海州湾海洋牧场生态健康评价

赵新生，孙伟富，任广波，马 毅

(1.连云港市海域使用保护动态管理中心， 江苏 连云港 222001； 2.国家海洋局第一海洋研究所，以山东 青岛 266061)

海洋牧场是指在一个特定的海域里，为了有计划地培育和管理渔业资源而设置的人工渔场。海洋牧场需要营造一个适合海洋生物生长与繁殖的生境，并进行水生生物放流(养) ，再由所吸引来的生物与人工放养的生物一起形成人工渔场，依靠一整套系统化的渔业设施和管理体制，将各种海洋生物聚集在一起。建立可以人工控制的海洋牧场，其主要目的是确保作为渔业生产基础的水产资源的稳定和持续增长，保护海洋生态，实现可持续生态渔业。

世界各国在海洋牧场建设方面都开展了大量工作：日本1971年提出海洋牧场的构想，1977-1987年开始实施“海洋牧场”计划，并建成了世界上第一个海洋牧场--日本黑潮牧场；韩国1998 年开始实施“海洋牧场”计划，2007年6月在庆尚南道统营市建成了核心区面积约20平方千米的海洋牧场；美国1968年提出建设海洋牧场计划，1972年付诸实施，1974年在加利福尼亚海域利用自然苗床，培育巨藻，取得效益。我国的海洋牧场建设还处于起步阶段，20世纪80年代提出了建设海洋牧场的设想，到90年代初期建成24个试验点，取得了较好的经济效益，至20世纪末中国海洋牧场的开发仅限于投放规模较小的人工鱼礁，对沿岸渔业影响甚微，进入21世纪，海洋牧场开发受到重视，科学研究不断深入。

在社会经济和人类发开活动等影响下，海洋牧场在高效利用沿岸海域和积极发展增养殖业等方面产生了一定的经济效益，但同时其受到的生态压力也日益增大，生态健康遭受威胁，研究海洋牧场的生态健康状态，对恢复和增加渔业资源、保护海域环境、促进渔业资源和生态环境可持续发展具有重要的意义。海洋牧场生态健康评价的理论与技术问题一直是国内外研究的热点，近年来，基于层次分析法的生态健康评价研究较多且较为成熟，本研究借鉴前人生态健康评价的成果，结合海州湾海洋牧场的性状，构建海州湾海洋牧场生态健康评价体系，利用层次分析法对海洋牧场进行生态健康评价。

1 研究区与研究方法

1.1 研究区

海州湾宽42 km，岸线长87 km，海湾面积876 km2，位于暖温带向北亚热带过渡的近岸浅海区域，潮汐为正规半日潮，年平均气温14.3 ℃，盐度全年在24‰～30‰之间变化。沿岸较大入海河流17条，海区水质肥沃，海洋生物种类繁多，海州湾渔场是我国著名的八大渔场之一。据鉴定，海州湾独特的生态系统拥有370多种植物，200多种鱼类，100余种软体动物，虾类30 种，蟹类38种，此外两栖类、爬行类、哺乳类海岛上都有发现。是海参、鲍鱼、扇贝等珍贵海产品在江苏沿海的唯一产地，珍贵的岩礁鱼类如鲷类、六线鱼等在国内外都有一定的声誉。鉴于海州湾独特的地理位置和丰富的生态资源，我国先后在海州湾海域成立了前三岛海珍品增养殖保护区、中国对虾国家级水产种质资源保护区、海州湾海湾生态系统与自然历史遗迹国家级海洋特别保护区，以期合理保护与开发利用海州湾的生态资源与环境。

1.2 研究方法

层次分析法(Analytic Hierarchy Process，简称AHP)是将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。该方法是20世纪70年代初美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂，在为美国国防部研究“根据各个工业部门对国家福利的贡献大小进行电力分配”课题时，基于网络系统理论和多目标综合评价方法提出的一种层次权重决策分析方法。

2 指标体系建立与生态健康指标赋值

2.1 指标体系建立

根据代表性、科学性、相互独立性和数据可操作性等原则，通过定性和定量的方法，建立海州湾海洋牧场生态健康评价指标体系，将指标体系分为4层，如图1所示：目标层为海州湾海洋牧场生态健康评价(A)；准则层为水质环境(B1)、生物资源(B2)和外来压力(B3)；指标层为水色(C1)、水文(C2)、无机氮(C3)、硫化物(C4)、硅酸盐(C5)、浮游植物(C6)、浮游动物(C7)、游泳生物(C8)、底栖生物(C9)、自然灾害(C10)和人为活动(C11)；水色(C1)细化为悬浮物(D1)、溶解氧(D2)和叶绿素(D3)，水文细化为水温(D4)、透明度(D5)和盐度(D6)，无机氮细化为硝酸盐氮(D7)、氨氮(D8)、亚硝酸盐氮(D9)，自然灾害细化为寒潮(D10)和台风(D11)，人为活动细化为港口(D12)和旅游(D13)。

2.2 生态健康指标赋值

评价指标确立后，根据海州湾海洋牧场所在区域特点以及现场调查得到的实测数据，设定海洋牧场各要素的评价指标，分为四个等级，各个等级的评分标准为：4—好；3—一般；2—较差；1—很差，由此得到评分向量V=(4，3，2，1)T。对评价指标C1，C2，……，Cn。中任一Ci作出得分评定时，存在一个响应的隶属度向量Ri，用以表征实际指标参数对于四个级别的隶属关系，表示为Ri=( ri1，ri2，ri3，ri4 )，以海水透明度对水文的影响为例：一年中有0.2概率的透明度达到好，0.2的概率为一般，0.2的概率为较差，0.4的概率为很差，则Ri=(0.2，0.2，0.2，0.4)，那么透明度的指标值：Ai=V*Ri=(4，3，2，1)T*(0.2，0.2，0.2，0.4)=2.2，据此我们可以得到所有评价指标的指标值。

图1 海州湾海洋牧场生态健康评价指标层次结构

参照《海水水质标准》[1]、《渔业水质标准》[2]、叶绿素含量[3]等标准，得出各指标值及对应的隶属关系Ri，见表1。

3 生态评价

3.1 权重确定

采用1～9及其倒数标度法(见表2)对指标体系中的各指标进行两两比较建立判断矩阵，判断矩阵建立后，要进行一致性检验。

一致性检验CR是将一致性指数CI和平均一致性指标RI进行比较的结果，判断矩阵的一致性检验CR<0.1时，判断矩阵具有满意的一致性。

一致性指标

(1)

最大特征根

(2)

一致性比例

式中RI为平均随机一致性指标，见表3：

计算权重时，首先计算判断矩阵每一行元素的乘积(式4)，所得乘积开n次方(式5)，对特征向量归一化得到即指标权重[4](式6)。

(4)

(5)

(6)

根据上述方法，得到各指标权重，见表4.

表4 海州湾海洋牧场判断矩阵Tab.4 Haizhou Bay marine ranching judgment matrix

3.2 综合评价

海洋牧场生态健康综合评价需要计算每一指标层的综合指标权重，利用指标综合权重与指标值相乘并归一化得到综合值CEI。

指标综合评价指标值

(7)

综合值

CEI=Z/Z0

(8)

公式8中Z0为理想值，即取每一个因子在最高等级下的指标值。

参照CEI分级标准，将海州湾海洋牧场CEI分为

5级[5]，见表5。

参照海州湾海洋牧场CEI分等定级标准和生态健康评价计算方法，得到海州湾海洋牧场各指标的综合值，见表6。

表6 海州湾海洋牧场健康评价指标综合值

由上表可计算海州湾海洋牧场的综合评价分值约为0.68，生态环境健康级别属于中。

4 结语

海洋牧场生态健康评价是海洋牧场生态保护的基础，本文利用AHP方法进行海州湾海洋牧场的生态健康评价，结果表明：

(1)在准则层中，水质环境对目标层的影响最大为0.65，生物资源的权重次之，为0.28，外来压力的权重最小，为0.07。在指标层综合权重中，对海州湾海洋牧场生态状况影响最大的是溶解氧，其权重为0.2016，浮游植物次之，权重为0.1568，影响力最小的是寒潮，其权重为0.002，亚硝酸盐氮次小，权重为0.007。

(2)海州湾海洋牧场综合评价指数CEI=0.68，生态健康状况为中。

(3)目前，国内对于生态健康评价还没有统一的标准，权重的确定和分级的标准也具有一定的主观性，这会造成生态评价的结果具有一定的局限性，在未来的研究中，需要加强指标分级和权重确定的量化研究。

[1] GB 3097-1997， 中华人民共和国国家标准-海水水质标准 [S].

GB 3097-1997， The National Standard of the People’s Republic of China-Sea Water Quality Standard [S].

[2] GB 11607-1989， 中华人民共和国国家标准-渔业水质标准 [S].

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

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