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ZHU Ying, WU Yingqian, LI Xin. Quality evaluation of Shajiabang National Wetland Park from the perspective of coordinated development[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190448
Citation: ZHU Ying, WU Yingqian, LI Xin. Quality evaluation of Shajiabang National Wetland Park from the perspective of coordinated development[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190448

Quality evaluation of Shajiabang National Wetland Park from the perspective of coordinated development

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190448
  • Received Date: 2019-07-26
  • Rev Recd Date: 2019-10-09
  • Available Online: 2019-12-17
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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Quality evaluation of Shajiabang National Wetland Park from the perspective of coordinated development

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190448

Abstract:   Objective  The aim is to conduct a scientific assessment of the coordinated development between environmental construction and social service in wetland parks and the overall quality of wetland parks.  Method  Based on the clarification of the quality connotation of wetland parks, this paper, taking Shajiabang National Wetland Park as the research object and applies analytic hierarchy analysis. The quality evaluation indes system of wetland parks is established from the perspective of environmental factors and social services, and the construction of a quality evaluation model as well as a grade classification of wetland parks with the theory of coordinated development degree was introduced.  Result  There has been a significant promotion of the quality grade of Shajiabang National Wetland Park from 2009 to 2018 with arise from Level 1 to Level 4. The coordinated development between environmental construction and social services has been constantly facilitated with the coordinated development index rising from 0.143 to 0.665. Environmental factors such as water quality, invasion of alien species, plant species and bird species affect the quality of wetland parks to a great extent while service factors such as the number of popular science education courses and that of the ecological lecturers are positively correlated to the quality improvementof the wetland parks.  Conclusion  With a higher growth rate than the environmental quality index, the service quality index of wetland parks exerts larger impact on the quality of wetland parks. Therefore, it is advisable that efforts should be focused on the improvement of social service functions so as to effectively promote the overall quality of wetland parks. [Ch, 1 fig. 4 tab. 17 ref.]

ZHU Ying, WU Yingqian, LI Xin. Quality evaluation of Shajiabang National Wetland Park from the perspective of coordinated development[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190448
Citation: ZHU Ying, WU Yingqian, LI Xin. Quality evaluation of Shajiabang National Wetland Park from the perspective of coordinated development[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190448
  • 湿地公园是一个复杂的综合体,其生态系统与社会系统的高度复杂性与特殊性[1]决定了湿地公园应是一个多种要素相互协调的结果。高质量的湿地公园是环境要素与服务功能协调发展的统一,两者的相互促进是湿地公园未来健康发展的保障。21世纪初菲律宾[2]和南非学者[3]相继提出“湿地公园”的概念,但相关研究还集中在湿地公园单一的生物状况层面。随着湿地公园的快速发展以及对其认识的不断深入,国内学者开始关注湿地公园生态系统健康[4]、湿地恢复[5]、景观健康[6]、建设成效评价[7]等方面内容,且大多从经济、社会、环境3个维度进行评价。这些研究为湿地公园健康发展提供了积极的科学评价方法,研究内容也多关注各要素与湿地健康之间的关系,但湿地公园生态、经济、社会等系统并非各自独立发展,以各系统为主体构建的评价指标体系,忽略了系统间的关联性。湿地公园质量建设不仅需要考虑湿地生态系统健康、湿地景观的丰富性,还必须重视湿地的社会服务效能,即生态环境与服务功能的相辅相成才能体现湿地公园的建设目标。协调发展度能够清晰地表明各系统或系统内部各要素之间相互影响与协调一致的程度[8],不仅体现各系统间相互关联的强弱,也能反映出系统间协调程度的优劣[9]。由此,协调发展度可为湿地公园评价提供新的途径或方法。沙家浜国家湿地公园是苏州湿地保护体系中的重要组成部分,也是苏州市重要的湿地宣教基地[10],其湿地生态环境保护与社会服务成效凸显,是国家湿地公园建设的典范。本研究以沙家浜国家湿地公园为对象,运用协调发展度研究湿地公园生态环境与社会服务的协调发展程度,提出湿地公园质量评价方法,并分析影响湿地公园质量水平的相关指标,以期为湿地公园研究以及质量管理提供参考与借鉴。

  • 湿地公园是保护湿地资源可持续发展与利用的重要方式,包含生态环境与社会服务的复杂系统[11],其质量内涵目前尚未形成统一认识。2005年中国提出要建设湿地公园,之后的15 a,学界对湿地公园及其建设有了明确定位。国家林业局湿地保护管理中心的《湿地公园总体规划导则》强调湿地公园以保护湿地生态系统、合理利用湿地资源、开展湿地宣传教育和科学研究为目的,即湿地公园应具有生态服务和社会经济服务能力的属性。这些属性的表征有特征和特性的指标:其中生态服务功能以自然环境要素表达,如水体、植被、动物等,这是支撑湿地公园发挥社会服务功能的基础;社会服务功能则以科普宣教、科研监测、公共服务等体现。环境要素与社会服务要素共同构成了湿地公园的质量,两者的协调发展程度体现出湿地公园的质量水平,而科学合理的湿地资源开发利用能够为环境保护提供动力与支持。

  • 沙家浜国家湿地公园位于苏州常熟市南部(31°33′~31°34′ N,120°47′~120°48′ E),总面积为414.03 hm2。2013年10月被正式批准为国家湿地公园。公园河湖相连,水网稠密,以芦苇Phragmites communis湿地为特色,湿地类型丰富,湿地总面积307.91 hm2,湿地率约74.37%。公园内物种资源丰富,现有植物327种,其中湿地植物100余种,鸟类种数达到124种。

    目前,园内建设有相对完善的湿地科普教育体系,除专业生态讲解员外,开设诸多个性化宣教课程,具有较好的科普宣教基地的示范作用。2015年后,沙家浜国家湿地公园还开展了水质监测、鸟类监测工作,为湿地科普宣教提供强有力支持的同时,也为湿地质量评估提供相关数据。

  • ①指标选取依据及筛选。结合前人评价指标[1213]、湿地公园的固有特点及相应法律法规,构建沙家浜国家湿地公园质量评价指标体系(表1)。该指标体系从环境质量和服务质量两方面出发,包含6个要素14个指标。②指标权重的确定。为使评估结果更加合理、客观,将层次分析法与变异系数法相结合,确定湿地公园综合权重。层次分析法计算步骤:依据方法原理,提取主要因素与指标,得到递阶层次结构。构造判断矩阵,通过专家打分对因素层和因子层间各元素间的相对重要性进行赋值,得出相应的判断矩阵A=∣bji∣,其中:bji为因素i相对因素j的重要性赋值。算出判断矩阵A的最大特征根λmax和特征向量w。对判断矩阵的一致性进行检验。变异系数计算公式为:viσi/xi (i=1,2,3,$\cdots $n)。其中:vii项指标的变异系数;σi为第i项指标的标准差;xi为第i项指标的平均值。各指标权重计算公式为:w'ivi/(v1v2v3$\cdots $vi)(i=1,2,3,$\cdots $n)。w'i为变异系数法所计算的权重值。综合权重计算公式为:wiw'iwi"/(w'1w1"+w'2w2"+w'3w3"+$\cdots $w'iwi") (i=1,2,3,$\cdots $n)。其中:wi表示湿地公园各指标的综合权重;wi'为层次分析法(AHP)所计算的指标权重值;wi "为变异系数法所计算的指标权重值。

    目标层亚层准则层指标层数据获取途径
    沙家浜国家湿地
    公园质量评价(A)
    环境质量(B1)水体  水体质量(C1)实地调研
    湿地类型(C2)实地调研、报告[10]
    湿地率(C3)卫星遥感
    植被  绿化覆盖率(C4)卫星遥感
    植物种类(C5)实地调查、报告[10]
    外来物种入侵(C6)实地调研
    动物  鸟类多样性(C7)实地调研、报告[10]
    鸟类种类(C8)实地调研、文件[10]
    鸟类栖息地类型(C9)报告[10]
    服务质量(B2)科普宣教湿地宣教活动频率(C10)报告[10]
    生态讲解员人数(C11)报告[10]
    宣教设施建设质量(C12)专家打分
    科研监测科研监测建设质量(C13)专家打分
    公共服务服务设施建设质量(C14)专家打分

    Table 1.  Quality evaluation index system of Shajiabang National Wetland Park

  • 质量状况指数是反映湿地公园系统内部各要素质量状况的定量指标。为达到各指标间的可比性与可测性,需对各评价指标的原始数据进行标准化处理。①数据标准化处理。湿地公园评价指标具正负项之分,主要通过如下公式进行标准化处理。正指标:XiF/R,逆指标:Xi=1-F/R。其中:XiFR分别表示指标计算值、实际值和参考值。②质量状况指数。湿地公园环境质量指数f(x)与服务质量指数g(y)可由f(x)=w1x1w2x2w3x3$\cdots $wixi (i=1,2,3,$\cdots $n),g(y)=v1y1v2y2v3y3$\cdots $vjyj (j=1,2,3,$\cdots $n)表示。其中:wivj (1≤$i$$p$,1≤$j$$m$)分别为环境和服务各指标权重,xiyj定量表征环境质量、服务质量。

  • 为明确环境与服务间相互耦合的协调发展程度,引入协调度模型,公式为:${C_{fg}} = \sqrt {1 - \displaystyle\frac{{f\left( x \right).g\left( y \right)}}{{{{\left[ {\displaystyle\frac{{f\left( x \right) + g\left( y \right)}}{2}} \right]}^2}}}} $C=(1-Cfg)k,其中:C为系统间的协调度,Cfg为两大系统间的离差系数,k为调节系数,一般情况下,2≤k≤5。协调发展度模型公式如下:DCT1/2Tαf(x)+βg(y),其中:D为协调发展度,T为综合协调指数,αβ为待定权重,参照前人研究经验,α=0.5,β=0.5。

  • 本研究使用的基础数据包括4类。①文献收集类。主要包括水体质量、植物种类、鸟类种类、生态讲解员人数等数据,来源于《常熟市统计年鉴》《苏州湿地保护情况年报》等资料。②实地调查类。主要包括鸟类栖息地类型、湿地类型、外来物种入侵情况等数据。③遥感类数据。包括湿地率、绿化覆盖率等,主要通过ENVI 5.1对沙家浜2009年及2018年的遥感影像分析处理获得(图1)。④专家打分类数据。服务质量中宣教设施建设质量、科研监测建设质量、服务设施建设质量等定性指标,主要以苏州市湿地公园年度检查、管理标准,通过专家打分获取数据。

    Figure 1.  Land use change map of Shajiabang National Wetland Park in 2009 and 2018

  • 选取水体、植被、动物、科普宣教、科研监测、公共服务6个要素14个指标构建沙家浜国家湿地公园质量评价指标体系(表1)。

  • 包括水体、植被、动物等3个方面9个指标。在水体方面,富营养状态是水质监测中较为敏感的指标,营养状态指数可以直观判断C1,除此之外利用C2和C3来反映湿地公园整体的湿地资源状况以及判断其是否符合2018年《湿地公园总体规划导则》的相关标准。在植被方面,以C4和C5来判断当前湿地公园的绿化种植以及植物多样性情况。入侵物种是威胁湿地公园生态系统安全的重要因素,故选用C6来表征现状。在动物方面选用C7、C8和C9等3个指标表征。鸟类处于生态系统食物链的中上层,其栖息地的保护是湿地公园建设的重要内容,鸟类种类及鸟类多样性的观测也是国际公认的评估湿地生态状况的重要指标之一。

  • 选取科普宣教、科研监测和社会服务3个方面5个指标进行服务质量的评价。在科普宣教方面,选取C10、C11和C12,发挥湿地公园作为科普宣教、科研监测基地的示范作用是湿地公园服务建设的重要目标。3个指标不仅能衡量湿地公园当前的科普宣教建设质量,同时也反映其是否符合当前出台的各类政府文件的指标要求。在科研监测与公共服务方面,主要选取C13和C14来表征。

  • 运用AHP求出14个指标的权重,得到变异系数法权重和综合权重,结果见表2

    目标层一级
    指标
    二级
    指标
    三级
    指标
    2009年
    实际值
    2018年
    实际值
    参考值变异
    系数
    变异系
    数法权
    重(w')
    层次分
    析法权
    重(w")
    w'×w综合
    权重
    沙家浜
    国家湿地
    公园质量
    评价
    环境
    质量
    水体  水质      74.0 53.00[30,70][5]0.1650.0280.1500.004 170.087
    湿地类型     3.0 4.005[1415]0.1430.0240.0960.002 300.048
    湿地率/%     57.2 74.37600%[14]0.1310.0220.1650.003 620.075
    植被  绿化覆盖率/%   45.0 67.00655%[5]0.1960.0330.0630.002 070.043
    植物种类    93.0327.00≥500[5]0.5570.0930.0470.004 360.091
    外来物种入侵/% 6.0 1.00≤55[16]0.7140.1200.0400.004 840.101
    动物  鸟类多样性    2.4 3.605[10]0.2000.0340.0750.002 520.052
    鸟类种类/种    63.0124.00≥200[5]0.3260.0550.1310.007 140.148
    鸟类栖息地类型  3.0 4.006[15]0.1430.0240.0830.001 980.041
    服务
    质量
    科普宣教湿地宣教活动频率 0 50.0020[17]1.0000.1680.0230.003 890.081
    生态讲解员人数/位  0 6.005[17]1.0000.1680.0170.002 800.058
    宣教设施建设质量25.0 85.00100[5]0.4780.0800.0430.003 490.072
    科研监测科研监测建设质量20.0 80.00100[5]0.6000.1010.0310.003 070.064
    公共服务服务设施建设质量30.0 85.00100[5]0.3080.0520.0360.001 850.039

    Table 2.  Shajiabang National Wetland Park quality evaluation index weight

  • 对评价指标的原始数据进行标准化处理,得到湿地公园各环境质量与服务质量指数,同时计算指标增长率。由表3可知,2009-2018年间,沙家浜国家湿地公园环境因素二级指标,植被变化率最大,动物次之,水体最末,变化率分别为577.78%、71.64%、68.82%;就三级指标而言,水体质量、外来物种入侵情况、植物种类、鸟类种类等指标的增长率均超过90%,属于影响湿地公园环境质量的重要因素,其中水体质量变化率增幅最大,为520.00%。

    一级指标二级指标三级指标2009年2018年增长率/%增长值
    环境质量水体  水体质量−0.005 0.021520.00
    湿地类型0.0290.038 31.03
    湿地率0.0720.093 29.17
    合计0.0960.152 58.33
    植被  绿化覆盖率0.0300.044 46.67
    植物种类0.0170.059247.06
    外来物种入侵情况−0.020 0.080500.00
    合计0.0270.183577.78
    动物  鸟类多样性0.0250.038 52.00
    鸟类种类0.0470.092 95.74
    鸟类栖息地类型0.0210.027 28.57
    合计0.0930.157 68.82
    环境质量总计0.2150.494129.77
    服务质量科普宣教湿地宣教活动频率0.0000.2020.202
    生态讲解员人数0.0000.0700.070
    宣教设施建设质量0.0220.062181.820.040
    科研监测科研监测建设质量0.0130.051292.310.038
    公共服务服务设施建设质量0.0170.033 94.120.016
    服务质量总计0.0520.417701.92
    说明:“−”表示没有该数值

    Table 3.  Environmental quality and service quality status index of Shajiabang National Wetland Park

    服务质量中就二级指标而言,科普宣教变化率最大,科研监测次之,公共服务最末,变化率分别为1 418.18%、292.31%、94.12%;就三级指标而言,由于湿地宣教活动频率、生态讲解员人数的2009年数值为0.000,无法计算增长率,故以增长值来表征各指标之间的增长关系。由表3可以看出,湿地宣教活动频率、生态讲解员人数为影响湿地公园服务质量的重要指标,其中湿地宣教活动频率为关键因素,其增长值最大,达到了0.202。

  • 总体来说,沙家浜国家湿地公园环境质量指数[f(x)]从2009年的0.215提升至2018年的0.494,增长率约为130%,其原因在于湿地公园9 a间依托原有的自然本底,通过合理规划内部水网、提升水体质量、引入乡土植物、增加栖息地等措施实现环境质量的稳步提升。服务质量指数[g(x)]从2009年的0.053提升至2018年的0.417,增长686.80%,明显高于环境质量指数增长率,表明9 a间,沙家浜国家湿地公园在保障生态环境质量的前提下,不断提高自身的作为科普宣教基地的示范作用。湿地公园协调度(C)从2009年的0.154提升至2018年的0.972,增幅为531.17%;湿地公园综合发展水平(T)则由2009年的0.133增长至2018年的0.456,提升242.86%;湿地公园协调发展度指数(D)从2009年的0.143提升至2018年的0.665,增长为365.03%。

  • 借鉴国内外对协调发展等级划分的已有研究成果[89],将湿地公园协调发展度评价标准和湿地公园质量等级划分为5级,并提出综合评价框架(表4)。

    湿地公园协调发展度质量等级协调发展类型综合评价
    0.80~1.00五级良好协调发展类湿地公园环境质量与服务质量和谐发展,湿地资源保护与社会服务发展间协调性良好,未来可实现更高水平的协调发展
    0.60~0.80
    0.40~0.60
    四级
    三级
    中度协调发展类
    勉强协调发展类
    湿地公园环境质量发展与服务质量发展略不协调,需在湿地资源保护的前提下,不断提升环境与服务之间的协调性
    0.20~0.40
    0~0.20
    二级
    一级
    中度失调衰退类
    严重失调衰退类
    湿地公园环境质量发展与服务质量严重不协调,湿地公园建设应在提升环境与服务质量的同时,以环境保护为主、社会服务为辅,实现两者的协调发展

    Table 4.  Coordinated development evaluation criteria and wetland park quality classification

  • 沙家浜国家湿地公园2009年协调发展度为0.143,2018年协调发展度0.665,其质量状况等级从“一级”提升至“四级”。说明经过9 a的湿地公园建设,湿地公园质量有明显提升,环境要素与服务功能的协调发展呈现出良好的趋势,公园协调发展等级从“严重失调衰退类”转变为“中度协调发展类”,但并未处于优良状态,仍需不断向协调可持续的良好方向发展。整体上,沙家浜国家湿地公园协调度高而协调发展度低,表明湿地公园质量受环境与服务的综合发展水平制约,今后需着重提升湿地公园环境与服务自身的发展水平,以提高湿地公园整体质量等级。

    湿地公园的环境质量中,水体质量指标对湿地公园质量水平影响最为显著,其次为外来物种入侵情况、植物种类及鸟类种类。因此,湿地公园在建设过程中应当注重通过相关措施促进水体质量改善,同时通过定期清理外来物种,引入湿地植物,增加鸟类栖息地等举措不断提升湿地公园的环境质量。

    湿地公园的服务功能中,湿地宣教活动频率、生态讲解员人数的增长对湿地公园服务质量提升作用尤为明显。湿地公园是科普宣教的重要载体,应在保护湿地环境的基础上,将本地文化与湿地特色相结合,通过增设宣教设施、科普宣教活动课程来增强人们的环境保护意识,逐步提高湿地公园服务质量。

    湿地公园服务质量指数较环境质量增长速率较快,其对湿地公园质量的影响也相对较大。由此认为,提升湿地公园的服务功能能够有效地促进湿地公园的质量水平。

  • 湿地公园整体质量情况受环境与服务的协调度与综合发展水平影响,但当2个系统的发展程度均较高或较低时,其协调度可能相同,故影响湿地公园质量等级的主要因素为湿地公园的综合发展水平,即湿地公园各影响因素实际值的高低较大程度上影响了湿地公园的质量等级,提示湿地公园在注重环境与服务协调发展的同时也应当不断提升自身的生态环境与社会服务建设。

    就服务质量指标,本研究在数据获取方面主要依据专家打分评估法,存在较大的主观性,定性指标定量化过程中仍会存在一定差异,一定程度上影响了质量评估的准确性;同时,指标选取方面也存在不足,由于相关数据缺乏完整性,一些指标,如水体微生物多样性等未包含在内,故指标还需进一步探讨;最后,鉴于研究区建设历程以及建设现状,导致选取时间序列相对较短,年份相对较少。后期研究过程中还应增加不同年份、不同湿地公园之间的对比分析,以丰富相关湿地公园质量评价研究内容。

Reference (17)

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