（自然地理学专业论文）海州湾海岸带生态系统健康诊断.pdf

摘要 y 1 摘要 随着社会经济发展和海洋开发活动的日益加剧，海岸侵蚀、渔业资源退化、湿地 干涸、珊瑚礁破坏、赤潮危害等海岸带生态环境问题日益突出，严重阻碍海岸带地区 的可持续发展。如何在保护海岸带生态和环境质量不受损害的前提下，合理、有效地 开发利用海岸带资源成为沿海国家普遍关心的问题。而维持健康的海岸带生态系统是 实现海岸带地区资源环境与社会经济协调发展的关键。海岸带生态系统健康诊断研 究，对海岸带生态系统健康状态进行度量，在客观反映生态系统健康状况的同时确定 生态系统破坏的阈值，为实施有效的海岸带管理提供科学依据和决策支持。 论文在分析海岸带生态系统结构特征的基础上，将其划分为潮滩子系统、浅海子 系统和岛陆子系统三个子系统，并针对各子系统特点分别构建了包含环境、结构、功 能、稳定性4 个评价指标及近1 0 个评价因子的生态系统健康诊断指标体系。以熵权 确定指标权重，选用综合指数法和模糊综合评判法，构建用于海岸带生态系统健康诊 断的熵权综合指数模型和熵权模糊综合模型。并以海州湾为研究实例，采用海州湾海 洋生态环境监测数据，分别运用熵权综合指数评价模型、熵权模糊综合评价模型对海 州湾浅海生态系统健康状况进行了评价。诊断结果显示：海州湾近岸海域部分区域健 康状况略好于近海海域，基本符合海州湾浅海生态系统实际状况。研究表明运用上述 两种评价模型进行海岸带生态系统健康诊断是可行的，熵权模糊综合评价模型以其模 糊优势更符合实际应用需要，熵权模糊综合评价结果显示海州湾浅海生态系统健康状 态大致处于亚健康健康水平。 论文首次构建的海岸带生态系统健康诊断指标体系及评价模型，是对海岸带生态 健康评价的尝试和探索。构建的生态健康诊断模型能实现海岸带生态健康的定量评 价，可为其他海岸带区域的生态健康评价提供方法和技术借鉴。海州湾生态健康的诊 断结论是该海域的海洋环境保护和适度开发活动的依据，可据此确定各生态区的开发 方式及强度，提高海洋环境保护与生态建设的针对性。 关键词：海岸带，生态系统健康，诊断技术，海州湾 a b s t r a c t c o a s t a le c o s y s t e mh e a l t hd i a g n o s i so fh a i z h o ub a y a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs o c i a l e c o n o m ya n di n t e n s i f i c a t i o no fm ee x p l o r i t a t i o n , c o a s t a l e c o - e n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s ，s u c ha sc o a s t a le r o s i o n , w e t l a n d sd r y i n gu p ，d e g r a d a t i o no ff i s h e r yr e $ o n i c 鹤， d e s l m c t i o no fc o r a lr e e f sa n db r e a k o u to fr e dt i d e ，h a v eb e c o m e8 0s e r i o u st h a th i n d e rs u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n to fc o a s t a la r e a s h o wt oe x p l o r ea n du t i l i z et h ec o a s t a lr e s o u r c e sr a t i o n a l l ya n de f f e c t i v e l y , 0 1 1 t h ep r e m i s eo fa v o i d i n gd e g r a d a t i o no fc o a s t a le c o - e n v i r o n m e n t , h a sb e c o m ei mi s s u eo fg e n e r a lc o n c e mf o r c o a s t a lc o u n t r i e s t h ek e yp o i n t so fh a r m o n i o u sd e v e l o p m e n tb e t w e e nr e s o u r c e sa n de n v i r o n m e n ta n ds o c i a l e c o n o m yi st om a i n t a i ne c o s y s t e mh e a l t hi nc o a s t a lz o n e c o a s t a le c o s y s t e mh e a l t hd i a g n o s i si sap r o c e s sb y w h i c hc o a s t a le c o s y s t e mh e a l t hi sm e s u r e da n dt h et h r e s h o l do fe c o s y s t e mt o l e r a n c ei sf o n d w h i c hc a nr e f l e c t t h eh e a l t hs t a t u so fc o a s t a le c o s y s t e mo b j e c t i v e l ya n dp r o v i d es c i e n t i f i cb a s i sa n dd e c i s i o ns u p p o r tf o r i n t e g r a t e dc o a s t a lz o n em a n a g e m e n t i nt h ep a p e r , c o a s t a le c o s y s t e mw a sd i v i d e di n t ot h r e es u b s y s t e m s ，t i d a lf l a t , s h a l l o ws e aa n di s l a n d f o r e a c hs u b s y s t e m , i n d i c a t o rs y s t e mf o re c o s y s t e mh e a l t hd i a g n o s i sw a se s t a b l i s h e d , i n c l u d i n gn e a r l yt e n a s s e s s m e n tf a c t o r so nt h eb a s i so ff o u ri n d e x e s ，e n v i r o n m e n t , s t r u c t u r e ，f u n c t i o n , a n ds t a b i l i t y t h e nt w o d i a g n o s i sm o d e l s w e r ee s t a b l i s h e d ，e n t r o p yc o m p r e h e n s i v ei n d e xe v a l u a t i o nm o d e la n de n t r o p yf u z z y c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm o d e l t a k i n gh a i z h o ub a yf o rc a s es t u d y , t h et w om o d e l sg o tt h es a m er e s u l t ：t h e e c o s y s t e mh e a l t hs i t u a t i o ni no f f s h o r ea r e aw a sb e r e rt h a nt h a ti ns h a l l o ww a t e r , w h i c ha c c o r d e d 谢mt h e a c t u a ls i t u a t i o n i tp r o v e dt h a tt h et w oe v a l u a t i o nm o d e lw a sf e a s i b l e ，b u te n t r o p yf u z z yc o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o nm o d e lw a sb e t t e rw i t hi t sf u z z ya d v a n t a g e b ye n t r o p yf u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n , t h e s h a l l o ww a t e re c o s y s t e mo f h a i z h o ub a yw a si ns u b - h e a l t h yt oh e a l t h yl e v e l i n d i c a t o rs y s t e ma n de v a l u a t i o nm o d e lf o re c o s y s t e mh e a l t hd i a g n o s i sw e r ee s t a b l i s h e di nt l l i sp a p e r , w h i c hi st h ef i r s ta t t e m p ti nc o a s t a le c o s y s t e mh e a l t he v a l u a t o n a n dt h ed i a g n o s i sm o d e le s t a b l i s h e dc o u l d q u a n t i t a t i v et h ee c o s y s t e mh e a l t h ，a n dp r o v i d em e t h o da n dt e c h n i c a lr e f e r e n c ef o rc o a s t a le c o s y s t e mh e a l t h e v a l u a t i o n i no t h e ra r e a s t h ee c o s y s t e mh e a l t he v a l u a t i o no f h a i z h o ub a yc a s tl i g h to nt h ep r o c e s so f c o a s t a l e n v i r o n m e n tp r o t e c t i o na n de x p l o r a t i o n k e yw o r d s ：c o a s t a lz o n e ，e c o s y s t e mh e a l t h , d i a g n o s t i ct e c h n i q u e s ，h a i z h o ub a y 第1 章绪论 1 1 研究背景与意义 第1 章绪论 1 1 1 研究背景 海岸带是海洋与大陆之间的过渡地带，自然条件优越，资源丰富，是目前社会经 济较发达、人口稠密的地带。据估计，目前世界上约有2 3 的人口居住在邻近海岸地区。 随着社会经济发展，海岸侵蚀、渔业资源退化、湿地干涸、珊瑚礁破坏、赤潮危害等 海岸带生态环境问题日益突出。 我国海岸线漫长、海域辽阔、岛屿众多、沿岸入海河流众多，孕育了多样的海岸 带生态系统及较高的生物多样性。海岸带生态系统为我国社会经济的发展提供了宝贵 的物质基础，近3 0 年来，沿海地区经济以较快速度增长，海洋经济的各项指标不断 创出新高。在我国社会经济的飞速发展的同时，由于人口不断向海岸带地区集聚，海 岸带地区的资源和环境开发利用出现了前所未有的高潮，使得海岸带地区的资源开发 过度，环境遭到破坏。根据2 0 0 8 年中国海洋环境质量公报，我国近岸海域未达到清 洁海域水质标准的面积约1 3 7 万平方公里，污染海域主要分布在辽东湾、渤海湾、 莱州湾、长江口、杭州湾、珠江口和部分大中城市近岸局部水域：8 8 4 的入海排污 1 2 1 超标排放污染物，部分排污口邻近海域环境污染严重；全年发生赤潮6 8 次，累计 面积1 37 0 0 平方公里；渤海和黄海部分滨海平原地区海水入侵严重、盐渍化范围大。 近岸海域污染严重、生态环境恶化在很大程度上制约了沿海地区经济的持续发 展。如何在保护海岸带生态和环境质量不受损害的前提下，合理、有效地开发利用海 岸带资源成为沿海国家普遍关心的问题。而健康的海岸带生态系统是实现海岸带地区 资源环境与社会经济的协调发展的关键。目前，关于海岸带生态系统的研究主要集中 在海岸带开发、海岸带生态环境保护、海岸带可持续发展、海岸带综合管理等方面， 对于海岸带生态系统健康少有涉及，迫切需要开展海岸带生态系统健康研究，了解海 岸带生态系统的健康状况与发展趋势，为海岸带的环境保护和可持续开发提供依据。 1 1 2 研究意义 海岸带生态系统健康是我国沿海地区经济发展和海洋资源可持续利用的保障。海 岸带生态健康研究的目的是通过掌握和了解海洋生态系统的健康状况，更好的开发利 用海洋资源、保护海洋环境、避免海洋环境生态破坏，为海岸带综合管理的实施提供 科学依据。构建生态健康诊断模型能实现海岸带生态健康的定量评价，为海岸带区域 的生态健康评价提供方法和技术借鉴。 第1 章绪论 海州湾位于江苏北侧海域，拥有江苏仅有的基岩海岸和岛屿，海洋资源丰富，海 湾南侧的连云港港是江苏沿海开发的重点建设工程。目前，海州湾近岸海域海洋水质 污染严重，为江苏海域赤潮灾害的主要发生地。随着江苏沿海地区发展规划获国 务院审议通过，江苏沿海将加快港口建设，大力发展海洋渔业、临港产业，其中规划 发展的赣榆港区就位于海州湾内。沿海大开发的推进，将使海州湾近岸海域海洋生态 环境将承受巨大压力，一旦发生海洋环境污染和生态破坏，其产生的影响是不可逆的。 因此，以海洲湾海岸带生态系统为研究对象，建立海岸带生态健康综合评价指标体系， 科学客观评价海岸带生态系统健康状况，诊断海域海洋环境的主要生态问题，据此确 定各生态区的开发方式及强度，提高海洋环境保护与生态建设的针对性。 1 2 研究进展 1 2 1 生态系统健康 关于生态系统健康的相关思想最早产生于1 8 世纪，但直到2 0 世纪7 0 ，8 0 年代才有 学者真正提出这一思想。之后，不同学者从各自的学科背景和案例出发进行了定义。 其中颇具代表性的定义有： r a p p o r t 等于1 9 8 9 年首次论述了生态系统健康的概念，认为生态系统健康是指一 个生态系统所具有的稳定性和可持续性，即在时间上具有维持其组织结构、自我调节 和对胁迫的恢复能力等【l 】。之后，又把生态系统健康的概念进一步总结为“以符合适 宜的目标为标准来定义的一个生态系统的状态、条件或表现”。即生态系统健康应该 包含两方面内涵：满足人类社会合理要求的能力和生态系统本身自我维持与更新的能 力 2 】o s c h a e f f e r t 3 】( 1 9 9 2 ) 等认为当生态系统功能未超过阈限时则该生态系统是健康的。 这里的阈限定义为“当超过后可使危及生态系统持续发展的不利因素增加的任何条 件，包括内部的和外部的”。 c o s t a n z a 【4 】( 1 9 9 2 ) 认为生态系统健康的定义可归纳如下：健康是生态内稳定现象， 健康是没有疾病，健康是多样性或复杂性，健康是稳定性或可恢复性，健康是有活力 或增长的空间，健康是系统要素间的平衡。他认为生态系统健康的定义应当将以上6 个方面结合起来。 k “5 1 ( 1 9 9 3 ) 等从生物群落结构和功能的完整性出发，指出生态系统健康是指“生 态系统有能力供养并维持一个平衡、完整、适应的生物群落。此群落由若干物种组成 并且构成一个有功能的组织”。 v a | b e a s l e y 和b r u c e w i l c o x ( 1 9 9 5 ) 认为一个健康的生态系统是能不断地提供现有 利益，并且也能维持未来的需要。换句话说，它必须面对压力维持系统结构和功能。这 2 第1 章绪论 个概念是恢复力概念的具体化，它是生态系统可持续的基础【6 j 。 j o a n n ab u r g e r t r l ( 2 0 0 0 ) 认为从生态系统的角度看，生态健康是指生态系统靠什么 结构和功能特征来维持的。广义的生态健康可扩展为包括人的健康和福利等许多方 面。 目前关于生态系统健康概念尚存争议，但大多数生态学家认为健康的生态系统是 指生态系统的结构和功能都没有受到损害，生态系统中的各种功能流( 物种流、能量流、 物质流、信息流和价值流) 都能正常进行，并能够提供各种满足人类需要的服务。健康 的生态系统既能满足人类的各种需求，并且具有可持续性。生态系统健康的概念已从 最初单, 纯w g - 态学定义，逐渐转变为关于生态社会经济一人类健康的综合性定义【s 】。 1 2 2 生态系统健康评价 随着生态系统健康基础理论的构建，学者开始探讨生态系统健康的标准与测度。 生态系统健康评价的方法起源于生态系统的环境评价，早期研究滞留于概念讨论，以 单项评价为主，操作性不强。随后发展为生态系统健康评价指标综合化，重点在建立 评价指标( 体系) 。目前，生态系统健康研究主要关注生态系统健康的度量方法和评 价体系的建立，及其在实践中的应用。 生态系统健康得到了研究人员和政府管理者的广泛关注，并在森林生态系统、草 原生态系统、湿地生态系统、河流生态系统、湖泊生态系统、海洋生态系统、城市生 态系统、农业生态系统等不同类型的生态系统中进行了应用和案例研究。其中，由各 国政府开展的有关生态系统健康的计划或项目主要有：美国开展的长期性全国森林健 康计划( 1 9 9 0 年至今) 、全国生态系统健康状况评价项目( 已于2 0 0 1 年完成调查和 评价) ；澳大利亚政府开展的国家河流健康计划( 1 9 9 2 年) ；加拿大政府在北美大湖 区开展退化生境恢复、污染防治、保护和生态系统健康的研究项目( 1 9 9 4 - - 2 0 0 0 年) 、 国家农业生态系统健康评估项目( 1 9 9 8 年) ；加拿大和美国政府联合对大湖地区进行 的生态系统健康状况评价( 1 9 9 6 年) ；我国国家科学基金委( n s f c ) 2 0 0 1 年立项的“草 地农业生态系统健康评价”、“阔叶林生态系统健康评价”、“黄河一淮河一海河区域湿 地生态系统健康评价”和“流域生态系统健康评价和管理”等，国家科技部和海洋局开 展的典型河1 ：3 、海湾生态系统健康评价模型技术研究及应用示范( 8 6 3 ) 和海洋生态 系统健康评价( 9 0 8 0 2 0 4 0 1 ) 。 由于对生态系统健康概念的理解差异，以及不同类型生态系统的特性不同，尚未 形成成熟的生态系统健康评估体系与方法。目前，国内外学者针对不同的生态系统提 出了不同的生态系统健康评价指标，主要有指示物种法、生物类别比例法、特定化合 物指示法、营养级分析法、生态过程速率法、指标体系法、整体指标法、热力学指标 法等八个层次的生态系统健康评价指标和方法【9 】。其中最常用的是指示物种法和指标 第1 章绪论 体系法。指示物种法是利用特定物种的有无来判断生态系统健康与否的一种方法。指 标体系法通常利用一组指标来表示生态系统的健康状态。 而对生态系统健康的评价方法主要包括综合指数评价法、聚类分析法、模糊数学 法、层次分析法、能值法、b p 神经网络方法等。如，赵臻彦【1 0 1 等提出了用于湖泊生 态系统健康定量评价的生态系统健康指数法，并以实用实例对意大利西西里湖泊群及 单个湖泊进行了生态系统健康评价，结果表明该方法原理简单，计算简便，结果可靠、 直观，既可用于同一湖泊又可用于不同湖泊生态系统健康状态的定量评价与比较，是一 种值得推广的定量评价方法。胡志新【l l 】等在进行太湖生态系统健康评价时，通过计算 表征湖泊生态系统健康的系统能、系统能结构、生态缓冲容量和湖泊营养状态指数， 采用聚类分析方法分析太湖不同湖区生态系统健康状况。李艳利【1 2 】等采用层次分析法 与模糊数学相结合的方法构建了相对较为完整的城市生态系统健康评价体系，以焦作 城市为例，对2 0 0 0 - 2 0 0 6 年间的城市生态系统健康进行了评价。刘耕源【1 3 】等采用能 值评价方法，结合城市生态系统作为复合系统所具有的生态服务功能，明确提出基于能 值进行城市生态系统健康评价的理论框架和技术路线，得出表征城市健康程度随时间 的变化走向和比较意义，并将评价方法应用于包头城市生态系统健康评价中。高凯 1 4 】 等依据重庆市生态系统的特殊性，建立以自然、经济、社会为三要素的生态系统健康 评价指标体系，运用熵权法确定各个评价指标权重，通过灰色关联法对2 0 0 0 2 0 0 7 年重 庆市生态系统各要素的健康状态以及综合健康状态进行动态评价与比较分析。陈广洲 【l5 】等采用一种新型的多指标数据处理方法投影寻踪模型，选取典型指标，利用基于实 数编码遗传算法优化求取最佳投影方向，对广州市2 0 0 0 年、2 0 0 5 年的城市生态系统健 康状况进行评价。薛亮【l6 】等在洞庭湖湿地生态系统健康评价中引入b p 神经网络方法， 认为该评价方法能较好地量化评价结果，减少人为因素的干扰，使评价结果更为可靠， 为湿地生态系统管理提供科学依据。 1 2 3 海洋生态系统健康应用研究 在海洋生态系统健康研究方面，国外研究人员进行了大量的新体系和新方法探 索。如s h e r m a n r 7 】( 1 9 9 4 ) 提出了基于大海洋系统( l m e ) 的海洋生态系统健康概念 和评估框架，并认为l m e 可以较好地解决行政管理区限的问题，建议在进行区域海 洋生态系统管理过程中使用。b r e m n e r l l 8 】( 2 0 0 3 ) 利用模糊对应分析( f u z z y c o r r e s p o n d e n c e a n a l y s i s ，f c a ) 的方法，评价了人类活动( 捕捞) 对海洋生态系统健 康的影响。h e r s l m e r t l 9 】等人( 2 0 0 7 ) 在c h e s a p e a k e 湾中分析了项目所收集的8 2 个参 数，认为只要3 0 个参数指标即可包含评价海洋生态系统健康的足够信息。而在澳大 利亚q u e e n s l a n d 地区的m o r e t o n 湾应用中，海洋生态系统健康只作为一个管理目标， 而不是对生态系统的真实状态做出评估，主要依据实测数值分析了与生态系统目标、 4 第1 章绪论 水质目标和人类健康目标之间的差距1 2 0 l ( p a n t u s & d e n n i s o n ，2 0 0 5 ) 。 目前，我国的海洋生态系统健康研究还处于刚刚起步阶段，仅进行了少量探索性 研究。杨建强【2 i 】( 2 0 0 3 ) 等采用结构功能指标评价分析方法，以莱州湾西部海域为研 究对象，从环境表征因子、生物群落结构和功能三方面构建指标体系，利用层次分析 法确定了评价因子的层次关系和重要程度，建立了海洋生态系统健康综合评价指数模 型，并进行了生态健康评价。馀福留【冽( 2 0 0 4 ) 等用能值评价了大亚湾的海岸生态系 统健康；本质上，是通过能值计算对诸多指标综合化，是功能评价的体现。贾晓平1 2 习 ( 2 0 0 5 ) 等从海水水质、海水营养结构与营养水平、初级生产力水平、现存生物量水 平等4 个方面诊断与评价了南海北部海域渔业生态环境现状。祁帆 2 4 】( 2 0 0 7 ) 等以海 洋生态系统的特点为依据，综述了海洋生态系统健康评价的方法、指标筛选原则和研 究思路等，系统地归纳了可用于海洋生态系统健康评价的相关量化指标。李会民【2 别 ( 2 0 0 7 ) 等筛选了溶解氧、无机磷、无机氮、化学耗氧量等十三个参评因子，在对各 因子进行了级别划分和采用层次分析法确定各因子权重的基础上，建立了海洋生态系 统健康评价体系。张秋丰【2 6 】( 2 0 0 8 ) 等采用国家海洋局2 0 0 5 年发布的近岸海洋生 态健康评价指南中“河口及海湾生态系统环境健康评价方法”，以水环境、沉积物环 境、生物残毒、栖息地和生物群落为生态系统评价指标，对天津近岸海域的生态环境 健康状况进行了评价。杨红【2 7 】( 2 0 0 9 ) 等以物理化学、生态学和社会经济学三大要素 构建了海洋工程水域生态系统健康评价指标体系，并利用层次分析法得出海域综合健 康指数以反映上海长江e l 隧桥工程附近海域生态健康状态。罗先香【2 8 】( 2 0 0 9 ) 等通过 比较分析常用于海洋生态系统健康和生态环境质量状况评估的指示生物法、 s h a n n o n w i e n e r 多样性指数、b i 指数、a m b i 指数和b e n t i x 指数，探讨了底栖生物 指数在实际应用中可能存在的问题和解决的办法。 1 3 研究内容与思路 本文的研究内容主要包括以下几个方面： 第一、在海岸带生态系统已有研究成果基础上，归纳总结了海岸带以及及海岸带 生态系统的基本特征，并据此将海岸带生态系统划分为潮滩系统、浅海系统、岛陆系 统等三个子系统。 第二、根据潮滩系统、浅海系统和岛陆系统三个子系统的特征，采用结构功能指 标评价分析方法，从环境、结构、功能和稳定性四方面进行各子系统的诊断指标筛选， 构建海岸带生态系统健康诊断指标体系。 第三、针对海岸带生态系统健康诊断的实际需要，制定合理的评价等级和评价标 准，选取综合指数法和模糊综合评判法，建立熵权模糊综合评价模型和熵权综合指数 第l 章绪论 二二二= l 一一 评价模型，并给出评价模型计算方法。 第四、开展实例研究，对海州湾海岸带生态系统进行健康诊断，根据评价结果， 分析海州湾存在的生态环境问题，并提出针对性的保护对策。并根据实际应用情况， 分析评价模型的可行性。 研究技术路线如图1 1 。 图卜1 研究思路框图 6 第2 章海岸带生态系统 2 1 海岸带特征 第2 章海岸带生态系统 2 1 1 海岸带的概念及界定 一般地讲，海岸带是指海洋和陆地相互交接、相互作用的地带。它包括紧邻 海岸线一定宽度的陆域和海域。目前对海岸带定义和界定尚无统一的标准，因海 岸带的研究、开发和管理的目的不同而不同。 海岸地貌学家认为，海岸带是一个受潮汐和海浪作用的地带，它的上部应为 海蚀崖的顶部，或是击岸波流能够作用到的海滩顶部，它的下界应在浅海波浪能 够起到作用的海底2 9 1 。现代海岸是指海陆交界处相互作用、变化活跃的地带，其 上限是现代波浪作用的上限，在陡峻海参岸是海蚀崖的顶部，在平缓的沙质海岸是 海滩的顶部，包括海岸沙丘和其后的湖低地；其下限是波浪开始扰动海底之处，这 个界限随波浪作用的强度而变，一般来说是在水深相当于波浪长度的1 2 或1 3 外 3 0 1 o 国际地圈生物圈( i g b p ，i n t e r n a t i o n a lg l o b a l - b i o s p h e r ep r o g r a m m e ，19 9 5 ) 核心 计划之一的海岸带陆海相互作用( l o i c z ，l a n d o c e a ni n t e r a c t i o ni nt h ec o a s t a l z o n e ) 将海岸带界定为：海岸带上限是2 0 0 m 等高线，下限是大陆架的边坡，约2 0 0 m 等深线【3 1 1 。 从海岸带管理的角度，世界各国政府对海岸带的管理范围根据当地自然资源 与环境状况、社会经济发展需求和规划确定，海岸带的范围向海可扩大到沿海国 家海上管辖权的外界，即2 0 0 海里专属经济区的外界，向陆离海岸线己超过 1 0 k i n ，甚至可以扩展到沿海县、市和省的行政地理单元管辖范围。中国海岸带 调查研究范围陆上边界统一定为平均高潮位以上1 0 k m ，海上边界为1 5 m 等深线 【3 2 】 o 综合考虑海洋环境与陆地环境之间的联系、人类开发利用活动强度与生态健 康诊断需求，本文将海岸带生态系统健康诊断的研究范围确定为平均高潮位至 1 5 m 等深线之间的区域。 2 1 2 海岸带的基本特征 海岸带是海洋与大陆之间的过渡地带，处于地球表层岩石圈、水圈、大气圈 与生物圈相互交接地带，是各种物理、化学、生物物质与能量的交换与转换过程 最活跃的场所【3 引。该区域的植物、动物、土壤、水等环境因素同时具有海洋环 境和陆地环境的双重属性，受陆地和海洋环境的双重影响。 7 第2 章海岸带生态系统 海岸带是地球系统中最有生机的部分之一。海岸带是全球单位面积生物生产 力最高的区域，也是人类可利用生物资源的重要生产基地。同时，还拥有着丰富 的土地、港口、生物、海洋石油、天然气、海洋矿产、海洋可再生能源以及海洋 旅游等资源。 海岸带是人类活动最集中的场所。据统计，世界上有2 3 人口居住在8 0 k i n 宽的沿海平原地区，其中约有6 0 的人口聚居在离海洋6 0 k i n 的狭长地带；人口 基本超过1 0 0 万的6 5 个大城市中有6 0 位于河口、海湾或海岸上，6 紧邻大海。 海岸带的生态环境异常脆弱。首先，海岸带作为海陆过渡与相互作用地带， 具海陆相互剧烈作用的自然地理地貌灾害特征，是自然灾害最严重的区域。不仅 受陆上各种自然灾害的影响，而且更受到海洋自然灾害的影响。其次，人为过程 和自然过程产生的废弃物，绝大部分最后都要流归大海，众多河流在海岸带注入 海洋的过程，同时也是陆源污染物迁移转化和沉积过程。此时，海岸带无疑是污 染物的最先受纳者，又是污染物向深海扩散的中转站。第三，如果陆地附近海洋 受大面积污染( 如赤潮、石油污染等) ，海岸带也是最容易遭受污染的场所。第四， 经济发达地区多集中在海岸带，人口密度大、工业集中、排污口在此汇集入海。 2 1 3 我国海岸带概况 我国是世界海岸线最长的国家之一，海岸线总长3 2 0 0 0 k m ，其中大陆岸线 1 8 0 0 0 k m 、岛屿岸线1 4 0 0 0 k m 。大陆岸线北起中朝交界的鸭绿江口。南至中越交界 的北仑河口。以杭州湾为界，北部海岸带大体以平原海岸( 沙岸) 为主，南部则以山 地海岸( 岩岸) 为主。此外，我国海岸带中还分布有生物作用形成的特殊海岸，其中 珊瑚礁岸主要分布在台湾、广东及其所属的岛屿：红树林岸主要分布在福建、广 东、广西沿海的海湾或泻湖内的湖滩上，北界可达福建闽江1 2 1 附近；黄海、渤海沿 岸的鸭绿江口和营口一带，尚有芦苇类的生物海岸；三角洲海岸主要分布在各大河 形成的三角洲沿岸【3 6 1 。 据我国海岸带调查统计，我国海涂面积有3 0 0 0 多万亩，0 - - , - 1 0 米水深的浅 海水域面积为6 2 8 5 0 平方公里。从全国的滩涂来看，主要分布在长江、黄河、珠 江、钱塘江等各大河口地区。以省区论，以江苏省滩涂面积最大，山东省次之， 其次为广东、浙江、福建、辽宁、河北等省。除珠江三角洲外，滩涂主要分布在 杭州湾以北各省的沿海。 此外，我国拥有6 5 0 0 多个海岛，大部分分布在沿岸海域，距离大陆小于l o k m 的海岛约占我国海岛总数的7 0 。从各省( 区、市) 海岛分布数量来看，浙江省 最多，岛屿数约占全国海岛总数的4 3 9 ；其次福建省、广东省和广西壮族自治 区；海岛最少的省、市是天津、上海和江苏省【3 7 】。 由于海岸带丰富的资源和优越的环境，目前已成为我国经济活力最为充沛的 第2 章海岸带生态系统 黄金海岸。沿海1 2 个省市、自治区人e l 占全国总人口的4 3 ，土地面积占全国 陆地面积的1 3 6 ，国内生产总值( g d p ) 占全国的5 9 2 ，工农业总产值占全 国的6 4 7 【3 2 1 。其中，包括全国经济发展最快的渤海经济区、长江三角洲经济区 和珠江三角洲经济区。高生产力和经济发展速度吸引着大批的人口向海岸带地区 迁移。 2 2 海岸带生态系统特征 2 2 1 海岸带生态系统的定义 海岸带生态系统是海陆交接、过渡地带各自然要素之间以及与人类之间相互 作用、相互制约所构成的物质转化和能量流动的统一整体【3 3 1 。海岸带生态系统 是由多种类型的生态系统相互组合而成的，在生态学上属于过渡型生态系。海岸 带生态系统与一般生态系统既有区别又有联系，表现出它特有的结构功能和动态 演替过程。 2 2 2 海岸带生态系统结构和功能 海岸带是海洋与大陆之间的过渡地带，处于地球表层岩石圈、水圈、大气圈 与生物圈相互交接地带，是各种物理、化学、生物物质与能量的交换与转换过程 最活跃的场所。海岸带生态系统兼有陆地生态系统与海洋生态系统的特征，是一 个多功能、多界面、多过程的复杂生态系统f 3 8 1 ，是典型的生态环境交错带。 海岸带生态系统的结构包括两个方面，即水平结构和垂直结构。在水平方向 上，由多种子系统所组成，这些子系统也有等级层次的不同。从类型角度来看，河口 海岸、海滨盐土等都是不同的海岸带生态系统。从区域的角度看，港口、一块湿 地、一个自然地理单元又是不同的海岸带生态系统。在这些系统中，又包含着多 种多样、大大小小的更次一级的子系统，它们呈斑点状分布于地表。海岸带生态 系统的陆源部分，在垂直方向上从土壤的母质层至植被的冠层，水源部分在垂直方 向上从海底沉积物至水面。 海岸带地区仅占全球海洋面积的1 0 左右，其提供的生态服务功能却占整个 海洋生态系统的一半以上。海岸带地区的各类重要生态系统，如海草生态系统、 珊瑚礁生态系统、红树林生态系统、海滨生态系统、河口海岸地区提供了维持人 类赖以生存的生命支持系统、维持生命物质的生物地化循环与水文循环、维持生 物物种与遗传多样性、净化环境、维持大气化学的平衡与稳定等重要服务。同时 也为人类提供了食品、医药及其他生产生活原料。 2 2 3 海岸带生态子系统划分 海岸带生态系统是一个集陆地、海洋两类生态系统特征于一体的特殊系统， 9 第2 章海岸带生态系统 与其他生态系统相比，更加复杂。为了更清晰的表征生态系统的组分与组分之间 的相互关系，本文在对海岸带生态系统组成分析的基础上，根据水文、地貌、生 物、环境状况等不同特征，将海岸带生态系统划分为三个子系统：潮滩子系统、 浅海子系统和岛陆子系统。 l 、潮滩子系统 潮滩生态系统是指周期性潮汐作用下经常被海水所浸淹区域，即高潮线与低 潮线之间的地带。该区域交替暴露于空气和淹没于水中，由于受海陆交互作用影 响，潮滩各种物理、化学因素变化强烈。而且波浪、潮汐的冲刷作用很明显，底 质也很复杂。不同类型的底质栖息着与之相适应的生物，形成各具特点的生物群 落。生物的组成受地理环境和自然条件的制约，大多具有游泳、底栖、穴居、附 着等生物学特性。由于生境的复杂多变，潮间带生物都是对恶劣环境有很强适应 性的种类，它们不仅适应广湿性和广盐性，而且对周期性的干燥有很强的耐受力。 此外，由于潮滩濒临大陆，污染物质也容易在这里积累。 2 、浅海子系统 浅海生态系统的范围为低潮线以下至波浪开始扰动海底泥沙之处。该区域长 期被海水淹没，其盐度、温度和光照的变化比外海的大。温度变化受大陆的影响， 且与纬度有关。在盐度方面，浅海区也在不同程度上受降水和径流的影响而呈季 节性变化。总的来说，这些变化的程度从近岸向外海方向逐渐减弱。由于该区域 水文、物理、化学、底质等要素相对比较复杂，对生物( 特别是底栖生物) 的组 成和分布影响很大。 3 、岛陆子系统 岛陆生态系统是指海岛生态系统中的陆地部分，其范围为高潮线以上的海岛 部分，具有典型的陆地生态系统特点。海岛由于周围被海水包围，形成一个相对 封闭与独立的生态系统，生物种类主要有植物、哺乳类、鸟类、昆虫等。因岛陆 面积一般较小，其生态系统的结构和功能比陆地更为简单。岛陆土壤土层较薄且 贫瘠，肥力低，植被种类贫乏、组成单一，生物多样性较少，优势种相对明显， 稳定性差，易受破坏。由于海岛地理位置特殊，与内陆陆地生态系统相比，岛陆 生态系统更容易遭受自然灾害的侵袭。同时，岛陆是人类生产、生活的主要区域， 受人类干扰影响显著，生境类型一般有林地、园地、农田、水域等多种类型。 潮滩生态系统、浅海生态系统和岛陆生态系统这三个子系统既保持着相对的 独立性和完整性，又通过彼此之间的能量流动和物质循环而构成一个联系紧密的 大系统媳岸带生态系统。 1 0 第3 章海岸带生态系统健康诊断技术 第3 章海岸带生态系统健康诊断 3 1 海岸带生态系统健康诊断目的 根据c o s t a n z a 3 9 】等关于生态系统健康的定义，海岸带生态系统健康可理解为 海岸带生态系统内的关键生态组分和有机组织完整且没有疾病，受突发的自然或 人为扰动后能保持原有的功能和结构，物质循环、能量和信息流动未受到损害， 整体功能表现出多样性、复杂性和活力。健康的生态系统的特征表现为：生物群 落结构复杂、功能健全，能够长期在外界干扰中维持平衡和自我存在m 】。 一个生态系统只有保持了结构和功能的完整性，并具有抵抗干扰和恢复能 力，才能长期为人类社会提供服务。海岸带生态系统健康是海岸带生态环境和社 会经济的可持续发展的根本保证。海岸带生态系统健康诊断的目的就是定义海岸 带生态系统的一个期望状态，通过对生态系统结构功能指标进行综合评价量化生 态系统的健康状况，在客观反映生态系统健康状况的同时确定生态系统破坏的阈 值，为实施有效的生态系统管理提供科学依据和决策支持。 3 2 海岸带生态系统健康评价方法 目前，最常用的生态系统健康评价方法是指示物种法和指标体系法。指示物 种法评价生态系统健康，主要是依据生态系统的关键物种、特有物种、指示物种、 濒危物种、长寿命物种和环境敏感物种等的数量、生物量、生产力、结构指标、 功能指标及某些生理生态指标来描述生态系统健康状况【4 i 】指标体系法通常利用 一组指标来表示生态系统的健康状念，可包括生态系统水平综合指标、群落水平 指标、种群及个体水平指标等生态指标、物理化学指标及人类健康与社会经济指 标等方面。 生态系统非常复杂，仅依靠某一类敏感物种表示系统变化不可能展现出清楚 的因果关系，而且指示物种对生态系统产生的影响以及在生态系统中作用等确定 均非常困难和复杂，指示物种法不能全面反映生态系统的变化趋势 4 2 】。而指标 体系法综合了生态系统的多项指标，可从生态系统的结构、功能演替过程，生态 服务和产品服务的角度来度量生态系统是否健康，用于评价生态系统健康更为合 理。 因此，本文采用指标体系法进行海岸带生态系统健康诊断。 第3 章海岸带生态系统健康诊断技术 3 3 海岸带生态系统健康评价指标体系 3 3 1 指标选取的理论依据 海岸带生态系统健康是在生态系统水平上定义的，生态系统的基本组成可概 括为非生物成分和生物成分两大部分【4 3 】。海岸带生态系统健康诊断指标从环境 因素和生态因素角度考虑，确定诊断指标包括环境指标、结构指标、功能指标、 稳定性指标四个方面。 l 、环境指标 海岸带环境包括水体、海底沉积物、上空的大气，是海岸带生态系统的生命 支持，是生物生活的场所，具备生物生存所必须的物质条件，也是生物能量的源 泉。环境指标制约着海岸带内浮游植物、浮游动物、游泳动物、底栖动物等的生 长和繁衍。 2 、结构指标 结构指标反映海岸带生态系统中不同种群的物种组成、数量分布等，可以通 过物种分布、数量、生产力和生物量等指标体现。生态系统结构的完整与否决定 着生态系统成分之间的相互作用，影响着生态系统内物质循环和能量流动。 3 、功能指标 生态系统能维持对人类社会提供服务功能，如气体调节、水体净化、食品供 给、提供娱乐、减少土壤侵蚀等。一般的胁迫将会从数量和质量上减少这些生态 服务，而健康的生态系统将会更充分地提供这些生态服务。功能指标体现海岸带 生态系统为人类提供服务的能力。 4 、稳定性指标 生态系统健康与生态系统稳定性具有密切的关系。一般来讲，健康的生态系 统是稳定的，在许多状态下，稳定性认为是生态健康的一个必要条件【4 4 1 。生态系 统稳定性强调了系统的动态平衡，强调的是有许多稳定状态的生态系统动态，是一 个动态平衡概念【4 5 删。生物多样性是生态系统的基本组成要素，多样性水平是生 态系统稳定的基础，生态系统的稳定就意味着生态系统的健康【4 7 1 。 3 3 2 指标选取原则 在进行海岸带生态系统健康诊断时，需确定下一级更为细化的符合海岸带生 态系统特性的指标进行评价。在指标选取时遵循如下原则： l 、科学性原则 以科学理论为指导，以客观反映生态系统内部要素之间的相互联系、相互作 用为依据。指标应该具有较强的科学意义，即易被科学所证明。 2 、整体性原则 1 2 第3 章海岸带生态系统健康诊断技术 所选指标可构成一个完整的体系，指标体系应尽可能涵盖物理、化学、生物、 生态等方面的指标，以综合反映海岸带生态系统的健康状况，使评价结果更加科 学可靠，同时避免体系过分复杂而造成指标的重复。 3 、灵敏性原则 所选指标能够比较灵敏地反映物理的、化学的、生物的或系统水平的变化， 从而及时反映生态系统健康状况的变化。 4 、易操作性原则 所选指标具有可操作性，容易获得。指标易于获得，有利于对生态系统变化 过程进行监测和预测。同时，评价指标的选择要考虑我国的经济发展水平，无论 从方法学和人力、物力上，均要符合我国现有生产力水平，同时还要考虑各个技 术部门的技术能力。 5 、可比性原则 可比性是指所选指标应该使得同一海岸带生态系统不同时期以及不同区域 同类型海岸带生态系统之间评价结果可以相互对比。因而，所采用的指标的内容 和方法都必须做到统一和规范，确保其具有一定的科学性。 3 3 3 指标体系的构建 根据2 2 3 中的分析，海岸带生态系统可分为潮滩子系统、浅海子系统和岛 陆子系统三个子系统。不同生态子系统具有不同的环境特征和生物群落特征，进 行生态系统健康诊断时，应依据各子系统的特性，从环境指标、结构指标、功能 指标