东居延海湿地生态系统健康评价及服务功能评估

摘要

湿地是具有多种功能的独特的生态系统，它可以提供多种资源和服务，是人类社会发展的基础性资源。东居延海湿地位于内蒙古阿拉善盟额济纳旗，是我国第二大内陆河黑河的尾闾，素有“大漠明珠”的美誉。但自20世纪50年代以来，随着流域工农业用水激增，导致入湖水量锐减。东居延海湿地于1992年彻底干涸，成为我国西北地区主要的沙尘暴策源地之一。东居延海湿地生态环境恶化问题引起了社会广泛关注和党和国家的高度重视，决定通过实施黑河水资源统一调度与管理保障东居延海湿地生态需水量，逐步恢复其湿地功能。2002 年 7 月黑河水调入干涸 10年之久的东居延海，目前东居延海湖面面积基本维持在40km2左右，东居延海湿地及周边生态系统明显恢复改善。虽然目前对东居延海湿地的治理工作取得了一定的成效，但是该湿地的历史演变过程及影响机制尚不明确，同时，缺乏对其健康状态的评价指标，生态服务功能价值也未被量化，维持其健康的基本水量以及最优的地下水资源补给也尚未被准确计算。 本研究根据不同时期的遥感影像资料，研究了东居延海湿地演变过程及影响机制。通过构建生态系统健康指标体系，评价了1990年至2015年东居延海湿地生态系统健康状况。通过构建生态系统服务功能价值评估体系，计算了东居延海湿地生态系统服务功能价值。通过对东居延海及其周边开展水文调查，分析了湿地水环境变化及地下水补给来源。最后，依据相关监测数据和生态需水估算模型，计算了维持湿地生态系统健康的基本水量。通过上述研究，得到了以下主要结论： 1、东居延海湿地历史演变及近30年景观格局变化 近30年，东居延海经历了2次干涸，分别是1986年和1992–2001年。遥感解译上世纪80年代中期东居延海水域面积约35km2，2005年以来已达到这一水平。上世纪80年代，东居延海湿地植被主要以灌木和草本为主，南部绕东居延海呈带状连续分布，1992年干涸后湿地植被逐渐退化，至2001年变成了不毛之地；2002年后通过向东居延海持续补水，周边植被面积明显增加，尤以草本最明显，植被由退化转向逐步恢复。 2、东居延海湿地生态系统健康诊断及评价 选取压力–状态–响应（PSR）模型，构建了东居延海湿地生态系统健康评价指标体系。同时，本研究选择了样本区间为1990年至2015年的年度数据，计算了东居延海生态系统健康指数。结果表明，在1990年，该生态系统健康指数较高，但是由于东居延海干涸，其生态系统被严重破坏，指数随之开始下降。通过水资源统一调度和相应的治理，从2001年开始，该生态系统健康状况开始逐渐恢复。到2010年，健康指数已经超过1990年，并且保持上升趋势，表明东居延海生态系统健康状况越来越好，对该生态系统的治理取得了很好的成效。 3、东居延海湿地生态系统服务价值评估 从经济功能价值、环境功能价值和社会文化功能价值3大类构建生态系统服务功能价值评估指标体系，计算得出 2015 年东居延海湿地生态系统服务价值为35049.27万元，单位面积服务价值为8.65万元·hm-2，远高于全国生态系统单位服务价值5400元·hm-2。在东居延海湿地生态系统服务价值中，社会文化功能价值大于环境功能价值，而经济功能价值最小，其中社会文化价值占据了超过半数的比例，达到了67.82%。 4、东居延海水环境变化及地下水补给来源分析 对东居延海湖水进行采样和化学参数特征值分析，东居延海水质由微咸水（1980年）变为咸水（2001 年）再变为微咸水（2015 年）；水化学类型均为 SO4-2–Cl-–Na+–Mg2+。建立二元、三元混合模型分别计算出东居延海浅层地下水补给中降水补给占13%，河水渗漏补给占87%；深层地下水补给中游地下水侧向补给占51%，浅层地下水入渗补给占30%，古水越流补给占19%。 5、东居延海湿地生态系统维持健康的需水量估算 运用月保证率设定法计算不同保证率（50%、75%、95%）下的湖泊面积，据此估算出对应面积下维持生态环境健康所需的年最低供水量分别为0.86×108m3、0.77 ×108m3、0.50×108m3。同时，通过建立入湖水量和综合健康指数的相关关系计算出维持东居延海湿地生态系统健康的年最低生态补水量为0.38×108m3。

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