發(fā)布時(shí)間：2020-05-16 02:54

【摘要】： 南四湖作為南水北調(diào)東線工程主要調(diào)蓄樞紐之一,在維護(hù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)平衡方面,具有重要意義。由于自然和人為兩方面的因素,南四湖濕地淤積和水體污染十分嚴(yán)重,過(guò)度開(kāi)發(fā)利用濕地資源使得生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)受損,湖泊濕地生態(tài)功能退化,濕地生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益降低。 本文系山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“南四湖濕地生態(tài)環(huán)境退化及驅(qū)動(dòng)機(jī)理與調(diào)控研究”(Y2008E13)和南四湖水專項(xiàng)子課題“南四湖流域輸水水質(zhì)保障綜合控制方案研究”資助下完成的部分成果。本研究采用宏觀遙感調(diào)查與微觀控制點(diǎn)采樣方法相結(jié)合、生態(tài)系統(tǒng)客觀存在和人類需求相結(jié)合的方法進(jìn)行南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和服務(wù)價(jià)值研究。主要內(nèi)容如下: (1)以景觀生態(tài)學(xué)理論為指導(dǎo)、ERDAS9.0、ArcGis9.0等為主要工作平臺(tái),利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)(2006年的SPOT影像數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)狀分析,1983年、1997年和2004年的TM影像數(shù)據(jù)進(jìn)行變化分析)對(duì)南四湖濕地現(xiàn)狀和歷史時(shí)期的景觀類型、景觀空間結(jié)構(gòu)的完整性及空間格局進(jìn)行分析。結(jié)果表明,1987~2006年,南四湖自然濕地面積呈減少趨勢(shì),人工濕地面積增加,非濕地類型面積增加,景觀格局趨于破碎化。自然濕地(湖泊及自然水面、河流、蘆葦、荷田)面積由1987年的1176.31km2下降到2006年的693.34km2;斑塊數(shù)目(PN)由1987年的2917個(gè)增加到2006年的3047個(gè);斑塊密度(PD)由1987年的1.08增大到2006年的1.21個(gè)/km2;平均斑塊面積(AREA_MN)由1987年的0.94 km2減小到2006年的0.83 km2;周長(zhǎng)-面積分維數(shù)減少;蔓延度指數(shù)減少;多樣性指數(shù)增加;均勻度指數(shù)增加。 (2)對(duì)南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)中的生物組分和非生物組分采用實(shí)地調(diào)查和資料分析相結(jié)合的方法進(jìn)行研究。由于湖泊本身為淺碟形,降水量的年際變化和季節(jié)變化很大,加之湖泊淤積和污染嚴(yán)重,使其生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生一系列變化。1983~2006年南四湖濕地的年生物量整體呈下降趨勢(shì),平均每年減少36.49t。其中水生維管束植物生物量下降最快,由1983年的304.63×104t下降到2006年的178.93×104t。魚類生物量在1983~1997年是持續(xù)減少的,2004年較之前開(kāi)始回升,2006年已經(jīng)超過(guò)了1983年,這主要是由于2002年大旱之后進(jìn)入2003、2004進(jìn)入豐水期,水位回升,當(dāng)?shù)毓芾聿块T分批次投放了大量魚苗,人為干預(yù)使魚類資源增加。浮游植物、浮游動(dòng)物和底棲動(dòng)物在1983~2004年是持續(xù)減少的,2006年較2004年有所回升,但仍低于1997、1987、1983年水平。南四湖生物量的這種變化,反映了人類的圍墾、養(yǎng)殖等活動(dòng)對(duì)濕地影響由湖泊外圍向湖心弱化,對(duì)外圍濕地的影響最大。生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化也導(dǎo)致其物質(zhì)生產(chǎn)、涵養(yǎng)水源、調(diào)蓄洪水、凈化水質(zhì)、大氣調(diào)節(jié)和營(yíng)養(yǎng)循環(huán)等功能不同程度受損。 (3)采用H.T.Odum建立的能值理論與方法分析南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的整體特征。南四湖濕地的投入(包括陽(yáng)光、風(fēng)及雨水)量太陽(yáng)能值為1.11×1021sej,產(chǎn)出量太陽(yáng)能值為1.73×1020sej,初級(jí)生產(chǎn)力為1.61×1020sej,不可再生能源或資源(包括底泥和水體)為1.03×1021sej,同時(shí),南四湖在水生維管束植物、以及魚類產(chǎn)出方面生態(tài)效益價(jià)值顯著。從能值投資率0.0009、凈能值產(chǎn)出率165.23、環(huán)境負(fù)載率14.22等指標(biāo)來(lái)看,南四湖濕地能值投資率低,凈能值產(chǎn)出率高,環(huán)境負(fù)載率高,說(shuō)明南四湖濕地對(duì)經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)很大,區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低,對(duì)環(huán)境依賴性強(qiáng)。 (4)在結(jié)構(gòu)與功能研究的基礎(chǔ)上,確定南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的主要服務(wù):基礎(chǔ)服務(wù)和社會(huì)服務(wù),相應(yīng)價(jià)值為:基礎(chǔ)價(jià)值(物質(zhì)價(jià)值、過(guò)程價(jià)值、存在價(jià)值)和社會(huì)價(jià)值(美學(xué)價(jià)值、文化科研價(jià)值)。通過(guò)有效的價(jià)值分類,應(yīng)用價(jià)值量評(píng)價(jià)方法評(píng)估南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)1983年、1987年、1997年、2004年、2006年的服務(wù)價(jià)值,包括市場(chǎng)價(jià)格法、費(fèi)用支出法、影子工程法、生產(chǎn)力變化法、人力資本法、生產(chǎn)函數(shù)法、生態(tài)價(jià)值法等。結(jié)果表明,南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)多年平均的服務(wù)價(jià)值為1026.17×107$�？偡⻊�(wù)價(jià)值在研究時(shí)段內(nèi)呈現(xiàn)波動(dòng)變化,由1983年的1018.51×107$增加到1987年的1116.09×107$,之后下降到2004年的1001.00×107$,2006年上升到1028.91×107$,但是總服務(wù)價(jià)值整體趨向減少,平均每年減少9.43×107$。南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值整體趨向減少,說(shuō)明在研究時(shí)段內(nèi)該系統(tǒng)是不斷退化的。從價(jià)值構(gòu)成看,過(guò)程價(jià)值比重最大,占到總價(jià)值的71.65%;其次是物質(zhì)價(jià)值,約為17.72%;存在價(jià)值和社會(huì)價(jià)值最低,僅占總服務(wù)價(jià)值的5.29%和5.34%。該構(gòu)成說(shuō)明南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)最大,其次是物質(zhì)功能,而對(duì)其存在價(jià)值和社會(huì)價(jià)值認(rèn)識(shí)尚不足。 (5)針對(duì)南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和服務(wù)價(jià)值的變化,分析其變化的驅(qū)動(dòng)力,除區(qū)域降水量變化大、水文水資源狀不穩(wěn)定,湖泊本身為淺碟形、調(diào)蓄能力較低,以及生物腐爛淤高之外,人類活動(dòng)對(duì)南四湖濕地的負(fù)向干擾是其生態(tài)系統(tǒng)變化的主要原因。調(diào)水、圍墾、養(yǎng)殖、流域水體污染是人類干擾的主要方式。其根源在于人口變化、貧困、市場(chǎng)失靈、經(jīng)濟(jì)政策與結(jié)構(gòu)和發(fā)展模式及偏好等五個(gè)方面。采取合理配置水資源、污染控制、濕地生態(tài)修復(fù)等措施,制定合理的政策與制度、建立完善的市場(chǎng)機(jī)制等可望有效調(diào)控人類活動(dòng)對(duì)南四湖生態(tài)系統(tǒng)的影響,使?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)狀況根本好轉(zhuǎn)。 綜合上述研究,在全球變化背景下,南四湖濕地的自然環(huán)境變化劇烈,并且隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人類活動(dòng)的影響南四湖濕地的影響越來(lái)越全面、越來(lái)越深入。南四湖濕地范圍萎縮,景觀趨向破碎化,其生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)受損,功能相應(yīng)變化,服務(wù)價(jià)值不穩(wěn)定并呈現(xiàn)出下降趨勢(shì),表明南四湖濕地的整體生態(tài)和環(huán)境在不斷退化。2003年成立自然保護(hù)區(qū)和南水北調(diào)東線工程的實(shí)施使得南四湖保護(hù)和治理力度加大,濕地生態(tài)環(huán)境開(kāi)始好轉(zhuǎn)。但是,由于湖泊自身反饋需要較長(zhǎng)時(shí)間以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的慣性,南四湖濕地生態(tài)環(huán)境退化程度得到控制,但尚未根本好轉(zhuǎn)。采取合理配置水資源、污染控制、濕地生態(tài)修復(fù)等措施,制定合理的政策與制度、建立完善的市場(chǎng)機(jī)制等可望恢復(fù)南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,保證其生態(tài)服務(wù)的穩(wěn)定和提高,從而為人類提供更多的福利。 對(duì)南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和服務(wù)價(jià)值的研究,豐富了濕地生態(tài)系統(tǒng)研究的內(nèi)容,為南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和恢復(fù)提供了理論依據(jù)和應(yīng)用參考。
【圖文】：

圖 2-1 南四湖位置圖Fig.2-1 Lake Nansi location南水北調(diào)東線工程擬利用南四湖輸、蓄水，規(guī)劃利用下級(jí)湖作為調(diào)蓄水庫(kù)正常蓄水位 33.00m；上級(jí)湖只輸水不調(diào)蓄，最高輸水位 34.20m[159]。南水北調(diào)東線工程按“先通后暢，分期實(shí)施”原則分三期建設(shè)，第一期工程已于 2002 年 12 月27 日正式開(kāi)工，計(jì)劃投資 320 億元，其中調(diào)水干線工程投資 180 億元，治污工程 140 億元，工期 5 年。濟(jì)寧境內(nèi)一期工程調(diào)水規(guī)模為入下級(jí)湖 200 m3/s 進(jìn)行調(diào)蓄，調(diào)蓄水位 33.0m，經(jīng)二級(jí)壩泵站以 125 m3/s 入上級(jí)湖（調(diào)蓄水位 34.2m)、梁濟(jì)運(yùn)河，再通過(guò)長(zhǎng)溝泵站 100 m3/s 和鄧樓泵站 100 m3/s 提水至東平湖新湖區(qū)，年輸水天數(shù)為 200 天，輸水時(shí)間為 11 月至次年 5 月。根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以計(jì)算出一期工程完工后，，南水北調(diào)入南四湖水量 34.56×108m3，出南四湖水量為17.28×108m3，二者之差 17.28×108m3即為南水北調(diào)供給南四湖的水量。二、三期工程目的在于擴(kuò)大南水北調(diào)供水范圍和供水量，供給南四湖水量保持

1987 年、1997 年、2004 年南四湖濕地 TM 影像信息（圖3-1A、B、C）；應(yīng)用面向?qū)ο蠓诸惙椒ㄌ崛?2006 年南四湖濕地 SPOT 影像信息（圖 3-1D）；所有影像提取分類總體精度最低為 83.5%，達(dá)到了較好的分類結(jié)果。另外，為反映南四湖湖西區(qū)人工濕地中稻田的面積變化，各年份研究區(qū)的范圍略有變化。
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：X37

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本文編號(hào)：2666045