深圳鹅公湾渔业水域生态系统健康状况评价教材.docx

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深圳鹅公湾渔业水域生态系统健康状况评价教材

《南方农业学报》审稿意见

题目

深圳鹅公湾渔业水域生态系统健康状况评价

编号

NF16-0141

对稿件

总评价

创新性

重要创新

有新意

尚有新意

无新意

选题意义

前沿

热门

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较低

学术价值

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较高

一般

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较低

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优

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综合学术水平

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良

中

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请在下面空白处提出具体意见：

⑴请从政治和科技保密角度审查本稿，对有问题的内容请指明或建议删除；⑵稿件所述内容是否代表当今发展方向？

创造性表现在哪里？

⑶对可以发表的稿件，需进行修改或增删之处请具体指出；⑷稿件需要作退稿处理，请说明理由。

该论文利用压力-状态-响应模型对深圳鹅公湾的渔业水域生态系统健康状况进行了评估，分析了影响该区域健康状况的主要原因，比较了人工鱼礁区对健康状况的改善作用。

结果对鹅公湾的保护和生态环境改善提供了数据支撑。

建议在下面几方面进行修改：

1、专家问卷调查时人员的构成要描述，人员构成的职业、专业学历对指标权重有重要影响。

2、2.2.1可舍去，没有作用。

3、3.1内容可揉到3.2中去，更精简一些。

4、由于渔业资源分指标中健康指数较低，讨论中应增加引起渔业资源匮乏的因素和改善措施。

文章整体思路清楚，方法得当，结果准确。

审稿人（签名）：

刘存歧

2016年2月28日

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深圳鹅公湾渔业水域生态系统健康状况评价

摘要：

【目的】了解深圳鹅公湾典型渔业水域生态系统健康状况，为人工鱼礁的生态效果评估、近海资源增殖和养护提供技术支撑。

【方法】采用基于层次分析法的压力状态响应模型（thepressure-state-responsemodel，PSR），结合2012年夏季、秋季和2013年冬季、春季的现场调查资料，评估了深圳鹅公湾渔业水域生态系统的健康状况。

【结果】结果表明，鹅公湾渔业水域的生态系统综合健康状况在2012-2013年间的四个季度处于较健康和健康状态，健康状况逐渐好转，综合健康指数从高到低依次为春季、冬季、秋季、夏季，影响健康状况的主要因子是有机污染指数。

鹅公湾海域人工鱼礁区和对照区处于健康和较健康状态，人工鱼礁区的综合健康状况较好且较稳定。

说明人工鱼礁在一定程度上改善了海域生态系统的健康状况。

【结论】深圳鹅公湾海域生态系统健康状况受有机污染指数、鱼卵仔鱼密度和游泳生物资源密度因素的影响，投放人工鱼礁有助于改善鱼卵仔鱼密度和底栖生物资源的健康状况。

压力状态响应综合指数法可应用于近海渔业水域生态系统健康评价。

关键词：

渔业水域；生态系统健康评价；压力状态响应综合指数法；鹅公湾；深圳

中图分类号：

S932.2文献标识码：

A文章编号：

Ecosystemhealthassessmentof theEgongBayfishingwatersinShenzhen

Abstract：

[Objective]InordertoanalyzetheecosystemhealthoftheEgongBayfishingwaters, [Methods]themodelofecosystemhealthassessment,thepressure-state-responsemodel（PSR）,aswellasthesurvey datafrom2012to2013,wereappliedtoassesstheecosystemhealthofthebay.[Results]Resultsshowedthat,theecosystemhealthoftheEgongBayfishingwaterswasinhealthierandhealthystatesduringthewholeinvestigationperiod,anditimprovedgradually.Theindexofecosystemhealthassessmentfromhighnesstolownesswerespring,summer,autumn,andwinter,sequentially.Themostimportantinfluencingfactorwasorganicpollutionindex.TheartificialreefareaandcontrolareaintheEgongBayfishingwaterswereinhealthierandhealthystates,andthehealthstateoftheartificialreefareawasbetterandmorestable.Thissindicatedthattheartificialreefspartlyimprovedthelocalecosystemhealth.[Conclusion]ThehealthstateoftheEgongBayfishingwatersinShenzhenwasinfluencedbyorganicpollutionindex,thedensityofnektonresources,thedensityofeggs,andlarvaeresources.Artificialreefsincreasedthedensityofeggsandlarvaeresourcesandthebenthosresources.Pressure-state-responsemodelcanbeappliedtoassesstheecosystemhealthofcoastalfishingwaters.

Keywords:

fishingwaters;ecosystemhealthassessment;thepressure-state-responsemodel（PSR）;EgongBay;Shenzhen

0引言

【研究意义】海湾生态系统是海洋生态系统的一种，具有全球最高的生产力，是人类活动最为频繁的地区，其资源保护和开发具有重要意义。

我国海湾地区城市化程度高，人口密集，以占陆地国土面积13%的沿海经济带，承载着全国42%的人口，创造了60%以上的国民经济产值（康婧等，2012）。

其中，海洋产业中海水增养殖业迅速发展，至2014年海水增养殖产量占海水产品产量的比重已上升到55.41%，逐渐成为重要的粮食来源之一（姜欢欢，2012；彭霈，2014；农业部渔业鱼政管理局，2014）。

近海工业和增养殖业等的迅速发展造成水体富营养化、营养盐失衡、生物群落结构异常、赤潮、堤坝被侵蚀、倒塌等危害频发，生态环境恶化（YuJetal.，2010；彭璇等，2014）。

海湾生态系统的健康状况成为人们关注的热点。

【前人研究进展】国内较早的海湾生态系统健康评价是对莱州湾西部海域的研究（杨建强等，2003），随后，大亚湾（林琳，2007；杨进等，2011；李纯厚等，2015）、杭州湾（张海波，2009）、廉州湾（李利，2011）、胶州湾（孙永坤，2013）、深澳湾（谢玲等，2014）、东山湾（陆志强等，2015）等海湾的研究，从不同的时空尺度对海湾的生态系统健康状况进行了评价，反映了生态系统在不同尺度下的健康状况。

目前，海湾生态系统健康评价方法主要有两种：

指示物种法和多指标体系综合指数法（刘焱序等，2015）。

多指标体系综合指数法根据指标的分类可分为：

综合指数法、活力组织恢复（Vigor-organization-resilience，VOR或结构组织）综合指数法和压力-状态-响应（thepressure-state-responsemodel，PSR模型）综合指数法（赵漫等，2015）。

【本研究切入点】PSR模型综合指数法是根据生态系统对外界压力的反应建立的生态系统健康评价指标体系，具有综合性、系统性、整体性、灵活性等特点，是分析识别环境问题的有效途径（SirakRobeleGarietal.，2015），并成功应用于海洋生态系统的研究（JonathanP.Atkinsetal.，2011；蒲新明等，2012；ShaoC.etal.，2014；谢玲等，2014）。

【拟解决的关键问题】基于2012年和2013年对深圳鹅公湾海域生态环境综合调查资料，应用PSR模型综合指数法对该海域生态系统健康状况进行评价，并对该海域人工鱼礁区和对照区的健康状况进行对比分析，以期为人工鱼礁的生态效果评估、近海资源增殖和养护提供技术支撑。

1材料与方法

1.1研究区域概况

鹅公湾位于深圳市大鹏湾内，面积约25km2，水深0.9~7.6m（广东省海域地名志，1989）。

2007年10月~2008年3月在湾内投放了人工鱼礁，建设了准生态公益型人工鱼礁和国内首座开放型人工鱼礁（关键，2008）。

湾内现有浅海养殖区0.4km2和人工鱼礁区2.54km2，养殖方式以网箱、浮筏吊养为主，主要养殖军曹鱼、石斑鱼、红鮋、扇贝等经济品种（深圳市海洋功能区环境状况，2014），是南海近海典型的渔业水域。

1.2调查时间和站位设置

于2012年8月（夏季）、11月（秋季）和2013年2月（冬季）、5月（春季）对深圳市鹅公湾海域进行了海洋生态环境综合调查。

共布设10个站位，分别在鹅公湾人工鱼礁区（S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7号站）和对照区（S8、S9、S10号站；图1），调查站位位于东经114°27′53.08″~114°29′05.05″，北纬22°28′21.97″~22°31′24.10″。

图1鹅公湾水域调查站位图

Fig.1SurveystationsoftheEgongBay

1.3调查项目和样品分析方法

鹅公湾海域的生态环境调查包括海水水质和海洋生物资源状况。

水质指标包括：

水温、水深、盐度（‰）、pH、透明度、溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、总氮（DIN？

）、活性磷酸盐（ReactivePhosphate,PO43—P）、石油类（TPHs）和悬浮物。

海洋生物资源包括：

浮游动植物密度、底栖生物生物量、游泳生物资源密度、鱼卵仔鱼密度等生物资源状况。

调查过程中所有样品的采集和分析方法均按照《海洋调查规范》（GB/T12763-2007；国家质量监督检验检疫总局，2007）和《海洋监测规范》（GB/T17378-2007；国家质量监督检验检疫总局，2007）规定的方法进行监测分析。

评价标准所参考的历史数据来自1964~1965年南海北部底拖网鱼类资源调查报告（海南岛以东）和南海北部近海海域的综合调查资料（南海水产研究所，1966；贾晓平等，2012）。

1.4数据处理

在专家问卷调查表的基础上，通过层次分析法计算指标权重，利用SPSS软件对指标权重进行筛选并剔除指标权重的异常值，获得各指标的权重。

1.5健康评价指标体系和评价标准

1.5.1压力状态响应（PSR）评价体系

根据国内外对海洋生态系统健康评价指标体系的研究成果，结合鹅公湾渔业水域的特点，选择压力状态响应（PSR）生态系健康评价体系（SirakRobeleGarietal.，2015）对该水域生态系统进行评价。

设定鹅公湾典型渔业水域生态系统健康评价的指标体系包括压力指标、状态指标和响应指标3大类，其中压力指标包括有机污染指数（OrganicPollution）、富营养指数（Eutrophication,E）和石油类污染指数（Pollution Index,PI），状态指标包括浮游植物密度（cells/m3）、浮游动物生物量（mg/m3）、底栖生物生物量（g/m2）、游泳生物资源密度（kg/km2）和鱼卵仔鱼密度（cells/m3），响应指标包括浮游植物多样性和底栖生物多样性。

在此基础上构建鹅公湾典型渔业水域生态系统健康评价体系层次结构，分别为目标层（A层）、指标层（B层）和分指标层（C层）三个层次（图2）。

其中有机污染指数、富营养指数和石油类污染指数为水质指标，状态指标和响应指标均为生物生境指标。

图2鹅公湾渔业水域生态系健康评价体系

Fig.2HealthassessmentsystemoftheEgongBayfishingwaters

1.5.2评价标准

评价标准优先参考国家标准，其次参考行业标准或者相关研究案例。

由于鹅公湾水域属于南海近海典型渔业水域，故有机污染指数、富营养指数和石油类污染指数的评价参考《海水水质标准》（GB3097-1997）中的一、二类标准和贾晓平等的研究结果（贾晓平等，2003）；浮游植物、浮游动物、底栖生物的评价参考近岸海洋生态健康评价指南（HY/T087-2005）、贾晓平等的研究结果（贾晓平等，2003）和陈清潮等的研究（陈清潮等，1994；杜飞雁等，2008；杨进等，2011）；游泳生物和鱼卵仔鱼的评价参考杨建强等使用的类比分析法（杨建强等，2003；南海水产研究所，1966；贾晓平等，2012）。

具体如表1所示。

表1鹅公湾典型渔业水域生态系统健康评价体系层次结构和评价标准

Tab.1HierarchicalstructureandassessmentstandardsofecosystemhealthassessmentsystemoftheEgongBayfishingwaters

分指标层C

Sub-indexlayer

评价标准

Assessmentstandards

引用文献

References

有机污染指数

OrganicPollution

1

贾晓平等，2003；海水水质标准（GB3097-1997）

富营养指数

Eutrophication

1

近岸海域环境监测规范（HJ442-2008）；海水水质标准（GB3097-1997）

石油类污染指数

Pollution Index

0.5

贾晓平等，2003；海水水质标准（GB3097-1997）

浮游植物密度

DensityofPhytoplankton

[140，420]×104

近岸海洋生态健康评价指南（HY/T087-2005）

浮游动物生物量

ZooplanktonBiomasses

[75，225]

近岸海洋生态健康评价指南（HY/T087-2005）

底栖生物生物量

BiomassesofBenthicAnimals

[75，125]

近岸海洋生态健康评价指南（HY/T087-2005）

鱼卵仔鱼密度

DensityofEggsandLarvae

0.42

南海水产研究所，1966；贾晓平等，2012

游泳生物资源密度

DensityofNekton

930.64

南海水产研究所，1966；贾晓平等，2012

浮游植物多样性指数

IndexofPhytoplanktonDiversity

3.5

贾晓平等，2003

底栖生物多样性指数（阈值）

IndexofBenthosDiversity（threshold）

0.6

陈清潮等，1994

1.5.3评价模型

综合健康指数EcosystemHealthIndex（EHI）的计算参考式

（1）。

（1）

式中，EHI为综合健康指数；EHIi,j为评价因子i在j点的健康指数；wi为第i个指标通过层次分析法获得的权重；n为评价指标数。

由此得出的健康指数均处于[0，1]区间内，且健康指数越接近1生态系统健康状况就越接近评价标准（表2）（林琳，2007；杨进等，2011）。

评价指标中，有机污染指数、石油类污染指数、富营养指数的健康指数参考式

（2）计算。

式中，EHIi,j为健康分指数；Ci,j为评价因子i在j点的实测值；Cs,j为评价因子i的评价标准值。

（2）

鱼卵仔鱼密度、游泳生物资源密度、浮游植物多样性指数、底栖生物多样性指数的健康指数计算参考式（3）计算。

（3）

式中，EHIi,j为健康分指数；Ci,j为评价因子i在j点的实测值；Cs,j为评价因子i的评价标准值。

浮游植物密度、浮游动物生物量、底栖生物生物量，评价标准是数集区间的指标，分指标健康指数计算参考式（4）计算。

（4）

式中，EHIi,j为健康分指数；Ci,j为评价因子i在j点的实测值；CS1，j为评价因子i的评价标准下限值，CS2，j为评价因子i的评价标准上限值。

表2健康指数EHIi,j和综合健康指数EHI等级划分

Tab.2Gradeofsub-indexecosystemhealthindexandecosystemhealthindex

EHI

EcosystemHealthIndex

EHI＜0.25

0.25≤EHI＜0.5

0.5≤EHI＜0.75

0.75≤EHI≤0.85

0.85＜EHI≤1

健康状况

HealthState

很不健康

不健康

亚健康

较健康

健康

2结果与分析

2.1指标权重

2.1.1指标权重的筛选

将专家咨询结果通过层次分析法得出生态系统健康评价体系权重，并通过SPSS软件筛选各指标权重，结果如图3。

共有11份专家调查表通过层次分析一致性检验获得权重，将对应的调查表依次编号为1-11号，得出有机污染指数（C1）、富营养指数（C2）、浮游植物多样性（C9）权重中位数大小居前三位。

通过SPSS软件筛选出富营养指数（C2）、石油类污染指数（C3）、浮游植物多样性（C9）和底栖生物多样性（C10）指标的权重存在异常值，分别出现在第4、9、10号调查表。

图3指标权重筛选图

Fig.3Weightselectionofindexes

注：

横坐标代表C1—C10分指标，纵坐标为对应的权重值。

〇表示温和的异常值，*表示极端的异常值。

〇和*旁边的数字代表出现异常值的专家调查表编号。

2.1.2指标权重的确定

在指标权重筛选的基础上，对各评价因子的指标权重进行权值分析，使各因子之间具有可比性（表3）。

结果表明浮游植物多样性（C9）、有机污染指数（C1）、浮游植物密度（C4）、底栖生物多样性（C10）和富营养指数（C2）的指标权重居前五位，对鹅公湾渔业水域生态系统健康状况有较大影响。

评价体系中压力指标（包括有机污染指数C1、富营养指数C2和石油类污染指数C3）的各项权重之和为0.30，状态指标（包括浮游植物密度C4、浮游动物生物量C5、底栖生物生物量C6、鱼卵仔鱼密度C7和游泳生物资源密度C8）的各项权重之和为0.42，响应指标（包括浮游植物多样性C9和底栖生物多样性C10）的各项权重为0.28。

表3鹅公湾典型渔业水域生态系健康评价体系指标权重

Tab.3IndexweightofecosystemhealthassessmentsystemoftheEgongBayfishingwaters

指标Index

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

权重Weight

0.154

0.096

0.050

0.119

0.085

0.061

0.069

0.087

0.167

0.113

2.2鹅公湾渔业水域生态系统健康评价

2.2.1鹅公湾渔业水域的溶解氧调查结果

鹅公湾渔业水域2012年夏季、秋季和2013年冬季、春季溶解氧调查结果如图4。

各站位的溶解氧浓度差异较小，季节变化较大。

冬季溶解氧浓度较高，夏季溶解氧浓度较低。

表底层溶解氧浓度差别夏季最大、春季最小（图4）。

为什么只描述溶解氧？

可舍弃。

图4鹅公湾渔业水域溶解氧的季节变化

Fig.4Seasonalvariationsofdissolvedoxygen（DO）contentoftheEgongBayfishingwaters

2.2.2鹅公湾渔业水域生态系统健康综合评价

将各项评价指标和综合健康状况分季节进行评价，结果表明，鹅公湾典型渔业水域综合健康状况处于较健康和健康状态（表4），随季节变动有所不同，综合健康指数由高到低依次为春季、冬季、秋季、夏季。

各分指标中富营养指数、石油污染指数、浮游植物密度、浮游植物多样性和底栖生物多样性健康状况较好，有机污染指数、浮游动物生物量、底栖生物生物量、游泳生物资源密度和鱼卵仔鱼密度健康状况相对较差。

压力指标方面，有机污染指数在秋季处于健康状态，其它季节均处于亚健康状态；富营养指数在冬季处于不健康状态，其它季节处于健康状态；石油类污染指数在春季和秋季处于健康状态，其它季节处于较健康和亚健康状态。

状态指标方面，浮游植物密度均处于健康状态；浮游动物生物量在秋冬季健康状况最好，分别处于健康和较健康状态，在夏季处于亚健康状态，在春季则处于不健康状态；底栖生物生物量的健康状况在春夏季最好，处于健康状态，冬季次之，处于亚健康状态，秋季处于不健康状态；鱼卵仔鱼密度的健康状况在春冬季较好，为健康和较健康状态，夏季均为亚健康状态，秋季为不健康；游泳生物资源密度的健康状况在冬季处于健康状态、夏秋季处于亚健康状态、春季则处于不健康状态。

响应指标方面，浮游植物多样性和底栖生物多样性健康状况均处于健康状态。

表4鹅公湾渔业水域生态系健康综合评价结果

Tab.4EcosystemhealthassessmentoftheEgongBayfishingwaters

指标

Index

有机污染指数

OrganicPollution

富营养指数

Eutrophication

石油类污染指数

Pollution Index

浮游植物密度

DensityofPhytoplankton

浮游动物生物量

ZooplanktonBiomasses

底栖生物生物量

BiomassesofBenthicAnimals

鱼卵仔鱼密度

DensityofEggsandLarvae

游泳生物资源密度

DensityofNekton

浮游植物多样性

IndexofPhytoplanktonDiversity

底栖生物多样性

Indexof