湖濱帶生態(tài)健康驅(qū)動因子

1、湖濱帶生態(tài)健康驅(qū)動因子湖濱帶屬于水陸生態(tài)交錯帶，天然的湖濱帶由陸向輻射帶、水位 變幅帶和水向輻射帶組成1,是湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對 維持湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康和改善水環(huán)境功能具有積極作用。由于防洪需 要，我國許多湖泊在湖濱帶中修建了防洪大堤，破壞了湖濱帶原有生 態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和完整性，阻斷了水陸生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能 量流動和信息傳遞，嚴(yán)重影響了湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮，導(dǎo)致了 湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)退化，影響了湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)健康。大堤型湖濱帶的 生態(tài)系統(tǒng)健康退化現(xiàn)象己引起廣泛關(guān)注2,科學(xué)識別大堤型湖濱帶 生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)的驅(qū)動因子是開展湖濱帶生態(tài)修復(fù)的必要前提，然 而該方而的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。太

2、湖是我國的大型淺水湖泊，73%以上 的岸帶都修建了防洪大堤，其余部分臨近山體，太湖的湖濱帶屬于典 型的大堤型湖濱帶。本文以太湖為例，運用驅(qū)動因子的識別方法，分 析影響其湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)健康的主要驅(qū)動因子，旨在為我國類似湖泊 湖濱帶的驅(qū)動因子分析提供一定借鑒。1驅(qū)動因子識別方法的選擇驅(qū)動因子是指影響事物發(fā)展或狀態(tài)的關(guān)鍵性的內(nèi)在動力或外在力 量。就生態(tài)系統(tǒng)而言，影響其狀態(tài)的因子可以分為自然因子及人為因 子兩大類，前者主要包括溫度、風(fēng)力、波浪、大氣沉降等，后者主要 包括人口、經(jīng)濟、社會活動，以及與其相關(guān)的環(huán)境污染、土地利用變 更等30然而并非所有影響因子都是驅(qū)動因子，對于簡單系統(tǒng)中的 驅(qū)動因子是可以直

3、接判斷的，但是對于生態(tài)等復(fù)雜系統(tǒng)則需要借助統(tǒng) 計分析的方法，研究特征變量之間的相關(guān)關(guān)系，識別出哪些是起到關(guān) 鍵作用的驅(qū)動因子。與社會經(jīng)濟學(xué)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相比，環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué) 領(lǐng)域?qū)τ隍?qū)動因子的研究相對薄弱，對于環(huán)境、生態(tài)驅(qū)動因子的概念 及其識別方法尚不成熟。有些研究沒有深入理解“驅(qū)動因子的含義， 而直接用“影響因子作為“驅(qū)動因子加以詮釋。有些研究沒有正確理 解統(tǒng)計學(xué)方法的原理，而采用簡單相關(guān)系數(shù)法來識別“驅(qū)動因子。另 外應(yīng)用“主成分分析方法來直接研究驅(qū)動因子也欠妥，首先主成分 分析是對表征事物現(xiàn)狀的多個指標(biāo)(注意不是有驅(qū)動傾向的影響因 子)進行降維篩選的過程，例如從10個水質(zhì)指標(biāo)中篩選45個能盡

4、量反映水質(zhì)現(xiàn)狀的指標(biāo)，而不是篩選能引起水質(zhì)發(fā)生變化的驅(qū)動性影 響因子;其次,“主成分分析所篩選的幾個主成分之間是沒有相關(guān)性的, 而在生態(tài)、環(huán)境、社會等領(lǐng)域驅(qū)動因子間的相關(guān)性是很難避免的，因 此就可能錯誤的舍棄真正的驅(qū)動因子。所以，運用正確的統(tǒng)計方法確 定真正的驅(qū)動因子是十分重要的。驅(qū)動因子的確定通常經(jīng)過以下2個步驟:(1)影響因子的定性篩選： 是指在眾多因子中篩選出有可能影響評價目標(biāo)的因素，篩選原則是盡 量全而并且有依據(jù)的考慮可能的影響因素。(2)驅(qū)動因子的確定及驅(qū)動 力大小排序:社會經(jīng)濟領(lǐng)域的大量研究顯示最被認(rèn)可的2種方法是“多 元線性逐步回歸法和“偏相關(guān)系數(shù)法 4。前者是在因變量與自變 量

5、（影響因子）之間建立多元回歸方程，通過逐步回歸法確定驅(qū)動因子， 即每引入一個變量同時檢驗方程中各個自變量的顯著性，合格保留、 不顯著剔除，反復(fù)進行直到再沒有顯著的變量可以引入為止5。各 驅(qū)動因子的影響力大小可以通過比較各自標(biāo)準(zhǔn)偏回歸系數(shù)來確定。后 者“偏相關(guān)系數(shù)法是通過固定因變量與其中一個自變量以外的其他 變量對它們的影響以后，這兩個變量之間的相關(guān)關(guān)系，它反映了事物 間的木質(zhì)聯(lián)系。描述這種關(guān)系的強度指標(biāo)為偏相關(guān)系數(shù)，絕對值越大， 偏相關(guān)程度越大。研究證明對于在二元回歸中兩者相對大小始終一致, 而在自變量個數(shù)超過2個的回歸模型中兩者得出驅(qū)動因子的驅(qū)動力 相對大小卻不一定完全一致6。在兩者結(jié)果不一

6、致的時候還需追蹤 數(shù)據(jù)樣本的波動性、與實際情況的相符性進行選擇判斷。鑒于以上情 況，本研究在定性篩選影響因子后，分別采用了“多元線性逐步回歸 法和“偏相關(guān)系數(shù)法確定太湖湖濱帶的生態(tài)系統(tǒng)健康狀況驅(qū)動因子 及驅(qū)動力大小順序。2驅(qū)動因子的確定2. 2影響因子的定性篩選影響因子的定性篩選范圍是依據(jù)評價目標(biāo)本身的特點而定的，既 要有代表性又要兼顧獲取的可能，篩選過少的影響因子可能造成真正 的驅(qū)動因子缺失，但篩選過多的影響因子無疑會增加不必要的工作量。 與其它大尺度的研究區(qū)域(例如喀斯特地形區(qū)、沙漠化地區(qū)等)相比， 太湖湖濱帶的范圍是周長405km,寬度僅為50-100m不等的環(huán)形區(qū) 域，且有環(huán)湖大堤的阻

7、隔，外界環(huán)境對湖濱帶的影響主要是通過入湖 河流產(chǎn)生的。在這種情況下，社會經(jīng)濟發(fā)展、人口、相關(guān)性不強的政 策行為等就可以忽略不計，因此木文著重考慮與太湖湖濱帶密切相關(guān) 的自然以及人為影響因子。另外，由于太湖湖濱帶缺少歷史實測數(shù)據(jù)， 對驅(qū)動因子的研究很難采用常見的縱向時間統(tǒng)計法，考慮到同一湖泊 湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)健康狀況在空間分布上的差異也能反映出某個影響 因子作用力的差異，因此采用“空間換時間的方法，通過研究同一時 間環(huán)太湖湖濱帶不同點位的生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)及其影響因子間的統(tǒng) 計關(guān)系來確定其驅(qū)動因子。根據(jù)多年的研究經(jīng)驗和實踐分析，選取了 太湖主體營養(yǎng)狀態(tài)、入湖河流污染負(fù)荷通量、岸帶類型、風(fēng)浪強度4 個

8、主要影響因子。(2)太湖主體營養(yǎng)狀態(tài)太湖主體的營養(yǎng)狀態(tài)是對太湖水質(zhì)的綜合性評價指標(biāo)，它的好壞 直接影響到湖濱帶的生態(tài)系統(tǒng)健康狀況，對湖濱帶的水質(zhì)、底質(zhì)、生 物都有直接的影響。例如，太湖北部湖區(qū)污染嚴(yán)重，水質(zhì)較差，呈富 營養(yǎng)狀態(tài)，其湖濱帶區(qū)植物種類單一，分布面積少，底棲動物多數(shù)為 耐污種;而東太湖湖區(qū)水質(zhì)狀況相對較好，呈輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，湖濱 帶植物種類較多，且覆蓋度大，底棲動物中耐污種相對少些。因此, 太湖主體湖區(qū)的營養(yǎng)狀態(tài)對于湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)健康狀況有較大的影 響。(2)入湖河流污染負(fù)荷通量入湖河流污染負(fù)荷是湖泊污染物的重要來源，大部分點源與面源 污染物是通過入湖河流進入湖泊的，污染物在水力坡度、密度梯度和 風(fēng)力等作用下發(fā)生遷移，與湖水尤其是處于湖濱帶的近岸湖水混合, 造成水質(zhì)下降。由于一些太湖入湖河流有隨季節(jié)反向流動的特點，因 此采用河流的污染負(fù)荷通量來表達。有研究發(fā)現(xiàn)入湖河流在近河口處 300m內(nèi)污染物濃度明顯上升,300m以外由于有較高的稀釋擴散而受 影響明顯減弱7。而太湖湖濱帶的范圍為大堤向水域5