楊玉峰 梁浩亮 劉錦榮 劉貴明 李大勝 阮瑞森

摘要：建設(shè)人工魚礁是打造海洋牧場的重要手段之一。文章對1987—2017年的國內(nèi)外人工魚礁相關(guān)文章進行了梳理，以發(fā)表文章數(shù)量來劃分層次，美國等5個國家為“第一梯隊”，而中國等8個國家處于“第二梯隊”;2001年之后，中國發(fā)表文章的增長率居25個國家首位。國外人工魚礁的研究主題主要包括魚礁構(gòu)建材料、本底調(diào)查、設(shè)計和布局、環(huán)境生態(tài)功能、漁業(yè)生產(chǎn)和魚類行為等8個方面。通過總結(jié)國外人工魚礁研究動向的特點，提出科學規(guī)劃人工魚礁區(qū)、完善資金配套扶持政策、構(gòu)建人工魚礁標準體系等3條建議，從而為我國人工魚礁建設(shè)、漁業(yè)資源養(yǎng)護、生態(tài)環(huán)境保護提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：人工魚礁;設(shè)計和管理;漁業(yè)資源養(yǎng)護;魚類行為;環(huán)境生態(tài)效應(yīng);惠州

中圖分類號：P74;S9文獻標志碼：A文章編號：1005-9857（2019）05-0019-07

The Trend of Artificial Reef Research Aboard and Its Enlightenment to China

YANG Yufeng1，LIANG Haoliang1，LIU Jinrong1，LIU Guiming2，LI Dasheng3，RUAN Ruisen4

（1.Marine Technology Center of Huizhou，Huizhou 516000，China;

2.Fisheries Research & Extension Center of Huizhou，Huizhou 516000，China;

3.Guangdong Huayu Engineering Consulting Co.，Ltd，Guangzhou 510610，China;

4.The Guangdong NO.3 Water Conservancy and Hydro-electric Engineering Board Co.，Ltd，Dongguan 523710，China）

Abstract： Artificial reefs construction is one of valuable approaches for marine ranching building.Research papers related to artificial reef，published from 1987 to 2017，were arranged according to the numbers，and the result showed that there were 3 levels for 25 countries and/or areas.Among these 3 levels，5 countries were included in the first echelon （e.g.，USA） and the second echelon comprised 8 countries including China.The growth rate of published papers from China ranked first among 25 countries after 2001.The themes of international artificial reef researches mainly focused on eight aspects，such as reef materials，artificial reef substrates，design and deployment，environmental ecological functions，fisheries production and fish behavior.Summarizing the features of research trends related to artificial reef on abroad，three feasible suggestions were put forward，such as the scientific planning of artificial reef areas，the improvement of financial support policies，and the construction of standard system about artificial reefs.Furthermore，it provided references for artificial reef construction，fishery resources conservation and ecological environment protection in China.

Key words： Artificial reef，Design and management，F(xiàn)ishery resources conservation，F(xiàn)ish behaviors，Environmental ecological effects，Huizhou

0引言

人工魚礁是放置于海底，具有誘魚、聚魚效果，能夠保護和修復(fù)沿海生態(tài)系統(tǒng)的一類構(gòu)筑物[1]。當前，基于各種目的，如提高漁業(yè)生產(chǎn)和管理、保護生物多樣性、保護或修復(fù)生物棲息地、 建造海底森林、海水養(yǎng)殖、阻止非法捕撈、運動（如潛水）、休閑漁業(yè)、海岸帶保護、旅游等，世界各國和地區(qū)在其沿海建造、投放人工魚礁[2]。

截至2011年，我國已累計投放人工魚礁近3 200萬m3[3]。隨著《廣東海洋經(jīng)濟綜合試驗區(qū)發(fā)展規(guī)劃》于2011年經(jīng)國務(wù)院批準，上升為國家級戰(zhàn)略，廣東打造“海洋經(jīng)濟強省”的“藍色引擎”就此啟動。為將廣東海洋經(jīng)濟綜合試驗區(qū)建設(shè)成為我國加強海洋生態(tài)文明建設(shè)的示范區(qū)和推進海洋綜合管理的先行區(qū)，惠州市、珠海市、茂名市申請獲批“廣東海洋經(jīng)濟綜合試驗區(qū)建設(shè)資金大型人工魚礁示范區(qū)建設(shè)項目資金”（每市各5 000萬元）。本研究作者是“惠州市東山海大型人工魚礁示范區(qū)建設(shè)項目”的主持人和主要參與者，通過介紹國內(nèi)外人工魚礁的研究動向，綜合分析其特點，結(jié)合國內(nèi)的實際情況，為我國人工魚礁建設(shè)、海洋生態(tài)環(huán)境保護、漁業(yè)資源養(yǎng)護提供對策和建議。

1材料與方法

本研究的數(shù)據(jù)來源于Clarivate Analytics的web of science檢索結(jié)果。以“artificial reef”為主題，檢索1987—2017年的學術(shù)文章，得到2 190篇論文（圖1）。將2 190篇論文分類、整理，并利用Elsevier等數(shù)據(jù)庫查找部分全文，梳理國內(nèi)外的人工魚礁研究動向。

2結(jié)果與討論

2.1研究文章的變化

圖1中比較醒目的是，從2002年開始，文章數(shù)量出現(xiàn)了一個數(shù)量級別的躍升，尤其是2010—2017年，平均每年的文章發(fā)表數(shù)量達到126篇，這反映出社會各界對人工魚礁的關(guān)注度不斷增加。對人工魚礁的研究，主要集中在海洋與淡水生物學（Marine Freshwater Biology）、生態(tài)環(huán)境科學（Environmental Sciences Ecology）、海洋學（Oceangraphy）、漁業(yè)（Fisheries）等方面（圖2）。

1987—2017年的30余年間，有25個國家或地區(qū)發(fā)表了人工魚礁的相關(guān)研究文章（圖3）。按照文章的發(fā)表數(shù)量劃分，美國、澳大利亞、意大利、英格蘭、日本等5個國家為“第一梯隊”，平均數(shù)量為278篇;尤其是美國高達745篇，是第二名澳大利亞（285篇）的2倍多。法國、中國、以色列、葡萄牙、西班牙、巴西、加拿大、德國等8個國家為“第二梯隊”，平均數(shù)量為79篇。墨西哥、蘇格蘭、荷蘭、韓國、中國臺灣、瑞典、新西蘭、比利時、土耳其、馬來西亞、俄羅斯、印度等12個國家或地區(qū)為“第三梯隊”，平均數(shù)量為31篇。

將2001—2017年的研究數(shù)據(jù)進行梳理，分兩個時間段進行分析：2001—2010年為第1時間段，2011—2017年為第2時間段。美國，第1時間段的平均文章發(fā)表數(shù)為28篇，第2時間段為37篇，增長率為32%;而澳大利亞的增長率為77%，法國的增長率為162%，中國為248%。這說明，美國人工魚礁相關(guān)研究文章的數(shù)量相對在減少，歐洲和亞洲在增多;也反映出越來越多的國家開始實施人工魚礁工程，意識到人工魚礁的環(huán)境生態(tài)友好性和多功能性。

1991年，Grove等[4]展示了1974年、1983年、1987年、1991年國際會議的人工魚礁研究文章，發(fā)現(xiàn)：1974年只有4個國家參加國際會議并發(fā)表相關(guān)文章，1991年就增加到了25個國家。Baine[5]在2001年對249篇關(guān)于人工魚礁設(shè)計、應(yīng)用、管理、性能的文章摘要進行了分析，指出：38%的摘要來自于北美（尤其是美國），而29%和18%分別來自于歐洲和亞洲（亞洲主要是日本）;漁業(yè)生態(tài)和管理是大家普遍關(guān)注的焦點。

2.2研究主題的變化

按照Lee等[2]的相關(guān)研究成果，結(jié)合國內(nèi)的人工魚礁發(fā)展現(xiàn)狀，本研究分8個方面介紹人工魚礁研究主題的變化。

2.2.1人工魚礁的材料

從1987年開始，關(guān)于人工魚礁主要構(gòu)建材料的研究逐漸減少[2]。在20世紀90年代，Pickering[1]研究了煙氣脫硫裝置作為人工魚礁構(gòu)建材料的適宜性，發(fā)現(xiàn)其在物理、環(huán)境、法律等方面皆符合要求。進入21世紀，Kim等[6]研究了韓國近岸海域礁體加固對環(huán)境的影響，發(fā)現(xiàn)：加固后的混凝土礁體具有更佳的化學特性，能夠延長服務(wù)周期。

近年來，Chen等[7]提出用硫酸鋁鹽水泥、海砂、海水攪拌混合作為一種新的人工魚礁混凝土材料，實驗證實其機械特性、黏合力具有可行性。Huang等[8]則發(fā)明了一種人工魚礁混凝土綠色產(chǎn)品，主要原材料包括廢棄的工業(yè)爐渣、鐵渣、煙氣脫硫的石膏等，其適于海藻附著、生長。Liu等[9]研究了某種人工魚礁外殼對海底大型無脊椎動物的影響，發(fā)現(xiàn)人工魚礁外殼能夠顯著集聚大型底棲生物，提高臨海海域的環(huán)境質(zhì)量，可以作為恢復(fù)海洋生物棲息地的有效手段之一。

2.2.2人工魚礁的本底調(diào)查

關(guān)于人工魚礁本底調(diào)查的文章較少[2]。Santos等[10]指出，與自然魚礁相比，人工魚礁能夠豐富漁業(yè)資源的種類，提高漁獲量;Pickering等[11]則研究了人工魚礁數(shù)量對聚魚效果的影響。Smith等[12]研究了近岸淺水區(qū)人工魚礁區(qū)域和對照區(qū)域中無脊椎動物群落的差異性。Atilla等[13]則發(fā)現(xiàn)，防波堤附近的小型底棲生物比沉積物自身聚集的更豐富。

2.2.3流場和穩(wěn)定性

近10年來，人工魚礁周邊的流場及人工魚礁穩(wěn)定性的研究較多[2]。Miao等[14]通過模擬海浪，分析了水深對人工魚礁周圍水動力的影響，結(jié)果顯示：當水深變淺，則水動力長期賦值增加。Düzbastilar等[15]則研究了海浪與人工魚礁的相互作用。Liu等[16]開發(fā)了一種三維數(shù)值模型，計算星型人工魚礁周圍流場的不穩(wěn)定性。Woo等[17]則開發(fā)了一種新方法以評估人工魚礁的曳引系數(shù)。Yoon等[18]利用3種體積系數(shù)，開發(fā)了一種成本-收益方法，用以評估人工魚礁的狀態(tài)。

2.2.4設(shè)計、布局和性能

自2000年之后，關(guān)于人工魚礁設(shè)計、布局和性能的研究逐漸增多[2]。Lan等[19]通過構(gòu)建一種數(shù)學模型和運算程序，開發(fā)了一種新的技術(shù)手段，用以設(shè)計人工魚礁生態(tài)系統(tǒng)的空間布局。隨后，Lan等[20]開發(fā)了一種更復(fù)雜的程序，以精確地描述魚礁布局單元的結(jié)構(gòu)類型，從而創(chuàng)造自然地形下的人工棲息地。Ng等[21]證明了如何制訂多功能人工魚礁的最佳設(shè)計標準。Walles等[22]則發(fā)現(xiàn)人工魚礁能夠為牡蠣附著提供基礎(chǔ)條件，從而促進魚礁的形成;然而當?shù)氐某练e作用和潮汐運動則阻礙了魚礁的發(fā)育。

2.2.5漁業(yè)生產(chǎn)、提高和生產(chǎn)力

隨著社會的發(fā)展，人工魚礁對漁業(yè)生產(chǎn)或生產(chǎn)力的影響受到社會各界的更多關(guān)注[2]。20世紀80年代后，Polovina等[23]發(fā)現(xiàn)人工魚礁導致日本海域某種章魚的產(chǎn)量提高;Bohnsack[24]也明確指出，理論上人工魚礁可以提高區(qū)域魚類生物量，而生物生境是一個限制因素。Bortone等[25]認為，人工魚礁可以創(chuàng)造一種獨特生物生境，提高了環(huán)境營養(yǎng)物質(zhì)的供給，從而改善了人工魚礁區(qū)域動植物的種類組成和豐度。Pickering等[26]探討了人工魚礁作為海岸生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)工具的可行性。

21世紀以來，Langlois等[27]研究了人工魚礁距離與一種大型動物群落結(jié)構(gòu)變異性的關(guān)系。Whitmarsh等[28]分析了人工魚礁對近岸海域漁場的支撐作用。Cresson等[29]對人工魚礁區(qū)域內(nèi)23種魚類的漁獲量進行了調(diào)查，以評估其營養(yǎng)級和飼喂習性;結(jié)果發(fā)現(xiàn)，人工魚礁區(qū)域與自然環(huán)境有很大不同。Islam等[30]指出，漁民在人工魚礁區(qū)域的養(yǎng)殖收入明顯比非人工魚礁區(qū)域高。Yu等[31]研究發(fā)現(xiàn)，人工魚礁能夠提高自游生物的生物量。Lv等[32]的研究結(jié)果顯示，水體鹽度和底質(zhì)因素是影響人工魚礁區(qū)大型底棲動物分布的主要因素。

2.2.6人工魚礁的物理、生態(tài)功能

對人工魚礁的物理和生態(tài)功能的研究主要從2010年開始[2]。Santos等[33]研究發(fā)現(xiàn)，距離人工魚礁越近，則魚類豐富度和多樣性就會提高。Campbell等[34]指出，人工魚礁數(shù)量的增多一般會提高生物量，故人工魚礁的管理政策必須考慮魚礁的數(shù)量和空間布局。Liu等[35]則發(fā)現(xiàn)，由于海洋保護區(qū)內(nèi)投放了人工魚礁，故保護區(qū)內(nèi)外的小型動物群落有明顯的差異。Rendle等[36]調(diào)查了人工魚礁對當?shù)亟?jīng)濟的貢獻，發(fā)現(xiàn)人工魚礁作為濱海旅游的亮點，其對當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展具有持久的推動性。López等[37]在綜合分析氣候、生物群落、沉積運動、海岸帶演變等多種因素的基礎(chǔ)上，設(shè)計了多功能型人工魚礁。Layman等[38]指出，在評價人工魚礁的吸引-產(chǎn)出模式時，需要重點考慮生態(tài)系統(tǒng)的作用。

2.2.7人工魚礁區(qū)的環(huán)境生態(tài)效應(yīng)

2008年之前，關(guān)于人工魚礁區(qū)環(huán)境生態(tài)效應(yīng)的研究文章較少，此后急劇增加[2]。 Erftemeijer等[39]調(diào)查了人工魚礁區(qū)的溫度、深度、鹽度、水動力、濁度等環(huán)境因子，研究了這些環(huán)境因子對人工魚礁聚魚效果的影響。Faverney等[40]利用貽貝研究了輪胎材質(zhì)的人工魚礁的潛在毒性。Hackradt等[41]研究發(fā)現(xiàn)，隨著礁區(qū)面積和礁體孔洞數(shù)量的增加，魚類豐富度和多樣性隨之提高;而且，自然魚礁和人工魚礁區(qū)的魚類組成、營養(yǎng)層級和結(jié)構(gòu)明顯不同。Simon等[42]則證實了人工魚礁對特定魚類的吸引和集聚效果。

近年來，Mohd等[43]研究發(fā)現(xiàn)，在3年時間內(nèi)，人工魚礁區(qū)海洋動物群落覆蓋度平均達到17%。Spagnolo等[44]探討了不同人工魚礁材質(zhì)和形狀的聚魚效果。Yamamoto等[45]指出，人工魚礁投放布局的復(fù)雜性，導致魚群組成的差異性。Zalmon等[46]評估了人工魚礁空間布局對動物群落結(jié)構(gòu)的影響。Oricchio等[47]研究發(fā)現(xiàn)，船塢區(qū)和防波堤附近的動物群落結(jié)構(gòu)存在明顯差異。Noh等[48]研究了特定人工魚礁環(huán)境的指示物種，發(fā)現(xiàn)水溫的季節(jié)變化對魚類營養(yǎng)層級的影響最大。Xu等[49]則調(diào)查了人工魚礁區(qū)中流動生物的功能群和食物源。

2.2.8人工魚礁周邊的魚類行為特性

30年來，對人工魚礁應(yīng)用引發(fā)的重要經(jīng)濟魚類行為特性的研究較少[2]。Topping等[50]指出，人工魚礁是墨西哥灣紅甲魚（Lutjanus campechanus）的重要棲息地，其夜間離人工魚礁較遠，白天則反之。Henderson等[51]調(diào)查了人工魚礁區(qū)夏季比目魚的分布和運動特性。Hoey等[52]比較了75個魚礁附近鸚嘴魚的分布和生態(tài)系統(tǒng)功能，發(fā)現(xiàn)其與當?shù)丨h(huán)境條件密切相關(guān)。

3國外人工魚礁研究動向的特點

綜合分析30余年來國外人工魚礁的研究動向，其具有以下7個特點[2]：

①近10年來，人工魚礁相關(guān)研究的范圍顯著擴大。

②人工魚礁設(shè)計、布局、管理等技術(shù)的提高，使得人們更關(guān)注于漁業(yè)資源養(yǎng)護方面。

③人工魚礁的關(guān)注點逐漸從提高漁獲量，轉(zhuǎn)移至改善海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

④開發(fā)環(huán)境友好型的人工魚礁構(gòu)建材料，引起社會各界的興趣。

⑤對人工魚礁周邊水動力、流場的研究逐漸增多，以期增大人工魚礁的生態(tài)功能，提高人工上升流的營養(yǎng)鹽供給。

⑥利用遠程魚類聚集探測系統(tǒng)來研究魚類行為特性，從而有效管理人工魚礁周邊的重要經(jīng)濟魚類。

⑦通過開發(fā)計算機運行程序，以確定人工魚礁的投放區(qū)域和周邊環(huán)境，這凸顯出人工魚礁建設(shè)的重要性和科學性。

4對我國人工魚礁建設(shè)的啟示

我國當前已有《人工魚礁建設(shè)技術(shù)規(guī)范》（SC/T 9416—2014）、《人工魚礁資源養(yǎng)護效果評價技術(shù)規(guī)范》（SC/T 9417—2015）和《人工魚礁建設(shè)項目管理細則》（農(nóng)辦漁〔2018〕66號）等標準和法規(guī)文件，指導全國的人工魚礁建設(shè)，同時，人工魚礁的相關(guān)研究發(fā)展迅速[53-55]，但是整體起步較晚，系統(tǒng)性的研究有待進一步提高。因此，為提高人工魚礁的生態(tài)、環(huán)境和經(jīng)濟效果，提出如下建議。

4.1以目標為引領(lǐng)，科學規(guī)劃人工魚礁區(qū)建設(shè)

人工魚礁是建設(shè)海洋牧場的重要手段之一，其目的是改善海洋生態(tài)環(huán)境、恢復(fù)漁業(yè)資源。以此目標為引領(lǐng)，在充分開展海洋環(huán)境生態(tài)調(diào)查評價和漁業(yè)資源調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合當?shù)氐呢斄?、物力和海域承載能力等客觀條件，從人工魚礁的選址適宜性評價、設(shè)計和空間布局、建造和投放資金、環(huán)境生態(tài)效應(yīng)、后期管理等多個方面出發(fā)，科學規(guī)劃人工魚礁的中長期建設(shè)。

4.2以問題為導向，完善資金配套扶持政策

“兩山論”是習近平總書記關(guān)于生態(tài)環(huán)境保護的重要論斷之一?！熬G水青山就是金山銀山”，針對人工魚礁區(qū)的經(jīng)濟效益，建議“政府搭臺、企業(yè)唱戲”。通過出臺相關(guān)的政策文件，如自然資源部、中國工商銀行聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于促進海洋經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的實施意見》，鼓勵、吸引企業(yè)加入人工魚礁區(qū)的建設(shè)隊伍中，因地制宜，發(fā)展休閑漁業(yè)和濱海旅游業(yè)，提高人工魚礁的經(jīng)濟效益，促進傳統(tǒng)漁業(yè)向現(xiàn)代漁業(yè)轉(zhuǎn)變，推動海洋經(jīng)濟由高速度增長向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變。

4.3以科研為基礎(chǔ)，構(gòu)建人工魚礁標準體系

中國是海洋大國，海岸線長，海域面積大，各省、市、自治區(qū)建設(shè)人工魚礁的依據(jù)尺度不統(tǒng)一。建議在人工魚礁區(qū)的海洋環(huán)境生態(tài)調(diào)查評價方面，以海洋環(huán)境主管部門的數(shù)據(jù)為標準;在漁業(yè)資源調(diào)查評價方面，以海洋漁業(yè)行業(yè)內(nèi)資深科研院所的調(diào)查結(jié)果為標準。同時，以高校或科研院所的科研結(jié)果為基礎(chǔ)，開展人工魚礁環(huán)境生態(tài)、漁業(yè)資源等多方面績效目標的評價標準研究。從而，構(gòu)建人工魚礁標準體系。

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