1.2 與水有關的生態影響評估研究進展

生態系統是由生物及其所在的環境組成。生物包括植物、動物和微生物，環境包括光、熱、水、土、氣五大環境要素。在生物和環境相互作用的過程中，任何一類生物或任何一種環境發生變化，且超過生態系統自我調節的能力，就會通過生態系統結構反映出來，生態系統的功能就會受到影響。因此，生態影響評估就是從生物與環境相互作用的過程來分析影響的機理，更主要的是從生態系統結構和功能方面評價影響的程度。

1.2.1 從生態系統過程認識生態影響機理的研究進展

基于流域水循環劃分生態系統，可以分為坡面植被生態系統、河流生態系統、湖沼生態系統和河口—近岸海域生態系統，每一類生態系統與陸地水文過程都有著復雜的關系。

區域水文條件決定了植被生態系統的類型，其中植物群落蓋度和類型的改變使得產匯流條件發生變化。但是，對于局部地區的非地帶植被系統來說，植物從生理上對水分變化有一系列的適應機制，如干旱區植物特殊的氣孔開閉原理，許多學者對此作了大量研究，如水分脅迫條件下青檀樹的生長及生理特性變化，荒漠地區水分脅迫條件下植被的耗水規律與生長過程。

水文過程是河流生態系統的決定性因素，描述水文過程的流量大小、出現時間和頻率、歷史長短等，對河流生態的維護都至關重要，Core等探討了河流流速多樣性與種群多樣性之間的關系。國內近十年進行了大量的生態需水研究，從最初的河道形態法計算基流，到“十五”期間通過學習國外研究成果并根據我國水資源過度開發的特點，從河流各時期的需求，總結出河流生態需水過程劃分為：維持河流生態系統生物基本生存條件的枯季基流，魚類產卵期流量，汛期維護河道穩定的平灘流量，以及維護河漫灘生物棲息、營養物帶入等整體生態功能的漫灘流量。近幾年，根據河流的差異，根據各河流自身生物特性，進行有針對性的研究，如劉蘇俠等考慮生物習性與流量變化的因素，估算了南水北調西線達曲、杜柯河、色曲等6條調水河道的生態需水量。

對于湖沼生態系統，枯季水量減少容易引起湖泊富營養化，影響水體水質，進一步影響生物生存；產卵期水量不足會影響灘區產卵和河湖之間生物的洄游等。對于干旱半干旱區內陸湖泊，水量減少將影響到干旱半干旱區鹽度，進而影響湖泊生物的生存，如青海湖、鄂爾多斯遺鷗保護區濕地生態水文機理的分析，以及不同鹽度對黃河源區湖泊多刺裸腹溲內稟增長率的影響。

河口—近岸海域生態系統，淡水流量過程直接影響其鹽度與氮、磷、硅等營養鹽的濃度，鹽度影響魚類產卵和仔幼魚的生長，營養鹽影響到近岸區藻類的生長，楊東方等探討了海洋與河口浮游生物生長的營養鹽限制條件與判定方法，蒲新明等對長江口區浮游植物營養在秋季和春季的限制因子作了研究。

1.2.2 從生態系統結構評價生態影響的研究進展

生態系統的結構是生態系統生產者、消費者、分解者的組合，主要生態系統的營養結構，通常稱為食物鏈。水生生態系統結構比較復雜，有牧食食物鏈和腐食食物鏈，通常稱為食物網。對這樣復雜的生態系統結構的表征一直是科學家們在探索的問題，直到1981年Karr提出了生物完整性的概念。生物完整性是支撐和維持一個平衡的、完整的、自適應的生物系統的能力，該系統具有某一區域處于自然生境條件下所期望的物種組成、多樣性、功能組織等結構。生物完整性概念可定量描述人類干擾與生物特性之間的關系。

在實際管理中，為了理解起來通俗易懂，Schaeffer等借鑒20世紀40年代提出的“土地健康”概念，于1988年提出了生態系統健康（Ecosystem health）的概念。之后關于生態系統健康的概念有許多，其中一部分研究認為，健康的生態系統應該包括其對社會經濟的貢獻，這一觀念隨著黃河健康生命的提出，持續了一段時間，最近兩年，在我國基本上統一觀點，認為生態系統健康，是指滿足生態系統自身自我維持與更新的能力。

人類對自然的過度掠奪，造成環境惡化、物種減少等一系列問題，生態系統健康評估成為人類關注生態系統健康的主要方法。生態系統健康評價主要是評價其受到干擾后的恢復能力，包括完整性、適應性與效率等，反映了生態系統綜合影響的結果。

在“生態系統健康”概念提出之后，相繼涌現出多種“生態系統健康”的評價方法，而且因為生態系統類型的不同，方法差異比較大。

Karr應用生物完整性指數，對水生態系統的健康狀態評價進行了論述；Cairns 等提出了生態系統健康評價中物種豐富度與均勻度等物種多樣性評價指標；Boulton等探討了河流生態系統健康評價中的指標體系建立問題；Peterson在生態系統健康評價中考慮了人口增長、資源消費等社會學指標；而Aguilar在生態系統健康評價中考慮收入、社會穩定性等經濟指標的作用。此外，許多國家和國際組織也于20世紀末開始關注生態系統健康評價的工作，由聯合國秘書長于2000年發起，各國政府通過4個國際公約授權，同聯合國各機構、公約、企業、非政府組織合作，由多種利益方面組成理事會，開展對地球生態系統健康評價的項目；加拿大環境部、衛生部、海洋漁業部等多部門合作，在1994—2000年間，花費1.5億加元在北美大湖區開展退化生境恢復、污染防治、生態系統保護的工作；歐盟制定了歐盟水框架指令（The European Water Framework Directive），對水生生態系統健康評價提出了較完整的準則和方法；澳大利亞政府組織的澳大利亞河流評價計劃（AUSRIVAS）是澳大利亞河流健康評價的主要工具。

在國內，對不同生態系統健康評價工作近年來也大量開展。在陸地生態系統評價方面，肖鳳勁等采用生態系統活力、恢復力和組織結構指標評價了我國森林生態系統健康狀況；章家恩等論述了農業生態系統健康的內涵、評價指標與評價方法；單貴蓮等探討了草地生態系統健康評價的方法與趨勢；在水生生態系統健康評價方面，劉永等對我國湖泊生態系統健康評價的指標體系進行了論述并對滇池生態系統健康作了評價；唐濤等論述了河流生態系統健康評價中的指示物種評價方法；崔保山等討論了濕地生態系統健康評價理論，并評價了撓力河流域濕地生態系統健康狀況；付會等評價了大沽河口生態系統健康狀況；付愛紅等從流域尺度評價了塔里木河流域生態系統健康狀況；趙彥偉等論述了城市河流生態系統健康評價的特點與方法。

目前對生態系統健康的評價，一般步驟是：①確定評價指標；②選取評價方法；③計算評價結果；④根據評價結果確定生態系統健康狀況。其中評價指標的確定與評價方法的選取是評價的關鍵。其中，評價指標的確定有多種，許多學者對其進行了總結，比較典型的指標體系見表1.5。

建立評價指標后，選取的評價方法一般有綜合指數評價法、聚類分析法、模糊數學法、質量指數法、AHP層次分析法、PCA主成分分析法、神經元網絡評價法等。

1.2.3 從生態系統功能評價生態影響的研究進展

生態系統的功能從物質與能量循環的角度講，包含生態系統的能量流動、物質循環和信息傳遞；從其服務角度講，包含了自身生產力和環境功能兩方面，其中，自身的生產力包括系統的生物量、生長率、生產能力等，環境功能包括水源涵養、防風固沙、凈化環境、吸收CO₂、養育生物等。為了強調生態系統對人類的作用，1970年SCEP報告提出了生態系統服務功能（ecosystem services），突出生態系統為人類的服務性，生態系統服務功能是指為人類提供產品、調節功能、文化功能等。這個概念的提出，真實的意圖是強調人類破壞生態系統后，如此多的服務于人類的功能將被破壞，這正是從功能方面進行生態影響評估的開始。

早在1925年比利時的Dmmarx研究中將野生生物游憩的費用支出作為野生生物的經濟價值，因此，在生態系統服務功能提出的同時，就進行了生態系統服務價值的計算。一般認為它有利用價值和非利用價值兩部分，其中，前者包括提供食物、醫藥等直接利用價值和凈化空氣、美化環境等間接利用價值，后者包括遺產價值和存在價值，此外，二者共含將來生態系統可能使用也可能不使用的選擇價值。

到1991年，國際科學聯合會環境問題科學委員會組織了一次會議促進了生物多樣性與生態系統服務功能關系的研究，以及生態系統服務功能經濟價值評價方法的發展。到1997年，Daily主編的《Nature’s services：societal dependence on natural ecosystem》一書的出版和同年Costanza等人在《Nauture》上“the value of the world’s ecosystem services and natural capital”一文的發表被公認為是生態系統服務功能研究領域的最高成就。隨后，國外許多學者對不同生態系統類型下的生態系統服務功能進行了評價。

在我國，歐陽志云等于1999年最早引用了生態系統服務的概念，并對中國陸地生態系統與地表水水生生態系統的服務功能和經濟價值進行了闡述與評價。自此之后，大量關于不同生態系統類型的生態系統服務功能評價工作廣泛開展。謝高地等對中國自然草地生態系統的服務價值進行了評價；辛琨等對盤錦地區濕地生態系統服務功能的價值進行了估算；余新曉等對森林生態系統服務功能作了評價；魯春霞等對河流生態系統的休閑娛樂功能及其價值進行了闡述；蔡慶華等對淡水生態系統的服務功能與其評價指標體系進行了探討；趙榮欽等對農田生態系統的服務功能及評價方法進行了闡述。

目前生態系統服務功能評價主要是借助經濟學基礎，對生態系統服務功能的價值進行評價，采用的主要評價方法見表1.6。

除此之外，在對特定的生態系統服務功能價值評價中，結合生態系統自身特點，采用特定的評價方法評價其服務功能價值也是經常采用的方法。康文星采用碳稅率法和造林成本法對估算了森林生態系統固定CO₂價值，蘇美蓉等對城市生態系統服務功能價值評價的修正方法作了探討。

1.2.4 我國生態影響評價中存在的問題

我國水土資源開發利用程度高，相對國外生態問題更加嚴重。同時，我國在過去生態本底較好的時期，生態方面的普查主要是從資源的角度開展的，系統性不足，因此，一些生態系統的本底不很清楚，尤其是河流生態。隨著對可持續發展認識的深入和工作的推進，保護和恢復生態被提到一定的高度。其中，如何評價恢復生態系統成為關注的焦點。

首先，恢復生態系統評價中的本底參照不清楚，評價標準依據不足，因此在評價工作中的任意性較大。另外，從方法角度來看，什么樣的生態系統是健康的，哪些方法是生態系統評價中的最優方法，生態系統的服務價值如何體現等，這些問題在目前的生態系統評價中不盡相同，由于生態系統自身的復雜性，生態系統評價研究內容的交叉性，生態系統評價中制定統一的標準是非常困難的問題。

其次，對于深度破壞的生態系統，恢復工程實施過程中，人為調控對恢復效果影響比較大，這部分內容目前既不在工程規劃中考慮，也不在生態評價中考慮。如生態補水工程和植被建設工程，生態補水工程放水過程的詳細調控、放水的地點和路徑，以及地表水地下水的補給方式對生態恢復效果的影響較大；植被建設在生態恢復過程中，一些初期種植的物種完全依靠自然演替來淘汰時間比較長，如果合理地施加人工措施，整體生態恢復的效果比較好。這部分內容本應該在規劃中考慮，但是由于規劃實施都沒有涉及到，而又影響到工程實施的效果，因此，在生態的預評估中，需要考慮調控的作用。