向蕓蕓，楊輝，周鑫，黃偉，陳培雄

(國家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012)

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生態(tài)適宜性研究綜述*

向蕓蕓，楊輝，周鑫，黃偉，陳培雄

(國家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012)

生態(tài)適宜性研究是解決區(qū)域生態(tài)-環(huán)境問題，平衡資源保護(hù)與開發(fā)利用間的矛盾，維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和過程的完整性，實(shí)現(xiàn)區(qū)域發(fā)展協(xié)調(diào)可持續(xù)的重要技術(shù)方法之一，也是地理學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)和管理學(xué)等學(xué)科研究的熱點(diǎn)。基于國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展，文章論述了生態(tài)適宜性的概念內(nèi)涵及其理論演化過程；評述了陸域生態(tài)適宜性研究的典型方法，即生態(tài)因子疊置法、邏輯規(guī)則組合法和格局-過程模型法的適用性和優(yōu)缺點(diǎn)；歸納了國內(nèi)外海洋生態(tài)系統(tǒng)管理及與海洋生態(tài)適宜性相關(guān)的研究進(jìn)展，提出了海洋生態(tài)適宜性的概念、內(nèi)涵；最后總結(jié)了目前生態(tài)適宜性研究存在的主要問題及未來發(fā)展方向。研究結(jié)果對基于生態(tài)系統(tǒng)的海洋綜合管理理論體系的構(gòu)建和實(shí)踐應(yīng)用，以及維護(hù)海洋生態(tài)安全具有重要的意義。

生態(tài)適宜性；海洋生態(tài)系統(tǒng)；海洋資源與環(huán)境；海洋綜合管理

近幾十年，隨著人口數(shù)量的急劇增加和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的高速發(fā)展，人地矛盾、陸海矛盾日趨尖銳，主要表現(xiàn)為自然資源衰退加劇、海陸生態(tài)系統(tǒng)失衡、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化以及生物多樣性損失等問題[1]，對人類活動和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不利影響日益凸顯。生態(tài)系統(tǒng)安全問題已經(jīng)成為當(dāng)代生態(tài)學(xué)和資源與環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，也愈來愈受到大眾的普遍關(guān)注[2]。區(qū)域生態(tài)安全狀況一方面受區(qū)域水文、地形、氣候和土壤等自然要素的影響，具有潛在的敏感性和地區(qū)脆弱性，容易在自然演替過程中發(fā)生系統(tǒng)退化；另一方面受人類開發(fā)活動的正向或負(fù)向干擾，如資源開發(fā)、城市化、圍填海、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型與社會發(fā)展等導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的改變等，尤其是不合理的資源開發(fā)利用方式已成為威脅區(qū)域生態(tài)安全的直接誘導(dǎo)因子[3-4]。因此，開展區(qū)域生態(tài)適宜性研究，控制生態(tài)環(huán)境問題，維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和過程的健康，促進(jìn)自然-經(jīng)濟(jì)-社會復(fù)合系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為當(dāng)前國內(nèi)外研究的重要方向和熱點(diǎn)課題。

海洋是重要的藍(lán)色國土，是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要支撐空間[5]。目前，海洋資源的開發(fā)、建設(shè)、保護(hù)與管理尚未真正建立在資源環(huán)境潛力和承載力的分析和評價的基礎(chǔ)上，區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)尚未形成科學(xué)的發(fā)展模式，部分地區(qū)海岸帶資源、環(huán)境、生態(tài)問題突出，局部地區(qū)海洋生態(tài)系統(tǒng)破壞嚴(yán)重。隨著人口、經(jīng)濟(jì)日益趨海移動，海洋生態(tài)系統(tǒng)功能的損失有可能導(dǎo)致災(zāi)難性的后果[6-7]。因此，與全球變化關(guān)系密切的海洋生態(tài)安全研究亟待深入。本研究結(jié)合國內(nèi)外陸域生態(tài)適宜性評價和管理的相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)現(xiàn)有生態(tài)適宜性研究的特點(diǎn)和存在的問題，提出海洋生態(tài)適宜性的概念、內(nèi)涵及研究的重點(diǎn)和方向。

1 生態(tài)適宜性的概念和內(nèi)涵

生態(tài)適宜性是指由區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)具有的氣象水文、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地形地貌、土地資源、礦產(chǎn)資源和動植物等自然屬性以及景觀、文化等人文特征所決定的，對某種持續(xù)性用途的適宜或限定性程度[8]。在區(qū)域發(fā)展的綜合性和資源用途的多樣化的背景下，生態(tài)適宜性分析將生態(tài)規(guī)劃的理論和技術(shù)與適宜性評價結(jié)合起來，借助生態(tài)組成要素的價值對給定資源開發(fā)利用方式的適宜程度進(jìn)行評估，從發(fā)展可持續(xù)的角度反映區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的資源基礎(chǔ)優(yōu)勢和社會經(jīng)濟(jì)的本底條件[9]。通過對特定生態(tài)系統(tǒng)的自然要素和社會經(jīng)濟(jì)屬性等因子的量化，生態(tài)適宜性分析旨在評價區(qū)域綜合系統(tǒng)的合理承載力和未來發(fā)展?jié)摿Γ虻刂埔说亟o出資源與環(huán)境質(zhì)量在符合生態(tài)學(xué)規(guī)律下的評價和地域分布，并在生態(tài)系統(tǒng)可載和生態(tài)功能可恢復(fù)的限度內(nèi)優(yōu)化資源開發(fā)利用的時間和空間結(jié)構(gòu)；確定區(qū)內(nèi)資源利用方向和優(yōu)化利用方式，協(xié)調(diào)人類社會經(jīng)濟(jì)活動與自然生態(tài)過程間的關(guān)系，以從區(qū)域開發(fā)建設(shè)的根源上控制和減少人類活動對于生態(tài)系統(tǒng)的消極影響；指導(dǎo)區(qū)域生態(tài)環(huán)境功能區(qū)的劃分，布局區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務(wù)業(yè)、居住、交通等各項(xiàng)人類活動；最終構(gòu)建具有和諧的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、適宜的資源利用方式、優(yōu)良的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和優(yōu)化的區(qū)域綜合效益的利用模式，實(shí)現(xiàn)地盡其利，物得其所，生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，促進(jìn)區(qū)域開發(fā)和生態(tài)保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 陸域生態(tài)適宜性研究概況

2.1 國際研究進(jìn)展

“生態(tài)適宜性”這一名詞最初出現(xiàn)于土地資源利用與規(guī)劃領(lǐng)域，是由美國景觀設(shè)計(jì)師McHarg及其同事提出并賦予實(shí)踐的，他們利用簡單的疊置方法定性分析了紐約斯塔滕島(Staten Island)對自然環(huán)境保護(hù)、景觀游憩(積極和消極游憩兩個方面)、住宅建設(shè)、商服及工業(yè)開發(fā)等5種用地方式的適宜情況，制作了保護(hù)-游憩-城市化地區(qū)綜合適合度圖，并在此基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起了以地圖疊置為主要特征的生態(tài)適宜性分析方法及生態(tài)規(guī)劃流程[8]；20世紀(jì)70年代，聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)在“人與生物圈計(jì)劃”中明確提出，要將生態(tài)學(xué)理論作為城市規(guī)劃和建設(shè)的指導(dǎo)理論，從生態(tài)可持續(xù)的角度來關(guān)注整個城市或更大范圍內(nèi)的生態(tài)過程，這使生態(tài)適宜性評價從農(nóng)用地評價擴(kuò)大到城鄉(xiāng)規(guī)劃領(lǐng)域，由概念性的形態(tài)描述發(fā)展為定量化的綜合分析，如Longlin和Pearce在地圖疊置法的基礎(chǔ)上提出了以權(quán)重和評分代替等權(quán)疊加的線性組合法，并將其應(yīng)用于城鄉(xiāng)建設(shè)用地的生態(tài)適宜性分析；Westman[10]在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步細(xì)分出坡度、土壤質(zhì)地和排水性3個微觀尺度上的生態(tài)因子，對住宅建設(shè)的生態(tài)適宜性開展了半定量化的研究。這一時期，生態(tài)適宜性研究開始由早期的簡單定性描述發(fā)展到半定量的評價階段，但其研究視角尚未轉(zhuǎn)到區(qū)域發(fā)展的整體性和綜合性上。

20世紀(jì)90年代，很多發(fā)達(dá)國家提出了“都市區(qū)生態(tài)功能區(qū)劃”的概念，并將生態(tài)適宜性評價技術(shù)較好地運(yùn)用其中，廣泛應(yīng)用到諸如農(nóng)業(yè)[11]、物種棲息地[12]、地質(zhì)適宜性[13]、公共基礎(chǔ)設(shè)施選址[14]、城市擴(kuò)張[15]、環(huán)境影響評價[16]和景觀規(guī)劃[17]等方面，先后建立起了因子組合法、整體綜合法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、因素分析法和邏輯規(guī)則法等評價方法。典型的如：美國組織進(jìn)行的南加利福尼亞的城市區(qū)域用地功能分區(qū)、英國編制的倫敦市宏觀生態(tài)規(guī)劃、日本的東京灣都市區(qū)生態(tài)功能區(qū)劃等[18]，都是對區(qū)域生態(tài)資源的綜合評價，將城鎮(zhèn)發(fā)展在生態(tài)資源的時空尺度上進(jìn)行了整合，也將生態(tài)適宜性研究擴(kuò)展為協(xié)調(diào)和優(yōu)化區(qū)域生態(tài)保護(hù)與發(fā)展間關(guān)系的重要工具。

景觀生態(tài)學(xué)為區(qū)域的生態(tài)適宜性分析提供了一個全新的視角。通過景觀格局及其變化的空間和動態(tài)分析，形成了一系列表述和分析景觀格局的空間指標(biāo)及模型方法，為評價區(qū)域生態(tài)適宜性提供了理論支持。而空間分析技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)化配置理論的完善則進(jìn)一步充實(shí)了評價技術(shù)體系，非線性理論[19]、模糊綜合理論[20]、灰色聚類理論[21]，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[22]等先后被引入生態(tài)適宜性評價模型的構(gòu)建當(dāng)中。地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)與生態(tài)學(xué)理論的耦合成為當(dāng)代生態(tài)適宜性評價技術(shù)發(fā)展的主流，很大程度上增加了評價結(jié)果的客觀程度與科學(xué)合理程度。近10年來，格局-過程分析的思想被引入自然資源管理的研究中，國外對生態(tài)適宜性評價的探究開始轉(zhuǎn)向不同時空尺度下機(jī)制與信息的提煉，側(cè)重分析土地價值在景觀水平生態(tài)過程中的演進(jìn)規(guī)律，試圖將生態(tài)學(xué)原理和方法與不同的規(guī)劃目標(biāo)相結(jié)合，構(gòu)建了一系列格局-過程耦合模型[23]。

2.2 國內(nèi)研究進(jìn)展

相較之下，國內(nèi)的生態(tài)適宜性研究側(cè)重于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的適宜性評價，20世紀(jì)80年代在《土地評價綱要》的指導(dǎo)下，陸續(xù)開展了國家和區(qū)域宏觀尺度下的農(nóng)用地適宜性分析，并構(gòu)建起了土地資源適宜性評估的五級框架標(biāo)準(zhǔn)[24]。2003年，國家頒布了《生態(tài)省、生態(tài)市、生態(tài)縣建設(shè)指標(biāo)》，將適宜性研究的重心從農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到了區(qū)域綜合發(fā)展領(lǐng)域，并在全國范圍內(nèi)開展了以區(qū)域環(huán)評和城市生態(tài)規(guī)劃為目的的生態(tài)適宜性分析，研究方法也由簡單的半定量指標(biāo)評價發(fā)展為人地復(fù)合模型的綜合量化。如，陳昌勇等[25]從pH值、坡度等單因子出發(fā)，建立了多維度的生態(tài)評價體系，并應(yīng)用于沈陽市的土地生態(tài)適宜度分析；趙珂等[26]構(gòu)建了水土流失、土地沙化、水環(huán)境質(zhì)量、土壤質(zhì)量和生態(tài)敏感性等復(fù)合生態(tài)指數(shù)，用于安陽市的生態(tài)環(huán)境影響評價和區(qū)域規(guī)劃中。近年來，隨著國家“國土主體功能區(qū)”概念的提出，生態(tài)適宜性評價被廣泛地應(yīng)用到區(qū)域主體功能區(qū)規(guī)劃過程中：如蒙莉娜等改進(jìn)了歐陽志云[27]提出的生態(tài)位適宜度模型，探究了自然資源的現(xiàn)實(shí)生態(tài)位和需求生態(tài)位之間的承接關(guān)系，從農(nóng)業(yè)發(fā)展生態(tài)位、城鎮(zhèn)發(fā)展生態(tài)位、產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)位和生態(tài)環(huán)境生態(tài)位4個方面建立起了濟(jì)南市土地利用功能分區(qū)模型，從生態(tài)適宜度評價的角度開展了功能區(qū)劃分的實(shí)證研究；劉毅、史培軍等[28-29]基于邏輯組合規(guī)則的原理，在資源可持續(xù)分類矩陣的基礎(chǔ)上建立起了區(qū)域生態(tài)功能區(qū)發(fā)展空間評價方法，從開發(fā)利用的限制程度等級(重點(diǎn)、優(yōu)化、限制和禁止)將城市生態(tài)適宜空間劃分為4類發(fā)展區(qū)域；趙明月等將城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)理論及生態(tài)適宜性研究引入到城市人居環(huán)境評價當(dāng)中，構(gòu)建了包括自然、人文和經(jīng)濟(jì)的多維評價體系，并基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型和熵權(quán)綜合法對大連市進(jìn)行了實(shí)證分析；還有學(xué)者將數(shù)理統(tǒng)計(jì)法(如聚類分析、主成分分析、層次分析、模糊數(shù)學(xué)和灰色系統(tǒng)關(guān)聯(lián)度等)與空間分析技術(shù)(如元胞自動機(jī)、最小累積阻力模型和空間自組織模型等)進(jìn)行了耦合，建立起了特定地域功能區(qū)劃分的復(fù)合評價模型[30-33]。

2.3 典型生態(tài)適宜性評價方法

2.3.1 生態(tài)因子疊置法

生態(tài)因子疊置法源于McHarg[8]提出的以生態(tài)因素疊合為特征的定性分析法，即用一系列的自然、經(jīng)濟(jì)或社會等條件不斷篩選掉不滿足既定要求的區(qū)域，直至最終留下符合所設(shè)定的全部規(guī)則的地域分布；進(jìn)而發(fā)展成為傳統(tǒng)的“自下而上”的景觀評價方法，即基于實(shí)地資源調(diào)查或遙感資料，定性分析各同質(zhì)小區(qū)對特定利用方式的適宜性等級；隨著生態(tài)學(xué)理論的完善和計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的提高，以單因素專題圖疊合為主要特征的生態(tài)因子疊置法逐漸發(fā)展起來，并先后經(jīng)歷了等權(quán)疊加、加權(quán)疊加和生態(tài)因子組合3個階段，可分別用式(1)、式(2)、式(3)表示。其中，生態(tài)因子的組合方式又可以進(jìn)一步分為非層次和層次方式：前者即將所有因子直接加權(quán)疊加，適用于判斷因子較少的情況；后者則是采用有一定層次結(jié)構(gòu)的因子組合體系，適用于復(fù)雜因子的疊加情況。

(1)

(2)

(3)

式中：Q表示區(qū)域生態(tài)適宜度的評價結(jié)果；ej為單因子評價值；k表示生態(tài)因子的數(shù)量；n代表評價指標(biāo)的維度數(shù)；eji為區(qū)內(nèi)第j個生態(tài)因子在評價第i個指標(biāo)的適宜度值；wji為因子j對于指標(biāo)i的權(quán)重；μi為指標(biāo)i在適宜度總體評價中的權(quán)重。

2.3.2 邏輯規(guī)則組合法

針對上述“生態(tài)因子疊置法”中存在的確定評價因子權(quán)重的困難，邏輯規(guī)則組合法逐漸發(fā)展起來。該方法試圖根據(jù)邏輯組合分類的原理建立判斷準(zhǔn)則，來量化各生態(tài)因素間的復(fù)雜關(guān)系，從而構(gòu)建起生態(tài)適宜性的分析準(zhǔn)則，對資源的生態(tài)價值和社會經(jīng)濟(jì)價值需求進(jìn)行不同方式的兩兩組合，據(jù)此來判斷資源的合理利用程度，最終對其開發(fā)利用的生態(tài)適宜性進(jìn)行評價。代表性的為JU的土地資源適宜性評價分類矩陣，該矩陣依據(jù)邏輯規(guī)則的組合分類原理，首先分別從生態(tài)學(xué)價值和社會經(jīng)濟(jì)需求兩個方面出發(fā)，將城市土地分成低、中、高、很高4個等級，進(jìn)而制定不同等級間兩兩組合的適宜性和限定性準(zhǔn)則，據(jù)此判定區(qū)內(nèi)各地塊的生態(tài)適宜性[18]；國內(nèi)的史培軍等[29]繼承了上述組合與分類分析的思想，同樣基于自然生態(tài)和社會經(jīng)濟(jì)兩個維度的獨(dú)立評估，建立起了土地可持續(xù)利用分類組合矩陣，并最終落腳到城市生態(tài)主體功能區(qū)的劃分上；劉毅、李天威等[28]完善了該分類矩陣，直接將城市發(fā)展空間劃分為生態(tài)功能分區(qū)和開發(fā)建設(shè)適宜性分區(qū)兩個方面，并細(xì)化二者內(nèi)部的適宜性等級，在考慮現(xiàn)階段發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，構(gòu)建起了滿足不同生態(tài)適宜目標(biāo)的邏輯規(guī)則評價體系(圖1)。

圖1 區(qū)域生態(tài)適宜性邏輯規(guī)則組合評價體系

2.3.3 格局-過程模型法

景觀生態(tài)學(xué)的理論認(rèn)為，格局與生態(tài)過程構(gòu)成了自然界景觀資源的整體動態(tài)。其中，格局是各生態(tài)過程自發(fā)或相互作用、相互驅(qū)動的結(jié)果：生態(tài)過程的變動會引發(fā)相應(yīng)的格局響應(yīng)模式，而格局的變化也會使生態(tài)過程產(chǎn)生一連串的變化，因此，適宜的格局-過程模型是解釋生態(tài)系統(tǒng)變化過程、度量區(qū)域景觀資源的生態(tài)學(xué)特征的重要方法。該評價方法的發(fā)展基于相關(guān)空間處理技術(shù)的引入，旨在通過考慮土地在景觀水平生態(tài)過程中的流動或相互作用，建立相應(yīng)的生態(tài)適宜性過程模型。從而部分克服前述幾種方法中數(shù)據(jù)的不連續(xù)性、評價的主觀性以及量化可信度等方面的弊端：例如解決適宜性界限的不確定性問題的可拓性原理，解決多因素、多指標(biāo)綜合問題的模糊數(shù)學(xué)理論，用于非線性的適宜性分析的遺傳算法，模擬區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)發(fā)展需求的生態(tài)位適宜度模型(圖2)，模擬生態(tài)系統(tǒng)水平演變過程的最小累積阻力模型，模擬區(qū)域景觀在時間上的動態(tài)變化過程的馬爾科夫鏈和元胞自動機(jī)模型，表征景觀空間異質(zhì)性的景觀格局指數(shù)，以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自組織調(diào)整和適應(yīng)性分析的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。格局-過程模型通過最大限度地綜合不同時空尺度上有限的實(shí)驗(yàn)或者觀測數(shù)據(jù)，揭示景觀格局與水平生態(tài)過程的內(nèi)在機(jī)制，為生態(tài)適宜性評價方法的完善提供了豐富的支撐。

圖2 生態(tài)位適宜度評價模型框架注：某種特定開發(fā)利用方式對資源需求所構(gòu)成的n維資源空間稱為該種方式下的資源需求生態(tài)位，簡稱需求生態(tài)位；資源的現(xiàn)實(shí)狀況也構(gòu)成對應(yīng)的資源空間，稱為現(xiàn)實(shí)資源生態(tài)位，簡稱現(xiàn)實(shí)生態(tài)位；通過量化現(xiàn)實(shí)生態(tài)位和需求生態(tài)位之間的匹配關(guān)系，就得到區(qū)域現(xiàn)狀資源條件對發(fā)展的適宜性程度。

2.3.4 典型評價方法比較

總結(jié)比較陸域生態(tài)適宜性評價的3種典型方法如表1所示，生態(tài)因子疊置法的基本原理是將自然環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)等不同量綱的因素通過數(shù)學(xué)疊加成綜合評價圖，其運(yùn)算公式簡單，形象直觀，且能方便地通過地理信息系統(tǒng)軟件(GIS)中的地圖代數(shù)、空間分析等工具箱實(shí)現(xiàn)，因此成為目前應(yīng)用范圍最廣的陸域生態(tài)適宜性評價方法；但權(quán)重問題是該方法量化過程中的一個關(guān)鍵，早期的實(shí)踐運(yùn)用中大多依靠研究者的主觀臆斷，后來逐漸演化出了熵權(quán)法、主成分分析法、局部懲罰性變權(quán)法、隸屬度評價法等權(quán)重確定方法，從某種程度上減少了評價結(jié)果的主觀性[18]。邏輯規(guī)則組合法能夠較好地表征生態(tài)因子之間的復(fù)雜、非線性關(guān)系，但其難點(diǎn)在于邏輯規(guī)則的制定；特別是在進(jìn)行生態(tài)適宜性分析時，涉及的生態(tài)因子往往較多，各層次因素間的邏輯關(guān)系也比較復(fù)雜，要準(zhǔn)確界定各系統(tǒng)組分和各因子之間的關(guān)系就顯得十分困難，因而在很大程度上限制了該方法的廣泛運(yùn)用。格局-過程模型法能夠從理論上實(shí)現(xiàn)對復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的模擬，但鑒于生態(tài)學(xué)格局和過程本身所固有的復(fù)雜性和不確定性，現(xiàn)階段模型的應(yīng)用性和普適性仍將會受到很大的限制。

表1 典型適宜性評價方法比較

3 海洋生態(tài)適宜性研究概況

3.1 海洋生態(tài)系統(tǒng)管理研究概況

海洋生態(tài)系統(tǒng)具有復(fù)合性、連續(xù)性、流動性和脆弱性的特征，其資源與環(huán)境之間，相互聯(lián)系、相互制約，形成了不同層次、不同內(nèi)容的系列子系統(tǒng)[34]，在復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能、人海關(guān)系調(diào)控的思維和技術(shù)等方面具有顯著的特殊性[35]。面對當(dāng)前全球性人口急劇增長、陸域環(huán)境污染和陸地資源枯竭等嚴(yán)重問題，海洋資源的重要性已經(jīng)日益被人類所認(rèn)知：作為全球生命支持系統(tǒng)的重要組成部分，海洋將成為人類生存和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要資源基礎(chǔ)和環(huán)境條件[36]；與此同時，人類活動對海洋生態(tài)系統(tǒng)動力學(xué)影響的復(fù)雜程度也日益凸顯，海洋生態(tài)系統(tǒng)固有的脆弱性和敏感性使得用海矛盾不斷激化，沿海地區(qū)的海域生態(tài)環(huán)境面臨巨大壓力，很大程度上制約了區(qū)域資源環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

因此，如何提升海洋生態(tài)系統(tǒng)的管理水平已經(jīng)成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。UNESCO正在廣泛推動海洋空間規(guī)劃與大海洋生態(tài)系的管理理論；歐盟(EU)也開始制定新的綜合海洋政策，以期在保護(hù)海洋資源基礎(chǔ)的同時促進(jìn)涉海經(jīng)濟(jì)增長；英國在2009年通過了《海洋和海岸帶準(zhǔn)入法》，借鑒了陸地生態(tài)系統(tǒng)管理的經(jīng)驗(yàn)，把生態(tài)系統(tǒng)方法作為高層次的海洋目標(biāo)；美國2009年12月公布的《有效的海岸帶和海洋空間規(guī)劃臨時框架》中強(qiáng)調(diào)海洋規(guī)劃和管理活動應(yīng)當(dāng)全面反映對生態(tài)系統(tǒng)方法的認(rèn)識；2011年，我國在《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》中提出了“海洋生態(tài)紅線”制度，黨的十八大又將“海洋生態(tài)文明建設(shè)”提到一個新高度。類似的研究也在世界其他國家開展和實(shí)施，旨在深入認(rèn)識和理解海洋系統(tǒng)的自然和人文要素，使海洋資源管理發(fā)展成為以海洋生態(tài)系統(tǒng)為對象的綜合管理，實(shí)現(xiàn)海洋生態(tài)資源的可持續(xù)[34]。

3.2 海洋生態(tài)適宜性相關(guān)的研究進(jìn)展

聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)發(fā)布的《千年生態(tài)系統(tǒng)評估報告(海洋和沿海生態(tài)系統(tǒng)部分)》強(qiáng)調(diào)了海洋生態(tài)可持續(xù)對人類生存和福祉的重要性，并提出了適應(yīng)性管理方法在應(yīng)對海洋研究的動態(tài)性和不確定性中的優(yōu)越之處[37]。開展海洋生態(tài)適宜性研究，就是以海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性為目標(biāo)，在不斷探索、認(rèn)識生態(tài)系統(tǒng)自身內(nèi)在規(guī)律、人類干擾過程的基礎(chǔ)上，根據(jù)海洋生態(tài)適宜性評價的結(jié)果，分析海洋資源和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)優(yōu)勢，并因地制宜地提出生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化與調(diào)控策略，以滿足生態(tài)系統(tǒng)容量和社會需求方面的變化[34]，最終建立起以海洋生態(tài)系統(tǒng)為基礎(chǔ)、以發(fā)揮海洋生態(tài)功能和海洋功能區(qū)作用為出發(fā)點(diǎn)，協(xié)調(diào)人與自然、開發(fā)利用活動與生態(tài)恢復(fù)力之間關(guān)系的區(qū)域海洋管理模式。

盡管陸地生態(tài)適宜性評價的方法和模型已經(jīng)非常成熟，但其在海洋領(lǐng)域的應(yīng)用卻仍然極其有限。國外海洋生態(tài)適宜性的研究多集中于海洋生物的生境適宜性分析[38-39]，河口質(zhì)量的適宜性評價[40]，海洋環(huán)境適宜性評價指數(shù)的構(gòu)建[35]，海洋資源開發(fā)利用的社會經(jīng)濟(jì)效益評估，以及海洋工程選址的適宜性分析[41]等幾個方面。典型的如葡萄牙的Ferreira從脆弱性、海水狀況、沉積物狀況、營養(yǎng)動力學(xué)4個方面建立起適宜性的主觀評價標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合研究區(qū)域各方面的具體狀況進(jìn)行了專家打分，據(jù)此來判斷海洋資源質(zhì)量的優(yōu)劣；不少學(xué)者采用指示生物法(包括底棲生物的完整性指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指標(biāo)、BI評價指標(biāo)、AMBI評價指數(shù)和Bentix評價指標(biāo)等)對海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康程度進(jìn)行了評價；美國國家海洋與大氣管理局建立了包括富營養(yǎng)化、病理學(xué)和健康指數(shù)(動植物多樣性、初級生產(chǎn)力、恢復(fù)力、彈性和穩(wěn)定性等)的海洋環(huán)境適宜性評價方法；歐盟提出了海洋環(huán)境評價的水框架指令(water framework directive)，初步建立了評價技術(shù)導(dǎo)則，旨在評估人類活動產(chǎn)生的環(huán)境壓力?？傮w上，國外的評價還是以描述性的分析為主。

國內(nèi)學(xué)者中，楊新梅等[42]利用模糊數(shù)學(xué)和加權(quán)評分的思想改進(jìn)了傳統(tǒng)的層次分析方法，并應(yīng)用到海洋自然保護(hù)區(qū)的資源綜合評價中；吳濤[43]將景觀生態(tài)學(xué)、干擾生態(tài)學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、遙感監(jiān)測技術(shù)等引入濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康評價，從人類活動、生物特征指標(biāo)、環(huán)境特征指標(biāo)、景觀格局指標(biāo)和環(huán)境保護(hù)政策等多個方面出發(fā)，構(gòu)建了大洋河河口濕地生態(tài)系統(tǒng)的PSR評價模型；林紹花[44]提出了海洋功能區(qū)劃的適宜性評價方法；李占海等[45]構(gòu)建了中國海灘旅游資源適宜性評價體系；葉屬峰等[46]將空間分析技術(shù)與綜合指數(shù)評價相結(jié)合，從海洋環(huán)境壓力、海岸帶開發(fā)強(qiáng)度、海洋可利用資源、海洋環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀、人口聚集度、海岸帶經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、科技支撐條件、區(qū)域發(fā)展政策導(dǎo)向等10個方面對長江三角洲海岸帶適宜性開展了評價，并據(jù)此劃定了區(qū)域海洋主體功能區(qū)；呂霞等[47]從自然生態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施、社會經(jīng)濟(jì)三大維度對港口的生態(tài)適宜性進(jìn)行了分析；田娜[48]將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與適宜性評價理論相結(jié)合，建立了灘涂資源開發(fā)的BP網(wǎng)絡(luò)評價模型；王初升等[49]將生態(tài)干擾、生態(tài)服務(wù)功能等理論引入圍填海對珊瑚礁生物海岸的影響分析，從資源損失、環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)功能和經(jīng)濟(jì)損益4個層面建立起了圍填?；顒拥倪m宜性評價指標(biāo)體系，據(jù)此將圍填海的適宜等級劃分為可圍填區(qū)、限制圍填區(qū)和禁止圍填區(qū)；陳秋明[50]構(gòu)建了無居民海島開發(fā)適宜性邏輯分析規(guī)則，并嘗試采用互斥矩陣，從社會經(jīng)濟(jì)可行性和生態(tài)保護(hù)重要性兩個方面對廈門鱷魚嶼的開發(fā)適宜性進(jìn)行了評價。

總體來看，大部分適宜性評價模型都還是停留在靜態(tài)的定性分析階段，多從理論機(jī)理出發(fā)給出一定程度的適宜性描述；雖有一些量化研究，也僅是對海洋總體情況的籠統(tǒng)評價，或針對海洋生態(tài)系統(tǒng)的某一特定功能開展半定量的特性分析：比如利用特定的生物指數(shù)判斷海洋生態(tài)系統(tǒng)的生境適宜程度，或是利用環(huán)境質(zhì)量指數(shù)來表征其健康程度等；評價體系還比較單一，缺乏對影響海洋資源開發(fā)利用的生態(tài)因子的系統(tǒng)、宏觀研究，以及綜合評價其是否適宜開發(fā)和如何開發(fā)等內(nèi)容，難以表征海洋生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性和整體性。

3.3 海洋生態(tài)適宜性的概念和內(nèi)涵

基于上述研究，我們提出了海洋生態(tài)適宜性的概念，認(rèn)為海洋生態(tài)適宜性是指由海洋生態(tài)系統(tǒng)具有的地質(zhì)、地貌、水文、氣象、物理、化學(xué)、生物、景觀、區(qū)位等自然和社會屬性所決定的，對特定、持續(xù)性用途的生態(tài)學(xué)需求滿足程度和適應(yīng)能力。海洋生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)類似，也是由生命結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和環(huán)境支持系統(tǒng)兩個方面的要素組成，其中生命系統(tǒng)要素包括了各種海洋植物、動物和微生物等，環(huán)境系統(tǒng)要素則包括光、熱、水、氣以及各種營養(yǎng)物質(zhì)等，共同構(gòu)成了海洋生態(tài)資源。評價海洋生態(tài)適宜性，也就是研究在不同的區(qū)域發(fā)展目標(biāo)下，海洋生態(tài)資源條件對特定開發(fā)利用方式的適宜程度。

在海域使用的復(fù)雜性和資源用途的多樣化的背景下，海洋生態(tài)適宜性分析通過對海域的自然、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會屬性等資源進(jìn)行綜合定量描述，旨在從海洋生態(tài)系統(tǒng)的角度出發(fā)，根據(jù)區(qū)域自然資源與環(huán)境特性，結(jié)合發(fā)展要求與資源利用要求，反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境資源的基礎(chǔ)優(yōu)勢，表征社會經(jīng)濟(jì)的開發(fā)密度，提供區(qū)域環(huán)境的相對發(fā)展?jié)摿统休d力。在綜合評價各生態(tài)因子的適宜程度的基礎(chǔ)上，識別出重要的海洋生態(tài)保護(hù)區(qū)和開發(fā)利用區(qū)，評定海域的固有屬性對生態(tài)保護(hù)和開發(fā)利用的適宜等級和地域分布。確定區(qū)域開發(fā)的制約因素，維持海洋生態(tài)系統(tǒng)的整體性，尋求積極的海洋生態(tài)平衡，促進(jìn)區(qū)域海洋資源開發(fā)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)可持續(xù)，最終為海洋生態(tài)系統(tǒng)的綜合管理提供依據(jù)。

4 存在的問題與研究展望

目前，區(qū)域生態(tài)適宜性研究的基本理論框架已構(gòu)建起來，用于生態(tài)適宜性評價的各種數(shù)學(xué)、物理、地理學(xué)模型也在研究和完善當(dāng)中。但總體上仍以陸域研究為主，且集中于城市功能區(qū)劃分、土地利用、環(huán)境影響評價、景觀規(guī)劃、旅游規(guī)劃與開發(fā)等領(lǐng)域，可供參考的海洋生態(tài)適宜性理論和評價方法等資料極其有限。在研究方法上，也存在主觀性較大、應(yīng)用程度較低等問題。

(1)水平生態(tài)過程表征的問題。生態(tài)資源的價值不僅由垂直生態(tài)要素(如地形、地質(zhì)、土壤、水環(huán)境、生物等)決定，還表現(xiàn)為各生態(tài)因素在水平過程中的流動或相互作用[51]，包括物質(zhì)的循環(huán)和能量的平衡、泥沙和養(yǎng)分的積累與運(yùn)移、物種的空間遷徙、人類的空間運(yùn)動、物理和生物干擾過程(如大風(fēng)、病蟲害等)的空間擴(kuò)散等[52]。尤其對海洋生態(tài)系統(tǒng)而言，具有顯著的流動性和連通性特征，在評價過程中須考慮水平流動和動態(tài)變化的問題。然而現(xiàn)階段生態(tài)適宜性研究大多忽視了評價過程的水平-垂直二象性：無論是地圖疊置法中的數(shù)學(xué)疊加，還是邏輯規(guī)則組合法中的邏輯疊加，都只是將生態(tài)要素進(jìn)行垂直疊加的過程，缺乏對自然景觀單元間的水平生態(tài)過程的分析，因而無法保證對實(shí)際生態(tài)學(xué)演進(jìn)過程的客觀考量，賦權(quán)和規(guī)則設(shè)定過程又進(jìn)一步增加了評價結(jié)果的主觀性。

(2)多維度的生態(tài)因子量化體系問題。資源的生態(tài)適宜性應(yīng)當(dāng)從價值和價值限制兩個方面進(jìn)行理解：既需要根據(jù)資源的生態(tài)價值來判定其在生態(tài)保護(hù)方面的適宜性程度，又應(yīng)當(dāng)從資源的生態(tài)價值出發(fā)，分析其對某種特定開發(fā)利用方向的限定性程度，前者對應(yīng)生態(tài)適宜性研究的自然屬性，后者對應(yīng)其社會屬性[53]。在社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，人類活動已經(jīng)成為影響生態(tài)系統(tǒng)的一個主導(dǎo)因素，也是生態(tài)適宜性的研究過程中需要考慮的必不可少的屬性要素。而現(xiàn)有研究往往只從單一維度開展評價，特別是適宜性評價因子的選擇，多側(cè)重資源的自然生態(tài)屬性，對于社會經(jīng)濟(jì)因素的量化還不夠，也忽視了兩者間相輔相成的關(guān)系；缺乏從多個不同層次和多個維度，特別是從景觀生態(tài)學(xué)的角度考慮適宜性評價，一定程度上降低了生態(tài)適宜性研究對于生態(tài)系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意義。

(3)多尺度適宜性評價的問題。生態(tài)問題往往不會局限在單一尺度層面上，有關(guān)資源環(huán)境的決策制定應(yīng)當(dāng)在生態(tài)信息輸入最大的體制層次上進(jìn)行，以確保生態(tài)信息在各層次上的流通；而適當(dāng)?shù)墓芾沓叨葘碛凶钕嚓P(guān)的信息，能快速有效地做出反應(yīng)并能夠在不同的尺度層面上進(jìn)行綜合[54]。生態(tài)適宜性也在不同尺度上有其各自的內(nèi)涵，只有當(dāng)研究的尺度與所分析的區(qū)域主體的本征尺度相一致時，區(qū)域資源-生態(tài)-環(huán)境的主要矛盾才能被可靠地表征。而現(xiàn)有研究多為單一尺度的研究，或者從宏觀尺度進(jìn)行簡單的生態(tài)功能分區(qū)，或從微觀尺度評價單一用途的適宜性，且對于空間格局分異的研究還比較薄弱。如何恰當(dāng)?shù)匾刖坝^生態(tài)學(xué)中的“尺度-格局-過程”理論，既能在宏觀層面上實(shí)現(xiàn)較大尺度的復(fù)合系統(tǒng)建模，又能在微觀層面上實(shí)現(xiàn)更為精確的格局度量，最終開展更加細(xì)化、可靠的預(yù)測評價，實(shí)現(xiàn)以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的尺度推繹，并通過案例的細(xì)化研究，提出有針對性的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)管理技術(shù)和區(qū)域發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略建議等，還有待進(jìn)一步深化。

(4)完善的海洋生態(tài)適宜性研究體系構(gòu)建問題。海洋生態(tài)適宜性研究集評價、規(guī)劃與決策于一體，是一個典型的半結(jié)構(gòu)化的多層次和多目標(biāo)的群決策問題，需要構(gòu)建科學(xué)完整的研究體系[55]。近年來，盡管在理論上已初步明確了研究對象和問題，但技術(shù)和方法體系還需深入；特別是隨著越來越多的陸域生態(tài)系統(tǒng)研究理論(如生態(tài)位、壓力-狀態(tài)-響應(yīng)、景觀生態(tài)規(guī)劃等)和方法(如模糊數(shù)學(xué)、情景分析、系統(tǒng)動力學(xué)等)被引入，其普適性還有待商榷。而如何從整體性出發(fā)，在機(jī)制上理解海洋生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和功能，深入認(rèn)識和理解海洋系統(tǒng)的自然和人文要素，在量化過程中實(shí)現(xiàn)二者的剝離；同時綜合考慮海洋要素的復(fù)雜性、指標(biāo)量化的模糊性、海水的水平流動性，以及陸海統(tǒng)籌等的交互關(guān)系，模擬海陸之間的相互作用和景觀空間格局對過程的控制和影響，并最終將海洋生態(tài)適宜性評價與“海洋生態(tài)紅線選劃” “海洋功能區(qū)劃” “海洋空間規(guī)劃” “海陸資源配置”等具體實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)涉海管理活動，將海洋生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和海洋資源的管理方式結(jié)合起來，使海洋資源管理從現(xiàn)階段的行政區(qū)域?yàn)閱卧呦驈V義的以生態(tài)系統(tǒng)為對象的區(qū)域大海洋可持續(xù)利用和管理的模式，以適應(yīng)日益增長的海洋資源開發(fā)利用的新需求，這些仍然是未來海洋科學(xué)研究的重要課題。

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海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目“海洋生態(tài)紅線區(qū)劃管理技術(shù)集成研究與應(yīng)用”(201405007).

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1005-9857(2015)08-0076-09