海州灣海洋牧場(chǎng)生態(tài)健康評(píng)價(jià)

趙新生，孫偉富，任廣波，馬 毅

(1.連云港市海域使用保護(hù)動(dòng)態(tài)管理中心， 江蘇 連云港 222001； 2.國(guó)家海洋局第一海洋研究所，以山東 青島 266061)

海洋牧場(chǎng)是指在一個(gè)特定的海域里，為了有計(jì)劃地培育和管理漁業(yè)資源而設(shè)置的人工漁場(chǎng)。海洋牧場(chǎng)需要營(yíng)造一個(gè)適合海洋生物生長(zhǎng)與繁殖的生境，并進(jìn)行水生生物放流(養(yǎng)) ，再由所吸引來的生物與人工放養(yǎng)的生物一起形成人工漁場(chǎng)，依靠一整套系統(tǒng)化的漁業(yè)設(shè)施和管理體制，將各種海洋生物聚集在一起。建立可以人工控制的海洋牧場(chǎng)，其主要目的是確保作為漁業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)的水產(chǎn)資源的穩(wěn)定和持續(xù)增長(zhǎng)，保護(hù)海洋生態(tài)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)生態(tài)漁業(yè)。

世界各國(guó)在海洋牧場(chǎng)建設(shè)方面都開展了大量工作：日本1971年提出海洋牧場(chǎng)的構(gòu)想，1977-1987年開始實(shí)施“海洋牧場(chǎng)”計(jì)劃，并建成了世界上第一個(gè)海洋牧場(chǎng)--日本黑潮牧場(chǎng)；韓國(guó)1998 年開始實(shí)施“海洋牧場(chǎng)”計(jì)劃，2007年6月在慶尚南道統(tǒng)營(yíng)市建成了核心區(qū)面積約20平方千米的海洋牧場(chǎng)；美國(guó)1968年提出建設(shè)海洋牧場(chǎng)計(jì)劃，1972年付諸實(shí)施，1974年在加利福尼亞海域利用自然苗床，培育巨藻，取得效益。我國(guó)的海洋牧場(chǎng)建設(shè)還處于起步階段，20世紀(jì)80年代提出了建設(shè)海洋牧場(chǎng)的設(shè)想，到90年代初期建成24個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，至20世紀(jì)末中國(guó)海洋牧場(chǎng)的開發(fā)僅限于投放規(guī)模較小的人工魚礁，對(duì)沿岸漁業(yè)影響甚微，進(jìn)入21世紀(jì)，海洋牧場(chǎng)開發(fā)受到重視，科學(xué)研究不斷深入。

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人類發(fā)開活動(dòng)等影響下，海洋牧場(chǎng)在高效利用沿岸海域和積極發(fā)展增養(yǎng)殖業(yè)等方面產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益，但同時(shí)其受到的生態(tài)壓力也日益增大，生態(tài)健康遭受威脅，研究海洋牧場(chǎng)的生態(tài)健康狀態(tài)，對(duì)恢復(fù)和增加漁業(yè)資源、保護(hù)海域環(huán)境、促進(jìn)漁業(yè)資源和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。海洋牧場(chǎng)生態(tài)健康評(píng)價(jià)的理論與技術(shù)問題一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，近年來，基于層次分析法的生態(tài)健康評(píng)價(jià)研究較多且較為成熟，本研究借鑒前人生態(tài)健康評(píng)價(jià)的成果，結(jié)合海州灣海洋牧場(chǎng)的性狀，構(gòu)建海州灣海洋牧場(chǎng)生態(tài)健康評(píng)價(jià)體系，利用層次分析法對(duì)海洋牧場(chǎng)進(jìn)行生態(tài)健康評(píng)價(jià)。

1 研究區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)

海州灣寬42 km，岸線長(zhǎng)87 km，海灣面積876 km2，位于暖溫帶向北亞熱帶過渡的近岸淺海區(qū)域，潮汐為正規(guī)半日潮，年平均氣溫14.3 ℃，鹽度全年在24‰～30‰之間變化。沿岸較大入海河流17條，海區(qū)水質(zhì)肥沃，海洋生物種類繁多，海州灣漁場(chǎng)是我國(guó)著名的八大漁場(chǎng)之一。據(jù)鑒定，海州灣獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)擁有370多種植物，200多種魚類，100余種軟體動(dòng)物，蝦類30 種，蟹類38種，此外兩棲類、爬行類、哺乳類海島上都有發(fā)現(xiàn)。是海參、鮑魚、扇貝等珍貴海產(chǎn)品在江蘇沿海的唯一產(chǎn)地，珍貴的巖礁魚類如鯛類、六線魚等在國(guó)內(nèi)外都有一定的聲譽(yù)。鑒于海州灣獨(dú)特的地理位置和豐富的生態(tài)資源，我國(guó)先后在海州灣海域成立了前三島海珍品增養(yǎng)殖保護(hù)區(qū)、中國(guó)對(duì)蝦國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)、海州灣海灣生態(tài)系統(tǒng)與自然歷史遺跡國(guó)家級(jí)海洋特別保護(hù)區(qū)，以期合理保護(hù)與開發(fā)利用海州灣的生態(tài)資源與環(huán)境。

1.2 研究方法

層次分析法(Analytic Hierarchy Process，簡(jiǎn)稱AHP)是將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。該方法是20世紀(jì)70年代初美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)教授薩蒂，在為美國(guó)國(guó)防部研究“根據(jù)各個(gè)工業(yè)部門對(duì)國(guó)家福利的貢獻(xiàn)大小進(jìn)行電力分配”課題時(shí)，基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論和多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法提出的一種層次權(quán)重決策分析方法。

2 指標(biāo)體系建立與生態(tài)健康指標(biāo)賦值

2.1 指標(biāo)體系建立

根據(jù)代表性、科學(xué)性、相互獨(dú)立性和數(shù)據(jù)可操作性等原則，通過定性和定量的方法，建立海州灣海洋牧場(chǎng)生態(tài)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，將指標(biāo)體系分為4層，如圖1所示：目標(biāo)層為海州灣海洋牧場(chǎng)生態(tài)健康評(píng)價(jià)(A)；準(zhǔn)則層為水質(zhì)環(huán)境(B1)、生物資源(B2)和外來壓力(B3)；指標(biāo)層為水色(C1)、水文(C2)、無機(jī)氮(C3)、硫化物(C4)、硅酸鹽(C5)、浮游植物(C6)、浮游動(dòng)物(C7)、游泳生物(C8)、底棲生物(C9)、自然災(zāi)害(C10)和人為活動(dòng)(C11)；水色(C1)細(xì)化為懸浮物(D1)、溶解氧(D2)和葉綠素(D3)，水文細(xì)化為水溫(D4)、透明度(D5)和鹽度(D6)，無機(jī)氮細(xì)化為硝酸鹽氮(D7)、氨氮(D8)、亞硝酸鹽氮(D9)，自然災(zāi)害細(xì)化為寒潮(D10)和臺(tái)風(fēng)(D11)，人為活動(dòng)細(xì)化為港口(D12)和旅游(D13)。

2.2 生態(tài)健康指標(biāo)賦值

評(píng)價(jià)指標(biāo)確立后，根據(jù)海州灣海洋牧場(chǎng)所在區(qū)域特點(diǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查得到的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，設(shè)定海洋牧場(chǎng)各要素的評(píng)價(jià)指標(biāo)，分為四個(gè)等級(jí)，各個(gè)等級(jí)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為：4—好；3—一般；2—較差；1—很差，由此得到評(píng)分向量V=(4，3，2，1)T。對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)C1，C2，……，Cn。中任一Ci作出得分評(píng)定時(shí)，存在一個(gè)響應(yīng)的隸屬度向量Ri，用以表征實(shí)際指標(biāo)參數(shù)對(duì)于四個(gè)級(jí)別的隸屬關(guān)系，表示為Ri=( ri1，ri2，ri3，ri4 )，以海水透明度對(duì)水文的影響為例：一年中有0.2概率的透明度達(dá)到好，0.2的概率為一般，0.2的概率為較差，0.4的概率為很差，則Ri=(0.2，0.2，0.2，0.4)，那么透明度的指標(biāo)值：Ai=V*Ri=(4，3，2，1)T*(0.2，0.2，0.2，0.4)=2.2，據(jù)此我們可以得到所有評(píng)價(jià)指標(biāo)的指標(biāo)值。

圖1 海州灣海洋牧場(chǎng)生態(tài)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)

參照《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》[1]、《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》[2]、葉綠素含量[3]等標(biāo)準(zhǔn)，得出各指標(biāo)值及對(duì)應(yīng)的隸屬關(guān)系Ri，見表1。

3 生態(tài)評(píng)價(jià)

3.1 權(quán)重確定

采用1～9及其倒數(shù)標(biāo)度法(見表2)對(duì)指標(biāo)體系中的各指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較建立判斷矩陣，判斷矩陣建立后，要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

一致性檢驗(yàn)CR是將一致性指數(shù)CI和平均一致性指標(biāo)RI進(jìn)行比較的結(jié)果，判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)CR<0.1時(shí)，判斷矩陣具有滿意的一致性。

一致性指標(biāo)

(1)

最大特征根

(2)

一致性比例

式中RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，見表3：

計(jì)算權(quán)重時(shí)，首先計(jì)算判斷矩陣每一行元素的乘積(式4)，所得乘積開n次方(式5)，對(duì)特征向量歸一化得到即指標(biāo)權(quán)重[4](式6)。

(4)

(5)

(6)

根據(jù)上述方法，得到各指標(biāo)權(quán)重，見表4.

表4 海州灣海洋牧場(chǎng)判斷矩陣Tab.4 Haizhou Bay marine ranching judgment matrix

3.2 綜合評(píng)價(jià)

海洋牧場(chǎng)生態(tài)健康綜合評(píng)價(jià)需要計(jì)算每一指標(biāo)層的綜合指標(biāo)權(quán)重，利用指標(biāo)綜合權(quán)重與指標(biāo)值相乘并歸一化得到綜合值CEI。

指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值

(7)

綜合值

CEI=Z/Z0

(8)

公式8中Z0為理想值，即取每一個(gè)因子在最高等級(jí)下的指標(biāo)值。

參照CEI分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將海州灣海洋牧場(chǎng)CEI分為

5級(jí)[5]，見表5。

參照海州灣海洋牧場(chǎng)CEI分等定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和生態(tài)健康評(píng)價(jià)計(jì)算方法，得到海州灣海洋牧場(chǎng)各指標(biāo)的綜合值，見表6。

表6 海州灣海洋牧場(chǎng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合值

由上表可計(jì)算海州灣海洋牧場(chǎng)的綜合評(píng)價(jià)分值約為0.68，生態(tài)環(huán)境健康級(jí)別屬于中。

4 結(jié)語

海洋牧場(chǎng)生態(tài)健康評(píng)價(jià)是海洋牧場(chǎng)生態(tài)保護(hù)的基礎(chǔ)，本文利用AHP方法進(jìn)行海州灣海洋牧場(chǎng)的生態(tài)健康評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：

(1)在準(zhǔn)則層中，水質(zhì)環(huán)境對(duì)目標(biāo)層的影響最大為0.65，生物資源的權(quán)重次之，為0.28，外來壓力的權(quán)重最小，為0.07。在指標(biāo)層綜合權(quán)重中，對(duì)海州灣海洋牧場(chǎng)生態(tài)狀況影響最大的是溶解氧，其權(quán)重為0.2016，浮游植物次之，權(quán)重為0.1568，影響力最小的是寒潮，其權(quán)重為0.002，亞硝酸鹽氮次小，權(quán)重為0.007。

(2)海州灣海洋牧場(chǎng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)CEI=0.68，生態(tài)健康狀況為中。

(3)目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于生態(tài)健康評(píng)價(jià)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，權(quán)重的確定和分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)也具有一定的主觀性，這會(huì)造成生態(tài)評(píng)價(jià)的結(jié)果具有一定的局限性，在未來的研究中，需要加強(qiáng)指標(biāo)分級(jí)和權(quán)重確定的量化研究。

[1] GB 3097-1997， 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)-海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) [S].

GB 3097-1997， The National Standard of the People’s Republic of China-Sea Water Quality Standard [S].

[2] GB 11607-1989， 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)-漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) [S].

〗GB 11607-1989， The National Standard of the People’s Republic of China-Water Quality Standard for Fisheries [S].

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