基于层次分析法的江西省小微湿地综合评价.pdf

南方农业South China Agriculture第17卷第13期Vol.17 No.132023年7月Jul.2023小微湿地是指近海和海岸湿地、湖泊湿地、沼泽湿地、人工湿地及宽度10 m以下、长度5 km以下的河流湿地，包括小型的湖泊、坑塘、河滨、季节性水塘、壶穴沼泽、泉眼、丹霞湿地等自然湿地，以及雨水湿地、湿地污水处理场、养殖塘、水田、城市小型景观水体等人工湿地1。因小微湿地的面积小、分布散，在现有的湿地保护体系下，其生态价值和经济效益容易被人们忽视2。小微湿地具有陆地和水域的连接体等特性，在特定条件下发挥着关键的生态功能3。因此，小微湿地在生态系统中具有重要作用。我国关于小微湿地的研究起步较晚，学者任全进等阐述了小微湿地的概念、特点和作用，并介绍了小微湿地的营造及植物选择应用4。赵晖等综述了小微湿地的定义、重要性及研究现状1。顾艳通过研究小型河道和库塘，对几种小微湿地修复工程生态效应进行了分析5。邓坦等提出将小微湿地纳入河南湿地编目系统6。李田等的研究分析了小微湿地的修复原则并提出了修复模式，对之后的小微湿地恢复工作有着重要的参考价值7。越来越多的学者结合当地实际，对我国许多地区的小微湿地现状进行了分析，并提出了不少保护与建设小微湿地的对策8-13。何奕忻等借助CiteSpace软件对全球1990年至今关于小微湿地的研究进行了文献计量分析，推测出未来几年的研究热点可能包括全球变化对小微湿地的影响、小微湿地对“碳中和”的贡献、小微湿地对面源污染的净化功能、小微湿地的生态服务功能及适应性管理等14。综上所述，我国对小微湿地的研究主要集中在小微湿地的基本概念、功能、营建和修复方法等方面，对小微湿地的综合评价等较为深入的研究还很匮乏。国外对小微湿地的研究开始较早，在20世纪40年代，美国就开展了对北美洲草原壶穴地区内平均面积小于10 hm2的多处小湿地收稿日期：2023-02-09基金项目：2021年中央财政湿地保护与恢复补助项目（2021143）；江西农业大学大学生创新创业训练计划项目（2021）。作者简介：龚考文（1974），男，江西铜鼓人，本科，工程师，主要从事小微湿地修复与应用研究。E-mail:。*为通信作者，E-mail:。龚考文，何素琳，张继红，等.基于层次分析法的江西省小微湿地综合评价J.南方农业，2023，17（13）：60-64，75.基于层次分析法的江西省小微湿地综合评价龚考文1,2，何素琳1，张继红1，叶选3，任琼1，贺义昌1，叶清3，郑育桃1*（1.江西省林业科学院，江西南昌 330032；2.铜鼓县林业局，江西铜鼓 336200；3.江西农业大学林学院，江西南昌 330045）摘要小微湿地作为湿地的重要组成部分，不仅发挥了湿地的生态功能，而且由于其特殊性，还具有一些独特的作用。为加强对小微湿地的了解和认知，指导小微湿地的保护和利用，采用样带布置和现场取样调查的方法，选取了江西省77处小微湿地，检测其水质理化指标和调查生态状况，利用层次分析法和自然断点分级法对江西省小微湿地的整体质量进行综合评价与分级。结果：将77处实地调查的小微湿地分为生产型、储备水源型和景观游憩型小微湿地这三类，共有69处是生产型小微湿地，占调查总数的89.6%；小微湿地生态状况综合评价为优秀的有18处，较好的20处，一般的27处，较差的12处，分别占调查总数的23.38%、25.97%、35.06%、15.58%。小微湿地的水生植物群落组成简单，且水体富营养化现象十分普遍，生态功能受损较重。提出开展小微湿地的保护与修复工作时，应尽量减少人类活动的干扰，贯彻落实完善的监管措施，最好有专人看护与监督，防止人为污染与损坏的建议，以改善小微湿地的生态状况，更好地发挥其生态功能。关键词小微湿地；分类；生态状况；综合评价；江西省中图分类号：X171.1文献标志码：ADOI：10.19415/ki.1673-890 x.2023.13.01560南方农业South China Agriculture第17卷第13期Vol.17 No.132023年7月Jul.2023的调查1。之后英国、爱尔兰等国家也相继开展了针对小型湿地的生态调查3。到了21世纪，小微湿地的研究更加蓬勃发展起来，2011年，Blackwell等的研究发现小型湿地在某些生态系统服务上有着比大型湿地更高的潜力，他们建议对湿地的评估不能再单纯地依据大小，而是要结合其景观效应进行综合考量等15。2016年，Biggs J等的研究表明，小微湿地是大多数面临灭绝风险生物的避难所，呼吁人们加强对小微湿地的关注，以缓解它们所面临的生态威胁16。2020年，Kuczyska-Kippen通过研究池塘发现，小微湿地中稀有种的比例往往较高，发挥着很重要的生态功能，但针对小微湿地的生物多样性的深入研究相当缺乏，她建议人们努力保持甚至提高小微湿地中水生植物的复杂性17。江西省湿地资源相当丰富，不仅拥有国内最大淡水湖鄱阳湖，而且密布多种小微湿地。然而近年来，江西省的小微湿地正面临着农业面源污染、土地覆盖变化等不合理的人类活动带来的污染和破坏。为进一步了解江西省小微湿地的现状以更科学地开展保护工作，本研究以江西省77处小微湿地为对象，通过对其水质理化指标的检测和生态状况的调查，利用层次分析法和自然断点分级法对小微湿地进行了分类和综合评价，以期为江西乃至全国逐步兴起的小微湿地建设、恢复、保护及小微湿地的综合评价提供科学参考与借鉴。1材料与方法1.1试验样地选择为了使选择的样地更具代表性，本研究利用Arcgis软件，生成了2条宽5 km且覆盖江西各个地级市的样带，结合遥感影像，最终选取了样带内77处小微湿地作为研究对象。1.2试验方法1.2.1水质理化指标的检测在调查各小微湿地时，除了要统计植物种类，还应记录调查点的经纬度坐标、海拔及土地利用方式等。在每个调查点采集水样，于现场用透明度计法对水体进行透明度（SL 87-1994）检测。水样带回实验室 冷 藏 用 于 检 测 氨 氮（HJ535-2009）、总 磷（GB11893-1989）、化 学 需 氧 量(COD)（GB/T 11914-1989）、酸碱度(pH)（GB/T 6920-1986）、重金属（HJ700-2014）等各项水质理化指标。1.2.2综合评价方法结合调查所得的江西省小微湿地数据，从小微湿地的自然属性和受人为干扰状况两个方面，筛选出能够全面反映江西省小微湿地生态状况的水环境、生物多样性、水文连通和重金属含量共4类14个指标，构建了江西省小微湿地的生态状况综合评价体系（见表1）。采用层次分析法，根据各指标的相对重要程度构建判断矩阵，进行按列归一化和一致性检验后，确定各评价指标的权重18。表1小微湿地生态状况综合评价指标及其权重19-20目标层江西省小微湿地生态状况一级指标名称水质指标生物指标水文指标重金属含量指标权重0.5060.2640.0870.143二级指标名称酸碱度水体透明度化学需氧量氨氮总磷植物多样性指数水文连通类型汞(Hg)镉(Cd)砷(As)铅(Pb)铜(Cu)铬(Cr)锌(Zn)权重0.0150.0290.0920.1850.1850.2640.0870.0570.0360.0180.0120.0120.0050.0031.2.3评价指标赋分评价分值计算与等级划分：对所调查的小微湿地的各项评价指标的分值乘以相应权重的数值进行累加求和，得到各小微湿地生态状况综合评价总分（S）。根据总得分，借助python的Jenkspy库，利用自然断点法将所调查的小微湿地划分为优秀、较好、一般和较差4个等级。自然断点法，即Jenks自然间断点分级法，是一种运用了聚类思维的单变量分类方法，在确定分级数的基础上，迭代计算各类间的数据断点，能够使每一类内部的相似性最大，而不同类之间的相异性最大，从而在保持数据的原有统计意义的前提下对数据进行最恰当的分组10。自然断点法的意义在于，它能够利用数列之间自然存在并具有统计学意义的转折点和断点，将数列分成性质相似的群组。61南方农业South China Agriculture第17卷第13期Vol.17 No.132023年7月Jul.20232结果与分析2.1江西省小微湿地综合评价结果根据调查结果，江西省77处小微湿地的平均综合得分为43.138分，采用自然断点分级法，43.138分表明所调查的77处江西省小微湿地总体生态状况较好。其中，综合得分最高的是位于崇仁县礼陂镇人民政府的 18 号湿地(273835N，1160759E)，其得分为71.378分；综合得分最低的是位于都昌县多宝乡昭兴村的 6 号湿地(292342N，1160622E)，其得分为16.345分。另外，共有18处小微湿地的生态状况为优秀(S55.131)，占所调查的小微湿地数量的 23.38%；有 20处(占比 25.97%)为较好(41.949S55.131)；有 27 处(占比 35.07%)为一般(27.825S41.949)；有 12 处(占比 15.58%)为较差(S27.825)。77 处小微湿地中，生态状况为“一般”的小微湿地数量最多。2.2典型小微湿地生态评价结果分级对所调查的江西省77处小微湿地，按照其主导的生态服务功能进行分类，主要可分为生产型、储备水源型和景观游憩型三大类，其中绝大部分为生产型，共有 69处，占所有小微湿地的 89.60%；而储备水源型和景观游憩型均为4处，各占5.20%。2.3小微湿地生态功能影响因素分析根据调查结果（表2、表3），近郊小微湿地的平均综合得分为43.171分，远郊小微湿地的平均综合得分为43.125分，且二者无显著性差异。表2近郊小微湿地的生态状况评价结果596130635333435363740526062近郊近郊近郊近郊近郊近郊近郊近郊近郊近郊近郊近郊近郊近郊未利用未利用休闲旅游休闲旅游养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业70.40935.75937.13535.49960.35035.18835.63958.33847.96052.62019.06832.28056.65964.018优秀一般一般一般优秀一般一般优秀较好较好较差一般优秀优秀编号所处位置土地利用方式综合得分分级64478234546近郊近郊近郊近郊近郊近郊近郊养殖业种植业种植业种植业种植业种植业种植业50.41952.37943.71043.49730.55237.81830.382较好较好较好较好一般一般一般（续表2）编号所处位置土地利用方式综合得分分级表3远郊小微湿地的生态状况评价结果1170536612612142227283139435455575871723910131516171819202124252629远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊未利用未利用休闲旅游休闲旅游养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业养殖业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业60.37652.75867.91050.85020.08031.96016.34518.21517.58022.04031.49346.35053.73530.59435.40459.04827.82538.44021.78541.55963.67556.95866.36052.93641.11919.91323.93950.53471.37840.97946.23916.85935.85440.27157.92855.131优秀较好优秀较好较差一般较差较差较差较差一般较好较好一般一般优秀一般一般较差一般优秀优秀优秀较好一般较差较差较好优秀一般较好较差一般一般优秀优秀编号所处位置土地利用方式综合得分分级62南方农业South China Agriculture第17卷第13期Vol.17 No.132023年7月Jul.20233238414244474849505156656768697374757677远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊远郊种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业种植业38.66939.67069.14245.31341.94436.30532.09221.80424.84340.37051.16462.68864.61648.47741.94962.73351.13350.83247.91035.889一般一般优秀较好一般一般一般较差较差一般较好优秀优秀较好较好优秀较好较好较好一般（续表3）编号所处位置土地利用方式综合得分分级调查结果表明，未利用的小微湿地平均综合得分为54.826分，用于休闲旅游的小微湿地平均综合得分为47.848分，用于养殖业的小微湿地平均综合得分为38.881 分，用于种植业的小微湿地平均综合得分为44.446分。与此同时，4处未利用的小微湿地中，有3处(占75.0%)的生态状况为优秀与较好；4处用于休闲旅游的小微湿地中，有2处(占50.0%)的生态状况为优秀与较好；28处用于养殖业的小微湿地中，有17处(占60.7%)的生态状况为一般与较差；41处用于种植业的小微湿地中，有19处(占46.3%)的生态状况为一般与较差。3小结与讨论通过对研究结果的进一步分析，江西省小微湿地整体生态状况为一般，大部分小微湿地(占81.8%)的水体都存在不同程度的富营养化。实地调查结果也表明，江西省小微湿地大多为人工库塘，主要用于耕种与渔业。同时，人工抽水、修建与扩建等，使得本就脆弱的小微湿地受到更为严重的威胁。目前江西省小微湿地的生态状况不容乐观，完善小微湿地的保护与监管，修复与恢复受损的小微湿地迫在眉睫。江西省小微湿地中绝大多数都属于生产型小微湿地，储备水源型和景观游憩型小微湿地相对较少。其中生产型小微湿地主要用于种植业或养殖业，为人们提供各种农业产品，受人类活动的干扰最大。储备水源型小微湿地主要为未被人类干扰的水库等自然湿地，主要用于防洪蓄水、涵养水源，受人类活动干扰最小，往往生态状况最好。景观游憩型小微湿地主要用于满足人类的各种日常休闲娱乐需求，包括花海旅游、度假村、开发商品房等，受一定程度的人类活动干扰，其生态状况也因具体用途而有较大的差别。用于开发度假村与旅游业的小微湿地，由于有着较为完善的看管与监护措施，其生态状况会比开发商品房的湿地更好。远郊小微湿地生态状况通常比近郊的更好，其中一大原因是远郊的小微湿地水生植物种类更丰富，故自我恢复能力更强。前人研究也表明，比起大型湿地，小微湿地的体量更小，抗干扰能力更弱，更容易遭到破坏，而城市发展伴随的人类活动加剧往往会给小微湿地带来难以逆转的损害21-22。近郊小微湿地附近人口密度大且集中，受人类活动影响较大，往往整体生态脆弱性更高，环境承载力更低，自我修复能力也更差23-24。本研究结果也显示，所调查的江西省77处小微湿地中，远郊小微湿地的平均植物丰富度为5.518，要比近郊小微湿地的4.524高出20%以上，因而自我修复与调节能力更强。4种土地利用方式中，未利用的小微湿地生态状况最好，其次是用于种植业和用于休闲旅游的，而用于养殖业的湿地生态状况最差。这与2021年李胜等人的研究结果稍有不同，李胜等认为，相对于休闲和旅游业，用于种植与养殖业的小微湿地有专人看护，破坏程度会更小，从而生态状况更好10。造成这一差异的原因，首先是本研究中用于休闲旅游的小微湿地样本量过小，仅有4处，占5.19%，远远低于用于种植与养殖业所占的89.6%，这就使得本研究中用于休闲旅游的小微湿地生态状况的结论可靠性相对较弱。此外，用于休闲旅游所包含的意义过于广泛，例如作为旅游景点、建设湿地公园、开发度假村或开发商品房等，具体用途不同会使得小微湿地在受人类活动破坏程度、监管与看护力度、保护与修复效果等方面存在很大差异，从而导致生态状况有很大差异。例如本研究中的30号小微湿地被用于开发商品房，人类63南方农业South China Agriculture第17卷第13期Vol.17 No.132023年7月Jul.2023活动尤为频繁又缺乏有效监管，导致污染损坏严重，生态状况较差；而53号小微湿地被用作观赏性景点、开发度假村，虽也有人类活动，但监管与看护措施到位，保护得较好，其生态状况甚至比一般小微湿地要好。用于种植业的小微湿地生态状况好于用于养殖业的湿地主要是由生物因素和水文因素导致。用于种植业的小微湿地的植物多样性平均得分为42.584分，显著高于养殖业湿地的17.768分，这使得用于种植业的小微湿地的环境承载力与自我修复能力要更好，抗干扰能力更强，从而生态状况更好。同时，所调查的77处小微湿地中种植的水生植物主要有五节芒和胜红蓟，其中在31处小微湿地中均有分布的五节芒不仅能涵养水源、保持水土，还有着较高的光合效率，甚至对镉、锌和铅等重金属有较高的耐受性，能修复水体、净化水质24。另外，用于养殖业的小微湿地水文连通性都相对更差，水体与外界交换较少，养殖的鱼类、水禽的排泄物和污染物也将滞留更长时间，引起的一系列负面的正反馈效应会使得小微湿地的生态状况进一步恶化。综上所述，未被利用或几乎没有人为干扰的自然小微湿地生态状况最好，而对于受人类活动影响的湿地，其所处位置和土地利用方式对生态状况均有影响。一般来说，远郊的小微湿地生态状况好于近郊；用于种植业的小微湿地生态状况要好于养殖业的湿地；同时，监管与保护措施越到位，小微湿地受人类活动的影响越小，生态状况一般越好。今后开展小微湿地的保护与修复工作时，可以尽量减少人类活动的干扰，并贯彻落实完善的监管措施，最好有专人看护与监督，防止人为污染与损坏，从而尽量改善小微湿地的生态状况，使其能更好地发挥应有的生态功能。参考文献：1赵晖,陈佳秋,陈鑫,等.小微湿地的保护与管理J.湿地科学与管理,2018,14(4):22-26.2ADAMUS P.Wetland Functions:Not Only AboutSizeJ.National Wetlands Newsletter,2013,35(5):起止页码.3崔丽娟,雷茵茹,张曼胤,等.小微湿地研究综述：定义、类型及生态系统服务J.生态学报,2021,41(5):2077-2085.4任全进,季茂晴,于金平.小微湿地的作用及营造方法J.现代农业科技,2015(13):225-230.5顾艳.几种小微湿地生态修复工程的生态效应分析D.南京:南京大学,2019.6邓坦,王鹏基,邓照东.河南湿地保护与可持续利用 问 题 和 对 策 J.安 徽 农 业 科 学,2020,48(4):76-77.7李田,何素琳,幸伟荣.浅谈小微湿地修复J.南方农业,2021,15(3):22-23.8陈美玲,肖立辉,安树青,等.江苏淮安市湿地现状、问题与保护对策J.湿地科学与管理,2021,17(4):68-72.9蒋启波.重庆市梁平区小微湿地建设现状及对策研究J.农业与技术,2020,40(13):174-175.10唐治国,胡卫红,杨勇.小微湿地营建和保护模式初探以桂阳县舍园小微湿地为例J.林业与生态,2021(5):18-19.11王春林,安树青,曾琪,等.上海市湿地资源现状与湿地保护空间布局探析J.湿地科学与管理,2021,17(4):73-76.12王怡荻.江苏省无锡市：“小微湿地”被纳入保护体系J.江淮法治,2021(11):53.13郑昭宇.营建湘江最美绿带祁阳县退耕还林还湿和小微湿地保护纪实J.林业与生态,2020(2):8-9.14何奕忻,蒋海波,张运春,等.基于CiteSpace的小微湿地文献计量分析J.生态学报,2022(13):1-16.15BLACKWELL M S A,PILGRIM E S.Ecosystemservicesdeliveredbysmall-scalewetlandsJ.Hydrological sciences journal,2011,56(8):1467-1484.16BIGGS J,VON FUMETTI S,KELLY-QUINN M.The importance of small waterbodies for biodiversityand ecosystem services:implications for 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