環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的時空演變及影響因素分析

高 源 王鈞丹

一、引言

海洋漁業(yè)是海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè)之一。近年來，環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，但漁業(yè)資源日趨匱乏、近岸海域環(huán)境污染加劇、漁民幸福感低等自然和社會問題也日漸突出，海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性問題日益突顯。目前，海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性問題已經(jīng)成為全球變化和可持續(xù)發(fā)展研究的重要問題。[1-3]

近年來，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對生態(tài)脆弱性演進(jìn)過程、如何還原已經(jīng)失衡的生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境、如何加強(qiáng)對處于脆弱狀態(tài)的生態(tài)環(huán)境等問題開展系列研究。[4-10]在國外研究文獻(xiàn)中，J.E.Cinner等[11]分別從環(huán)境暴露、生態(tài)敏感性、生態(tài)恢復(fù)潛力、社會敏感度和社會適應(yīng)等五個維度評價肯尼亞12個珊瑚礁漁業(yè)的社會生態(tài)系統(tǒng)脆弱性；M.K.Das等[12]依據(jù)敏感性、暴露性和適應(yīng)能力之間的函數(shù)關(guān)系建立了脆弱性評價指標(biāo)體系,分析了印度西孟加拉邦內(nèi)陸漁業(yè)的脆弱性；S.Huges等[13]確立了探究珊瑚礁漁業(yè)脆弱性的理論框架，進(jìn)而研究漁業(yè)國家的脆弱性指數(shù)。國內(nèi)對海洋漁業(yè)的研究處于初始階段，楊林等[14]建議優(yōu)化海洋漁業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，同時兼顧經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益；唐議等[15]認(rèn)為中國海洋漁業(yè)捕撈業(yè)處于平穩(wěn)變化階段,嚴(yán)格的捕撈制度在一定程度上有助于維持漁業(yè)資源的可持續(xù)利用；耿愛生等[16]提出漁業(yè)工作者的轉(zhuǎn)型極大程度影響海洋漁業(yè)的轉(zhuǎn)型。本文則嘗試構(gòu)建環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性指標(biāo)體系，運(yùn)用脆弱性函數(shù)模型、Arcgis10.2和障礙度模型探究2006—2018年環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性時空演變趨勢及其影響因素。

二、環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性指標(biāo)體系構(gòu)建

（一）環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的內(nèi)涵

基于E.Ostrom[17]提出的社會—生態(tài)系統(tǒng)理論框架，環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可被看作是由海洋漁業(yè)生態(tài)子系統(tǒng)、海洋漁業(yè)社會子系統(tǒng)以及經(jīng)濟(jì)、政治與文化背景3個部分組成的復(fù)雜耦合系統(tǒng)，其中海洋漁業(yè)生態(tài)子系統(tǒng)主要包含海洋漁業(yè)產(chǎn)業(yè)和海洋漁業(yè)環(huán)境兩個要素，而海洋漁業(yè)產(chǎn)業(yè)則進(jìn)一步包括海洋捕撈業(yè)、水產(chǎn)科研機(jī)構(gòu)、漁業(yè)加工業(yè)等。海洋漁業(yè)社會子系統(tǒng)則分別包含水產(chǎn)科研機(jī)構(gòu)工作者、漁業(yè)投資者、漁民、政策導(dǎo)向、漁業(yè)從事者的獲得感等。

表1 環(huán)渤海地區(qū)海洋漁生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評價指標(biāo)體系

當(dāng)前學(xué)者普遍從“暴露度—敏感性—應(yīng)對能力”三個維度解讀脆弱性內(nèi)涵，鑒于此，本文將環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性定義為：該系統(tǒng)面對內(nèi)部先天不足以及后期外部壓力的暴露度、敏感性和應(yīng)對能力三者相互作用與制衡的結(jié)果。其中，暴露度是指環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)由于海洋自然災(zāi)害及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致海域污染的程度；敏感性是指該系統(tǒng)在遭受自然和社會雙重因素干擾時能夠承受擾動的閾值；應(yīng)對能力是指這一系統(tǒng)面對自然和社會因素干擾時的適應(yīng)能力以及系統(tǒng)遭破壞后的恢復(fù)速度和能力。

（二）脆弱性指標(biāo)體系的構(gòu)建

基于環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的內(nèi)涵，借鑒C.Polsky[18]提出的暴露度—敏感性—應(yīng)對能力作為評估框架，選取9個一級指標(biāo)和17個二級指標(biāo)，確立環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的評價指標(biāo)體系（見表1）。

三、研究方法

（一）數(shù)據(jù)來源

本文的研究數(shù)據(jù)主要來源于《中國海洋統(tǒng)計(jì)年鑒》（2006—2018）與《中國漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》（2006—2018）。

（二）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

不同數(shù)據(jù)指標(biāo)的計(jì)算方式存在差異，本文對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理。各項(xiàng)評價指標(biāo)與上一級指標(biāo)所屬關(guān)系存在正向與負(fù)向之分。

式中：Mij、Xij、Xjmax、Xjmin分別表示指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值、原始值、最大值、最小值。

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，分別運(yùn)用Yaahp Version和Matlab軟件對環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)脆弱性指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行測度，兩款軟件所求得數(shù)據(jù)的平均值即各項(xiàng)評價指標(biāo)的權(quán)重值（表1），融合主觀和客觀兩種因素，結(jié)果更為客觀合理。

（三）生態(tài)脆弱性評價指數(shù)及分級

依照環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的內(nèi)涵，結(jié)合“暴露度-敏感性-應(yīng)對能力”評估框架，本文參考H.N.Morzaria-Luna[29]提出的脆弱性計(jì)算函數(shù)，構(gòu)建環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的評價函數(shù)模型：

式中，Vj、Pj、Sj、Rj分別表示第j項(xiàng)指標(biāo)的生態(tài)脆弱性指數(shù)、暴露度指數(shù)、敏感性指數(shù)和應(yīng)對能力指數(shù)。

（四）障礙度模型

為探索影響環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)脆弱性的主要因素，本文采用障礙度模型對（表1）中的17個二級因素進(jìn)行計(jì)算。障礙度計(jì)算模型的公式為：

現(xiàn)假定240 m主跨為等截面梁且兩端固結(jié)，將240 m梁等分為三等份，通過簡單結(jié)構(gòu)受力計(jì)算可得，當(dāng)在主跨跨中1/3部分采用重量約為等效混凝土梁30%的鋼箱梁時可減少兩固結(jié)支點(diǎn)處約1/3的負(fù)彎矩，在如此大跨徑的連續(xù)梁橋上減小端部負(fù)彎矩是極其有利的。所以當(dāng)跨中的鋼箱梁段長度越長則支點(diǎn)處產(chǎn)生的負(fù)彎矩越小，但鋼箱梁的造價遠(yuǎn)高于混凝土梁，因而在減小主梁關(guān)鍵截面所受彎矩的同時縮短鋼箱梁的長度，就能估算出主跨鋼箱梁段的最佳長度[7-9]。

圖1 2006—2018年環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性、暴露度、敏感性、應(yīng)對能力指數(shù)變化

式中：Wj為第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值，Yij為第j指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值，Nj為第j指標(biāo)的障礙度值。

四、環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性分析

如圖1所示，通過計(jì)算，得出了2006—2018年間環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性指數(shù)、暴露度指數(shù)、敏感性指數(shù)和應(yīng)對能力指數(shù)。

（一） 時間變化特征

2006—2008年，環(huán)渤海地區(qū)海洋災(zāi)害發(fā)生頻率呈平緩下降趨勢。三省一市的政府提升了對海域污染治理的投資力度，嚴(yán)格控制入?！叭龔U”的排放量。海洋漁業(yè)經(jīng)濟(jì)對地區(qū)生產(chǎn)總值貢獻(xiàn)率較大，各省市政府致力于提高海洋漁業(yè)科技水平，增強(qiáng)了治理水平及應(yīng)對能力，因此，這一時期生態(tài)系統(tǒng)比較穩(wěn)定。

2008—2010年，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)開發(fā)強(qiáng)度持續(xù)加大，海洋災(zāi)害肆虐，對海洋及近岸區(qū)域的漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的壓力，漁業(yè)經(jīng)濟(jì)深受國際金融危機(jī)制約，發(fā)展速度放緩。2009年，環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性指數(shù)達(dá)到0.59，即2006—2018年的第一個峰值年份。

2010—2014年，處在國家“十二五”發(fā)展時期，環(huán)渤海地區(qū)各省市政府積極建設(shè)海洋漁業(yè)下游產(chǎn)業(yè)并以財(cái)政投入為依托，廣泛招納高學(xué)歷人才，應(yīng)對能力指數(shù)保持平穩(wěn)上升。研究區(qū)域的海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性指數(shù)逐年遞減，并于2013年達(dá)到11年間的最低點(diǎn)，即0.39。

2014—2018年，2015年8月11日天津塘沽一處集裝箱碼頭發(fā)生一起重大火災(zāi)爆炸事件，直接導(dǎo)致周邊海域生態(tài)系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，環(huán)渤海地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性指數(shù)于2015年達(dá)到最大峰值0.71。隨著各省市政府共同治理入海污染物，2016年生態(tài)系統(tǒng)脆弱性指數(shù)明顯回落，環(huán)渤海地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)并未進(jìn)一步惡化。

（二）空間變化特征

依據(jù)計(jì)算結(jié)果，結(jié)合均值標(biāo)準(zhǔn)差分類統(tǒng)計(jì)法[30]，確定環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的評價標(biāo)準(zhǔn)（表2）。

1.河北省屬于“低—中—中”型脆弱區(qū)域。近十一年來，隨著河北省海洋漁業(yè)體系愈加成熟，近岸海域一、二類水質(zhì)占比平緩下降，直排入海的工業(yè)污染物致使近岸海域漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)處于亞健康狀態(tài)，嚴(yán)重制約了海洋捕撈業(yè)的發(fā)展。但隨著河北省海洋經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展，2016年河北省海洋漁業(yè)科研經(jīng)費(fèi)投入為2.4千萬元，是2006年投入額的6倍，海洋漁業(yè)的科技水平不斷提高，緩和了因暴露度和敏感性導(dǎo)致海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性的增長。

表2 環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評價標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Criteria for vulnerability assessment of marine fishery ecosystems in Bohai Rim

2.天津市屬于中—中—較高型脆弱區(qū)域。天津市受最主要的海洋災(zāi)害即風(fēng)暴潮災(zāi)害和赤潮災(zāi)害的影響較小，但城市化進(jìn)程的加快促使第二、三產(chǎn)業(yè)和人口進(jìn)一步向沿海地區(qū)集聚，工業(yè)固體廢物的增多嚴(yán)重加劇海洋環(huán)境的污染程度，海洋環(huán)境承載能力顯著下降。此外，海洋捕撈開發(fā)強(qiáng)度的增加進(jìn)一步激化了用海矛盾，導(dǎo)致海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性程度進(jìn)一步加強(qiáng)。

3.遼寧省屬于中—中—中型脆弱區(qū)域。隨著遼寧沿海經(jīng)濟(jì)帶“五點(diǎn)一線”發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，政府加大了對海洋環(huán)境自然保護(hù)區(qū)的投資和治理力度，有效降低了因海洋漁業(yè)資源日趨匱乏、海洋漁業(yè)科技化程度低和漁民幸福感低所導(dǎo)致的脆弱性指數(shù)升高問題。因此，近十一年，遼寧省表現(xiàn)為平穩(wěn)型的中度脆弱型區(qū)域。

4.山東省屬于中—較高—高度型脆弱區(qū)域。山東省作為海洋捕撈大省，從2009年便進(jìn)入海洋漁業(yè)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展階段，2018年的海洋捕撈量高達(dá)294萬噸，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對海洋漁業(yè)資源的依賴程度愈來愈高，與此同時，漁業(yè)資源匱乏、近岸海域環(huán)境質(zhì)量惡化加劇了生態(tài)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。風(fēng)暴潮和赤潮災(zāi)害在山東省海域頻繁發(fā)生，造成較大的海洋災(zāi)害損失。以上因素促使山東省海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)逐步向高度脆弱性轉(zhuǎn)變。

圖2 2006—2018年環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)脆弱性等級空間分布

五、環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的影響因素

如表3所示，根據(jù)公式（4），計(jì)算得出2006—2018年環(huán)渤海地區(qū)各省市海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的障礙度值，將數(shù)值按降序排列，選出各省市前三位影響因素，最終得出2006—2018年環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的影響因素。2006—2018年間環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性主要影響因素多集中于暴露度和應(yīng)對能力層面，尤其側(cè)重于海洋漁業(yè)社會子系統(tǒng)。環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的變化主要體現(xiàn)在兩方面。一是受到自然條件影響，遼東灣、渤海灣以及萊州灣因其逶迤曲折的海岸線和特殊盆地構(gòu)造致使沿海地區(qū)多次遭受風(fēng)暴潮、赤潮等海洋災(zāi)害的威脅，同時環(huán)渤海地震帶影響該區(qū)域地殼運(yùn)動，進(jìn)而改變海洋地貌，引起氣溫、魚類棲息地和海洋水體的變動，深刻影響著環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。二是環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)深受人類活動的影響，隨著經(jīng)濟(jì)社會飛速發(fā)展，沿海地區(qū)生產(chǎn)生活污水大量傾排入海，過量的不可降解及強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過海水自凈能力，造成嚴(yán)重水體污染；圍海造陸、海上機(jī)場、海底隧道、海上油氣開發(fā)等工程擠占原有的灘涂和海域面積，壓縮魚類等海洋生物生存空間；過度的捕撈打亂魚類生存規(guī)律，進(jìn)而加劇漁業(yè)資源的枯竭。

河北省在追求經(jīng)濟(jì)效益時，應(yīng)積極進(jìn)行海洋漁業(yè)產(chǎn)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革以減少廢氣、廢水、固體廢棄物的排放。同時，加強(qiáng)對海洋漁業(yè)產(chǎn)業(yè)三廢的處置力度，提高處置效率，充分借鑒發(fā)達(dá)國家先進(jìn)的科學(xué)處理技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)相關(guān)的機(jī)器設(shè)備。

天津市應(yīng)加積極開發(fā)實(shí)時監(jiān)測入?？谖廴疚锱欧诺念A(yù)警系統(tǒng)，市政府的財(cái)政支出切實(shí)保證近岸海域環(huán)境治理的達(dá)標(biāo)度以及監(jiān)督相關(guān)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。應(yīng)將投資焦點(diǎn)集聚在新型海洋漁業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上，推動海洋漁業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)多元化的同時提高投資效率。通過提高漁民勞動補(bǔ)助、完善社會醫(yī)療保障制度，切實(shí)解決漁民的生計(jì)問題。

遼寧省應(yīng)積極響應(yīng)“科技興漁”戰(zhàn)略，確保海洋漁業(yè)科研經(jīng)費(fèi)的穩(wěn)步增長，增加有關(guān)“海洋漁業(yè)”的課題基金及項(xiàng)目，切實(shí)提高本省海洋漁業(yè)的科技水平。同時，控制入?？诘墓I(yè)污染廢水排放量，建立相應(yīng)的海洋災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警機(jī)制，發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)的同時更注重海洋生態(tài)健康狀況。

山東省作為漁業(yè)大省應(yīng)加速推進(jìn)海洋漁業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，實(shí)現(xiàn)海洋漁業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)，尋找新的海洋漁業(yè)經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。由于受風(fēng)暴潮、赤潮等海洋災(zāi)害影響較大，應(yīng)建立相應(yīng)的海洋災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警機(jī)制，將海洋災(zāi)害損失降到最低。

表3 2006—2018年環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的影響因素

六、結(jié)論與討論

本文界定了環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的內(nèi)涵，構(gòu)建了“暴露度—敏感性—應(yīng)對能力”的脆弱性評價指標(biāo)體系。通過環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性時空變化特征及主要影響因素分析，得出以下主要結(jié)論。

1.在時間尺度上，2006—2018年間環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性以2008年和2015年為峰值年份，并呈現(xiàn)“平穩(wěn)上升—平穩(wěn)下降—大幅上升”的階段性變化特征。

2.在空間視角上，環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性表現(xiàn)為由北向南緩慢提高的變化特征。按脆弱性降序排列依次是：線性上揚(yáng)的山東省、波浪式上升的天津市和遼寧省以及平穩(wěn)型的河北省。環(huán)渤海地區(qū)形勢不容樂觀，如不加強(qiáng)對海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的重視和治理，未來將逐步惡化。

3.通過計(jì)算和選擇環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的主要影響因素，結(jié)合各省市實(shí)際情況，環(huán)渤海地區(qū)應(yīng)加快建立相應(yīng)的海洋災(zāi)害預(yù)報警機(jī)制，加大對海域污染和漁業(yè)廢棄物的治理力度，增加海洋漁業(yè)科研經(jīng)費(fèi)投入，在海洋漁業(yè)資源約束背景下穩(wěn)步提升漁民收入，實(shí)現(xiàn)環(huán)渤海地區(qū)海洋漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。