生态系统健康评价及其问题
1. 广东省生态环境与土壤研究所，广东 广州 510650；2. 广州市农业学校，广东 广州 510450；3. 广州市环境监测中心站，广东 广州 510030
摘要：讨论了生态系统健康的概念及内涵，指出了生态系统健康评价中存在的主要问题，最后对今后生态系统健康评价的研究方向作了展望。
关键词：生态系统健康；评价；问题
中图分类号：X171.1 文献标识码：B 文章编号：1672-2175（2004）02-0287-03
生态系统健康学是最近发展的又一新领域。生态系统健康研究在自然科学、社会科学和健康科学之间架起了一座桥梁，并为环境问题的解决带来了新的希望[1]。欧美学者已经在该领域做了许多研究工作，这方面的研究正方兴未艾。本文试图讨论生态系统健康的评价问题，并展望生态系统健康未来的研究方向。
1 生态系统健康的概念及内涵
生态系统健康理念的提出，作为环境管理和可持续发展的新思路、新方法，使得人类在面临全球生态环境恶化，生态系统受到前所未有的胁迫挑战的时候，寻找到一条解决之路。从20世纪40年代Leopold提出“土地健康”的概念，并对之进行了全面的阐述和研究，到80年代后期，经过学者们的努力和探索，生态系统健康学正在成为自然科学、社会科学以及人类健康学相互交叉和整合的一门学科。不同的学者们在不同的生态系统领域（水生态系统、湿地生态系统、海洋生态系统、森林生态系统等）进行着研究和探索，不同的认识产生了不同的生态系统健康概念和思想[2]。
生态系统健康（学）主要研究人类活动、社会组织、自然系统及人类健康的整体性。生态系统健康是指生态系统随着时间的进程保持活力并且能维持其组织结构及自主性，在外界胁迫下容易恢复。评估生态系统健康的标准有活力、恢复力、组织结构、生态系统服务功能的维持、管理选择、外部输入减少、对邻近系统的影响及人类健康影响等8个方面。它们分属于生物物理范畴、社会经济范畴、人类健康范畴以及一定的时间、空间范畴。这8个方面的标准中最重要的是前3个方面[3]。
也有学者[4]认为，健康生态系统的一般特征是恢复力、多样性和生产力。建立生态系统健康评估指标的第一步是指标选择原则的确定，根据生态系统健康评价的目的和指标筛选的原则，把生态系统健康指标体系（Ecosystem Health Indicator, EHI）分为生物物理指标、生态学指标、人类健康和社会经济指标。生态指标是反映生态系统特征和状态的生物指标，它分为生态系统、群落和种群与个体等不同层次的指标或指标体系。物理化学指标是检测生态系统的非生物环境的指标。人类健康与社会经济指标着眼于生态系统对人类
生存与社会发展的支持作用，采用经济参数和社会发展的环境压力指标等来衡量生态服务的质量与可持续性。根据其敏感程度和功能性，生态系统健康评价指标分为早期预警指标、适宜程度和诊断指标等3类。一个完整的生态系统评价应包括上述3大类指标或指标体系，但在具体的评价实践中往往因评价目的和对象的不同而有所选择[5]。
就农业生态系统而言，农业生态系统健康研究的主要内容包括：农业生态系统健康评价方法，土壤质量和水质与农业生态系统健康的联系，农业生态系统健康与人类健康的关系，害虫生态管理（EBPM）对农业生态系统健康的贡献，杂草综合管理（IWM）在农业生态系统健康中的作用，农业生态系统健康的指示生物，转基因作物（transgenic crops）对农业生态系统健康的生态影响，农业投入政策对农业生态系统健康的影响，景观生态学在农业生态系统健康评价中的应用，农业生态系统健康与绿色食品开发等[6]。
影响生态系统健康的原因有很多，这些原因多为人类活动所致。例如，污染物排放、非点源污染、过度捕捞、围湖造田、水土流失、外来种入侵和水资源不合理利用等是影响水生态系统健康的主要原因[7]。
生态系统健康评价的目的不是为生态系统诊断疾病，而是定义生态系统的一个期望状态，确定生态系统破坏的阈限，并在文化、道德、政策、法律、法规的约束下，实施有效的生态系统管理[7]。生态系统健康是保证生态系统服务功能的前提。一个生态系统只有保持了结构和功能的完整性，并具有抵抗干扰和恢复能力，才能长期为人类社会提供服务。因此，生态系统健康是人类社会可持续发展的根本保证。
2 生态系统健康评价存在的问题
一个健康的生态系统是稳定的和可持续的，在时间上能够维持它的组织结构和自治，也能够维持对胁迫的恢复力。评价生态系统是否健康可以从活力（vigor）、组织结构（organization）和恢复力（resilience）等3个主要特征来定义。评价生态系统健康首先需要选用能够表征生态系统主要特征的参数，如生境质量、生物的完整性、生态过程、水质、水文、干扰等。但度量这些参数是一件非常困难的事[8]。在健康评价时，还要考虑生态系统不同尺度和进化史。因此，
给出生态系统是否健康的定量信息是非常困难的。
生态系统健康评价存在的问题，主要体现在：（1）生态系统健康的不可确定性；（2）生态系统健康的研究要求综合考虑生态、经济和社会因子，但对各种时间、空间和异质的生态系统而言实在太难；（3）由于生态系统的复杂性，生态系统健康很难简单概括为一些易测定的具体指标，评估方法还有待改进；（4）生态系统是一个动态的过程，有一个产生、成长到死亡的过程，很难判断哪些是演替过程中的症状，哪些是干扰或不健康的症状，尤其是幼年的和老年的生态系统；（5）健康的生态系统具有吸收、化解外来胁迫的能力，但这种能力还很难测定；（6）生态系统的健康到底能持续多长时间？（7）生态系统保持健康的策略是什么？虽然生态系统健康为我们解决环境问题提供了新的概念构架和一系列研究手段，但这些问题尚有待进一步深入研究[3]。
也就是说，针对一个或一类生态系统，如何去评价它的健康程度？用哪些因子去度量？这些度量因子的健康标准是多少？通过哪些途径评价生态系统的稳定性、持续性和完整性？这些问题仍需进一步探讨[9]。
就农业生态系统来说，农业生态系统健康研究是一个涉及多学科的研究领域，目前在研究方法上还存在许多问题，例如，如何确定农业生态系统健康评价指标体系？如何对评价指标进行计量？如何确定一个健康的农业生态系统的标准？在研究的时空尺度上也存在一些问题，例如，农业生态系统在空间上包括从农田到生物圈等不同的等级结构，农业生态系统健康评价从一个尺度转变到另一个尺度也需要注意一致性问题；由于农业生态系统具有动态特征（如稳定性、恢复性），因此农业生态系统健康评价将取决于所选择的时间范围，短期内系统特征的变化可能被解释为显著的不健康，但同样的变化从更长的时间范围内加以考虑可能是不显著的[6]。此外，随着环境污染的日益加重，化学农药、化学肥料等的大量应用和食品生产加工过程中合成添加剂（如防腐剂、人工色素等）的普遍使用，食品污染和品质下降问题也是农业生态系统不健康的因素。
农业生态系统健康和农业可持续发展的思想是分不开的，一个有病或不健康的生态系统是不可持续的。健康的农业生态系统主要是指那种能够满足人类需要而又不破坏甚至能够改善自然资源的农业生态系统，其目标是高产出、低投入、合理的耕作方式、有效的作物组合、农业与社会的相互适应、良好的环境保护、丰富的物种多样性等。这对人类的生存和发展都十分重要。要同时达到所有这些要求是很困难的，甚至是不可能的。农业的可持续发展在一定程度上受到工业的影响，并不能只从农业的角度出发去考虑，因为破坏生态环境的污染物主要来源于工业，特别是化学工业。另外，社会和经济等方面的操作对自然资源的破坏作用也是不容忽视的[10]。
有关生态系统健康的概念也存在着一些争议。有学者[4]认为，生态系统健康可以被理解为生态系统的内部秩序和组织的整体状态况，系统正常的能量流动和物质循环没有受到操作、关键生态成分保留下来（如野生动植物、土壤和微生
物区系）、系统对自然干扰的长期效应具有抵抗力和恢复力，系统能够维持自身的组织结构长期稳定、具有自我调控能力，并且能够提供合乎自然和人类需要的生态服务。
生态系统健康评价目前有两个亟待解决的问题：如何有效确立评价标准与参照系以及如何正确区分人为压力和自然干扰。
3 讨论与展望
健康生态系统的核心内容是生态系统健康的结构和健康的功能，要了解生态系统的结构和功能，就必须了解生态系统的形成、演变、过程、特征及其发展规律，必须了解生态系统与环境因子的作用机制[11]。不同的指标涉及生态系统健康的不同方面。要充分掌握生态系统的健康和完整性，必须同时选取多个指标，因为生态系统健康的范围非常广泛，它不仅包括生物物理问题，而且包括社会经济和人的诸多方面。为了获取生态系统的所有特征，评价生态系统状况过程中，需要从多个角度来进行评价指标的选择[12]。
生态系统健康评价应该发展适用于特定生态系统的框架，最重要的是考虑生态系统本身的结构和功能，在此基础上，明确区分特定生态系统的胁迫状况，辨识出最危险的组分和最应该重视的问题，同时应该研究环境胁迫与生态参数变化的重要关联，应用这些基础去发展综合适宜生态系统健康指标的管理对策[9]。
健康的生态系统是稳定的和可持续的，在时间和空间上，能够维持它的组织结构和系统内部的调节。健康的生态系统具有很强的对胁迫因子的负荷能力和恢复能力，因此对生态系统健康评价最重要的指标应是生态系统的完整性（integrity）、适应性（adaptability）和效率（efficiency）。评价生态系统健康首先要选用能够表征生态系统主要特征的参数；其次要对这些特征进行归类区分，分析各个特征的生态健康的意义；再次是对这些特征因子进行度量，确定每个特征因子在生态系统健康中的权重系数，每类特征因子在生态系统健康中的比重；最后确定生态系统健康的评价方法，建立生态系统健康的评价体系。[11]。
生态系统健康评价主要包括指示物种和指标体系两种方法。在生态系统健康研究中，指示物种的选择应该谨慎，要综合考虑到它们的敏感性和可靠性，即要明确它们对生态系统健康指示作用的强弱[7]。
从生态系统健康研究的现状，大致可以总结出它的两个发展方向：一是实验科学的数量化或半数量化的生物学途径。主要包括生物指标、物种丰富度、多样性和均匀度、多元分析方法、生物完整性指数、生态系统结构和功能途径等。二是通过实验科学的定量经和半定量化与理论科学和技术科学相结合的发展方向。退化生态系统的保护和恢复迫切需要生态系统健康评价技术，以期获得对尚不明确的生态系统恢复健康状态的综合评价。由于对生态系统途径、生态系统完整性等的定义还比较模糊，因此，应该采取一个更加全面和完整的方式，把实验科学的定量化和半定量化能力与现实和适当的理论科学和技术科学相结合来进行综合评价[9]。
就农业生态系统来说，深入开展农业生态系统健康研究，生产无公害农产品、绿色食品和有机食品，对促进我国农产品安全生产和增进人类健康具有十分重要的意义[6]。现代生态农业是以生态理论为基础，以现代生态农业技术为手段，通过农业与环境，生态与经济的平衡，达到农业可持续发展、农业安全和人类健康的最终目标[13]。为此，目前农业生态系统健康研究应优先研究以下几项内容：（1）农业生态系统健康评价方法；（2）农田生态系统健康与人类健康之间的关系；（3）转基因作物对农田生态系统健康的影响；（4）农田生态系统健康与生物多样性之间的关系；（5）化感作用对农田生态系统健康的影响；（6）土壤动物群落对农田生态系统健康的生物指示作用；（7）农田生态系统健康与农产品安全生产；（8）农田生态系统健康与精细农业试验示范[6]。
因为目前还缺乏客观根据评价生态系统健康，没有建立一套区别健康和病态生态系统的严格标准。在关键指示生物种类的鉴定、生物指示器（bioindicator）的开发、系统和化学循环的影响及地形和生态区域的影响等方面的评估问题上，也还需要进一步的研究。生态系统健康的整体性评价主要是一种定性的判断，如何将定性评价与定量分析有效结合，将是以后生态系统健康研究的一个重要课题。此外，建立胁迫与生态系统产生病变行为（症状）的对应关系也是很重要的。农业活动究竟对自然环境有哪些正面和负面的影响，不同农业政策又是怎样对环境产生影响的，这些都是农业生态系统健康评估所要考虑的[10]。
生态系统健康的定义和指标涉及很多方面，生态系统健康不能简单地定义或理解为生物的、伦理的、美学的或是历史的概念[12]。也就是说，生态系统健康是一门交叉学科，解决生态系统健康领域所涉及到的问题，必须综合社会科学，自然科学和健康科学的知识。
由于生态系统健康研究是一个新领域，有关它的概念、评价的指标物种和指标体系等方面存在各种争论，生态系统健康评价正在不断的争论中走向成熟。其未来发展方向是结合经济学、社会学和健康科学的定量化途径[7]。
总之，如何建立一个更合理的评价标准和参照系仍需要大量的工作，并有待于从新的角度开拓思路。
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Ecosystem health valuation and the existing problems
ZENG Xiao-duo1, DING Chang-rong2, ZHENG Xi-jian3
1. Guangdong Institute of Ecology, Environmental and Soil Sciences, Guangzhou 510650, China;
2. Guangzhou Agricultural School, Guangzhou 510450, China;
3. Guangzhou Station for Environmental Monitoring, Guangzhou 510030, China
Abstract: In this paper, the concept and connotation of ecosystem health are discussed, the problems existing in the ecosystem health valuation are pointed out, and finally the research orientation of ecosystem health valuation in the future is forecasted.
Key words: ecosystem health; valuation; problem
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