1ECI的方法论研究
Smit等[13]提出生态环境累积效应评价要从空间分析、关联分析、生物地学分析、交互干扰、生态模型及专家意见等多角度开展。薛联青等[14]建立了累积效应响应因子的阈值模型；Jordan等[15]研究了人类扰动对墨西哥湾沿岸不同规模渔场的珍稀水产品栖息地的生态累积影响，建立了多指标协同评价预测模型。King等[16]将以往评价水产养殖业环境影响的模型提升为包括累积影响在内的协同评价模型。Nitschke[17]利用栖息地模型结合GIS技术进行区域的ECI研究。Chen等[18]则建立了针对河流水坝系统的多尺度ECI分析框架。Hogan等[19]在评价美国佛罗里达南部的区域景观变化的ECI时，设计了一个包含6个子系统的自组织评价模型；常青等[20]在矿区生态风险评价时设计了土地破坏累积作用指数概念模型，以此来评价矿区土地的累积负效应。3S技术在ECI研究中应用的比较普遍[21～22]，目前已被证明是ECI研究中反演时空累积特征的有效方法之一[23]。例如吴贻兵等在研究西北干旱半干旱地区生态环境变化趋势中采用了系统动力学方法进行动态模拟；Gustafson等[24]采用物种多样性指数对比评价几种森林管护政策对森林景观的累积影响。Nitschke[17]的研究则表明资源开发对生态整体性的影响可以用生物多样性变化来表达；张洪波等[25]的研究表明水文变异法（RVA）适于表征河流梯级开发对水生态要素的累积影响；连达军等[26]建立了以土地利用/覆被态势指数和土壤侵蚀强度等指标描述矿区生态环境采动累积效应分析的程度方法。
2ECI机理与协同效应研究
ECI的发生机理与机制是目前ECI研究的核心科学问题。生态系统中多个要素的协同、拮抗等相互作用，是引起生态完整性风险的原因[17]，揭示这些相互作用发生的驱动力和作用机理，则是一个更加复杂的问题，需要通过数学模型、计算机模拟、实验模拟以及上述方法的综合等多样化的研究手段[23]。何鹏等[27]研究了南水北调工程梯级电站建设造成的渠道径流、水温、水质、泥沙和水生动植物等方面的累积效应发生规律和机理；陈庆伟等[28]尝试用交互矩阵法研究两个以上开发活动叠加对流域水环境产生的累计影响程度。生态累积的负效应无疑是生态风险所在，因而生态累积效应往往与态安全或生态风险进行协同研究。张晓等[29]建立了农业生产指数与生态安全指数协同评价方法，以此来评价贵州省县域农业经济的ECI。气候变化是区域生态环境变化的大背景，立足于区域生态安全和应对气候变化的ECI协同研究，目前也成为气候变化研究的重要组成部分[30]。
3生态累积效应研究的热点区域
3.1重大水利工程建设影响区域
水利工程建设不仅作用于区域水环境、水生态，而且影响到流域生态系统组成、结构和功能的方方面面，时空尺度的积累作用都非常显著。钟华平等通过长时段的径流量、水温、水质、泥沙和鱼类等实测值的时空分布，对澜沧江流域8个梯级水电站和黄河上游梯级开发等的ECI进行了研究[31～33]；Nitschke[17]利用长期野外调查数据研究了加拿大东北部典型区域资源开发活动中在生物多样性和生态完整性方面的累积效应；Mantel[34]的研究则揭示了南非小型水坝在河流水文和水化学方面的累积效应；Du[35]与Kang[36]等利用采水漏斗和地面沉降数据分析了河北省东部平原区深层地下水开采造成的累积效应及各效应的相互关系，预测了今后的变化方向与关键点位；邱兴春等[37]对乌江流域水电梯级开发对周边陆生生态系统的影响进行了初步分析。
3.2矿产资源开发影响区域
矿产资源开发往往引发生态恶化、环境污染、资源破坏和地质灾害高发等一系列后果，具有很强的累积和放大作用，因此，矿区是生态风险研究的焦点区域，这方面的研究在一定程度上就是对矿业开发ECI负效应的静态评价和动态预测[20]。专门性的矿产开发区域ECI研究主要是以水土要素为主要对象，以典型矿区为范例，辨识矿区生态环境累积效应形式、途径和特点[38]。由于矿区的采动活动对土地系统的干扰巨大[39]，因而土地系统的演化成为监测和评估矿区ECI效应的核心[40]，3S技术成为矿区ECI研究的有效工具。
3.3人工绿洲区域
绿洲是生态环境变化的高敏地区，对气候变化和人类活动的响应非常迅捷，人工绿洲开发建设无论在空间上还是时间上，生态系统都会产生序列性变化。研究显示，沙漠绿洲的开发，必然改变绿洲与荒漠系统的能量交换和物质循环，在区域层面上往往表现出两种截然相反的反馈作用，即环境变好—绿洲发展—环境更好—绿洲再发展和环境恶化—绿洲退化—环境更坏—绿洲再退化[41]。对绿洲生态环境带来最大累积效应的因素是农业开发[42]，有关克里雅绿洲1991～2002年间的土地利用变化对绿洲和绿洲荒漠交界带产生的生态环境影响及其ECI研究表明[43]，绿洲生态在短时期内表现出的正效应大于负效应，但从长时间尺度上看国内外的绿洲开发，此两种情形比比皆是[44～45]，正效应和负效应质的转变往往在量的累积基础上发生。
3.4湿地及其他典型区域
湿地往往是区域物质流动、中转和汇聚的场所，ECI的放大作用表现突出，因而也是ECI研究的典型区域。湿地水位、水量等与ECI的关系[46～47]、湿地景观累积变化的生态影响等是湿地区域ECI研究重要内容[47]。近年来，湿地组成、功能及其生态服务等对ECI的响应问题研究成为研究热点，如刘红玉等研究水禽对湿地景观变化的响应[48~49]；衷平等[10]采用生态功能指数评价云南公路网建设对岭谷区湿地的负效应；孙贤斌等研究湿地廊道效应对土地利用变化的响应[50]；Trautwein等[51]研究了湿地水文特征对鱼类长度的累积影响；等等。温敏霞等[52]采GIS手段和生态足迹评价法，分析了我国东北样带生态容量时空积累特征；袁兆华等[53]利用不同耕作年限的湿地土壤理化数据，研究三江平原耕作活动对湿地土壤的累积影响。
4区域开发的生态累积效应研究展望
综上所述，ECI研究是在ECIA工作的需求中发展起来的，并随着评价工作的深入而不断深化，目前已形成了以生态监测和遥感数据采集为基础，以多种动态模拟方法和相关分析法为支撑，以评价和预测、预警为目的的研究体系。但是由于ECI过程的长期性，内涵的复杂性和多面性，外延的广泛性，数据来源的局限性和片面性，等等，ECI研究尽管需求紧迫[53]，但在国内外，尤其是国内开展的并不广泛，还没有比较公认的成熟方法和分析框架，对于大规模的开发和建设活动——如三峡大坝建设、三北防护林工程建设、退耕还林草工程建设等，还没有开展时空尺度的ECI综合评价。而对于现今的矿产区、流域、湿地等热点区域，研究的内容还很局限，在矿产区主要对植被覆盖、土地利用变化以及地形这三个因子进行研究，运用生态位元素的量化及计算方法、利用景观表征模型以及SD-CA-GIS模型等进行ECI分析[54]。流域的梯级开发累积效应主要分析了水文径流、水质、水温、鱼类以及局地气候等几个方面，在水生生境、生物多样性、社会、经济结构等几个方面还未做深入研究[31]。还有学者研究了公路网、水量、水位、景观等对湿地生态功能的影响[10,45～47]。这些研究方法及研究内容在一定程度上解决了区域的时空累积效应问题。由于区域的发展是一个以经济、环境、工程和社会等多种要素相互结合的复杂生态系统，影响的空间范围大，涉及因子多，部分因子还难以量化[54]。因此，对于区域开发的生态累积效应既需要进行综合评价，也应当选取典型因子进行重点分析。ECI研究今后将在以下三个方面加强：一是针对重大项目选择生态敏感部位开展ECI的长期监测，并充分依托不断完善的生态监测和研究网络，如中国生态系统定位研究网络（CERN）和国家陆地生态系统定位研究网络（CTERN）；二是建立主导因素与综合评价相结合的ECI评价理论框架和数量模型，可以使研究工作系统化、明晰化和快捷化，也有助于开展流域或大区域开发活动的ECI评价研究；三是ECI的机理与过程研究将随着研究手段和方法的完善而进一步深入，从而提高生态风险科学预测的准确度。可以预期，在我国倡导生态文明、推进“五位一体”建设的大背景下，随着工程建设项目环境影响后评价制度的逐步建立和完善，ECIA的需求会越来越大，这无疑将大大促进ECI研究的进一步发展。
作者：何彤慧 夏贵菊 王茜茜 单位：宁夏大学
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