舒遠琴,宋維峰,馬建剛

西南林業(yè)大學,生態(tài)與環(huán)境學院, 昆明 650224

濕地是維持生物多樣性,提供動植物資源生長的重要場所,是重要的遺傳基因庫[1]。按照《濕地公約》對濕地類型的劃分，我國幾乎擁有所有類型的濕地,是世界上濕地資源最豐富的國家之一,濕地面積位列世界第四[2]。由于城市化、工業(yè)化進程加劇和生態(tài)污染等問題導致我國濕地面積持續(xù)降低,濕地生態(tài)功遭受能破壞[3]。為保護濕地生態(tài)環(huán)境,自2017年《全國濕地保護“十三五”實施規(guī)劃》提出以后,開展了一系列與濕地生態(tài)環(huán)境有關(guān)的保護與修復工作[4]。

我國的人工濕地主要包括城市濕地和水稻田濕地[5],其中西南山地梯田是特殊的人工稻田濕地。以云南紅河哈尼梯田濕地為例,哈尼梯田是傳承上千年的典型稻田人工濕地的代表,其作為生態(tài)農(nóng)業(yè)不僅具有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、民族文化價值還具有重要的濕地生態(tài)功能價值。然而,長期以來人們并未將其當做特殊的人工濕地進行管理研究,僅僅視其為一種農(nóng)業(yè)耕地。如今,由于人口迅速增長,哈尼梯田濕地的開發(fā)需求越來越大。一方面濕地不合理開發(fā)利用,濕地景觀格局破壞;另一方面,農(nóng)業(yè)人口流失導致大量梯田棄耕,水田變旱地濕地面積銳減,區(qū)域生態(tài)環(huán)境面臨的威脅增大[6]。在這樣的背景下,評價哈尼梯田濕地生態(tài)系統(tǒng)健康現(xiàn)狀,對保護哈尼梯田濕地的具有重要的意義。

目前,圍繞哈尼梯田濕地生態(tài)系統(tǒng)開展的研究主要涉及了梯田文化、生態(tài)安全及景觀旅游等方面[7],而對濕地系統(tǒng)健康評價的研究處于空白階段。認識哈尼梯田濕地生態(tài)平衡的維持機制,構(gòu)建科學的健康評價體系對濕地的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

1 哈尼梯田濕地概況

1.1 分布

哈尼梯田濕地位于云南省紅河哈尼族彝族自治州南部(22°33′—23°08′N,101°48′0—103°38′E),行政區(qū)劃包括紅河州的紅河、元陽、綠春、金平四個縣,規(guī)模宏大,面積達到7×104hm2[8]。該區(qū)域地處北回歸線以南,屬于亞熱帶山地季風氣候,干濕季分明,多霧多雨,年降水量800—1800mm,全年日照達2000h以上,具有良好的水熱資源[9]。2007年被列入國家公園濕地名錄,2013年被聯(lián)合國教科文組織批準為世界文化遺產(chǎn)[10]。

1.2 維持機制

梯田濕地是指在水資源豐富的山區(qū),由人工開墾修筑而成的梯級水平稻田,一般采用高山來水自流灌溉,是人工濕地中的重要類型。哈尼梯田濕地是由哈尼族為主在長期的耕作過程中構(gòu)建的以種水稻為主的復合生態(tài)系統(tǒng),包括水源、溝渠、魚塘、蓄肥池、梯田和河流組成部分。哈尼梯田濕地生態(tài)系統(tǒng)為高山峽谷地貌所控制,溝渠和河流均呈狹長帶狀延伸,由“森林-村莊-梯田-河流”四位一體結(jié)合而成。其中,梯田濕地廣泛分布于中下山,是梯田濕地生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分[11]。

哈尼梯田濕地具有明顯的空間垂直結(jié)構(gòu)特征,從山頂?shù)胶拥?由森林生態(tài)、村寨生態(tài)、濕地生態(tài)和溪流(河流)生態(tài)四個生態(tài)子系統(tǒng)構(gòu)成(圖1)并各自發(fā)揮著重要作用。山頂?shù)纳稚鷳B(tài)子系統(tǒng)作為天然的綠色水庫涵養(yǎng)水源、積累養(yǎng)分,形成了“山有多高,水有多高”的自流灌溉水源體系,為其它子系統(tǒng)提供水分和營養(yǎng)元素;居民在地勢平緩、氣候適宜的山腰地帶修建村寨,對其它子系統(tǒng)進行經(jīng)營管理活動;村寨的下方開墾梯田,既方便引水灌溉,又便于村寨的人畜糞便運輸。梯田濕地生態(tài)子系統(tǒng)提供了穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ),并發(fā)揮著梯田人工濕地的生態(tài)功能。

圖1 哈尼梯田系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)[11]Fig.1 The spatial structure of Hani terrace system

1.2.1森林生態(tài)子系統(tǒng)

哈尼梯田順山勢而建,主要分布在海拔144—2000m的群山中,海拔落差較大,河谷深切,山間河流難以用于梯田濕地的灌溉用水,頂部森林通過對水資源的分配調(diào)節(jié)作用,對梯田和人類生產(chǎn)生活用水進行補給。研究顯示哈尼梯田濕地森林子系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)能力高于其他地區(qū),對該濕地適應極端干旱氣候提供保障[12],森林儲蓄量的不足會導致濕地水資源的欠缺。同時,森林子系統(tǒng)也是自然生物生存繁殖的場所,森林物種多樣性與森林生態(tài)服務功能呈正相關(guān)性,能增加森林系統(tǒng)的穩(wěn)定[13]。豐富的物種多樣性通過森林生產(chǎn)力傳導機制實現(xiàn)森林水源涵養(yǎng)、保育土壤、固氮釋氧、積累營養(yǎng)物質(zhì)等服務功能能力的提高[14]。

1.2.2濕地(梯田)生態(tài)子系統(tǒng)

空間結(jié)構(gòu)上處于村寨下部的梯田濕地生態(tài)子系統(tǒng)除了凈化水質(zhì)等生態(tài)功能還兼具物質(zhì)生產(chǎn)等經(jīng)濟功能。梯田的主要污染來自生活污水及農(nóng)業(yè)面源污染。梯田濕地能夠改變自然條件下水資源的空間分布格局、遷移速率和循環(huán)等過程通過氨化、反硝化作用等活動,截留水體中的氮磷物質(zhì),凈化水質(zhì)[15- 16],是整個系統(tǒng)健康的動力。有研究表示,哈尼梯田濕地在空間結(jié)構(gòu)上對氮磷截留作用表現(xiàn)出“匯”的景觀,輸出為“虧”狀態(tài),梯田截留作用明顯[17]。流經(jīng)梯田濕地內(nèi)部的污水被接納,維持了山腳河流的河流生態(tài)子系統(tǒng)健康,對下游生活區(qū)用水安全具有重要的作用。田塊間的引水渠是水流、營養(yǎng)元素、沉積物以及污染物質(zhì)等的空間轉(zhuǎn)移通道。引水渠系的連通性決定田間水分的運移量和均勻度,合理的渠系結(jié)構(gòu)能滿足梯田濕地的灌溉需求。作為一種廊道網(wǎng)絡,水渠表現(xiàn)出對濕地生態(tài)系統(tǒng)的隔離作用[18]。然而,哈尼梯田濕地天然渠系的良好發(fā)展在為水資源分配提供了基本保障的同時并未割裂梯田景觀,一定程度上減少了梯田濕地的破碎化。梯田連綿成片、自然災害發(fā)生率低是保證景觀優(yōu)美、耕作安全便利的基礎(chǔ)。其美學價值以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造出來的旅游和物質(zhì)產(chǎn)出經(jīng)濟價值不可忽視。值得注意的是,不科學的旅游發(fā)展模式也能導致景觀格局的改變,破壞濕地自然生態(tài)環(huán)境,增加人地矛盾[19]。

1.2.3村寨生態(tài)子系統(tǒng)

哈尼族是哈尼梯田濕地文化的主要創(chuàng)造者[20]。人類的干擾活動對生態(tài)環(huán)境健康和景觀結(jié)構(gòu)變化起著主導作用。濕地農(nóng)業(yè)人口流失造成梯田棄耕,農(nóng)業(yè)文化失去傳承[21]。引起農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的原因主要有兩種,一是人口密度過大,耕地壓力增加,人地矛盾突出。二是外界經(jīng)濟沖擊,當?shù)氐霓r(nóng)耕經(jīng)濟不能滿足人們的物質(zhì)生活質(zhì)量需求。梯田棄耕或者水田變旱地用以種植外來經(jīng)濟作物等人類活動都會導致水田面積縮減,加劇濕地生態(tài)子系統(tǒng)的退化。相反,耕作管理、環(huán)保工作的開展、濕地保護意識和人口素質(zhì)的提升、濕地相關(guān)保護政策法規(guī)制度的積極貫徹等積極的人類活動也能促進對哈尼梯田濕地的保護。

整體上,森林、村寨、濕地與河流四個生態(tài)子系統(tǒng)相輔相成,制約平衡,是維持哈尼梯田濕地系統(tǒng)健康和永續(xù)利用的根本,只有保證“四位一體”的維持機制健康才能保證哈尼梯濕地系統(tǒng)的健康。

2 生態(tài)系統(tǒng)健康評價理論基礎(chǔ)

生態(tài)系統(tǒng)健康是生態(tài)系統(tǒng)一個重要的綜合特性,是把生態(tài)系統(tǒng)作為生命有機體的一種隱喻。生態(tài)系統(tǒng)健康這一概念產(chǎn)生于20世紀70—80年代[22],Rapport首次全面論述了生態(tài)系統(tǒng)健康的內(nèi)涵[23],將生態(tài)系統(tǒng)作為一個整體進行評估,提出了生態(tài)系統(tǒng)醫(yī)學相當于人類、生物有機體的生態(tài)系統(tǒng)健康診斷[24]。Costanza[25]從生態(tài)系統(tǒng)特點出發(fā),明確了生態(tài)系統(tǒng)健康是關(guān)于6個概念的綜合：(1)健康是一種穩(wěn)態(tài);(2)健康是沒有疾病的;(3)健康是系統(tǒng)多要素之間的平衡;(4)健康是多樣性或復雜性;(5)健康是有活力和可增長空間的;(6)健康是具有穩(wěn)定性或可恢復性的。生態(tài)系統(tǒng)健康的核心是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能紊亂的辨識、診斷方案、健康的評價指標、體系和評價方法[26]。生態(tài)系統(tǒng)健康主要包括動態(tài)性、層級性、創(chuàng)造性、有限性、多樣性以及人類是生態(tài)系統(tǒng)的組分等6個原理[27]。生態(tài)系統(tǒng)健康的評價主要包括生態(tài)系統(tǒng)本身和人類健康兩個方面和多個層次。

目前,濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的評價方法主要是生物法和指標體系法[28]。生態(tài)系統(tǒng)健康評價可以從生態(tài)系統(tǒng)的活力、組織結(jié)構(gòu)和恢復力3個標準出發(fā)[29]。評價指標主要有活力、恢復力、組織結(jié)構(gòu)、擴散力、服務功能、管理措施選擇、對外部壓力的響應以及人類健康影響等8個方面[30-31]。指標需要遵循整體性、考慮空間尺度和指標范疇、簡明可操作性以及可規(guī)范化等選取原則[32- 33]。

本文選擇以構(gòu)建指標體系的方式評價哈尼梯田濕地系統(tǒng)的健康狀態(tài)。在構(gòu)建指標體系過程中,經(jīng)濟學、生態(tài)學、復合生態(tài)系統(tǒng)等學科的理論基礎(chǔ)都有具體體現(xiàn)。經(jīng)濟學理論中提到土地經(jīng)營集約度不能無限制地提高,要注重生產(chǎn)技術(shù)、科學管理和生產(chǎn)資料投入的應用以提高土地經(jīng)營效益[34]。哈尼梯田濕地是山地農(nóng)田集約經(jīng)營的典范,在健康評價時,需要考慮土地集約經(jīng)營的經(jīng)濟問題。研究區(qū)的人口素質(zhì)、濕地管理水平以及生產(chǎn)資料的投入,例如,農(nóng)林水等三個方面的投資等都與土地經(jīng)營效益相關(guān),是系統(tǒng)活力狀態(tài)和管理措施的反映。景觀生態(tài)學研究景觀格局與其生態(tài)學過程的相互作用[35],其中的穩(wěn)定性原則強調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能之間長期演替發(fā)展的動態(tài)平衡[36]。根據(jù)維持機制的分析,哈尼梯田濕地的水文調(diào)節(jié)、物質(zhì)生產(chǎn)、旅游觀光等功能得以發(fā)揮都基于“四位一體”結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。在該濕地的健康評價時,考慮了梯田破碎度、梯田退化率及森林面積等影響生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的指標。哈尼梯田濕地系統(tǒng)作為一個復雜的人居整體環(huán)境,人類是整個環(huán)境最主要的創(chuàng)造者,區(qū)域內(nèi)的人類活動,尤其是耕作管理活動尤為重要,哈尼梯田濕地更好地發(fā)揮生態(tài)功能、物質(zhì)生產(chǎn)功能都離不開人類的管理活動。復合生態(tài)系統(tǒng)理論強調(diào)整體觀,要把人類看做生態(tài)系統(tǒng)的一個有機組分,綜合考慮生態(tài)環(huán)境問題,才能達到人與自然的高度和諧[37]。

3 哈尼梯田濕地系統(tǒng)健康評價指標體系構(gòu)建

3.1 評價指標選取

本研究基于對生態(tài)系統(tǒng)健康評價理論基礎(chǔ)和哈尼梯田濕地維持機制的分析,選取了20單項指標構(gòu)建了關(guān)于生態(tài)特征、功能整合、社會與政治等3方面的健康評價指標體系(表1)。

表1 哈尼梯田濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系

3.1.1生態(tài)特征指標

根據(jù)崔保山[38]的研究,生態(tài)特征指標主要涉及了水環(huán)境指標和生物安全指標等。哈尼梯田濕地作為人工型濕地,除了基本的指標,如水質(zhì)、生物多樣性指數(shù)和外來物種入侵度等指標外,還應該考慮濕地區(qū)域內(nèi)的渠系連通性、林田比指數(shù)、自然災害率、梯田破碎度和梯田退化率等特征指標,這些指標是根據(jù)哈尼梯田濕地的特殊性提出的指標,維持機制反映出濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況與這一些指標緊密相關(guān)。

(1)水質(zhì)

將國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》水質(zhì)標準[39]的Ⅰ—Ⅱ類水、Ⅲ類水、Ⅳ類水、以及低于Ⅳ類水的類別將哈尼梯田濕地地表水質(zhì)量劃分為四大類,分別對應水質(zhì)指標的優(yōu)、良、中、差四個健康閾值。

(2)渠系連通性

合理的渠系結(jié)構(gòu)布置是哈尼梯田灌溉農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的保障。渠系連通性指標對哈尼梯田濕地系統(tǒng)的健康有重要意義。根據(jù)張兆豪[40]和王梅[41]等研究,哈尼梯田渠系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)可通過野外實地調(diào)查和快鳥影像圖等方法獲得。本文的渠系連通性可從以下幾個方面評價：

水面率WP是水面積占區(qū)域總面積的比例,即：

WP=(AW/A)×100%

(1)

式中,WP為水面率;AW為灌區(qū)內(nèi)水體總面積(km2);A為灌區(qū)總面積(km2)

渠網(wǎng)密度Rd是單位灌區(qū)面積內(nèi)渠系長度,即：

Rd=L/A

(2)

式中,L為灌區(qū)內(nèi)渠系總長度(km);A為灌區(qū)總面積(km2)

連接度γ指的是渠系網(wǎng)絡的連接條數(shù)與最大可能連接條數(shù)之比,即：

(3)

式中,N代表渠網(wǎng)中渠系數(shù)量;V是渠系連接節(jié)點數(shù),V≥3;Nmax為最大可能連接數(shù)。γ取值在0—1之間,0表示節(jié)點沒有連線,1表示每個節(jié)點相互連通。對于渠系網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)來說,γ取值多在1/3和1之間,當γ接近1/3時,網(wǎng)絡呈樹狀,γ指數(shù)越大,網(wǎng)絡連接度越好。

(3)自然災害率

自然災害率是濕地系統(tǒng)發(fā)生災害的頻率。主要涉及到的自然災害有滑坡、崩塌、干旱以及病蟲害等。通過統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)獲得自然災害率,單位：次/a。

自然災害率=災害發(fā)生次數(shù)∕年

(4)

(4)林田比指數(shù)

在本文中,林田比指數(shù)指標反映森林子系統(tǒng)與濕地子系統(tǒng)之間的水資源量的相關(guān)關(guān)系,用濕地核心區(qū)森林水源涵養(yǎng)量與梯田灌區(qū)需水量的比值來表示,根據(jù)統(tǒng)計資料并利用宋維峰[42]、劉效東[43]和饒碧玉[44]等研究計算獲得該指標,具體計算公式如下：

(5)

式中,As為核心區(qū)森林總面積;Iw單位面積森林水源涵養(yǎng)量;Pt為梯田總需水量。

(5)梯田破碎度

梯田破碎度指的是梯田斑塊數(shù)量與梯田總面積的比值。梯田斑塊數(shù)據(jù)主要來源于劉宗濱[45]及王妍[46]的研究,在外業(yè)調(diào)查的基礎(chǔ)上,應用Google Earth平臺,根據(jù)解譯標志可對梯田斑塊目視解譯進行數(shù)字化處理以評價該濕地系統(tǒng)內(nèi)梯田的斑塊破碎度。

(6)

式中,PD梯田斑塊破碎度,∑Ni為梯田斑塊數(shù)量,∑Ai為梯田斑塊總面積,單位：個/hm2。

(6)梯田退化率

在哈尼梯田濕地系統(tǒng)中,濕地的退化率主要指的是水梯田轉(zhuǎn)換為其它利用類型土地面積占原始水梯田面積的比例。計算公式如下：

梯田退化率=(梯田轉(zhuǎn)換面積∕原始梯田總面積)×100%

(7)

(7)生物多樣性指數(shù)

根據(jù)統(tǒng)計資料并按照《區(qū)域生物多樣性評價標準》對哈尼梯田濕地生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性指數(shù)(Biodiversity Index,簡稱BI)進行評價[47]。

(8)外來物種入侵度

外來入侵物種包括外來入侵動物和外來入侵植物。哈尼梯田濕地的外來物種入侵度數(shù)據(jù)來源于紅河州相關(guān)的生物資源監(jiān)測報告,實地監(jiān)測依據(jù)云南省地方標準《自然保護區(qū)與國家公園生物多樣性監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》(DB53/T391—2012)執(zhí)行。計算公式如下：

(8)

式中,EI為外來物種入侵度;NI為外來物種入侵種數(shù);NV為評價區(qū)野生動物種數(shù);NP為評價區(qū)野生植物種數(shù)。

3.1.2功能整合指標

哈尼梯田濕地系統(tǒng)在長期發(fā)展過程中已經(jīng)與當?shù)厣鐣纬闪司o密相聯(lián)的關(guān)系,該濕地的功能整合指標除了主要的生態(tài)功能指標,如水源保證率、水文調(diào)節(jié)指數(shù)等,還包括了土地生產(chǎn)力水平、旅游觀光和物質(zhì)經(jīng)濟指數(shù)等經(jīng)濟生產(chǎn)功能指標。

(1)水源保證率

根據(jù)張齊立[48]對云南程海國家重要濕地的研究,本文選取了水源保證率指標用于表征濕地年水資源量的穩(wěn)定性,具體計算公式如下：

水源保證率=(濕地年可供水資源量/濕地年需水量)×100%

(9)

(2)水文調(diào)節(jié)指數(shù)

水文調(diào)節(jié)即生態(tài)系統(tǒng)能對自然界水的運動變化所發(fā)揮作用,改變水在空間、時間、數(shù)量等方面的現(xiàn)象與過程,如調(diào)蓄洪水、消減洪峰等作用[49]。本文水文調(diào)節(jié)指數(shù)用濕地區(qū)域內(nèi)能夠進行水文調(diào)節(jié)的地類面積占濕地總面積的比例來表示[50]。

水文調(diào)節(jié)指數(shù)=(森林面積+梯田面積+河流面積∕研究區(qū)總面積)×100%

(10)

(3)土地生產(chǎn)力水平

從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)年收獲量的情況來衡量[51],單位：kg/km2。

(4)旅游觀光指數(shù)

旅游觀光指數(shù)即旅游強度,用于反映濕地的旅游發(fā)展狀況。單位：萬人次/a。

(5)物質(zhì)經(jīng)濟指數(shù)

物質(zhì)經(jīng)濟指數(shù)用來評價濕地經(jīng)濟生產(chǎn)功能水平及社會經(jīng)濟發(fā)展程度[52],計算公式如下：

物質(zhì)經(jīng)濟指數(shù)=濕地區(qū)所在的最小行政單元年總收入∕總?cè)丝?/p>

(11)

3.1.3社會與政治指標

社會與政治指標對哈尼梯田濕地的健康發(fā)展有著重要的意義。人類決策對濕地的健康狀況具有極大的影響,參考崔保山[53]、朱錦[54]及高靜湉[55]等的研究,提出如下社會與政治的相關(guān)指標,如人口密度、濕地管理水平、農(nóng)藥、化肥使用強度等。此外,政治經(jīng)濟政策也是維持本地區(qū)濕地系統(tǒng)健康和有效保護濕地資源利用的關(guān)鍵,如環(huán)保投資指數(shù)、對濕地保護出臺的相關(guān)法律法規(guī)及貫徹度等指標。

(1)人口密度

人口密度用單位土地面積人口數(shù)量來表示,單位：人/m2。人口密度的健康等級閾值通過土地承載力指數(shù)來反映,具體計算如下,等級劃分見表2：

表2 土地資源承載力分級標準

(12)

式中,LCC為土地承載力(人);P為糧食總產(chǎn)量(kg);GP為人均糧食消費標準(中國人均糧食消費標準為400kg/a);LCCI為土地承載力指數(shù);Pa為實際人口數(shù)量[56-57]。

(2)農(nóng)業(yè)人口流失率

農(nóng)業(yè)人口是哈尼梯田濕地管理隊伍最主要的構(gòu)成,農(nóng)業(yè)人口流失會造成濕地耕作管理活動缺失,引起濕地生態(tài)安全。因此本文選取農(nóng)業(yè)人口流失率作為濕地系統(tǒng)健康評價的指標之一。用從事農(nóng)業(yè)耕作活動的人口流失數(shù)量所占的比例表示,計算公式如下：

農(nóng)業(yè)人口流失率=(流失的農(nóng)業(yè)人口數(shù)量∕農(nóng)業(yè)人口總數(shù)量)×100%

(13)

(3)農(nóng)藥、化肥使用強度

哈尼梯田濕地系統(tǒng)的主要污染來自于農(nóng)業(yè)面源,根據(jù)陳鳳[58]等選擇農(nóng)藥、化肥使用強度作為系統(tǒng)環(huán)境污染的評價指標,單位kg/hm2。

(4)濕地人口素質(zhì)

濕地人口素質(zhì)包括了濕地周邊人口和濕地旅游人口對濕地的保護意識以及文化程度。通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)了解濕地周邊人口的文化程度占比以及發(fā)放問卷調(diào)查的形式了解濕地區(qū)有濕地保護意識的人口占比來表示濕地人口素質(zhì)的高低程度。

(5)濕地管理水平

濕地管理水平對哈尼梯田濕地的生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)揮著比較重要的作用,體現(xiàn)在管理隊伍(即從事耕作的農(nóng)民、濕地管理的決策人員等)的整體水平上。

(6)環(huán)保投資指數(shù)

環(huán)保投資指數(shù)為當?shù)卣斦С鲋协h(huán)保類財政支出的占比。該指標側(cè)面反映了濕地生態(tài)環(huán)境得到當?shù)卣闹匾暢潭?包括污水處理設施建設投資、水利設施建設投資、農(nóng)民耕地補貼等。徐國榮[59]等利用該指標評價了甘南尕海濕地的生態(tài)系統(tǒng)健康,計算方式如下：

環(huán)保投資指數(shù)=(環(huán)保投資方面的財政支出∕濕地區(qū)生產(chǎn)總值)×100%

(14)

(7)政策法規(guī)貫徹

以當?shù)卣雠_的與濕地保護相關(guān)的政策法規(guī)條例數(shù)量及與濕地保護管理相關(guān)的政府部門數(shù)量來表示政策法規(guī)的貫徹力度。

在所構(gòu)建的哈尼梯田濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系中,渠系連通性、林田比指數(shù)、梯田破碎度、農(nóng)業(yè)人口流失率等指標是根據(jù)梯田濕地的特殊性提出的特征評價指標。

3.2 哈尼梯田濕地指標健康閾值劃分

參考國內(nèi)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價的相關(guān)標準[60- 61]和部分指標現(xiàn)有的國家標準等,根據(jù)哈尼梯田濕地現(xiàn)狀的實際情況,結(jié)合相關(guān)統(tǒng)計資料的分析對篩選出來的指標進行健康閾值標準分級計算(表3—5)。

表3 生態(tài)特征指標健康閾值分級

表4 功能整合指標健康閾值分級

表5 社會與政治指標健康閾值分級

3.3 哈尼梯田濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價

3.3.1指標權(quán)重的確定

本文利用層次分析法(Analytic Hierarchy Process,簡稱AHP)確定指標的權(quán)重。其中,各個指標的相對重要性通過發(fā)放問卷調(diào)查的方式,咨詢20位專家意見獲得。此20位專家由國家高原濕地研究中心、西南林業(yè)大學生態(tài)與環(huán)境學院、濕地學院、林學院的相關(guān)教授、副教授組成,涉及了生態(tài)學、環(huán)境科學、林學和水土保持學等學科。將同一層指標兩兩比較可判斷指標相對重要性并用數(shù)值形式表現(xiàn)出來(表6)。利用軟件YAAHP 10.3構(gòu)建判斷矩陣(表7—10),確定各指標的權(quán)重(表11)[62-65]。

表6 判斷矩陣標度及含義

表7 準則層B對目標層A的判斷矩陣

表8 指標層C準則層B1的判斷矩陣

表9 指標層C準則層B2的判斷矩陣

表10 指標層C準則層B3的判斷矩陣

表11 哈尼梯田濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標的權(quán)重

3.3.2指標健康等級劃分及閾值賦分

在查閱相關(guān)文獻評價標準并結(jié)合實際情況的基礎(chǔ)上,將哈尼梯田濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價標準分為4個等級,對每個等級區(qū)間賦分,每個指標總分值滿分為5分,分別為優(yōu)(4.25—5)、良(3.50—4.25)、中(3.00—3.50)、差(0.00—3.00),能根據(jù)算術(shù)平均法在各區(qū)間內(nèi)依據(jù)指標現(xiàn)狀進行評分[66]。

3.3.3綜合評價

將20個指標現(xiàn)狀所得分值乘以各指標權(quán)重,所有項之和乘以20即是哈尼梯田濕地的健康評價綜合得分,具體計算公式如下：

(12)

式中,R表示評價的綜合得分;Wi表示第i項指標的權(quán)重;Fi表示第i項指標評分。依據(jù)R的得分將哈尼梯田濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況分為健康、亞健康、一般、脆弱、病態(tài)五個等級(表12)。

表12 哈尼梯田濕地健康等級劃分標準

4 討論與結(jié)論

(1)濕地生態(tài)系統(tǒng)是一個復雜的非線性系統(tǒng)[67],不同類型濕地的健康評價在選取關(guān)鍵指標和標準時具有差異。哈尼梯田濕地作為一種特殊的人工稻田濕地,其獨特的立體空間結(jié)構(gòu)是它與平原稻田濕地區(qū)別的根本。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能相互依存,結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ),功能是結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)。哈尼梯田濕地系統(tǒng)的健康是“四素同構(gòu)”整體結(jié)構(gòu)的健康表現(xiàn),四個子生態(tài)系統(tǒng)之間的相互作用關(guān)系復雜,各部分獨立但不可分割,具有整體性。此時的哈尼梯田濕地系統(tǒng)健康評價不僅僅是對梯田濕地生態(tài)子系統(tǒng)的健康評價而是對整個森林-村寨-梯田-河流的健康評價,缺一不可。

(2)與其它濕地系統(tǒng)的健康評價[68- 70]研究相比較(表13),哈尼梯田濕地系統(tǒng)的健康是垂直空間結(jié)構(gòu)上四個生態(tài)子系統(tǒng)健康的反映,因此,該濕地系統(tǒng)的評價是二維立體的,需要從縱向與橫向開展研究。縱向考慮各子系統(tǒng)的相互影響聯(lián)系,例如,森林子系統(tǒng)水源涵養(yǎng)能力與濕地子系統(tǒng)水文的聯(lián)系,村寨子系統(tǒng)的耕作管理活動對濕地子系統(tǒng)的影響等。橫向則考慮各子系統(tǒng)健康的基本要素,例如,渠系連通性對于梯田灌區(qū)內(nèi)部水資源分布的影響等。只有結(jié)合縱橫兩個方向選取指標,構(gòu)建評價體系才能保證哈尼梯田濕地系統(tǒng)健康評價的科學完整。

表13 不同濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價對比

(3)本研究計算出各個指標的健康閾值,并將閾值分為優(yōu)、良、中、差4個等級,每個指標賦分5分。各個單項指標的健康閾值為濕地系統(tǒng)的健康評價時對指標現(xiàn)狀評價打分提供了依據(jù)。獲得了各個指標的評分后可利用綜合評價法計算出哈尼梯田濕地系統(tǒng)健康的總體得分。依據(jù)總得分情況可以將哈尼梯田濕地生態(tài)系統(tǒng)健康分為健康、亞健康、一般、脆弱和病態(tài)5個等級,獲得濕地系統(tǒng)健康評價最終結(jié)果。

(4)哈尼梯田濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及地理位置的特殊性,決定了該指標體系的構(gòu)建具有針對性,適用于山地梯田濕地。因此,在實踐應用中可根據(jù)評價對象適當調(diào)整部分指標及其健康閾值再加以運用。