水体结构健康程度与其功能大小的关系——基于水体生态健康评价研究的整合分析

刘娜娜，崔英姿

(常州工学院土木建筑工程学院，江苏 常州 213002)

生态学及相关系统科学研究强调系统结构与功能间的关系，认为完善的系统结构有利于发挥系统功能。［1］针对森林生态系统、草原生态系统等陆地生态系统的研究表明，生物多样性(结构指标)与生产力(生态系统功能)之间存在正相关。因而，在生态系统恢复中逐渐强调对系统结构和功能的恢复，并在各类系统的评价中逐渐加入了生态系统功能评估的模块。联合国近年在对区域生态系统生物多样性进行评估的同时，突出了各类生态系统所能提供的服务价值。在国内各类生态系统评估中也都逐渐加入了对系统功能的评估模块。

随着水资源问题的日益凸显，我国在水资源保护以及水体修复方面开展了大量研究工作。［2－3］在此过程中为了确定保护价值、保护等级以及恢复效果等，水体的健康评价孕育而生。［4－6］如今以水体健康评价为目标的研究逐年增多，但这些研究仅仅是针对某一水体或流域在特定时间段的调研和评估，很少有研究跨尺度、从不同历史时期来探讨水体健康度的变化。［3，7－8］对于水体结构与其功能之间的关系没有明确的认识，水体生态系统的结构与功能之间是否存在一定的相关性，完善的系统结构能否有效地提高水体的生态服务功能，都未能证实。

1 研究方法

以中国知网为搜索源，以主题词“河”、“健康”、“评价”，主题词“湖”、“健康”、“评价”和主题词“水体”、“健康”、“评价”为检索词段，收集了在国内发表的相关论文，从中提取24篇进行研究(如表 1 所示)。［1－3，5－25］论文发表年限在 2002—2009年，主要在2005—2009年，研究尺度主要集中在流域以及河流(段)上，包含了自然水体也包含了城市景观水体。论文中包含水体结构和功能的14篇，约占58.3%;仅包含结构评价模块的7篇，约占29.2%;仅包含功能评估的1篇，约占4.2%;研究中没有涉及水体结构与功能的为2篇，约占 8．3%。

表1 水体健康评价中结构和功能模块的应用情况

从24篇论文中进一步筛选出8篇，提取其研究中结构和功能模块的评价得分。8篇论文均采用指标体系方法进行研究，其数据均为标准化数据，多数取值区间为0～1，对于部分取值区间在1～10范围内的研究，本研究将其标准化到0～1区间内;对于部分没有明确给出数值的研究，根据相关指标所处等级，进行量化，如，某研究中分5个等级，则将每个等级赋分值 1，0.8，0.6，0.4，0.2(表 2)。［5，9－15］最终，采用 pearson 相关性分析检验结构与功能之间的关系。

表2 不同水体健康评价中结构和功能模块的标准化得分

2 研究结果

图1中的数值为标准化之后的数值，取值范围在0～1，数值越大表明状态越完善越好。数据的构成主要包含河流与湿地两种类型，其中湿地的功能得分主要集中在0.4～0.7，结构得分主要集中在0.5～0.8;河流的结构和功能得分处在0.2～1。相比于河流，湿地在结构和功能上的得分相对集中，处于中间状态。

图1 各类水体的结构健康度与功能大小之间的关系

水体结构得分与功能得分存在显著的正相关(p＜0.001)，表明随着水体结构功能的增加，其所发挥的生态服务功能就越大。从不同的水体来分析，河流的结构与功能之间存在显著的相关性，而湿地的结构与功能之间没有显著的相关性。

3 讨论

本研究的结果证实了水体生态系统的结构与其生态功能有着密切的联系，健康的结构组织可有效提升系统的功能。这与众多的陆地生态系统研究结果类似，如对长三角地区居住区景观绿化物种多样性与景观效果和生态功能的研究就表明，高生物多样性有助于提高系统整体功能。以此结论为依据，在水域生态系统恢复和建设过程中，水域生态系统结构的完善应当是最为基础的目标，完善的基础结构通过bottom－up机制将有助于提升系统的各个过程，进而增强系统的整体功能。

虽然经研究明确了两者之间存在一定的正相关，但由于获取的数据量偏少，水体类型不丰富，导致结果的普遍性存在问题，如本研究中这种良好的正相关只存在于河流水体，但在湿地水体中就没有这种关系;此外不同的研究中评价的指标选择存在差异，导致不同研究所侧重的方向不同，尤其是在功能这一方面。因而，为了更好地探究水体结构与其功能之间的关系，需要更多的研究支撑。

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