湖滨带生态健康驱动因子

湖滨带属于水陆生态交错带，天然的湖滨带由陆向辐射带、水位变幅带和水向辐射带组成［1］，是湖泊生态系统的重要组成部分，对维持湖泊生态系统健康和改善水环境功能具有积极作用。由于防洪需要，我国许多湖泊在湖滨带中修建了防洪大堤，破坏了湖滨带原有生态系统结构的连续性和完整性，阻断了水陆生态系统的物质循环、能量流动和信息传递，严重影响了湖滨带生态系统功能的发挥，导致了湖滨带生态系统退化，影响了湖滨带生态系统健康。大堤型湖滨带的生态系统健康退化现象已引起广泛关注［2］，科学识别大堤型湖滨带生态系统健康状态的驱动因子是开展湖滨带生态修复的必要前提，然而该方面的研究还远远不足。太湖是我国的大型浅水湖泊，73%以上的岸带都修建了防洪大堤，其余部分临近山体，太湖的湖滨带属于典型的大堤型湖滨带。本文以太湖为例，运用驱动因子的识别方法，分析影响其湖滨带生态系统健康的主要驱动因子，旨在为我国类似湖泊湖滨带的驱动因子分析提供一定借鉴。

1驱动因子识别方法的选择

驱动因子是指影响事物发展或状态的关键性的内在动力或外在力量。就生态系统而言，影响其状态的因子可以分为自然因子及人为因子两大类，前者主要包括温度、风力、波浪、大气沉降等，后者主要包括人口、经济、社会活动，以及与其相关的环境污染、土地利用变更等［3］。然而并非所有影响因子都是驱动因子，对于简单系统中的驱动因子是可以直接判断的，但是对于生态等复杂系统则需要借助统计分析的方法，研究特征变量之间的相关关系，识别出哪些是起到关键作用的驱动因子。与社会经济学、医学领域相比，环境学、生态学领域对于驱动因子的研究相对薄弱，对于环境、生态驱动因子的概念及其识别方法尚不成熟。有些研究没有深入理解“驱动因子”的含义，而直接用“影响因子”作为“驱动因子”加以诠释。有些研究没有正确理解统计学方法的原理，而采用简单相关系数法来识别“驱动因子”。另外应用“主成分分析”方法来直接研究驱动因子也欠妥，首先“主成分分析”是对表征事物现状的多个指标(注意不是有驱动倾向的影响因子)进行降维筛选的过程，例如从10个水质指标中筛选4—5个能尽量反映水质现状的指标，而不是筛选能引起水质发生变化的驱动性影响因子;其次，“主成分分析”所筛选的几个主成分之间是没有相关性的，而在生态、环境、社会等领域驱动因子间的相关性是很难避免的，因此就可能错误的舍弃真正的驱动因子。所以，运用正确的统计方法确定真正的驱动因子是十分重要的。

驱动因子的确定通常经过以下2个步骤:(1)影响因子的定性筛选:是指在众多因子中筛选出有可能影响评价目标的因素，筛选原则是尽量全面并且有依据的考虑可能的影响因素。(2)驱动因子的确定及驱动力大小排序:社会经济领域的大量研究显示最被认可的2种方法是“多元线性逐步回归法”和“偏相关系数法”［4］。前者是在因变量与自变量(影响因子)之间建立多元回归方程，通过逐步回归法确定驱动因子，即每引入一个变量同时检验方程中各个自变量的显著性，合格保留、不显著剔除，反复进行直到再没有显著的变量可以引入为止［5］。各驱动因子的影响力大小可以通过比较各自标准偏回归系数来确定。后者“偏相关系数法”是通过固定因变量与其中一个自变量以外的其他变量对它们的影响以后，这两个变量之间的相关关系，它反映了事物间的本质联系。描述这种关系的强度指标为偏相关系数，绝对值越大，偏相关程度越大。研究证明对于在二元回归中两者相对大小始终一致，而在自变量个数超过2个的回归模型中两者得出驱动因子的驱动力相对大小却不一定完全一致［6］。在两者结果不一致的时候还需追踪数据样本的波动性、与实际情况的相符性进行选择判断。鉴于以上情况，本研究在定性筛选影响因子后，分别采用了“多元线性逐步回归法”和“偏相关系数法”确定太湖湖滨带的生态系统健康状况驱动因子及驱动力大小顺序。

2驱动因子的确定

2．1影响因子的定性筛选

影响因子的定性筛选范围是依据评价目标本身的特点而定的，既要有代表性又要兼顾获取的可能，筛选过少的影响因子可能造成真正的驱动因子缺失，但筛选过多的影响因子无疑会增加不必要的工作量。与其它大尺度的研究区域(例如喀斯特地形区、沙漠化地区等)相比，太湖湖滨带的范围是周长405km，宽度仅为50—100m不等的环形区域，且有环湖大堤的阻隔，外界环境对湖滨带的影响主要是通过入湖河流产生的。在这种情况下，社会经济发展、人口、相关性不强的政策行为等就可以忽略不计，因此本文着重考虑与太湖湖滨带密切相关的自然以及人为影响因子。另外，由于太湖湖滨带缺少历史实测数据，对驱动因子的研究很难采用常见的纵向时间统计法，考虑到同一湖泊湖滨带生态系统健康状况在空间分布上的差异也能反映出某个影响因子作用力的差异，因此采用“空间换时间”的方法，通过研究同一时间环太湖湖滨带不同点位的生态系统健康状态及其影响因子间的统计关系来确定其驱动因子。根据多年的研究经验和实践分析，选取了太湖主体营养状态、入湖河流污染负荷通量、岸带类型、风浪强度4个主要影响因子。

(1)太湖主体营养状态

太湖主体的营养状态是对太湖水质的综合性评价指标，它的好坏直接影响到湖滨带的生态系统健康状况，对湖滨带的水质、底质、生物都有直接的影响。例如，太湖北部湖区污染严重，水质较差，呈富营养状态，其湖滨带区植物种类单一，分布面积少，底栖动物多数为耐污种;而东太湖湖区水质状况相对较好，呈轻度富营养状态，湖滨带植物种类较多，且覆盖度大，底栖动物中耐污种相对少些。因此，太湖主体湖区的营养状态对于湖滨带生态系统健康状况有较大的影响。

(2)入湖河流污染负荷通量

入湖河流污染负荷是湖泊污染物的重要来源，大部分点源与面源污染物是通过入湖河流进入湖泊的，污染物在水力坡度、密度梯度和风力等作用下发生迁移，与湖水尤其是处于湖滨带的近岸湖水混合，造成水质下降。由于一些太湖入湖河流有随季节反向流动的特点，因此采用河流的污染负荷通量来表达。有研究发现入湖河流在近河口处300m内污染物浓度明显上升，300m以外由于有较高的稀释扩散而受影响明显减弱［7］。而太湖湖滨带的范围为大堤向水域50—100m范围内，正是受入湖河流影响最大的范围。所以，入湖河流的污染负荷通量也是影响湖滨带生态系统健康状况的重要因素。另外，入湖河流的污染负荷通量与所在流域的经济发展模式、土地利用方式、人口、环境措施等密切相关，可以用来反映湖滨带所受的流域环境的综合压力。