外来水产动物引进的风险评估体系的构建与应用

张旭昕， 杜和禾， 曹贞洁， 吴 莹， 周永灿， 孙 云*

(1. 海南大学，三亚南繁研究院，海南 三亚 572022；2. 海南大学，海洋科技协同创新中心，海南 海口 570228)

我国的水产养殖业正处于健康稳定的绿色发展阶段[1]，除了对本土水产生物资源的合理利用外，国外优良水产动物品种的引进与养殖也同样发挥着重要作用。但与本土物种不同，引进的外来物种更像是一把 “双刃剑” ，若疏于管理，则极有可能成为外来入侵物种(invasive alien species，IAS)并造成生物入侵，其产生的经济损失甚至可以与火灾、洪水等自然灾害相提并论[2]。生物入侵是指某种生物经人类有意或无意的活动后被带入其自然扩散机制和生物地理屏障所在范围之外的地区，并对该地区的生态环境、社会经济和公共卫生安全产生威胁的现象[3]。与我国陆生生态系统相比，我国水生生态系统更易遭到外来物种的入侵，它们通过捕食、杂交、竞争等方式危害土著种与非生物环境[4]，使我国部分河流、湖泊和海洋内的生物多样性降低，本地生物群落的结构和水域内的生态环境遭到破坏[5]，进而对水产养殖、航运贸易、休闲娱乐等人类社会活动产生十分不利的影响[6]。

为应对由于外来物种引进所引起的生物入侵问题，国内外把风险评估(risk assessment，RA)作为加强对外来物种入侵风险分析与管理的一项重要措施[3,7]。外来物种风险评估通常是对外来物种的进入、定殖、传播、危害、管理等方面进行评估，目的在于制订更为合理的引进与养殖策略，进而消除或减少外来物种入侵所带来的危害[8]。构建科学精准的评估指标体系是对外来物种风险评估的核心环节，评估指标体系应在符合生物入侵过程与机制的同时，具备科学性、准确性、可操作性与普适性。根据风险评估体系的不同处理方式，将其分为定量评估、半定量评估和定性评估三种[9]。

层次分析法(analytical hierarchy process，AHP)由美国运筹学科学家萨蒂(Saaty)于20 世纪70 年代提出[10]，经过40 多年的研发，AHP 已被广泛运用于几乎所有与多准则决策(multi-criteria decision making，MCDM)相关的应用中，以其简单、灵活、严谨和可操作性强等优势，成为最主流的分析方法之一[11]。AHP 最初被应用于工业生产和经济管理，近年来逐渐拓展到农业生产、生态资源利用与保护、自然灾害预测与防控等领域[12-14]。随着AHP 的不断发展，改进层次分析法、模糊层次分析法和灰色层次分析法等多种针对不同分析特征和对象的分析方法相继出现，提高了AHP 的灵活性与使用广度[15]。

在过去几十年里，国内外学者对外来物种入侵的研究兴趣大增。随着研究的逐渐深入，人们基于各外来物种的生物学特性、种群特点和入侵模式，提出了一些外来物种风险评估体系，部分评估体系如今依旧被众多国家广泛使用，例如，基于澳大利亚杂草评估系统改编的水生动物评估体系FISK (fish invasiveness screening kit)和FIISK (freshwater invertebrate invasiveness scoring kit)，它们的评估对象分别为外来鱼类和外来水生无脊椎动物，如今仍在更新并被部分欧美国家广泛使用[16-17]。在我国，外来种水生动物的风险评估及其相关研究经历了二十余年的发展，在我国相关水生动物引进与管理工作中发挥着重要作用，吴文广等[18]所构建的莱州湾外来泥螺(Bullacta exarata)生态安全风险评估体系，其科学的风险评价指标框架和对外来泥螺生态风险的精准分析，为外来泥螺的引进监督和养殖管理提供了强有力的理论依据。刘泽天等[19]将德尔菲法同层次分析法巧妙结合，构建了新加坡石斑鱼虹彩病毒(Singapore grouper iridovirus, SGIV)发生风险评估模型，在石斑鱼虹彩病毒综合防治领域取得较大突破。林强等[20]则是利用所建立的养殖牡蛎副溶血性弧菌(Vibrio parahaemolyticus)风险评估模型，分别计算出了某养殖场春夏秋冬副溶血性弧菌感染发生风险的概率，在牡蛎养殖的病害防控应用中具有重要意义。但是，面对我国水产养殖业的发展与当今市场日益多变的复杂需求，外来种水产动物的风险评估及其相关研究领域依然存在着些许问题，例如应用研究相比于理论研究较为滞后，实际使用的灵活性与便捷性存在不足等问题。相比于过去文章中所介绍的评估体系，本研究的亮点在于在一定程度上提高了风险评估体系对于不同类型水产动物的普适性，同时融入了对输出国水产动物疫病的综合处理能力和相关政策法规的讨论。

本研究基于层次分析法建立外来水产动物引进的风险评估模型，并对我国现存的3 种外来水产动物鳄雀鳝(Atractosteus spatula)、锦绣龙虾(Panulirus ornatus)和虾夷扇贝(Mizuhopecten yessoensis)进行定量风险评估，其评估结果可为上述3 种外来水产动物引进与养殖的风险管理提供理论依据。本研究的主要目的：①构建可兼容物种自身风险和传带疫病风险两个方面的外来水产动物引进的风险评估体系；②结合实际水产动物的引种情况和相关政策法规，优化目前现有的定性或半定量的外来水产动物相关风险评估体系；③填补我国水生生态系统外来物种风险管理的相关研究空缺。

1 材料与方法

1.1 风险评估体系的指标构成

为分析外来水产动物在引进与养殖中可能存在的风险，本研究将基于定量评估方法展开，从其自身生物风险和传带疫情疫病风险两方面，结合风险可能存在的危害与影响和风险防控管理办法等因素确定风险评估的指标。其中，外来种自身生物风险方面包含对外来种自身的生物学特性和生态风险的评估与分析，例如外来种的引入是否会对现有的地方种和生态环境构成威胁；而传带疫情疫病风险包含对外来种可能携带的病原生物的评估与分析，例如相关政策法规能否对安全引种提供坚实保障和病原暴露的危险性评估等；风险产生的危害与影响包含外来种造成生物入侵或相关病害暴发后的后果及对人类健康、社会经济、生态环境等因素的影响；相关风险管理办法包含对外来物种监测与管理措施的可行性，对相关病害的诊断、治疗和防控办法的完善性(成本、效果及其他负面影响等)[21-24]。参考国内外先进风险评估体系，实验确定了外来水产动物引进的风险评估体系的指标，共包含6 个一级指标(即6 个风险评估模块，分别是外来种生物学特征R1、外来种生态风险R2、病原生物入境R3、病原生物暴露R4、危害与影响R5 和外来种风险防控R6)和30 个二级指标(图1～图6)。

图1 外来种生物学特征评估模块R1Fig. 1 Exotic species biological characterization assessment module R1

图2 外来种生态风险评估模块R2Fig. 2 Ecological risk assessment module for exotic species R2

图3 病原生物入境评估模块R3Fig. 3 Pathogen entrance assessment module R3

图4 病原生物暴露评估模块R4Fig. 4 Pathogen exposure assessment module R4

图5 危害与影响评估模块R5Fig. 5 Hazard and impact assessment module R5

图6 外来种风险防控评估模块R6Fig. 6 Exotic species risk prevention and control assessment module R6

1.2 各级指标的量化赋值标准和评判依据

本评估体系的突出特点是具有较为清晰明确的赋值标准和评判依据，可以增加评估结果的准确性。本体系将全部二级指标划分为6 个等级，风险程度由低到高依次为：0 (可忽略风险)、1 (极低风险)、2 (微弱风险)、3 (中等风险)、4 (较高风险)和5 (极高风险)，使用者可根据文献资料和专家意见，对各二级指标进行打分，各二级指标的具体评判细则见表1。同时，为了消除主观因素所带来的评估结果偏差，本体系设置了针对各分值的更为明确的赋值标准与细则(表2)，使用者可在各分值的赋值标准与细则中寻找符合条件的分值，最后，结合实际情况进行打分，各分值的赋值标准与细则见表2。

表1 各二级指标的评判细则Tab. 1 Assessment rules and assignment criteria for each secondary index

表2 各分值的评判标准与细则Tab. 2 Assignment criteria and rules for each score

1.3 各级指标权重的计算

层次分析法最关键的步骤之一是通过建立精确的成对比较矩阵来计算不同层次指标权重，其具体步骤：①首先，确定了决策目标(即外来水产动物引进的风险评估)，依次构建决策层、准则层与方案层；②对各个同级指标的重要程度进行比较与打分，然后对打分结果进行讨论和归纳，制作两两判别矩阵，分别计算，得出权重数值；③验证权重系数分配的合理性，利用MATLAB 软件计算判断矩阵最大特征根λmax，计算一致性指标CI 对矩阵的一致性检验进行判断，再根据平均随机一致性指标RI 与一致性指标CI 作商所得的结果，即随机一致性比率判断权重系数的分配是否合理(＜0.1 即为合理)[24-25]。

风险评估指标之间的作用关系可根据其贡献分为连乘关系、累加关系和替代关系等[25]，由于本体系中各级指标之间互不依赖且独立地对上一级指标的数值大小做出贡献，故其关系均为累加关系。

1.4 风险等级的设定

参考国际上现行的有害生物等级划分体系[26]和我国水生生物分级管理的需要，同时结合本风险评估模型体系的具体情况，将风险等级的数值(即风险值)用R表示并设定了风险等级，具体如下：当0≤R≤1 时，为可忽略的风险，可以引进外来物种；当1＜R≤2 时，为低风险，在国家政策允许的情况下可以外来物种进行引进；当2＜R≤3 时，为中风险，要在海关等相关部门的严格管理下对外来物种进行有限制地引进；当3＜R≤4 时，为高风险，不建议引进，如需进行引进，则必须同海关等相关部门进行密切沟通，在制订严密的引种策略与风险防控措施的情况下对外来物种进行规范引进；当4＜R≤5 时，为极高风险，在任何情况下都不能进行引进，如有相关单位或个人擅自引进、释放或丢弃外来物种，将依法追究其刑事责任。

1.5 外来水产动物引进与养殖风险评估模型的验证

为验证上述风险评估模型体系在实际外来水产动物引进的风险评估的正确性与合理性，本研究利用所建模型对3 种不同种类的外来水产动物进行风险评估，各评估对象的详细情况见表3。

表3 评估对象的详细信息Tab. 3 Detailed information on the subjects of assessment

2 结果

2.1 各级指标权重的计算与函数表达式的建立

实验根据各级指标权重的计算方法计算出了权重值，确定了各指标间的作用关系，并建立了风险值R计算的最终函数表达式(全部结果保留小数点后4 位)：

2.2 3 种水生动物的风险评估的二级指标打分

通过查阅文献综述、咨询专家和采访与观察实际养殖地等方法，对3 种外来水产动物鳄雀鳝、锦绣龙虾、虾夷扇贝的信息进行收集，对3 个物种的论述内容分别见表4、表5 和表6。根据以上内容对3 个物种的各二级指标进行评分，评分结果见表7。

表4 鳄雀鳝评估过程中需论述补充的内容Tab. 4 Supplementary discussion content during the assessment process of A. spatula

表5 锦绣龙虾评估过程中的论述补充内容Tab. 5 Supplementary discussion content during the assessment process of P. ornatus

表6 虾夷扇贝评估过程中的论述补充内容Tab. 6 Supplementary discussion content during the assessment process of M. yessoensis

表7 3 个物种的二级指标评分结果Tab. 7 Scores of each secondary index for the three species

2.3 3 个评估对象风险等级的划分

根据上述对二级指标的打分情况，经过计算获得3 种水产动物的风险值R和风险登记评级结果(表8)。

表8 3 个物种的风险评估结果Tab. 8 Risk assessment results for three species

本次风险评估中各评估对象的风险等级从大到小的顺序：鳄雀鳝＞虾夷扇贝＞锦绣龙虾。其中，鳄雀鳝的引进风险等级为高风险，如有必要，必须在有科学的引种策略和风险防控措施的前提下，在海关等相关单位的密切配合下进行有限地引进；虾夷扇贝的引进风险等级为中风险，在严格的管理措施下可以进行规范引进；锦绣龙虾的引入风险等级较低，在国家政策允许的条件下可以引进。

3 讨论

本风险评估体系是基于国际中广泛应用的风险评估体系所提出的，具有以下几个优势：①本体系综合了物种自身生物风险和传带疫情疫病风险两个大方向，同时又兼顾了经济效益、政策法规、生态环境等其他直接影响外来物种引进的因素；②本模型通过量化指标的方法解决了指标间的不可公度问题，将无法描述清楚的复杂问题转化为直观的、以数字形式呈现的评估结果；③本评估体系通过补充论述的方法，解决了部分复杂指标难以通过简单打分还原风险状况的问题，这些论述内容在保证打分结果准确性的同时也可成为外来物种引进策略和管理措施的重要基础；④相比于其他风险评估体系，本体系更加适用于经济类水产动物，而且模型体系中涉及的指标更能反映在实际引进与养殖过程中可能会暴露出的问题。因此，在制订引种策略与管理措施时可以做到对症下药，更为直观。其存在的不足主要有以下两点：①本评估体系主要的评估对象为经济类外来水产动物(例如养殖鱼虾、观赏鱼等)，对于水生植物和一些其他引种目的(例如医疗、生态环境改善与修复等)的水生动物，本评估体系与它们之间的适配度不高；②本评估体系对于传带疫情疫病风险的评估重点为外来物种可能携带的病原生物，不太适用于评估其他可能传入的有害生物(例如可能会随引入种一同潜入的有害植物、昆虫或其他水生动物等)。这些问题会在评估体系的进一步开发中加以解决。

外来物种的引进与养殖通常以农牧渔业经济发展为主要目的，但也要考虑许多其他因素，例如食品安全、经济成本、政治因素等，这些因素的重要程度与经济发展同等重要[27-28]。而且，外来物种与生态环境间的关系不能被单纯定义为有益或是有害，即使是一些外来的入侵物种，它们同土著种或是非生物环境之间的关系也一定是一种积极与消极同时存在的相互作用关系[28]。由于各外来物种的种类、商业用途、物种自身与传带病原的传播途径等存在巨大差异，这导致它们与生态环境、社会经济、政策法规、风土人情等因素的关系，也是错综复杂的。风险评估作为一个可以客观评价外来物种的工具，其价值与意义在于为外来物种的管理提供建议与决策：为区域内已经存在的外来物种提供科学的养殖或管理方案，对可能造成负面影响(如外来物种入侵或未知疫病暴发)的外来物种的种群情况进行预测并提供监测建议，为即将引入的外来物种提供有参考价值的引进策略，同时为各种外来物种管理方案的可行性和有效性进行判断和预测[7,29-30]。

4 结论

在世界经济飞速发展的今天，外来物种入侵仍是农林牧渔业发展的一大障碍。风险评估作为外来物种风险管理的根基，同时也是众多国家防控外来入侵物种政策法规的重要依据，在控制外来物种入侵的领域中发挥着无法被替代的巨大作用。本研究将外来水产动物引进与养殖风险评估体系同操作简单、可信度高的多目标综合评价方法，即层次分析法相结合，所得评估结果可以为我国外来物种的科学引进、健康养殖提供坚实的理论基础和可行的管理建议。

（作者声明本文无实际或潜在的利益冲突）