珊瑚礁海岸圍填海適宜性的評(píng)估方法研究

王初升，林榮澄，黃發(fā)明

（國家海洋局第三海洋所，福建 廈門 361005）

珊瑚礁是地球上生產(chǎn)力最高，生物多樣性最豐富的生態(tài)系統(tǒng)之一（Jompa et al，1963；王麗榮等，2001；趙美霞等，2006），珊瑚礁海岸是一種熱帶特有的生物海岸類型，具有強(qiáng)大的護(hù)岸防浪功能、對(duì)維持海岸生物多樣性、漁業(yè)資源、濱海景觀、環(huán)境美學(xué)、和旅游休閑等方面具有顯著的生態(tài)效益，在全球生態(tài)平衡中起著不可替代的重要作用。然而由于全球氣候變化、沿海地區(qū)人口持續(xù)增長和社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展等自然和人為的雙重壓力，導(dǎo)致全球珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)日益衰退（Hoegh-guldberg，1999；Smith et al，1992；Aronson，2003；張喬民等，2006），我國珊瑚礁面積在世界上列第8位，主要分布于廣東、廣西以及福建沿岸，海南沿岸以及南海諸島，臺(tái)灣、香港等地，也出現(xiàn)了不同程度的退化（孫典榮 等，2006；李穎虹等，2004；張喬民，2006；趙煥庭 等，1996；Dai，2002）。國內(nèi)外大量研究表明，沿海地區(qū)的城市港口建設(shè)、大規(guī)模的填海造地，圍墾養(yǎng)殖是造成大量濱海濕地喪失和珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)退化的重要因素之一，為此根據(jù)已有的研究成果，建立圍填海對(duì)珊瑚礁影響的適宜性評(píng)估的科學(xué)方法，對(duì)限制規(guī)范圍填海活動(dòng)，加強(qiáng)保護(hù)珊瑚礁寶貴稀有資源具有重要意義。

1 圍填海對(duì)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)影響的分析識(shí)別

1.1 生態(tài)系統(tǒng)影響識(shí)別

近岸圍填海對(duì)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的影響具有復(fù)雜性（Ben-Tzvi et al，2004），許多影響因子是復(fù)合交叉的，通過網(wǎng)絡(luò)分析可識(shí)別主要的影響因子，可從宏觀上為評(píng)估提供依據(jù)（圖1）。圍填海對(duì)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)影響的網(wǎng)絡(luò)分析。根據(jù)圍填海影響方式不同可將生態(tài)影響分為兩個(gè)方面：一是圍填海直接對(duì)海域空間的占有所造成的影響；二是圍填海開發(fā)增加環(huán)境的污染壓力，包括泥沙、污染物等污廢的排放。近岸圍填海對(duì)海域空間占用主要是造成濱海濕地的喪失，破壞海岸植被、海洋生物的棲息地、一些重要的產(chǎn)卵場(chǎng)、繁殖場(chǎng)遭到破壞，同時(shí)也影響了濱海濕地鳥類的生存及繁衍，圍填海如占用珊瑚礁分布區(qū)，就直接造成對(duì)珊瑚礁的破壞，由于珊瑚礁是海岸重要的天然景觀，也是對(duì)海岸景觀的破壞。圍填海改變了土地利用的方式，使自然生態(tài)景觀向半自然或人工生態(tài)景觀轉(zhuǎn)變，造成景觀自然性下降，破壞了景觀生態(tài)的完整性，增加了景觀破碎化。

圖1 圍填海對(duì)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)影響的網(wǎng)絡(luò)分析

圍填海改變了水文動(dòng)力狀況，導(dǎo)致泥沙沖淤和納潮量減小。泥沙沖淤導(dǎo)致沉積物類型改變，使生物棲息地的底質(zhì)條件發(fā)生變化，從而使許多海洋生物的繁殖地遭到破壞；泥沙淤積對(duì)珊瑚附著基有很大的破壞作用，危害珊瑚生物的生存。沿岸的海灣水域，圍填海導(dǎo)致海灣納潮量下降，減低海灣與外海潮水的交換強(qiáng)度，從而減少環(huán)境容量，降低水體的自凈能力，使水環(huán)境和沉積物質(zhì)量下降，導(dǎo)致海灣環(huán)境質(zhì)量的劣化，不僅對(duì)生物生存及繁衍造成影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)相鄰海域生長的珊瑚礁產(chǎn)生影響。

圍填海工程的施工過程中產(chǎn)生的懸浮物，對(duì)珊瑚礁也有很大的影響，一是減低海水的透光，影響光合作用，二是產(chǎn)生大量沉積物覆蓋在珊瑚礁上，對(duì)珊瑚礁的生長極為不利。此外圍填海項(xiàng)目產(chǎn)生對(duì)環(huán)境污染的壓力也不可忽視，如城市化建設(shè)的生活污水排放，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化和水質(zhì)的惡化，港口和工業(yè)區(qū)建設(shè)存在的油溢污染和污染物排放均對(duì)相鄰海域受到污染影響的珊瑚礁有致命的危害。

1.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響

圍填海造成濱海濕地喪失的結(jié)果為濕地生態(tài)服務(wù)功能損失，生態(tài)服務(wù)功能是自然生態(tài)系統(tǒng)及其物種所提供的能夠滿足和維持人類生活需要的條件和過程，是通過生態(tài)系統(tǒng)的功能直接或間接得到的產(chǎn)品和服務(wù)。由于生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的服務(wù)是多方面的，圍填海對(duì)其產(chǎn)生影響較復(fù)雜，根據(jù)Costanza等（1997；1999）對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的分類，生態(tài)服務(wù)功能分為供給功能（食物、原材料、基因資源及藥物資源）、調(diào)節(jié)功能（氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、干擾調(diào)節(jié)、水分調(diào)節(jié)、侵蝕控制、廢棄物處理）、支持功能（棲息地、營養(yǎng)循環(huán)與初級(jí)生產(chǎn)力）、文化功能（科研教育及休閑娛樂）。圍填海對(duì)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)造成的影響是多層次多方面的，主要包括水文動(dòng)力條件改變、棲息地破壞及景觀格局變化3個(gè)方面，圍填海造成珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的退化的潛在危害，主要有濱海濕地的喪失，破壞棲息地、改變景觀格局和水文動(dòng)力條件，同時(shí)圍填海的項(xiàng)目開發(fā)還加大了環(huán)境污染的壓力、因此可從圍填海占用濱海濕地、對(duì)珊瑚礁和景觀的直接破壞的程度、由海洋生物、水文動(dòng)力與環(huán)境化學(xué)資料、以及生態(tài)服務(wù)功能4個(gè)方面來評(píng)估圍填海規(guī)劃對(duì)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)影響及其適宜性。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)珊瑚礁生物海岸的資源和生態(tài)特點(diǎn)，以及圍填海對(duì)珊瑚礁生態(tài)的影響，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系選取珊瑚礁資源、環(huán)境、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)為分層，各分層依據(jù)其在指標(biāo)體系中的重要性設(shè)置權(quán)重，分別為珊瑚礁資源40%、環(huán)境26%、生態(tài)20%和經(jīng)濟(jì)14%。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的指標(biāo)和權(quán)重采用德爾菲法和層次分析法確定。珊瑚礁資源分層指標(biāo)主要考慮圍填區(qū)內(nèi)涉及占用珊瑚礁，造成珊瑚礁資源的損失、護(hù)岸功能損失、景觀損失指數(shù)表示。環(huán)境與生態(tài)主要考慮圍填海對(duì)海域珊瑚礁生態(tài)環(huán)境的影響，水動(dòng)力指標(biāo)選用對(duì)珊瑚礁有明顯影響沖淤和懸浮物指標(biāo)，生態(tài)指標(biāo)采用多樣性和生態(tài)敏感指數(shù)評(píng)價(jià)物種多樣性、重要生物和珍稀物種的影響。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評(píng)估圍填海造成生態(tài)服務(wù)功能的損失的圍填成本與收益的益損比。指標(biāo)體系由資源、環(huán)境、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)4個(gè)方面綜合評(píng)價(jià)珊瑚礁海岸圍填海的適宜性，指標(biāo)體系和各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、權(quán)重列于表1。

表1 圍填海適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.1 珊瑚礁資源指標(biāo)

珊瑚礁資源指標(biāo)主要考慮圍填區(qū)內(nèi)涉及占用珊瑚礁，造成的珊瑚礁資源損失，由于圍填占珊瑚礁、造成資源的損失，同時(shí)也造成沿岸珊瑚礁護(hù)岸功能的損失、和天然景觀的損失，因此采用圍填區(qū)林地指數(shù)、護(hù)岸和景觀指數(shù)3項(xiàng)指標(biāo)表示圍填海對(duì)珊瑚礁資源的破壞程度。

（1）資源損失指數(shù)

由3S（遙感RS、地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS）技術(shù)獲取的珊瑚礁分布圖與圍填海規(guī)劃圖的疊圖分析計(jì)算出圍填區(qū)原有岸線長度、圍填區(qū)內(nèi)的珊瑚礁分布面積。由如下的公式計(jì)算珊瑚礁損失指數(shù)：

ML為資源損失指數(shù)，單位hm2/km，表達(dá)為圍填區(qū)內(nèi)每公里岸線（L岸線）圍填區(qū)內(nèi)珊瑚礁面積（S珊瑚礁）的 hm2數(shù)。

資源指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，采用當(dāng)?shù)厣汉鹘纲Y源的平均值。

（2）護(hù)岸指數(shù)

沿岸珊瑚礁具有護(hù)岸功能，由疊圖分析計(jì)算出圍填區(qū)珊瑚礁占有岸線的長度和圍填區(qū)岸線長度，以珊瑚礁占有岸線與岸線之比為護(hù)岸指數(shù)如下式所示：MH（%）=L珊瑚礁/L岸線

圍填區(qū)內(nèi)珊瑚礁占有岸線的比例高，其護(hù)岸功能強(qiáng)，圍填造成的珊瑚礁護(hù)岸功能的損失程度就越嚴(yán)重。

（3）景觀指數(shù)

由圍填區(qū)內(nèi)的珊瑚礁資源指數(shù)和護(hù)岸指數(shù)，以及圍填區(qū)對(duì)珊瑚礁和海岸景觀的影響程度評(píng)價(jià)。

2.2 環(huán)境指標(biāo)

環(huán)境指標(biāo)采用對(duì)珊瑚礁影響較大的沖淤、懸浮物指標(biāo)來評(píng)估對(duì)珊瑚礁資源影響程度。圍填造成污染負(fù)荷的增加采用COD指標(biāo)。沖淤、懸浮物和COD數(shù)據(jù)由圍填工程的水文動(dòng)力數(shù)值模擬和污染物擴(kuò)散模型計(jì)算獲得。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)引用HMRE珊瑚礁評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（HMRE，2004）的沉積率10mg/cm2·d，換算為沖淤量為3.6 cm/a。懸浮物采用《近岸海洋生態(tài)健康評(píng)價(jià)指南》（2005）中的標(biāo)準(zhǔn)6mg/L。COD含量采用《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB 3097-1997》（1997）的一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)2mg/L。

2.3 生態(tài)指標(biāo)

圍填海造成對(duì)海洋生態(tài)的影響主要包括圍填區(qū)海域內(nèi)的包括珊瑚礁的底棲生物、海岸植被、濱海濕地、鳥類等重要生境。為便于指標(biāo)評(píng)價(jià)對(duì)比，選擇棲息地較為穩(wěn)定的底棲生物多樣性指數(shù)，Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）為評(píng)價(jià)指標(biāo)。設(shè)定生態(tài)敏感指數(shù)分析評(píng)價(jià)圍填海對(duì)珊瑚礁生態(tài)敏感區(qū)的影響，包括國家級(jí)保護(hù)動(dòng)物、珍稀物種，以及重要物種的產(chǎn)卵場(chǎng)、育幼區(qū)等。

2.4 生態(tài)損益指標(biāo)

圍填海造成的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能損失包括對(duì)圍填區(qū)生態(tài)系統(tǒng)供給功能、調(diào)節(jié)功能、文化功能和支持功能的影響。其中供給功能主要為物質(zhì)生產(chǎn)功能；調(diào)節(jié)功能主要包括氣體調(diào)節(jié)、干擾調(diào)節(jié)、廢物處理功能；文化功能主要為娛樂休閑和科研教育功能；支持功能主要為生物多樣性的維持等。

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)采用單位圍填海面積的的成本與收益計(jì)算損益，由于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值損失計(jì)入圍填海成本，其價(jià)值損失占單位成本的比重的大小，直接反映出損益指數(shù)的變化，故稱生態(tài)損益指標(biāo)。益損比大于1，說明圍填海有經(jīng)濟(jì)效益，益損比小于1，則沒有效益。

2.5 綜合指數(shù)

本研究建立的模式和指標(biāo)體系應(yīng)用于珊瑚礁海岸圍填海的適宜性評(píng)估，可利用綜合指數(shù)方法建立評(píng)價(jià)模型：

IHI圍填海適宜性綜合指數(shù)（Integrated Health Index）；Wi表示指標(biāo)i的權(quán)重值；Ii表示為第i種指標(biāo)的歸一化值。

按評(píng)估圍填海適宜性綜合指數(shù)可分為3個(gè)等級(jí)：

IHI＜0.75為Ⅰ級(jí)，可以實(shí)施圍填；IHI=0.75～1.2為Ⅱ級(jí)，限制圍填，IHI＞1.2為Ⅲ級(jí)，嚴(yán)禁圍填。

3 圍填海適宜性的評(píng)估

根據(jù)國內(nèi)外的研究進(jìn)展，以及珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)脆弱敏感和高生產(chǎn)力的特點(diǎn)，評(píng)估指標(biāo)體系主要針對(duì)圍填海對(duì)珊瑚礁的占用和生態(tài)環(huán)境的影響，提出圍填控制指標(biāo)以及對(duì)生態(tài)環(huán)境、景觀和生態(tài)服務(wù)功能損益影響的指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)圍填海對(duì)珊瑚礁海岸的影響，以期客觀合理地評(píng)價(jià)圍填海的適宜性，有針對(duì)性地提出改善的對(duì)策和措施。

3.1 珊瑚礁海岸圍填海適宜性分級(jí)

珊瑚礁海岸是典型的生物海岸，珊瑚礁分布區(qū)為生態(tài)敏感區(qū)，是海洋生物物種高度豐富的區(qū)域，珍稀、瀕危海洋生物物種的天然集中分布區(qū)域。根據(jù)國家的環(huán)境保護(hù)及相關(guān)法規(guī)，嚴(yán)禁圍填或其它人類活動(dòng)的干擾和破壞。我國現(xiàn)有的珊瑚礁除了自然保護(hù)區(qū)外，在南海和東南沿海還有大量珊瑚礁分布，原則上珊瑚礁分布區(qū)是禁止圍填的區(qū)域。

珊瑚礁海岸圍填海的適宜性可分為如下的等級(jí)：

Ⅰ級(jí)可圍填區(qū)

圍填區(qū)符合海洋功能區(qū)劃、圍填項(xiàng)目符合國家產(chǎn)業(yè)政策和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，圍填海不占用天然珊瑚礁，特別是活珊瑚生長區(qū)，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響小，不會(huì)造成相鄰海域珊瑚礁退化，環(huán)境和資源條件允許實(shí)施圍填。

珊瑚礁資源限制性指標(biāo)：圍填不得破壞和占用天然珊瑚礁。

Ⅱ級(jí)限制圍填區(qū)

圍填區(qū)符合海洋功能區(qū)劃、圍填海項(xiàng)目符合國家產(chǎn)業(yè)政策和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，但圍填區(qū)有少量珊瑚礁分布，對(duì)生態(tài)環(huán)境有一定負(fù)面影響，環(huán)境資源條件允許可慎重圍填，但需采取生態(tài)補(bǔ)償、生態(tài)修復(fù)手段、以及有效的環(huán)境保護(hù)措施，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

珊瑚礁資源限制性指標(biāo)：圍填區(qū)里不得有活珊瑚分布，圍填損失的珊瑚礁不得大于當(dāng)?shù)厣汉鹘钙骄Y源量。

Ⅲ級(jí)禁止圍填區(qū)

國家級(jí)、省級(jí)珊瑚礁保護(hù)區(qū)、具有珊瑚礁和其它瀕危珍稀物種，為禁止圍填區(qū)。圍填區(qū)不符合海洋功能區(qū)劃，法規(guī)明確禁止圍填的區(qū)域，或環(huán)境資源條件不允許進(jìn)行圍填。圍填海占用破壞天然珊瑚礁，對(duì)生態(tài)環(huán)境負(fù)面效應(yīng)大，導(dǎo)致不可恢復(fù)的嚴(yán)重?fù)p失。

珊瑚礁資源限制性指標(biāo)：圍填區(qū)損失天然珊瑚礁超過當(dāng)?shù)厣汉鹘钙骄Y源量。

3.2 珊瑚礁海岸圍填海適宜性評(píng)估

圍填海涉及珊瑚礁生態(tài)敏感區(qū)，尤其是形成連片生態(tài)系統(tǒng)和特有景觀的，為禁止圍填區(qū)，由于目前國家和地方建設(shè)用海用地與環(huán)境保護(hù)的矛盾突出，圍填海涉及珊瑚礁數(shù)量少，分布稀疏，沒有活珊瑚分布的可為限制圍填，但必須采取有效的生態(tài)生態(tài)補(bǔ)償措施，以保護(hù)珊瑚礁寶貴資源。目前珊瑚礁人工育苗培育技術(shù)已取得進(jìn)展，但與實(shí)際應(yīng)用仍有一定的差距，如積極推進(jìn)將可取得一定的成效。

圖2 珊瑚礁海岸圍填海評(píng)價(jià)模式

珊瑚礁海岸圍填海的評(píng)估模式見圖2，采用基于GIS的圖形疊置法，將圍填海規(guī)劃范圍與珊瑚礁分布區(qū)的圖層疊置，分析圍填海規(guī)劃對(duì)珊瑚礁資源的空間占用影響，由水動(dòng)力、環(huán)境、生態(tài)等綜合調(diào)查提供的資料，分析圍填對(duì)敏感區(qū)的影響，采用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系評(píng)價(jià)，按綜合指數(shù)劃分圍填海的適宜性等級(jí)。圍填方案的評(píng)價(jià)指數(shù)為Ⅰ級(jí)，可以實(shí)施圍填，采取相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的壓力。評(píng)價(jià)指數(shù)Ⅱ級(jí)，為限制圍填，對(duì)珊瑚礁資源有一定的破壞作用，需采取相應(yīng)的生態(tài)補(bǔ)償、生態(tài)修復(fù)措施，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。指數(shù)為Ⅲ級(jí)為嚴(yán)禁圍填，應(yīng)放棄，如有必要，需調(diào)整圍填項(xiàng)目和規(guī)模，重新規(guī)劃評(píng)估，使之符合Ⅰ級(jí)或Ⅱ級(jí)的的要求，方可實(shí)施。

Aronson R B，2003.Causes of coral reef degradation.Science，302（5650）：1502-1502.

Ben-Tzvi O，Loya Y，Abelson A，2004，Deterioration Index（DI）：a suggested criterion for assessing the health of coral communities.Marine Pollution Bulletin，48（9-10）：954-960.

Costanza R，Andrade F，Antunes P，et al，1999.Ecological economics and sustainable governance of the oceans.Ecological Economics，31：171-187.

Costanza R，Groot R，1997.The value of the world′s ecosystem services and natural capital，Nature，387：253-260.

Costanza R，Groot R，1997.The value of the world′s ecosystem services and natural capital，Nature，387：253-260.

Dai C F，2002.The status of coral reefs in Taiwan and the conservation problems.Proc.IUCN/WCPA-EA4 Taipei Conference，265-276.

HMRE，2004.The challenge of defining"reef health"in the Mesoamerican barrier reef：the search for yardsticks and a meaning index of Reef Integrith.the Healthy Mesoamerican Reef Workshop：Miami.1-45.

Hoegh-guldberg O，1999.Climate change，coral bleaching and the future of the world′s coral reefs.Marine and Freshwater Research，50：839-866.

Jompa J，McCook L J，2002.The effects of nutrients and herbivory on competition between a hard coral（Porites cylindrica）and a brown alga（Lobophora variegata）.Limnology and Oceanography，2002，47（2）：527-534.

Smith S V，Buddemeier R W，1992.Global Change and Coral Reef E－cosystems.Annual Review of Ecology and Systematics，23（1）：89-118.

國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2005.近岸海洋生態(tài)健康評(píng)價(jià)指南（HY/T 087-2005）.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.

國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 3097-1997），1997.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.

李穎虹，黃小平，岳維忠，等，2004.西沙永興島珊瑚礁與礁坪生物生態(tài)學(xué)研究.海洋與湖沼，2004，35（02）：116-122.

孫典榮，邱永松，林昭進(jìn)，等，2006.中沙群島春季珊瑚礁魚類資源組成的初步研究.海洋湖沼通報(bào)，（3）：85-92.

王麗榮，趙煥庭，2001.珊瑚礁生態(tài)系的一般特點(diǎn).生態(tài)學(xué)雜志，20（6）：41-45.

張喬民，2006.我國熱帶生物海岸的現(xiàn)狀及生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)與重建.海洋與湖沼，32（04）：444-454.

張喬民，余克服，施祺，等，2006.全球珊瑚礁監(jiān)測(cè)與管理保護(hù)評(píng)述.熱帶海洋學(xué)報(bào)，2006，25（02）：71-78.

趙煥庭，溫孝勝，孫宗勛，等，1996.南沙群島珊瑚礁自然特征.海洋學(xué)報(bào)（中文版），1996，18（5）：61-79.

趙美霞，余克服，張喬民，2006.珊瑚礁區(qū)的生物多樣性及其生態(tài)功能.生態(tài)學(xué)報(bào)，26（1）：186-194.