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基于集对分析与三角模糊数的滨海湿地生态系统健康评价
彭涛1, 2，陈晓宏3，王高旭2，李英海1，刘冀1
【摘 要】摘要：滨海湿地是海洋和陆地相互作用形成的生态交错带，对自然环境变化和人类活动作用响应最为敏感，使其成为相对脆弱的生态系统。科学评价滨海湿地生态系统健康状况及其胁迫因子，对湿地生态系统恢复重建与可持续发展具有重要的现实意义。针对湿地生态系统评价问题的不确定性和模糊性特征，运用压力-状态-响应（PSR）模型构建滨海湿地生态系统健康评价指标体系，运用层次分析法确定了各指标的权重，根据集对分析原理定量描述评价样本与评价标准等级之间隶属关系的模糊性，利用分段三角模糊数表示集对差异度系数的连续变化过程和不确定性，进而建立了基于集对分析与三角模糊数耦合的滨海湿地生态系统健康评价模型，并将该模型应用于海兴湿地生态系统健康现状评价。结果表明：海兴湿地生态健康综合联系数为-0.380，相应的级别特征值为 3.760，系统整体处于一般病态水平。其中压力系统、状态系统和响应系统的级别特征值分别为3.580、3.976和2.948，说明海兴湿地生态系统的自然状态受到了人类活动过度干扰，外界胁迫引起系统的结构失调和服务功能衰退。影响系统健康的主要因子为农药施用强度、水资源开发利用率、湿地面积退化率、水体富营养化、环保投资占GDP比重、湿地保护意识等。该模型计算过程简单直观，评价结果客观合理，在湿地生态系统健康评价中具有参考价值。
【期刊名称】生态环境学报 【年(卷),期】2014(000)006 【总页数】6
【关键词】生态系统健康；集对分析；三角模糊数
湿地被誉为“地球之肾”，是地球表层最独特的生态系统和过渡性景观。滨海湿地是海陆相互作用下的具有典型生态“边缘效应”的地带，是自然界中生物多样性最丰富、生产力最高的湿地生态系统之一，在调节区域气候、养护渔业资源、净化环境、防止海岸侵蚀和海水入侵、维持生物多样性等方面发挥着十分重要的作用（何文珊，2008）。然而，随着沿海社会经济的迅速发展，快速城市化、大规模围填海活动、港口码头的建设以及海洋环境污染等人类不合理活动使得滨海湿地日益萎缩，滨海湿地健康严重受损。因此，对滨海湿地生态健康进行诊断和评价，对于湿地生态系统的修复和可持续利用具有重要意义。 湿地生态系统健康已成为国内外湿地科学研究的前沿和热点之一（江春波等，2007）。目前，生态系统健康评价方法主要有指示物种法和指标体系法。指示物种法根据生态系统关键物种、特有种的数量、生产力、结构功能指标等来描述湿地生态系统的健康状况（孔红梅等，2002）。鱼类、海草、硅藻、大型无脊椎动物等常作为指示物种来评价湿地生态系统的健康程度。指示物种法简便易行，是评价自然生态系统的较好方法，但是指示物种的筛选标准和指示效果尚不明确（马克明等，2001）。指标体系法克服了指示物种法的缺点，它根据生态系统的特征及其功能建立指标体系进行定量评价，近年来在国内外湿地健康评价中得到广泛应用。Costanza等（1992）提出了包括活力、恢复力和组织等3个指标在内的生态系统健康指数。澳大利亚学者选择环境本底质量、环境变化趋势和经济变化趋势等方面的指标对流域湿地生态系统健康状况进行定量评价（Walker和Reuter，1996）。近10年来美国环保署（EPA）提出了3个层次的湿地健康评价方法及相应的指标体系，即 LevelⅠ，Ⅱ，Ⅲ，评价结
果可以实现相互验证（Breaux等，2005）。近年来国内学者在湿地生态系统健康评价指标体系的理论和方法方面取得了一些进展。针对湿地生态系统健康评价具有不确定性和模糊性特征，属性理论法（邓睿清，2011）、灰色聚类法（李晴新等，2010）、模糊综合评价法（陈铭等，2007；李淑娟和孟芬芬，2011）等被广泛应用到湿地生态系统健康定量评价研究中。但这些方法主要是基于线性加权平均而进行的综合评判，使评价结果趋于均化，且对于相邻指标存在的差异性不能很好地区分（陈守煜等，2011）。赵克勤（2000）提出的集对分析理论是处理不确定性问题的有效系统分析方法，但传统的集对分析理论不能很好区分同一等级间的差异度系数，而三角模糊数定量表示差异度系数的连续变化过程具有优越性（汪明武等，2011）。因此，本文综合运用集对分析与三角模糊数理论，采用分段三角模糊数定量描述评价等级标准的模糊性和联系数的差异度分量系数的连续变化过程，以客观真实反映滨海湿地健康状况和退化机理。
1 滨海湿地生态系统健康评价指标体系的建立
1.1 评价指标体系构建
滨海湿地生态系统是涉及自然、经济和社会等多方面相互联系又彼此制约的复杂巨系统。20世纪80年代末，经济合作与发展组织（OECD）和联合国环境规划署（UNEP）针对环境指标研究提出“压力-状态-响应”(Pressure-State-Response，PSR)模型（Rainer，2000）。由于 PSR模型具有较强的逻辑因果关系和系统性，因此被认为是用于环境指标组织和环境现状汇报最有效的框架。从PSR概念模型出发，在遵循整体性、敏感性、科学性和可操作性等指标遴选原则的基础上，构建反映滨海湿地生态系统健康水平的压力、状态和响应指标