趙新生，孫偉富，任廣波，馬 毅

(1.連云港市海域使用保護動態(tài)管理中心， 江蘇 連云港 222001； 2.國家海洋局第一海洋研究所，以山東 青島 266061)

海洋牧場是指在一個特定的海域里，為了有計劃地培育和管理漁業(yè)資源而設(shè)置的人工漁場。海洋牧場需要營造一個適合海洋生物生長與繁殖的生境，并進行水生生物放流(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，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，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，保護海洋生態(tài)，實現(xiàn)可持續(xù)生態(tài)漁業(yè)。

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

在社會經(jīng)濟和人類發(fā)開活動等影響下，海洋牧場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)濟效益，但同時其受到的生態(tài)壓力也日益增大，生態(tài)健康遭受威脅，研究海洋牧場的生態(tài)健康狀態(tài)，對恢復(fù)和增加漁業(yè)資源、保護海域環(huán)境、促進漁業(yè)資源和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。海洋牧場生態(tài)健康評價的理論與技術(shù)問題一直是國內(nèi)外研究的熱點，近年來，基于層次分析法的生態(tài)健康評價研究較多且較為成熟，本研究借鑒前人生態(tài)健康評價的成果，結(jié)合海州灣海洋牧場的性狀，構(gòu)建海州灣海洋牧場生態(tài)健康評價體系，利用層次分析法對海洋牧場進行生態(tài)健康評價。

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，海州灣漁場是我國著名的八大漁場之一。據(jù)鑒定，海州灣獨特的生態(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、六線魚等在國內(nèi)外都有一定的聲譽。鑒于海州灣獨特的地理位置和豐富的生態(tài)資源，我國先后在海州灣海域成立了前三島海珍品增養(yǎng)殖保護區(qū)、中國對蝦國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護區(qū)、海州灣海灣生態(tài)系統(tǒng)與自然歷史遺跡國家級海洋特別保護區(qū)，以期合理保護與開發(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年代初美國運籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)教授薩蒂，在為美國國防部研究“根據(jù)各個工業(yè)部門對國家福利的貢獻大小進行電力分配”課題時，基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論和多目標(biāo)綜合評價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生態(tài)健康評價指標(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生態(tài)健康評價(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)、無機氮(C3)、硫化物(C4)、硅酸鹽(C5)、浮游植物(C6)、浮游動物(C7)、游泳生物(C8)、底棲生物(C9)、自然災(zāi)害(C10)和人為活動(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)和臺風(fēng)(D11)，人為活動細(xì)化為港口(D12)和旅游(D13)。

2.2 生態(tài)健康指標(biāo)賦值

評價指標(biāo)確立后，根據(jù)海州灣海洋牧場所在區(qū)域特點以及現(xiàn)場調(diào)查得到的實測數(shù)據(jù)，設(shè)定海洋牧場各要素的評價指標(biāo)，分為四個等級，各個等級的評分標(biāo)準(zhǔn)為：4—好；3—一般；2—較差；1—很差，由此得到評分向量V=(4，3，2，1)T。對評價指標(biāo)C1，C2，……，Cn。中任一Ci作出得分評定時，存在一個響應(yīng)的隸屬度向量Ri，用以表征實際指標(biāo)參數(shù)對于四個級別的隸屬關(guān)系，表示為Ri=( ri1，ri2，ri3，ri4 )，以海水透明度對水文的影響為例：一年中有0.2概率的透明度達到好，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價指標(biāo)的指標(biāo)值。

圖1 海州灣海洋牧場生態(tài)健康評價指標(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)值及對應(yīng)的隸屬關(guān)系Ri，見表1。

3 生態(tài)評價

3.1 權(quán)重確定

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

一致性檢驗CR是將一致性指數(shù)CI和平均一致性指標(biāo)RI進行比較的結(jié)果，判斷矩陣的一致性檢驗CR<0.1時，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為平均隨機一致性指標(biāo)，見表3：

計算權(quán)重時，首先計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 海州灣海洋牧場判斷矩陣Tab.4 Haizhou Bay marine ranching judgment matrix

3.2 綜合評價

海洋牧場生態(tài)健康綜合評價需要計算每一指標(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)綜合評價指標(biāo)值

(7)

綜合值

CEI=Z/Z0

(8)

公式8中Z0為理想值，即取每一個因子在最高等級下的指標(biāo)值。

參照CEI分級標(biāo)準(zhǔn)，將海州灣海洋牧場CEI分為

5級[5]，見表5。

參照海州灣海洋牧場CEI分等定級標(biāo)準(zhǔn)和生態(tài)健康評價計算方法，得到海州灣海洋牧場各指標(biāo)的綜合值，見表6。

表6 海州灣海洋牧場健康評價指標(biāo)綜合值

由上表可計算海州灣海洋牧場的綜合評價分值約為0.68，生態(tài)環(huán)境健康級別屬于中。

4 結(jié)語

海洋牧場生態(tài)健康評價是海洋牧場生態(tài)保護的基礎(chǔ)，本文利用AHP方法進行海州灣海洋牧場的生態(tài)健康評價，結(jié)果表明：

(1)在準(zhǔn)則層中，水質(zhì)環(huán)境對目標(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，對海州灣海洋牧場生態(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)海州灣海洋牧場綜合評價指數(shù)CEI=0.68，生態(tài)健康狀況為中。

(3)目前，國內(nèi)對于生態(tài)健康評價還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，權(quán)重的確定和分級的標(biāo)準(zhǔn)也具有一定的主觀性，這會造成生態(tài)評價的結(jié)果具有一定的局限性，在未來的研究中，需要加強指標(biāo)分級和權(quán)重確定的量化研究。

[1] GB 3097-1997， 中華人民共和國國家標(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， 中華人民共和國國家標(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].

[3] 葛大兵， 吳小玲， 朱偉林， 等.岳陽南湖葉綠素 a 及其水質(zhì)關(guān)系分析 [J].中國環(huán)境監(jiān)測， 2005, 21(4):69-71.

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