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对中国湖泊生态系统状况和变化进行客观和科学认识是非常重要而又基础性的工作,生态系统评估正是认识和评价我国湖泊生态状况与变化的有效工具。本研究以客观评价我国典型湖泊生态系统状况和变化为目的,从东湖和太湖生态系统退化特征入手,通过分析其发生与演化的驱动机制,建立和完善湖泊生态监测与评估数据平台,并提出我国湖泊生态系统管理政策与实施策略的对策和建议。为国家和区域尺度的生态系统保护、恢复与优化管理提供有效的科学支持。通过分析研究,初步得到以下结论:
(1)基于对指标尺度、数据质量和可获得性的充分考虑,初步形成了适合于中国湖泊生态系统状况与变化评估的指标体系。该指标体系包括生态驱动力指标(5个)、生态系统规模和组分指标(9个)、生态系统功能指标,生态系统服务指标(4个)、人类福利指标(2个)等五个核心模块共20个核心指标。使用20个指标描述湖泊生态系统类型的15个方面的特征。这15个特征能够很好地涵盖湖泊生态系统的自然面积,化学和物理条件,生物组成的状态,结构以及人类从它们获取的产品和服务的数量。
(2)受自然和人为因素的双重驱动,中国湖泊无论是数量还是质量均发生了明显的变化。中国湖泊面积、数量和贮水量总体呈持续下降趋势;中国湖泊质的变化主要表现为泥沙淤积、沼泽化、盐化(重金属化)、水质污染、富营养化、酸化等生态环境问题。
(3)东湖生态系统结构和功能发生了重大的变化。水质总体表现为持续恶化;东湖水生植被严重退化,物种多样性明显下降;浮游植物变化特点表现为数量增加、生物量下降,藻类小型化,浮游植物优势种由甲藻、硅藻为主转化为以绿藻和蓝藻为主;浮游动物数量变化表现为小型浮游动物数量快速增加,大型浮游动物迅速减小,总量快速增加。太湖水体水质总体呈现快速恶化趋势,太湖蓝藻爆发已成为太湖水环境基本特征之一;高等水生植被变化特征主要表现为水生植被退化,种群减少,优势种更替变化大;浮游植物生物量不断增大,种类数逐渐减少,小型化趋势明显;浮游动物种类以原生动物和轮虫为主;太湖生态系统不同组分在时间上表现为明显的年际和季节动态变化性和湖区分布的空间分异性。
(4)武汉东湖湖泊生态系统整体状况较差,健康状况指数处于较差-中等之间。不同湖区健康状况季节变化存在差异,汤林湖区春季健康状况相对较好,夏季健康状况最差。太湖生态系统健康状况具有非常显著的年内变化(p<0.05)。具体表现为冬季和晚秋湖泊健康状况较好,健康状况指数多数处于中等和较好之间,而春季和夏季较差,健康状况指数多数处于较差-中等水平。太湖生态系统健康状况湖区差异显著(p<0.05)。东太湖是生态系统健康状况较好的湖区。西南湖区、湖心区、贡湖和河口区生态系统健康状况属于中等水平。梅梁湾、五里湖和竺山湖生态系统健康状况较差。人类活动影响程度的差异是造成太湖生态系统健康状况湖区差异的主要原因。整体上武汉东湖明显劣于太湖,尤其是秋季和冬季。
(5)武汉东湖的富营养状况略好于太湖,但是整体状况仍然属于轻度-重度富营养状态。东湖营养状况在季节变化上存在显著的差异(p<0.001)。春季和冬季营养状况相对好于夏季和秋季;营养状况湖区差异非常显著(p<0.001),水果湖营养状况最差,郭郑湖和汤林湖相对较好;太湖生态系统营养状况整体处于中度-重度富营养状态,具有非常显著的年内变化(p<0.005)。具体表现为冬季和秋季湖泊营养状况相对较好,处于轻度-重度富营养状态,而春季和夏季较差,处于中度-重度富营养状态;不同湖区营养状况差异也非常显著(p<0.001),东太湖、西南湖区和湖心区水体营养指数较低,营养状况相对较好,梅梁湾、五里湖、河口区、竺山湖和贡湖营养指数相对较高,营养状况相对较差,多数处于中度-重度富营养状态。湖泊水体营养状况空间分异总体呈现自北向南、自西向东变好的趋势。
(6)太湖和东湖湖泊生态系统的稳定度分别为6.753和5.494,生态系统目前处于中度稳定状态,抵抗外界环境的能力较弱。湖泊富营养化程度、水质、气候变化、湿地植被状况、人口增长、受胁迫状况和农药化肥的施用是影响湖泊生态系统稳定性的重要因素。
(7)以上评估实践表明,CEKN生态站积累的长期、连续、动态的基础数据能够很好地反映生态站建站以来几十年间生态系统结构与功能变化,在生态系统评估中具有不可替代的作用;生态站在所在生态区开展的生态系统优化管理模式的研究与示范,对建立全国不同地区、不同生态系统类型的优化模式发挥着重要作用。