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为缓解陆地生态系统提供资源日益紧缺的矛盾，人类已意识到向海洋索取的重要性，围填海俨然成为沿海地区解决资源需求、扩大生存空间的便捷方式。大规模围填海带来巨大经济效益、社会效益的同时，也给海洋生态系统造成了深远且不易挽回的影响。迄今国内外学者着重从围填海对海域水动力环境的影响[1-2]、围填海对沿海地形地貌的影响[3-4]、围填海对海岸带景观格局的影响[5]、围填海对滨海湿地生态系统的影响[6-7]、围填海对海洋生态系统功能价值的影响[8-9]、围填海对海洋资源供给的影响[10]、围填海对海洋环境条件的影响[11-12]、围填海对沿海地区综合损益的影响[13]等8个方面对围填海造成的生态影响进行了研究。
纵观已有研究成果，虽然学者们从不同视角、不同层面揭示了围填海工程给海洋生态系统带来的影响，运用的研究方法涉及生态学、植物学、地理学、水力学、流动力学、环境学、海洋学等多个学科，但大多数成果研究以单个围填海工程的短期海洋生态影响为主，且侧于如环境、资源等某个具体方面的影响，尽管有学者将海洋生态系统的功能价值损害、沿海地区的综合效益纳入研究范畴，但从指标选取来看尚不能全面、系统地反映围填海造成的影响范围、程度，更少有体现大规模围填海活动在较长时间内的累积效应，且忽略了围填海造成海洋生态影响通用判定标准的设定，研究结论不具可比性，亦不利于长期规律的验证。
本文充分借鉴已有研究成果，构建出系统、完整的围填海对海洋生态系统影响评价指标体系，全面梳理相关文献和国家标准，确立各评价指标的三级标准临界值，基于层次分析法和熵权法的模糊物元评价模型，以胶州湾为例开展实证评价，对其围填海造成的生态影响进行分析，系统展示了大规模围填海活动引发的生态累积效应。
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海洋生态系统运行状态的好坏、功能的强弱直接由结构合理性来决定，继而决定着系统效益的高下[14]，因此，评价围填海对海洋生态系统的影响，应首先从海洋生态系统的两大结构构成，即生物组成部分(海洋动植物及微生物种群)与非生物组成部分(海洋物理环境)受围填海影响的情况入手。同时，海洋生态系统不断与人类的经济社会系统进行着物质、能量、服务、信息的交流，这些输入输出体现了海洋生态系统功能与价值[15]，因此还应对系统在围填海开发活动影响下发生的资源产出及其生态服务价值的变化进行评估。此外，围填海引致的各种海洋生态系统变化过程在不同时空尺度上综合作用的结果，往往通过海岸带景观格局变迁表现出来[16]，围填海的人为作用意味着海岸带经过千万年陆地与海洋相互作用达到的理想平衡状态被打破，水文、地貌、地形等既有的连通性受阻，呈现斑块化格局，对海洋生态系统造成致命性损害，亦有必要对围填海导致的海洋生态景观格局变迁进行评价。
因此，从组织结构、资源供给、服务价值、景观格局4个方面分别考虑制定围填海对海洋生态系统运行造成影响的表征指标，首轮共构建出27项因素类二级评价指标和113项基础类三级评价指标。经过3轮对10位专家意见的调查、反馈、处理之后，最终筛选出25项因素类二级评价指标和63项基础类三级评价指标，运用较为普遍的主观权重赋予法——层次分析法(AHP)和客观权重赋予法——熵值法，对评价指标权重进行计算，并取两种结果的平均值作为各评价指标的综合权重，以进行后续评价工作。 表1 围填海对海洋生态系统影响评价指标权重
准则层 熵值 AHP 综合 因素层 熵值 AHP 综合 指标层 熵值 AHP 综合 海洋 生物 群落 0.25 0.12 0.18 海洋浮游植物 0.26 0.47 0.36 生物密度 0.73 0.16 0.44 物种个数 0.05 0.10 0.08 初级生产力 0.12 0.28 0.20 多样性指数 0.10 0.47 0.29 海洋浮游动物 0.15 0.28 0.21 物种个数 0.09 0.28 0.19 生物量 0.84 0.07 0.45 多样性指数 0.07 0.64 0.35 生物密度 0.13 0.53 0.33 海洋底栖生物 0.37 0.16 0.27 物种个数 0.32 0.20 0.26 生物量 0.28 0.20 0.24 多样性指数 0.27 0.06 0.16 游泳动物 0.22 0.10 0.16 生物量 1.00 1.00 1.00 海洋 物理 环境 0.1 0.16 0.13 海水水质环境(表层) 0.39 0.66 0.53 PH 0 0.30 0.15 溶解氧(DO) 0.02 0.52 0.27 总无机氮 0.64 0.12 0.38 油类 0.35 0.05 0.20 海洋水动力环境 0.02 0.26 0.14 涨潮流速 0.24 0.26 0.25 落潮流速 0.53 0.08 0.31 纳潮量 0.23 0.66 0.45 海洋沉积环境 0.59 0.08 0.34 硫化物 0.03 0.07 0.05 有机质 0.35 0.56 0.45 重金属汞 0.22 0.26 0.24 石油类 0.39 0.11 0.25 海洋 生物 资源 0.15 0.09 0.12 海洋捕捞资源 0.38 0.33 0.35 人均海洋捕捞产量 0.96 0.33 0.65 捕捞渔业资源损失 0.04 0.67 0.35 海水养殖资源 0.62 0.67 0.65 单位面积海水养殖产量 0.89 0.45 0.67 养殖渔业资源损失 0.11 0.55 0.33 海洋 化学 资源 0.14 0.04 0.09 海盐资源 0.33 0.80 0.56 人均海盐产量 0.95 0.20 0.58 海水化工资源 0.67 0.20 0.44 海洋海盐资源损失 0.05 0.80 0.42 海水化工资源 0.67 0.20 0.44 人均海化工产品产量 1.00 1.00 1.00 海洋 空间 资源 0.27 0.80 0.19 海洋港口资源 0.59 0.14 0.37 港口岸线利用率 0.09 0.09 0.09 港口货物吞吐量年增长率 0.13 0.21 0.17 海洋港航资源损失 0.77 0.70 0.74 海洋旅游资源 0.22 0.29 0.25 景观岸线损失率 0.05 0.32 0.18 游客人数变化率 0.59 0.12 0.35 旅游产值变化率 0.37 0.56 0.46 其他空间资源 0.19 0.57 0.38 人均海岸线 0.01 0.14 0.07 人均海域面积 0.06 0.29 0.17 滩涂湿地损失率 0.93 0.57 0.75 生态 服务 功能 0.02 0.16 0.09 支持服务 0.35 0.33 0.34 营养物质循环 0.33 0.03 0.18 初级生产 0.33 0.32 0.33 生物多样性维持 0.33 0.64 0.49 调节服务 0.65 0.67 0.66 气候调节 0.18 0.08 0.13 气体调节 0.18 0.04 0.11 废弃物处理 0.18 0.24 0.21 生物控制 0.18 0.49 0.34 干扰调节 0.27 0.16 0.22 衍生 服务 功能 0.01 0.03 0.02 供给服务 0.33 0.20 0.27 基因资料提供 1.00 1.00 1.00 文化服务 0.67 0.80 0.73 文化精神 0.50 0.67 0.59 科研教育 0.50 0.33 0.42 斑块 要素 特征 0.02 0.08 0.05 斑块数量 0.35 0.32 0.34 景观斑块数 0.84 0.45 0.65 类型斑块数 0.16 0.55 0.35 斑块规模 0.62 0.03 0.32 类型斑块平均面积 1.00 1.00 1.00 分维数 0.03 0.64 0.33 斑块形状指数 0.99 0.20 0.60 边界分维数 0.01 0.80 0.40 景观 异质 特征 0.03 0.12 0.07 密度 0.42 0.50 0.46 景观斑块密度 0.94 0.33 0.63 类型边界密度 0.06 0.67 0.37 景观多样性 0.58 0.5 0.54 多样性指数 0.06 0.56 0.31 相似性指数 0.05 0.07 0.06 均匀度 0.04 0.26 0.15 优势度 0.85 0.11 0.48 要素 关系 特征 0.01 0.09 0.05 同质景观要素关系 1.00 0.20 0.60 分离度 1.00 1.00 1.00 异质景观要素关系 0.00 0.80 0.40 破碎化指数 1.00 1.00 1.00 Table 1. The weights of reclamation effects on the marine ecosystem assessment indexes
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由于前述设置的评价指标之间可能存在不相容或交叉重叠的问题，加之围填海造成的多方影响强弱、优劣没有明确的标准界限，使得已有研究成果对影响结果的判断始终较为“模糊”，由此，这里运用基于层次分析法(AHP)与熵权法的模糊物元评价模型对围填海造成的海洋生态系统影响结果进行评价。模糊物元模型基于模糊系统原理和模糊变换思路，以从模糊向精确推理为目的，将定性与定量评价方法相结合，是一种介于试验与和数学之间的科学工具[17]。此种模型可以依据明确的标准临界值在逐一评价围填海给海洋生态系统带来种种单独影响的基础上，借助模糊判断矩阵对综合影响后果进行全方位测评，避免许多评价方法和模型计算复杂、参数难得、结论不明确、不易对比等问题。
假设X=x{1,x2,…,xn}为围填海对海洋生态系统造成影响的评价内容集合，这里以前面构建的指标层中各项评价指标的历年实际值为具体表征，同时，设Z={z1,z2,…,zm}为针对评价内容即各项评价指标的评语等级，分为3级，即m=3，Z=严重,较大,轻微，为定量反映围填海对海洋生态系统影响的结果，设定z1=1，z2=2，z3=3，同时设第i(i=1,2,…,n)项影响评价指标xi历年的实际值经过隶属度转换关系计算的结果为Y={yi1,yi2,…,yim}，由此，各项影响评价指标落在评语等级的隶属度模糊过渡计算公式为：
如前计算设定，各项影响评价指标的综合权重，用向量W={w1,w2,…,wn}来表示，可知
综合影响结果得分越高，表示围填海给海洋生态系统带来的影响越轻微，海洋生态系统状态保持较好；相反，综合影响得分越低，表明海洋生态系统受围填海干扰，状态已较差。
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确立海洋生态系统运行状态评价等级标准属于国家海洋环境保护标准体系的范畴，也是国际社会普遍面临的课题。围填海对海洋生态系统的影响评价等级标准是针对围填海造成的问题，以海洋生态系统运行状态为测评对象的标准。根据现有的研究成果，同时参照国内已有的海洋生态相关标准，以及中国沿海11省市海洋生态系统运行状况，设定本文围填海对海洋生态系统影响的等级标准。各项评价指标等级标准的临界值选择均以查阅到的大量数据资料为依据。但由于中国沿海11省市面临的海域物理条件、生物群落、服务功能以及资源利用方式的迥异，各项评价指标数值除在时间纵轴表现出不同外，还有着显著的南北差异，为等级标准临界值的选定带来了困难，但也提供了充分的参考数据。由此，除一些指标，如水质环境、沉积环境等是以国家标准《海水水质标准》(GB3097-1997)和《海洋沉积物质量》(GB18668-2002)中第一类和第二类质量标准来确定临界值外，海洋生物群落、海洋资源供给评价指标大多是根据《海洋环境质量公报》、《中国海洋统计年鉴》《中国旅游统计年鉴》或青岛市胶州湾历年统计数据出现的最大值、最小值、中间值来确立，各类资源损失则是参考相关研究成果，以单位围填海面积导致的某资源年损失价值来确立。 表2 围填海对海洋生态系统组织结构和资源供给影响评级标准临界值
因素层 指标层 k1 k2 k3 参考文献 海洋浮游植物 生物密度(104cell/m3) 1926 982 38 [18] 物种个数(个) 30 115 200 《海洋环境质量公报》 初级生产力(mg/m3) 300 250 200 [19] 多样性指数 1 2 3 [20] 海洋浮游动物 物种个数(个) 50 100 150 《海洋环境质量公报》 生物量(mg/m3) 150 325 500 《海洋环境质量公报》 多样性指数 1 2 3 [20] 海洋底栖生物 生物密度(个/m3) 50 275 500 《海洋环境质量公报》 物种个数(个) 50 125 200 《海洋环境质量公报》 生物量(t/km2) 20 60 100 《海湾围填海规划生态环境影响评价技术导则》 多样性指数 1 2 3 [20] 海洋游泳动物 生物量(t/km2) 2 6 10 [21] 海水水质环境 PH 7.8 8.15 8.5 《海水水质标准》(GB3097-1997) 溶解氧(DO)(mg/L) 5 5.5 6 《海水水质标准》(GB3097-1997) 总无机氮(mg/L) 0.3 0.25 0.2 《海水水质标准》(GB3097-1997) 油类(mg/L) 0.1 0.075 0.05 《海水水质标准》(GB3097-1997) 海洋水动力环境 涨潮流速(m/s) 0.5 2 3 [22-23] 落潮流速(m/s) 0.5 1.5 2.5 [22-23] 纳潮量(108m3) 8 9 10 [23] 海洋沉积环境 硫化物(10-6g/g) 500 400 300 《海洋沉积物质量》(GB18668-2002) 有机质(%) 3 2.5 2 《海洋沉积物质量》(GB18668-2002) 重金属汞(Hg)(10-6 g/g) 0.5 0.35 0.2 《海洋沉积物质量》(GB18668-2002) 石油类(10-6g/g) 1000 750 500 《海洋沉积物质量》(GB18668-2002) 海洋捕捞资源 人均海洋捕捞产量(t/万人) 200 500 800 [24]、《中国海洋统计年鉴》 捕捞渔业资源损失(元/ km2·a) 366800 317900 244600 [25] 海水养殖资源 单位面积海水养殖产量(t/亩) 0.1 1 2 [24]、《中国海洋统计年鉴》 养殖渔业资源损失(元/ km2·a) 4500000 3910000 3320000 [26-27] 海盐资源 人均海盐产量(kg/人) 15 50 85 [24]、《中国海洋统计年鉴》 海洋海盐资源损失(元/ m3·a) 0.0068 0.0062 0.0058 [28] 海水化工资源 人均海化工产品产量(kg /人) 0.2 1.1 2 [24]、《中国海洋统计年鉴》 海洋港口资源 港口岸线利用率(%) 50 35 20 [29] 港口货物吞吐量年增长率(%) 10 15 20 《中国海洋统计年鉴》 海洋港航资源损失(元/ km2·a) 7935000 2678900 743492 青岛港官方网站 海洋旅游资源 景观岸线损失率(%) 100 75 50 [29] 游客人数变化率(%) 10 20 30 《中国旅游统计年鉴》 旅游产值变化率(%) 10 0.15 20 《中国旅游统计年鉴》 其他空间资源 人均海岸线(km/万人) 0.2 0.25 0.5 [24]、《中国海洋统计年鉴》 人均海域面积(hm2/万人) 40 50 60 [24]、《中国海洋统计年鉴》 滩涂湿地损失率(%) 12 7.5 3 [30] Table 2. structure and resources of the marine ecosystem
服务价值和景观格局评价指标则多是参考多方研究成果经计算对比大小后确立。服务价值的各指标标准均以单位面积某服务价值的年损失来确定,部分指标临界值说明如下:在生物多样性维持方面,取Costanza等[31]提出的单位海洋生物多样性维持服务价值为$304/(hm2·a)以多年平均汇率1∶6.2进行计算,得￥188480/(km2·a),同时,根据吴玲玲等[32]海洋生物多样性维持的服务价值为￥132800/(km2·a)的研究结论,取两项成果分别为评价指标的k1和k3两侧临界值。在气候和气体调节方面,参考相关研究成果[28],海洋生态系统气候调节服务价值的上下限分别为￥1630000/(km2·a)和￥1535000(km2·a)。同时,依据碳税标准$150/t[33]作为人工固定CO2的成本,取美元汇率1∶6.2进行换算,得￥925/t,而中国治理CO2的普遍成本￥260.90/t,作为人工固定CO2成本的上下限,人工释放O2的成本约为￥370/t[34],经计算,气体调节k1和k3两侧临界值分别为￥108600/(km2·a)、￥47400/(km2·a)。由于目前国内外学术界关于生态系统景观格局尚未形成被普遍认可的评价标准体系,故以现有研究成果中曾出现的最大值和最小值作为各评价指标的k1和k3标准临界值,同时,参考胶州湾历年计算出的数据差别来确立。
要素层 指标层 k1 k2 k3 参考文献 供给服务 基因资料提供/元· km-2·a-1 69069 36385 3700 [25] 支持服务 营养物质循环/元· km-2·a-1 103400 308400 513400 [26, 28] 初级生产/元· km-2·a-1 2146095 907023 872877 [27, 35-37] 生物多样性维持/元· km-2·a-1 188480 160640 132800 [6, 31-32] 调节服务 气候调节/元· km-2·a-1 1630000 1577500 1535000 [38] 气体调节/元· km-2·a-1 108600 77000 47400 [32, 34, 37, 39] 废弃物处理/元· km-2·a-1 2215360 1435362 655363 [28, 39] 生物控制/元· km-2·a-1 48102 24051 1233 [25, 31] 干扰调节/元· km-2·a-1 80000 60000 40000 [40] 文化服务 文化精神/元· km-2·a-1 1900000 700000 89000 [31][36] 科研教育/元· km-2·a-1 38200 36900 35500 [9][31][39][41] 斑块数量 景观斑块数/个 100 50 1 [42] 类型斑块数/个 10 5 1 [42] 斑块规模 类型斑块平均面积/km-2·个-1 1 5 10 [42] 分维数 斑块形状指数 1 15 30 [43] 边界分维数 1 1.5 2 [43] 密度 景观斑块密度/个·km-2 2 1 0.1 [43] 类型边界密度/km·hm-2 0.01 0.25 0.5 [44] 景观多样性 多样性指数 0.5 1.2 2 [45] 相似性指数 1 0.5 0.1 [42] 均匀度 0 0.5 1 [45] 优势度 0 1 2 [45] 同质景观要素关系 分离度 3 1.5 0 [42] 异质景观要素关系 破碎化指数 1 0.5 0 [42] Table 3. rating criteria of reclamation effects on the service value and landscape of the marine ecosystem
2.1. 评价模型构建
2.2. 评价标准确立
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从1863年~2012年的150 a间,胶州湾的自然海域面积减少了235.41 km2,仅为1863年海域面积的59%,主要由养殖圈海、晒盐围海、填海为农耕地或建设用地等围填海行为造成[46]。而人工岸线所占比重也由1987年的87%[47]上升至2012年的100%。经统计,1863年~1935年的72 a间,胶州湾海域面积减少相对缓慢,由自然原因导致的面积减少占90.6%。而1935年~1969年的34 a间,胶州湾海域面积减少加快,共减少了104.78 km2,其中自然原因引发的面积下降仅占13%。1969年~2012年的43 a间,胶州湾面积减少了122.37 km2,平均每年减少2.84 km2,其中人为因素导致的面积减少主要为修建盐田13.77 km2、修建养殖池42.81 km2、填海造地54.73 km2,该时期开发活动以不可逆转的大面积造陆为主,给胶州湾海洋生态系统平衡造成了剧烈的冲击,威胁性累积生态效应愈发显现。
为便于进行纵向对比,基于数据的可获得性,这里选择胶州湾研究成果较多的20世纪80s’、90s’和21世纪00s’进行围填海对胶州湾海洋生态系统影响的实证评价,尤其以1986年、2000年和2010年等研究大年为代表年份。以1935年胶州湾海域面积559 km2为初始值,根据马立杰等[46]研究成果,到1986年、2000年、2010年胶州湾面积分别为403 km2、364.86 km2、343.09 km2,面积缩小的自然原因仅占小部分予以扣除,经计算,到1986年、2000年、2010年胶州湾因围填海减少了136.64 km2、169.29 km2、190.97 km2。
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根据上述计算公式,参照众多胶州湾研究成果,得到1986年、2000年、2010年胶州湾围填海对海洋生态系统影响评价指标的实际值。同时,由于上文中,部分指标包括各类海洋资源损失以及系统服务价值仅给出了单位面积评价标准,这里结合历年发展数据,确定胶州湾历年围填海面积标准值为200 km2、被占适宜养殖面积取50 km2、由于围填海损失的海水体积为1500×106 m3,作为胶州湾具体评价时的参考标准。
准则层 因素层 指标层 80s'(1986) 90s'(2000) 10s'(2010) 海洋生物群落 海洋浮游植物 生物密度/104·m-3 530.00 1063.00 2424.00 物种个数/个 116.00 117.00 159.00 初级生产力/mg·m-3 334.00 337.80 567.41 海洋浮游动物 多样性指数 1.09 0.73 0.69 物种个数/个 80.00 81.00 110.00 生物量/mg·m-3) 330.00 213.90 96.88 多样性指数 2.20 1.80 2.49 海洋底栖生物 生物密度/个· m-3) 203.60 386.29 403.50 物种个数/个 330.00 195.00 100.00 生物量/t·km-2 73.59 55.57 23.48 多样性指数 3.20 2.54 1.06 游泳动物 生物量/t·km-2) 12.70 9.01 1.95 海洋物理环境 海水水质环境(表层) PH 8.14 8.03 8.09 溶解氧(DO)/mg·dm-3 8.61 8.41 7.42 总无机氮/mg·L-1 0.12 0.17 0.37 油类/mg·L-1 0.05 0.04 0.03 海洋水动力环境 涨潮流速/m·s-1 1.24 1.14 1.10 落潮流速/m·s-1 1.18 1.10 0.98 纳潮量/108m3 10.83 10.16 9.57 硫化物/106 g·g- 110.20 124.60 146.52 海洋沉积环境 有机质/% 2.45 0.94 重金属汞(Hg)/106 g·g-1 0.13 0.20 0.09 石油类/106 gg-1 241.88 621.04 223.10 海洋生物资源 海洋捕捞资源 人均海洋捕捞产量(t/万人) 121.95 681.80 345.80 捕捞渔业资源损失/t·a-1 43437856 53817291 60709363 海水养殖资源 单位面积海水养殖产量/t·亩-1 0.08 1.23 1.35 养殖渔业资源损失/元·a-1 102754800 186663400 169733100 海洋化学资源 海盐资源 人均海盐产量/kg·人-1 74.78 59.19 14.73 海洋海盐资源损失/元·a-1 5930176 7347186 8288098 海水化工资源 人均海化工产品产量/kg·人-1 1.14 0.30 3.43 海洋空间资源 海洋港口资源 港口岸线利用率/% 0.12 0.17 0.26 港口货物吞吐量年增长率/% 7.28 19.00 10.99 海洋港航资源损失/元·a-1 130482934 572320000 1867988114 海洋旅游资源 景观岸线损失率 0.65 0.75 0.91 游客人数变化率/% 27.96 14.28 7.98 旅游产值变化率/% 22.48 24.19 8.93 其他空间资源 人均海岸线/km·万人-1 0.26 0.24 0.23 人均海域面积/hm2·万人-1 63.66 51.63 44.93 滩涂湿地损失率 0.02 0.05 0.07 生态服务功能 支持服务 营养物质循环/元·a-1 42139776 52209036 58895148 初级生产/元·a-1 123935623 153549924 173214182 生物多样性维持/元·a-1 21949850 27194746 30677421 气候调节/元·a-1 222723200 275942700 311281100 调节服务 气体调节/元·a-1 10521280 13035330 14704690 废弃物处理/元·a-1 89548800 110946402 125154672 生物控制/元·a-1 3286329 4071594 4593019 干扰调节/元·a-1 10931200 13543200 15277600 衍生服务功能 供给服务 基因资料提供/元·a-1 4971646 6159617 6948443 文化精神/元·a-1 122474987 151740270 171172777 文化服务 科研教育/元·a-1 5042016 6246801 7046793 斑块要素特征 斑块数量 景观斑块数/个 43.00 50.00 70.00 类型斑块平均面积/km2·个-1 4.76 3.76 2.33 斑块规模 类型斑块数/个 5.00 5.00 6.00 分维数 斑块形状指数 6.16 6.02 5.38 边界分维数 1.19 1.19 1.17 景观异质特征 密度 景观斑块密度/个·km-2 0.21 0.27 0.43 类型边界密度/km·hm-2 0.05 0.04 0.05 多样性指数 1.22 1.44 1.48 景观多样性 相似性指数 0.19 0.20 0.17 均匀度 0.76 0.89 0.83 优势度 0.39 0.17 0.31 要素关系特征 同质景观要素关系 分离度 0.91 0.63 1.28 异质景观要素关系 破碎化指数 0.98 0.98 0.99 Table 4. Jiaozhou Bay reclamation effects on the marine ecosystems index actual value
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由于Z={严重,较大,轻微}分别取值1,2,3,则这里确定围填海对海洋生态影响较为严重时的评定范围为(0,1.5),影响较大的评定范围为(1.5,2.5),影响轻微的评定范围为(2.5,+∞),则根据基于层次分析法和熵值法的模糊物元模型计算得出1986年、2000年、2010年胶州湾围填海对海洋生态系统的影响综合评价结果。1986年由于围填海胶州湾海洋生态系统出现微恙,综合评价值为2.22,但总体受影响程度尚不严重,尽管海洋物理环境、景观格局发生了一定改变,其生物群落、资源供给、生态服务等仍属正常,仅受轻微影响; 2000年,围填海对胶州湾海洋生态系统的干扰逐渐显发,综合评价值为2.08,处于受较大影响状态,物理环境条件尤其是景观格局有显著变化,但除海洋化学资源和海洋空间资源供给受到一定影响外,未引发生物群落状态、海洋生物资源供给、生态服务价值等的大幅度下降,海洋生态系统尚有缓冲余地;2010年,相较于1986年胶州湾除海洋生物资源供给由人工养殖资源代替外,其他生态状况皆出现明显下降,物理环境条件、景观格局发生了重大改变,特别是空间资源供给能力明显下降,生态服务价值出现重大损失,综合评价值跌至1.87。
在组织结构方面,胶州湾物理环境评价得分呈现出先增大后减小趋势,主要是由于胶州湾海洋沉积环境逐年趋好,这与近20多年来青岛市连续出台的胶州湾治污政策和管理措施有关,围填海区域的陆源排放得到了有效遏制[48]。但表层海水水质环境尚在恶化,且由于海岸线发生了不可逆转的变化,海洋水动力环境受影响更为严重,同时,胶州湾海洋生物群落状态也在不断下滑,接近严重影响等级,尤其以浮游植物和游泳动物的状态恶化最为明显。
在资源供给方面,海洋生物资源供给形势先升后降,与海洋捕捞资源供给先升后降有关,自然生物量的减少,使得胶州湾捕捞渔业日渐衰落。海洋化学资源供给则先下降后上升,原因是自20世纪90年代起黄岛和红岛经济开发区的建设,原来大部分盐田被填埋用以现代化城市建造,原盐以及海洋化工产品产量均有下滑,2000年后由于海洋石油化工产品的加入,胶州湾海化工业回升。值得注意的是,胶州湾海洋空间资源供给能力近年持续下降,接近严重影响等级,海洋港口资源和海洋旅游资源损失巨大,滩涂湿地等珍贵生态空间损失较严重。
在服务价值方面,胶州湾全部生态服务均呈现明显下降趋势,以支持服务和文化服务下降最为显著,接近于严重影响等级。主要原因是围填海工程使诸多重要的生态服务功能如初级生产、气候调节、废弃物处理以及文化精神启发由于海域缩小、海岸带人工化而减退甚至消失。胶州湾为半封闭海湾,与外界水域交换十分缓慢,围填海带来的一系列人为干扰更为显著且不易恢复,造成的海洋生态系统服务价值损失更大,至2010年已达9.19亿元/a。
胶州湾景观格局影响评价值亦明显下降,且在全部4个层面中分值始终较低,以景观要素关系特征变化最为明显,分离度和破碎化指数皆有所提高,建筑用地的增加,使景观复杂程度提高,不同类型生境之间的空间演替变得更加频繁,使得景观格局越来越破碎化,愈加不利于海洋生物及沿岸动植物的生存与交流,干扰了海洋生态系统系统的正常稳定运行。
3.1. 3.1 胶州湾围填海情况
3.2. 3.2 评价原始数据获取
3.3. 评价结果分析
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海洋生态系统在经济发展、社会进步的过程中,伴随着沿海人口增加、科技进步、海洋资源开发,经历着漫长的演化进程,系统内部各要素与人类活动形成了密不可分的交互胁迫关系。文中构建的评价指标体系和标准体系相对全面、客观地反映围填海对海洋生态系统造成影响的实际演变规律,1986年、2000年和2010年胶州湾评价结果表明,围填海工程规模与海洋生态系统恶化程度之间存在着显著相关关系,Pearson相关系数为0.974(置信度0.01),且随着时间的推移,围填海活动造成的生态累积效应愈加明显,引发的生态乃至经济损失不断增大。目前,部分沿海省市由于经济社会快速发展对围填海依赖性不断增高,海洋生态系统不可持续运行的苗头已然显现,亟需加紧完善相关法规、制度,包括海洋产权管理制度、海域有偿使用制度、海洋生态补偿制度,对于海域生态本底已较差的区域,必须进行生态休养、恢复及改造,以实现沿海经济社会与海洋生态系统的对称激励、协调发展的状态。
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