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        海州灣海洋牧場生態(tài)健康評價

        2014-08-27 01:18:56趙新生孫偉富任廣波
        激光生物學報 2014年6期
        關(guān)鍵詞:一致性生態(tài)評價

        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,海洋牧場開發(fā)受到重視,科學研究不斷深入。

        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、準則、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70年代初美國運籌學家匹茨堡大學教授薩蒂,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 指標體系建立與生態(tài)健康指標賦值

        2.1 指標體系建立

        根據(jù)代表性、科學性、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)健康評價指標體系,將指標體系分為4層,如圖1所示:目標層為海州灣海洋牧場生態(tài)健康評價(A);準則層為水質(zhì)環(huán)境(B1)、生物資源(B2)和外來壓力(B3);指標層為水色(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)、自然災害(C10)和人為活動(C11);水色(C1)細化為懸浮物(D1)、溶解氧(D2)和葉綠素(D3),水文細化為水溫(D4)、透明度(D5)和鹽度(D6),無機氮細化為硝酸鹽氮(D7)、氨氮(D8)、亞硝酸鹽氮(D9),自然災害細化為寒潮(D10)和臺風(D11),人為活動細化為港口(D12)和旅游(D13)。

        2.2 生態(tài)健康指標賦值

        評價指標確立后,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,分為四個等級,各個等級的評分標準為: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C1,C2,……,Cn。中任一Ci作出得分評定時,存在一個響應的隸屬度向量Ri,用以表征實際指標參數(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的指標值。

        圖1 海州灣海洋牧場生態(tài)健康評價指標層次結(jié)構(gòu)

        參照《海水水質(zhì)標準》[1]、《漁業(yè)水質(zhì)標準》[2]、葉綠素含量[3]等標準,得出各指標值及對應的隸屬關(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)標度法(見表2)對指標體系中的各指標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

        (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,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權(quán)重[4](式6)。

        (4)

        (5)

        (6)

        根據(jù)上述方法,得到各指標權(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層的綜合指標權(quán)重,利用指標綜合權(quán)重與指標值相乘并歸一化得到綜合值CEI。

        指標綜合評價指標值

        (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值。

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

        表6 海州灣海洋牧場健康評價指標綜合值

        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)在準則層中,水質(zhì)環(huán)境對目標層的影響最大為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)一的標準,權(quán)重的確定和分級的標準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準-海水水質(zhì)標準 [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準-漁業(yè)水質(zhì)標準 [S].

        〗GB 11607-1989, The National Standard of the People’s Republic of China-Water Quality Standard for Fisheries [S].

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