环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性的时空演变及影响因素分析

高 源 王钧丹

一、引言

海洋渔业是海洋经济发展的支柱型产业之一。近年来，环渤海地区海洋渔业经济快速发展，但渔业资源日趋匮乏、近岸海域环境污染加剧、渔民幸福感低等自然和社会问题也日渐突出，海洋渔业生态系统的脆弱性问题日益突显。目前，海洋渔业生态系统的脆弱性问题已经成为全球变化和可持续发展研究的重要问题。[1-3]

近年来，国内外学者已经对生态脆弱性演进过程、如何还原已经失衡的生态系统环境、如何加强对处于脆弱状态的生态环境等问题开展系列研究。[4-10]在国外研究文献中，J.E.Cinner等[11]分别从环境暴露、生态敏感性、生态恢复潜力、社会敏感度和社会适应等五个维度评价肯尼亚12个珊瑚礁渔业的社会生态系统脆弱性；M.K.Das等[12]依据敏感性、暴露性和适应能力之间的函数关系建立了脆弱性评价指标体系,分析了印度西孟加拉邦内陆渔业的脆弱性；S.Huges等[13]确立了探究珊瑚礁渔业脆弱性的理论框架，进而研究渔业国家的脆弱性指数。国内对海洋渔业的研究处于初始阶段，杨林等[14]建议优化海洋渔业产业结构，同时兼顾经济和生态效益；唐议等[15]认为中国海洋渔业捕捞业处于平稳变化阶段,严格的捕捞制度在一定程度上有助于维持渔业资源的可持续利用；耿爱生等[16]提出渔业工作者的转型极大程度影响海洋渔业的转型。本文则尝试构建环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性指标体系，运用脆弱性函数模型、Arcgis10.2和障碍度模型探究2006—2018年环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性时空演变趋势及其影响因素。

二、环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性指标体系构建

（一）环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性的内涵

基于E.Ostrom[17]提出的社会—生态系统理论框架，环渤海地区海洋渔业生态系统可被看作是由海洋渔业生态子系统、海洋渔业社会子系统以及经济、政治与文化背景3个部分组成的复杂耦合系统，其中海洋渔业生态子系统主要包含海洋渔业产业和海洋渔业环境两个要素，而海洋渔业产业则进一步包括海洋捕捞业、水产科研机构、渔业加工业等。海洋渔业社会子系统则分别包含水产科研机构工作者、渔业投资者、渔民、政策导向、渔业从事者的获得感等。

表1 环渤海地区海洋渔生态系统脆弱性评价指标体系

当前学者普遍从“暴露度—敏感性—应对能力”三个维度解读脆弱性内涵，鉴于此，本文将环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性定义为：该系统面对内部先天不足以及后期外部压力的暴露度、敏感性和应对能力三者相互作用与制衡的结果。其中，暴露度是指环渤海地区海洋渔业生态系统由于海洋自然灾害及社会经济发展导致海域污染的程度；敏感性是指该系统在遭受自然和社会双重因素干扰时能够承受扰动的阈值；应对能力是指这一系统面对自然和社会因素干扰时的适应能力以及系统遭破坏后的恢复速度和能力。

（二）脆弱性指标体系的构建

基于环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性的内涵，借鉴C.Polsky[18]提出的暴露度—敏感性—应对能力作为评估框架，选取9个一级指标和17个二级指标，确立环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性的评价指标体系（见表1）。

三、研究方法

（一）数据来源

本文的研究数据主要来源于《中国海洋统计年鉴》（2006—2018）与《中国渔业统计年鉴》（2006—2018）。

（二）数据标准化处理

不同数据指标的计算方式存在差异，本文对原始数据进行了标准化处理。各项评价指标与上一级指标所属关系存在正向与负向之分。

式中：Mij、Xij、Xjmax、Xjmin分别表示指标的标准值、原始值、最大值、最小值。

数据标准化处理后，分别运用Yaahp Version和Matlab软件对环渤海地区海洋渔业生态脆弱性指标的权重进行测度，两款软件所求得数据的平均值即各项评价指标的权重值（表1），融合主观和客观两种因素，结果更为客观合理。

（三）生态脆弱性评价指数及分级

依照环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性的内涵，结合“暴露度-敏感性-应对能力”评估框架，本文参考H.N.Morzaria-Luna[29]提出的脆弱性计算函数，构建环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性的评价函数模型：

式中，Vj、Pj、Sj、Rj分别表示第j项指标的生态脆弱性指数、暴露度指数、敏感性指数和应对能力指数。

（四）障碍度模型

为探索影响环渤海地区海洋渔业生态脆弱性的主要因素，本文采用障碍度模型对（表1）中的17个二级因素进行计算。障碍度计算模型的公式为：

现假定240 m主跨为等截面梁且两端固结，将240 m梁等分为三等份，通过简单结构受力计算可得，当在主跨跨中1/3部分采用重量约为等效混凝土梁30%的钢箱梁时可减少两固结支点处约1/3的负弯矩，在如此大跨径的连续梁桥上减小端部负弯矩是极其有利的。所以当跨中的钢箱梁段长度越长则支点处产生的负弯矩越小，但钢箱梁的造价远高于混凝土梁，因而在减小主梁关键截面所受弯矩的同时缩短钢箱梁的长度，就能估算出主跨钢箱梁段的最佳长度[7-9]。

图1 2006—2018年环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性、暴露度、敏感性、应对能力指数变化

式中：Wj为第j项指标的权重值，Yij为第j指标的标准值，Nj为第j指标的障碍度值。

四、环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性分析

如图1所示，通过计算，得出了2006—2018年间环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性指数、暴露度指数、敏感性指数和应对能力指数。

（一） 时间变化特征

2006—2008年，环渤海地区海洋灾害发生频率呈平缓下降趋势。三省一市的政府提升了对海域污染治理的投资力度，严格控制入海“三废”的排放量。海洋渔业经济对地区生产总值贡献率较大，各省市政府致力于提高海洋渔业科技水平，增强了治理水平及应对能力，因此，这一时期生态系统比较稳定。

2008—2010年，随着社会经济的快速发展，环渤海地区海洋渔业开发强度持续加大，海洋灾害肆虐，对海洋及近岸区域的渔业生态系统产生巨大的压力，渔业经济深受国际金融危机制约，发展速度放缓。2009年，环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性指数达到0.59，即2006—2018年的第一个峰值年份。

2010—2014年，处在国家“十二五”发展时期，环渤海地区各省市政府积极建设海洋渔业下游产业并以财政投入为依托，广泛招纳高学历人才，应对能力指数保持平稳上升。研究区域的海洋渔业生态系统脆弱性指数逐年递减，并于2013年达到11年间的最低点，即0.39。

2014—2018年，2015年8月11日天津塘沽一处集装箱码头发生一起重大火灾爆炸事件，直接导致周边海域生态系统处于不稳定状态，环渤海地区生态系统脆弱性指数于2015年达到最大峰值0.71。随着各省市政府共同治理入海污染物，2016年生态系统脆弱性指数明显回落，环渤海地区生态系统并未进一步恶化。

（二）空间变化特征

依据计算结果，结合均值标准差分类统计法[30]，确定环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性的评价标准（表2）。

1.河北省属于“低—中—中”型脆弱区域。近十一年来，随着河北省海洋渔业体系愈加成熟，近岸海域一、二类水质占比平缓下降，直排入海的工业污染物致使近岸海域渔业生态系统处于亚健康状态，严重制约了海洋捕捞业的发展。但随着河北省海洋经济转型发展，2016年河北省海洋渔业科研经费投入为2.4千万元，是2006年投入额的6倍，海洋渔业的科技水平不断提高，缓和了因暴露度和敏感性导致海洋渔业生态系统的脆弱性的增长。

表2 环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性评价标准Tab.2 Criteria for vulnerability assessment of marine fishery ecosystems in Bohai Rim

2.天津市属于中—中—较高型脆弱区域。天津市受最主要的海洋灾害即风暴潮灾害和赤潮灾害的影响较小，但城市化进程的加快促使第二、三产业和人口进一步向沿海地区集聚，工业固体废物的增多严重加剧海洋环境的污染程度，海洋环境承载能力显著下降。此外，海洋捕捞开发强度的增加进一步激化了用海矛盾，导致海洋渔业生态系统脆弱性程度进一步加强。

3.辽宁省属于中—中—中型脆弱区域。随着辽宁沿海经济带“五点一线”发展战略的实施，政府加大了对海洋环境自然保护区的投资和治理力度，有效降低了因海洋渔业资源日趋匮乏、海洋渔业科技化程度低和渔民幸福感低所导致的脆弱性指数升高问题。因此，近十一年，辽宁省表现为平稳型的中度脆弱型区域。

4.山东省属于中—较高—高度型脆弱区域。山东省作为海洋捕捞大省，从2009年便进入海洋渔业经济高速发展阶段，2018年的海洋捕捞量高达294万吨，社会经济发展对海洋渔业资源的依赖程度愈来愈高，与此同时，渔业资源匮乏、近岸海域环境质量恶化加剧了生态系统的不稳定性。风暴潮和赤潮灾害在山东省海域频繁发生，造成较大的海洋灾害损失。以上因素促使山东省海洋渔业生态系统逐步向高度脆弱性转变。

图2 2006—2018年环渤海地区海洋渔业生态脆弱性等级空间分布

五、环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性的影响因素

如表3所示，根据公式（4），计算得出2006—2018年环渤海地区各省市海洋渔业生态系统脆弱性的障碍度值，将数值按降序排列，选出各省市前三位影响因素，最终得出2006—2018年环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性的影响因素。2006—2018年间环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性主要影响因素多集中于暴露度和应对能力层面，尤其侧重于海洋渔业社会子系统。环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性的变化主要体现在两方面。一是受到自然条件影响，辽东湾、渤海湾以及莱州湾因其逶迤曲折的海岸线和特殊盆地构造致使沿海地区多次遭受风暴潮、赤潮等海洋灾害的威胁，同时环渤海地震带影响该区域地壳运动，进而改变海洋地貌，引起气温、鱼类栖息地和海洋水体的变动，深刻影响着环渤海地区海洋渔业的可持续发展。二是环渤海地区海洋渔业生态系统深受人类活动的影响，随着经济社会飞速发展，沿海地区生产生活污水大量倾排入海，过量的不可降解及强腐蚀性物质远远超过海水自净能力，造成严重水体污染；围海造陆、海上机场、海底隧道、海上油气开发等工程挤占原有的滩涂和海域面积，压缩鱼类等海洋生物生存空间；过度的捕捞打乱鱼类生存规律，进而加剧渔业资源的枯竭。

河北省在追求经济效益时，应积极进行海洋渔业产业供给侧结构性改革以减少废气、废水、固体废弃物的排放。同时，加强对海洋渔业产业三废的处置力度，提高处置效率，充分借鉴发达国家先进的科学处理技术和管理经验，引进相关的机器设备。

天津市应加积极开发实时监测入海口污染物排放的预警系统，市政府的财政支出切实保证近岸海域环境治理的达标度以及监督相关产业实现清洁生产。应将投资焦点集聚在新型海洋渔业产业的发展上，推动海洋渔业产业转型，在实现产业结构多元化的同时提高投资效率。通过提高渔民劳动补助、完善社会医疗保障制度，切实解决渔民的生计问题。

辽宁省应积极响应“科技兴渔”战略，确保海洋渔业科研经费的稳步增长，增加有关“海洋渔业”的课题基金及项目，切实提高本省海洋渔业的科技水平。同时，控制入海口的工业污染废水排放量，建立相应的海洋灾害监测与预警机制，发展海洋经济的同时更注重海洋生态健康状况。

山东省作为渔业大省应加速推进海洋渔业产业结构优化升级，实现海洋渔业经济发展新常态，寻找新的海洋渔业经济增长点。由于受风暴潮、赤潮等海洋灾害影响较大，应建立相应的海洋灾害监测与预警机制，将海洋灾害损失降到最低。

表3 2006—2018年环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性的影响因素

六、结论与讨论

本文界定了环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性的内涵，构建了“暴露度—敏感性—应对能力”的脆弱性评价指标体系。通过环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性时空变化特征及主要影响因素分析，得出以下主要结论。

1.在时间尺度上，2006—2018年间环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性以2008年和2015年为峰值年份，并呈现“平稳上升—平稳下降—大幅上升”的阶段性变化特征。

2.在空间视角上，环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性表现为由北向南缓慢提高的变化特征。按脆弱性降序排列依次是：线性上扬的山东省、波浪式上升的天津市和辽宁省以及平稳型的河北省。环渤海地区形势不容乐观，如不加强对海洋渔业生态系统脆弱性的重视和治理，未来将逐步恶化。

3.通过计算和选择环渤海地区海洋渔业生态系统脆弱性的主要影响因素，结合各省市实际情况，环渤海地区应加快建立相应的海洋灾害预报警机制，加大对海域污染和渔业废弃物的治理力度，增加海洋渔业科研经费投入，在海洋渔业资源约束背景下稳步提升渔民收入，实现环渤海地区海洋渔业的可持续发展。