陳春亮,梁春林,孫省利

(廣東海洋大學(xué)海洋資源與環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 湛江 524088)

基于生態(tài)環(huán)境脆弱的海岸帶承載力評(píng)價(jià)研究*
——以雷州半島為例

陳春亮,梁春林,孫省利

(廣東海洋大學(xué)海洋資源與環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 湛江 524088)

為了探究海岸帶生態(tài)環(huán)境退化的原因,確保其承載力評(píng)價(jià)的科學(xué)性和合理性。文章以雷州半島為例,基于生態(tài)環(huán)境脆弱對(duì)海岸帶承載力評(píng)價(jià)進(jìn)行了探討。根據(jù)雷州半島海岸帶生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀分析其生態(tài)環(huán)境脆弱的原因,然后就其存在的主要生態(tài)問(wèn)題構(gòu)建承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并依據(jù)野外調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,雷州半島海岸帶生態(tài)環(huán)境的可載能力整體水平高,該方法能有效地對(duì)海岸帶承載力作出評(píng)價(jià),為同類(lèi)問(wèn)題提供一種新的解決方案。

生態(tài)脆弱性;生態(tài)承載力;指標(biāo)體系;定量評(píng)價(jià);海岸帶

1 引言

海岸帶是海洋與大陸交叉耦合和相互作用的地帶,其生態(tài)系統(tǒng)處于陸地生態(tài)系統(tǒng)與海洋生態(tài)系統(tǒng)的交界過(guò)渡區(qū)域,具有復(fù)合性、邊緣性和活躍性等特征。同時(shí),海岸帶生態(tài)系統(tǒng)受到大陸和海洋環(huán)境的共同作用[1],響應(yīng)環(huán)境擾動(dòng)靈敏,表現(xiàn)為系統(tǒng)穩(wěn)定性較差,是典型的生態(tài)環(huán)境脆弱帶。

眾多調(diào)查研究表明,由于濕地資源銳減、海水水質(zhì)污染加劇、自然災(zāi)害頻發(fā)以及海水增殖破壞環(huán)境等因素所引起的生態(tài)環(huán)境惡化問(wèn)題均是人類(lèi)對(duì)海岸自然資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)利用和無(wú)約束的污染排放造成的[2-3]。因此,基于生態(tài)環(huán)境的脆弱性研究海岸帶的生態(tài)承載力,有效規(guī)劃和管理自然資源的開(kāi)發(fā)利用,控制污染物的排放,將人類(lèi)的生活、生產(chǎn)活動(dòng)控制在海岸帶的生態(tài)承載能力內(nèi),對(duì)人類(lèi)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2 生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

2.1 自然條件

雷州半島是我國(guó)第三大半島,與海南島遙遙相望,地勢(shì)平緩,西北高、東南低,海拔多在100 m以下,岸線曲折,大陸岸線長(zhǎng)約1 556 km,連海島岸線總長(zhǎng)達(dá)2 226 km,漫長(zhǎng)的海岸線擁有各種類(lèi)型的海岸,包括海岸平原、河流三角洲、灘涂與濕地、海灘與沙丘、珊瑚礁、紅樹(shù)林、潟湖、基巖等。半島共有大小港灣107處,露出海面的島嶼(含沙洲、礁石)有104個(gè)[4],近岸底質(zhì)以砂礫和黏土質(zhì)堆積為主,灘涂面積廣闊,共約9.9萬(wàn)hm2[5]。

雷州半島地處北回歸線以南,屬熱帶季風(fēng)氣候,日照時(shí)間長(zhǎng),太陽(yáng)輻射強(qiáng),年均日照時(shí)間達(dá)10.4 h,年均太陽(yáng)總輻射量為427.05～494.04 kJ/m2,陸地年平均氣溫23℃,海區(qū)年平均氣溫為23.15℃[6]。半島降水充足、雨季長(zhǎng),但地域和季節(jié)性差異顯著,北部和夏秋雨量多,南部和冬季雨量少, 5—10月為雨季,9月為暴雨鼎盛期,12月至翌年3月的降水量不及年總量的10%,且年變率大,有明顯的干季和濕季之分[4]。陸地年均降水量1 300～1 700 mm,年均蒸發(fā)量達(dá)1 788～2 157 mm,蒸發(fā)量大于降雨量,有85%以上的年份發(fā)生冬連春旱,重旱年占60%～80%,無(wú)旱年僅為6%～15%;海區(qū)年均降雨量為1 300.1 mm,峰值出現(xiàn)在8—9月,月平均降雨286.8 mm。受季風(fēng)環(huán)流影響,海區(qū)風(fēng)況有明顯的季節(jié)性變化[4],年均風(fēng)速5.0 m/s,平均每年登陸或影響半島地區(qū)的臺(tái)風(fēng)有3.93次,其中登陸的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)占13.6%,臺(tái)風(fēng)占10.2%,熱帶低壓占3.4%,受到影響的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、臺(tái)風(fēng)和熱帶低壓分別占31.4%、28%和13.6%。

2.2 物種資源

雷州半島地處南亞熱帶,是我國(guó)受人類(lèi)活動(dòng)影響較少的近岸海域,海洋及內(nèi)陸水域的生物種類(lèi)繁多,是我國(guó)水生生物多樣性最高的區(qū)域之一,是難得的天然物種資源庫(kù)。受到外海水和沿岸水的影響,半島物種組成復(fù)雜,常見(jiàn)的魚(yú)類(lèi)達(dá)173種,甲殼類(lèi)118種,貝類(lèi)有547種[4];浮游植物以暖水種類(lèi)為主,硅藻和甲藻共198種;浮游動(dòng)物以橈足類(lèi)最多,有26種[7],春季平均生物量為271 mg/m3,秋季平均生物量為374 mg/m3。

在已記錄的水生動(dòng)物種類(lèi)中,有儒艮和中華白海豚兩種國(guó)家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物,有大珠母貝、白氏文昌魚(yú)和綠海龜?shù)?種國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物[8],共有30種水生動(dòng)物受到國(guó)家法律或國(guó)際公約保護(hù),還有列入我國(guó)瀕危物種紅皮書(shū)和世界自然保護(hù)聯(lián)盟紅皮書(shū)的極危、瀕危、易危物種名錄40種,是我國(guó)最為重要的熱帶近海珍稀水生動(dòng)物的避難所。

雷州半島獨(dú)流入海的干支流22條,且集水面積1 000 km2以上的河流有4條。河流每年攜帶大量的淡水、泥沙和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)入海,為不同的紅樹(shù)植物提供適宜的生境,現(xiàn)有紅樹(shù)林面積約1.24萬(wàn)hm2。林區(qū)內(nèi)擁有數(shù)量和種類(lèi)眾多的鶴類(lèi)、鸛類(lèi)、鷺類(lèi)等水禽及其他濕地動(dòng)物,其中國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)鳥(niǎo)類(lèi)4種,國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)鳥(niǎo)類(lèi)12種;列入各種國(guó)際保護(hù)協(xié)定名錄的有82種[9]。同時(shí),在半島的南端燈樓角至流沙灣一帶海區(qū),保存著我國(guó)大陸面積最大、種類(lèi)最多、最完整的自然珊瑚區(qū),面積達(dá)1.08萬(wàn)hm2,其中密集區(qū)約0.6萬(wàn)hm2,已發(fā)現(xiàn)的品種有49種[10],其中石珊瑚35種,軟珊瑚14種。

2.3 環(huán)境質(zhì)量

雷州半島近岸海域面積約200萬(wàn)hm2,其中達(dá)到一類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的為70.0%,二類(lèi)為2.0%,三類(lèi)為22.6%,四類(lèi)為3.2%,劣四類(lèi)為2.2%[6]。未達(dá)到清潔水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的海域面積較小,水質(zhì)總體保持穩(wěn)定,以一類(lèi)和三類(lèi)水為主,海水質(zhì)量良好,其中西部海域明顯比東部海水質(zhì)量高。同時(shí),空氣質(zhì)量符合國(guó)家的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),空氣污染指數(shù)在26～54之間,其中達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的天數(shù)占統(tǒng)計(jì)周期的95.1%,其余天數(shù)均為二級(jí)[6],大氣質(zhì)量持續(xù)良好。生活垃圾無(wú)害化處理率為97.4%,污水集中處理率為87.2%[6]。森林覆蓋率為28.1%,共有國(guó)家級(jí)生態(tài)示范區(qū)3個(gè),自然保護(hù)區(qū)20個(gè),總面積 (包括海域) 20 813 km2,其中國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)3個(gè),國(guó)家地質(zhì)公園1個(gè)。

3 生態(tài)環(huán)境脆弱性分析

3.1 生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

3.1.1 海洋環(huán)境污染

據(jù)湛江市統(tǒng)計(jì)年鑒記載,雷州半島近岸海域海水質(zhì)量逐年改善,一類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的海域面積比例增加顯著,未達(dá)到清潔水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的海域面積明顯減少,但是湛江灣內(nèi)的海水質(zhì)量沒(méi)有改善,仍然處于三類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);工業(yè)和生活廢水的化學(xué)需氧量 (COD)排放總量明顯減少,但總量仍然很大;工業(yè)和生活廢氣的二氧化硫排放總量大,增加迅速,但重點(diǎn)工業(yè)的各項(xiàng)排放總量均有明顯下降;工業(yè)廢水處理達(dá)標(biāo)率有下降趨勢(shì),廢氣排放總量有上升勢(shì)頭;生活污水處理能力充足,處理率較高。半島近岸海域海水質(zhì)量的改善明顯得益于生活污水的集中處理和多個(gè)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的建立,但是工業(yè)廢水集中處理能力的發(fā)展停滯不前,工業(yè)廢氣排放總量持續(xù)增加,半島近岸海域環(huán)境質(zhì)量仍面臨壓力。

雷州半島近岸海域共有5個(gè)年份發(fā)現(xiàn)赤潮災(zāi)害,出現(xiàn)赤潮災(zāi)害海域均為湛江港灣內(nèi)局部海域。赤潮原本是一種自然現(xiàn)象,但高速的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來(lái)的環(huán)境污染加劇了這一現(xiàn)象發(fā)生的次數(shù)和危害的程度。近年來(lái),湛江港灣內(nèi)赤潮發(fā)生的周期越來(lái)越短,殃及的海域面積有擴(kuò)大趨勢(shì)。

3.1.2 生態(tài)環(huán)境退化

雷州半島沿岸是紅樹(shù)林的天然分布區(qū),紅樹(shù)林資源豐富,生態(tài)系統(tǒng)較為穩(wěn)定,由于圍海造田、圍塘養(yǎng)殖以及城市發(fā)展等原因曾遭到嚴(yán)重破壞。在1950—1985年間,覆蓋面積從1.4萬(wàn)hm2銳減到0.58萬(wàn)hm2,沿海生態(tài)環(huán)境十分脆弱。自1990年以來(lái),半島累計(jì)人工種植紅樹(shù)林面積約0.2萬(wàn)hm2,覆蓋總面積增加到0.77萬(wàn)hm2。特別是國(guó)家紅樹(shù)林保護(hù)區(qū)成立后,保護(hù)管理機(jī)構(gòu)完善,管理規(guī)定相繼出臺(tái),公眾的保護(hù)意識(shí)日益提高,紅樹(shù)林資源得到有效保護(hù),一定程度遏制了半島沿海生態(tài)功能退化的勢(shì)頭,這對(duì)抵御海潮、風(fēng)浪等自然災(zāi)害,維護(hù)和改善海灣、河口地區(qū)生態(tài)環(huán)境具有不可替代的作用。

雷州半島珊瑚礁群落集中分布在南部海域,受人類(lèi)直接干擾破壞、生態(tài)災(zāi)害及污染物排放等威脅,其生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能已經(jīng)出現(xiàn)退化,處于亞健康狀態(tài),蓋度逐年下降,死亡率上升。其中水尾角活珊瑚的平均蓋度從2004年的40%銳減至2009年的14%,放坡珊瑚的平均死亡率達(dá)到60%以上[11]。珊瑚礁出現(xiàn)少量白化現(xiàn)象,珊瑚群落結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生改變,優(yōu)勢(shì)種由秘密角蜂巢珊瑚轉(zhuǎn)變成對(duì)沉積物耐受力較強(qiáng)的二異角孔珊瑚。在水尾角北部的流沙灣附近存在大量的魚(yú)類(lèi)和貝類(lèi)養(yǎng)殖場(chǎng),所產(chǎn)生的食物殘屑和廢料隨水流進(jìn)入珊瑚礁區(qū)域,形成高營(yíng)養(yǎng)水體,從而對(duì)珊瑚生長(zhǎng)造成不利的影響。海水水質(zhì)惡化,沉積物增加,透明度降低是南部海域珊瑚死亡和品種單一化的直接原因。

3.1.3 水生生物多樣性下降

雷州半島沿岸生態(tài)系統(tǒng)健康狀況略有下降,主要表現(xiàn)在生物群落結(jié)構(gòu)狀況惡化,浮游植物、浮游動(dòng)物和底棲生物的密度偏低,呈逐年下降的趨勢(shì)。半島近岸海域網(wǎng)箱養(yǎng)殖、底播增殖等海水養(yǎng)殖規(guī)?；潭雀?填海造地及海洋工程建設(shè)等沿岸開(kāi)發(fā)活動(dòng)引起水體懸浮物含量增加、透明度降低、石油類(lèi)污染加重,近岸海洋生物在一定程度上受到汞污染,部分生物體內(nèi)鎘殘留水平超一類(lèi)海洋生物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[11],導(dǎo)致近岸海洋生物群落結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生明顯改變,群落結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單化,生物多樣性低,處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

3.1.4 自然災(zāi)害頻發(fā)

雷州半島地形特殊,呈三面傾斜的 “龜背”地形,對(duì)蓄水不利,水庫(kù)常年蓄水不豐。但其地處低緯度地區(qū),三面環(huán)海,常處于潮濕不穩(wěn)定狀態(tài),有利于暴雨的形成,暴雨一年四季均有發(fā)生,頻繁的暴雨常造成山洪暴發(fā),江河泛濫,低洼地區(qū)大面積積水,澇浸成災(zāi)。同時(shí),半島受熱帶季風(fēng)氣候影響明顯,導(dǎo)致降水時(shí)空分布不均,春季冷空氣過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱,都使鋒面偏南或偏北[5],降水偏少,造成春旱,并且氣溫迅速回升,日照強(qiáng),蒸發(fā)量大,加劇了旱情。此外,半島也時(shí)常受到西太平洋和南海兩類(lèi)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害侵襲,成災(zāi)強(qiáng)度大,速度快,危害重等。臺(tái)風(fēng)侵襲時(shí),還會(huì)伴隨暴雨和暴潮,侵蝕海岸。

極端天氣的臺(tái)風(fēng)、干旱和暴雨等氣象災(zāi)害對(duì)雷州半島沿海生態(tài)環(huán)境有一定影響,但其影響程度有限。臺(tái)風(fēng)引起的風(fēng)暴潮對(duì)東部沙質(zhì)海岸有海蝕現(xiàn)象出現(xiàn),但沿岸的防風(fēng)林完整,影響范圍較小;對(duì)珊瑚礁群落造成一定的損害,但礁體水深較大,影響程度很有限,不是珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)退化的主因。暴雨對(duì)沿岸陸上生態(tài)環(huán)境有一定影響,洪澇災(zāi)害主要發(fā)生在半島的幾個(gè)主要河流流域地區(qū),但雷州半島特殊的地形有利排洪,洪澇災(zāi)害持續(xù)時(shí)間短,對(duì)沿岸陸上生態(tài)環(huán)境的破壞程度不明顯。雷州半島的干旱災(zāi)害頻發(fā),但是半島地下水資源豐富[6],植被面積持續(xù)增加,并且人工降雨技術(shù)日趨成熟,干旱災(zāi)害對(duì)沿海陸上生態(tài)環(huán)境的損害逐年下降。

3.2 主要生態(tài)問(wèn)題

3.2.1 水質(zhì)污染

雷州半島經(jīng)濟(jì)總量低,現(xiàn)在正處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的黃金期,工業(yè)、港口的快速發(fā)展所帶來(lái)的海洋環(huán)境污染有惡化的趨勢(shì)。特別是以湛江港為中心的重點(diǎn)工業(yè)發(fā)展區(qū),大量重工業(yè)的進(jìn)駐、港口運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展以及湛江灣內(nèi)的大面積圍填海,必將使已經(jīng)處于高度富營(yíng)養(yǎng)化的湛江灣海域污染加劇,赤潮災(zāi)害頻發(fā)。污染加劇和人工海岸引起的水動(dòng)力環(huán)境改變,使得海水的溫度、p H值、含鹽量、透明度、生物種類(lèi)和數(shù)量等性狀發(fā)生改變,對(duì)海洋的生態(tài)平衡構(gòu)成危害,是近岸海洋生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化的主因。

同時(shí),半島境內(nèi)集水面積100 km2以上的干支流有42條[5],其中獨(dú)流入海的有22條,且集水面積1 000 km2以上的河流有鑒江、九洲江、南渡河和遂溪河,使陸源污染經(jīng)河流匯集沿岸海域,污染壓力大。并且半島城鎮(zhèn)化水平低,內(nèi)陸工業(yè)粗放,農(nóng)村生活污水和內(nèi)陸工業(yè)廢水直接排入河流匯集海洋,使河口富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重,無(wú)機(jī)氮、活性磷酸鹽污染面積仍有擴(kuò)大的趨勢(shì)。

3.2.2 典型生態(tài)系統(tǒng)退化

雷州半島西南沿岸的珊瑚礁、海草床等典型生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)退化。其中部分珊瑚群落出現(xiàn)蓋度下降、死亡率上升、白化,生長(zhǎng)受到抑制、優(yōu)勢(shì)種轉(zhuǎn)變和珊瑚礁生物量減少等退化現(xiàn)象。海草床生態(tài)系統(tǒng)退化的癥狀為草場(chǎng)面積縮小和植株低矮稀疏等。導(dǎo)致這些典型生態(tài)系統(tǒng)退化的因素包括水質(zhì)惡化、破壞性漁業(yè)活動(dòng)、捕撈作業(yè)、養(yǎng)殖活動(dòng)、船只停泊、旅游業(yè)過(guò)度開(kāi)發(fā)、海岸帶開(kāi)發(fā)、海岸工程建設(shè)和污水排放等。其中,海水養(yǎng)殖模式及管理技術(shù)落后,粗放式養(yǎng)殖仍占據(jù)較大比例,養(yǎng)殖企業(yè)自身環(huán)保措施薄弱以及水域?yàn)┩筐B(yǎng)殖開(kāi)發(fā)管理不盡完善,超容量開(kāi)發(fā),不注重養(yǎng)殖布局和養(yǎng)殖模式的優(yōu)化,造成自身水體污染,是珊瑚礁、流沙灣海草床等典型生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)退化的主因。

3.2.3 天然岸線和生境減少

雷州半島港灣眾多,大、小港灣共107處,現(xiàn)有灘涂、淺海養(yǎng)殖開(kāi)發(fā)多局限在風(fēng)浪平靜的內(nèi)灣水域和灘涂,已開(kāi)發(fā)用于海水養(yǎng)殖的淺海灘涂面積僅占總面積的8%,深海水域及開(kāi)闊型海岸的淺海灘涂未能得到有效利用,導(dǎo)致總體布局明顯不合理,養(yǎng)殖密度大。并且隨著海水養(yǎng)殖新品種的傳播和移植,外來(lái)海洋物種數(shù)量大,養(yǎng)殖對(duì)象經(jīng)各種方式進(jìn)入自然海域,繁殖并建立穩(wěn)定種群,不僅與土著生物爭(zhēng)奪生存空間和餌料,奪取優(yōu)越生態(tài)位,并且傳播疾病,與土著生物雜交導(dǎo)致遺傳污染,降低土著生物的生存能力,導(dǎo)致土著生物自然群體降低,甚至瀕于滅絕。

同時(shí),隨著半島城市、港口的發(fā)展和陸上海水養(yǎng)殖的興起,圍填海用地使得海岸線平直化,導(dǎo)致海灣水動(dòng)力環(huán)境改變和納污能力降低,灘涂濕地銳減,潮間帶生物滅絕。這些都將導(dǎo)致濱海濕地、潮間帶和淺海生物棲息地減少,引起海岸灘涂生態(tài)系統(tǒng)退化,對(duì)海洋生物多樣性和海洋生態(tài)系統(tǒng)安全帶來(lái)了一定影響。

4 承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及模型

4.1 指標(biāo)體系

生態(tài)環(huán)境承載力是指在一定時(shí)期內(nèi),在維持生態(tài)系統(tǒng)正常功能相對(duì)穩(wěn)定的前提下,生態(tài)環(huán)境所能容納的人口密度和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的大小。生態(tài)系統(tǒng)退化問(wèn)題,是人類(lèi)活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境承載力之間出現(xiàn)沖突的表現(xiàn)。生態(tài)環(huán)境承載力指標(biāo)體系是區(qū)域生態(tài)環(huán)境特征的定量描述,既要能夠反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境客觀自然屬性差異的實(shí)質(zhì),也要充分體現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響。同時(shí),還要兼顧評(píng)價(jià)實(shí)施的技術(shù)可行性。

影響海岸帶生態(tài)環(huán)境脆弱性的原因很多,評(píng)價(jià)中既不能采用所有要素,也不能遺漏關(guān)鍵的因素[3]。全面分析了雷州半島海岸帶生態(tài)環(huán)境脆弱性的成因、特征及各脆弱因子之間的作用形式、作用強(qiáng)度,力圖建立準(zhǔn)確、完整的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

指標(biāo)選取的原則有3個(gè):一是綜合性原則,綜合考慮各種影響因子和表現(xiàn)方式,建立多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系;二是主導(dǎo)性原則,突出海岸帶生態(tài)環(huán)境脆弱化過(guò)程中的主導(dǎo)因素;三是可操作性原則,選取作用大、敏感性強(qiáng)、可測(cè)性好的具體要素為指標(biāo),做到簡(jiǎn)單實(shí)用。

依據(jù)以上原則,在雷州半島生態(tài)環(huán)境脆弱性分析結(jié)果的基礎(chǔ)上,制定適用于其海岸帶生態(tài)環(huán)境承載力的指標(biāo)體系。海岸帶經(jīng)生態(tài)環(huán)境承載力指標(biāo)體系評(píng)價(jià)后輸出三類(lèi)承載能力,分別是超載、滿(mǎn)載、可載。其體系結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 海岸帶生態(tài)環(huán)境承載力指標(biāo)體系

4.2 評(píng)價(jià)模型

目前,承載力評(píng)價(jià)的主要方法有指標(biāo)判別、層次分析,綜合分析和疊加比較法等,這些方法都是基于對(duì)所掌握的承載力影響因素,人為地對(duì)其進(jìn)行定性或定量的分析研究,未能真正揭露數(shù)據(jù)的本質(zhì),評(píng)價(jià)結(jié)果容易受主觀因素的影響。在國(guó)內(nèi)外已有研究的基礎(chǔ)上,根據(jù)雷州半島海岸帶生態(tài)環(huán)境脆弱性影響因素,借助數(shù)據(jù)挖掘工具和聚類(lèi)方法論,基于模糊邏輯理論和C均值算法原理,建立模糊C均值海岸帶生態(tài)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)模型。

該模型是一種基于劃分的聚類(lèi)算法,其思想是使得被劃分到同一簇的對(duì)象之間相似度最大,而不同簇之間的相似度最小。模糊C均值算法是普通C均值算法的改進(jìn),普通C均值算法對(duì)于數(shù)據(jù)的劃分是硬性的,而該模型則是一種柔性的模糊劃分。

5 承載力評(píng)價(jià)應(yīng)用

5.1 野外調(diào)查

2010年6月30日至7月12日,在雷州半島近岸海域大約15 m等深線范圍以?xún)?nèi)共設(shè)置19個(gè)斷面進(jìn)行海水采樣調(diào)查。其中,每個(gè)斷面自陸向海依次設(shè)置近岸、中間和遠(yuǎn)岸3個(gè)調(diào)查點(diǎn),共計(jì)57個(gè)站位,具體分布如圖2所示。本次調(diào)查項(xiàng)目有鹽度、葉氯素a、石油類(lèi)、溶解氧、活性磷酸鹽以及溶解性無(wú)機(jī)氮等,調(diào)查結(jié)果如表1所示。

圖2 雷州半島近岸海域野外調(diào)查站位

表1 雷州半島近岸海域野外調(diào)查結(jié)果

續(xù)表

續(xù)表

5.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)海岸帶生態(tài)環(huán)境承載力指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)模型,雷州半島海岸帶承載力評(píng)價(jià)結(jié)果如圖3所示。

圖3 雷州半島海岸帶承載力評(píng)價(jià)結(jié)果

由評(píng)價(jià)結(jié)果可知,經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的雷州半島三面環(huán)海,海岸帶生態(tài)環(huán)境承載力可載能力整體水平高,滿(mǎn)載海域主要出現(xiàn)在港灣以及河口,未出現(xiàn)超載海域。其中,以湛江港為中心的海岸帶承載力評(píng)價(jià)結(jié)果與對(duì)氮限制的潛在富營(yíng)養(yǎng)程度評(píng)價(jià)結(jié)果相符;同時(shí),也與文獻(xiàn)記載的湛江港赤潮發(fā)生面積和頻率相一致。半島南北部海域海岸帶承載力評(píng)價(jià)結(jié)果則與國(guó)家海洋局中國(guó)海洋環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)結(jié)果相符[11],由此可見(jiàn),海岸帶承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系設(shè)置合理,基于模糊C均值的評(píng)價(jià)方法有效。

雷州半島海岸帶生態(tài)環(huán)境承載力滿(mǎn)載海域僅局限在海上交通運(yùn)輸繁忙的港灣、淺海養(yǎng)殖密集區(qū)以及主要河口,其中以湛江港為中心的海域面積最大,引起其生態(tài)環(huán)境改變的原因有二:一是該海域涵蓋雷州半島兩條主要河流(鑒江、南渡河)的河口區(qū),陸源污染是生態(tài)環(huán)境改變的原因之一;二是湛江港灣內(nèi)的大面積圍填海以及高密度的海水養(yǎng)殖在一定程度上改變了水動(dòng)力環(huán)境,降低了灣內(nèi)的納污能力,對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定的負(fù)面影響。當(dāng)然,以湛江港為中心的海岸帶生態(tài)環(huán)境有進(jìn)一步惡化的可能;但是,由于其直接面向南海,納污能力強(qiáng)、容量大,發(fā)生的概率較低,生態(tài)環(huán)境修復(fù)難度較小。其他滿(mǎn)載海域面積較小,僅發(fā)生在近岸海域。其中,引起海安港生態(tài)環(huán)境改變的主要原因是繁忙的海上交通運(yùn)輸,其他滿(mǎn)載海域主要是由淺海養(yǎng)殖密度高所致。

6 結(jié)束語(yǔ)

海岸帶擁有豐富的自然資源,為人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)大的物質(zhì)基礎(chǔ)。然而,隨著海岸帶自然資源利用的縱深發(fā)展,使得其生態(tài)功能已經(jīng)失調(diào)并導(dǎo)致了嚴(yán)重的生境退化,正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。本研究以雷州半島為例,基于生態(tài)環(huán)境脆弱對(duì)海岸帶承載力評(píng)價(jià)進(jìn)行了探討,希望能對(duì)海岸帶地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有所裨益。保護(hù)海岸帶生態(tài)環(huán)境,應(yīng)該建立一個(gè)合理的長(zhǎng)效機(jī)制,以統(tǒng)籌海岸帶自然、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展,解決海岸帶開(kāi)發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的矛盾。

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海洋公益性科研專(zhuān)項(xiàng)(200905005-05).