舟山养殖海域承载力评价研究

李艳玲 ,顾波军

(1.浙江海洋大学海洋科学与技术学院 舟山 316022;2.浙江海洋大学经济与管理学院 舟山 316022)

0 引言

承载力的概念最早源于工程力学领域,在经历人口承载力、资源承载力、环境承载力和生态承载力的发展后,如今主要用于反映特定资源和环境对于经济活动的支持能力即可持续发展能力。海域既是重要资源,也是众多海洋资源的载体,因此海域承载力实际上反映的是海域的资源供给能力、自我调节能力以及对人类活动的支持程度。近年来,人类不断开发利用海洋导致海域环境污染、生态破坏和资源短缺等问题越加凸显,海域是否过载成为海洋经济可持续发展的根本性问题,关于海域承载力的理论研究也日益增多。狄乾斌等[1]运用状态空间法对辽宁海域承载力进行量化研究,提出辽宁海域承载力处于超载状态,但承载状况总体趋于好转;任新君[2]研究海域承载力与海水养殖业布局的相互作用机理,为青岛海水养殖业布局的优化提出对策建议;王启尧[3]在考虑经济临海布局优化的基础上,运用层次分析法和系统动力学方法对海域承载力进行评价研究,并以胶州湾为例进行实证分析;于谨凯等[4]运用响应面法构建基于海域承载力的海洋渔业空间布局适应性优化模型,并以山东半岛蓝色经济区为例,求解获得适应性优化方案;狄乾斌等[5]基于VAR 方法研究1996—2014 年我国沿海地区海洋产业结构与海域承载力的相互关系,提出环渤海地区、长三角地区和珠三角地区的海洋产业结构与海域承载力互为因果关系;狄乾斌等[6]同样基于VAR 方法研究我国沿海地区海域承载力与海洋经济效益的动态响应关系;田海兰等[7]基于供需平衡法对河北海域承载力进行综合测算,提出渔业资源已接近饱和状态,而旅游资源尚有较大发展空间。

目前关于养殖海域承载力的研究较少。我国在海水养殖业快速发展的同时,对养殖海域造成巨大的压力。以舟山海水养殖业为例,近年来养殖密度不断提高,受灾养殖面积居高不下,较清洁以上海域占比平均不到20%。因此,舟山养殖海域能否支持海水养殖业的可持续发展成为重要课题。本研究运用熵权TOPSIS模型,基于2006—2018年舟山养殖海域的相关数据,对舟山养殖海域承载力进行量化评价,从而为舟山更好地发展海水养殖业提供理论参考。

1 评价指标体系

海域承载力是指在坚持海洋经济效益、社会效益和生态效益的基础上,对海洋进行开发利用的最大程度。海域承载力是海洋可持续发展的重要依据,同时是衡量海域资源和环境能否支持沿海地区经济发展的重要标志。狄乾斌等[8]根据海洋资源的特点,提出海域承载力是在一定时期内,以海洋资源可持续利用和海洋生态环境不被破坏为原则,在符合现阶段社会主义准则的物质生活水平下,通过自我维持和自我调节,海洋能够支持人口、环境和经济协调发展的能力或限度;刘康等[9]认为研究海域承载力的目的是缓解人类活动对海域资源和环境的破坏,因此应从资源的供给能力和环境的容纳能力2个方面阐述,即在确定的时间段内,海域资源主要是可再生资源的储备量能否促进当地海洋产业发展,同时海域环境能否提高沿海地区社会经济总量。

本研究根据上述海域承载力定义,借鉴单春红等[10]的研究成果,并结合舟山实际情况,建立舟山养殖海域承载力评价指标体系(表1)。

表1 舟山养殖海域承载力评价指标体系

该评价指标体系体现海域对养殖资源和养殖环境2个子系统的供容能力,是养殖海域资源和环境承压力的统一。其中:压力指标是指对养殖海域造成破坏或扰动的外部压力,导致养殖海域承载力发生改变;状态指标是指在特定时期和一定压力的作用下养殖海域的现状。

本研究的数据根据2006—2018年《中国渔业统计年鉴》《浙江省渔业经济统计资料》和《舟山市海洋环境质量公报》整理得到。

2 评价方法

2.1 熵权TOPSIS模型

熵权法是客观赋权的方法,通过计算指标的信息熵,利用指标的差异程度来衡量指标数据中包含的有效信息和指标权重。指标的离散程度越大,该指标的熵值越小,有效价值越大,在综合评价中对目标的影响也越大[11]。TOPSIS 法是多目标决策分析的常用方法,其核心思想是确定决策问题的正理想解和负理想解,比较各评价方案与正、负理想解之间的距离,计算各评价方案与正、负理想解的相对接近度,根据相对接近度进行方案的优劣排序[12]。

熵权TOPSIS模型是利用熵权法确定指标权重,并进行TOPSIS多目标评价的较常用的评价模型。利用该模型评价一定时期内舟山养殖海域承载力,能够比较科学和直观地反映承载力的动态变化情况,为舟山建设海洋强市提供理论依据。

2.2 养殖海域承载力评价模型

2.2.1 原始数据标准化处理

假设评价年份有m个,评价指标有n个,养殖海域承载力的原始评价矩阵为:

式中:yij(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)为第i个评价年份的第j个指标的数值。

由于各指标的量纲单位存在差异,须对指标进行标准化处理。将评价指标体系分为正向指标和逆向指标2个部分,采用极差变换法对其进行标准化处理。

正向指标:

逆向指标:

式中:rij为第i个评价年份的第j个指标的标准值;max(yij)和min(yij)分别为评价区域内指标的最大值和最小值。

由上式可得标准化矩阵:

2.2.2 确定指标权重

熵权的计算公式为:

式中:Ej为信息熵。

式中:aij为指标权重。

2.2.3 构建加权矩阵

利用指标权重建立规范化矩阵:

2.2.4 TOPSIS评价

设和分别为评价数据中第j个指标在第i个评价年份的最大值(正理想值)和最小值(负理想值),计算公式为:

分别计算评价方案与最优方案和最劣方案之间的距离即和:

计算各评价方案与最优方案的接近程度,从而确定各方案的优劣,计算公式为:

式中:Gi为第i个评价年份的养殖海域承载力综合评价指数。

Gi∈[0,1],越接近1表明评价方案越优,越接近0表明评价方案越劣。

3 舟山养殖海域承载力评价

3.1 评价过程

采用极差变换法对原始数据进行标准化处理(表2)。

表2 2006—2018年舟山养殖海域承载力评价指标的标准化结果

运用熵值法确定指标权重(表3)。

表3 指标权重

计算2006—2018年舟山养殖海域承载力综合评价指数(表4)。

表4 2006—2018年舟山养殖海域承载力综合评价指数

3.2 评价结果

2006—2018年舟山养殖海域承载力的变化趋势如图1所示。

图1 2006—2018年舟山养殖海域承载力

总体来看,舟山养殖海域承载力呈波动上升的趋势。2006—2010年养殖海域承载力处于小幅波动上升状态,2010年后持续下滑,到2012年处于最低水平,2012—2015年增速缓慢,2015年后快速提升,2017—2018年已接近0.7且远高于其他年份。

进一步分析养殖海域承载力系统所包含的2个子系统的动态变化趋势。养殖资源承载力与养殖海域承载力的对比如图2所示。

图2 2006—2018年舟山养殖资源承载力

由图2可以看出:2006—2015年养殖资源承载力处于小幅波动状态,其中2012 年为最低值即0.172 4;2015—2017年养殖资源承载力快速提升,2018年继续保持较高水平。

从该子系统内部分析:2006—2018年海水养殖面积由8 840 hm2降至4 401 hm2,主要是由于近岸水体污染导致海水养殖面积明显缩减;但单位面积海水养殖产量由13.51 t增至59.71 t,表明海水养殖总产量实现飞跃式增长;海水养殖产值增长率由2006年的-2.34%升至2016年的17.27%,之后稍有回落。从整体来看,舟山养殖资源承载力呈波动上升趋势,与养殖海域承载力的变化趋势基本一致,表明养殖资源对养殖海域承载力的贡献度较大。

养殖环境承载力与养殖海域承载力的对比如图3所示。

图3 2006—2018年舟山养殖环境承载力

由图3可以看出,养殖环境承载力的变化幅度较大,2008年达到最高值即0.909 7,2013年次之即0.604 9,2012年达到最低值即0.160 6,2015年后又逐渐回升。

从该子系统内部分析:2006—2018年受灾养殖面积占比以及因受灾产量损失占比的变化趋势基本吻合,均是先增后减,并于2011年左右达到峰值;较清洁以上海域面积占比于2008年达到最高值,并于2012年达到最低值,与养殖环境承载力的变化趋势相吻合,表明海水水质是研究舟山养殖环境承载力的关键环节。

4 结语

随着我国陆海统筹和海洋强国建设的不断深入,拥有“千岛之城”美誉的舟山依靠其得天独厚的地理优势和丰富的海洋资源优势,大力培育现代海洋产业尤其是海水养殖业并将其作为发展方向之一,对养殖海域可持续发展的关注度不断提升。本研究基于熵权TOPSIS 法测算舟山养殖海域承载力,并进一步分析养殖资源承载力和养殖环境承载力。根据研究结果,提高舟山养殖海域承载力须提高海水养殖产量和改善海水水质。

舟山海水养殖业目前的突出问题是在良种繁育、疫病防控和健康养殖等技术领域的原创性成果较少且技术明显落后,严重阻碍产业发展。为此,须优化创新氛围,加大科技投入,加快技术研发,针对各养殖环节中的技术难题实现关键性突破。与此同时,树立“人才强海”的理念,积极培育和引进高层次创新人才,通过合理有效的激励机制加强人才的归属感,为提高海水养殖产量和促进海水养殖业的可持续发展提供充足的人力保障。

根据2018年《中国海洋生态环境状况公报》,舟山是我国8个近岸海域水质极差的城市之一。这是因为舟山海域受长江、钱塘江和杭州湾沿岸陆源排污入海的大量污染物影响,水质主要超标因子为无机氮和活性磷酸盐。污染物导致海水养殖病害不断发生,甚至出现养殖生物大面积死亡的问题,造成严重的经济损失。此外,这些对人体有害的化学污染物会残留在养殖生物体内,导致养殖水产品的食品安全和质量难以得到有效的控制。因此,一方面,须制定并实施严格的污染防控机制和相应的管理措施,对排污企业进行监督,防止工业废水直接入海;另一方面,须进一步完善城乡排污系统等相应的基础设施建设,有效处理生活污水和垃圾,避免对海洋生态环境造成影响。