張旭昕， 杜和禾， 曹貞潔， 吳 瑩， 周永燦， 孫 云*

(1. 海南大學，三亞南繁研究院，海南 三亞 572022；2. 海南大學，海洋科技協(xié)同創(chuàng)新中心，海南 ?？?570228)

我國的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)正處于健康穩(wěn)定的綠色發(fā)展階段[1]，除了對本土水產(chǎn)生物資源的合理利用外，國外優(yōu)良水產(chǎn)動物品種的引進與養(yǎng)殖也同樣發(fā)揮著重要作用。但與本土物種不同，引進的外來物種更像是一把 “雙刃劍” ，若疏于管理，則極有可能成為外來入侵物種(invasive alien species，IAS)并造成生物入侵，其產(chǎn)生的經(jīng)濟損失甚至可以與火災、洪水等自然災害相提并論[2]。生物入侵是指某種生物經(jīng)人類有意或無意的活動后被帶入其自然擴散機制和生物地理屏障所在范圍之外的地區(qū)，并對該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟和公共衛(wèi)生安全產(chǎn)生威脅的現(xiàn)象[3]。與我國陸生生態(tài)系統(tǒng)相比，我國水生生態(tài)系統(tǒng)更易遭到外來物種的入侵，它們通過捕食、雜交、競爭等方式危害土著種與非生物環(huán)境[4]，使我國部分河流、湖泊和海洋內(nèi)的生物多樣性降低，本地生物群落的結構和水域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境遭到破壞[5]，進而對水產(chǎn)養(yǎng)殖、航運貿(mào)易、休閑娛樂等人類社會活動產(chǎn)生十分不利的影響[6]。

為應對由于外來物種引進所引起的生物入侵問題，國內(nèi)外把風險評估(risk assessment，RA)作為加強對外來物種入侵風險分析與管理的一項重要措施[3,7]。外來物種風險評估通常是對外來物種的進入、定殖、傳播、危害、管理等方面進行評估，目的在于制訂更為合理的引進與養(yǎng)殖策略，進而消除或減少外來物種入侵所帶來的危害[8]。構建科學精準的評估指標體系是對外來物種風險評估的核心環(huán)節(jié)，評估指標體系應在符合生物入侵過程與機制的同時，具備科學性、準確性、可操作性與普適性。根據(jù)風險評估體系的不同處理方式，將其分為定量評估、半定量評估和定性評估三種[9]。

層次分析法(analytical hierarchy process，AHP)由美國運籌學科學家薩蒂(Saaty)于20 世紀70 年代提出[10]，經(jīng)過40 多年的研發(fā)，AHP 已被廣泛運用于幾乎所有與多準則決策(multi-criteria decision making，MCDM)相關的應用中，以其簡單、靈活、嚴謹和可操作性強等優(yōu)勢，成為最主流的分析方法之一[11]。AHP 最初被應用于工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟管理，近年來逐漸拓展到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)資源利用與保護、自然災害預測與防控等領域[12-14]。隨著AHP 的不斷發(fā)展，改進層次分析法、模糊層次分析法和灰色層次分析法等多種針對不同分析特征和對象的分析方法相繼出現(xiàn)，提高了AHP 的靈活性與使用廣度[15]。

在過去幾十年里，國內(nèi)外學者對外來物種入侵的研究興趣大增。隨著研究的逐漸深入，人們基于各外來物種的生物學特性、種群特點和入侵模式，提出了一些外來物種風險評估體系，部分評估體系如今依舊被眾多國家廣泛使用，例如，基于澳大利亞雜草評估系統(tǒng)改編的水生動物評估體系FISK (fish invasiveness screening kit)和FIISK (freshwater invertebrate invasiveness scoring kit)，它們的評估對象分別為外來魚類和外來水生無脊椎動物，如今仍在更新并被部分歐美國家廣泛使用[16-17]。在我國，外來種水生動物的風險評估及其相關研究經(jīng)歷了二十余年的發(fā)展，在我國相關水生動物引進與管理工作中發(fā)揮著重要作用，吳文廣等[18]所構建的萊州灣外來泥螺(Bullacta exarata)生態(tài)安全風險評估體系，其科學的風險評價指標框架和對外來泥螺生態(tài)風險的精準分析，為外來泥螺的引進監(jiān)督和養(yǎng)殖管理提供了強有力的理論依據(jù)。劉澤天等[19]將德爾菲法同層次分析法巧妙結合，構建了新加坡石斑魚虹彩病毒(Singapore grouper iridovirus, SGIV)發(fā)生風險評估模型，在石斑魚虹彩病毒綜合防治領域取得較大突破。林強等[20]則是利用所建立的養(yǎng)殖牡蠣副溶血性弧菌(Vibrio parahaemolyticus)風險評估模型，分別計算出了某養(yǎng)殖場春夏秋冬副溶血性弧菌感染發(fā)生風險的概率，在牡蠣養(yǎng)殖的病害防控應用中具有重要意義。但是，面對我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展與當今市場日益多變的復雜需求，外來種水產(chǎn)動物的風險評估及其相關研究領域依然存在著些許問題，例如應用研究相比于理論研究較為滯后，實際使用的靈活性與便捷性存在不足等問題。相比于過去文章中所介紹的評估體系，本研究的亮點在于在一定程度上提高了風險評估體系對于不同類型水產(chǎn)動物的普適性，同時融入了對輸出國水產(chǎn)動物疫病的綜合處理能力和相關政策法規(guī)的討論。

本研究基于層次分析法建立外來水產(chǎn)動物引進的風險評估模型，并對我國現(xiàn)存的3 種外來水產(chǎn)動物鱷雀鱔(Atractosteus spatula)、錦繡龍蝦(Panulirus ornatus)和蝦夷扇貝(Mizuhopecten yessoensis)進行定量風險評估，其評估結果可為上述3 種外來水產(chǎn)動物引進與養(yǎng)殖的風險管理提供理論依據(jù)。本研究的主要目的：①構建可兼容物種自身風險和傳帶疫病風險兩個方面的外來水產(chǎn)動物引進的風險評估體系；②結合實際水產(chǎn)動物的引種情況和相關政策法規(guī)，優(yōu)化目前現(xiàn)有的定性或半定量的外來水產(chǎn)動物相關風險評估體系；③填補我國水生生態(tài)系統(tǒng)外來物種風險管理的相關研究空缺。

1 材料與方法

1.1 風險評估體系的指標構成

為分析外來水產(chǎn)動物在引進與養(yǎng)殖中可能存在的風險，本研究將基于定量評估方法展開，從其自身生物風險和傳帶疫情疫病風險兩方面，結合風險可能存在的危害與影響和風險防控管理辦法等因素確定風險評估的指標。其中，外來種自身生物風險方面包含對外來種自身的生物學特性和生態(tài)風險的評估與分析，例如外來種的引入是否會對現(xiàn)有的地方種和生態(tài)環(huán)境構成威脅；而傳帶疫情疫病風險包含對外來種可能攜帶的病原生物的評估與分析，例如相關政策法規(guī)能否對安全引種提供堅實保障和病原暴露的危險性評估等；風險產(chǎn)生的危害與影響包含外來種造成生物入侵或相關病害暴發(fā)后的后果及對人類健康、社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境等因素的影響；相關風險管理辦法包含對外來物種監(jiān)測與管理措施的可行性，對相關病害的診斷、治療和防控辦法的完善性(成本、效果及其他負面影響等)[21-24]。參考國內(nèi)外先進風險評估體系，實驗確定了外來水產(chǎn)動物引進的風險評估體系的指標，共包含6 個一級指標(即6 個風險評估模塊，分別是外來種生物學特征R1、外來種生態(tài)風險R2、病原生物入境R3、病原生物暴露R4、危害與影響R5 和外來種風險防控R6)和30 個二級指標(圖1～圖6)。

圖1 外來種生物學特征評估模塊R1Fig. 1 Exotic species biological characterization assessment module R1

圖2 外來種生態(tài)風險評估模塊R2Fig. 2 Ecological risk assessment module for exotic species R2

圖3 病原生物入境評估模塊R3Fig. 3 Pathogen entrance assessment module R3

圖4 病原生物暴露評估模塊R4Fig. 4 Pathogen exposure assessment module R4

圖5 危害與影響評估模塊R5Fig. 5 Hazard and impact assessment module R5

圖6 外來種風險防控評估模塊R6Fig. 6 Exotic species risk prevention and control assessment module R6

1.2 各級指標的量化賦值標準和評判依據(jù)

本評估體系的突出特點是具有較為清晰明確的賦值標準和評判依據(jù)，可以增加評估結果的準確性。本體系將全部二級指標劃分為6 個等級，風險程度由低到高依次為：0 (可忽略風險)、1 (極低風險)、2 (微弱風險)、3 (中等風險)、4 (較高風險)和5 (極高風險)，使用者可根據(jù)文獻資料和專家意見，對各二級指標進行打分，各二級指標的具體評判細則見表1。同時，為了消除主觀因素所帶來的評估結果偏差，本體系設置了針對各分值的更為明確的賦值標準與細則(表2)，使用者可在各分值的賦值標準與細則中尋找符合條件的分值，最后，結合實際情況進行打分，各分值的賦值標準與細則見表2。

表1 各二級指標的評判細則Tab. 1 Assessment rules and assignment criteria for each secondary index

表2 各分值的評判標準與細則Tab. 2 Assignment criteria and rules for each score

1.3 各級指標權重的計算

層次分析法最關鍵的步驟之一是通過建立精確的成對比較矩陣來計算不同層次指標權重，其具體步驟：①首先，確定了決策目標(即外來水產(chǎn)動物引進的風險評估)，依次構建決策層、準則層與方案層；②對各個同級指標的重要程度進行比較與打分，然后對打分結果進行討論和歸納，制作兩兩判別矩陣，分別計算，得出權重數(shù)值；③驗證權重系數(shù)分配的合理性，利用MATLAB 軟件計算判斷矩陣最大特征根λmax，計算一致性指標CI 對矩陣的一致性檢驗進行判斷，再根據(jù)平均隨機一致性指標RI 與一致性指標CI 作商所得的結果，即隨機一致性比率判斷權重系數(shù)的分配是否合理(＜0.1 即為合理)[24-25]。

風險評估指標之間的作用關系可根據(jù)其貢獻分為連乘關系、累加關系和替代關系等[25]，由于本體系中各級指標之間互不依賴且獨立地對上一級指標的數(shù)值大小做出貢獻，故其關系均為累加關系。

1.4 風險等級的設定

參考國際上現(xiàn)行的有害生物等級劃分體系[26]和我國水生生物分級管理的需要，同時結合本風險評估模型體系的具體情況，將風險等級的數(shù)值(即風險值)用R表示并設定了風險等級，具體如下：當0≤R≤1 時，為可忽略的風險，可以引進外來物種；當1＜R≤2 時，為低風險，在國家政策允許的情況下可以外來物種進行引進；當2＜R≤3 時，為中風險，要在海關等相關部門的嚴格管理下對外來物種進行有限制地引進；當3＜R≤4 時，為高風險，不建議引進，如需進行引進，則必須同海關等相關部門進行密切溝通，在制訂嚴密的引種策略與風險防控措施的情況下對外來物種進行規(guī)范引進；當4＜R≤5 時，為極高風險，在任何情況下都不能進行引進，如有相關單位或個人擅自引進、釋放或丟棄外來物種，將依法追究其刑事責任。

1.5 外來水產(chǎn)動物引進與養(yǎng)殖風險評估模型的驗證

為驗證上述風險評估模型體系在實際外來水產(chǎn)動物引進的風險評估的正確性與合理性，本研究利用所建模型對3 種不同種類的外來水產(chǎn)動物進行風險評估，各評估對象的詳細情況見表3。

表3 評估對象的詳細信息Tab. 3 Detailed information on the subjects of assessment

2 結果

2.1 各級指標權重的計算與函數(shù)表達式的建立

實驗根據(jù)各級指標權重的計算方法計算出了權重值，確定了各指標間的作用關系，并建立了風險值R計算的最終函數(shù)表達式(全部結果保留小數(shù)點后4 位)：

2.2 3 種水生動物的風險評估的二級指標打分

通過查閱文獻綜述、咨詢專家和采訪與觀察實際養(yǎng)殖地等方法，對3 種外來水產(chǎn)動物鱷雀鱔、錦繡龍蝦、蝦夷扇貝的信息進行收集，對3 個物種的論述內(nèi)容分別見表4、表5 和表6。根據(jù)以上內(nèi)容對3 個物種的各二級指標進行評分，評分結果見表7。

表4 鱷雀鱔評估過程中需論述補充的內(nèi)容Tab. 4 Supplementary discussion content during the assessment process of A. spatula

表5 錦繡龍蝦評估過程中的論述補充內(nèi)容Tab. 5 Supplementary discussion content during the assessment process of P. ornatus

表6 蝦夷扇貝評估過程中的論述補充內(nèi)容Tab. 6 Supplementary discussion content during the assessment process of M. yessoensis

表7 3 個物種的二級指標評分結果Tab. 7 Scores of each secondary index for the three species

2.3 3 個評估對象風險等級的劃分

根據(jù)上述對二級指標的打分情況，經(jīng)過計算獲得3 種水產(chǎn)動物的風險值R和風險登記評級結果(表8)。

表8 3 個物種的風險評估結果Tab. 8 Risk assessment results for three species

本次風險評估中各評估對象的風險等級從大到小的順序：鱷雀鱔＞蝦夷扇貝＞錦繡龍蝦。其中，鱷雀鱔的引進風險等級為高風險，如有必要，必須在有科學的引種策略和風險防控措施的前提下，在海關等相關單位的密切配合下進行有限地引進；蝦夷扇貝的引進風險等級為中風險，在嚴格的管理措施下可以進行規(guī)范引進；錦繡龍蝦的引入風險等級較低，在國家政策允許的條件下可以引進。

3 討論

本風險評估體系是基于國際中廣泛應用的風險評估體系所提出的，具有以下幾個優(yōu)勢：①本體系綜合了物種自身生物風險和傳帶疫情疫病風險兩個大方向，同時又兼顧了經(jīng)濟效益、政策法規(guī)、生態(tài)環(huán)境等其他直接影響外來物種引進的因素；②本模型通過量化指標的方法解決了指標間的不可公度問題，將無法描述清楚的復雜問題轉化為直觀的、以數(shù)字形式呈現(xiàn)的評估結果；③本評估體系通過補充論述的方法，解決了部分復雜指標難以通過簡單打分還原風險狀況的問題，這些論述內(nèi)容在保證打分結果準確性的同時也可成為外來物種引進策略和管理措施的重要基礎；④相比于其他風險評估體系，本體系更加適用于經(jīng)濟類水產(chǎn)動物，而且模型體系中涉及的指標更能反映在實際引進與養(yǎng)殖過程中可能會暴露出的問題。因此，在制訂引種策略與管理措施時可以做到對癥下藥，更為直觀。其存在的不足主要有以下兩點：①本評估體系主要的評估對象為經(jīng)濟類外來水產(chǎn)動物(例如養(yǎng)殖魚蝦、觀賞魚等)，對于水生植物和一些其他引種目的(例如醫(yī)療、生態(tài)環(huán)境改善與修復等)的水生動物，本評估體系與它們之間的適配度不高；②本評估體系對于傳帶疫情疫病風險的評估重點為外來物種可能攜帶的病原生物，不太適用于評估其他可能傳入的有害生物(例如可能會隨引入種一同潛入的有害植物、昆蟲或其他水生動物等)。這些問題會在評估體系的進一步開發(fā)中加以解決。

外來物種的引進與養(yǎng)殖通常以農(nóng)牧漁業(yè)經(jīng)濟發(fā)展為主要目的，但也要考慮許多其他因素，例如食品安全、經(jīng)濟成本、政治因素等，這些因素的重要程度與經(jīng)濟發(fā)展同等重要[27-28]。而且，外來物種與生態(tài)環(huán)境間的關系不能被單純定義為有益或是有害，即使是一些外來的入侵物種，它們同土著種或是非生物環(huán)境之間的關系也一定是一種積極與消極同時存在的相互作用關系[28]。由于各外來物種的種類、商業(yè)用途、物種自身與傳帶病原的傳播途徑等存在巨大差異，這導致它們與生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟、政策法規(guī)、風土人情等因素的關系，也是錯綜復雜的。風險評估作為一個可以客觀評價外來物種的工具，其價值與意義在于為外來物種的管理提供建議與決策：為區(qū)域內(nèi)已經(jīng)存在的外來物種提供科學的養(yǎng)殖或管理方案，對可能造成負面影響(如外來物種入侵或未知疫病暴發(fā))的外來物種的種群情況進行預測并提供監(jiān)測建議，為即將引入的外來物種提供有參考價值的引進策略，同時為各種外來物種管理方案的可行性和有效性進行判斷和預測[7,29-30]。

4 結論

在世界經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天，外來物種入侵仍是農(nóng)林牧漁業(yè)發(fā)展的一大障礙。風險評估作為外來物種風險管理的根基，同時也是眾多國家防控外來入侵物種政策法規(guī)的重要依據(jù)，在控制外來物種入侵的領域中發(fā)揮著無法被替代的巨大作用。本研究將外來水產(chǎn)動物引進與養(yǎng)殖風險評估體系同操作簡單、可信度高的多目標綜合評價方法，即層次分析法相結合，所得評估結果可以為我國外來物種的科學引進、健康養(yǎng)殖提供堅實的理論基礎和可行的管理建議。

（作者聲明本文無實際或潛在的利益沖突）