發布時間：2019-12-09所屬分類：管理論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要: 海洋為人類生存和社會經濟發展提供了重要的資源和環境條件，海洋生態適宜性研究能夠評定海域的固有屬性對生態保護和開發利用的適宜等級和潛力-限制因素. 本研究以典型的海島區洞頭為例，構建了海洋生態適宜性評價的空間分析模型，計算得到其空間分布，
摘要: 海洋為人類生存和社會經濟發展提供了重要的資源和環境條件，海洋生態適宜性研究能夠評定海域的固有屬性對生態保護和開發利用的適宜等級和潛力-限制因素. 本研究以典型的海島區洞頭為例，構建了海洋生態適宜性評價的空間分析模型，計算得到其空間分布，進而開展了生態適宜度的功能分區; 據此劃分了洞頭區的生態管控空間，判斷了未來海域資源保護和開發利用管理的主導方向，提出了各管控區發展的資源優勢及限制性因素. 結果表明，洞頭海域按照生態適宜度值的高低可以清晰地劃分為重點保護區、一般保護區、適度開發區和優化開發區等 4 類功能區，分別占區域總面積的 23% 、50% 、18% 和 9% ; 前兩者為生態保護及恢復的重要區域，后兩者是未來海洋資源開發利用的主要區域; 4 類區域可以歸并為生態保護、農漁業養殖、城鎮開發 3 類管控功能區. 本研究對開展海洋生態功能區劃、協調海洋資源開發與區域生態保護的關系、構建基于生態系統的海洋綜合管理模式具有重要意義.
關鍵詞: 海洋環境科學; 生態系統管理; 海洋生態適宜性; 空間分析模型; 溫州洞頭
“生態適宜性”這一概念源于土地資源利用與規劃，并廣泛應用于農業、動植物生境適宜性分析、保護區選址、景觀規劃、養殖區區劃和環境影響評價等領域[1-9]，是空間規劃的重要工具. 目前，主流的陸域研究將其定義為: 由區域生態系統具有的氣象水文、地質結構、地形地貌、土地資源、礦產資源和動植物等自然屬性以及景觀、文化等人文特征所決定的，對某種持續性用途的適宜或限定性程度[10]. 生態適宜性評價是指根據規劃對象或評價單元的尺度獨特性、抗干擾性、生物多樣性、空間效應等[11]，通過分析特定生態系統的自然要素和社會經濟屬性，因地制宜地給出資源與環境質量在符合生態學規律下的評價和空間地域分布，指導區域生態區劃，協調人類社會經濟活動與自然生態過程間的關系[12].
海洋生態系統是一個復雜的適應性系統，具有連續性、流動性和脆弱性的特征[13-15]. 基于陸域生態系統的相關研究，海洋生態適宜性被定義為由海洋生態系統具有的地質、地貌、水文、氣象、景觀等自然屬性和人口、經濟、區位等社會屬性所決定的，對區域可持續發展的生態學需求滿足程度和適應能力[16]. 其內涵可以從價值和價值限制兩個方面進行理解: 既需要根據海洋資源的生態價值來判定其在生態保護方面的適宜性程度，又應當從海洋資源的價值出發，分析其對某種特定開發利用方向的限定性程度.
當前，關于生態適宜性的量化研究多集中在陸域生態系統，海域相關研究仍處于探索階段，側重基于特定生物指數的生境適宜度評價，或半定量的宏觀框架構建，缺乏對影響海洋資源開發利用的生態因子的量化研究. 本研究以浙江省溫州市洞頭區管轄海域為例，在建立區域海洋生態適宜性評價指標體系的基礎上，對海域的自然、環境、經濟、社會等屬性開展了空間定量評價，據此劃定了不同開發與保護適宜性等級下的功能分區，識別了各功能區海洋資源開發的基礎優勢和制約因素，提出了針對性的生態系統管控策略.
1 數據資料與方法
1. 1 研究區與數據
洞頭( 27° 41' 19″ ～ 28° 01' 10″N，120° 59' 45″ ～ 121°15'58″E) 位于浙南沿海甌江口外，是全國 14 個海島縣( 區) 之一. 全區現轄北岙、東屏、元覺、霓嶼、靈昆 5 個街道，大門鎮和鹿西鄉，陸地面積約 153. 3 km2 ，海域面積為 2 708. 7 km2 . 在綜合考慮海洋自然地理、沿海行政區劃以及相關數據范圍的基礎上，確定本研究的評價對象為浙江省溫州市洞頭區所轄的 2 個鄉鎮和 4 個街道( 原洞頭縣 2015 年撤縣設區前的區域，不包括新增的西部靈昆街道) ( 圖 1) . 研究所用的數據包括洞頭區基礎地理信息數據、海島海岸線數據、保護區、重要景區數據等; 生態環境數據來源于 2015 年春秋兩季實測結果，將 35 個站位數據進行空間插值; 社會經濟數據來源于溫州市和洞頭區 統 計 年 鑒、海 洋 公 報、漁 業 公 報; DMSP /OLS 2013 年夜間燈光數據來源于美國國家地球物理數據中心( National Geophysical Data Center) ; 政策、規劃信息來源于洞頭區海洋與漁業局、環保局、規劃局、港航局等提供的洞頭總體規劃、岸線保護規劃、風景名勝區總體規劃等文本資料.
1. 2 研究方法
目前典型的生態適宜性評價方法包括生態因子疊置法，邏輯規則組合法和格局-過程模型法[11]. 考慮到海洋生態系統的變化具有更大的不確定性[17-18]，本研究選擇采用多指標綜合評價和層次分析相結合的方法: 即在建立區域生態適宜性指數模型的基礎上，通過各生態因子的空間化圖層表達，加權疊置得到區域內部柵格單元生態適宜程度的現狀值，進而劃分適宜性等級，確定評價單元對開發或保護的適宜性和限制性.
1. 2. 1 適宜性指數模型 采用 0 ～ 5 連續尺度的海洋生態適宜性評價指數 ESI，在 ArcGIS 中運算得到海洋生態適宜性評價結果.具體計算公式如下:
遵循客觀性、完整性和可操作性等原則，從海洋生態環境適宜性和海洋社會經濟適宜性兩方面，構建了本研究海洋生態適宜性的評價指標體系[19-23].指標體系分為目標層、準則層、要素層，共計 4 個一級指標，14 個二級指標( 表 1) . 各指標方向性確定所依據的基本前提是: 生態環境質量越好的海域越不應該進行開發活動，因為它的生態價值更高，對海洋及海岸帶經濟發展的支撐作用更強，大規模開發活動造成的不可逆的生態價值損失也更大; 而社會經濟條件相對優越的地區，進行海洋資源環境開發利用的綜合成本比較小，認為其生態保護的價值相對較低，開發利用的綜合效益更高.
1. 2. 2 指標因子量化與標準化 從表 1 可知，要素層指標的量化方法可分為三大類: ①通過簡單的數學或地圖運算量化. 如自然岸線保有率、海域利用面積比例、海洋經濟產業增加值等，均可利用基礎數據矢量化或者進行簡單的空間疊置運算得到. ②利用數學模型量化. 如生物多樣性指數、環境質量、凈初級生產力等利用相應的數學公式和插值方法進行空間量化. ③綜合多種方法進行量化. 如重要保護價值，用生態敏感區和重要保護對象的空間分布來表示. 本研究中主要考慮了洞頭國家級海洋公園、南北爿山省級海洋特別保護區、砂質岸線和洞頭境內重要風景名勝區，采取半定量的方式確定各類型的生態保護重要性分值. 重要節點可達性考慮選取市 ( 縣城、主要鄉鎮) 中心、機場、縣級以上的大型車站、重要碼頭、漁港( 中心漁港和一級漁港) 以及海岸線的可達性作為量化指標. 人口密度的量化參考國內外人口密度空間化方面的研究[27]，采取分區分類建模的方法，將 DMSP /OLS 夜間燈光數據與研究區各行政區劃單元進行匹配，利用簡化的線性回歸模型和燈光面積百分比來估算各柵格單元的人口.
在計算絕對數值的基礎上，以資源存量與需求量或海洋生態環境理想狀態閾值界限為標準值，將各因子標準化為[1，5]區間的整數值，并借助 ArcGIS 實現 30m × 30m 的柵格化表達( 圖 2) .
1. 2. 3 權重確定 本研究采用了德爾菲法與層次分析法相結合的方式[28-29]，于 2015 年 7—12 月期間，向全國海洋學、生態學、環境科學等領域共 60 位專家發放了“海洋生態適宜性評價指標權重”調查問卷，回收有效問卷 56 份，通過層次分析統計得到一、二級指標和要素層指標的權重值( 表 1) .
2 結果與討論
2. 1 結果分析
2. 1. 1 生態適宜性空間分布 基于要素層各因子標準化數值和權重值，計算得到洞頭生態適宜性空間分布結果( 圖 3a) . 結合評價模型建立的基本前提，生態適宜性的高值主要分布在洞頭區內的各個生態敏感地區，如北部的南北爿山省級海洋特別保護區，西南部的海域生物資源保護區，以及東南部的洞頭國家級海洋公園. 這些地方往往分布著重要的保護區或其他生態敏感區，具備較好的資源條件，但遠離城市中心和大陸，區位條件較差，海島上的生產生活基礎設施不甚完善，海洋資源開發利用的經濟效益相對較低，海洋資源的生態保護價值高.
生態適宜性低值集中分布于洞頭本島及周邊有居民島嶼，如北部的大小門島和南部的大小瞿島，這些地區的社會經濟條件較好，基礎設施完善，地理區位相對優越，多分布有區域重要港口或碼頭，具備較好的養殖環境和涉海產業建設基礎，現階段已開展了一定程度的海洋資源開發活動，近海海域與城市空間有著較為密切的聯系，海洋資源開發利用的綜合效益相對較高.
根據《海洋生態紅線劃定技術指南》，洞頭劃定了禁止紅線區和限制紅線區( 圖 3b) . 將海洋生態適宜性空間分析結果與生態紅線區劃結果進行對比，容易看出，3 個禁止紅線區( 南北爿山鳥島重點保護區、海洋公園典型海洋景觀重點保護區和海洋公園生物資源重點保護區) 和 6 個限制紅線區均為洞頭生態適宜性評價的高值區域，而區內重要有居民海島則與生態適宜低值區域呈現出較高的重疊度. 因此，大尺度的生態適宜性評價結果與基于大量小尺度調查的生態紅線區劃結果有較高的一致性，生態適宜性評價指數的高低可以作為開展生態區劃的重要依據.
2. 1. 2 生態適宜度功能分區 在此基礎上，通過分析生態適宜性評價值和柵格數目的關系( 圖4) ，明顯看出 ESIi在2. 4( a 點) 、2. 9( b 點) 、3. 4( c 點) 出現突變. 結合生態區劃的一般原則[30]和海洋生態適宜性的內涵，將 ESIi從高到低分別劃分為重點保護區( ≥3. 4) 、一般保護區( ≥2. 9 ～ < 3. 4) 、適度開發區( ≥2. 4 ～ < 2. 9) 、優化開發區( < 2. 4) ( 圖5) . 其中，前兩者為適宜生態保護的海域，后兩者為適宜開發利用的海域.
從圖 5 可以看出，重點保護區占研究海域總面積的 23% ，包括了東北部的南北爿山鳥島海洋特別保護區、北洞頭洋漁場，東南部的竹峙島海洋牧場，甌江河口聚流苗種保護區，鹿西島東側的無居民海島保護區，以及南部的南策島群重要景觀帶，呈片狀環繞于洞頭島外圍. 一般保護區約占海域總面積的 1 /2，處于生態保護與重要海島開發區域之間，包括了洞頭島東部的大片海域，這些地方遠離城市中心和大陸，交通不便，生產生活的基礎設施不甚完善，海洋資源開發利用的經濟效益相對較低，但往往具備較好的資源條件. 適度開發區占研究區總面積的 18. 0% ，表現為圍繞重要有居民海島呈片狀分布，形成了保護與開發之間的緩沖屏障; 這些區域的海洋漁業和景觀資源豐富，已具有一定的海洋資源開發基礎. 優化開發區僅占區域總面積的 9. 8% ，多分布著區內重要的有居民海島，表現為以 2 個鄉鎮、4 個街道的基核為源點，連片分布的態勢，是未來海洋資源開發利用的主導區域，這些地區現狀已具備較好的海洋資源開發基礎，近海海域與城市空間有著較為密切的聯系.
期刊推薦：《應用海洋學學報》(季刊)創刊于1982年，由國家海洋局第三海洋研究所、中國海洋學會、福建省海洋學會主辦。本刊為全國性海洋科學學術期刊。主要刊載臺灣海峽及其鄰區海域(東海、南海)的物理海洋學、海洋化學、海洋環境學、海洋生物與水產學、海洋地質與地震學、海洋開發與管理等方面的學術論文和研究報告等。讀者對象主要是國內外海洋生物、水產、化學、環保、水文、氣象、港工、地質、地震等單位和部門的科技人員、管理人員、高等院校相應專業的師生等。
2. 2 討論
生態系統管理強調公眾參與、管理目標明確和具有可操作性、在調解利益相關方之間的各種沖突的基礎上，綜合考慮和設定生態、社會和經濟多種目標[31]. 2015 年聯合國峰會正式通過的《2030 年可持續發展議程》“保護和可持續利用海洋和海洋資源以促進可持續發展”( 目標 14) 部分明確強調了基于生態系統的海洋管理( EBM) ，并提出了發展海洋生態評價方法和開展海洋功能分區等具體手段[32]. 本研究中定義的“海洋生態適宜性”，其評價目的在于通過對區域海域自然和社會經濟等屬性的空間評價，結合發展與資源利用的需求，劃定宏觀層面的海洋功能分區; 同時，通過分析表征區域海洋生態環境資源的基礎優勢，確定其開發利用的制約因素，協調海洋生態保護與開發之間的關系，最終服務于海洋生態系統的綜合管理.
2. 2. 1 基于海洋生態適宜性的管控空間分區 根據海洋生態適宜性的空間評價結果，洞頭海域可以清晰地劃分為重點保護區、一般保護區、適度開發區和優化開發區等 4 類功能區，前兩者為生態保護及恢復的重要區域，對應著海洋生態紅線區劃的禁止區和限制區; 后兩者是未來海洋資源開發利用的主要區域，多分布于區內重要有居民海島; 從生態系統管控的角度，功能區分別對應著城鎮開發、農漁業養殖、生態保護 3 類生態管控空間; 結合海洋生態適宜性評價要素層單因子值的高低，分析得到 3 類空間未來發展的資源優勢和制約因素:
① 功能分區的優化開發區對應洞頭區的城鎮開發空間，以環海西湖城市核心區、大小門島港區、狀元岙港區、半屏風景區等為主平臺，是典型的人工生態系統，受人類活動影響劇烈，應當充分發揮海洋自然景觀、深水岸線資源、區位條件等特色優勢，優化人口布局、資源保護等限制因素，綜合安排各海域的功能定位; ②適度開發區主要對應農漁業養殖空間，包含了典型的農漁業生態系統，豐富的漁業資源和相對成熟的增養殖基礎是未來發展的特色優勢，海洋環境狀況、海域開發強度則是其重要的限制因素，應當在優化近岸海域空間布局的基礎上，合理調整海域開發規模和時序，有效保護自然岸線; ③生態空間則包括了區域外圍的重點保護區和部分一般保護區，大部分為相對原生態的自然生態系統，與洞頭海洋生態紅線區相銜接( 圖 3b) ，這些地區一方面有著相對原生態的海洋自然景觀和地質地貌，生態保護價值高，另一方面，多位于遠離內陸的偏遠海島，社會經濟區位條件成為主要的限制性因素.
SCISSCIAHCI
