基于PSR模型评价天津滨海湿地生态系统健康

李 晓

（中国海洋大学经济学院 青岛市 266100）

滨海湿地是指沿海岸线分布的低潮时水深不超过6 m 的滨海浅水区域到陆域受海水影响的过饱和低地的一片区域（国家海洋局908 专项办公室，2006）。滨海湿地是人类主要的居住地区，具有很高的经济和社会价值。近些年来，随着我国沿海经济的高速发展、人口剧增以及城市化进程的加快，我国沿海地区开发活动逐渐加剧，使得人类对滨海湿地资源的开发力度加大，大量的湿地围垦和油气田开发活动干扰着滨海湿地的生态系统健康，沿岸及流域的污染物排放使得滨海湿地的污染加重，滨海湿地中人类社会与生态环境之间的矛盾日益突出，从而导致生态系统的健康面临严重威胁。滨海湿地生态系统健康问题也越来越受到人们的关注和重视，这也直接影响到了对滨海湿地的管理。

滨海湿地生态系统是一个强大、复杂和动态的生态系统（Paul，2000；李玉凤，2010），要全面地评价它的健康现状需要多指标来综合评价。在充分考虑滨海湿地系统整体性、敏感性的情况下，选择以“压力—状态—响应（PSR）”模型为基础，利用T L Saaty 的标度法，建立滨海湿地生态系统健康评价体系。旨在评价滨海湿地生态系统在湿地开发、环境污染等一系列人类活动干扰下的健康现状，并分析滨海湿地管理和保护现状，修正人类不合理的资源开发与利用行为，可以为天津市保护天津滨海湿地生态系统，更好地管理滨海湿地，合理利用滨海湿地资源提供科学依据，具有重要的意义（王斌，2011）。

1 研究区域概况

我国湿地面积大、类型多，其中，长江口以北的沿海滩涂是我国湿地9 大主要分布区之一，天津湿地就是属于这个区域中的渤海湾沿海湿地，天津的大部分湿地都集中在滨海地区，濒临渤海湾，是海河水系诸多河流入海的地方。七里海湿地（N39°16′—39°19′、E117°27′—117°38′）地处天津市宁河县西南部，与滨海新区接壤，位于天津古海岸与湿地国家级自然保护区内。七里海湿地历史上是众水汇流之地，现仍与津唐运河、潮白河、曾口河等河流相连，潮白新河从北向南穿七里海而过，将七里海分为东海和西海，东海为水库和芦苇沼泽，面积约16.26 km2，西海为苇海，面积约32.27 km2，潮白新河及河滩地面积约8.00 km2。七里海湿地最大蓄水量0.8 ～1 亿m3，年均气温11.2 ℃，年均降水量600 mm（秦磊，2012）。该区湿地土壤盐渍化严重（贺强，2010），普遍含盐量较高（张璐，2010），为盐生植物的生长发育提供了适宜的生境，因而盐生植物资源比较丰富，大多数的植物种类分布集中，成片生长。

近年来，天津加快了经济建设步伐。受水产养殖、港口建设、滨海旅游和围海造陆等人类经济活动的影响，天津滨海湿地生态系统发生了较大变化。

基于天津环境建设发展方向和社会需求，滨海湿地的保护和管理非常重要。

2 评价体系的建立

2.1 PSR 模型

1979年，加拿大统计学家Rapport 和Friend提出了人类和环境相互作用的思想产生的“压力-状 态-响 应（Pressure-State-Response，PSR）”模型（FAO，1997）。经济合作与发展组织（OECD）和联合国环境规划署（UNEP）将该模型体系发展完善，并应用于研究环境问题（Rainer，2000）。PSR 模型为综合、有效地反映生态系统的内涵、基本要素、系统内外部关系等复杂问题提供了一个简洁的研究思路（杨一鹏，2004）。在该模型中“压力”是指人类活动和自然变化等影响生态系统健康发展的因素；“状态”是指生态环境恶化或改善的程度；“响应”是指人们为了改善环境而做出的政策及制度方面的措施。

2.2 评价体系结构

PSR 模型中的具体指标可以是定量数值或者定性的描述性文字。基于PSR 模型的滨海湿地生态系统健康评价指标体系结构分为3 个层次，第一层是目标层，即天津滨海湿地生态系统健康；第二层是准则层，包含了压力（Pressure）、状态（State）和响应（Response）3 部分；第三层是指标层，包含了若干个具体指标项，这些指标是指标体系中最小的组成单位（见表1）。

表1 滨海湿地生态健康评价体系

1）压力层指标

压力是指广泛、间接影响滨海湿地生态系统的因素，主要选择反映人类干扰状况的人口密度和人类干扰指数（秦磊，2013）。其中，人口密度是行政区域或人口普查区域的人口数量和面积的比值。

2）状态层指标

状态指滨海湿地生态系统的现状或者变化趋势，是压力作用的结果，与压力构成了最直接的因果关系，同时也是响应的最终目标。从环境质量和生物2 个方面考虑，初步选取了评价指标。

3）响应层指标

响应是人们为预防或改善环境状态变化而采取的对策，与压力构成了因果关系，通过改变响应手段来减轻压力的影响，进而改善生态系统状态。反映人类为减缓生态危机和生态破坏的主观行为，如人类为维持生态系统功能进行的投入、所采取的工程以及宣传教育行为（王斌，2012）。

2.3 滨海湿地生态系统健康分级

把滨海湿地生态系统整体健康程度划分为5个等级，依次为很健康、健康、较健康、一般病态、疾病，分别由数字0~10 表示（见表2）。

2.4 评价标准

所涉及的评价标准的确定，主要通过查阅相关历史文献资料、相关研究及国家标准并结合天津地区的实际情况而确定。按照滨海湿地生态系统总体的健康度分级，每一个评价指标的标准分为5 级，每一级的标准对应一个标准化分值区间，指标得分是根据指标数值的大小在区间内酌情给分。各项指标所对应的分级和标准见表3、表4、表5。

表2 评价等级及评价分值

表3 压力层指标标准分级

表4 状态层指标标准分级

表5 响应层指标标准分级

2.5 评价指标权重的确定

根据构造的层次结构模型及各层次指标间的相互关系，利用T L Saaty 的1~9 标度法（Saaty，1980）对各层次因素分别进行两两比较，并建立判断矩阵。计算得到各指标的权重值，并对判断矩阵进行了一致性检验，指标权重均小于0.1，获得了很好的一致性（见表6）。

表6 滨海湿地生态系统健康指标权重

3 数据来源与处理

这里自然和社会经济指标数据来源于天津统计年鉴、天津滨海新区统计年鉴（天津市滨海新区统计局，2008-2010；天津市统计局，1988-2010），还有部分数据是使用“我国近海海洋综合调查与评价”专项的“海岛海岸带卫星遥感调查与研究”和“我国海洋灾害调查专题—滨海湿地专题调查”等调查数据和资料的分析整理基础上，其余参数引自公开的统计公报和文献资料等。

部分指标的计算公式及参考标准如下：

3.1 人类干扰指数（HDI）

式中，S1为耕地面积，S2为城镇居民用地面积，S 为土地总面积。

3.2 土地利用强度（林和山，2012）（LUI）

式中：AI为指标适用范围内第i 种土地利用类型面积，A 为指标适用范围的面积，Ci为第i 种土地利用类型的权重。研究主要考虑受人类活动影响较强的建设用地、耕地两类土地利用类型。

3.3 底栖生物多样性指数（H）

底栖生物多样性指数统一采用香农—威弗多样性指数（H），它综合了群落的丰富性和均匀性两个方面的影响（孟伟，2009），其计算公式为：

式中：Pi是第i 种的个体数（或生物量）与该样方总个体数（或生物量）之比值，s 为样方种数。

3.4 水质状况

文中采用综合污染指数法评价所有污染因子的超标状况。综合污染指数法采用半集均方差模式，它不仅通过算术平均值考虑某一因子指数对环境的影响，也通过半集均方差对因子指数中的大值给予较大权重，该模式能较确切反映环境质量状况（孟伟，2005）。

评价因子算术平均（S）：

式中Si=Ci/Cis，Si为污染物i 的单因子评价指数；Ci为实测污染i 的含量（mg/dm3），参考海水水质标准中的I 类水体标准（国家海洋局，1997）。

半集均方差（Sh）：

式中：S 为某因子标准指数的算术平均值；n为污染物因子个数；Sh为半集均方差；m 为大于中位数半集的指数个数。且有：m=n/2（n 为偶数），m=（n-1）/2（n 为奇数）。

水质综合污染指数（WPI）：

3.5 海岸植被覆盖度指数（CVFI）

研究参照《生态环境状况评价技术规范》（国家环境保护总局，2006），计算公式为：

式中：Ai为指标适用范围内第i 种植被类型面积，A 为指标适用范围的面积，Ci为第i 种植被类型覆盖度权重。

3.6 湿地自然性指数（WNI）

湿地自然性指数用于表征了天然和人工湿地的面积及其占评价单元总面积的比例，天然湿地面积越大，所占比例越高，湿地自然性越好，反之则自然性越差。

式中：An、Aa、A 分别为天然湿地、人工湿地和指标适用范围面积；Cn和Ca则分别为天然湿地和人工湿地的权重因子，为了使WNI 值范围在0~1 之间，取Cn为1，Ca为0.5。当整个湿地均为天然湿地时，湿地自然性最好，WNI 值为1；当没有任何天然湿地和人工湿地时，WNI 值为0。

3.7 滨海湿地生态系统健康状态综合评价

采用公式计算出滨海湿地生态系统健康状态

式中：I 为湿地生态系统健康综合评价分值，Wi为第i 个指标的权重值，Xi为第i 个指标的评分。

4 结论

文中基于“压力—状态—响应（Pressure-State-Response，PSR）”模型构建了一套完整、可操作性强的滨海湿地生态系统健康评价体系和评价方法。利用近年来获取的资料和数据，通过对天津滨海湿地生态系统压力、状态、响应的分别评价及三者间相互作用机制的分析，揭示了天津滨海湿地生态系统健康状况：

对各项指标逐一打分，最终得分为5.7 分，按照滨海湿地生态系统健康程度分级，天津七里海湿地处于较健康水平，但同时存在一些生态环境和管理问题。从各项指标得分上看，水质状况、水源补给率和污水处理率这几项指标分值较低，这与天津七里海湿地以及我国滨海湿地实际存在的困扰其可持续发展的生态环境和管理问题大致相同，说明该评价体系对于评价滨海湿地类型具有较强的操作性，可以切实反映出滨海湿地面临的生态环境问题，可以为环境管理决策部门对湿地生态系统的保护和管理提供有力的技术支持，可以供其他滨海地区湿地评价时参考。

然而，为有效遏制天津滨海湿地生态系统健康的恶化态势，务必加强滨海湿地的保护与管理：（1）科学规划、合理开发滨海湿地资源，加强围填海管理，滨海湿地的开发利用应是可持续的利用，应做好滨海湿地功能区划，科学统筹、综合利用滨海资源；（2）发展绿色的生态经济，加强入海污染物控制与治理，尤其是加强对沿岸的工业污染源以及油气田开采的监督与管理，采用先进的污染控制技术，有效地控制污染物的排放，改善滨海湿地的环境质量；（3）加强滨海湿地自然保护区的建设和滩涂资源的管理，保护滨海生物多样性，尤其是对丹顶鹤等珍稀鸟类以及碱蓬湿地的保护；（4）因地制宜，优化利用滨海湿地资源，提高人工湿地综合效益。（5）增强法制建设，制定专门的滨海湿地保护法律法规，切实保障滨海湿地的管理与保护；（6）加强舆论的宣传，提高公众参与意识，让公众积极参与到滨海湿地的保护工作中来。

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