滇池流域水生態(tài)功能一二級(jí)分區(qū)研究*

高 喆，曹曉峰,2，黃 藝，李發(fā)榮

(1： 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100871) (2： 北京大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院，深圳 518055) (3： 昆明市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，昆明 650228)

滇池流域水生態(tài)功能一二級(jí)分區(qū)研究*

高 喆1，曹曉峰1,2**，黃 藝1，李發(fā)榮3

(1： 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100871) (2： 北京大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院，深圳 518055) (3： 昆明市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，昆明 650228)

水生態(tài)功能分區(qū)是流域水資源管理、水環(huán)境保護(hù)、水生態(tài)恢復(fù)的基礎(chǔ)，尤其是與人類活動(dòng)緊密相連而又矛盾重重的湖泊流域，其水生態(tài)功能分區(qū)是實(shí)現(xiàn)流域可持續(xù)發(fā)展的必要條件，而如何科學(xué)合理地對(duì)湖泊流域進(jìn)行水生態(tài)功能分區(qū)，成為流域綜合管理過(guò)程中亟需解決的問題.以滇池流域?yàn)槔?，立足于滇池流域水生態(tài)系統(tǒng)存在的問題，確定了流域一、二級(jí)水生態(tài)功能區(qū)的主導(dǎo)功能；以水文完整性為基礎(chǔ)，分別針對(duì)一、二級(jí)分區(qū)劃分子流域單元；以生態(tài)功能區(qū)劃的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、尺度效應(yīng)、地域分異規(guī)律等相關(guān)理論為基礎(chǔ)，識(shí)別影響滇池流域水生態(tài)功能的關(guān)鍵因子，構(gòu)建滇池流域一、二級(jí)水生態(tài)功能區(qū)的指標(biāo)體系；對(duì)多指標(biāo)進(jìn)行空間疊加聚類，并根據(jù)滇池流域的水量水質(zhì)特征對(duì)分區(qū)邊界進(jìn)行微調(diào)，將滇池流域劃分為5個(gè)一級(jí)區(qū)和10個(gè)二級(jí)區(qū)；同時(shí)采用著生藻、水絲蚓的生物密度對(duì)分區(qū)結(jié)果進(jìn)行合理性評(píng)價(jià)；在此基礎(chǔ)上，對(duì)水生態(tài)功能分區(qū)存在的問題進(jìn)行探討.

水生態(tài)功能分區(qū)；滇池流域；指標(biāo)體系；合理性評(píng)價(jià)

流域水生態(tài)功能區(qū)劃是以恢復(fù)流域持續(xù)性、完整性生態(tài)系統(tǒng)健康為目標(biāo)，針對(duì)流域內(nèi)自然地理環(huán)境分異性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性以及經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展不均衡性的現(xiàn)狀，結(jié)合水資源保護(hù)與可持續(xù)開發(fā)利用、流域綜合管理與流域生態(tài)系統(tǒng)管理的思想，整合與分異流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對(duì)流域水陸耦合體影響的生態(tài)敏感性，進(jìn)而在流域尺度上進(jìn)行的水生態(tài)功能區(qū)的劃分.其明確了水生態(tài)功能區(qū)的主導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)，劃定了對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)健康起關(guān)鍵作用的重要生態(tài)功能區(qū)域[1].

從1980s開始，國(guó)際上從生態(tài)系統(tǒng)健康角度出發(fā)，基于水生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境管理日益成為主流.這種基于生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境管理的基本單元就是水生態(tài)分區(qū).USEPA于1987年首次提出了美國(guó)水生態(tài)分區(qū)方案[2].在隨后的幾十年內(nèi)，英國(guó)[3]、澳大利亞[4]、歐盟[5]等紛紛開展針對(duì)本國(guó)國(guó)情的水生態(tài)分區(qū).我國(guó)對(duì)水生態(tài)分區(qū)的研究起步較晚，孟偉等[6]于2006年對(duì)遼河流域水生態(tài)分區(qū)進(jìn)行了探索，提出了基于水生態(tài)區(qū)的環(huán)境管理技術(shù)支撐體系.孫小銀等[7-8]在2009年通過(guò)對(duì)比中美生態(tài)分區(qū)的異同，對(duì)我國(guó)水生態(tài)分區(qū)的范圍、分類指標(biāo)以及與現(xiàn)有分區(qū)的協(xié)調(diào)進(jìn)行了探討.

水生態(tài)功能分區(qū)是在水生態(tài)分區(qū)的基礎(chǔ)上，考慮生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)過(guò)程的完整性以及人類活動(dòng)對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，以實(shí)現(xiàn)“分類、分區(qū)、分級(jí)和分期”的多維流域綜合管理模式為終極目的的基礎(chǔ)單元.一方面，水生態(tài)功能分區(qū)可以作為流域水量、水質(zhì)管理的基本空間單元，有利于進(jìn)行更精細(xì)化的水資源配置以及確定流域水環(huán)境基準(zhǔn)[9]；另一方面，水生態(tài)功能分區(qū)是開展水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估、識(shí)別水生態(tài)功能和確定水生態(tài)保護(hù)目標(biāo)的基本單元[10-11]，是保護(hù)珍稀生物、恢復(fù)流域健康的基礎(chǔ).目前，在海河[12]、遼河[13-15]、太子河[16]等河流流域進(jìn)行了水生態(tài)功能區(qū)劃的研究，但是針對(duì)湖泊流域進(jìn)行的水生態(tài)功能區(qū)劃研究較少，僅有太湖[17-18]、巢湖[19]、洱海[20]流域.與河流流域相比，湖泊流域湖泊與入湖、出湖河流并存.而以滇池為代表的高原湖泊，其放射狀的水系結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，支流水系更多，而出流水系普遍較少，故湖泊更新周期長(zhǎng)，生態(tài)系統(tǒng)更為脆弱[21].考慮到湖泊流域的開放性和復(fù)雜性，基于其固有的生態(tài)特性，大尺度的分區(qū)應(yīng)將湖泊作為整個(gè)流域的“匯”，這也是湖泊流域和河流流域的區(qū)劃差異.湖泊作為流域的“匯”，受納了地表徑流攜帶的流域陸地生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)、能量和信息，具體表現(xiàn)為水流和水量變化、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入輸出、生物群落動(dòng)態(tài)和演替、湖(河)岸土地利用變化等物理、化學(xué)和生物過(guò)程，以及人類活動(dòng)對(duì)這些過(guò)程的影響.通過(guò)這些過(guò)程及其人類活動(dòng)的影響，形成了流域地球化學(xué)功能、水文水動(dòng)力功能和生物生態(tài)功能及其供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)和支持服務(wù).根據(jù)源-匯理論[22]，湖泊是整個(gè)流域水生態(tài)服務(wù)功能的主導(dǎo)體現(xiàn).因此，結(jié)合高原湖泊的特征，對(duì)其水生態(tài)功能區(qū)劃進(jìn)行深入研究顯得尤為重要.

滇池流域地處云貴高原，緊臨云南省會(huì)昆明，是我國(guó)重點(diǎn)湖泊流域之一，其集供水、水源涵養(yǎng)、維持生物多樣性、凈化環(huán)境等生態(tài)服務(wù)功能于一體.但由于自然環(huán)境變化和人類活動(dòng)的雙重影響，流域水生態(tài)系統(tǒng)健康遭到嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致水環(huán)境質(zhì)量下降、水生生物棲息地銳減、生物多樣性減少等水生態(tài)功能退化現(xiàn)象的出現(xiàn)，其中富營(yíng)養(yǎng)化問題尤為突出.在滇池流域?qū)嵭辛饔蚓C合管理，對(duì)陸地和水體作統(tǒng)一規(guī)劃和管理，或許是解決上述問題的有效途徑[23-25].而水生態(tài)功能分區(qū)作為流域綜合管理的基礎(chǔ)單元，是實(shí)現(xiàn)水質(zhì)管理轉(zhuǎn)向流域管理的必要條件.因此，該論文將以生態(tài)功能區(qū)劃的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、尺度效應(yīng)、地域分異規(guī)律等相關(guān)理論為基礎(chǔ)[26]，針對(duì)滇池流域水量不足和水質(zhì)較差的問題，構(gòu)建一套適用于滇池流域的水生態(tài)功能區(qū)劃方法，并重點(diǎn)對(duì)高原湖泊流域的水生態(tài)功能區(qū)劃方法、指標(biāo)選取、合理性評(píng)價(jià)進(jìn)行討論，以期為滇池的綜合流域管理提供技術(shù)基礎(chǔ)，為其他高原湖泊流域的水生態(tài)功能區(qū)劃提供示范.

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 滇池流域概況

滇池流域(24°29′～25°28′N，102°29′～103°01′E)水面面積2920km2，為南北長(zhǎng)、東西窄的湖盆地，位于云貴高原中部，地處長(zhǎng)江、紅河、珠江3大水系分水嶺地帶.西有橫斷山脈，東臨滇東高原，北臨烏蒙山、梁王山，地勢(shì)由北向南逐漸降低.滇池屬于長(zhǎng)江流域金沙江水系，為斷陷構(gòu)造湖泊，湖面面積約為300km2，是云貴高原湖面最大的淡水湖泊.入滇池水系有12個(gè)，主要入湖河流29條，呈向心狀流入滇池.滇池自1996年修建了船閘以后就被分割為既相互聯(lián)系，但又幾乎互不交換的草海、外海兩部分.

1.2 分區(qū)目的與原則

滇池流域作為一個(gè)水生態(tài)系統(tǒng)，具有提供、支持、調(diào)節(jié)與文化多重水生態(tài)服務(wù)功能.近年來(lái)，水資源總量不足和水質(zhì)整體較差是滇池流域水生態(tài)系統(tǒng)所面臨的主要問題，自然過(guò)程和人類活動(dòng)不同程度地降低了流域水生態(tài)系統(tǒng)的水資源支持功能和水質(zhì)調(diào)節(jié)功能[27]，因此明確一級(jí)分區(qū)的主導(dǎo)功能是水資源支持功能，二級(jí)分區(qū)的主導(dǎo)功能是水質(zhì)調(diào)節(jié)功能.而分區(qū)的目的即為體現(xiàn)每級(jí)分區(qū)主導(dǎo)功能的空間差異性.

滇池流域水生態(tài)功能分區(qū)遵循的原則如下.自然和人工影響兼顧原則：以流域完整性為主，同時(shí)考慮水利工程的截?cái)嘧饔?；?匯分開原則：分水線的封閉性決定了湖泊作為流域下游的匯，一級(jí)分區(qū)首先將陸地集水區(qū)(源)和湖體(匯)分開，將湖體作為一單獨(dú)分區(qū)；共軛性和一致性原則：合并子流域單元時(shí)保證同一分區(qū)中具有統(tǒng)一的水生態(tài)功能；水陸耦合原則：以對(duì)水生態(tài)功能具有直接影響的陸地驅(qū)動(dòng)因子來(lái)分區(qū)，以水生物狀況指標(biāo)來(lái)校驗(yàn)一級(jí)分區(qū)結(jié)果，二級(jí)分區(qū)在一級(jí)分區(qū)基礎(chǔ)上進(jìn)行，不可打破一級(jí)分區(qū)的邊界.

1.3 分區(qū)基本單元

子流域單元的劃分是水生態(tài)功能區(qū)劃的首要工作.在劃分一級(jí)子流域單元時(shí)，充分體現(xiàn)水資源支持功能的空間差異性，故依據(jù)對(duì)主導(dǎo)功能影響的地形特征和水系分布特征，基于DEM和水系的連通性，在ArcGIS中的Hydrology模塊中進(jìn)行提取.二級(jí)子流域單元?jiǎng)澐謺r(shí)，基于一級(jí)子流域單元?jiǎng)澐纸Y(jié)果，考慮子流域單元內(nèi)人為活動(dòng)對(duì)水文過(guò)程的截?cái)嘤绊?，將一?jí)子流域單元進(jìn)行再劃分.

1.4 分區(qū)指標(biāo)

水生態(tài)功能分區(qū)實(shí)質(zhì)上是分區(qū)尺度由大到小的等級(jí)嵌套的分區(qū)體系，指標(biāo)的選擇通常與尺度效應(yīng)有關(guān)[11].一、二級(jí)分區(qū)是大、中尺度的分區(qū)，選擇自上而下的演繹思路[28]，即區(qū)域性的環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子決定流域的景觀結(jié)構(gòu)特征，從而決定水生態(tài)系統(tǒng)的生物群落結(jié)構(gòu)[29].同時(shí)，充分考慮水陸耦合以及自然和人類活動(dòng)的共同作用選擇指標(biāo)[30-31].一級(jí)分區(qū)主要反映水文過(guò)程和氣候條件對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的影響，應(yīng)具有相似的地貌、氣象和水文特征[32]，因此選取多年年均降水量、多年年均干燥度、高程、坡度、土壤類型、植被覆蓋指數(shù)(NDVI)、河網(wǎng)密度、湖庫(kù)率作為一級(jí)分區(qū)的備選指標(biāo).二級(jí)分區(qū)應(yīng)該反映水生態(tài)系統(tǒng)的空間差異以及土壤、植被和人類活動(dòng)等對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)功能的影響[32]，土地利用方式和社會(huì)經(jīng)濟(jì)對(duì)其水質(zhì)調(diào)節(jié)功能的空間差異影響顯著[33]，選取農(nóng)田百分比、農(nóng)村城市建設(shè)用地百分比、林地百分比、人口密度、單位土地GDP作為二級(jí)分區(qū)的備選指標(biāo).基于相關(guān)性分析，識(shí)別出與水資源模數(shù)(河流的平均流量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得出)、水質(zhì)綜合指標(biāo)(主要污染物總磷、總氮、氨氮的綜合值)相關(guān)性大且空間異質(zhì)性顯著的指標(biāo)，作為水生態(tài)功能一、二級(jí)分區(qū)指標(biāo).構(gòu)建的指標(biāo)體系如表1所示.

表1 一、二級(jí)分區(qū)指標(biāo)體系

其中，平均高程和湖庫(kù)率的獲取是基于分辨率為30m的DEM數(shù)據(jù)和流域水系矢量數(shù)據(jù)，在ArcGIS 9.3軟件環(huán)境下進(jìn)行Intersect疊加、Zonal Statistics分析、Summary Statistics分析等一系列操作得到.植被歸一化指數(shù)(NDVI)利用2007年30m空間分辨率的TM影像，在ERDAS 9.2中計(jì)算得出.農(nóng)田土地利用百分比和農(nóng)村城市建設(shè)用地百分比是利用2007年30m空間分辨率的TM影像，進(jìn)行遙感解譯并結(jié)合實(shí)地調(diào)查生成的滇池流域土地利用類型分布數(shù)據(jù)，在ArcGIS中經(jīng)過(guò)Intersect疊加、Summarize統(tǒng)計(jì)得到.人口密度的獲取是根據(jù)調(diào)查收集的滇池流域內(nèi)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口數(shù)據(jù)，通過(guò)ArcGIS進(jìn)行數(shù)據(jù)疊加和統(tǒng)計(jì)分析得到的.

1.5 分區(qū)邊界劃定

基于以上獲取的空間分布數(shù)據(jù)，使用ArcGIS 9.3對(duì)分區(qū)指標(biāo)進(jìn)行空間疊加聚類，得到初步的分區(qū)結(jié)果.再根據(jù)水資源模數(shù)的空間特征，對(duì)一級(jí)分區(qū)邊界進(jìn)行微調(diào).根據(jù)水質(zhì)綜合指標(biāo)空間特征，對(duì)二級(jí)分區(qū)邊界進(jìn)行微調(diào)，最終得到滇池流域水生態(tài)功能一、二級(jí)分區(qū)結(jié)果.

2 分區(qū)結(jié)果與分析

2.1 基本單元?jiǎng)澐纸Y(jié)果

滇池流域水生態(tài)功能一、二級(jí)分區(qū)子流域單元?jiǎng)澐纸Y(jié)果如圖1所示.滇池流域共劃分了22個(gè)一級(jí)分區(qū)子流域單元，29個(gè)二級(jí)分區(qū)子流域單元.

圖1 滇池流域一級(jí)分區(qū)和二級(jí)分區(qū)子流域單元Fig.1 Sub-catchment units of level Ⅰ and level Ⅱ ecological function regionalization in Lake Dianchi basin

2.2 分區(qū)方案

按照上述分區(qū)方法，滇池流域分為5個(gè)一級(jí)區(qū)和10個(gè)二級(jí)區(qū)(圖2).水生態(tài)功能一級(jí)分區(qū)命名原則為：流域方位或區(qū)域名稱+水系類型+水生態(tài)功能一級(jí)區(qū).其中，水系類型可分為山區(qū)河流和平原河流.二級(jí)分區(qū)命名的原則為：流域方位或區(qū)域名稱+水系名稱或區(qū)段+生態(tài)系統(tǒng)類型+水生態(tài)功能亞區(qū).水系名稱或區(qū)段可分為上游水庫(kù)、河流上游、河流中下游和湖體.生態(tài)系統(tǒng)類型可分為森林、農(nóng)田、城鎮(zhèn)和湖體.

滇池流域5個(gè)水生態(tài)功能一級(jí)區(qū)和10個(gè)水生態(tài)功能二級(jí)區(qū)分別具有不同的生態(tài)系統(tǒng)區(qū)域特征，各區(qū)在高程、植被覆蓋、湖庫(kù)率土地利用方式和人口密度等方面均具有較大的差異性(表2、3).全流域內(nèi)各分區(qū)環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子顯著的空間變異性，反映出流域景觀結(jié)構(gòu)和水生物群落的空間特征具有顯著差異性和不均勻性.

表2 滇池流域水生態(tài)功能一級(jí)分區(qū)特征

圖2 滇池流域水生態(tài)功能一級(jí)分區(qū)和二級(jí)分區(qū)Fig.2 Level Ⅰ and level Ⅱ water ecological function regionalization in Lake Dianchi basin

表3 滇池流域水生態(tài)功能二級(jí)分區(qū)特征

圖3 滇池流域著生藻類的生物密度DCA分析Fig.3 DCA analysis of periphytic algal density in Lake Dianchi basin

2.3 合理性評(píng)價(jià)

水生生物的選取是合理性評(píng)價(jià)的首要工作.由于滇池流域外來(lái)魚類引入較多，形成養(yǎng)殖魚類為主的單一結(jié)構(gòu)，故選取分布廣泛的著生藻類和底棲動(dòng)物對(duì)分區(qū)結(jié)果進(jìn)行合理性評(píng)價(jià).從一級(jí)分區(qū)結(jié)果來(lái)看，北部2個(gè)上游子流域單元、南部3個(gè)上游子流域單元的指標(biāo)綜合值要明顯高于中下游子流域單元.通過(guò)著生藻類的生物密度DCA分析(圖3)可以看出，其物種的生物密度結(jié)構(gòu)具有明顯的規(guī)律性，同一分區(qū)內(nèi)的著生藻類的群落特征具有明顯的同質(zhì)性，即在物種組成和優(yōu)勢(shì)種上都類似，LGIV區(qū)滇池內(nèi)的樣點(diǎn)最為突出.表明著生藻類生物密度分布情況與一級(jí)分區(qū)結(jié)果吻合度較高，證明了一級(jí)分區(qū)的合理性.

從二級(jí)分區(qū)結(jié)果來(lái)看，環(huán)滇池平原的下游子流域單元指標(biāo)綜合值要明顯高于流域外圍的中上游子流域單元指標(biāo)綜合值，湖體北部的下游子流域單元指標(biāo)綜合值最大.從底棲生物耐污種水絲蚓的生物密度DCA空間分布格局(圖4)可看出，環(huán)湖體區(qū)域(LGIII1、LGIII2、LGIII3)水絲蚓生物密度都較大，其中城區(qū)(LGIII1)最大；滇池(LGIV1、LGIV2)次之，而上游水庫(kù)區(qū)域(LGI1、LGI2、LGI3、LGII)的水絲蚓生物密度較小，其中LGI2亞區(qū)較其它區(qū)域稍大，這與滇池流域的整體水質(zhì)概況分布是一致的.水絲蚓在水質(zhì)較好的二級(jí)分區(qū)密度較小，在水質(zhì)較差的二級(jí)分區(qū)中密度較大，證明了二級(jí)分區(qū)的合理性.

圖4 滇池流域水絲蚓的生物密度分布Fig.4 Distribution of Limnodrilus hoffmeisteri’s density in Lake Dianchi basin

3 討論和結(jié)論

3.1 討論

本文采用“自上而下”的演繹分區(qū)和“自下而上”的歸納驗(yàn)證相結(jié)合的流域水生態(tài)功能分區(qū)思路.目前一些分區(qū)工作采用這種思路，在海河、太湖等大型流域的適用性較好，具有一定的推廣性[12-13,17-18,20,34].但并非對(duì)于所有流域、所有級(jí)別的分區(qū)都適用[35].分區(qū)思路的選擇需充分考慮到研究區(qū)域的尺度.針對(duì)大尺度的高級(jí)別水生態(tài)功能分區(qū)，通常采用演繹方式進(jìn)行劃分；針對(duì)小尺度流域的水生態(tài)功能分區(qū)以及大尺度流域的低級(jí)別分區(qū)，通常采用歸納方式進(jìn)行劃分[36].目前我國(guó)并沒有針對(duì)各級(jí)水生態(tài)分區(qū)的具體內(nèi)涵給出定義，也沒有明確規(guī)定分區(qū)大小[37].近年的研究多采用的是歐洲水框架指令中的標(biāo)準(zhǔn)，即面積在100～100000km2的流域可認(rèn)為是大中尺度流域，適合演繹法，小于100km2可以認(rèn)為是小尺度流域，適合歸納法.本論文的研究結(jié)果顯示流域面積為2920km2的滇池流域?yàn)榇笾谐叨攘饔?，采用演繹法分區(qū)效果較好.但是采用歐洲水框架指令中的標(biāo)準(zhǔn)仍然存在問題：尺度閾值對(duì)于我國(guó)的流域是否合適？因此，結(jié)合我國(guó)不同流域的特征，開展生態(tài)功能區(qū)劃與尺度效應(yīng)的研究，對(duì)于指導(dǎo)不同流域的指標(biāo)選擇是十分必要的.

指標(biāo)選取的實(shí)質(zhì)是判斷各個(gè)指標(biāo)對(duì)研究區(qū)域異質(zhì)性的表征能力和大小.其作為整個(gè)生態(tài)功能區(qū)劃的基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)各個(gè)指標(biāo)的重要性及其空間異質(zhì)性進(jìn)行確定，為指標(biāo)綜合歸類提供依據(jù).本文在指標(biāo)的篩選過(guò)程中，通過(guò)相關(guān)性分析識(shí)別了各個(gè)指標(biāo)對(duì)主導(dǎo)水生態(tài)功能的影響.通過(guò)對(duì)比部分指標(biāo)，可以發(fā)現(xiàn)湖泊流域與河流流域水系的主要因子的差異.通常河流流域或者平原大型湖泊流域的一級(jí)分區(qū)指標(biāo)中徑流深作用明顯[12,14,16-17]，與河流流域選取的指標(biāo)相比，滇池流域篩選的一級(jí)分區(qū)的指標(biāo)中，水文因子湖庫(kù)率對(duì)其流域水資源支持功能的影響極為顯著，這主要是由于滇池入湖河流流量較小，且空間差異性不顯著，導(dǎo)致湖泊水庫(kù)對(duì)于整個(gè)流域的水資源的影響占主導(dǎo)作用.這充分體現(xiàn)了滇池流域特有的水系特征.另外，氣候因素對(duì)于水資源支持功能的影響也不顯著，這可能是由于滇池流域相對(duì)河流流域[12,14,16]面積較小，氣候因子的空間差異性不顯著所導(dǎo)致的.在二級(jí)分區(qū)指標(biāo)中，滇池流域篩選的指標(biāo)與河流流域有著較大差異.考慮到滇池流域水質(zhì)調(diào)節(jié)功能的降低主要源于人類活動(dòng)，故從人類主導(dǎo)的土地利用方式以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面進(jìn)行選擇.針對(duì)各級(jí)指標(biāo)體系，采用等權(quán)重疊加法對(duì)分區(qū)指標(biāo)進(jìn)行綜合.實(shí)際上每個(gè)指標(biāo)對(duì)該級(jí)分區(qū)主導(dǎo)功能的影響是有差異性的，采用有權(quán)重差異性的定量化疊加方法，可以更加客觀地反映不同分區(qū)間主導(dǎo)功能的空間差異性[38].

選取何種水生生物以及采用何種生物指標(biāo)是合理性評(píng)價(jià)的關(guān)鍵.魚類、底棲無(wú)脊椎動(dòng)物、藻類、大型沉水植物等是水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，它們不僅分布廣泛，且能在不同尺度上對(duì)各類環(huán)境影響作出靈敏響應(yīng)、指示水生態(tài)系統(tǒng)特征[28].魚類由于其生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、活動(dòng)范圍大等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于國(guó)外的水生態(tài)分區(qū)的驗(yàn)證.但針對(duì)中國(guó)的多數(shù)流域來(lái)說(shuō)，比較適宜采用分布廣泛、適應(yīng)性較強(qiáng)的著生藻類和底棲動(dòng)物.本文合理性評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，滇池流域著生藻類和底棲動(dòng)物對(duì)不同級(jí)別分區(qū)的響應(yīng)不同，底棲動(dòng)物水絲蚓對(duì)于二級(jí)分區(qū)的響應(yīng)較高，這可能是水中有機(jī)污染空間差異顯著造成的[39].而著生藻對(duì)于一級(jí)分區(qū)的敏感性較高的原因還未能給出合理的解釋.所以，針對(duì)不同流域、不同級(jí)別的分區(qū)，需結(jié)合其主導(dǎo)生態(tài)功能、區(qū)域環(huán)境特征等多方面因素選擇水生生物.另外，本文采用了生物密度指標(biāo)對(duì)分區(qū)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，而生物密度是水生生物數(shù)量上密集程度的反映，并沒有反映出水生生物群落特征.在未來(lái)的研究中，基于多種水生生物，結(jié)合種群和個(gè)體的特征，引入多樣性指數(shù)等多種具有生態(tài)學(xué)意義的指標(biāo)構(gòu)建體系，從而對(duì)分區(qū)結(jié)果進(jìn)行定量化評(píng)價(jià)是合理性評(píng)價(jià)的方向.

3.2 結(jié)論

1) 滇池流域水生態(tài)功能一、二級(jí)分區(qū)的目的，分別體現(xiàn)了不同區(qū)域的水資源支持功能與水質(zhì)調(diào)節(jié)功能的空間差異.根據(jù)滇池流域的尺度效應(yīng)，確定一級(jí)分區(qū)指標(biāo)主要包括地形、水文、植被類型指標(biāo)，二級(jí)分區(qū)主要包括土地利用方式和人口指標(biāo).

2) 基于GIS的滇池流域水生態(tài)功能分區(qū)，采取的是“子流域劃分——驅(qū)動(dòng)因子構(gòu)建指標(biāo)體系——指標(biāo)綜合聚類——合理性評(píng)價(jià)”的分區(qū)技術(shù)路線，將滇池流域分成了5個(gè)一級(jí)區(qū)、10個(gè)二級(jí)區(qū)(圖3).通過(guò)著生藻和水蚓絲的生物密度分布特征，證明了分區(qū)的合理性.

3) 在滇池流域水生態(tài)功能分區(qū)工作中，其指標(biāo)的選取與河流流域以及平原湖泊流域均有一定的差異，對(duì)其他高原湖泊流域的水生態(tài)功能區(qū)劃具有一定的指導(dǎo)意義.但在指標(biāo)綜合聚類和合理性評(píng)價(jià)工作中仍然存在不足，需要在以后的工作中改進(jìn)完善.

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Research of level Ⅰ and Ⅱ aquatic ecological function regionalization in Lake Dianchi basin

GAO Zhe1， CAO Xiaofeng1,2， HUANG Yi1& LI Farong3

(1：CollegeofEnvironmentalSciencesandEngineering,PekingUniversity,Beijing100871,P.R.China)(2：SchoolofEnvironmentandEnergy,PekingUniversity,Shenzhen518055,P.R.China)(3：KunmingEnvironmentalMonitoringCenter,Kunming650228,P.R.China)

The aquatic ecological function regionalization is the basic requirement of water resources management, water environment protection and water ecology restoration. Especially for lake basins which are connected closely with human activities and filled with inconsistencies, the aquatic ecological function regionalization is an indispensable condition of realizing sustainable development in the watershed. So how to delineate reasonable ecological function regionalization becomes the major issue to be addressed in the integrated watershed management. In the case of Lake Dianchi basin, the dominant water ecological functions are first determined according to the current problems of water ecosystems. And in the premise of hydrological integrity, sub-catchment units are divided for the first and the second level regionalization respectively. Then we indentify the key factors that affect water ecological function significantly and construct the index system for the watershed based on the relative theories, including ecosystem service function, scale effect and rule of territorial differentiation. The overlaying and clustering methods are used for multiple indices. Then final boundary is adjusted slightly according to water quantity and quality distribution. The consequence shows that Lake Dianchi basin is divided into 5 level Ⅰecological function regions and 10 level Ⅱecological function regions. By using the density of periphytic algae and Limnodrilus, assessment is made on the reasonability of regionalization. Finally the problems remained in the water ecological function regionalization are discussed.

Water ecological function regionalization; Lake Dianchi basin; index system; reasonability evaluation

*國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目(2012ZX07501002-006)資助.2014-01-19收稿；2014-04-15收修改稿.高喆(1990～)，女，碩士研究生；E-mail：gigi@pku.edu.cn.

**通信作者；E-mail：caoxf1273@163.com.