海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究進(jìn)展

趙 漫，余 景，陳丕茂，馮 雪,聶永康

(1．中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部南海漁業(yè)資源環(huán)境科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院海洋牧場(chǎng)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510300；2．上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院，上海 201306)

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海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究進(jìn)展

趙 漫1，2，余 景1*，陳丕茂1，馮 雪1,聶永康1，2

(1．中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部南海漁業(yè)資源環(huán)境科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院海洋牧場(chǎng)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510300；2．上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院，上海 201306)

海灣在生態(tài)系統(tǒng)中占有重要地位，其健康狀況研究受到越來越多的關(guān)注。該研究回顧了生態(tài)系統(tǒng)健康的定義和進(jìn)展，闡述了海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的兩種方法，其中指示物種法從單物種和多物種指示物種法2個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析，多指標(biāo)綜合指數(shù)法從綜合指數(shù)法、活力組織恢復(fù)(Vigor-organization-resilience，VOR，結(jié)構(gòu)功能)法和壓力狀態(tài)響應(yīng)(Pressure-State-Response，PSR模型)法3個(gè)方面進(jìn)行闡述。同時(shí),討論了海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)在近海水產(chǎn)增養(yǎng)殖中的應(yīng)用，展望了海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的研究方向。

海灣生態(tài)系統(tǒng)；健康評(píng)價(jià)；評(píng)價(jià)方法

海灣生態(tài)系統(tǒng)指在近岸由陸地圍成的半封閉水域環(huán)境與生物群落組成的統(tǒng)一的自然整體[1]。海灣具有環(huán)境因子復(fù)雜多變、生產(chǎn)力高、生境多樣化、受人類活動(dòng)影響大的特點(diǎn)。近30年來，受到日益增加的人類活動(dòng)的影響，我國(guó)部分海灣生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)水體富營(yíng)養(yǎng)化、營(yíng)養(yǎng)鹽失衡、生物群落結(jié)構(gòu)異常、赤潮頻發(fā)、堤壩被侵蝕、倒塌等危害[2-4]。頻繁發(fā)生的重大海域污染和自然災(zāi)害等海灣生態(tài)系統(tǒng)健康問題造成人們生命、財(cái)產(chǎn)的巨大損失，成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的障礙。因此，海灣生態(tài)系統(tǒng)健康問題已成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展過程中一個(gè)亟待解決的重要問題。筆者綜述了近年來國(guó)內(nèi)外海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的研究進(jìn)展，分析和總結(jié)了海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的研究方法，闡述了不同評(píng)價(jià)方法的優(yōu)點(diǎn)和不足，為海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的研究提供參考。

1 生態(tài)系統(tǒng)健康的定義和研究進(jìn)展

生態(tài)系統(tǒng)健康是指一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)通過自我調(diào)節(jié)能維持自身組織結(jié)構(gòu)-功能的穩(wěn)定并且對(duì)外界的脅迫具有一定的恢復(fù)能力，可以為人類發(fā)展提供生態(tài)服務(wù)支持。健康的生態(tài)系統(tǒng)具有以下特征：生物群落穩(wěn)定，生境結(jié)構(gòu)完整；具有一定的抵御外界干擾的抵抗力和恢復(fù)力；生態(tài)服務(wù)功能穩(wěn)定，能夠滿足人類合理發(fā)展的生態(tài)需求[5-14]。

生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究興起于20世紀(jì)末，已被應(yīng)用于多種生態(tài)系統(tǒng)，如森林生態(tài)系統(tǒng)[15-16]、濕地生態(tài)系統(tǒng)[17]、淡水生態(tài)系統(tǒng)[18]、海洋生態(tài)系統(tǒng)[19-20]、城市生態(tài)系統(tǒng)[21]等。其中，陸地生態(tài)系統(tǒng)類型研究較早、較多，海洋生態(tài)系統(tǒng)健康的研究主要涉及濱海濕地、紅樹林[22-23]、河口海灣[24-26]、珊瑚礁[27]、海草床[28]等近海生態(tài)系統(tǒng)類型。生態(tài)系統(tǒng)健康研究的內(nèi)容主要集中在對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康概念的理解、評(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)因子的選取和分類、生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、生態(tài)系統(tǒng)健康與人類健康的關(guān)系及各尺度生態(tài)系統(tǒng)健康管理的方法。評(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)因子的研究是其中的重點(diǎn)。

2 海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法

2.1 指示物種法

鑒于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，通常采用一些指示種群來監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)健康。指示物種法選取指示物種如生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵種、指示種、特有種、瀕危種、長(zhǎng)壽種、環(huán)境敏感種等，以物種的數(shù)量、生物量、生產(chǎn)力、結(jié)構(gòu)指標(biāo)、功能指標(biāo)以及一些生理生態(tài)指標(biāo)來衡量物種健康狀況，進(jìn)而反映生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，包括單物種指示物種法和多物種指示物種法[29]。德國(guó)學(xué)者Wilhelmi首先提出用小頭蟲(Capitella)指示海洋污染，開辟了利用生物因子來評(píng)價(jià)海洋污染的研究領(lǐng)域。指示物種法由最初的根據(jù)指示生物出現(xiàn)與否的定性評(píng)價(jià)向定量評(píng)價(jià)發(fā)展，如利用底棲生物的完整性指數(shù)、Shannon-Weaner多樣性指數(shù)[30]等評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。

2.1.1 單物種指示物種法。單物種指示物種法通過測(cè)定某一指示物種多項(xiàng)指標(biāo)(如血液參數(shù)、群體數(shù)量等)得出指示物種綜合指數(shù)，以指示物種綜合健康指數(shù)來反映生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。評(píng)估近海生態(tài)系統(tǒng)健康的指示物種有底棲生物[31]、海牛[32]、太平洋瓶鼻海豚[33]、海鳥等。Mallory等[34]以北極圈食物鏈頂端物種——海鳥為指示物種，分區(qū)域探討海鳥的綜合健康指數(shù)，認(rèn)為海鳥的健康狀況能在一定程度上反映北極環(huán)境的變化。

2.1.2 多物種指示物種法。多物種指示物種法是指在某一生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，選定指示生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能不同特征的指示物種，建立多物種健康評(píng)價(jià)體系。這一體系內(nèi)不同的指示物種代表生態(tài)系統(tǒng)不同特征(結(jié)構(gòu)、功能等)的健康程度，反映生態(tài)系統(tǒng)不同特征的負(fù)荷能力和恢復(fù)能力[30]11。選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)能夠反映群落功能與結(jié)構(gòu)水平、生態(tài)系統(tǒng)綜合水平，如生物完整性指數(shù)(Index of biological integrity, IBI)、海洋生物指數(shù)(A marine biotic index，AMBI)、大型底棲動(dòng)物污染指數(shù)(Macrozoobenthos pollution index，MPI)[35]、Shannon-Weaner 多樣性指數(shù)、Pieiou均勻度、優(yōu)勢(shì)度、多樣性闡值等。

張海波[30]20等綜合《近岸海洋生態(tài)健康評(píng)價(jià)指南》(HY/T87-2005)和《海灣生態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》(HY/T84-2005)生物健康指數(shù)評(píng)價(jià)、Shannon-Weaner多樣性指數(shù)、Pieiou均勻度(J)、優(yōu)勢(shì)度(Y)等，構(gòu)建了杭州灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)體系，并且與歷史調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，認(rèn)為杭州灣生態(tài)系統(tǒng)處于亞健康狀態(tài)，受人類活動(dòng)的影響嚴(yán)重。孫永坤[36]參照美國(guó)切薩皮克海灣綜合評(píng)價(jià)研究，以膠州灣為例，通過生境區(qū)域劃分、評(píng)價(jià)因子選擇、指標(biāo)權(quán)重確定、指數(shù)建立及指數(shù)驗(yàn)證等，建立了生物完整性指數(shù)，結(jié)合水質(zhì)質(zhì)量評(píng)價(jià)因子構(gòu)建海灣生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法體系。張娟[37]分析了萊州灣及鄰近海域大型底棲動(dòng)物的種類組成及分布特征，應(yīng)用多樣性指數(shù)和海洋生物指數(shù)評(píng)價(jià)海域底棲生境的健康狀況。

指示物種法研究對(duì)象單一，簡(jiǎn)單易行，在生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究中應(yīng)用得較早。由于指示物種的篩選標(biāo)準(zhǔn)及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康指示作用的強(qiáng)弱不明確，且未考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人類活動(dòng)等因素，難以全面反映復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)健康狀況，尤其對(duì)于人類活動(dòng)復(fù)雜的海灣生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的評(píng)價(jià)，具有一定的局限性。

2.2 多指標(biāo)體系綜合指數(shù)法

多指標(biāo)體系綜合指數(shù)法是指根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的特征和服務(wù)功能建立指標(biāo)體系，通過數(shù)學(xué)模擬確定其健康狀況。該方法被較多地應(yīng)用于海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)。合理的指標(biāo)體系既能反映水域的總體健康水平，又能反映生態(tài)系統(tǒng)健康變化趨勢(shì)。多指標(biāo)體系綜合指數(shù)法根據(jù)指標(biāo)分類又可分為綜合指數(shù)法、活力組織恢復(fù)(Vigor-organization-resilience，VOR，結(jié)構(gòu)功能)綜合指數(shù)法和壓力狀態(tài)響應(yīng)(Pressure-state-response，PSR模型)綜合指數(shù)法。

多指標(biāo)體系綜合指數(shù)法的主要內(nèi)容包括確定研究區(qū)域和研究尺度(研究區(qū)域分區(qū))；針對(duì)研究區(qū)域特點(diǎn)，選取適當(dāng)指標(biāo)，建立指標(biāo)體系；確定指標(biāo)權(quán)重；確定指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行賦值或歸一化處理；計(jì)算綜合健康指數(shù)，得出研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。其中，確定指標(biāo)權(quán)重是重要的步驟。較常用的確定權(quán)重的方法有層次分析法(Analytic hierarchy process，AHP)[38-40]、主成分分析法[41]、模糊數(shù)學(xué)法和灰色關(guān)聯(lián)度法[42]等，其中AHP較多地被用于多指標(biāo)體系綜合指數(shù)法中權(quán)重的確定。層次分析法經(jīng)過多年發(fā)展，形成改進(jìn)層次分析法、模糊層次分析法、可拓模糊層次分析法和灰色層次分析法等。根據(jù)研究的實(shí)際情況，它們各有其適用的范圍[43]。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的確定是基于環(huán)境管理目標(biāo)、未受人類影響或受影響較小的區(qū)域、歷史數(shù)據(jù)或相對(duì)評(píng)價(jià)(通過依靠現(xiàn)有的調(diào)查數(shù)據(jù)，將各評(píng)價(jià)因子的最大值、最小值、中值作為確定相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的主要依據(jù)[44-45])等。綜合健康指數(shù)的計(jì)算，采用直接加和、算術(shù)平均或者模糊數(shù)學(xué)等方法。

2.2.1 綜合指數(shù)法。

綜合指數(shù)法選取多指標(biāo)建立指標(biāo)體系，包括物理化學(xué)指標(biāo)、生物生態(tài)指標(biāo)、人類健康指標(biāo)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。其中，物理化學(xué)指標(biāo)集中于水生生態(tài)系統(tǒng)中非生物環(huán)境的測(cè)定，如溶解氧、重金屬濃度、總磷、pH、色度等；生物生態(tài)指標(biāo)是反映生態(tài)系統(tǒng)特征和狀態(tài)的生物指標(biāo)，分為種群及個(gè)體水平、群落功能與結(jié)構(gòu)水平(生物完整性指數(shù)、多樣性指數(shù)等)、生態(tài)系統(tǒng)綜合水平(初級(jí)生產(chǎn)力、能質(zhì)等)；人類健康指標(biāo)包括死亡率、主要疾病發(fā)生程度、文化水平等；社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括GDP、失業(yè)率、人均能量消費(fèi)等[46]。

歐盟的生態(tài)狀況綜合評(píng)價(jià)方法選取生物學(xué)、物理化學(xué)和水文形態(tài)學(xué)質(zhì)量要素，以未受干擾的水體狀況作為評(píng)價(jià)參考基準(zhǔn)，將生態(tài)狀況分為優(yōu)、良、中、劣、差5個(gè)級(jí)別。美國(guó)沿岸海域狀況綜合評(píng)價(jià)方法選取水清澈度、溶解氧、濱海濕地?fù)p失、富營(yíng)養(yǎng)化狀況、沉積物污染、底棲指數(shù)和魚組織污染7個(gè)指標(biāo)，以各指標(biāo)的平均值為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，直接加和進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為1(差)、3(一般)、5(好)三個(gè)級(jí)別[47]。我國(guó)的《近岸海洋生態(tài)健康評(píng)價(jià)指南》選取水環(huán)境、沉積環(huán)境、生物殘毒、棲息地、生物5類指標(biāo)，分別賦予權(quán)重和賦值。各類指標(biāo)賦值之和為綜合健康，按健康(≥75)、亞健康(50～75)和不健康(<50)來分級(jí)。孫磊[48]將膠州灣海岸帶生態(tài)系統(tǒng)分為近岸陸域、近岸海域和社會(huì)經(jīng)濟(jì)三個(gè)子系統(tǒng)，選取高功能景觀比重、生態(tài)彈性度、海灣面積、海域綜合水質(zhì)指數(shù)、生物量、多樣性指數(shù)等指標(biāo)建立生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)體系，認(rèn)為膠州灣海岸帶生態(tài)系統(tǒng)1988、1997、2005年健康狀況分別為健康、亞健康、亞健康。此外，萊州灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)選取水環(huán)境、沉積環(huán)境、生物殘毒、棲息地、生物環(huán)境五類指標(biāo)，對(duì)2004年和2006年健康狀況的季節(jié)性變化進(jìn)行分析，并且提出海灣生態(tài)健康預(yù)警的概念[49]。對(duì)于典型海灣內(nèi)不同功能區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)，楊進(jìn)等[38]針對(duì)性地選取不同的生物生態(tài)、海水水質(zhì)和海洋沉積物等正、負(fù)向指標(biāo)，分別構(gòu)建大亞灣楊梅坑人工魚礁區(qū)、大鵬澳海水養(yǎng)殖區(qū)和大亞灣東部石化排污區(qū)評(píng)價(jià)體系，進(jìn)行健康狀況的季節(jié)性分析評(píng)價(jià)和人類活動(dòng)影響前后的對(duì)比分析。李利等[40]綜合物理化學(xué)指標(biāo)(透明度、鹽度、富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)、懸浮物)、生態(tài)指標(biāo)(浮游動(dòng)植物豐度和多樣性、葉綠素a等)、人類健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(陸源污染入海量等)對(duì)廉州灣海域生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行評(píng)價(jià)，認(rèn)為廉州灣海域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況呈下降趨勢(shì)。對(duì)于典型漁業(yè)水域，除了環(huán)境、生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等指標(biāo)外，漁業(yè)資源狀況是關(guān)鍵的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。此外，沉積物環(huán)境、生物殘毒以及海洋生物也是典型漁業(yè)水域生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的重要因子。

2.2.2 活力組織恢復(fù)(Vigor-organization-resilience，VOR或結(jié)構(gòu)功能組織)綜合指數(shù)法。活力組織恢復(fù)綜合指數(shù)法是指基于對(duì)指標(biāo)體系的構(gòu)建選取活力、恢復(fù)力、組織結(jié)構(gòu)的方法?；盍χ父鶕?jù)營(yíng)養(yǎng)循環(huán)和生產(chǎn)力所能夠測(cè)量的所有能量。海洋生態(tài)系統(tǒng)活力主要考慮初級(jí)生產(chǎn)力、單位養(yǎng)殖容量和單位漁獲量。組織結(jié)構(gòu)是指生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，包括溶解氧、無機(jī)磷、無機(jī)氮、化學(xué)耗氧量、底棲生物種類多樣性指數(shù)、浮游動(dòng)物種類多樣性指數(shù)、浮游植物種類多樣性指數(shù)?；謴?fù)力是指系統(tǒng)在外界壓力消失的情況下逐步恢復(fù)的能力，如無機(jī)磷環(huán)境容量、無機(jī)氮環(huán)境容量、COD 環(huán)境容量[50]。

活力組織恢復(fù)綜合指數(shù)法較早地被運(yùn)用在萊州灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)中。該評(píng)價(jià)體系以浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲生物的多樣性指數(shù)以及優(yōu)勢(shì)度等表征結(jié)構(gòu)，以浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力為功能指標(biāo)，結(jié)合透明度、鹽度、溶解氧、pH、COD、ΣN/P、沉積物有機(jī)質(zhì)及硫化物等環(huán)境因子評(píng)價(jià)萊州灣生態(tài)系統(tǒng)健康狀況[24]59。冷悅山等[51]以浮游動(dòng)植物和底棲生物多樣性、豐富度等為結(jié)構(gòu)指標(biāo)，以初級(jí)生產(chǎn)力為功能指標(biāo)，以浮游動(dòng)植物生物量為功能變化指標(biāo)，結(jié)合水質(zhì)指標(biāo)和沉積物質(zhì)量指標(biāo)建立了膠州灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)體系。陳小燕等[52]基于生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能模型選取生態(tài)系統(tǒng)變化度(生物結(jié)構(gòu)指數(shù)、生境結(jié)構(gòu)指數(shù)、支持功能指數(shù)、供應(yīng)功能指數(shù)、調(diào)節(jié)功能指數(shù)和文化功能指數(shù))和生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)度(協(xié)調(diào)度指數(shù))指標(biāo)，建立了河口、海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)模型，評(píng)價(jià)了珠江口和大亞灣的生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。徐嬌嬌[53]選取浮游動(dòng)植物、底棲生物生物量和生物多樣性閾值為生物群落結(jié)構(gòu)指標(biāo)，以初級(jí)生產(chǎn)力為生態(tài)系統(tǒng)功能指標(biāo)，評(píng)價(jià)了大亞灣石化排污對(duì)海灣生態(tài)系統(tǒng)健康的影響。結(jié)構(gòu)功能組織綜合指數(shù)法還被應(yīng)用于錦州灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)中[54]。

2.2.3 壓力狀態(tài)響應(yīng)(Pressure-state-response，PSR)綜合指數(shù)法。壓力-狀態(tài)-響應(yīng)是根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外界壓力的反應(yīng)建立的生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)體系。該體系中壓力和與壓力相關(guān)的因子對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響比較重要。其中，壓力指標(biāo)是描述人類開發(fā)利用資源和土地等人類活動(dòng)所排放的物理的、生物的影響，包括水產(chǎn)養(yǎng)殖、城市化、物種入侵等；狀態(tài)指標(biāo)描述的是特定區(qū)域物理、生物、化學(xué)方面的質(zhì)量如富營(yíng)養(yǎng)指數(shù)等；響應(yīng)指標(biāo)指社會(huì)群體和政府采取的阻止、補(bǔ)償、改善和適應(yīng)環(huán)境狀態(tài)變化的行動(dòng)[55]。

在我國(guó)，PSR模型被較早地運(yùn)用于香港Tolo Harbour生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[44]355。通過回顧人類活動(dòng)、識(shí)別人類活動(dòng)引起的壓力、分析生態(tài)系統(tǒng)對(duì)壓力的應(yīng)答(物理、化學(xué)、生物、生態(tài)系統(tǒng)水平和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能方面)、選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)等步驟，從時(shí)間和空間尺度評(píng)價(jià)Tolo Harbour生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。桑溝灣養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)以外源污染和養(yǎng)殖狀況為壓力指標(biāo)，以水文環(huán)境為狀態(tài)指標(biāo)，以生物群落質(zhì)量為響應(yīng)指標(biāo)，建立了海水養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)PSR模型[56]。近年來，衛(wèi)星遙感等技術(shù)也被成功應(yīng)用于海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)，包括利用GIS技術(shù)選取大亞灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)大亞灣生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的季節(jié)性差異[39]1798，以遙感影像為數(shù)據(jù)源構(gòu)建北部灣生態(tài)系統(tǒng)健康PSR模型[41]等。

多指標(biāo)體系綜合指數(shù)法能夠反映信息的全面性和綜合性，因而被廣泛應(yīng)用于生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)中。該方法綜合了生態(tài)系統(tǒng)的多項(xiàng)指標(biāo)，反映生態(tài)系統(tǒng)的過程，從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能演替過程和生態(tài)服務(wù)、產(chǎn)品服務(wù)的角度來度量生態(tài)系統(tǒng)健康程度，強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)為人類的服務(wù)以及生態(tài)系統(tǒng)與區(qū)域環(huán)境的演變關(guān)系，并且反映生態(tài)系統(tǒng)的健康負(fù)荷能力及其受脅迫后的健康恢復(fù)能力，能夠較全面地揭示生態(tài)系統(tǒng)不同尺度的健康狀況。

3 生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)在水產(chǎn)增養(yǎng)殖中的應(yīng)用

水產(chǎn)增養(yǎng)殖海域是一種特殊的人工生態(tài)系統(tǒng)，與人類的開發(fā)利用關(guān)系密切，其生態(tài)系統(tǒng)健康受到自身狀況和外界壓力的雙重影響。隨著我國(guó)海水增養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，近海增養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況備受關(guān)注。單因子污染指數(shù)、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)、有機(jī)污染評(píng)價(jià)指數(shù)、N/P等被應(yīng)用于增養(yǎng)殖海域生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[56-58]。對(duì)于增殖養(yǎng)殖海域，規(guī)范養(yǎng)殖密度和規(guī)模[56]238、控制養(yǎng)殖品種、養(yǎng)殖面積和陸源營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入[56-57]是改善海域生態(tài)系統(tǒng)健康的關(guān)鍵途徑。

4 海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究展望

海灣生態(tài)系統(tǒng)具有多因子復(fù)雜性、區(qū)域差異性和多學(xué)科綜合性的特點(diǎn)。對(duì)其健康內(nèi)涵的理解、評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇、分類和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的確定是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。其中，研究空間尺度和時(shí)間尺度的確定尤為重要，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果有顯著作用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，基于3S、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的大尺度分析、綜合化、定量化方法的應(yīng)用，將極大提高對(duì)海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的能力，推動(dòng)海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的發(fā)展。

[1] 國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心.近岸海洋生態(tài)健康評(píng)價(jià)指南：HY/T 087-2005[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

[2] YU J,TANG D L,YAO L J,et al.Long-term water temperature variations in daya bay,China using satellite and in situ observations[J].Terr Atmos Ocean Sci,2010,21(2):393-399.

[3] YU J,TANG D L,OH I S,et al.Response of harmful algal blooms to environmental changes in Daya Bay,China[J].Terr Atmos Ocean Sci,2007,18(5):1011-1027.

[4] YU J,TANG D L,WANG S F,et al.Changes of water temperature and algal bloom in Daya Bay in the northern South China Sea[J].Mari Sci Bull,2007,9(2):25-33.

[5] SCHAEFFER D J,HERRICKS E E,KERSTER H W.Ecosystem health:Ⅰ.Measuring ecosystem health[J].Environmental management,1988,12(4):445-455.

[6] RAPPPRT D J.What constitutes ecosystem health[J].Perspectives in biology and medicine,1989,33(1):120-132.

[7] COSTANZA R，MAGEAU M.What is a healthy ecosystem[J].Aquatic ecology,1999,33:105-115.

[8] 馬克明,孔紅梅,關(guān)文彬,等.生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià):方法與方向[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2001(12):2106-2116.

[9] 李瑾,安樹青,程小莉,等.生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的研究進(jìn)展[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2001(6):641-647.

[10] 孔紅梅,趙景柱,姬蘭柱,等.生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法初探[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2002,13(4):486-490.

[11] 肖風(fēng)勁,歐陽(yáng)華.生態(tài)系統(tǒng)健康及其評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法[J].自然資源學(xué)報(bào),2002(2):203-209.

[12] 朱建剛,余新曉,甘敬,等.生態(tài)系統(tǒng)健康研究的一些基本問題探討[J].生態(tài)學(xué)雜志,2010(1):98-105.

[13] 孫燕,周楊明,張秋文,等.生態(tài)系統(tǒng)健康:理論/概念與評(píng)價(jià)方法[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2011(8):887-896.

[14] 劉焱序,彭建,汪安,等.生態(tài)系統(tǒng)健康研究新進(jìn)展與趨向[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2015(18):1-16.

[15] 肖風(fēng)勁,歐陽(yáng)華,傅伯杰,等.森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)及其在中國(guó)的應(yīng)用[J].地理學(xué)報(bào),2003(6):803-809.

[16] WOODALL C W,AMACHER M C,BECHTOLD W A,et al.Status and future of the forest health indicators program of the USA [J].Environ Monit Assess,2011,177:419-436.

[17] 李益敏,李卓卿.國(guó)內(nèi)外濕地研究進(jìn)展與展望[J].云南地理環(huán)境究,2013,25(1):36-43.

[18] XU FULIU,TAO S,DAWSON R W,et al.Lake ecosystem health assessment: Indicators and methods[J].Water research,2001,35(13):3157-3167.

[19] 羅先香,楊建強(qiáng).海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的底棲生物指數(shù)法研究進(jìn)展[J].海洋通報(bào),2009,28(3):106-112.

[20] 戴本林,華祖林,穆飛虎,等.近海生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評(píng)價(jià)的研究進(jìn)展[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2013,24(4):1169-1176.

[21] 孟偉慶,李洪遠(yuǎn).基于模糊綜合評(píng)價(jià)模型的天津?yàn)I海新區(qū)城市生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì),2011(9):174-177.

[22] 王樹功,鄭耀輝,彭逸生,等.珠江口淇澳島紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2010(2):391-398.

[23] 丑慶川,徐華林,劉軍,等.福田紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)EWE模型構(gòu)建[J].生態(tài)學(xué)雜志,2014(5):1413-1419.

[24] 楊建強(qiáng),崔文林,張洪亮,等.萊州灣西部海域海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的結(jié)構(gòu)功能指標(biāo)法[J].海洋通報(bào),2003(5):58-63.

[25] 康婧,蔣云鐘,甘治國(guó),等.河口海岸生態(tài)環(huán)境研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].水利水電技術(shù),2012,43(2):22-25.

[26] 陸志強(qiáng),李吉鵬,章耕耘,等.基于可變模糊評(píng)價(jià)模型的東山灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2015(14):4907-4919.

[27] 牛文濤,劉玉新,林榮澄.珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法的研究進(jìn)展[J].海洋學(xué)研究,2009(4):77-85.

[28] 吳鐘解,陳石泉,蔡澤富,等.新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè),2015(2):98-103.

[29] 全峰,朱麟.海岸帶生態(tài)健康評(píng)價(jià)方法綜述[J].海南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011(2):204-209.

[30] 張海波.杭州灣海洋生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究[D].杭州：浙江工業(yè)大學(xué),2009.

[31] KENNEDY A D,JACOBY C A.Biological indicators of marine environmental health:Meiofauna-A neglected benthic component[J].Environmental monitoring and assessment，1999,54:47-68.

[32] BOBD R K,AUGIRRE A A,POWELL J.Manatees as sentinels of marine ecosystem health:Are they the 2000-pound Canaries[J].Eco Health,2004,1:255-262.

[33] WELLS R S,RHINEHART H L,HANSEN L J,et al.Bottlenose dolphins as marine ecosystem sentinels:Developing a health monitoring system[J].Eco Health,2004,1:246-254.

[34] MALLORY M L,GILCHRIST H G,BRAUNE B M,et al.Marine birds as indicators of arctic marine ecosystem health:Linking the northern ecosystem initiative to long-term studies[J].Environmental monitoring and assessment,2006,113:31-48.

[35] 蔡立哲.大型底棲動(dòng)物污染指數(shù)(MPI)[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2003,23(5):639-644.

[36] 孫永坤.基于生物完整性指數(shù)的膠州灣生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)方法研究[D].青島：中國(guó)科學(xué)院研究生院(海洋研究所),2013.

[37] 張娟.基于生物指數(shù)的萊州灣及鄰近海域底棲生境健康評(píng)價(jià)[D].青島：中國(guó)海洋大學(xué),2013.

[38] 楊進(jìn).大亞灣區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究[D].上海：上海海洋大學(xué),2011.

[39] 李純厚,林琳,徐姍楠,等.海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法構(gòu)建及在大亞灣的應(yīng)用[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2013(6):1798-1810.

[40] 李利.廉州灣海域生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[D].青島：中國(guó)海洋大學(xué),2011.

[41] 何東艷.北部灣海岸帶生態(tài)系統(tǒng)健康遙感監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)[D].南寧：廣西師范學(xué)院,2013.

[42] 孫鵬飛.萊州灣及黃河口水域漁業(yè)資源結(jié)構(gòu)特征與漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的初步分析[D].上海：上海海洋大學(xué),2014.

[43] 郭金玉,張忠彬,孫慶云.層次分析法的研究與應(yīng)用[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2008(5):148-153.

[44] XU F L,LAM K C,ZHAO Z Y,et al.Coastal ecosystem health assessment:A case study of the Tolo Harbour,Hong Kong,China[J].Ecological modelling,2004,173:355-370.

[45] 蒲新明,傅明珠,王宗靈,等.海水養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià):方法與模式[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2012(19):6210-6222.

[46] 張光生,謝鋒,梁小虎.水生生態(tài)系統(tǒng)健康的評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2010(24):334-337.

[47] 韓彬,王保棟.河口和沿岸海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法評(píng)介[J].海洋科學(xué)進(jìn)展,2006(2):254-258.

[48] 孫磊.膠州灣海岸帶生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)研究[D].青島：中國(guó)海洋大學(xué),2008.

[49] 謝恩年.海灣生態(tài)系統(tǒng)健康診斷與預(yù)警對(duì)策研究[D].青島：中國(guó)海洋大學(xué),2009.

[50] 李會(huì)民,王洪禮,郭嘉良.海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究[J].生產(chǎn)力研究,2007(10):50-51.

[51] 冷悅山.膠州灣海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究[D].青島：國(guó)家海洋局第一海洋研究所,2008.

[52] 陳小燕.河口、海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用研究[D].青島：中國(guó)海洋大學(xué),2011.

[53] 徐嬌嬌.大亞灣石化排污對(duì)鄰近海域生態(tài)環(huán)境的影響及生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[D].上海：上海海洋大學(xué),2013.

[54] 宋倫,王年斌,宋永剛,等.錦州灣海域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評(píng)價(jià)[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè),2013(4):15-20.

[55] GARI S R,NEWTON A,ICELY J D.A review of the application and evolution of the DPSIR framework with an emphasis on coastal social-ecological systems[J].Ocean & coastal management,2015,103:63-77.

[56] 傅明珠,蒲新明,王宗靈,等.桑溝灣養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2013(1):238-248.

[57] 謝玲,李海燕,徐華兵,等.深澳灣海水養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[J].生態(tài)學(xué)雜志,2014(5):1233-1242.

[58] 鄭偉,石洪華,王宗靈,等.海水養(yǎng)殖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與模型研究[J].海洋開發(fā)與管理,2012(11):76-79.

Research Advances in Assessment of Bay Ecosystem Health

ZHAO Man1,2, YU Jing1*, CHEN Pi-mao1et al

(1. South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Scientific Observing and Experimental Station of South China Sea Fishery Resources and Environment of Ministry of Agriculture, Guangdong Key Laboratory of Fishery Ecology and Environment, Key Laboratory of Marine Ranch Technology of CAFS, Guangzhou, Guangdong 510300; 2. College of Marine Science, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306)

The bay occupies an important position in the ecosystem. More and more attention shall be paid on the research of its health condition. The definition and advances of ecosystem health were reviewed. Study on bay ecosystem, two methods of the health assessment: indicator species assessment and indices assessment were introduced. Indicator species assessment was comparatively analyzed on single indicator species and multi indicator species and indices assessment was classified as comprehensive indexing method, Vigor-organization-resilience (structure and function) assessment and Pressure-State-Response assessment. Application of bay ecosystem health assessment in marine reproduction and aquaculture ecosystem was discussed. Further research considerations were also proposed.

Bay ecosystem; Health assessment; Assessment methods

國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(2012BAD18B01，2012BAD18B02)；中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)(2014YD03)。

趙漫(1990-)，女，河南新鄉(xiāng)人，碩士研究生，研究方向：漁業(yè)。*通訊作者，副研究員，博士，從事生態(tài)修復(fù)方面的研究。

2015-11-11

S 932.2

A

0517-6611(2015)35-008-04