**章 绪论
　　湿地生态系统健康属于生态功能范畴，在生态学的框架下，结合人类健康观点对生态系统特征进行描述，诊断由自然因素和人为活动引起的湿地生态系统疾病，成为湿地生态系统优化？保护和持续发展的基础。本章基于湿地生态系统健康理论分析，归纳了湿地生态系统健康的多尺度？多层次特征，从湿地生态系统的调查评估？模型模拟和健康保障等方面总结国内外湿地生态系统健康研究进展。在当前的研究基础上，湿地生态系统健康应进一步考虑大尺度的整体性评估的开展？完整的湿地生态系统模拟模型和系统性的健康保障措施，在湿地生态系统健康保护上强调系统整体性的思想。
　　**节 研究背景及意义
　　湿地是自然界重要的自然资源和生态系统，在调节气候？涵养水源？分散洪水？净化环境？保护生物多样性等方面均有着非常重要的作用。我国湿地资源丰富？分布广泛？类型齐全，国际《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》(简称《湿地公约》)划分的40种湿地类型在我国均有分布(刘红玉等，1999)。第二次全国湿地资源调查(2009~2013年)结果显示，我国现有湿地面积为5.36×107 hm2，约占陆地国土面积的5.58%；湿地植物4220种，脊椎动物2312种，其中湿地鸟类231种，湿地生物资源十分丰富。
　　然而，随着人口的快速增长和社会经济的高速发展，特别是在湿地利用中存在着只注重短期效益而忽视长期的不可持续性的现象，湿地水生态系统承受着越来越大的压力，水体污染？水资源短缺？水生态环境恶化等水危机已经严重影响居民生活并制约着社会经济的发展。从20世纪90年代开始，湿地生态系统健康成为国际生态学界的研究热点问题之一。湿地生态系统健康问题，引起各国政府与学术界的重视，健康的湿地生态系统，逐步成为重要的管理目标。
　　对湿地生态系统进行现状评估和过程模拟，进而开展湿地生态系统健康评估已成为湿地研究？保护？恢复和管理的热点问题。作为分析生态系统结构？功能特征的新方法，生态系统健康评估已逐渐成为全球生态系统管理的新目标，并成为被学术界广泛重视的一个前沿领域。湿地生态系统健康评估经历了由物理化学过程向生态系统过程转变？局域尺度向全球尺度转变的态势，即水质监测—指示物种—生态质量评估—自然-社会-经济复合系湿地生态系统健康评估？模拟与保障统综合评估的发展过程，评估原理由*初的生物学原理(生物群落及生态系统理论)发展到系统综合评估理论(吴涛等，2010)。从生态系统的结构和功能入手，将整个系统视为一个相互结合？相互作用的复合系统，探讨复合系统内不同组成子系统之间的物质和能量流动，同时研究复合系统内各组成系统的结构与功能，以及子系统本身的物质和能量流动？健康状况及对整个复合系统健康的影响，可以为协调人与自然生态系统的紧张关系？保证生态系统持续稳定发展？制定合理的湿地保护对策和提高湿地生态环境管理水平提供重要的依据与指导，成为湿地生态系统优化？建设和保护的基础。
　　第二节 湿地生态系统健康概念与特征
　　一？湿地生态系统健康概念的发展
　　湿地生态系统是一个复杂的非线性动态系统，在将健康的内涵应用到具体的湿地生态系统中时，难以给出一个较精确的定义。国内外学者对此进行了大量研究，但目前尚未取得共识。生态系统健康的思想可追溯至18 世纪80年代，苏格兰生态学家James Hutton 在关于地球是一个大的能够自身维持有机体的论文中*次提出“自然健康” (natural health)一词(肖风劲和欧阳华，2002)。20 世纪40年代，美国著名生态学家？土地学家Aldo Leopold *次提出“土地健康” (land health)的概念，并使用“土地疾病” (land disease)描述土地功能紊乱，认为研究土地健康需要正常状态的基础数据并且了解健康状态的土地如何保持自身的有机体(Leopold，1941)。20 世纪60~70年代，全球生态系统日趋恶化，生态学得到迅速发展。1982年，加拿大多伦多大学地理系暨环境研究所Lee 的论文中出现“生态系统健康” (ecosystem health)一词，把生态系统健康与恢复力？持久力相联系。生态系统健康研究开始进入学科方向的形成阶段，以厘清概念？扩展内涵为主，建立方法为辅。1988年，Schaeffer 等*次探讨了有关生态系统健康度量的问题，认为生态系统健康就是生态系统没有病痛反应，稳定且可持续发展，而生态系统疾病是指生态系统的组织受到损害或削弱。生态系统疾病，正如人生病一样，有短期和长期以及主要和次要之分。如果生态系统的自动平衡修复机制不完善以至于病态发展到疾病，那么这种疾病就要受到关注。随后，Rapport (1989)发展了这种观点，使之更进一步成为生态系统水平上的危难和综合病症，认为生态系统健康是指一个生态系统所具有的稳定性和可持续性，其将生态系统健康与系统功能联系起来。国际生态系统健康学会将其定义为生态系统没有病痛反应，稳定且可持续发展，即生态系统随着时间的进程有活力且能维持其组织及自主性，在外界胁迫下容易恢复。1992年，Costanza 等研究认为，生态系统健康应包含新陈代谢？多样性？平衡力和恢复力，此外，Costanza 等提出用活力(vigor，V)？组织力(organization，O)和恢复力(resilience，R)组装生态系统健康指数，开创了生态系统健康评估指标综合化的先河。Cairns 等(1993)开始在时间尺度上划分生态系统健康水平，将其分为预警？适宜度和诊断三类。
　　然而，以上针对生态系统健康提出的定义倾向于强调湿地生态系统的生态学方面，更为综合的考虑是将湿地看作一个自然-社会-经济复合生态系统，考虑人类健康和社会经济等因素。Rapport 等(1998，1999)论述了人类活动和生态系统健康的关系，认为生态系统健康是能够满足适宜标准的生态系统状态。Norris 和Thoms (1999)认为生态系统健康依赖于社会系统的判断，应考虑人类福利要求。我国学者崔保山和杨志峰(2001)在总结生态系统健康概念各种表述的基础上进一步提出了考虑人类需求和人类健康发展的生态系统健康定义，认为湿地生态系统健康或湿地健康，是指系统内的关键生态组分和有机组织保存完整，且很少生病，在一定的时空尺度内对各种扰动能保持弹性和稳定性，整体表现出多样性？复杂性？活力和相应的生产率；既可以自我持续发展，从各种不良环境扰动中自行恢复，又具有提供特殊功能的能力，即健康的湿地生态系统应表现出功能整合性。总体而言，由于生态系统是一个复杂的动态系统，其健康是一个综合的多尺度概念，是多因素的整合，生态系统健康的概念仍未统一。
　　二？湿地生态系统健康多尺度特征
　　尺度问题是当代生态学研究的核心问题之一，生态系统的格局？功能与过程研究都必须考虑尺度效应(张娜，2006)。生态系统健康属于宏观生态功能范畴，其实现与维持同样存在尺度依赖性。从维数来说，尺度包括时间尺度？空间尺度和组织尺度。时间尺度和空间尺度是指在观察或研究某一物体或过程时所采用的时间或空间单位，同时又可指某一现象或过程在时间和空间上所涉及的范围。组织尺度是生态学组织层次(如个体？种群？群落？生态系统？景观？区域和全球等)在自然等级系统中所处的位置和所完成的功能。
　　湿地生态系统健康的概念具有模糊性，没有确定的时空尺度，湿地生态系统健康的核心载体为湿地生态系统的不同组织尺度的生态过程。不同组织尺度的生态过程又具有不同的时间尺度和空间尺度，在短时间尺度和局域空间尺度上，湿地生态系统常表现出非平衡特征或“瞬变态特征”，但在更长的时间尺度和宏观尺度上则可能表现为极强的稳定性与可持续性(崔保山和杨志峰，2001)。结合水域生态系统的尺度划分，综合时间尺度和空间尺度，湿地生态系统的时空尺度可划分为微小尺度？小尺度？中尺度和大尺度4种(Habersack et al.，2000)。微小尺度的时间尺度量级为<1年，空间尺度量级为0.1~10m，多为浮游植物？浮游动物的繁殖？生长？产卵过程，以及底栖微藻的聚集过程等。小尺度的时间尺度量级为1~10年，空间尺度量级为10~ 103 m，小尺度的生态过程主要包括植物？底栖动物等的生长发育？性状适应？竞争捕食等过程。中尺度的时间尺度量级为10~湿地生态系统健康评估？模拟与保障 4104年，空间尺度量级为103~105m，其空间尺度多定义在河流河段？湖泊？爗海洋？河口等区域的范围上，其生态过程多为生态系统中次级消费者的生命周期内的生长发育栖息过程？群落及环境演替过程等。大尺度的时间尺度量级为105年，空间尺度量级为105~107 m，如整个河流流域？湖泊以及与湖泊相连的水体范围？某一海域范围等，所对应的生态过程包括生态系统进化等(李煜和夏自强，2007)。
　　崔保山和杨志峰(2003)针对湿地生态系统健康的时空尺度特征的研究提出湿地生态系统健康既具有时空统一性，也具有时空差异性。时空统一性是指某一时间(“点” 或“段”)内某一空间区域或局域湿地的健康状况，即时空的综合反应特征，强调了生态系统过去或现在对各种压力的反应及其适应结果，具有相对的静态特征，而不是“瞬变态特征”。时空差异性是指同一时间(“点” 或“段”)不同空间(“区域” 或“局域”)湿地健康的表现差异，或者指同一空间(“区域” 或“局域”)不同时间(“点” 或“段”)湿地健康的动态表现。湿地生态学研究中尺度的一大特性是它的不可推绎性，尽管不同尺度之间的空间镶嵌包容性决定了不同尺度下生态系统健康的相互关联性，但特定尺度上的生态系统健康并不能线性地还原到更小的尺度上去，反之，大尺度上的生态系统健康也不是单个小尺度上生态系统健康的简单累加。因此，选取合适的时空尺度正确反映生态系统健康的状态至关重要。
　　三？湿地生态系统健康多层次特征
　　生态系统是一个复杂的动态系统，其健康也是一个综合的？多层次的整合。由于国内外不同学者的出发点及手段不同，对湿地生态系统健康的研究侧重点也不尽相同，主要包括湿地生态系统的多样性？稳定性和完整性。
　　(一)湿地生态系统的多样性
　　Barnosky 等(2011)认为，在人类活动加剧以及极端气候频繁发生的影响下，地球已
　　经进入第六次大灭绝时代，大量物种灭绝，生物多样性急剧降低，因此在湿地生态系统健康管理中生物多样性的保护尤为重要。《生物多样性公约》(Convention on Biological Diversity)中指出，生物多样性是指所有来自陆地？海洋或其他水生态系统的活的生物体的变异性，以及它们所构成的物种内？物种间以及生态系统的复杂性。生物多样性影响及控制着生态系统功能，尽管目前关于生物多样性和生态系统功能的关系仍然不清晰，但科学界对于生物多样性的保护已经达成共识。
　　在以往关注湿地生态系统物种多样性的基础上，越来越多的研究关注其他层次的生物多样性，包括遗传多样性？发育多样性？功能多样性等，并且相关研究发现不同层次的生物多样性存在不一致性(Naeem et al.，2016)，因此，仅依靠物种多样性来评估湿地生态系统健康状态，忽略其他层次的生物多样性，可能会产生片面的见解。Nakamura 等(2017)在评估巴西伊维涅马(Ivinheima)河流的鱼类生物多样性时发现功能和系统发育多样性比物种多样性更重要。此外，生物多样性的各个层次对外界环境变化的反应速度不同(Lyashevska and Farnsworth，2012)，因此，不同层次的生物多样性在相同的环境压力下可能具有不同程度的生物多样性大小，并且即使在同一区域内，不同层次的生物多样性也可能有不同的响应趋势。

目录
前言
**章 绪论 1
**节 研究背景及意义 1
第二节 湿地生态系统健康概念与特征 2
第三节 湿地生态系统健康研究进展 6
参考文献 17
第二章 湿地水生态调查与演变趋势分析 22
**节 湿地水生态调查内容与方法 22
第二节 白洋淀湿地水生态调查与分析 37
第三节 汉石桥湿地水生态调查与分析 56
参考文献 62
第三章 湿地生态要素对水环境变化的响应关系 64
**节 响应关系分析方法 64
第二节 典型湿地大型水生植被群落与水环境因子关系 71
第三节 典型湿地浮游动物群落与水环境因子关系 75
第四节 典型湿地底栖生物群落与水环境因子关系 87
参考文献 100
第四章 典型湿地水生态系统结构稳定性评估 106
**节 湿地生态系统食物网营养结构模型构建方法 106
第二节 白洋淀食物网各营养级结构变化分析 120
第三节 白洋淀湿地食物网结构演变趋势 124
第四节 白洋淀与入淀河流食物网结构空间差异 130
参考文献 137
第五章 典型湿地生态系统服务功能评估 139
**节 典型湿地生态系统服务评估方法 139
第二节 白洋淀湿地生态景观格局变化 142
第三节 白洋淀湿地生态系统服务变化评估 147
第四节 白洋淀生态功能分区指标体系构建 154
参考文献 166
第六章 湿地生态系统健康评价 169
**节 基于综合评价法的湿地生态系统健康评价 169
第二节 基于B-IBI 的湿地生态系统健康评价 181
第三节 基于P-IBI 的湿地生态系统健康评价 188
参考文献 193
第七章 汉石桥湿地生态系统健康动态模拟 196
**节 典型水生植物生长实验研究 196
第二节 模型数据准备 203
第三节 汉石桥湿地生态模拟模型构建 212
第四节 生态修复措施模拟 228
参考文献 234
第八章 白洋淀湿地生态系统健康动态模拟 236
**节 水动力水质模拟模型构建 236
第二节 水生态模拟模型构建 254
第三节 水动力-水质-水生态联合模拟模型构建 265
第四节 不同措施下健康评估 273
参考文献 287
第九章 湿地生态系统健康保障对策 289
**节 水量保障对策 289
第二节 水质保障对策 294
第三节 水生态保障对策 299
参考文献 303__