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生態適宜性研究綜述*

2015-03-15 07:39:54向蕓蕓楊輝周鑫黃偉陳培雄
海洋開發與管理 2015年8期
關鍵詞:區域資源生態

向蕓蕓,楊輝,周鑫,黃偉,陳培雄

(國家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012)

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生態適宜性研究綜述*

向蕓蕓,楊輝,周鑫,黃偉,陳培雄

(國家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012)

生態適宜性研究是解決區域生態-環境問題,平衡資源保護與開發利用間的矛盾,維持生態系統結構和過程的完整性,實現區域發展協調可持續的重要技術方法之一,也是地理學、生態學、環境經濟學和管理學等學科研究的熱點。基于國內外相關研究進展,文章論述了生態適宜性的概念內涵及其理論演化過程;評述了陸域生態適宜性研究的典型方法,即生態因子疊置法、邏輯規則組合法和格局-過程模型法的適用性和優缺點;歸納了國內外海洋生態系統管理及與海洋生態適宜性相關的研究進展,提出了海洋生態適宜性的概念、內涵;最后總結了目前生態適宜性研究存在的主要問題及未來發展方向。研究結果對基于生態系統的海洋綜合管理理論體系的構建和實踐應用,以及維護海洋生態安全具有重要的意義。

生態適宜性;海洋生態系統;海洋資源與環境;海洋綜合管理

近幾十年,隨著人口數量的急劇增加和經濟規模的高速發展,人地矛盾、陸海矛盾日趨尖銳,主要表現為自然資源衰退加劇、海陸生態系統失衡、生態環境質量惡化以及生物多樣性損失等問題[1],對人類活動和經濟發展的不利影響日益凸顯。生態系統安全問題已經成為當代生態學和資源與環境科學研究的熱點領域,也愈來愈受到大眾的普遍關注[2]。區域生態安全狀況一方面受區域水文、地形、氣候和土壤等自然要素的影響,具有潛在的敏感性和地區脆弱性,容易在自然演替過程中發生系統退化;另一方面受人類開發活動的正向或負向干擾,如資源開發、城市化、圍填海、經濟轉型與社會發展等導致的生態系統結構和功能的改變等,尤其是不合理的資源開發利用方式已成為威脅區域生態安全的直接誘導因子[3-4]。因此,開展區域生態適宜性研究,控制生態環境問題,維持生態系統結構、功能和過程的健康,促進自然-經濟-社會復合系統的可持續發展,已經成為當前國內外研究的重要方向和熱點課題。

海洋是重要的藍色國土,是區域可持續發展的重要支撐空間[5]。目前,海洋資源的開發、建設、保護與管理尚未真正建立在資源環境潛力和承載力的分析和評價的基礎上,區域社會經濟尚未形成科學的發展模式,部分地區海岸帶資源、環境、生態問題突出,局部地區海洋生態系統破壞嚴重。隨著人口、經濟日益趨海移動,海洋生態系統功能的損失有可能導致災難性的后果[6-7]。因此,與全球變化關系密切的海洋生態安全研究亟待深入。本研究結合國內外陸域生態適宜性評價和管理的相關文獻,總結現有生態適宜性研究的特點和存在的問題,提出海洋生態適宜性的概念、內涵及研究的重點和方向。

1 生態適宜性的概念和內涵

生態適宜性是指由區域生態系統具有的氣象水文、地質結構、地形地貌、土地資源、礦產資源和動植物等自然屬性以及景觀、文化等人文特征所決定的,對某種持續性用途的適宜或限定性程度[8]。在區域發展的綜合性和資源用途的多樣化的背景下,生態適宜性分析將生態規劃的理論和技術與適宜性評價結合起來,借助生態組成要素的價值對給定資源開發利用方式的適宜程度進行評估,從發展可持續的角度反映區域生態系統的資源基礎優勢和社會經濟的本底條件[9]。通過對特定生態系統的自然要素和社會經濟屬性等因子的量化,生態適宜性分析旨在評價區域綜合系統的合理承載力和未來發展潛力,因地制宜地給出資源與環境質量在符合生態學規律下的評價和地域分布,并在生態系統可載和生態功能可恢復的限度內優化資源開發利用的時間和空間結構;確定區內資源利用方向和優化利用方式,協調人類社會經濟活動與自然生態過程間的關系,以從區域開發建設的根源上控制和減少人類活動對于生態系統的消極影響;指導區域生態環境功能區的劃分,布局區域內農業、工業、服務業、居住、交通等各項人類活動;最終構建具有和諧的生態系統結構、適宜的資源利用方式、優良的生態環境質量和優化的區域綜合效益的利用模式,實現地盡其利,物得其所,生態系統良性循環,促進區域開發和生態保護的協調發展。

2 陸域生態適宜性研究概況

2.1 國際研究進展

“生態適宜性”這一名詞最初出現于土地資源利用與規劃領域,是由美國景觀設計師McHarg及其同事提出并賦予實踐的,他們利用簡單的疊置方法定性分析了紐約斯塔滕島(Staten Island)對自然環境保護、景觀游憩(積極和消極游憩兩個方面)、住宅建設、商服及工業開發等5種用地方式的適宜情況,制作了保護-游憩-城市化地區綜合適合度圖,并在此基礎上逐漸發展起了以地圖疊置為主要特征的生態適宜性分析方法及生態規劃流程[8];20世紀70年代,聯合國教科文組織(UNESCO)在“人與生物圈計劃”中明確提出,要將生態學理論作為城市規劃和建設的指導理論,從生態可持續的角度來關注整個城市或更大范圍內的生態過程,這使生態適宜性評價從農用地評價擴大到城鄉規劃領域,由概念性的形態描述發展為定量化的綜合分析,如Longlin和Pearce在地圖疊置法的基礎上提出了以權重和評分代替等權疊加的線性組合法,并將其應用于城鄉建設用地的生態適宜性分析;Westman[10]在此基礎上,進一步細分出坡度、土壤質地和排水性3個微觀尺度上的生態因子,對住宅建設的生態適宜性開展了半定量化的研究。這一時期,生態適宜性研究開始由早期的簡單定性描述發展到半定量的評價階段,但其研究視角尚未轉到區域發展的整體性和綜合性上。

20世紀90年代,很多發達國家提出了“都市區生態功能區劃”的概念,并將生態適宜性評價技術較好地運用其中,廣泛應用到諸如農業[11]、物種棲息地[12]、地質適宜性[13]、公共基礎設施選址[14]、城市擴張[15]、環境影響評價[16]和景觀規劃[17]等方面,先后建立起了因子組合法、整體綜合法、數理統計法、因素分析法和邏輯規則法等評價方法。典型的如:美國組織進行的南加利福尼亞的城市區域用地功能分區、英國編制的倫敦市宏觀生態規劃、日本的東京灣都市區生態功能區劃等[18],都是對區域生態資源的綜合評價,將城鎮發展在生態資源的時空尺度上進行了整合,也將生態適宜性研究擴展為協調和優化區域生態保護與發展間關系的重要工具。

景觀生態學為區域的生態適宜性分析提供了一個全新的視角。通過景觀格局及其變化的空間和動態分析,形成了一系列表述和分析景觀格局的空間指標及模型方法,為評價區域生態適宜性提供了理論支持。而空間分析技術的發展及優化配置理論的完善則進一步充實了評價技術體系,非線性理論[19]、模糊綜合理論[20]、灰色聚類理論[21],人工神經網絡[22]等先后被引入生態適宜性評價模型的構建當中。地理信息系統技術(GIS)與生態學理論的耦合成為當代生態適宜性評價技術發展的主流,很大程度上增加了評價結果的客觀程度與科學合理程度。近10年來,格局-過程分析的思想被引入自然資源管理的研究中,國外對生態適宜性評價的探究開始轉向不同時空尺度下機制與信息的提煉,側重分析土地價值在景觀水平生態過程中的演進規律,試圖將生態學原理和方法與不同的規劃目標相結合,構建了一系列格局-過程耦合模型[23]。

2.2 國內研究進展

相較之下,國內的生態適宜性研究側重于農業生態系統的適宜性評價,20世紀80年代在《土地評價綱要》的指導下,陸續開展了國家和區域宏觀尺度下的農用地適宜性分析,并構建起了土地資源適宜性評估的五級框架標準[24]。2003年,國家頒布了《生態省、生態市、生態縣建設指標》,將適宜性研究的重心從農業生態系統轉移到了區域綜合發展領域,并在全國范圍內開展了以區域環評和城市生態規劃為目的的生態適宜性分析,研究方法也由簡單的半定量指標評價發展為人地復合模型的綜合量化。如,陳昌勇等[25]從pH值、坡度等單因子出發,建立了多維度的生態評價體系,并應用于沈陽市的土地生態適宜度分析;趙珂等[26]構建了水土流失、土地沙化、水環境質量、土壤質量和生態敏感性等復合生態指數,用于安陽市的生態環境影響評價和區域規劃中。近年來,隨著國家“國土主體功能區”概念的提出,生態適宜性評價被廣泛地應用到區域主體功能區規劃過程中:如蒙莉娜等改進了歐陽志云[27]提出的生態位適宜度模型,探究了自然資源的現實生態位和需求生態位之間的承接關系,從農業發展生態位、城鎮發展生態位、產業園區生態位和生態環境生態位4個方面建立起了濟南市土地利用功能分區模型,從生態適宜度評價的角度開展了功能區劃分的實證研究;劉毅、史培軍等[28-29]基于邏輯組合規則的原理,在資源可持續分類矩陣的基礎上建立起了區域生態功能區發展空間評價方法,從開發利用的限制程度等級(重點、優化、限制和禁止)將城市生態適宜空間劃分為4類發展區域;趙明月等將城市復合生態系統理論及生態適宜性研究引入到城市人居環境評價當中,構建了包括自然、人文和經濟的多維評價體系,并基于壓力-狀態-響應模型和熵權綜合法對大連市進行了實證分析;還有學者將數理統計法(如聚類分析、主成分分析、層次分析、模糊數學和灰色系統關聯度等)與空間分析技術(如元胞自動機、最小累積阻力模型和空間自組織模型等)進行了耦合,建立起了特定地域功能區劃分的復合評價模型[30-33]。

2.3 典型生態適宜性評價方法

2.3.1 生態因子疊置法

生態因子疊置法源于McHarg[8]提出的以生態因素疊合為特征的定性分析法,即用一系列的自然、經濟或社會等條件不斷篩選掉不滿足既定要求的區域,直至最終留下符合所設定的全部規則的地域分布;進而發展成為傳統的“自下而上”的景觀評價方法,即基于實地資源調查或遙感資料,定性分析各同質小區對特定利用方式的適宜性等級;隨著生態學理論的完善和計算機技術水平的提高,以單因素專題圖疊合為主要特征的生態因子疊置法逐漸發展起來,并先后經歷了等權疊加、加權疊加和生態因子組合3個階段,可分別用式(1)、式(2)、式(3)表示。其中,生態因子的組合方式又可以進一步分為非層次和層次方式:前者即將所有因子直接加權疊加,適用于判斷因子較少的情況;后者則是采用有一定層次結構的因子組合體系,適用于復雜因子的疊加情況。

(1)

(2)

(3)

式中:Q表示區域生態適宜度的評價結果;ej為單因子評價值;k表示生態因子的數量;n代表評價指標的維度數;eji為區內第j個生態因子在評價第i個指標的適宜度值;wji為因子j對于指標i的權重;μi為指標i在適宜度總體評價中的權重。

2.3.2 邏輯規則組合法

針對上述“生態因子疊置法”中存在的確定評價因子權重的困難,邏輯規則組合法逐漸發展起來。該方法試圖根據邏輯組合分類的原理建立判斷準則,來量化各生態因素間的復雜關系,從而構建起生態適宜性的分析準則,對資源的生態價值和社會經濟價值需求進行不同方式的兩兩組合,據此來判斷資源的合理利用程度,最終對其開發利用的生態適宜性進行評價。代表性的為JU的土地資源適宜性評價分類矩陣,該矩陣依據邏輯規則的組合分類原理,首先分別從生態學價值和社會經濟需求兩個方面出發,將城市土地分成低、中、高、很高4個等級,進而制定不同等級間兩兩組合的適宜性和限定性準則,據此判定區內各地塊的生態適宜性[18];國內的史培軍等[29]繼承了上述組合與分類分析的思想,同樣基于自然生態和社會經濟兩個維度的獨立評估,建立起了土地可持續利用分類組合矩陣,并最終落腳到城市生態主體功能區的劃分上;劉毅、李天威等[28]完善了該分類矩陣,直接將城市發展空間劃分為生態功能分區和開發建設適宜性分區兩個方面,并細化二者內部的適宜性等級,在考慮現階段發展狀況的基礎上,構建起了滿足不同生態適宜目標的邏輯規則評價體系(圖1)。

圖1 區域生態適宜性邏輯規則組合評價體系

2.3.3 格局-過程模型法

景觀生態學的理論認為,格局與生態過程構成了自然界景觀資源的整體動態。其中,格局是各生態過程自發或相互作用、相互驅動的結果:生態過程的變動會引發相應的格局響應模式,而格局的變化也會使生態過程產生一連串的變化,因此,適宜的格局-過程模型是解釋生態系統變化過程、度量區域景觀資源的生態學特征的重要方法。該評價方法的發展基于相關空間處理技術的引入,旨在通過考慮土地在景觀水平生態過程中的流動或相互作用,建立相應的生態適宜性過程模型。從而部分克服前述幾種方法中數據的不連續性、評價的主觀性以及量化可信度等方面的弊端:例如解決適宜性界限的不確定性問題的可拓性原理,解決多因素、多指標綜合問題的模糊數學理論,用于非線性的適宜性分析的遺傳算法,模擬區域生態經濟復合系統發展需求的生態位適宜度模型(圖2),模擬生態系統水平演變過程的最小累積阻力模型,模擬區域景觀在時間上的動態變化過程的馬爾科夫鏈和元胞自動機模型,表征景觀空間異質性的景觀格局指數,以及實現系統自組織調整和適應性分析的人工神經網絡等。格局-過程模型通過最大限度地綜合不同時空尺度上有限的實驗或者觀測數據,揭示景觀格局與水平生態過程的內在機制,為生態適宜性評價方法的完善提供了豐富的支撐。

圖2 生態位適宜度評價模型框架注:某種特定開發利用方式對資源需求所構成的n維資源空間稱為該種方式下的資源需求生態位,簡稱需求生態位;資源的現實狀況也構成對應的資源空間,稱為現實資源生態位,簡稱現實生態位;通過量化現實生態位和需求生態位之間的匹配關系,就得到區域現狀資源條件對發展的適宜性程度。

2.3.4 典型評價方法比較

總結比較陸域生態適宜性評價的3種典型方法如表1所示,生態因子疊置法的基本原理是將自然環境、社會經濟等不同量綱的因素通過數學疊加成綜合評價圖,其運算公式簡單,形象直觀,且能方便地通過地理信息系統軟件(GIS)中的地圖代數、空間分析等工具箱實現,因此成為目前應用范圍最廣的陸域生態適宜性評價方法;但權重問題是該方法量化過程中的一個關鍵,早期的實踐運用中大多依靠研究者的主觀臆斷,后來逐漸演化出了熵權法、主成分分析法、局部懲罰性變權法、隸屬度評價法等權重確定方法,從某種程度上減少了評價結果的主觀性[18]。邏輯規則組合法能夠較好地表征生態因子之間的復雜、非線性關系,但其難點在于邏輯規則的制定;特別是在進行生態適宜性分析時,涉及的生態因子往往較多,各層次因素間的邏輯關系也比較復雜,要準確界定各系統組分和各因子之間的關系就顯得十分困難,因而在很大程度上限制了該方法的廣泛運用。格局-過程模型法能夠從理論上實現對復合生態系統的模擬,但鑒于生態學格局和過程本身所固有的復雜性和不確定性,現階段模型的應用性和普適性仍將會受到很大的限制。

表1 典型適宜性評價方法比較

3 海洋生態適宜性研究概況

3.1 海洋生態系統管理研究概況

海洋生態系統具有復合性、連續性、流動性和脆弱性的特征,其資源與環境之間,相互聯系、相互制約,形成了不同層次、不同內容的系列子系統[34],在復合生態系統的結構和功能、人海關系調控的思維和技術等方面具有顯著的特殊性[35]。面對當前全球性人口急劇增長、陸域環境污染和陸地資源枯竭等嚴重問題,海洋資源的重要性已經日益被人類所認知:作為全球生命支持系統的重要組成部分,海洋將成為人類生存和社會經濟發展的重要資源基礎和環境條件[36];與此同時,人類活動對海洋生態系統動力學影響的復雜程度也日益凸顯,海洋生態系統固有的脆弱性和敏感性使得用海矛盾不斷激化,沿海地區的海域生態環境面臨巨大壓力,很大程度上制約了區域資源環境和社會經濟的發展。

因此,如何提升海洋生態系統的管理水平已經成為國內外研究的熱點。UNESCO正在廣泛推動海洋空間規劃與大海洋生態系的管理理論;歐盟(EU)也開始制定新的綜合海洋政策,以期在保護海洋資源基礎的同時促進涉海經濟增長;英國在2009年通過了《海洋和海岸帶準入法》,借鑒了陸地生態系統管理的經驗,把生態系統方法作為高層次的海洋目標;美國2009年12月公布的《有效的海岸帶和海洋空間規劃臨時框架》中強調海洋規劃和管理活動應當全面反映對生態系統方法的認識;2011年,我國在《國家環境保護“十二五”規劃》中提出了“海洋生態紅線”制度,黨的十八大又將“海洋生態文明建設”提到一個新高度。類似的研究也在世界其他國家開展和實施,旨在深入認識和理解海洋系統的自然和人文要素,使海洋資源管理發展成為以海洋生態系統為對象的綜合管理,實現海洋生態資源的可持續[34]。

3.2 海洋生態適宜性相關的研究進展

聯合國環境規劃署(UNEP)發布的《千年生態系統評估報告(海洋和沿海生態系統部分)》強調了海洋生態可持續對人類生存和福祉的重要性,并提出了適應性管理方法在應對海洋研究的動態性和不確定性中的優越之處[37]。開展海洋生態適宜性研究,就是以海洋生態系統可持續性為目標,在不斷探索、認識生態系統自身內在規律、人類干擾過程的基礎上,根據海洋生態適宜性評價的結果,分析海洋資源和社會經濟發展的基礎優勢,并因地制宜地提出生態系統優化與調控策略,以滿足生態系統容量和社會需求方面的變化[34],最終建立起以海洋生態系統為基礎、以發揮海洋生態功能和海洋功能區作用為出發點,協調人與自然、開發利用活動與生態恢復力之間關系的區域海洋管理模式。

盡管陸地生態適宜性評價的方法和模型已經非常成熟,但其在海洋領域的應用卻仍然極其有限。國外海洋生態適宜性的研究多集中于海洋生物的生境適宜性分析[38-39],河口質量的適宜性評價[40],海洋環境適宜性評價指數的構建[35],海洋資源開發利用的社會經濟效益評估,以及海洋工程選址的適宜性分析[41]等幾個方面。典型的如葡萄牙的Ferreira從脆弱性、海水狀況、沉積物狀況、營養動力學4個方面建立起適宜性的主觀評價標準,結合研究區域各方面的具體狀況進行了專家打分,據此來判斷海洋資源質量的優劣;不少學者采用指示生物法(包括底棲生物的完整性指數、Shannon-Wiener多樣性指標、BI評價指標、AMBI評價指數和Bentix評價指標等)對海洋生態系統的健康程度進行了評價;美國國家海洋與大氣管理局建立了包括富營養化、病理學和健康指數(動植物多樣性、初級生產力、恢復力、彈性和穩定性等)的海洋環境適宜性評價方法;歐盟提出了海洋環境評價的水框架指令(water framework directive),初步建立了評價技術導則,旨在評估人類活動產生的環境壓力。總體上,國外的評價還是以描述性的分析為主。

國內學者中,楊新梅等[42]利用模糊數學和加權評分的思想改進了傳統的層次分析方法,并應用到海洋自然保護區的資源綜合評價中;吳濤[43]將景觀生態學、干擾生態學、模糊數學、遙感監測技術等引入濱海濕地生態系統的健康評價,從人類活動、生物特征指標、環境特征指標、景觀格局指標和環境保護政策等多個方面出發,構建了大洋河河口濕地生態系統的PSR評價模型;林紹花[44]提出了海洋功能區劃的適宜性評價方法;李占海等[45]構建了中國海灘旅游資源適宜性評價體系;葉屬峰等[46]將空間分析技術與綜合指數評價相結合,從海洋環境壓力、海岸帶開發強度、海洋可利用資源、海洋環境質量現狀、人口聚集度、海岸帶經濟發展水平、科技支撐條件、區域發展政策導向等10個方面對長江三角洲海岸帶適宜性開展了評價,并據此劃定了區域海洋主體功能區;呂霞等[47]從自然生態、基礎設施、社會經濟三大維度對港口的生態適宜性進行了分析;田娜[48]將人工神經網絡技術與適宜性評價理論相結合,建立了灘涂資源開發的BP網絡評價模型;王初升等[49]將生態干擾、生態服務功能等理論引入圍填海對珊瑚礁生物海岸的影響分析,從資源損失、環境質量、生態功能和經濟損益4個層面建立起了圍填海活動的適宜性評價指標體系,據此將圍填海的適宜等級劃分為可圍填區、限制圍填區和禁止圍填區;陳秋明[50]構建了無居民海島開發適宜性邏輯分析規則,并嘗試采用互斥矩陣,從社會經濟可行性和生態保護重要性兩個方面對廈門鱷魚嶼的開發適宜性進行了評價。

總體來看,大部分適宜性評價模型都還是停留在靜態的定性分析階段,多從理論機理出發給出一定程度的適宜性描述;雖有一些量化研究,也僅是對海洋總體情況的籠統評價,或針對海洋生態系統的某一特定功能開展半定量的特性分析:比如利用特定的生物指數判斷海洋生態系統的生境適宜程度,或是利用環境質量指數來表征其健康程度等;評價體系還比較單一,缺乏對影響海洋資源開發利用的生態因子的系統、宏觀研究,以及綜合評價其是否適宜開發和如何開發等內容,難以表征海洋生態系統的復雜性和整體性。

3.3 海洋生態適宜性的概念和內涵

基于上述研究,我們提出了海洋生態適宜性的概念,認為海洋生態適宜性是指由海洋生態系統具有的地質、地貌、水文、氣象、物理、化學、生物、景觀、區位等自然和社會屬性所決定的,對特定、持續性用途的生態學需求滿足程度和適應能力。海洋生態系統和陸地生態系統類似,也是由生命結構系統和環境支持系統兩個方面的要素組成,其中生命系統要素包括了各種海洋植物、動物和微生物等,環境系統要素則包括光、熱、水、氣以及各種營養物質等,共同構成了海洋生態資源。評價海洋生態適宜性,也就是研究在不同的區域發展目標下,海洋生態資源條件對特定開發利用方式的適宜程度。

在海域使用的復雜性和資源用途的多樣化的背景下,海洋生態適宜性分析通過對海域的自然、環境、經濟、社會屬性等資源進行綜合定量描述,旨在從海洋生態系統的角度出發,根據區域自然資源與環境特性,結合發展要求與資源利用要求,反映區域生態環境資源的基礎優勢,表征社會經濟的開發密度,提供區域環境的相對發展潛力和承載力。在綜合評價各生態因子的適宜程度的基礎上,識別出重要的海洋生態保護區和開發利用區,評定海域的固有屬性對生態保護和開發利用的適宜等級和地域分布。確定區域開發的制約因素,維持海洋生態系統的整體性,尋求積極的海洋生態平衡,促進區域海洋資源開發和生態環境保護的協調可持續,最終為海洋生態系統的綜合管理提供依據。

4 存在的問題與研究展望

目前,區域生態適宜性研究的基本理論框架已構建起來,用于生態適宜性評價的各種數學、物理、地理學模型也在研究和完善當中。但總體上仍以陸域研究為主,且集中于城市功能區劃分、土地利用、環境影響評價、景觀規劃、旅游規劃與開發等領域,可供參考的海洋生態適宜性理論和評價方法等資料極其有限。在研究方法上,也存在主觀性較大、應用程度較低等問題。

(1)水平生態過程表征的問題。生態資源的價值不僅由垂直生態要素(如地形、地質、土壤、水環境、生物等)決定,還表現為各生態因素在水平過程中的流動或相互作用[51],包括物質的循環和能量的平衡、泥沙和養分的積累與運移、物種的空間遷徙、人類的空間運動、物理和生物干擾過程(如大風、病蟲害等)的空間擴散等[52]。尤其對海洋生態系統而言,具有顯著的流動性和連通性特征,在評價過程中須考慮水平流動和動態變化的問題。然而現階段生態適宜性研究大多忽視了評價過程的水平-垂直二象性:無論是地圖疊置法中的數學疊加,還是邏輯規則組合法中的邏輯疊加,都只是將生態要素進行垂直疊加的過程,缺乏對自然景觀單元間的水平生態過程的分析,因而無法保證對實際生態學演進過程的客觀考量,賦權和規則設定過程又進一步增加了評價結果的主觀性。

(2)多維度的生態因子量化體系問題。資源的生態適宜性應當從價值和價值限制兩個方面進行理解:既需要根據資源的生態價值來判定其在生態保護方面的適宜性程度,又應當從資源的生態價值出發,分析其對某種特定開發利用方向的限定性程度,前者對應生態適宜性研究的自然屬性,后者對應其社會屬性[53]。在社會經濟高速發展的今天,人類活動已經成為影響生態系統的一個主導因素,也是生態適宜性的研究過程中需要考慮的必不可少的屬性要素。而現有研究往往只從單一維度開展評價,特別是適宜性評價因子的選擇,多側重資源的自然生態屬性,對于社會經濟因素的量化還不夠,也忽視了兩者間相輔相成的關系;缺乏從多個不同層次和多個維度,特別是從景觀生態學的角度考慮適宜性評價,一定程度上降低了生態適宜性研究對于生態系統管理的指導意義。

(3)多尺度適宜性評價的問題。生態問題往往不會局限在單一尺度層面上,有關資源環境的決策制定應當在生態信息輸入最大的體制層次上進行,以確保生態信息在各層次上的流通;而適當的管理尺度將擁有最相關的信息,能快速有效地做出反應并能夠在不同的尺度層面上進行綜合[54]。生態適宜性也在不同尺度上有其各自的內涵,只有當研究的尺度與所分析的區域主體的本征尺度相一致時,區域資源-生態-環境的主要矛盾才能被可靠地表征。而現有研究多為單一尺度的研究,或者從宏觀尺度進行簡單的生態功能分區,或從微觀尺度評價單一用途的適宜性,且對于空間格局分異的研究還比較薄弱。如何恰當地引入景觀生態學中的“尺度-格局-過程”理論,既能在宏觀層面上實現較大尺度的復合系統建模,又能在微觀層面上實現更為精確的格局度量,最終開展更加細化、可靠的預測評價,實現以可持續發展為目標的尺度推繹,并通過案例的細化研究,提出有針對性的區域生態系統管理技術和區域發展規劃戰略建議等,還有待進一步深化。

(4)完善的海洋生態適宜性研究體系構建問題。海洋生態適宜性研究集評價、規劃與決策于一體,是一個典型的半結構化的多層次和多目標的群決策問題,需要構建科學完整的研究體系[55]。近年來,盡管在理論上已初步明確了研究對象和問題,但技術和方法體系還需深入;特別是隨著越來越多的陸域生態系統研究理論(如生態位、壓力-狀態-響應、景觀生態規劃等)和方法(如模糊數學、情景分析、系統動力學等)被引入,其普適性還有待商榷。而如何從整體性出發,在機制上理解海洋生態系統內部的結構和功能,深入認識和理解海洋系統的自然和人文要素,在量化過程中實現二者的剝離;同時綜合考慮海洋要素的復雜性、指標量化的模糊性、海水的水平流動性,以及陸海統籌等的交互關系,模擬海陸之間的相互作用和景觀空間格局對過程的控制和影響,并最終將海洋生態適宜性評價與“海洋生態紅線選劃” “海洋功能區劃” “海洋空間規劃” “海陸資源配置”等具體實踐應用相結合,統籌協調涉海管理活動,將海洋生態系統的保護和海洋資源的管理方式結合起來,使海洋資源管理從現階段的行政區域為單元走向廣義的以生態系統為對象的區域大海洋可持續利用和管理的模式,以適應日益增長的海洋資源開發利用的新需求,這些仍然是未來海洋科學研究的重要課題。

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X826;P7

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1005-9857(2015)08-0076-09

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