。利用上文构建的18个评价指标以及指标标准和指标权重，采用层次分析法与专家评价赋值相结合，综合评估内蒙古自治区内湿地生态系统状况，并对影响生态系统平衡的主要驱动因素进行重要性排序。通过测度湿地生态系统健康的18个指标发现(表5)，水质级别、单位面积物种多度、植被覆盖度、威胁程度及水体富营养化程度是影响湿地生态系统健康排名前5位的主要因素，且与人类活动关系较密切，但与湿地生态健康呈负相关，其重要值越大，则对湿地生态系统结构影响越明显[17]； 同时，谢佰承等[18]通过对洞庭湖湿地生态环境调查发现，水质污染和水体富营养化加剧是湿地生态质量下降、功能衰退的主要影响因子。而湿地斑块密度、景观均匀度指数、景观多样性指数及湿地管理水平等对其影响较小。研究发现，湿地生态系统健康与生物物种多度及覆盖度关系密切，同时社会环境对生物多样性有直接影响，因此，恢复、维持湿地生态系统多样性是实现湿地生态系统格局稳定的重要管理目标。

内蒙古呼伦贝尔、巴彦淖尔、乌兰察布以及锡林郭勒等盟市人口密度较大，人类活动干扰较显著，其中以水田为主的湿地利用强度较大，农药以及化肥施用量增多，对水质级别影响较明显，从而导致湿地物质生产能力下降； 同时人为活动干扰造成威胁因子数量越多，对湿地生态系统健康影响越显著，这表明了湿地生态系统易受社会环境影响的脆弱性。在鄂尔多斯、呼和浩特、赤峰以及通辽等地区，由于围垦湖泊、水利工程建设、湿地生物资源的开采和利用以及盐湖矿区开采和产品开发[19-20]等人类活动频繁程度加剧，致使其对湿地生态水体质量、植被覆盖度以及景观多样性干扰性较强，加之湿地管理水平参差不齐等原因，致使湿地空间格局显著变化。同时研究发现，该区域内湿地生态结构完整、具有一定的系统活力，可稳定发挥湿地生态功能； 但是湿地生态系统敏感性较强，由于人类活动加剧及经济发展，部分湿地生态环境出现异常。

表5 内蒙古自治区生态系统影响因素指标重要性排序

指标因素权重值打分值重要值权重排序天然湿地率0.0258.50.21312湿地斑块密度0.018.20.08217景观均匀度指数0.018.00.08018景观多样性指数0.0158.10.12216单位面积物种多度0.1088.60.9292植被覆盖度0.1068.60.9123物质生产水平状况0.0288.20.23011水质级别0.168.81.4081富营养化程度0.097.80.7025污染物0.056.60.33010净化能力状况0.077.80.5467人口密度0.048.50.3409利用状况0.0247.20.17314湿地管理水平0.0168.30.13315人类活动强度0.0588.40.4888农药和化肥施用强度0.0258.00.20013威胁因子数量0.0768.40.6386威胁程度0.0898.50.7574

4 讨论

湿地生态系统的驱动要素一般可分为两类：自然驱动因子和人为驱动因子。其中自然驱动因子在时空尺度上作用于湿地生态景观，它可以较大范围内引起气候、水文、地质、土壤、植被等景观变化。人口、政治、经济、文化等人为驱动因子对湿地健康的影响日趋增大，且由于社会经济的快速发展、人口数量的增多及人类活动强度的加大，人为干扰因素对于湿地生态系统格局和功能的影响越来越严重。同时自然环境因素和人为干扰因素在不同时空尺度上产生相互作用，这不仅影响湿地生态结构，同时也湿地生态功能[21]。该文通过对分析内蒙古自治区重要湿地的调查数据，选取对湿地生态结构和功能构成影响的自然指标和社会环境指标两个方面共18个影响因子，采用层次分析法确定评价指标权重，评估湿地生态健康，发现，社会环境因素为驱动湿地生态系统格局变化的主要因子。经济的快速发展、人口数量的急剧增加以及湿地利用方式的改变，加剧了对水资源的占用，改变了内蒙古地区湿地生态系统维持自身结构完整性所需的水资源，致使湿地生态系统内威胁因子数量的增加及威胁程度的加重，从而影响植被的丰富度、物种多样性格局和景观生态结构，造成单位面积物种多度和植被覆盖度降低、污染物种类增多以及水质污染[22]。且随着湿地内工农业生产、旅游业的发展以及城市规模的扩大，致使水资源过度开发利用，驱使水质级别成为影响湿地生态系统健康的重要因子。由于人类活动强度增大、农药化肥过量施用以及湿地管理水平不一等造成湿地水体富营养化程度加重，严重影响湿地内水质安全，造成湿地生态功能紊乱，加剧了湿地生态系统的脆弱性[23-24]。由此可见，区域经济的发展不仅加剧了人类活动对湿地生态平衡的影响，而且加剧了湿地生态系统的脆弱性，同时反映了湿地生态系统格局社会经济发展制约下的演变规律。通过对湿地生态系统格局主要驱动因子重要性进行分析，以期制定湿地开发的合理方案，采取相关管理措施加强湿地生态保护，对湿地生态环境出现异常的湿地制定合理的修复措施。

5 结论

该文论述了湿地生态系统特征的评价指标体系，运用层次分析方法和专家咨询评价方法对内蒙古湿地生态结构和功能进行综合评价，发现水质级别、水体富营养化程度、威胁因子数量和威胁因子程度等因子与人类活动强度成正相关关系，其权重赋值越高、重要性越大，则对湿地景观结构影响越大。由于人口密度增加导致污染物种类增多，同时对湿地的利用程度加大，加之湿地管理水平和管理体制不完善以及湿地本身净化水平限制，导致湿地物质生产能力降低，从而影响湿地系统健康。因此，该文通过探讨湿地生态环境影响因子之间的相关性分析，以分析驱动湿地生态格局变化的社会经济因素，对加强湿地生态系统平衡、协调湿地生态与经济和社会之间的关系具有重要意义。