梁濤,徐小雪,李帥,蔡燕芳,歐陽珊,吳小平*

(1.南昌大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,江西 南昌 330031; 2.浙江省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 浙江省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測預(yù)警及質(zhì)控研究重點實驗室,浙江 杭州 310012;3.南昌大學(xué)數(shù)學(xué)與計算機學(xué)院,江西 南昌 330031)

漁業(yè)生境是魚類賴以棲息、生存、繁衍和其他重要生命過程中所涉及到的各種水域環(huán)境及物理、化學(xué)、生物學(xué)過程的生命活動區(qū)域,包括水體的性質(zhì)、各種結(jié)構(gòu)物及相關(guān)生物群落[1,2]。良好的漁業(yè)生境對漁業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起著決定性作用,影響著漁業(yè)生物的生存、發(fā)育、繁殖及資源的分布,但是在過去的數(shù)十年里,我國許多大型湖泊由于人為活動干擾強度增大、水體富營養(yǎng)化、挖沙等導(dǎo)致江湖阻隔[3],生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞,漁業(yè)生境發(fā)生退化,導(dǎo)致魚類群落結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化,魚類多樣性下降等問題[4]。為保證漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,需了解湖泊漁業(yè)生境的組成及健康狀態(tài),識別造成其退化的驅(qū)動因素,從而為生境修復(fù)和水生生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)管理提供重要理論支撐。

有關(guān)漁業(yè)生境的研究,最早可追溯到20世紀初前蘇聯(lián)科學(xué)家Vernadcky對全球河、湖水質(zhì)成分的研究[5]。20世紀50年代,美國簽署的“河流與湖泊化學(xué)組成”專項報告中正式提出濕地生境指標評價體系與相關(guān)監(jiān)測技術(shù)。1990年之后,全球?qū)τ跐O業(yè)生境的研究更多地關(guān)注于水體污染離子與營養(yǎng)元素含量等化學(xué)指標的變化趨勢[6]。目前常用的生態(tài)系統(tǒng)評價模型有壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(pressure-state-response,PSR)模型、模糊綜合評價、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和生物指標評價等。Friend和Rapport于1979年首次創(chuàng)建PSR模型[7],而后世界經(jīng)濟合作發(fā)展組織(OECD)與聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)將PSR模型進一步發(fā)展,用于解決環(huán)境問題[8]。1998年OECD對模型進行進一步修正,加入驅(qū)動力(driving force)與影響(impact)兩因素,形成了DPSIR模型,現(xiàn)PSR與DPSIR模型已在較多領(lǐng)域得到應(yīng)用[9],如謝華晶等用DPSIR模型評價了云南省滇池水生態(tài)安全[10],Subhasis等基于PSR模型評價了穆爾西達巴德地區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)[11]。當前評價模型的主要問題在于模型類型及指標的選擇,針對不同地區(qū)及其生態(tài)系統(tǒng)的特點常需要選擇合適模型和生態(tài)指標。選取更加全面的指標可有效提升對生態(tài)系統(tǒng)評價的準確性,不當?shù)哪Ｐ蜁乖u價結(jié)果偏離現(xiàn)實情況,干擾評價的客觀性。我國的漁業(yè)生境研究存在區(qū)域不均衡的問題,研究多集中于淮河、黃河和遼河流域等地區(qū),西部高原與山地地區(qū)相關(guān)研究較少;漁業(yè)生境研究方法也相對落后,表現(xiàn)為指標體系的適用范圍局限、評價角度單一等。

以往涉及鄱陽湖生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的評價和研究多關(guān)注于某一生態(tài)因子或某一類生物類群,如孫芳蒂等對于鄱陽湖水文狀況的研究[12],胡振鵬等對多年水生植被演變的研究[13],錢奎梅等對鄱陽湖浮游植物功能群長期特征的研究[14],以及游清徽等、Li等和Liu等分別從底棲動物和魚類等類群評估鄱陽湖生態(tài)系統(tǒng)健康或多樣性的變化及威脅因素[15-17]。有關(guān)漁業(yè)生境退化程度和影響的驅(qū)動因素并不十分明確。為系統(tǒng)評價鄱陽湖漁業(yè)生境,需設(shè)計一套針對鄱陽湖生態(tài)系統(tǒng)實際情況并兼具科學(xué)性、先進性與多維度的健康評價綜合指標體系。本研究基于PSR模型選取評價指標,構(gòu)建共包含五維度的鄱陽湖漁業(yè)生境的健康評價指標體系,并結(jié)合層次分析法和熵權(quán)法構(gòu)建權(quán)重模型,通過文獻查閱、實驗室測量和實地調(diào)查等方法收集數(shù)據(jù),利用均值替換法、牛頓插值法和三次樣條插值填補缺失值,最后根據(jù)國家環(huán)保行業(yè)標準及相關(guān)研究成果對鄱陽湖漁業(yè)生境的各維度及總體分別依權(quán)賦分,分析影響漁業(yè)生境的主要因素和各時間段生境的健康狀況,為鄱陽湖漁業(yè)生境保護和科學(xué)管理提供依據(jù),為推動鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)生態(tài)文明建設(shè),促進綠色中國發(fā)展做出貢獻。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)域

鄱陽湖位于江西省北部,是中國第一大的淡水湖,流域面積約1.62×105km2,承納贛江、撫河、修水、信江、饒河五大江河以及博陽河、漳田河、漳津河等區(qū)間來水,為典型過水性吞吐型湖泊[18]。鄱陽湖季風(fēng)氣候明顯,屬典型的溫暖濕潤亞熱帶季風(fēng)氣候,年均氣溫16～20 ℃,多年年均降雨量1 387～1 975 mm,具有雨熱同期、四季分明的氣候特點[19]。鄱陽湖擁有豐富的漁業(yè)資源,也是江西重要的商品糧、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地,其對保護長江流域漁業(yè)資源、生物多樣性以及促進國民生產(chǎn)生活等具有重要作用。近年來,由于人為活動干擾和全球氣候變化顯著加強,并且人們對于漁業(yè)需求增加、捕撈加劇,以及漁業(yè)生境污染,使得鄱陽湖魚類三場面積不斷縮減,漁業(yè)生境退化嚴重[20]。

1.2 研究方法

本研究應(yīng)用PSR模型構(gòu)建鄱陽湖漁業(yè)生境評價指標體系,以鄱陽湖濕地環(huán)境和漁業(yè)發(fā)展情況為研究對象,采用熵權(quán)法和AHP法確定各指標的權(quán)重,對其進行漁業(yè)生境健康的綜合評價。

鄱陽湖漁業(yè)生境健康評價體系是一個復(fù)雜的多維度指標體系,包含的評價指標多種多樣。PSR模型經(jīng)OECD改進后成為可明確反映人與自然關(guān)系的模型,其包含壓力、狀態(tài)及響應(yīng)3個層次,各層包含相應(yīng)的基本結(jié)構(gòu)元素,3個層次之間關(guān)系見圖1。在生態(tài)環(huán)境評價中,壓力主要反映人類活動帶來的環(huán)境污染壓力,狀態(tài)則表示生態(tài)系統(tǒng)在壓力作用下呈現(xiàn)出來的現(xiàn)狀,響應(yīng)則是人類為保護生態(tài)而做出的行為,如相應(yīng)政策頒布等。PSR模型可較好地反映出生態(tài)系統(tǒng)中的變化及造成改變的因素,尋找自然環(huán)境與人類活動的交互關(guān)系。因此本研究基于PSR模型選取指標以期得到較為全面的科學(xué)綜合評價體系。

圖1 鄱陽湖壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(PSR)模型框架

1.3 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)主要來源于《江西統(tǒng)計年鑒(1983-2019)》《中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒2000-2019》《鄱陽湖資源與環(huán)境研究》[21]《鄱陽湖研究》[22]《鄱陽湖:水文·生物·沉積·濕地.開發(fā)整治》[23]和國家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://data.cma.cn)、中國環(huán)境監(jiān)測總站(http://www.cnemc.cn/)、中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部生態(tài)環(huán)境統(tǒng)計年報(http://www.mee.gov.cn/)、江西省水利廳(http://slt.jiangxi.gov.cn/)等已發(fā)表的相關(guān)數(shù)據(jù)庫(集)、文獻資料[24-27]以及本實驗室資料。收集到1980-2019年水位數(shù)據(jù)、鄱陽湖浮游植物、浮游動物、魚類、人口密度、養(yǎng)殖水體面積、自然保護區(qū)建設(shè)等相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)預(yù)處理

收集到的各指標數(shù)據(jù)存在缺失,采用以若干年份均值代替所在時間段均值、利用牛頓插值和三次樣條填補空缺值后再取均值的方法進行計算,然后依據(jù)指標類型將其歸一化處理得到去量綱的標準化數(shù)據(jù)(保留兩位小數(shù))。

2 評價模型

2.1 評價指標體系的構(gòu)建

基于PSR模型,并參考過往研究中常用的指標體系,本研究結(jié)合常見湖泊漁業(yè)生境要素及其對生境結(jié)構(gòu)功能的影響大小等,從壓力、狀態(tài)、響應(yīng)三方面將搜集的指標與數(shù)據(jù)進行分類與匯總,依據(jù)指標篩選原則(表1),進一步將體系分為5個維度,人類活動、物理、化學(xué)、生物及生態(tài)建設(shè),建立多維度指標體系。

表1 指標篩選原則

2.2 評價指標及權(quán)重

用若干個指標進行綜合評價需要對每個指標設(shè)置權(quán)重。本研究采用組合賦權(quán)法,將層次分析法與熵權(quán)法相結(jié)合,以彌補單一賦權(quán)帶來的不足。組合賦權(quán)公式為

Wj=λβj+(1-λ)αj

(1)

式中:αj為熵權(quán)值;Wj為組合權(quán)重;βj為層次分析法得到的權(quán)重;λ為偏好系數(shù),控制主客觀權(quán)重的比例,本研究中取0.5。

2.3 層次分析法得到權(quán)重

本研究采用層次分析法(AHP)獲得各指標權(quán)重[28]。共邀請10位專家為評價模型的指標權(quán)重的確定做出評價,將重要關(guān)系分為7個層次,分別為強烈重要、明顯重要、稍不重要、同等重要等。依據(jù)專家判斷的重要性等級構(gòu)造判斷矩陣,完成各指標權(quán)重的判斷。

2.3.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

構(gòu)建鄱陽湖漁業(yè)生境健康評價指標體系,包含目標層,準則層和方案層。使用Santy 1-9標度法對構(gòu)造矩陣賦值,得到特征向量并將其歸一化得到權(quán)重矩陣W、計算最大特征值λmax、一致性指標IC值、隨機一致性指標IR值和一致性比率RC值,通過一致性檢驗,利用得到的權(quán)重矩陣W計算出D層每一個指標的權(quán)重;得到經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)后,編程求解得到各指標的熵權(quán)值。將利用層次分析法得到的權(quán)重和熵權(quán)值代入式(1)得到組合權(quán)重(表3)。令目標層、準則層和指標層分別為M層、P層和D層,得到如圖2所示層次結(jié)構(gòu)模型。其中準則層P2和P3下只有一個衡量指標,權(quán)重為1。

圖2 層次結(jié)構(gòu)模型

圖3 1980-2019年鄱陽湖漁業(yè)生境綜合評價得分

2.3.2 構(gòu)建判斷矩陣

從層次結(jié)構(gòu)模型的第2層開始,對于從屬于上一層每個因素的同一層諸因素,構(gòu)建判斷矩陣,直到最下層。判斷矩陣是AHP工作的出發(fā)點,表示本層次所有因素針對上一層某一個因素的相對重要性給出判斷和比較,本研究使用Santy1-9標度法確定判斷矩陣的元素。

2.3.3 計算單層權(quán)向量并做一致性檢驗

對于得到的判斷矩陣A,利用方根法通過式(2)和式(3)計算權(quán)重向量ωi:

(2)

求得m維向量,再將其標準化:

(3)

重復(fù)上述步驟得到權(quán)重矩陣W,計算最大特征值λmax:

(4)

式中:m、n為矩陣階數(shù);aij為矩陣A中的第i行j列的元素。由此可由式(2)～式(4)得IC、IR、RC值:

(5)

(6)

(7)

式中:r為判斷矩陣的個數(shù)。一般,當一致性比率RC<0.1時,認為A的不一致程度在容許范圍內(nèi),有滿意的一致性,通過一致性檢驗[29]。

2.3.4 計算層次總排序并做一致性檢驗

層次總排序一致性比率為:

(8)

當RC<0.1時,認為層次總排序通過一致性檢驗。層次總排序具有滿意的一致性,否則需要重新調(diào)整那些一致性比率高的判斷矩陣的元素取值。

2.4 熵權(quán)法得到的權(quán)重

對于某項指標,可以用熵值來判斷某個指標的離散程度,其信息熵值越小,指標的離散程度越大,該指標對綜合評價的影響(即權(quán)重)就越大,如果某項指標的值全部相等,則該指標在綜合評價中不起作用。因此,可利用信息熵這個工具,計算出各個指標的權(quán)重,為多指標綜合評價提供依據(jù)。

2.4.1 數(shù)據(jù)標準化處理

為了消除不同評價指標之間存在的差異,便于對數(shù)據(jù)進行比較等后續(xù)操作,需要對數(shù)據(jù)進行標準化處理。假設(shè)有m個指標X,每個指標有n組數(shù)據(jù),Xij為第i個指標下的第j個數(shù)據(jù),利用下式得到Xij歸一化后的數(shù)據(jù)Yij:

(9)

式中:Xij=(Xi1,Xi2,…,Xin),i=1,2,…,m;j=1,2,…,n;Xi,min表示取Xi中的最小元素;Xi,max表示取Xi中的最大元素。

2.4.2 權(quán)重計算過程

1) 計算指標信息熵。

計算各指標在各個方案下的比重pij:

(10)

根據(jù)信息論中信息熵的定義,一組數(shù)據(jù)的信息熵Ei為:

(11)

2)計算信息冗余度。

一組數(shù)據(jù)的信息冗余度Rj為:

Rj=1-Ej

(12)

3)計算每個指標的權(quán)重。

指標的熵權(quán)值αj為:

(13)

2.5 組合權(quán)重

本研究邀請鄱陽湖生態(tài)研究專家依據(jù)Santy 1-9標度法對構(gòu)造矩陣賦值,得到特征向量并將其歸一化得到權(quán)重矩陣W、計算最大特征值λmax、IC值、IR值和RC值,結(jié)果表明通過一致性檢驗,故利用得到的權(quán)重矩陣W計算出D層每一個指標的權(quán)重;得到經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)后,帶入公式求解得到各指標的熵權(quán)值。將利用層次分析法得到的權(quán)重和熵權(quán)值代入式(1)得到組合權(quán)重,漁業(yè)生境健康評價指標體系及權(quán)重見表2。

表2 鄱陽湖漁業(yè)生境健康評價指標體系及權(quán)重

2.6 評價標準

生境評價指標一般包含定性、定量2個維度,對于不同的指標也應(yīng)有相應(yīng)的評價標準以確保評價結(jié)果的合理、準確,為確保本次評價的科學(xué)性、代表性、有效性,評價標準參照國家相關(guān)行業(yè)標準(如GB 11607-89《漁業(yè)水質(zhì)標準》、國家及地方相關(guān)文件(如《河湖健康評價指南(試行)》)以及已有的研究成果[30]三方面進行制定,見表3。

表3 鄱陽湖漁業(yè)生境健康評價指標及其等級標準

2.6.1 人類活動評價指標

1)人口密度。

ρ=N/S

(14)

式中:ρ為人口密度;N為鄱陽湖地區(qū)總?cè)丝跀?shù)(本研究使用鄱陽湖4市共38個縣、區(qū)數(shù)據(jù));S為鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)總面積,單位為km2。

2)捕撈占比。

(15)

式中:ω為捕撈占比;M為該時間段平均捕撈量;M0為歷史最高年份捕撈量。

3)生境質(zhì)量指數(shù)。

對區(qū)域土地的生境適宜性和生境退化程度狀況進行評價,利用單位面積上不同生態(tài)系統(tǒng)類型在生物物種數(shù)量上的差異表示。

Sh=Awatn×(0.18×SF+0.23×SG+0.40×SW+0.08×SC+0.01×SB+0.10×SU)/ST

式中:Sh為生境質(zhì)量指數(shù);Awatn為水域濕地生態(tài)系統(tǒng)類型自然保護區(qū)生境質(zhì)量指數(shù)的歸一化系數(shù),參考值為785.60;SF為林地面積;SG為草地面積;SW為水域面積;SC為耕地面積;SB為建設(shè)用地面積;SU為未利用地面積;ST為保護區(qū)總面積。

2.6.2 物理評價指標

湖泊萎縮率。選取湖泊萎縮率作為鄱陽湖漁業(yè)生境健康評價指標,并參考DB36/T 1404-2021《河湖(水庫)健康評價導(dǎo)則》(以下簡稱《導(dǎo)則》)確定評價標準并賦分。計算公式如下:

RA=1-Scur/Shis

式中:RA為湖泊萎縮率;Scur為當前湖泊面積;Shis為歷史湖泊面積。

2.6.3 水質(zhì)評價指標

本研究將耗氧有機物、氮磷、溶解氧等指標根據(jù)GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》與GB 11607-89《漁業(yè)水質(zhì)標準》整合為水質(zhì)評價指標,分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四級,再根據(jù)各種水質(zhì)其所占比例進行賦分,再分類為劣、較差、一般、良、優(yōu)5個等級。

2.6.4 生物評價指標

1)大型水生植物覆蓋度。

有研究表明,天然未受干擾的水體中水生植物覆蓋度可達60%～80%,以此為依據(jù),確定大型水生植物評價標準。

2)魚類保有指數(shù)。

本研究擬以鄱陽湖已有的134種魚類隸屬20科78屬為研究對象,通過以134種魚類為歷史基點,計算魚類保有指數(shù)。

(16)

式中:FR為魚類保有指數(shù);FO為現(xiàn)有魚類種數(shù);FE為歷史累計魚類種群。

2.6.5 生態(tài)建設(shè)評價指標

卵場保有指數(shù)。本研究選取魚類產(chǎn)卵場面積保有指數(shù)來評價,通過調(diào)查面積與歷史調(diào)查面積比值來確定,參考《導(dǎo)則》確定評價標準。

(17)

式中:w為魚類產(chǎn)卵場保有指數(shù);S為本次調(diào)查產(chǎn)卵場面積,單位為km2;S0為歷史調(diào)查面積,單位為km2。

2.7 評價模型

將收集到的數(shù)據(jù)依據(jù)表3標準進行處理,得到指標D1～Dm在時間段t1～tn的值D,依據(jù)評價標準賦分,得到指標Di在tj上的分數(shù)值gi,j,i=1,…,m,j=1,…,n,m∈(1,15),n∈(1,4)。

代入以下公式,計算得到最終的評價模型得分,即鄱陽湖漁業(yè)生境健康在tj上的綜合評分:

(18)

式中:Gj為鄱陽湖漁業(yè)生境健康綜合評分。

時間段劃分上按照每十年為一段,分為1980-1989、1990-1999、2000-2009及2010-2019年4個時間段。

2.8 鄱陽湖漁業(yè)生境健康綜合評價

健康評價等級參考《導(dǎo)則》將評價等級分為健康、良好、一般、較差、極差5個等級,標準劃分如表4所示。

表4 鄱陽湖漁業(yè)生境評價等級劃分

3 評價結(jié)果與分析

由表5、圖4可以看出1980-2019年40年期間鄱陽湖漁業(yè)生境健康狀況隨時間呈先下降后上升的趨勢。鄱陽湖的漁業(yè)生境健康綜合得分為:1980-1989年(75.35)>1990-1999年(72.08)>2010-2010年(68.83)>2000-2009年(58.57)?？梢钥闯?980-1999年及2010-2019年鄱陽湖漁業(yè)生境處于良好狀態(tài),2000-2009年為一般狀態(tài)。

表5 1980-2019年鄱陽湖漁業(yè)生境健康各準則層評價得分

圖4 1980-2019年鄱陽湖漁業(yè)生境各指標評價得分

分析圖4可知,壓力要素層方面,最低生態(tài)水位在指標體系中占比最高(10.32%),除2010-2019年(50分)外都處于良好水平(75分),表明40年間的水位基本處于穩(wěn)定狀態(tài),生境質(zhì)量指數(shù)權(quán)重次之(7.00%),整體處于穩(wěn)定狀態(tài),主要變化為環(huán)湖區(qū)的建設(shè)用地增加,草地面積減少;雖然捕撈占比與養(yǎng)殖水體面積在指標體系中占比稍低,但是捕撈和水產(chǎn)品養(yǎng)殖仍為漁業(yè)生境壓力的重要來源,由于水產(chǎn)養(yǎng)殖的面積持續(xù)增長,該項評分逐漸下降,且在1990-2009年時間段內(nèi)面積上升幅度最大,這可能源于人們對水產(chǎn)品的需求增長及限制湖區(qū)自然捕撈政策導(dǎo)致的人工養(yǎng)殖增加;40年間人口密度持續(xù)增長,但仍處于一般范圍內(nèi),評分較穩(wěn)定。

狀態(tài)要素層方面,共包含物理、水質(zhì)、生物3個維度的7個指標,其中水質(zhì)綜合指數(shù)和底棲動物密度為權(quán)重最高的兩指標,權(quán)重分別為12.51%與8.30%。水質(zhì)綜合指數(shù)評分呈現(xiàn)一定下降,整體水質(zhì)下降,底棲動物密度下降較明顯,說明鄱陽湖底棲生境存在一定退化,底棲動物種群多樣性與密度減少。鄱陽湖面積在2000-2009年平均值最小,1990-1999年最大;20世紀初期魚類保有指數(shù)開始降低,魚類的物種數(shù)量在逐漸減少,兩者均在2000-2009年的時間區(qū)段內(nèi)取得最低評分(50分),二者的低評分也在較大程度上導(dǎo)致了此時間段的綜合評分降低。大型植物覆蓋度、浮游植物密度是得分變化最大的2個指標,它們的得分在所選時間跨度內(nèi)分別表現(xiàn)為下降-后恢復(fù)、下降-持續(xù)波動的變化情況,大型水生植物覆蓋度在1980-2009年區(qū)間內(nèi)持續(xù)下降,而在2010年后有一定恢復(fù);浮游植物密度在1990-1999年最低,2010-2019年最高。

響應(yīng)要素層方面,魚類產(chǎn)卵場的權(quán)重較高且在4個時間區(qū)段的得分穩(wěn)定,說明產(chǎn)卵場的保護情況較好,廢污水處理情況持續(xù)改善、江豚、南磯濕地保護區(qū)等的建設(shè)使鄱陽湖地區(qū)污水的排放得到規(guī)范控制、自然保護區(qū)面積增加,使得二者得分均穩(wěn)步上升,表明鄱陽湖環(huán)境的保護政策執(zhí)行力及人類改善魚類生態(tài)環(huán)境的行動力不斷增強。

分析表5中準則層的5個維度數(shù)據(jù)可得出如下結(jié)論:人類活動、生物因素、生態(tài)建設(shè)因素三者評價得分變動最大,其中人類活動與生物因素是2000-2009年綜合評分低的重要原因,說明該段時間內(nèi)人類活動影響明顯加劇,生物多樣性與漁業(yè)生境受到較大破壞,而生態(tài)建設(shè)的得分穩(wěn)步提升,使得鄱陽湖漁業(yè)生境綜合得分在2010年后發(fā)生上升。1980-2019年鄱陽湖漁業(yè)生境的生物多樣性表現(xiàn)為整體下降,水質(zhì)呈現(xiàn)惡化趨勢,導(dǎo)致生境綜合評分表現(xiàn)為持續(xù)下降,但近年來政府與民眾對環(huán)境的要求提升,加大了對生態(tài)建設(shè)的投入,促進了生態(tài)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展對于改善漁業(yè)生境起到了一定積極作用。

4 討論

漁業(yè)生境健康評價涉及水質(zhì)監(jiān)測、人類活動影響、生物多樣性評估等多角度,本研究針對鄱陽湖漁業(yè)生境的健康水平構(gòu)建了一套評價體系,該體系在PSR(壓力-狀態(tài)-響應(yīng))模型的基礎(chǔ)上加以改進,評價了40年間鄱陽湖的漁業(yè)生境得分。這一評價體系結(jié)合漁業(yè)生活史特點,以水體生態(tài)系統(tǒng)健康評價為基礎(chǔ),對漁業(yè)生境相關(guān)要素作了篩選,篩選確定15個指標層因素。

4.1 漁業(yè)生境健康PSR機理分析

2000-2009年間鄱陽湖漁業(yè)生境健康程度較低,原因是人類活動壓力較大,生物多樣性降低,說明鄱陽湖地區(qū)在人口增長與進行地區(qū)開發(fā)的同時,環(huán)境的保護與治理進程未能及時匹配,具有一定的滯后性,導(dǎo)致漁業(yè)生境發(fā)生一定程度惡化。其中,捕撈占比、生境質(zhì)量指數(shù)、最低生態(tài)水位、大型植被覆蓋率均在此時段內(nèi)取得最低評分,為一般或較差水平。2010年后,鄱陽湖漁業(yè)生境健康狀況得到一定改善,這得益于對生態(tài)環(huán)境的監(jiān)管加強與相關(guān)法律法規(guī)的實行,鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)、自然保護區(qū)等的建立,長江流域十年禁漁政策的實行,對流域面源污染的治理等推動著鄱陽湖經(jīng)濟模式的轉(zhuǎn)變,也為改善湖區(qū)漁業(yè)生境提供了支持。

4.2 漁業(yè)生境健康驅(qū)動變化因素

導(dǎo)致鄱陽湖漁業(yè)生境退化的因素很多。由鄱陽湖地區(qū)人口增長情況可知,40年來鄱陽湖地區(qū)人口增長迅速,人口密度從260 人·km-2達到370 人·km-2,雖未超過警戒線,但龐大的人口數(shù)量帶來了圍湖造田過度、漁業(yè)捕撈強度增大、污水排放嚴重等問題,對水產(chǎn)品的需求使捕撈強度增大并將更多水域用于養(yǎng)殖,放養(yǎng)的某些經(jīng)濟魚類,與生境原有的魚類產(chǎn)生了競爭,影響了鄱陽湖漁業(yè)生境的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,使魚類物種多樣性降低、魚類種群繁育等功能減弱[31],給鄱陽湖漁業(yè)生境帶來巨大壓力。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的工業(yè)化及城鎮(zhèn)化的發(fā)展也是影響地區(qū)發(fā)展水平及土地結(jié)構(gòu)的重要因素。為滿足工業(yè)化的發(fā)展需求,城區(qū)建設(shè)、工業(yè)用地增加,周邊大量濕地、自然水域轉(zhuǎn)化為耕地及養(yǎng)殖水域,土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,水體生態(tài)系統(tǒng)受到破壞。污水排放、無序采砂、捕撈過度等使鄱陽湖漁業(yè)生境承載能力超出負荷。1990-2000年間鄱陽湖地區(qū)漁業(yè)捕撈量、水產(chǎn)養(yǎng)殖面積不斷增加,導(dǎo)致魚類多樣性減少,過度的資源利用使?jié)O業(yè)生境系統(tǒng)壓力增大,生態(tài)系統(tǒng)物種多樣性下降。這反映出城市化進程與人口需求是導(dǎo)致壓力系統(tǒng)狀態(tài)空間差異的重要驅(qū)動因素。

國家政策與政府的生態(tài)保護措施也是影響鄱陽湖生態(tài)系統(tǒng)健康響應(yīng)機制的重要因素。近十幾年,一系列環(huán)境保護措施,如十年禁漁、廢污水排放管理、自然保護區(qū)建設(shè)、環(huán)保監(jiān)測加強等。截至2010年,全省污水處理率已達80%,擁有120個以上環(huán)境監(jiān)測站,鄱陽湖相關(guān)自然保護區(qū)面積超1 046 km2。政府生態(tài)建設(shè)措施的開展對漁業(yè)生境的保護起到重要作用,有效地提高了響應(yīng)指數(shù),對漁業(yè)生境的健康發(fā)展起到了積極作用。

4.3 評價模型選擇及數(shù)據(jù)規(guī)范化

基于不同的評價目標,往往采用不同的模型。盡管他們也能反映生態(tài)系統(tǒng)演變的一般趨勢,但對不同評價目標而言,獲得的評價結(jié)果也不盡相同,各自仍然有其片面性,特別是影響生境演變的關(guān)鍵驅(qū)動因素及閾值的判定。因此,找到合適的評價模型以及構(gòu)建恰當?shù)闹笜梭w系仍然需要不斷實踐。我們首次針對湖泊漁業(yè)生境收集多項指標綜合評價生境狀況,基本反映鄱陽湖漁業(yè)生境的特點。但人類活動對鄱陽湖漁業(yè)生境的影響體現(xiàn)在多個方面,既包括捕撈水產(chǎn)品、養(yǎng)殖水產(chǎn)、污水排放等活動,也包括對生境改變的潛在影響,如采砂,本研究未將其完全納入評價體系,選取的指標也未考慮不同因素間的相互作用,未來需要進一步完善。

對于大型湖泊而言,漁業(yè)小生境多樣,數(shù)據(jù)獲取方法需要不斷規(guī)范,現(xiàn)場采集樣點更需要有代表性并保證樣本量。從我們的評價實踐看,獲得高質(zhì)量的長期觀察數(shù)據(jù)是評價結(jié)果精度的保證。過往對鄱陽湖的生態(tài)系統(tǒng)評價多涉及湖泊生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀,本研究收集了過去40年間共15項數(shù)據(jù)指標,評估結(jié)果反映鄱陽湖漁業(yè)生境的演變過程。但鄱陽湖漁業(yè)生境是一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),需要進一步完善對數(shù)據(jù)采集的標準化,并增加對模型的驗證。

4.4 治理建議

目前鄱陽湖漁業(yè)生境面臨的主要問題有:1)人類活動干擾強度增大;2)生物多樣性減少;3)水質(zhì)惡化與低枯水位的持續(xù)出現(xiàn);4)公眾管理保護意識薄弱?；谝陨显u價結(jié)果及問題,并結(jié)合國內(nèi)外管理經(jīng)驗與啟示,提出以下幾條建議:1)制定鄱陽湖綜合管理規(guī)劃,限制對自然區(qū)域的破壞性開發(fā)利用;2)健全鄱陽湖環(huán)境監(jiān)測預(yù)警機制,嚴格限制周邊工業(yè)、生活污水的排放,嚴格執(zhí)行十年禁漁策略;3)加強對魚類及其他生物的保護,限制對生物資源的過度利用;4)改善鄱陽湖水體水質(zhì),加快新興技術(shù)在生境治理、修復(fù)中的運用;5)加強群眾的環(huán)保意識、吸引群眾參與環(huán)保事業(yè)。

5 結(jié)論

1)PSR模型表明,鄱陽湖漁業(yè)生境健康狀況在1980-2019年發(fā)生退化,綜合得分為:1980-1989年(75.35)>1990-1999年(72.08)>2010-2019年(68.83)>2000-2009年(58.57),2000-2009年漁業(yè)生境質(zhì)量最差。

2)鄱陽湖漁業(yè)生境健康變化的驅(qū)動因素為人類活動、生物、生態(tài)建設(shè),而水質(zhì)等指標得分較穩(wěn)定,人類活動的影響加劇,生物多樣性整體下降為主要影響因素。

3)政府近年的環(huán)境治理及加大生態(tài)建設(shè)投入對漁業(yè)生境恢復(fù)起到積極作用,在一定程度上緩解了人類活動與生物多樣性減少帶來的壓力。