一种评价湿地公园生境健康状态的方法与流程

本发明涉及湿地公园生态保护领域，具体涉及一种评价湿地公园生境健康状态的方法。

背景技术：

湿地公园生境是湿地公园生态系统的重要组成部分，是湿地公园内生物赖以生存的基础。湿地公园的定位决定了湿地公园内生境的保护与营建、人类行为的引入与干扰将长期并存于湿地公园生境中。当前已有的关于湿地健康评价的专利研究多集中于大尺度的河流湿地、湖泊湿地及海域湿地，且在评价方法的选择上，大多选择单一因子指示法作为评价方法以反映湿地生态系统健康状态。针对湿地公园这一场地尺度的健康评价研究较少，其评价方法与评价指标的选择也未能全面的考虑到湿地公园复杂的社会-经济-自然生态系统特点。湿地公园生境健康是湿地公园健康、可持续发展的核心，因此对湿地公园生境展开健康评价研究具有现实意义。

伴随着城市化的迅猛进程，城市生态环境受到极大冲击，城市中适宜动物的空间也逐渐缩小。在健康中国与生态文明建设的大背景下，政府对湿地环境保护的政策支持越发明显，依托湿地资源的湿地公园也迎来建设高峰期。然而，随着对湿地的人为干扰日益显著，不少湿地公园生境超出了自身的承受能力，面临着湿地面积减少、生境严重破坏等威胁。因此，如何了解湿地公园生境的健康状况，并对其展开健康状态管理以维持湿地公园稳定的生态系统，是目前在推动湿地公园建设与保护过程中面临的重要问题，也是湿地公园可持续、健康发展的核心问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的首要目的是提供一种评价湿地公园生境健康状态的方法。基于上述目的，本发明至少提供如下技术方案：

一种评价湿地公园生境健康状态的方法，其包括以下步骤：

收集湿地公园的基本特征参数，获得湿地公园生境的退化情况，并依据所述退化情况制定所述湿地公园的恢复目标；

采用频率统计法选择湿地公园生境健康评价的指标，依据所述指标构建包含有目标层、准则层以及指标层的三层次结构模型；

基于所述基本特征参数推演所述准则层指标以及所述指标层指标的权重值，并基于所述基本特征参数以及恢复目标制定所述湿地公园生境的评价标准以及对所述指标层指标进行分级；

基于所述评价标准获得所述湿地公园指标层指标的现场监测评价分值，依据所述现场监测评价分值获得所述准则层的评价分值，并基于所述准则层的评价分值获得所述湿地公园生境健康进行综合评价得分；

基于所述湿地公园生境健康综合评价得分，从所述湿地公园生境健康评价的准则层指标方面对所述湿地公园的生境健康提供优化策略。

进一步的，所述基本特征参数包括水文、水质、土壤、动植物多样性以及景观特征数据。

进一步的，所述准则层b表征湿地公园生境健康的主要层次，从不同方面反映湿地公园生境的健康水平，所述准则层b的指标包括水体特征b1、土壤特征b2、动物特征b3以及植物特征b4；所述指标层c是最基本的层次结构，直接反映湿地公园生境健康状态，所述指标层c的指标包括水质c1、水深c2、水位c3、流速c4、水的盐度变化率c5、水体富营养化程度c6、土壤性状c7、土壤透水率c8、周边噪声质量c9、鸟类种类c10、鸟类栖息地条件c11、水生植物比例c12、本土植物比例c13、植物多样性c14、入侵物种c15。

进一步的，基于所述基本特征参数推演所述准则层以及所述指标层的指标权重值具体包括：所述准则层指标的权重值为等值，所述指标层指标的权重值为其上一级权重值相对于所述指标层中各级指标数量的均分值。

进一步的，所述分级包括“健康、亚健康、脆弱、疾病以及恶劣”五个等级。

进一步的，所述湿地公园生境的评价标准为：

进一步的，所述准则层评价分值采用以下方法获得：

①水体特征层的评价分值计算：

gci＝gnci×wci(i＝1，2，3，4，5，6)

其中，g为水体特征指标的评价得分；gci为水体特征指标ci的标准化评价得分；gnci为水体特征指标ci的现场监测评价分值，wci为指标ci的权重，wb1为水体特征b1的权重；

②土壤特征层的评价分值计算：

fci＝fnci×wci(i＝7，8)

其中，f为土壤特征指标的评价得分；fci为土壤特征指标ci的标准化评价得分；fnci为土壤特征指标ci的现场监测评价分值，wci为指标ci的权重，wb2为土壤特征b2的权重；

③动物特征层的评价分值计算：

eci＝enci×wci(i＝9，10，11)

其中，e为动物特征指标的评价得分；eci为动物特征指标ci的标准化评价得分；enci为动物特征指标ci的现场监测评价分值，wci为指标ci的权重，wb3为动物特征b3的权重；

④植物特征层的评价分值计算：

kci＝knci×wci(i＝12，13，14，15)

其中，k为植物特征指标的评价得分；kci为植物特征指标ci的标准化评价得分；knci为植物特征指标ci的现场监测评价分值，wci为指标ci的权重，wb4为植物特征b4的权重。

进一步的，所述湿地公园生境健康评价的综合评价得分计算如下：

p＝(g+f+e+k)/4

其中，p为湿地公园生境健康评价的综合得分；其中0-1分为恶劣状态，1-2分为疾病状态，2-3分为脆弱状态，3-4分为亚健康状态，4-5分为健康状态。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

本发明提供的评价湿地公园生境健康状态的方法从水体、土壤、动物以及植物多个方面全面的考虑了湿地公园复杂的社会-经济-自然生态系统特点，评价湿地公园生境的健康状况。且该方法提供了评价湿地公园的评价标准，在湿地公园规划设计以及管理人员面对该方法时，能够容易的依据该评价标准判断湿地公园生境健康评价中的问题，指导湿地公园生境恢复。该方法易操作、可实施性强，解决了现有技术中对湿地公园生境健康评估的滞后性。

附图说明

图1为本发明基于评价湿地公园生境健康状态的方法流程图。

图2为本发明湿地公园生境健康评价结构模型图。湿地公园生境健康评价的层次结构模型

图3为本发明实施例中小鸟天堂湿地公园水文现场调研图。

图4为本发明实施例中小鸟天堂湿地公园水样记录图。

图5为本发明实施例中小鸟天堂湿地公园土壤实地勘测与取样测量图。

图6为本发明实施例中小鸟天堂湿地公园水质监测仪。

图7为本发明实施例中小鸟天堂湿地公园土壤取样点。

图8为本发明实施例中小鸟天堂湿地公园准则层评价健康得分。

图9为本发明实施例中小鸟天堂湿地公园指标层各指标的标准化评价得分。

具体实施方式

下面来对本发明做进一步详细的说明。

本发明一种基于评价湿地公园生境健康状态的方法的流程图如图1所示，其包括如下步骤：

步骤一、收集湿地公园的基本特征参数，依据所述基本特征参数获得湿地公园生境的退化情况，并依据所述退化情况制定所述湿地公园的恢复目标。

湿地公园基本特征参数的收集是指收集和现场观测湿地公园生境的水文、水质、土壤、动物、植物多样性和景观特征数据，依据收集到的数据了解湿地公园生境的退化状况。根据湿地公园生境的退化状况，制定湿地公园生境在水体特征、土壤特征、动物特征及植物特征方面的恢复目标，恢复目标的制定体现湿地公园的社会功能需求性和技术可行性。

步骤二、采用频率统计法选择所述湿地公园生境健康评价的指标，依据所述指标构建包含有目标层、准则层以及指标层的三层次结构模型。

频率统计法是一种公知的方法，采用频率统计法选择与湿地公园生境健康评价相关且引用次数大于5的文献，对文献中用到的评价指标进行使用频度分析，筛选频度大于30％的指标，建立候选指标库，并根据湿地公园生境健康评价指标筛选的科学性、整体性、可操作性原则进行进一步筛选，最终确定指标层指标。

如图2所示，湿地公园生境健康评价结构模型分为三个层次，即目标层a、准则层b和指标层c，其中：目标层a是层次结构的最高级别，反映湿地公园生境健康状态的综合评价指数。准则层b是表征湿地公园生境健康的主要层次，从不同方面反映湿地公园生境的健康水平，包括的指标有：水体特征b1、土壤特征b2、动物特征b3、植物特征b4。指标层c是最基本的层次结构，包括的指标有：c1—c15，能够直接反映湿地公园生境健康状态。

其中，准则层指标水体特征b1包括六种指标层指标：水质c1、水深c2、水位c3、水的流速c4、水的盐度变化率c5、水的富营养化程度c6、；准则层指标土壤特征b2包括两种指标层指标：土壤性状c7、土壤透水率c8；准则层指标动物特征b3包括三种指标层指标：周边噪声质量c9、鸟类种类c10、鸟类栖息地环境c11；准则层指标植物特征b4包括四种指标层指标水生植物比例c12、本土植物比例c13、入侵物种数量c14、植物多样性c15。

各指标层指标的详细说明为：

c1水质：从质量的水平层面上对湿地系统的水文做出评价，主要是根据总氮、总磷、cod等要素的测量，最后得到水质的等级。

c2水深：水深条件是构成湿地环境的的主要因素，一定程度上反应了湿地蓄水能力以及植物生长环境。湿地公园所处地区水位及水深易受到降雨，海水以及台风等自然因素干扰，因此水深条件测量时应注意最高水位高度以及持续时间。

c3水位：湿地水位梯度和水位波动是湿地的典型扰动特征之一。水位通常能够通过干扰植物生存环境以及生态安全来影响湿地。以水位高度来表示。

c4流速：水体流速是公园内水体的一个重要特性，能够对水体内的营养盐(氮和磷)，叶绿素a浓度，ph，溶解氧的分布产生影响。是水体性质的一个关键指标。

c5水的盐度变化率：水的盐度浓度影响湿地公园咸淡水交界处的湿地生境，盐度的变化直接影响着在此生境类型生长的植物和动物。

c6水体富营养化程度：水体富营养化是水体污染的一种表现，水体透明度能够对水体富营养化程度做初步判断。

c7土壤性状：从土壤的有机质含量、盐分含量等指标来考虑，结合土壤类型划分来衡量，采用定性与定量研究相结合。

c8土壤透水率：土壤对地表径流和降水的入渗和吸收能力的体现，指标高低能够代表水文情况以及植物生存环境的好坏。

c9周边噪声质量：主要针对噪音对鸟类的影响进行研究，包括实地测量各个分区噪音源(包括周边居住区噪音，游客噪音和游船发动机噪音等)噪音分贝数，结合国家噪音要求进行定量描述。

c10鸟类种类：鸟类是湿地公园动物中的主要对象，鸟类数量的多少能够反映出湿地公园的生态健康状况，用目的湿地鸟类种数和湿地公园所在地区鸟类种数的比值定量描述。

c11鸟类栖息地条件：良好的鸟类栖息地条件能够吸引更多的鸟类，增加鸟类多样性。根据栖息地的景观构成，其优良状况可根据面积与退化率做定性与定量结合的描述。

c12水生植物比例：湿地水生植物包括耐湿植物、挺水植物、浮水植物、沉水植物和漂浮植物，水生植物的变化往往能够对水底基质和水质造成改变从而影响水文，一定量的水生植物能够再生态和景观营造上对湿地公园带来益处，对它的研究可以采取定性与定量相结合的方式。

c13本土树种比例：地带性植物，最能够反映场地的植被特色，具有生态表现作用。其覆盖率比率能够反映湿地公园的健康状况，可定量描述，用百分比表示。

c14植物多样性：可表示湿地生态系统的稳定程度。用湿地公园内植物物种种类占其所在地区植物种数的百分比状况来衡量。

c15入侵物种种类：外来物种的种类在一定程度上能够代表湿地外来物种的入侵程度。

步骤三、基于所述基本特征参数直接推演所述准则层指标以及所述指标层指标的权重值，并基于所述基本特征参数以及恢复目标制定所述湿地公园生境的评价标准以及对所述指标层指标进行分级

(1)确定指标层指标权重值

依据对湿地公园的长期监测(2010年—2016年)获得的基本特征参数的调研数据，运用直接推演法得出核心评价指标的权重值可赋为等值。即b1水体特征的权重wb1、b2土壤特征的权重wb2、b3动物特征的权重wb3、b4植物特征的的权重wb4均赋值为1。

指标层指标的权重值为其上一级权重值相对于其指标层中各级指标数量的均分值。即指标层的水质c1、水深c2、水位c3、水的流速c4、水的盐度变化率c5、水的富营养化程度c6相对于准则层水体特征b1的权重分别为wc1、wc2、wc3、wc4、wc5、wc6，其权重值均为1/6。指标层的土壤性状c7、土壤透水率c8相对于准则层土壤特征b2的权重分别为wc7、wc8，其权重值均为1/2。指标层的周边噪声质量c9、鸟类种类c10、鸟类栖息地条件c11相对于准则层动物特征b3的权重分别为wc9、wc10、wc11，其权重值均为1/3。指标层的水生植物比例c12、本土植物比例c13、植物多样性c14、入侵物种种类c15相对于准则层植物特征b4的权重分别为wc12、wc13、wc14、wc15，其权重值均为1/4。

(2)制定湿地公园生境指标层指标的评价标准与分级

指标层指标的评价标准的分级，是根据湿地公园生境现状和恢复目标之间的差距，同时参照河流湖泊湿地生态系统评价标准，共划分为“健康，亚健康，脆弱，疾病，恶劣”五个等级，分别赋予5—0的分值。

其指标层指标的评价标准的制定主要参考了以下几点：

①依据国家标准、行业规范确定，如依据地表水环境质量标准(gb3838—2002)、中华人民共和国行业标准—土壤侵蚀分类分级标准(sl190—2007)等来确定；②参考国内外相关研究，寻找认可度较高的评价依据；③基于湿地公园所在地区的历史背景，查阅当地历史资料如水文资料等来确定。

表1湿地公园生境健康指标层指标的评价标准

依据该评价标准即可获得指标层指标的标准化评价分。

步骤四、基于所述评价标准获得所述湿地公园指标层指标的现场监测评价分值，依据所述现场监测评价分值获得所述准则层的评价分值，并基于所述准则层的评价分值获得所述湿地公园生境健康综合评价得分。

(1)对湿地公园生境的水体特征、土壤特征、动物特征、植物特征的评价指标进行现场监测，参考已制定的指标评价标准(表1)，得到指标层指标的评价值。具体计算步骤如下：

①水体特征层的评价分值计算：

gci＝gnci×wci(i＝1，2，3，4，5，6)

其中，g为水体特征指标的评价得分；gci为水体特征指标对应的指标层指标ci的标准化评价分；gnci为水体特征指标对应的指标层指标ci的现场监测评价分值，wci为指标ci的权重，wb1为水体特征b1的权重。

②土壤特征层的评价分值计算：

fci＝fnci×wci(i＝7，8)

其中，f为土壤特征指标对应的指标层指标的评价得分；fci为土壤特征指标对应的指标层指标ci的标准化评价分；fnci为土壤特征指标对应的指标层指标ci的现场监测评价分值，wci为指标ci的权重，wb2为土壤特征b2的权重。

③动物特征层的评价分值计算：

eci＝enci×wci(i＝9，10，11)

其中，e为动物特征指标对应的指标层指标的评价得分；eci为动物特征指标对应的指标层指标ci的标准化评价分；enci为动物特征指标对应的指标层指标ci的现场监测评价分值，wci为指标ci的权重，wb3为动物特征b3的权重。

④植物特征层的评价分值计算：

kci＝knci×wci(i＝12，13，14，15)

式中：k为植物特征指标对应的指标层指标的评价得分；kci为植物特征指标对应的指标层指标ci的标准化评价得分；gnc1为植物特征指标对应的指标层指标ci的现场监测评价分值，wci为指标ci的权重，wb4为植物特征b4的权重。

(2)将各准则层指标对应的指标层指标的评价得分相加后，取其均值获得湿地公园生境健康评价的综合评价得分。

p＝(g+f+e+k)/4

将湿地公园生境健康评价的综合得分0-5分划分为健康，亚健康，脆弱，疾病和恶劣5个等级。其中0-1分为恶劣状态、1-2分为疾病状态、2-3分为脆弱状态、3-4分为亚健康状态、4-5分为健康状态。

步骤五、基于湿地公园生境健康的综合评价得分，从湿地公园生境的水体特征、土壤特征、动物特征、植物特征指标层方面对湿地公园的生境健康状态提出针对性的优化策略。

接下来以广东新会小鸟天堂国家湿地公园为例，更详细介绍本发明一种评价湿地公园生境健康状态的方法。

通过收集和现场观测小鸟天堂国家湿地公园生境的水文、水质、土壤、动、植物多样性和景观特征数据资料，了解湿地公园生境的退化状况。

根据湿地公园生境的退化状况，制定湿地公园生境在水体特征、土壤特征、生物特征及植物特征方面的恢复目标，恢复目标的制定体现湿地公园的社会功能需求性、经济支撑性和技术可行性。

采用频率统计法取小鸟天堂湿地公园生境健康评价的核心指标，构建三个层次的湿地公园生境健康评价指标层次结构模型。

所述湿地公园生境健康评价的层次结构模型分为三个层次，即目标层a、准则层b和指标层c，其中：目标层a是层次结构的最高级别，反映湿地公园生境健康状态的综合评价指数。准则层b是表征湿地公园生境健康的主要层次，从不同方面反映湿地公园生境的健康水平，包括水体特征b1、土壤特征b2、动物特征b3、植物特征b4。指标层c是最基本的层次结构，包括c1—c15,能够直接反映湿地公园生境健康状态。

依据对小鸟天堂湿地公园的长期数据监测，数据推演得出水体特征b1、土壤特征b2、动物特征b3、植物特征b4的准则层指标的权重可赋为均值1.0，指标层的权重值可计算为其上一级权重值相对于各级数量的均分值。同时基于相关规范文件与小鸟天堂湿地公园的历史数据统计，对评价指标进行分级和标准化处理，制定湿地公园生境健康评价标准。

收集小鸟天堂国家湿地公园的基础资料与现场实地测量。

小鸟天堂国家湿地公园内的主要游览方式为步行和游船，根据公园内分区和周边环境情况，于2015年和2016年分别设立5个和11个测点进行横向与竖向的对比，后者为前者的对比补充调研，为健康评价打下基础，本次评价采用数据为2016年获得数据。调研时间为早上8:00-下午14:00。

现场调研：水文特征测量根据游船路线，以此对测点做水深、水位、流速等现场测量如图3所示，并通过取样做水质测量、水的盐度测量如图4所示。水样在现场取样后带回进行沉淀观察，ph及cod含量检测，现场取11个测点a、b、d、e、f1、g、h、iam、ipm、f2am、f2pm。

土壤要素根据现场观察和仪器测量，辨别土壤类型以及各种理化性质，如图5为土壤实地勘测与取样测量。

动物特征方面，以对鸟类的研究为主，结合相关文献和在观鸟楼上的现场观测统计数据进行研究，并且对相关鹭鸟栖息环境进行拍照分析。植物特征主要是以观察统计法，分每个片区进行统计，尤其关注水生植物、本地树种、生产类植物和入侵植物的情况。

小鸟天堂生境健康评价要素分析

水文特征分析

根据测点位置测量水深，取样并对样品做颜色、气味、浑浊度、ph、cod检测。如图6所示，其中ph和cod采用的是phs-3cph计(图6中的a)和xj-i型cod消解仪(图6中的b)以及数据微型电脑cod多参数水质快速检定计(图6中的c)。检测结果与标准对比得出，小鸟天堂湿地公园水质等级为优iii级。

土壤特征分析

小鸟天堂所在地区的土壤以红壤为主，较少有搬运的人工土壤，其土壤环境有利于夜鹭、池鹭、牛背鹭和小白鹭等鸟类生存的榕树生存成长。本次调研土壤取样根据陆上路线近驳岸边取的样本土壤并分析，如图7，得到表2的小鸟天堂湿地公园土壤实测数据。

表2小鸟天堂实地公园土壤实测数据

资料考究和研究测定表明，小鸟天堂湿地公园内土壤有机质含量在10-15g/kg的范围内，透水率属于中等水平。

动物特征分析

小鸟天堂湿地公园中的动物以鹭鸟为主，因此在对动物的研究中，只针对鹭鸟进行观测评价。作为东部候鸟迁徙路线上重要的一环，通过对小鸟天堂内鹭鸟的实地调研,其结果表明，小鸟天堂内共有96种鸟类，占珠三角鸟类种数的61.9％，隶属14目、34科、68属，其中以非雀形目鸟为主。留鸟占总种数的51.04％，说明区域气候条件及环境特征适合鸟类的繁殖、栖息。非雀形鸟居多(占57.3％),主要为鹭科鸟类和鸻鹬类水禽3种，其中游禽6种，涉禽29种，群落结构符合湿地生态系统特征。

植物特征分析

湿地公园内以人工植被为主,通过对小鸟天堂植物物种的调查，统计得出高等植物种类共有67种，覆盖率达到52.38％。在珠江三角洲区域，其高等植物多样性为10.7％。水生植物种类较多，但是总体来说分布较为稀疏，覆盖率较低，从卫星地图上统计得覆盖率约为13.69％。

小鸟天堂健康评价结果分析

基于对小鸟天堂评价指标的实地调研与判断，参考已制定的指标评价标准，，分数按照健康，亚健康，脆弱，疾病和恶劣分别赋予5-0的分数，得出各指标和准则层的标准化评价得分如图8-9所示。

将各准则层指标对应的指标层指标的得分加权，求平均计算得出小鸟天堂生境总体健康得分为3.245，属于亚健康的级别。

评价结果显示，在小鸟天堂湿地生境健康评价中，其动物特征得分3.73较符合湿地公园生境健康标准，但植物特征中的指标存在一定问题，评价得分仅为2.75，处于脆弱阶段。由图9可得，制约因素主要是水生植物覆盖度、植物多样性、入侵物种种类。

本发明利用健康评价指标层次结构模型对小鸟天堂湿地公园的生境进行状态评价，根据评价结果中各个评价指标的得分高低，可直观地看到其不足，并可依此有针对性的反映到设计或管理层面的具体对象，对小鸟天堂的生境健康问题提出相应的管理策略。

基于健康评价的湿地公园生境设计优化策略

以国家湿地公园管理规范中的“保护优先，科学修复，合理利用，持续发展”为总则，对评价结果中评分较低的相关指标做针对性设计优化建议。结合小鸟天堂自身特征，从湿地公园生境的水体特征、土壤特征、动物特征、植物特征四方面进行设计优化。小鸟天堂湿地公园生境健康管理调控策略如表3所示。

表3小鸟天堂湿地公园生境健康管理调控策略

水的生境营造优化主要是针对目前指标层水的富营养化程度、水位得分低导致的安全隐患等问题，提出控制水位以增强自身安全功能、水文调节功能，增加小鸟天堂的补水系统。由于水生植物覆盖程度以及植物多样性指标得分远低于均值，考虑根据园内不同类型功能区的特征，有针对性的选取观赏型植物与生态型植物。小鸟天堂土壤性状良好，适合当地本土树种的生长，可考虑优化未来纳入范围的农田、保留蕉树和果树的种植设计。评价结果中周围噪声得分为1，处于疾病状态，考虑其噪声来源于螺旋桨和人类活动，可通过更改游船路线、避免环绕核心保护区的方式保护鸟类。由此可见，本发明的方法面向湿地公园规划设计与管理人员，具有易操作、可落实推广的特点，可以指导湿地公园生境恢复，有效解决湿地公园生境健康评价中的问题，利于环境保护。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。