珊瑚礁生態修復效果評價指標體系研究進展

鄭新慶，張 涵，陳 彬,3,4，俞煒煒,2

(1.自然資源部第三海洋研究所，福建 廈門 361005；2.福建省海洋生態保護與修復重點實驗室，福建 廈門 361005；3.自然資源部海峽西岸海島海岸帶生態系統野外觀測研究站，福建 廈門 361005；4.漳州海島海岸帶福建省野外科學觀測研究站，福建 廈門 361005)

珊瑚礁由珊瑚蟲、鈣化藻、有孔蟲等造礁生物的灰質骨骼殘體世代不斷堆積所形成。珊瑚礁中的非生物組分和生活于其中的動植物(蠕蟲、軟體動物、海綿、棘皮動物、甲殼動物、藻類等)以及微生物共同組成了珊瑚礁生態系統[1-4]。它是地球上生物多樣性最豐富、生產力最高的典型海洋生態系統之一，被譽為“海洋中的熱帶雨林”、“藍色沙漠中的綠洲”[5]。珊瑚礁生態系統為人類社會提供了豐富的海產品，全球約10%的魚類捕撈量來自珊瑚礁。珊瑚礁還為人類社會提供了建筑工業原材料、珍貴藥品(抗癌、抗菌、抗炎、抗凝等)、旅游資源等直接或間接福祉[6]。據Costanza等(1997)[7]對各類生態系統服務功能的劃分，可將珊瑚礁生態系統的生態服務功能劃分為氣體調節、氣候調節、干擾調節、養分循環、廢棄物處理、生物控制、棲息地庇護、食物生產、原材料、基因資源、休閑和文化共12個類型[8]。王麗榮等(2014)估算了我國南海珊瑚礁年經濟價值約為156.5億元，其中原材料提供價值約為140.4億元，對海岸保護價值(氣體調節、氣候調節、干擾調節、養分循環等)約為8.7億元，旅游休閑價值和生物控制價值則分別約為5.3、2.1億元。如果珊瑚礁始終維持在可持續利用狀態下，20 a后南海珊瑚礁總經濟價值可達1 370億元[9]。

在珊瑚礁生態系統中，造礁珊瑚是發揮其基礎框架功能，形成復雜三維結構的關鍵生物。由于絕大多數造礁珊瑚主要分布在環境波動較小的熱帶淺海地區，因此造礁珊瑚對環境變化敏感，溫度、鹽度、光照、水流、懸浮物、沉積物、營養鹽等的較小波動都可能對其生存產生嚴重威脅[10-11]。近幾十年來，沿岸社會經濟的迅速發展以及人類不斷的向海索地和資源的過度開發，導致全球變暖、海洋酸化、海平面上升、過度捕撈、破壞性捕魚、污染物排放等一系列全球性環境問題[12-14]。這些持續、緩慢的低水平擾動使珊瑚礁生態系統面臨著嚴重威脅，導致珊瑚礁面積不斷縮小，部分區域甚至已經消失[12,15]。因此，珊瑚礁生態系統的修復勢在必行。

近年來，很多科學家在珊瑚礁生態修復方面開展了大量卓有成效的研究工作。我國也在廣西、廣東、海南等地開展了大量的珊瑚礁修復實踐。但從公開發表的文獻來看，我國尚未形成一套針對珊瑚礁修復效果評價的指標體系。存在修復后的監測指標選取主觀、隨機等問題，無法支撐珊瑚礁修復的綜合評價工作。隨著珊瑚礁生態系統修復區域不斷擴大、數量不斷增加[16-18]，對珊瑚礁生態系統評價的方法也在不斷完善。然而，由于珊瑚礁生態系統本身的復雜性和外界環境始終處于不斷變化中，對珊瑚礁生態系統修復方法和效果的評價標準一直備受質疑，難以進一步應用推廣[19-20]。在這樣的形勢下，制定更加靈活多變的珊瑚礁修復評價方案已是大勢所趨[21-22]。

因此，本文在簡要梳理國內外珊瑚礁生態修復技術的基礎上，將當前珊瑚礁生態系統修復評價所取得的研究成果與珊瑚礁現狀相結合，借鑒國外珊瑚礁生態系統修復評價體系，初步提出適合我國珊瑚礁生態系統修復現狀的科學評價方案與修復效果評價的指標體系。為保障我國珊瑚礁的生態修復以及修復后期的管理和評價提供支撐，從而更好地服務于我國珊瑚礁生態系統修復實踐與工程。

1 珊瑚礁生態修復技術

1.1 國外珊瑚礁生態修復技術

面對全球范圍內珊瑚礁急劇退化的嚴峻形勢，各國珊瑚礁生物與生態學家均在全力推進其修復工作并相繼取得了一定效果(圖1、表1)[23-42]。Clark等(1995)通過搭建人工混凝土礁石的方法來恢復馬爾代夫珊瑚礁生態系統多樣性以及魚類多樣性，發現通過搭建人工礁結合珊瑚移植的方式可以在一定程度上恢復珊瑚礁生態系統的生物量，但是并沒有改變珊瑚群落的多樣性和豐富度；同時混凝土人工魚礁造價昂貴，難以在大面積的修復工作中廣泛使用[25]。Raymundo等(2007)通過使用塑料網、巖石等價格相對較低的材質來穩定菲律賓海洋保護區珊瑚礁基質，發現巖樁可用于穩定塑料網結構，提高珊瑚礁結構復雜性，同時也有利于珊瑚幼蟲的附著和魚類的聚集[35]。日本學者Suzuki等(2020)通過收集珊瑚幼蟲、人工培養珊瑚幼蟲、對珊瑚幼蟲進行移植的方法對石垣島珊瑚礁生態系統進行修復。結果表明珊瑚蟲成熟率提高，且珊瑚幼蟲附著率提高[37]。Santiago-Valentin等(2019)使用傳播配子、孵育浮浪幼蟲進行有性繁殖的方式對熱帶東太平洋北部邊界濱珊瑚(Poritespanamensis)進行生態修復[36]。盡管珊瑚蟲幼體存活率較低，沒有達到預計的實驗效果，但卻為有性繁殖恢復珊瑚礁生態系統指明了新的方向。Doropoulos等(2019)比較了大規模移植珊瑚幼蟲以及移植處于排卵期的珊瑚母體對珊瑚礁修復的影響[38]。結果表明，通過收集珊瑚幼蟲、培養珊瑚幼蟲、移植珊瑚幼蟲到亟待恢復的珊瑚礁生態系統中的珊瑚礁生態系統修復效果良好。該方法本身對珊瑚母體影響較小、珊瑚幼蟲成活率較高，同時收集的珊瑚幼體來源的不確定性也在一定程度上保證了移植珊瑚幼蟲后整體珊瑚礁生態系統的多樣性和穩定性。

1.2 國內珊瑚礁生態修復技術及主要修復區域

近年來我國科學家在我國管轄海域內開展了一系列的生態修復實踐和工程，在海南、廣西等地取得了較好的修復效果，使用的方法主要是珊瑚移植和搭建人工礁等手段[14,43-47]。最早開展相關工作的是陳剛等(1995)在海南三亞鹿回頭淺海水域進行的石珊瑚人工移植試驗[45]。珊瑚移植6個月后，其存活率、生長情況、膠粘劑、移植板的使用效果及珊瑚移植后的局部生態效應等方面都取得了一定成效，該項試驗為我國日后珊瑚礁生態系統及生物多樣性的恢復與發展奠定了良好基礎。Zheng等(2020)通過人工礁投放以及珊瑚移植等手段對海南三亞蜈支洲島的珊瑚礁生態系統進行修復[39]。實驗結果顯示移植到人工礁的花鹿角珊瑚(Acroporaflorida)和美麗鹿角珊瑚(A.formosa)生長速率較快，適合作為蜈支洲珊瑚礁修復的代表種，但它們會與自然附著的鹿角杯型珊瑚(Pocilloporadamicornis)競爭并對其生長和存活產生影響。王欣等(2017)在潿洲島周邊海域砂質、基巖、珊瑚碎屑和礁石等4種不同底質架設固定式及懸浮式珊瑚苗圃，移植塊狀、枝狀、葉狀等7種造礁珊瑚斷枝，觀測記錄苗圃保存情況及珊瑚成活率、珊瑚體積增長率等[46]。實驗結果表明，鐵架式苗圃結構穩固、不易受臺風等風暴潮的影響，是潿洲島最適合的珊瑚苗圃形式；風信子鹿角珊瑚(A.hyacinthus)是潿洲島珊瑚礁移植最優先考慮的種類，粗野鹿角珊瑚(A.humilis)立體縱向生長，可與風信子鹿角珊瑚搭配移植。

綜合以上國內外對珊瑚礁生態系統修復的方法可以看出，基于無性繁殖的珊瑚移植應用較為廣泛，在具體移植過程中，通常會與其他修復技術，如構建珊瑚苗圃、搭建繩索、珊瑚“蜘蛛網”等人工礁體輔助修復[圖1(a)至(c)]、搭建人工礁[圖1(d)至(f)]、使用(鋼材、鐵網、水泥)進行基底加固[圖1(g-i)]等方法相結合[32,37,39,48-51]。近年來，隨著分子生物學、海洋聲學等技術的發展，一些基于珊瑚有性繁殖的新型修復方法也應運而生。如通過控制培育環境，篩選適應極端環境的珊瑚基因以提高珊瑚耐白化的能力[52]；通過跨緯度移植馴化產生熱耐受力更高的珊瑚雜交后代等[53]。雖然通過珊瑚雜交技術來提升珊瑚對環境的耐受能力和恢復潛力還處于實驗室試驗階段，但毋庸置疑的是，伴隨著氣候變化尤其是海洋熱浪威脅的加劇，這一修復方法為日后珊瑚礁修復提供了新的視角。此外，最新的研究表明，珊瑚和魚類幼體能夠感知珊瑚礁棲息地的噪聲信息，從而選擇健康的珊瑚礁作為棲息地。因此，通過模擬珊瑚礁噪音，可以有效增加珊瑚礁生物，尤其是魚類的多樣性以及增加珊瑚幼體的附著幾率[54-55]，從而加速珊瑚礁的修復進程。

不過，盡管全球范圍內開展了大量的珊瑚礁修復實踐，但對珊瑚礁進行修復的相關研究大多都以修復珊瑚礁、保護瀕危珊瑚物種、促進珊瑚礁生態系統可持續發展為目標，不同研究對珊瑚礁修復效果的評價標準也不盡相同(表1)[35-37,39-42]。這些不同集中體現在珊瑚生長率和移植后存活率的評價方法以及修復后的監測時長上。目前，大多生態系統修復后監測時間相對較短(平均12個月)，因而難以進行長期綜合評價[22,25,56-58]。實際上，度量一個生態系統的恢復能力原本就很困難，它需要擬定一系列科學、合理的評價指標來評價珊瑚礁生態系統的修復狀況、抵抗環境脅迫的能力隨時間的變化情況等[22,59-60]。前人的研究常使用珊瑚覆蓋度、移植珊瑚成活率、礁體結構復雜性、與珊瑚共棲生物類群的多樣性來評價珊瑚礁修復效果[4,13,22,61-64]。近些年，越來越多的生態學家認識到，在對珊瑚礁生態系統修復效果的評價上，除了需要關注一些基礎生態學指標外，還應關注修復所帶來的社會效益、文化效益、經濟效益，這將為珊瑚礁生態系統修復的可持續性提供更加全面的評價[6,8,14,21]。

圖1 常見珊瑚礁修復方法Fig. 1 Common methods used in coral reef restoration(a)至(c)為構建珊瑚苗圃、搭建繩索、構建“蜘蛛網”結構；(d)至(f)為搭建人工珊瑚礁；(g)至(i)為使用鋼材、鐵網、水泥等進行基底加固[32,39]。

表1 珊瑚礁修復方法與效果評價

續表1

2 珊瑚礁生態修復效果評價指標體系

2.1 國外珊瑚礁生態修復效果評價指標體系發展歷程

20世紀80年代初期，國外相繼開展了珊瑚礁生態修復以及對修復效果進行評價的相關工作。Plucerrosario等(1987)首次使用珊瑚生長狀況(生長速率、存活率等)作為珊瑚礁修復效果的評價指標[24]。Richmond等(1990)在印度洋-太平洋和紅海海域開展了珊瑚礁調查工作，詳細描述了200多種造礁珊瑚對應的繁殖方式和生長特點。各國科學家基于此項調查工作，開展了大量珊瑚礁修復實踐工作，并對最終修復效果予以表征與量化[65]。Clark等(1995)采用珊瑚移植的方法對馬爾代夫的珊瑚礁開展修復實驗，通過比較不同種類珊瑚在移植過程中生長率與存活率的改變，以確定在該海域適合移植的珊瑚類型。最終結果顯示，風信子鹿角珊瑚生長速率較快但存活率較低，疣狀杯型珊瑚(Pocilloporaverrucosa)生長速率較慢但存活率較高，僅有蜂巢珊瑚和角蜂巢珊瑚的生長速率與存活率間達到較好平衡，是該區域較為合適的移植類群[25]。Oren等(1997)通過監測埃拉特自然保護區柱狀珊瑚(Stylophorapistillata)和棘穗軟珊瑚(Dendronephthyahemprichi)在水平或垂直放置的PVC板上的幼體存活率來探究適于移植珊瑚幼體的最優條件。結果表明，相較于水平放置的PVC板，垂直放置PVC板懸浮物沉降速率較慢、附著率較低，海洋生物附著較少，珊瑚幼蟲競爭壓力相對較小，更有利于珊瑚幼體的附著與生長[26]。Emslie等(2012)使用珊瑚覆蓋率表征珊瑚礁修復情況，發現在珊瑚礁中加入以藻類為食的點斑籃子魚(Siganusguttatus)能夠有效提高珊瑚覆蓋率[66]。

據Hein等(2017)[21]統計，在與珊瑚礁修復效果相關的研究當中，約有88%僅使用珊瑚存活率、生長率這2個指標(約占總數55%)或結合其他生態因子(約占總數33%)作為評價修復效果的關鍵指標[25,27,48,67-71]；約有12%的研究關注于一些其他指標，例如，與珊瑚礁共生魚類和無脊椎動物的生物多樣性、珊瑚幼體附著率和生長狀況、移植材料與珊瑚礁基質融合情況、移植珊瑚再生狀況、移植珊瑚健康狀況以及當地珊瑚礁覆蓋度變化等[圖2(a)]。在上述研究中，珊瑚礁修復后的平均監測時長約22.5±2.4個月，大多數(約53%)研究監測時間為1 a或不到1 a，僅有5%的研究開展了連續5 a(及以上)的監測，2%的研究中沒有具體說明監測的持續時間[圖2(b)][21]。而Garrison等(2012)對加勒比海、白灣開展的兩項長時間修復效果評價的結果顯示，在珊瑚移植初期，珊瑚表現出的生長率和存活率較低，但經過長時間監測，最終可能會表現出與原位珊瑚生長狀況相一致的趨勢[30]。這一結果表明監測時長可能會對最終修復效果的評價產生影響，應當根據修復區實際情況建立合理時長的珊瑚礁生態系統修復監測評價體系[30,72]。

綜合以上有關珊瑚礁生態修復評價的指標和監測時長可以看出，當前在評價珊瑚礁生態修復效果時，存在監測指標較少且大多數研究只關注于珊瑚礁生態系統自身修復狀況、修復后期持續跟蹤監測時長不一致且大多數研究監測時長相對較短等問題。因此，當前的珊瑚礁生態修復效果評價體系有待進一步完善。Ruiz-Jaen等(2010)借鑒陸地生態系統有效性評價的相關經驗，將珊瑚礁生態系統的修復方式和修復可行性納入到珊瑚礁修復效果評價中，提出珊瑚礁生態修復效果評價應同時涉及到多樣性、群落結構、生態過程這3個方面[73]。McClanahan等(2012)借鑒以往評價珊瑚礁生態系統修復效果的相關指標，首次提出包括珊瑚種類多樣性、珊瑚健康狀況、無脊椎動物多樣性、大型藻類生物量、珊瑚幼體補充量、珊瑚生境中理化因子穩定性(溫度、營養鹽、沉積物、懸浮物等)、人為影響因素以及珊瑚對于外界環境變化的耐受力在內的11項評價指標[60]。Hein等首次強調在對珊瑚礁生態系統修復效果評價時，應將修復過程中所帶來的社會文化和經濟效益同時考慮在內，并基于此提出了6項反映珊瑚礁修復情況的生態學指標(珊瑚多樣性、礁區魚類生物量和多樣性、底棲生物覆蓋度、珊瑚補充量、珊瑚健康狀況、珊瑚礁結構復雜性)和4項社會文化與經濟指標(用戶滿意度、管理工作、能力建設、經濟價值)，這些指標彼此之間既相互獨立，又緊密聯系，共同組成了珊瑚礁生態系統評價體系(圖3)[21]。

圖2 文獻中珊瑚礁生態系統修復效果指標和監測時長Fig. 2 Indicators of coral reef restoration effectiveness and duration of monitoring programs described in peer-reviewed studies(a)、(b)圖中不同顏色分別表示不同監測指標和監測時長；文獻總數83篇，其中55%的文獻僅使用珊瑚存活率和(或)生長率這2個指標，33%的文獻結合珊瑚存活率和(或)生長率及其他生態因子，約有12%的研究關注于一些其他指標。數據修改自Hein等[21]。

圖3 珊瑚礁生態修復中6項生態指標和4項社會文化與經濟指標之間的相互關系Fig. 3 Interaction between 6 proposed ecological indicators and 4 socio-culture and economic indicators in coral reef restoration材料引自Hein等[21]。

2.2 我國珊瑚礁生態修復效果評價現狀

我國珊瑚礁主要分布在廣東、廣西、福建、海南、香港和南海諸島附近，約有造礁珊瑚445種，占世界造礁珊瑚總數的三分之一[74-76]。然而，由于沿海開發、污染、過度捕撈、珊瑚礁開采和氣候變化等因素，我國珊瑚礁退化嚴重。截至到2016年，與20世紀60年代相比我國珊瑚礁總覆蓋面積下降約80%，許多與珊瑚共生的物種也瀕臨滅絕[14,50,77]。面臨如此嚴峻的情勢，在依靠珊瑚礁生態系統自我修復能力的同時，適時開展人工干預加速其恢復也十分重要。

陳剛等開展了我國最早的珊瑚礁生態修復及評價工作，他們將不同類型的造礁珊瑚移植到海南三亞附近的珊瑚礁中并連續監測其生長和存活率的變化[45]。半年后移植珊瑚生長狀況良好，約50%的珊瑚表現出生長跡象，兩年后移植珊瑚的存活率達到78.5%。李元超等(2014)在西沙趙述島選擇造礁珊瑚覆蓋度、補充量、珊瑚礁魚類、大型底棲動物、移植珊瑚成活率、大型藻類覆蓋率等作為珊瑚礁修復效果的評價指標[47]。Zhang等(2016)在三亞鹿回頭進行珊瑚礁修復，選擇不同種類珊瑚的生長率、存活率進行跟蹤監測[32]。結果發現在移植過程中不同珊瑚的表現有所不同，風信子鹿角珊瑚和葉狀薔薇珊瑚(Montiporafoliosa)死亡率較高，而細柱濱珊瑚(Poritesandrewsi)和叢生盔形珊瑚(Galaxeafascicularis)死亡率相對較低。Zheng等在蜈支洲島北部海域開展連續4 a的珊瑚礁修復后監測，并選擇生長率、存活率以及覆蓋率等指標對修復效果進行評估[39]。結果發現，人工礁投放2～3 a后修復效果顯著，但臺風等極端天氣會對珊瑚礁修復產生明顯消極影響。

2.3 珊瑚礁生態修復效果評價指標體系

結合國內外珊瑚礁生態系統修復效果評價的相關案例，本文在Hein等提出的10項珊瑚礁生態系統監測指標的基礎上[21]，初步提出我國珊瑚礁生態修復效果評價的指標體系。在具體實施過程，可分為修復效果評價的工作程序、修復過程中具體的指標體系和評價方法三部分。

2.3.1 珊瑚礁生態修復效果評價工作程序 我們將珊瑚礁生態修復效果評價工作程序分為3個階段(圖4)，其中第一階段為前期準備階段，主要工作內容是收集生態修復區域和生態修復項目的相關資料并詳細分析修復要點、重點與難點，如修復關鍵技術、主要環境影響因子、珊瑚礁生態系統修復前生態狀況、修復目標種類等背景資料。第二階段為方案制定階段，主要工作內容是確定珊瑚礁生態修復的監測目標和階段性目標、制定珊瑚礁生態修復監測計劃、選擇合適的監測指標、制定生態修復效果評價方案。第三階段為正式工作階段，主要工作內容是實施珊瑚礁生態修復監測、開展珊瑚礁生態修復效果評價、根據生態修復監測與效果評價結果提出下一步的修復或保護建議。在實際的珊瑚礁修復過程中，可依據具體修復項目進行不同階段工作的調整，真正做到“一區一方案、一區一報告”。

2.3.2 珊瑚礁生態修復效果評價的指標體系 在對珊瑚礁生態修復進行監測時，首先應當對生態修復目標、項目區的生境類型進行深入分析，在了解修復區的環境以及生物群落特征后再選定適當的監測指標。在選取評價效果的指標時，應當涵蓋物理、化學、珊瑚狀況、礁棲生物這4個基本方面。本文基于Hein等在珊瑚礁生態系統效果評價研究中提及的評價指標，結合具體評價效果初步提出12項珊瑚礁生態修復效果評價的指標(表2)[21]。

①理化參數。由于珊瑚礁生態系統對外界環境的變化敏感，因此在開展珊瑚礁生態修復時以及在整個修復過程中，應盡量保證各項理化因子穩定，避免環境參數改變對最終修復效果產生影響。例如，針對自我恢復能力較強的珊瑚礁，可能僅需對潛在污染源或干擾因素進行調控，即通過各種物理措施(如截污等)、消除人為干擾(圍填海等沿岸工程建設)等途徑使得擬修復區域的理化環境達到適宜造礁珊瑚生長的需求，從而實現珊瑚礁的自我恢復。在這一過程中，需加強對修復區域及其周邊水域理化環境因子的長期、持續監測，以評價環境變化對珊瑚礁自我恢復的影響[78-81]。

②珊瑚種類多樣性。珊瑚礁生態系統中，珊瑚組成的多樣性通常與棲息地環境多樣性以及生態系統功能多樣性有關。一般情況下，珊瑚種類多樣性越高，珊瑚礁的修復能力越強。在大堡礁開展的長時間珊瑚礁生態系統監測結果表明，物種多樣性較高的珊瑚礁抵抗外界干擾的能力更強，從干擾中恢復的速度也更快[82]。Bahr等(2015)提出，多樣性較低但具有一定自我調節恢復能力的珊瑚礁生態系統，監測其珊瑚組成的多樣性能夠有利于確定適合移植的珊瑚種類[83]。在修復過程中，可參考相近環境條件下健康珊瑚礁系統中的生物種類開展物種選擇與移植工作[19]。

圖4 珊瑚礁生態修復效果評價工作程序Fig. 4 Flow chart for the evaluation of coral reef restoration effectiveness

表2 珊瑚礁修復效果評價指標

③珊瑚覆蓋度。一般情況下，珊瑚覆蓋度的變化往往反映出當地珊瑚的生長現狀，在生境良好的地區珊瑚覆蓋度通常較高，但在受到環境威脅時，珊瑚礁的覆蓋度會迅速下降。因此，珊瑚覆蓋度是評價珊瑚礁修復效果使用最廣泛的指標之一[4,63-64]。珊瑚覆蓋度的提高不僅可以防止珊瑚礁生態系統發生相變(Phase shift)，即珊瑚礁生態系統朝著其他類型的生態系統轉變(圖5)[84]，也可以為珊瑚幼蟲的附著提供場所、提高珊瑚幼蟲的附著率與存活率，從而有效促進退化珊瑚礁的再恢復[64,85-86]。

④硬珊瑚補充量。硬珊瑚補充量是評價珊瑚礁修復情況的關鍵指標[60,87]。硬珊瑚補充量的增加能夠提高珊瑚覆蓋度，縮短珊瑚群落間距離，減少大型藻類的覆蓋，從而提高珊瑚的繁殖能力和對環境資源的利用率，增加該地區的珊瑚補充量[88]。研究者還可進一步通過分子生物學的方法對新補充的珊瑚來源予以判斷，這不僅可以促進對珊瑚礁生態系統連通性的了解，也有助于預測不同珊瑚組合的長期發展軌跡[89]。

⑤大型藻類與植食性生物種類、豐度。珊瑚礁生態修復過程中經常會受到一些大型藻類過度生長的影響，這些大型藻類不僅可以通過遮蔽光線、物理擠壓、擦傷等方式改變礁體表面的微生物群落結構，還會搶先占有附著空間或通過化感作用等對造礁珊瑚產生脅迫作用，導致健康度(Fitness)下降。植食性生物在降低大型藻類數量和豐度的同時，還可為珊瑚和其他底棲生物提供生長空間，促進珊瑚礁生態系統的恢復[43,90-93]。Hughes等(2010)提出，大型藻類的種類和豐度以及植食性生物的生物量和多樣性，是評價珊瑚礁恢復能力的重要指標[64]。監測珊瑚礁修復前、修復過程中以及修復后珊瑚礁生態系統中大型藻類種類、豐度以及植食性生物的生物量和多樣性有助于評價修復工作是否達到預期效果。

⑥大型底棲動物種類、豐度。作為珊瑚礁生態系統的重要組成部分，無脊椎動物在維持珊瑚礁生態系統穩定性中發揮著重要作用。珊瑚多樣性增加也會使得底棲動物的多樣性有所增加，從而提高珊瑚礁生態系統的功能多樣性和對外界環境變化的抵抗力[93-95]。在評價珊瑚礁生態系統修復效果時，除了關注珊瑚群落本身的動態變化過程，還應當著眼于底棲動物整體的群落組成和動態變化。監測底棲動物的多樣性不僅可以反映珊瑚礁生態系統結構的穩定性，還可以間接反映出珊瑚礁生態系統中生物因素的變動情況，分析得出適合于修復地區的最優物種組合[60,87,96]。

⑦珊瑚健康狀況。珊瑚健康狀況是衡量修復后珊瑚礁生態系統珊瑚表現力(Performance)的一項指標，一般包括珊瑚病害類型及其分布范圍兩方面。Hoegh-Guldberg等(2007)提出外界環境的改變可能會使珊瑚的抵抗力下降或使病原體的毒性增強，從而影響珊瑚的健康狀況[80]。珊瑚移植前的健康狀況、移植過程中珊瑚表現出的應激反應以及移植后移植珊瑚與原生珊瑚和其他生物間的相互關系等均可能影響珊瑚礁生態系統的最終修復效果[39,80,97-98]。在珊瑚礁生態系統修復前對當地珊瑚的健康狀況予以監測，分析、考究移植珊瑚與當地其他生物間相互關系是珊瑚礁修復過程中至關重要的一環。

⑧珊瑚礁結構復雜性。珊瑚礁結構復雜性是指珊瑚礁生態系統所對應的物理三維結構的復雜性，通常由珊瑚(基礎物種)本身固有特征所決定[99]。結構復雜性較高的珊瑚礁生態系統可以形成多種不同類型的微生境，擁有較高的生物多樣性和豐富度[13,100-101]。Graham等(2015)提出，珊瑚礁結構復雜性與分枝狀珊瑚覆蓋度呈正相關，這可能是由于分枝狀珊瑚固有的形狀特征增加了珊瑚礁的結構復雜性[13]。珊瑚礁的復雜結構為植食性生物、魚類、無脊椎生物提供更加復雜的生活空間[102-103]。因此，珊瑚礁生態系統修復前對其結構復雜性進行量化可用于預測該生態系統的恢復潛力，為日后的恢復工作提供參考依據。

以上8個評價指標更加偏向于對珊瑚礁生態系統的環境特征、物種組成以及生物多樣性等進行評價。除此之外，珊瑚礁修復在經濟、社會、人文等方面所發揮的作用同樣應當關注。可供選擇的具體監測指標有以下4個：

①用戶滿意度。珊瑚礁修復后的用戶滿意度調查對維持珊瑚礁生態系統可持續發展目標至關重要，是用來評價珊瑚礁修復效果的指標之一。滿意度調查應當關注不同受眾的需求，如管理者可能更加關注珊瑚礁生態系統修復后的生態變化，當地居民更期待珊瑚礁生態系統修復之后帶來的一些其他經濟效益，旅游參觀者則更傾向于關注修復后效果是否有足夠的景觀吸引力[104-106]。因此，用戶滿意度調查時可將不同類型的受眾組成評價小組，對珊瑚礁修復效果開展全方位、多角度的調查分析。

②社會價值。Leopold在ASandCountyAlmanac一書中提到，我們在對生態系統進行修復時，除了考慮當下修復效益(如生態價值)，還應當將非使用價值，如存在價值(資源的存在、保護價值)和遺產價值(未來幾代人能夠繼續獲得資源)考慮在內[107]。珊瑚礁修復項目的組織者應向大眾提供珊瑚礁保護、珊瑚移植項目相關的科普活動，培養大眾的珊瑚保護意識。因此，在對珊瑚礁生態修復效果進行評價時，應將當地居民就珊瑚礁了解程度、保護程度納入評價體系當中，同時也要對修復后珊瑚礁持續存在的非使用價值進行評價[106,108-110]。這一工作不僅可以促進當地居民對珊瑚礁修復項目的了解、獲得更多的參與感，還可對后期修復效果加以預測，為日后管理工作提供參考。

③人文價值。珊瑚礁生態系統人文價值的評價體現于受眾對珊瑚、礁棲生物及生態系統其他組成成分文化底蘊的理解。開展與珊瑚礁生態修復的相關講座、科普活動可加深人類對于環境保護、生態系統修復的深入理解。參與珊瑚恢復工作可促進不同行業人員之間的合作，為珊瑚礁修復項目提供更加全面的行業支撐[111]。在此基礎上，對珊瑚礁生態系統人文價值的持續跟蹤，可確定珊瑚修復項目能否在一定程度上加深當地居民對珊瑚的了解，促進不同學科、不同領域的知識交融[112]。

④經濟價值。經濟價值是評價珊瑚礁恢復可行性和長期可持續性的關鍵指標[71,110,113]。在評價珊瑚礁修復帶來的經濟價值時，應當充分考慮修復的使用價值與非使用價值[107,114]。對項目開始、過程中以及結束后各個方面，如建筑成本(場地搭建與維護)、運營成本(監測和維護)和環境成本(對場地的破壞)等多方面所產生的經濟價值予以評估，最后對修復后的整體效果進行評價。通常情況下，珊瑚礁生態系統修復所產生的經濟效益與修復方法、修復時間、修復難易程度、監測與維護時長等因素相關，不同的珊瑚礁修復體系所帶來的經濟價值可能存在較大差異[71,114]。

最后，在具體對珊瑚礁生態系統修復效果進行評價時，要將人為干預和自然恢復對珊瑚礁生態系統帶來的影響區分開來。在修復過程中應當同時監測修復點與對照點(已退化但未恢復的珊瑚礁)相同的生態指標，以加深對珊瑚恢復過程中的生態演替過程的認識，衡量修復過程對珊瑚礁生態系統的影響[115]。根據《建設項目海洋環境影響跟蹤監測技術規程》[116]規定，對生態系統修復效果予以監測的范圍為縱向距離生態修復項目所處海域外緣兩側不小于一個潮程，橫向距離生態修復項目所處海域外緣兩側不小于1 km，在監測站位布設時應遵循布設站位數量適宜、布設站位具有代表性、在生態修復項目區和參照點必須布設監測站位、布設站位以修復項目為主斷面向四周呈扇形擴散且由中心點向外站位間距由密到疏等原則。此外，還應考慮到造礁珊瑚生長緩慢，處于演替初期的人工珊瑚礁容易受到敵害生物、理化環境變化，尤其是極端天氣(臺風、風暴潮等)的影響[39]。因此，在修復過程中要及時關注人工珊瑚礁的狀態。通常建議，在珊瑚礁生態修復工程完成后的1 a內需開展1～2個航次不同季節的監測；完成后的2～3 a每年至少開展1個航次的監測；此后每隔2～3 a進行監測，直至達到預期的修復目標。

2.3.3 評價方法 擬定好的實施方案與具體指標的選定應當交于本專業資深學者所組成的科學家團隊，通過問卷等方式評估每一指標所對應的權重、評分標準以及具體的修復方法和修復時長。在不同區域的珊瑚礁生態系統，指標的選擇也應該有所取舍，可以根據修復的目標而調整。在指標確定后，應對不同指標予以評分，計算不同指標所對應的平均分數，并以起始階段(修復前)或目標(修復目標等)為參照，對珊瑚礁生態系統的修復效果進行綜合的定量分析。

3 總結與展望

當前，雖然我國在珊瑚礁修復技術研究方面已經開展了大量工作，尤其是在造礁珊瑚的養殖和繁育技術、珊瑚礁退化機制、珊瑚苗圃技術、底播移植技術和人工礁技術等珊瑚礁生態修復技術方面進行了系統深入的研究[39,42,50,117-119]，但有關珊瑚礁生態系統修復效果的評價指標體系仍有待進一步完善[22,51]。本文將廣泛使用的生態系統評價指標與我國珊瑚礁生態系統現狀相結合，提出了12項涉及生態、社會、文化及經濟等方面的評價指標體系，可為全面評價珊瑚修復在不同層面所帶來的效果奠定堅實基礎。

在這里，我們要特別指出，由于目前我們對珊瑚礁生態系統結構和功能的認識仍不透徹，現階段較難按照可持續發展的規律來開發和利用珊瑚礁資源，因此整個珊瑚礁修復過程中修復方法、評價指標的選取并非一成不變，而是應當根據實際修復情況做出調整，不斷優化與完善。針對不同的修復區，需結合珊瑚礁生態系統實際情況，結合地域、修復方法、修復珊瑚種類等因地制宜科學地選擇不同的評價指標，對珊瑚礁修復開展有效監測和效果評價。例如，針對我國人類活動頻繁的沿岸地區(如海南三亞、廣東深圳等)，可以通過環境管控、穩定基底以及選擇移植一些對環境變化耐受力較強的珊瑚種類進行修復；同時，政府及相關部門應加強對當地居民以及參觀游客的宣傳教育、管理工作，提高大眾保護珊瑚礁生態系統的意識。因此，在對當地的珊瑚礁修復效果進行評價時，除需要選擇移植珊瑚成活率、珊瑚覆蓋率、礁棲生物多樣性、珊瑚健康狀況等指標外，還應當將社會價值、文化價值、經濟價值等指標綜合起來對當地珊瑚礁修復效果予以綜合評價。而針對人為影響較小、自然生長狀況較為穩定的珊瑚礁生態系統(如我國南海諸島)，常選擇構建珊瑚苗圃、搭建人工礁、珊瑚移植技術以及有性繁殖等方法修復珊瑚礁。在修復評價指標的選取上則要充分考慮珊瑚多樣性、礁棲生物多樣性、結構復雜性、大型藻類與植食性生物種類和豐度、大型底棲生物種類和豐度等生態指標。