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user: 4. 生态评价 4.1. 评价指标体系的建立 湿地的生态系统功能是由系统功能的转运动态以及景观结构来支持的，故景观格局在一定程度上对湿地生态系统健康非常重要。景观格局指数是在空间邻接关系的基础上提出来的，因此可以作为系统健康评价的比较适宜的指标。本研究从三江源区湿地生态系统自身出发，以景观格局指数为主体建立了三江源湿地生态系统健康评价指标体系，如图2所示。 图2. 三江源湿地生态系统评价指标体系(APH结构) 4.2. 评价指标体系的权重赋值 1) 层次分析法确定指标权重 将各层之间的每项因子的联系标出，分层建立比较判断矩阵。矩阵由每一对因子的相对重要性比值构成。求出该层的相对权重，然后逐层推算求出全部因子的权重系数。矩阵中 b i j 为两因子的相对重要标度， b i j 表示对于Ak而言，取因子重要性程度对比 b i / b j 的比值。一般采用1、3、5、7来作为标度，其含义依次为：两个因素一样重要、一个因素比另一个较重要、重要、重要的多；2、4、6则为两相似判断的中间值，表示折中。而各自的倒数则具有类似相反的意义。矩阵计算后要进行一致性检验，一致性指标C.I. (Consitency Index)计算公式如下(1)，它的值越大，表明判断矩阵偏离完全一致性的程度越大，C.I.的值越小，表明判断矩阵越接近于完全一致性。对于多阶判断矩阵，引入平均随机一致性指标R.I. (Random Index)，表1给出1~8阶正互反RI为随机一致性比例。判断矩阵一致性指标C.I.与同阶平均随机一致性指标R.I.之比称为随机一致性比率C.R. (Consistency Ratio)。当C.R. < 0.10时，便认为判断矩阵具有可以接受的一致性。当C.R. ≥ 0.10时，就需要调整和修正判断矩阵，使其满足C.R. < 0.10，从而具有满意的一致性。 Table 1 1 - 8 order positive reciprocal RI consistency index R n 1 2 3 4 5 6 7 8 RI 0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 表1. 1~8阶正互反RI一致性指标RI CI = λ max − n n − 1 (1) 首先对准则层和指标层各个要素构建判断矩阵。各层次中要素的排序(相对重要程度)，亦即权重计算，实际上可归结为利用和积法计算判断矩阵的特征向量，再利用公式(2)计算最大特征值。通过计算整理并检验，得到如下权重结果。以表2~6为各目标层参评因子的判断矩阵及其计算结果。 Table 2 Judgment matrix of criterion layer B1 (vigorous layer) and its correlation factor B1 P1 (NDVI) P6 (多样性指数) P2 (景观总面积) W i P1 1 3 7 0.6434 P6 1/3 1 5 0.2828 P2 1/7 1/5 1 0.0738 表2. 准则层B1 (活力层)与其相关因子P的判断矩阵 备注：经检验λ max = 3.0657，其一致性指标CI = 0.0329， RI = 0.58， CR = 0.0567 < 0.1。 Table 3 Judgment matrix of criterion layer B2 (organizational force) and its related factor B2 P5 (蔓延度指数) P4 (聚合度指数) P3 (分形维数) P6 (多样性指数) P7 (均匀度指数) P9 (丰度) P2 (景观总面积) W i P5 1 2 4 5 6 7 9 0.3738 P4 1/2 1 3 4 5 6 8 0.2641 P3 1/4 1/3 1 2 3 4 6 0.1366 P6 1/5 1/4 1/2 1 2 3 5 0.0938 P7 1/6 1/5 1/3 1/2 1 2 4 0.0638 P9 1/7 1/6 1/4 1/3 1/2 1 3 0.0440 P2 1/9 1/8 1/6 1/5 1/4 1/3 1 0.0239 表3. 准则层B2 (组织力)与其相关因子P的判断矩阵 备注：经检验λ max = 7.3144，其一致性指标CI = 0.0524， RI = 1.32， CR = 0.0397 < 0.1。 Table 4 Judgment matrix of criterion layer B3 and its correlation factor B3 P6 (多样性指数) P1 (NDVI) P4 (聚合度指数) P7 (均匀度指数) P8 (斑块类型面积) W i P6 1 3 5 7 9 0.5028 P1 1/3 1 3 5 7 0.2602 P4 1/5 1/3 1 3 5 0.1344 P7 1/7 1/5 1/3 1 3 0.0678 P8 1/9 1/7 1/5 1/3 1 0.0348 表4. 准则层B3与其相关因子P的判断矩阵 备注：经检验λ max = 5.2426，其一致性指标CI = 0.0607， RI = 1.12， CR = 0.0542 < 0.1。 Table 5 Judgment matrix of criterion layer B4 and its correlation factor B4 P6 (多样性指数) P9 (丰度) P3 (分形维数) W i P6 1 3 5 0.6334 P9 1/3 1 3 0.2605 P3 1/5 1/3 1 0.1061 表5. 准则层B4与其相关因子P的判断矩阵 备注：经检验λ max = 3.0386，其一致性指标CI = 0.0193， RI = 0.58， CR = 0.0333 < 0.1。 Table 6 Judgment matrix of target layer A and criterion layer A B1 (活力) P1 (组织力) P4 (弹力) P7 (生态系统服务) W i B1 1 3 5 7 0.5578 B2 1/3 1 3 5 0.2634 B3 1/5 1/3 1 3 0.1219 B4 1/7 1/5 1/3 1 0.0569 表6. 目标层A与准则层B的判断矩阵 备注：经检验λ max = 4.1185，其一致性指标CI = 0.0395， RI = 0.90， CR = 0.0439 < 0.1。 λ max = ∑ i = 1 i = n B W i n W i (2) 最终各参评因子的总权重由公式(3)算得出(表7)。 Table 7 The total weight of each evaluation indicato A B1 B2 B3 B4 总权重W i 0.5578 0.2634 0.1219 0.0569 NDVI P1 0.6434 - 0.2602 - 0.3906 景观总面积P2 0.2828 0.0239 - - 0.1640 分形维数P3 - 0.1366 - 0.1061 0.0420 聚合度指数P4 - 0.2641 0.1344 - 0.0859 蔓延度指数P5 - 0.3738 - - 0.0985 多样性指数P6 0.0738 0.0938 0.5028 0.6334 0.1633 均匀度指数P7 - 0.0638 0.0678 - 0.0251 斑块类型面积P8 - - 0.0348 - 0.0042 丰度P9 - 0.0440 - 0.2605 0.0264 表7. 最终各评价指标的总权重 W i = ∑ j = 1 3 B j ⋅ P i (3) B j ——表示B层对于A层各相关因子权重； P i ——表示P层对于B层各相关因子权重。 2) 层次分析法确定斑块类型贡献度 根据全国第二次湿地普查，本研究将湿地分为四种斑块类型：分别是湖泊、河流、沼泽化草甸、植被四类。沼泽化草甸是区域中最具有生物多样性的草地生态系统，所以它的贡献度最大。湖泊和河流作为水体一方面直接为人类提供动植物资源，另一方面在维持生物多样性、生态平衡、涵养水源、净化水质、调节小气候、保持水土、补充地下水均起到重要作用。湖泊是源头，河流是分支，因此湖泊的贡献度是大的，接下来是河流。植被在土壤形成和保护还有原材料价值上比较占优势，同时也对气体调节、水源涵养和生物多样性有所贡献，但不及前三个类型。本研究依旧运用层次分析法计算各斑块类型的权重值，如表8。 Table 8 Decision matrix of target layer A and criterion laye A 沼泽化草甸 湖泊 河流 植被 W i 沼泽化草甸 1 3 5 8 0.5578 湖泊 1/3 1 3 6 0.2658 河流 1/5 1/3 1 4 0.1284 植被 1/8 1/6 1/4 1 0.0480 表8. 目标层A与准则层的判断矩阵 备注：经检验λ max = 4.0602，其一致性指标CI = 0.0201， RI = 0.90， CR = 0.0223 < 0.1。 4.3. 湿地生态环境健康性的估算与评价 4.3.1. 健康值的估算 生态健康性随时间、空间的变化而改变，与自然因子和人为因子相关，自然因素和人为因素中的某个因子在不同时间和空间范围内作用强度不同，在一定的时空背景下，每一因素的改变，或二者影响的叠加，都会导致生态系统的变化，对湿地生态系统健康性产生不同的影响，导致生态要素和生态系统的结构和功能变化，进而影响湿地生态系统健康性。所以，健康性的评价应是在一时间段内的变化情况，是一个动态的评价，可随时间的推移，呈现一定的波动。 利用综合指数法计算三江源区湿地生态系统健康状态综合指数E。其他学者是利用专家打分确定其评分值并做归一化处理后分别乘其权重值之和得到总分值用来计算综合健康值 [ 14 ] 。不过这种专家打分的方法相对于通过提取遥感影像计算出来的景观格局指数的值缺乏客观性。因此，在此利用各个景观格局指数的值 V i 分别乘其权重值 W i ，按公式(4)计算。 E = ∑ i = 1 n V i ⋅ W i (4) 对于景观水平的景观指数，表6中值可直接运用；而对于斑块类型以及斑块水平的景观指数，则需先用表4和表5的值与各斑块类型的权重(见表7)相乘得到加权值再得以运用。其结果可见表9。 Table 9 Partial landscape pattern index weightin 景观指数 景观类型面积(CA) 聚合度指数(AI) 分形维数(PARA) 归一化植被指数(NDVI) 加权值 53267 50.3537 113.4977 0.1547 表9. 部分景观格局指数加权值 用公式3-5计算三江源区玛多县生态健康值结果，可得CEL = 31，921.39023。 4.3.2. 三江源湿地生态健康分析 对于三江源湿地生态健康评价，本研究选用1988年的值作为对照，因为1988年湿地生态状况较为良好，可供研究参考。 同法计算出1988年湿地景观指数及生态系统健康状态综合指数E = 31，729.2171，1988年的景观指数数据与2018年数据对比见表10。 Table 1 0 Comparison of data between 1988 and 201 景观类型面积 聚合度指数 分形维数 景观总面积 蔓延度指数 丰度 香农多样性 香农均匀度 归一化植被指数 1988年 50，263 50.9718 112.446 192，078 75.5302 4 0.5363 0.409 0.0997 2018年 53，267 50.3537 113.4977 193，176 75.5576 4 0.5738 0.4139 0.1547 表10. 1988年与2018年数据对比表 景观的异质性是一个描述景观格局的非常重要的属性，主要变现在空间分布的异质性和景观类型的多样性这两个方面。空间分布异质性常可以用景观的聚合度指数来描述，而景观多样性则可以用景观的多样性和均匀度指数来说明。从表10可以看出，研究区的景观多样性增大，由1988年的0.5363增大到2018年的0.5738这种变化趋势表明湿地景观中的优势景观优势越来越弱，景观的多样性呈上升趋势；景观均匀度指数由0.409升高到0.4139这说明湿地景观的均匀度指数也在不断升高。蔓延度指数则由1988年的75.5302下降到2018年的75.5576。湿地景观的多样性指数和均匀度指数的增大，以及蔓延度指数的减小，说明了湿地景观的异质性程度正在增加，整体景观中各景观类型所占的比例趋于平衡和近似，优势景观类型受到削弱。景观多样性指数和均匀度指数的增加能够在一定程度上维持和提高湿地的生态稳定性，使其生态系统的抗干扰能力有所提高。不过聚合度指数的减少，使得湿地景观的斑块连接度有所降低，分离性加大，景观在空间上的分布呈松散趋势。这样将会导致湿地整体景观的能量流动以及物质交换受到障碍，湿地生物种群的繁衍和迁移也会受到影响。湿地景观的生态系统过程和生态功能在一定程度上受斑块形状的影响。总体来讲，各个景观指数的值变化不大，而且也基本都在健康的范围内波动，说明湿地的健康状况良好。通过综合健康值的增加可知，湿地整体的健康度还有所提高。