人工鱼礁效果评价理论与方法的研究

人工鱼礁是为保护和增殖渔业资源，改善和优化水域生态环境，促进区域社会经济协调发展，而有目的地设置于预定海域的人工设施。全世界己有50多个国家和地区建设人工鱼礁。进入21世纪以来，我国政府根据渔业资源衰退、近海生态环境恶化的形势，开展了大规模的鱼礁建设。根据《中国水生生物资源养护行动纲要》要求和各地规划，在十二五乃至更长时期内，我国鱼礁建设总规模将超过1000万m3。鱼礁建设效果如何?如何科学地评价鱼礁效果？如何建立一套具有科学性、系统性及可操作性的评价标准和指标体系？便成为当前迫切需要研究和解决的问题。基于此，本研究试图在这一领域做一探索性的工作，旨在为渔业行政主管部门和鱼礁建设单位准确掌握当前鱼礁建设效果，以指导后续鱼礁建设提供理论依据。
　　 首先，本研究从理论上分析了人工鱼礁的概念、功能、类型和建设目标；对鱼礁生态效果、社会经济效果评价理论与方法进行了探讨。(1)生态效果：从鱼礁的水动力过程、鱼礁的自然特征、鱼礁与水文要素的关系、鱼礁对鱼类和大型无脊椎动物个体、种群、群落和生态系统等方面探讨了鱼礁生态效果的产生机制及其表征因子。研究结果表明：①鱼礁产生的上升流和背涡流的强度可表征鱼礁对水环境的物理作用程度，故也可表征鱼礁生态效果的优劣；②人工鱼礁的自然特征（包括鱼礁的材料、结构、中空体积和礁体组合与配置方式等）对鱼礁在水环境中的物理过程有重要影响，进而影响鱼礁区游泳动物的生物和非生物环境，此外还可为海洋动物提供优良的庇护、繁殖、生长和栖息场所，故是表征鱼礁生态效果的重要指标之一；③鱼礁区底质、营养盐(N、P和N/P比值)、悬浮物质、COD、溶解氧以及饵料生物的丰度和物种多样性在投放前后有可测量的变化，可作为鱼礁环境效果评价的指标；④鱼礁投放将会在一定程度上对游泳动物个体指标（如个体大小（体长或体重）、生长率、生长状况（可用体长与体重比率等表示）、繁殖条件和繁殖力)产生重要影响。平均体长、平均体重、个体的肥满度、个体体重生长拐点年龄等是表征个体变化的重要指标；⑤种群容纳量是考察鱼礁生态环境改善效果的重要指标，求解容纳量的方法主要由营养动态模式和数学理论估算法；⑥人工鱼礁投放对鱼礁海域生物多样性将产生较大影响。生物多样性与生态系统生产力、物质循环、可持续性和稳定性之间存在一定的关系。因此生物多样性是考察鱼礁生态效果的主要指标之一；⑦人工鱼礁生态系统是一个开放的、与外界有物质和能量交换的远离平衡态的典型的耗散结构系统。可用生物系统熵来描述鱼礁生态系统所处的状态，因而可表征鱼礁生态效果。由上述指标出发，本文探讨了鱼礁生态效果评价的基础理论和方法。(2)社会经济效果；从鱼礁经济效果和社会效果的概念出发，对鱼礁社会经济效果评价理论与方法进行了初步探讨。①分析了不同类型鱼礁的经济学特征；由于不同类型鱼礁的投资主体和监管方式明显不同，因此社会经济效果评价时应有所不同；②从鱼礁经济效果特征出发，对鱼礁经济效果评价参数进行了初步分析。鱼礁经济效果最常用评价参数为行业基准收益率、基准投资回收期和折现率。由于我国鱼礁项目建设经济效益评价的研究尚处于初级阶段，鱼礁项目监管单位的经济数据匮乏，国家和地方政府尚未有专门的关于鱼礁项目的基准收益率，因此本文建议实践中可以采用银行的5年以上期贷款利率来表示，因为它代表假设鱼礁建设单位资金不足，完全采用贷款方式来建设鱼礁时的经济效果。基准投资回收期可参考评价鱼礁项目的使用期限来设定。行业折现率可参考行业基准收益率设定；③动态投资回收期、净现值、内部收益率和益本比4个指标不仅可动态反映项目的经济效果，而且也具有明确的判断标准。这4个指标已经被公益林、公益性水利工程和公路等工程项目广泛用于经济效益的评估。因此本研究认为人工鱼礁经济效益评价时选取动态投资回收期、净现值、内部收益率和益本比4个动态指标比较合适；④鱼礁项目的社会效果主要体现在社会的适应性、对社会经济影响和社会环境影响等方面。鱼礁社会效果评价指标应从上述3方面出发来建立。鱼礁工程的资源环境价值（即生态价值）是其社会效果的重要组成部分，本文探讨了生态价值的评价理论和评价方法。
　　 其次，本研究建立了鱼礁效果评价指标体系及其评价标准，运用层次分析法确定了评价指标的权重。(1)根据鱼礁效果评价的基础理论与东海区鱼礁社会调研资料构造了鱼礁效果评价指标体系。鱼礁效果指标涵盖了生态效果、经济效果和社会效果3方面。①生态效果评价指标从生态效果的概念出发，结合鱼礁生态效果产生的机制，分为2个层次进行选择，增加了鱼礁效果评价的可操作性。第1个层次包含流场效果和鱼礁生境指数2个评价准则共6个评价指标；第2个层次包括水质、底质、饵料生物和游泳动物的增殖与保护效果4个评价准则共24个评价指标。这2个层次评价指标体系相互独立，分别计权。在评价实践中两者相互验证和补充。②经济效果评价指标根据我国鱼礁评价实际需要，通过查阅文献，从技术经济学角度出发，选择能动态反映鱼礁经济效果的净现值、内部收益率、动态投资回收期和益本比构建指标体系。③社会效果评价指标从社会效果的内涵出发，结合鱼礁特点选择鱼礁项目的社会适应性、对社会经济的影响、对社会环境的影响3个评价准则共9个评价指标。(2)从鱼礁效果评价指标的内涵出发，根据目前鱼礁文献、现场调查数据和社会调研资料，通过模糊数学方法拟合了定量评价指标的模糊隶属函数，以此作为各评价指标的评价标准，隶属函数取值范围均在[0,1]区间，提高了评价的可操作性；对于定性评价指标，根据文献资料和本人的社会调研资料，征求部分学者意见制定了评价的参考标准。(3)运用层次分析法分别确定了生态效果、经济效果和社会效果评价指标体系的权重。在评价实践中，如果对鱼礁效果进行综合评价时，需要按生态效果、经济效果和社会效果所占权重据表中指标权重比例进行分配，生态、经济和社会效果的权重可据鱼礁建设的目标来确定。
　　 第三，本研究根据浙江嵊泗鱼礁的拖网调查数据，探讨了鱼礁对优势种鱼类个体生长、Ⅱ型渔业动物的生态容纳量、物种多样性和生态系统结构有序度的影响；根据社会调研资料分析了嵊泗鱼礁工程的经济效果，估算了鱼礁工程的环境改善价值；运用鱼礁效果评价体系评价了东海区2个鱼礁项目的生态和社会经济效果。研究结果显示；(1)浙江嵊泗鱼礁海域优势种小黄鱼个体生长在投礁前后发生了明显变化；①投礁后小黄鱼的平均体长和体重均呈上升趋势，优势体长组和体重组均向高值移动；②同等体长情况下由投礁后体长体重关系式估算的体重比用投礁前的体长体重关系式估算值大；③投礁后鱼类个体生长方程的参数L∞、W∞、K值分别从投礁前的140.5mm,36.59和0.28a-1增加到186mm、118.5g和0.36a-1；④投礁后鱼类体长与体重生长速度与投礁前相比有所增大，并且体重生长的拐点年龄从投礁前2.55a提高到2007年的2.58a;⑤小黄鱼种群生物量增长的临界年龄从投礁前的3.21a提高到3.77a；⑥小黄鱼种群的总瞬时死亡率从投礁前的1.065a-1减小到0.750a-1。因此浙江嵊泗人工鱼礁投放对鱼礁区小黄鱼个体生长产生了重要影响。(2)鱼礁投放改善了鱼礁周围Ⅱ型渔业动物的生态容纳量。根据浙江嵊泗人工鱼礁海域渔业资源拖网调查数据，建立的Ⅱ型渔业动物密度的改进logistic模型显示，鱼礁投放所产生的新增态容纳量约为4.40～5.89 ind-(km-kw)-1，原有生态容纳量约为6.00～8.03 ind-(km-kw)-1，容纳量随季节变化而呈周期性波动。因此人工鱼礁的投放具有增加海域的渔业资源数量，提高了海域的渔业资源的生态容纳量的作用。(3)生物多样性：投礁后，鱼礁区的物种多样性指数略有上升，对照区则略有下降，并且均呈季节性波动。此外还发现鱼礁区大型无脊椎动物的物种多样性变化是影响鱼礁区生态系统物种多样性变化的主要因素。投礁后鱼礁区均匀度指数呈上升趋势，并且鱼礁区大型无脊椎动物的均匀度变化与鱼礁区生物群落整体均匀度变化趋势一致，因此大型无脊椎动物可能是影响鱼礁区生物群落均匀度的主要因素。而对照区的上述差别不明显。因此鱼礁投放可能对底质环境的改善比较明显，底质环境的多样性导致了大型底栖动物的物种多样性，进而影响了鱼礁区的生物多样性。(4)生态系统结构有序度：运用生物系统熵的概念，根据嵊泗鱼礁投放前后的现场调查数据，通过Ecopath with Ecosim软件建立了投礁前后鱼礁海域的生态系统模型，由模型的生态系统评估参数计算了鱼礁投放前后生物系统熵，由模型构建的食物网，计算了鱼礁投放前后的联系熵。两者结果均表明鱼礁投放可能提高了生态系统的有序度。(5)用技术经济学方法对嵊泗鱼礁项目经济效果评估结果为：单位空m3鱼礁的净现值、动态投资回收期、内部收益率和益本比分别为1065.5 CNY、5.8a、33.56％和17.01。根据经济效果评价指标的判断标准可知，净现值＞0，动态投资回收期＜鱼礁使用年限(33a)，内部收益率＞行业基准收益率（本文以银行贷款利率5.94％(2008年12月23日)作为基准收益率），以及益本比＞1时，说明嵊泗鱼礁项目从经济学角度是成功的。(6)嵊泗鱼礁的环境改善价值（主要包括鱼礁工程的游憩价值、CO2固定的价值、制氧价值、水质净化价值和消减风暴潮价值）总计约为2852.0万CNY/a。(7)实例说明人工鱼礁效果评价体系能够比较和反映不同鱼礁项目生态效果、经济效果与社会效果的实际情况。