湖泊营养物生态分区 中国东北的分区试验.pdf

第29卷第5期自然资源学报
2014年5月 JOURNAL OF NATURAL RESOURCES May, 2014
湖泊营养物生态分区:中国东北的分区试验
柯新利 1,2,刘曼 3,邓祥征 2*
(1. 华中农业大学土地管理学院,武汉430070;2. 中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101;
,乌鲁木齐830046)
摘要:湖泊营养物生态分区是实现湖泊富营养化分区控制的基础。论文以东北区为研究区
域,从自然地理要素、生态系统和人类活动三方面建立指标体系,利用粗糙集方法确定各指标
的权重,并据此计算栅格尺度湖泊营养物生态分区评价分值,并将其投影到小流域尺度上。在
①
小流域尺度采用双约束空间聚类算法开展湖泊营养物生态分区。结果表明: 采用粗糙集方
法,运用属性重要度确定各属性的客观权重,适合用于测算湖泊营养物生态分区指标体系中各
②
指标的权重; 采用双约束空间聚类进行湖泊营养物生态分区,保证了分区结果在空间上的连
③-
续性和评价分值上的接近性; 可以将东北区分为大兴安岭北部山地区、小兴安岭山地三江
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平原区、长白山山地区、松嫩平原区和辽东、辽西丘陵辽河平原区。
关键词:湖泊营养物生态分区;粗糙集;双约束空间聚类;东北中温带湿润亚湿润区
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中图分类号: 文献标志码:A 文章编号:1000 3037(2014)05 0789 12
DOI:.
近年来我国湖泊富营养化形势严峻,受影响湖泊从20世纪80年代后期的41%升至90
年代后期的77%[1],发生富营养化和已具备富营养化发生条件的湖泊面积高达14 000 km2 [2]。我
国地域辽阔,自然环境条件和社会经济发展状况差异巨大,不同区域湖泊的富营养化成
因、类型、演变过程以及物理、化学、生物学特性等方面存在显著差异,致使中国湖泊
的营养物水平和富营养化效应具有显著的区域差异性。因此,有必要按生态系统特征开
展我国湖泊营养物生态分区,为湖泊富营养化分区控制提供支撑。
1970 年代开始,北美的水生态分区研究就尝试把陆地和水生生态系统的特征结合起
来进行分析,从地貌、土壤、植被和土地利用四方面构建指标体系,采用自上而下的叠
图方法开展了湖库的水生态分区[3-4]。淡水生态分区被广泛应用于北美地区,作为评估环
境管理技术和保护策略的手段[5-6]。全球尺度上的淡水生态分区开始于 1990 年代,主要是
世界自然基金会(WWF)的淡水生态分区和北美[7]及非洲[8]等地区的淡水生态分区。此后,
澳大利亚、英国和奥地利等国家都相继开展相关研究[9-11]。由于尺度较大,这些分区大都
采用了自上而下的分区方法,通过将各指标数据进行空间叠加,得到初步的分区结果,
再根据专家经验对分区结果进行适当调整,得到最终的分区结果。这类方法简单易行,
但主观性较强,在大尺度的水生态分区中可以获得较好的结果,但在中小尺度的生态分
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收稿日期:2012 09 18;修订日期:2014 02 11。
基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07106-001-03,2009ZX07106-001-07)。
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第一作者简介:柯新利(1977 ),男,湖北天门人,副教授,博士,博士生导师,中国自然资源学会会员
(S110009110M),主要研究方向为生态系统空间分析及生态分区。E-mail: ******@igsnrr.
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*通信作者简介:邓祥征(1971 ),男,山东日照人,研究员,博士,博士生导师。E-mail: ******@igsnrr.
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区中的应用受到较大限制。
我国早期的研究主要关注陆地上各种自然因素如植被、动物等的生态区划[12-14]。与水
体有关的全国尺度上的生态分区始于 20 世纪中期,最初只是针对湖泊的分布特征、淡水
鱼类的分布[15]、内陆渔业分布[16]、水文[17-18]等单一水体环境要素的分区或者通过片面地分
析流域内陆的生态系统特征来分析生态环境需水量。此后,功能分区逐渐占据主导地
位。近两年来水生态分区有一定的进展,梁静静等建立了一套水生态区划理论与方法, 形
成全国水生态区划方案[19]。刘星才等提出了一个可供参考的分区指标体系,探讨了流域
尺度水生态分区技术框架的构建以及可能存在的问题[20]。高如泰等提出一种基于主成分
分析、聚类分析、判别分析和空间自相关的分区模型[21]。张德禄等构建了湖泊水生态分