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浮游植物通过光合作用将海水中CO2固定成为有机碳,是为海洋生态系统的碳汇(Marineecosystemcar-bonsink)过程。进入生态系统的有机碳,再经过浮游植物死亡沉降和以浮游动物为主的各营养级消费者摄食后粪球打包沉降作用,或各种海洋生物死亡后的有机碎屑沉降,汇总为从海洋表层向真光层以下深层海洋的有机碳输出,该过程称为有机碳的生物泵,或软组织泵(SoftTissuePump),是生物泵的主要部分,即海洋生物碳汇的主要途径。在没有人为干预的海洋生态系统中,浮游植物所产生的生态系统碳汇只有其中很少部分(1/1000~1/100)会最终通过生物泵到达大洋深处被长久封存(Sequestration)下来(Trujilloetal.2011)。浮游植物形成的海洋生态系统碳汇绝大部分会经过各级消费者和分解者———海洋细菌(真菌)的分解和再矿化作用,释放为水体中的CO2,再次进入食物链循环系统(孙军2011)。但是,自从人类产生以来,一直在对海洋生态系统进行着越来越显著的改造运动,渔业就是其中一项重要活动,其对海洋碳循环的意义在于,部分截断海洋生态系统中食物链,将浮游植物形成的海洋生态系统碳汇直接移出,形成一种新的生物碳汇形式,又称为渔业碳汇(Fisherycarbonsink)。这一概念的提出具有重要意义,促使我们从生态系统概念框架到方法学层面,对人为干预的海洋生态系统碳循环进行重新的考量和评估。海洋浮游植物处于海洋生态系统营养阶层的底层,而渔业生物往往处于食物链的高层或顶层。通过全程食物网关系,浮游植物和渔业生物成为海洋碳循环与生物碳汇的重要组成部分。大部分的海洋浮游植物生产的有机碳经过长短不一的食物链进入顶级海洋生物,这些碳在食物网中流动的过程中会逐渐损失,因此海洋生物碳汇最大量的部分处于浮游植物一端,到渔业生物会根据食物链的长短和各营养级之间的生态转换效率,最终归结到不同量级的渔业碳汇中。不同渔业生态系统中浮游植物群落以及渔业食物链组成结构不同,最终的渔业碳汇量值是不同的,但是最初的浮游植物生物碳汇量对整个渔业碳汇量的值具有重要影响。对于渔业生物来说,生态系统中的颗粒有机碳是其食物的主要来源,因此与颗粒有机碳生产相关的浮游植物碳固定过程,及其计量方法就显得尤为重要。
2海洋生物碳汇总量
海洋生物群落的总碳汇输入实际上就是初级生产力,因此浮游植物初级生产力是海洋渔业碳汇最重要的参数,它的测算方法有很多,先看一下其机制。浮游植物初级生产力其实质是自然群落增长的结果。这里面有两层含义,从有机碳的生产来看,主要为颗粒态有机碳(POC)积累,其次还有一小部分是溶解有机碳(DOC)积累,DOC生产在热带海区会占到相对较多的比重,大约在30%;从POC生产来看,一部分是浮游植物细胞本身大小的增长,另一部分主要还是浮游植物种群的增殖。
3浮游植物初级生产力测算
浮游植物的初级生产力测算是一个经典命题,目前为止还没有完全解决。基于光合作用的原理,从测氧(O)和测碳(C)两个方面着手有很多直接方法,也有一些间接方法,本文只给一个简单框架和基本的几个方法,具体可以参考相关教科书或文献(Stricklandetal.1968;Krameretal.1992;Knapetal.1996;孙军2003)。
4浮游植物碳生物量计量
浮游植物碳生物量(Carbonbiomass)是另外一个重要的参数,它是海区生物碳汇的基础,浮游植物的碳生物量测算是个经典而复杂的工作,可以根据浮游植物生物量的不同参数进行转换(孙军2004)。浮游植物碳生物量,目前为止除了单细胞分离培养后可以直接测量,对于自然种群无法直接测量,因为很难将浮游植物从其他生物种群和有机碎屑中分离出来。常见的碳测量方法有:CHN元素分析仪高温催化氧化法、辅助湿法氧化法、电阻法、电导法、臭氧化发光和非分散红外吸收法等。下面介绍两种常用的浮游植物自然种群碳估算方法。
4.1叶绿素a估算法
根据“碳/叶绿素a比值”(C∶Chl-a)这样转换关系,可以直接将水体中实测的叶绿素a浓度转换为浮游植物碳含量。这是一个无量纲的值,因此直接可以将叶绿素a浓度单位用于碳含量单位。通常C∶Chl-a的值介于1~300之间,常见近岸水体中此比值介于20~80,一般浮游植物生长迅速的水体该值偏小,例如在水华区、河口区等,而在开阔大洋该比值则较高,近海环境相对稳定的水体中该值偏高(Banse1977)。我们在中国近海已经做过一些初步的工作,一般来说近岸水体这一比值稳定在40~50,超过200m等深线的开阔海中,可以用80(孙军等2009)。该方法的优点是快速简便。叶绿素a是应用非常广泛的生态参数,测定方法多,规范准确,卫星遥感使得该参数可以进行大面积实时监测。但是,由于叶绿素a这一参数本身的局限性:随环境因素变化大、变动快、数据分辨率低、不能了解生物群落的微细结构等,使得叶绿素a估算法计算浮游植物碳生物量时受到很大的局限性。
4.2细胞体积估算法
Mullin等(1966)最早于1966年发现了浮游植物细胞体积与碳含量之间有很好的相关性,后来Strick-land、Eppley、Smayda等著名浮游植物生态学家纷纷提出自己的经验公式,然后,国外许多浮游植物生理学家进行了大量浮游植物细胞体积和碳含量之间关系的研究,并取得了很好的结果(孙军等1999)。最后,大多数工作者分析发现浮游植物细胞体积和碳含量的关系具有稳定性。这样,可以利用浮游植物细胞体积与各种转换生物量(Conversionbiomass)的关系,将浮游植物细胞计数资料转换为碳含量。该方法被正式列入了联合国教科文组织的《浮游植物手册》(PhytoplanktonManual)中。随后,波罗地海海洋环境保护委员会1988年制订的生物调查规范(BMEPC-HC1988)(BalticMarineEnvironmentalProtectionCommission1988),1992年欧洲共同体科学、研究与发展委员会制订的欧洲河口区联合调查规范(JEEP92)(Krameretal.1992)等都将此方法作为碳生物量计算基本方法。中国海域浮游植物细胞体积转换生物量及相关研究正处于初步阶段(孙军等1999;Sunetal.2003;孙军2004)。细胞体积转换生物量方法的关键是选用测算浮游植物细胞体积适当的方法,另外,浮游植物细胞体积转换成生物量的经验公式也是很重要的。各海区浮游植物的群落组成和生理状态都是有差别的,所以研究本地海域浮游植物生物体积和转换生物量的经验公式是十分必要的。现在的研究都是处于资料积累阶段,随着资料的增多,更准确的经验模型才能提出。目前相对成熟的一些的计算方法为:C=aVb或log10C=a+b•(log10V)式中,V为细胞体积(μm3),C为每个细胞碳含量,用皮克(pg)表示,a和b分别为常数。对中国海区,推荐使用Eppley方法(孙军等1999),硅藻:log10C=0.76•(log10V)-0.352;非硅藻:log10C=0.94•(log10V)-0.60,也可以采用我们综合其他模型后统计的经验公式:log10C=0.7656•(log10V)-0.3259,细胞体积则建议使用几何体积模型进行批量估算(Sunetal.2003)
5浮游植物比生长率
关键词: 空间信息与数字技术 课程设置 海洋特色
21世纪是海洋的世纪,不仅是人类全面认识、开发和保护海洋的世纪,更是培养高水平海洋科学人才的世纪[1]。中国是一个具有漫长海岸线的发展中大国,随着世界经济逐步向海洋扩展,国内经济亦朝着海洋大国的方向加速前进。随着3S技术(GIS、RS和GPS)的发展,传统海洋科学发生革命性的变化,如海洋卫星、各类浮标、海底观测网和沿海台站组成的全球海洋立体监测与数据获取系统等,使得海洋数据以海量、实时、动态、多类、多源等形式产生,这种变化要求空间信息技术与传统的海洋科学技术紧密结合,国内迫切需要面对海洋信息的各类专业人才[2]。
空间信息与数字技术是教育部本科专业目录的特设专业,无指导性的人才培养方案,因此各开办院校根据实际,结合服务国家、地方和行业的经济发展,进行专业培养方案的制订和课程体系的建设。上海海洋大学空间信息与数字技术专业是学校根据国家海洋大国发展战略和学校的办学目标,明确了基于海洋事业需求的专业定位,进行了专业培养方案的制订和课程体系的建设[2]。
1.课程设置整体规划
2010年,上海海洋大学空间信息与数字技术专业开始招生,到2014年第一届毕业生毕业,培养方案运行一个周期,2014年重新修订、优化培养方案,明确了专业的培养目标为:本专业培养德、智、体、美全面发展,具有扎实的自然科学和一定的人文社会科学基础,具备良好的外语运用能力,掌握海洋信息技术及大型数据库的基本理论、基本知识;掌握海洋地理信息系统及相关的分析方法、设计方法和实现技术,具备大型数字工程设计和管理能力,能够对海洋、城市、农业、社会、经济等各类信息进行数字化处理、网络化传输、可视化表达、智能化决策的复合型人才。
根据专业的培养目标,对培养学生的素质和能力进行分析、综合,最后确定专业核心能力培养的两条主线:
(1)以程序设计、数据结构和数据库原理为核心的计算机应用能力课程。
空间信息与数字技术专业培养目标中,对计算机能力有明确要求,要求培养掌握大型数据库的基本理论和基本知识,具备大型数字工程设计和管理能力,能够对各类信息进行数字化处理、网络化传输、可视化表达、智能化决策的复合型人才。结合本专业特点,围绕提高学生专业技能目标,确立计算机教学课程的知识结构和能力要求,课程的知识和能力要求结构如图1所示。
图1 计算机类课程知识和能力要求结构图
图1中所有课程均包含一定量的实验,除以上课程外,还包括程序设计实践、JAVA课程设计和数据库实践三门纯实践课程。
(2)以地理信息系统为核心的空间海洋信息处理能力课程。
空间信息与数字技术专业是海洋特色鲜明的跨学科专业,专业课程设置以计算机软件技术为基础,地理信息系统课程为核心设置了多维空间信息的获取、处理和应用相关的课程,课程之间的关系如图2所示。
图2 空间海洋信息处理课程群关系图
先修课程:引入海洋的概念,并从宏观角度介绍现有的海洋探测技术、数据的传输技术等。同时在通信课程的基础上,引入物联网的概念,让学生掌握现有的数据传输方式。
多维空间信息的获取:空间信息导论讲述现有空间数据的获取途径及处理流程,并掌握采用传统的全站仪、经纬仪等测量仪器的数据采集方法;同时GPS和遥感原理与技术,讲述通过卫星、航空遥感、测量船、海底观测网等方式,快速大面积地获取基于空间信息的海洋大数据;全球定位系统的数据获取方式,从海、陆、空全方位介绍多维空间信息的获取。
多维空间信息的处理:介绍空间实体――空间数据――空间信息――获取知识的处理流程;通过介绍空间数据库的原理与设计掌握空间数据的主要特征,以及其存储形式,为后期的应用奠定基础;同时,通过空间决策与支持、空间建模与数据分析和数据仓库与数据挖掘的应用,让空间数据发挥作用,为其从数据到知识建立实时、精确和形象的桥梁。
多维空间信息的应用:GIS系统开发加深对GIS开发实践的理解和认识,增强学生使用ARCGIS的二次开发实践应用的能力,数字工程原理与方法利用数字技术整合、挖掘和综合应用地理空间信息和其他专题信息的系统工程,将相关地球信息数字化、网络化、可视化和智能化。
2.课程之间的衔接
空间信息与数字专业课程专业面宽,从表面上看两条主线好像无关联,但它们是紧密结合、相互渗透的,故在撰写、修订专业课程的教学大纲时需要慎重,注意其中的关联,避免学生的知识结构和课程内容要求的基础之间出现断层(鸿沟)。具体如下:
(1)清晰界定课程中的边界,消除重复交叉内容,做好衔接。
以空间信息技术为特色,进一步整合优化课程体系模块,对不同层次的多门课程及不同课程组间的相近内容进行合理重组,既注重知识结构上的承前启后和衔接,又避免内容上的重复。
(2)实验内容的重新规划、制订。
理论和实践相结合,重新整合现有实验设备、软硬件资源,合理安排各课程的实验,激发学生的学习兴趣,巩固学生的理论基础知识,培养学生的动手实践能力和工程设计能力。从全局安排各课程的实验内容,重视各课程之间的衔接、交互。
(3)传统理论与现代技术的结合。
拓宽知识面,增加授课信息量,注重传统理论与现代技术的结合,课程教学效果成败的关键不在于学生认识和记忆了多少理论,而应注重正确引导学生真正掌握海洋地理信息系统和海洋信息技术及相关的分析方法和实现技术。随着信息科学理论与实践研究的迅速发展,对于许多经典理论的认识需要补充、修正或以新的观点审视。
(4)理论联系实际,注重培养学生解决问题的能力。
注重讲清基本概念和方法,比如强调空间多维信息的获取、处理和应用,而不是过于强调数学公式的推导和证明。在空间类课程教学内容中使用ARCGIS软件,要求学生掌握强大的地图制作、空间数据管理、空间分析、空间信息整合、与共享的能力,培养学生解决实际问题的能力。
3.结语
上海海洋大学空间信息与数字技术专业2010年开始招生,2012年在上海等地区按一本专业招生,2014年经过四年的培养,第一届毕业生参加毕业答辩并获得工学学士学位,就业情况良好,就业率高于上海海洋大学平均值。该专业经过六年的探索,培养方案基本合理,课程设置经过多次修订,基本满足专业对人才培养的要求。
参考文献:
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[5]丰江帆,兰文富.大类招生背景下的GIS专业人才培养[J].信息系统工程.2013.2:154-155.
关键词:海洋渔业水域环境;现状;保护;修复
海洋渔业水域环境是海洋渔业资源赖以生存和发展的重要物质基础,为鱼类的生长和繁殖提供了必要的生存空间和适宜的生态条件,其状况和变化更是对渔业生产发展起着决定性的作用。保护海洋渔业水域环境不仅是海洋渔业生产可持续发展的需要,也是确保人民群众身体健康的需要。
当前中国海洋渔业水域环境恶化、渔业资源衰退,严重制约了海洋渔业的健康发展。按照科学发展观的要求,必须加强对海洋渔业水域环境的保护,建立并完善海洋渔业水域环境保护的法律制度,维护海洋渔业水域的生态平衡,防止海洋渔业水域环境的污染,改善海洋渔业生物资源的养护载体,实现海洋渔业的可持续发展[1]。为此,本文以中国海洋渔业水域环境的研究现状为中心,从面临的问题、破坏的原因及保护、修复研究等方面就目前中国海洋渔业水域环境的研究及存在的不足加以综合评述,以期对以后的研究工作有所启示。
1中国海洋渔业水域环境现状
由图1可知,2001~2008年,中国未达到清洁水质标准的海域总面积在上下波动中呈现出一定的下降趋势。但是在未达到清洁水质标准的海域总面积下降的表象下,伴随着的却是较清洁海域面积的大幅下降。
污染海域面积特别是中度及严重污染海域面积的比重持续较高。如: 2008年,中国未达到清洁水质标准的海域总面积约为7·2万km2,比2007年减少约2·2万km2,但中度及严重污染海域面积的比重达到31%,与2007年基本持平。可见,中国海洋环境的质量并未出现明显的好转。
图1 2001 ~ 2008年中国不同污染程度海域面积的变化趋势Fig 1 The trend of sea areawith different levelsofpollution during 2001-2008 in China据《2008年中国海洋环境质量公报》[2]显示, 2008年,中国污染海域面积减少,较清洁海域面积增加,但总体污染程度依然较高。全海域未达到清洁海域水质标准面积约13·7万km2,比2007年减少约0·8万km2。较清洁海域、轻度污染海域、中度污染海域和严重污染海域面积分别约为6·5、2·9、1·7和2·5万km2。
严重污染海域主要分布在辽东湾、渤海湾、莱州湾、长江口、杭州湾、珠江口和部分大中城市近岸局部水域。
另外,据《2008年中国近岸海域环境质量公报》[3]显示,中国海洋渔业水域环境状况总体保持稳定,局部渔业水域污染仍比较严重,主要污染物为氮、磷、石油类和铜。中国海洋天然重要渔业水域主要受到无机氮、活性磷酸盐和石油类的污染。无机氮污染以东海区、黄渤海区部分渔业水域和珠江口相对较重;活性磷酸盐污染以东海区、渤海及南海近岸部分渔业水域相对较重;石油类污染以渤海部分渔业水域相对较重。
海水重点养殖区主要受到无机氮、活性磷酸盐和石油类的污染。无机氮污染以东海区和南海区部分养殖水域相对较重;活性磷酸盐污染以东海区部分养殖水域相对较重;石油类污染以南海区和渤海部分养殖水域相对较重。海洋渔业水域沉积物中,主要受到镉、砷、铜和铅的污染。镉、铜污染以东海区和南海区及渤海部分渔业水域相对较重;砷污染以南海区和渤海部分渔业水域相对较重;铅污染以南海区部分渔业水域相对较重。
以上表明,中国海洋渔业水域环境状况总体上保持良好,但局部渔业水域的污染较为严重,海洋渔业水域环境严重受损,海洋渔业经济面临的生态环境十分恶劣(表1)。
2中国海洋渔业水域面临的主要问题及原因2.1中国海洋渔业水域面临的主要问题2. 1. 1渔业水域富营养化,赤潮频发环境污染引起的富营养化使得近年来中国沿海赤潮发生次数增多,发生时间提前或者延长,主要赤潮生物种类增多,总次数和累计影响面积逐年大幅度增加。2008年,中国海域共发生赤潮68次,累计发生面积达到约1·4万km2,造成的直接经济损失约为0·02亿元[4]。赤潮的多发海域北移,已逐渐影响到黄海和渤海海域,且持续的时间呈上升趋势。如:2008年2月,在辽宁省大连湾附近海域就发生了面积达到108 km2的赤潮[4]。赤潮的频繁发生对海洋渔业水域的生态平衡,海洋渔业资源以及人类健康起着巨大的破坏作用。
2.1.2 水产品质量下降,经济损失严重由于海洋渔业水域环境受到污染,一些水产品受到汞、镉、病原体等污染;此外,养殖水体环境恶化,导致病害频繁发生,水产品中的残留污染物出现了致癌物和对人体健康造成严重危害的物质。由渔业水域环境引发的水产品质量问题,已经开始导致中国水产品市场竞争力下降,丧失了部分市场的准入资格,造成了巨大的经济损失。
2.1.3 渔业水域污染事故频繁,渔业损失巨大污染事故主要有溢油污染、化学危险品污染、液化气船重大事故污染等[5]。污染事故对渔业水域环境造成的危害特别大。由此还引发许多社会矛盾,影响渔区的社会稳定。2008年,全国共发生海洋渔业水域污染事故88次,污染面积约1814hm2,造成直接经济损失约3680万元。其中,影响最大的海洋渔业污染事故为: 2008年9月24日,在广东江门川岛以东飞沙州海域,韩国籍货轮“ZEUS”因遭遇台风“黑格比”袭击发生断裂翻沉溢油,造成该海域42家养殖户约4000 m2网箱养殖鱼类受到不同程度的污染,其主要养殖品种芝麻斑、青斑、红鱼、红鱿等大量死亡,经济损失达800万元[4]。
2.1.4 渔业水域生态功能退化,渔业资源衰退海洋渔业资源栖息环境的破坏导致了生物组成结构的变化,生物种群结构趋向单一,生物多样性在不同程度上遭到破坏。监测资料表明:中国海洋生物多样性指数明显降低,生物物种减少;底栖生物生物量下降;传统主要经济鱼类资源先后衰退;水生野生物种、国家保护的水生生物急剧减少和消失[6]。如曾是渤海最重要渔业种类的对虾、小黄鱼、带鱼资源已经严重衰退,而小型中上层鱼类成为渤海的优势种,渤海生物资源结构发生了变化[7]。又如东海传统的渔获物小型化、低龄化和性成熟提早的现象日趋严重,其中小黄鱼和带鱼年渔获量中均以补充群体和幼鱼为主[8]。种类交替、数量下降、渔获个体小型和低质化,严重制约了渔业资源的可持续利用。
2.2中国海洋渔业水域环境破坏原因2.2.1 陆源污染陆源污染是指从陆地向海域排放的对海洋渔业的生长、增殖、索饵造成或者可能造成威胁的污染物,包括工业废水、城镇生活污水、农业废水等点源污染和非点源污染[9]。海洋污染物总量的85%以上来自于陆源污染物[5]。工业废水是渔业水域最严重的污染源,其含有大量的悬浮物、有机物和还原性物质,以及多量的有毒有害物质,工业废水导致的渔业污染事故占总发案率的70%[9]。生活废水来源于人们日常生活中产生的各种混合性污水,其中含无机盐类、有机物及多种致病性微生物,是造成渔业水质有机污染、生物污染和产生富营养化作用的主要来源。
农业废水是指通过大气降水、地表径流的冲刷进入渔业水域的含有大量农药、化肥的废水,其加速水体富营养化进程,该非点源污染对近岸海域的氮、磷污染较大。
2.2.2 养殖业自身污染一方面,海水养殖的生产过程和发展需要清洁、未污染的水质;另一方面,随着近年来养殖产业规模不断扩大,养殖方式由半集约化向高度集约化发展,养殖自身污染问题显露且日渐突出。
养殖区残存的饵料、排泄的废物、施用的化肥等直接影响水体富营养化产生过程,成为诱发局部海域赤潮的原因之一;其次,在养殖的过程中,为预防养殖疾病、清除敌害生物、消毒和抑制有毒有害生物而大量使用化学药品,这些含有不同程度毒物的治疗药物、消毒剂和防腐剂已成为直接影响海洋渔业水域环境的重要因子。
2.2.3 海上事故及不合理的海洋开发由于不可抗力致使船舶触礁、碰撞、搁浅、爆炸等事故,使有害物质进入海洋,对局部海域造成重大污染,这类事故对海洋渔业水域环境造成的危害特别巨大[3]。此外,由于缺乏严格的法规规范和宏观调控,各行业和各类工程建设对海洋水域环境的影响日益加重,尤其是不合理的围涂造地、河口造田、炸岛采石、海底挖砂、海洋倾废排污及违法捕捞,改变了海域的自然地形地貌、底质分布和潮(水)流条件,导致亿万年来自然形成的优越的水产动物产卵场、育肥场和越冬场等逐渐消失,近岸海域生物种类不断减少,海洋和渔业资源日趋衰退,海洋渔业水域环境遭到了不可逆转的损害[9]。例如:中国曾在20世纪50年代和80年代分别掀起了围海造田和发展养虾业两次大规模围海建设热潮,使沿海自然滩涂湿地总面积缩减了约一半。滩涂湿地的自然景观遭到了严重破坏,重要经济鱼、虾、蟹、贝类生息繁衍场所消失,而且大大降低了滩涂湿地调节气候、储水分洪、抵御风暴潮及护岸保田等能力。据不完全统计,中国沿海地区累计已丧失滨海滩涂湿地面积约119万hm2,另因城乡工矿占用湿地约100万hm2,两项之和相当于沿海湿地总面积的50%。对沿海滩涂的破坏面积仍呈逐年上升趋势[5]。
3 海洋渔业水域环境的研究
3.1海洋渔业水域环境保护的研究为维护海洋渔业资源的生态平衡,促进资源、环境的可持续发展,实现海洋渔业水域环境状况的根本好转和渔业经济的健康、快速增长,必须加强对海洋渔业水域环境的保护措施。中国在水域环境污染控制和保护治理方面的研究起步较晚,从目前保护措施的研究成果来看,概况起来主要有如下几点:3.1.1 加强宣传力度,树立可持续发展观念海洋渔业水域环境保护是关系到渔业经济可持续发展的大事,要开展持续的、形式多样的普法宣传教育活动,努力增强全社会的渔业水域环境保护和可持续发展意识,形成全民的懂水、爱水、护水、富水意识,争取社会各界对海洋渔业水域环境保护工作的关注和支持,为海洋渔业经济的可持续发展创造良好的社会环境,在全社会形成人人理解、关心和支持水域环境保护工作的良好氛围。
3.1.2 完善保护法规,加强污染源的控制渔业水域环境是一个有机统一体,渔业水域环境保护方面的法规不应仅限于单项的管理控制,而要考虑引起污染的每一方面。中国现有涉及水域环境保护的法规多为单项法规。因此要加快环境保护综合性法规的制订,以法规的形式规定管理机关的责任与权力,建立完善的监督管理约束机制,加强对污染源的控制,实现对污染事故的事后治理向事前防范的转变。
3.1.3 加强修复技术的研究海洋渔业水域环境的恶化已成为制约中国海洋渔业持续发展的主要因素之一,实施海洋渔业水域环境修复工程,恢复海洋渔业水域环境的正常功能将是中国海洋渔业发展亟待解决的非常关键的问题之一。环境修复技术是近年来伴随着环境污染和环境大规模治理的实施而发展起来的。中国的环境修复技术还刚刚起步,但在许多方面已取得了相当的成绩。
3.2海洋渔业水域环境修复的研究环境修复技术有物理修复、化学修复及生物修复。
其中,生物修复方法是利用微生物、植物及其他生物,将环境中的危险性污染物降解为二氧化碳和水或转化为其他无害物质的工程技术系统。相对于物理和化学修复技术来说,具有费用低廉,处理操作简单以及安全性较高等优点,是一项发展潜力较大、环境友好的处理技术,已成为当前环境修复研究的热点及趋势[10]。根据生物修复的生物类群,目前的生物修复可分为:微生物修复、植物修复、动物修复等其他修复技术。
3.2.1 微生物修复技术微生物修复技术就是利用水中的异养微生物分解有机物质。有机物质在微生物特别是细菌产生的各种酶的作用下,经过好氧或厌氧过程,发生一系列化学反应,被逐步降解,最后转化成无机元素(矿化)而被植物吸收利用的技术。Pritchard等[11]利用微生物进行阿拉斯加石油泄漏后的环境修复,取得很好的效果。有学者在筛选环境微生物的基础上寻找功能基因,对构建超级工程菌进行大尺度生态修复进行研究[12-13]。中国也在该基础上启动了渤海典型海岸带生物环境修复技术。在菌类筛选方面,Chakrabarty[14]使用具有四种降解质粒的“多质粒超级菌”,使海上浮油在几个小时内即可降解。李秋芬等[15]从虾池底泥中筛选到10株有机降解菌, 72h内化学耗氧量(COD)去除率分别达到60%和70%以上。
于明等[16]使用光合细菌在富营养化水体治理中也显示出良好的效果。
微生物修复技术在受污染水域的净化和水生生态系统的恢复中具有巨大的功效和独特的优势,优点明显。不过,微生物修复对磷的处理效果有限,而且微生物处理相对于物理化学方法来说处理速度较慢,受处理环境变化的影响较大[17]。目前,微生物修复技术正逐渐从应用机理和基础研究转向实际应用方面,并取得了明显的效果,但仍未真正大规模、大范围地应用到海洋渔业水域环境修复工程中。
3.2.2 植物修复技术植物修复就是利用植物根系(或茎叶)吸收、富集、降解或固定受污染土壤、水体、空气中的污染物,以实现消除或降低污染环境的污染强度,达到修复环境的目的[18]。在该研究过程中,一些大型海藻因特殊的生理功能而受到关注。与浮游植物和其他清洁生物相比,大型藻类体内的营养贮存机制使其更适合在营养盐波动的水体环境中生长,其不仅能够净化水质,还能与赤潮微藻进行营养竞争,向环境中分泌相生相克类的化合物,抑制赤潮微藻的生长,起到防止赤潮生物爆发性繁殖与增长的作用。Nakai等[19]发现大型海藻海膜(Halymenia floresia)能够持续分泌一种不稳定的、对蓝藻生长具有抑制作用的化合物。Jin等[20]发现石莼(Ulva lactuca)分泌一些化合物,抑制共培养体系中赤潮异湾藻(Heterosigma akashiwo)和塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)的生长。Hogetsu等[21]研究发现,大藻(Pistia stratiotes)分泌的相生相克类化合物能够抑制其它藻类的生长,并首次提出利用大藻的克生作用作为微藻生长的控制手段。
植物修复相对于其他修复技术方式有着自身的优点,其适用于大面积、低浓度的污染,成本低,适用范围广,可处理多种污染物和多种环境;是一个自然过程,安全性较高;收获相对容易,而且有相当多的种类可获得额外的经济效益。植物修复的优点让植物修复技术的研究得到不断的加强。但是植物修复过程较慢,营养物质集中在植物体内并没有真正去除,植物的收获需要增加额外的费用,环境因子对植物的生长和去除效率影响较大[17]。
3.2.3 其他生物修复技术除了微生物修复以及植物修复以外,还有动物修复以及一些特殊的生物应用到水域环境中的修复方式,这一类的修复技术主要是通过一些底栖生物或者滤食性生物的摄食习性对水域环境中的有机物利用。已有报道指出[22],滤食性贝类、某些棘皮动物等可以去除富营养化水中的营养物质,进而净化水环境。沈新强等[23]通过投放以巨牡蛎(Crassostrea sp·)为主的底栖动物在长江口水域开展底栖生物修复试验的效果明显。此外,多毛类(Poly-chaetes)在海洋生态系统食物链的能量流动和物质循环中处于关键环节,可很好地利用底质中的有机污染物和一些重金属转化为自身的生产力,其作为海洋食物链中的一个分室且生产单元,能够净化底质,使系统内部的废弃物再利用和循环,增加环境生态效益,是海洋渔业水域环境中原位生物修复的重要生物种类[24]。
相对于微生物和植物修复技术来说,目前此类生物修复技术的研究报道较少,多集中在养殖区水域环境,且使用要求较高,单独使用难度较大。
4 展望
良好的海洋渔业水域环境是中国渔业稳定持续发展的基本保证。事实表明,渔业水域环境恶化已经成为新时期中国海洋渔业发展的最主要、最突出的制约因素;是中国海洋渔业由数量型向质量效益型转变的最大障碍;是中国海洋渔业发展战略调整中最急需解决的关键问题。因此,正确认识中国海洋渔业水域环境现状,加强海洋渔业水域环境的保护、修复及相关领域的研究,是中国渔业发展刻不容缓亟待解决的重大关键问题。
4.1 保护措施的研究
渔业水域环境监测为渔政机构对渔业环境的管理提供科学的数据与评价资料,为执法提供可靠的依据,对海洋渔业水域环境保护具有特别重要的意义。中国海洋渔业水域环境监测网络还有待健全,集中的海洋环境监测管理机构也有待建立。今后的研究工作应主要围绕渔业环境有害物质和有害生物有效监测体系的设计和建立,各类环境样品中痕量污染物质快速分析方法的开发,生态环境影响综合评价方法等。
从海洋渔业水域环境保护出发,重点对需优先控制的污染物(有机氯化合物和其它有机污染物、重金属、石油烃、天然毒素、人工药物、病原菌等)开展研究,掌握其在自然水域中对海洋渔业水域环境结构和功能的不利影响。此外,渔业水域环境质量管理是渔业水域生态环境保护工作的一个重要组成部分。今后可通过对渔业环境质量管理技术和措施两方面的研究,为渔业行政主管部门制定渔业环境质量标准体系和相关的法律、法规提供重要的理论支持。
4.2修复技术的研究
在海洋渔业水域环境修复技术的具体使用上,由于各种修复技术都有一定的缺点,一定要合理选取最适合的应用方法。鉴于生物修复的巨大优势,应着重加强这方面的研究工作。如可以把现代生物技术应用到修复生物的改良中,加快生物修复技术规模化、工程化培育等应用技术以及相关领域的研究。
从海洋渔业水域环境修复出发,今后应重点加强修复作用菌的研究,筛选出高效作用菌或利用现代生物技术构建高效基因工程菌;加强环境因子对修复菌的修复能力影响的研究,提高微生物修复在实际应用中的效率;加强微生物修复技术的应用性和大范围推广的研究以及微生物技术在海洋渔业水域环境修复的应用;选择高效、高适应性植物修复品种或通过现代生物技术研究筛选新型修复植物;加强经济修复植物的研究,降低处理成本;加强修复植物的大规模生产培育技术以及实际应用过程中的工程管理技术的研究和推广;结合各种生物修复技术的优缺点,加强对新的生物修复技术及高效综合生物修复技术的研究等。
参考文献
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【关键词】山东省;渔业资源;可持续;对策
0 前言
海洋渔业是海洋经济的重要组成部分。只有海洋渔业资源处于可持续利用的状态,海洋经济才可能持续发展。通过对山东省海洋渔业资源开发利用现状进行调查,发现山东省海洋渔业资源利用存在的问题,并探索其合理发展的建议。
1 可持续性的内涵与定义
1972 年罗马俱乐部的第一份报告《增长的极限》提出了“零增长”理论,开始了可持续性内涵的萌芽,自此引发人类对环境问题的严重忧虑。在我国,可持续性的概念也有着悠久的历史。著名思想家孔子反对竭泽而渔、覆巢毁卵的行为,认为对生物的获取要有度[1]。皮尔斯(Pearce)和特纳(Turner)(1990)提出了,所谓可持续性就是:“在维持动态服务和自然质量的约束条件下,它使经济发展净收益的最大化”[2]。直到《我们共同的未来》一书的出版,把可持续性言简意赅的定义为:既满足当代人的需求,又不对后代人满足其自身要求的能力能成危害的发展。综上所述,一是人类要发展,要满足人类的发展要求;二是不损害自然界支持当代人和后代人的生存能力。
2 山东省海洋渔业资源可持续利用存在的问题
通过对现阶段山东省海洋渔业资源开发利用现状调查的基础上,发现山东省海洋渔业资源利用和管理面临诸多问题。第一,海洋渔业资源产权缺乏有效地机制及相关法令;第二,过度捕捞使海洋渔业资源遭到较严重的破坏;第三,近海污染使渔业经济促使严重;第四,海洋灾害对资源危害日趋严重等。
2.1 海洋渔业资源产权缺乏有效地机制及相关法令
从我国现行的关于海洋渔业资源利用的制度来看,产权制度对其具有决定性作用。依据我国法律,海洋资源一般属于国有,国家拥有海洋资源的所有权,管理权归各级海洋行政主管部门和渔业行政主管部门,渔业行政主管部门对海洋渔业实施监督管理。但是,实际情况却是,海洋资源公有,导致的结果却是无人所有,海洋渔业资源所有权产权主体缺位,从而使海洋资源的产权不明晰。
2.2 过度捕捞使海洋渔业资源匮乏
伴随着科学技术的发展,现代渔业技术也突飞猛进的发展,例如,拖网捕捞方法的应用,使得捕鱼量显著提升,直接导致海洋渔业资源总体的过度利用。自20世纪70年代以来,山东省海洋渔业资源下降趋势显著,主要经济鱼虾类难以形成汛期产量。尽管有关部门提出了汛期封海,禁止打捞。但是效果并不明显,渔民长时间经济作业的停顿后的首次出海捕捞,呈现出“掠夺性”的捕捞,直接表现为许多种类主要是幼鱼,低质化、小型化、低龄化现象明显。
2.3 海洋渔业资源管理体制不够健全
山东省在渔政体制上是根据分级管理的原则,采用条块结合的做法,有利于调动省及市(县)积极性,但这种做法不利于公共资源的管理。针对滥捕的非法行为,虽然山东省政府已采取了严格控制渔船数量和渔船马力增加的“双控”措施,但收效甚微。究其原因,目前海洋与海洋渔业管理法律、法规不健全,执法可操作性差,监督上权属不清。管理机构重叠,形不成合力,造成海洋资源的极大浪费。
2.4 近海污染使渔业经济损失严重
随着社会经济的的迅速发展,人们生活水平的不断提高,人类活动所造成的负面影响导致了一系列威胁海洋渔业资源可持续利用的的重大海洋生态环境问题。山东近岸海域污染物浓度明显上升,海洋渔业资源生态环境日趋恶化。由于水域污染等原因,山东近海和内陆水域中主要经济水生生物产卵场和索饵育肥场功能明显退化,海洋渔业资源得不到有效补充,水生生物总量减少。
3 山东省海洋渔业资源可持续利用的相关对策建议
3.1 加强法制建设,抓好管理工作
依法治海,把海洋开发纳入法制化、规范化管理轨道,是促进海洋可持续发展的保障。据了解,山东省根据《中华人民共和国渔业法》已经制定了相关的法律制度。例如:《山东省实施〈渔业法〉办法》、《山东省渔业资源保护办法》、及《渔业捕捞许可管理规定》、《山东省涉外渔业管理暂行办法》等。建议进一步完善细节的规章制度,避免政策出多部门,意见不统一的现象。将渔业立法逐步由简单的单项规定向综合性的各项规定发展,使得山东省海洋渔业资源可持续利用更具有科学性、合理性、规范性。
3.2 加强渔业执法队伍建设
据调查,山东省渔业执法队伍结构比较复杂,存在正式、合同和聘用多种形式。不论聘任方式如何,一定要保证员工较高的责任心和执法能力。伴随着蓝色经济区的建立,渔业行政执法人员更频繁的与外籍渔船交涉,这就对执法人员提出了更高的要求,除了熟悉我国的渔业政策还要掌握国际法律法规。因此,为了提高执法人员的素质,要对他们进行法律、专业知识的培训、教育,以适应渔业执法的需求。军事化的培训不能再流于形式,使渔业执法队伍重拾军人硬朗作风。
3.3 针对过度捕捞的建议
由于海洋渔业生产活动中的外部性和海洋渔业资源的公有性质,市场自由竞争只能导致资源的恶化。建议:第一,建立健全渔民合作组织和制度,避免渔民之间的为了提高产量而造成的“博弈”。第二,积极探索个人可转让配额制度。确定渔业资源总可捕量的基础上,为避免捕捞能力的增加、过度捕捞的出现,而将总可捕量分成若干份渔获配额,分给渔业生产者,允许他在渔获量配额范围之内自由捕捞,当其渔获量达到配额后,禁止该生产者在该年度内从事该鱼种的捕捞,配额作为财产,可以和其他财产一样在市场上进行交换。第三,对渔具、捕捞方式严格监管。避免出现幼鱼,低质化、小型化、低龄化现象。
3.4 加强奖罚制度建设
渔民违规的成本是渔民决策的关键因素。加大处罚力度提高渔民违规的成本,使渔民违规的期望收益较低。地方政府应该对发现的不法行为要严惩不殆,可以采取没收其不法渔具和非法渔获物,并执行罚款,对于屡教不改或者违法情节严重的可以直接吊销其捕捞许可证。渔民们自然会自觉遵守规定采取正常的捕捞行为决策。
3.5 切实改善近海污染问题
加大力度严管近海养殖区,保证近海水质达到一定的标准。近海水域中主要经济水生生物产卵场和索饵育肥场,水质的好坏同时也直接影响到水生物的存活率和生长速度,关系到海洋资源的补给情况。建议可以有效的联合当地的环保部门,在海洋污染处罚的相关制度不够健全的情况下,可以参考当地环保部门的规章制度,对近海存在的污染问题进行较全面的整治。保证水质达标,推动海洋资源的可持续利用。
【参考文献】
[1]张天飞.天人合一[J].儒学与生态环境,四川人们出版社,1995:20.
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[3]山东省海洋与渔业厅[J].2012 年山东省海洋环境公报,2013,03.
(一)浅海、滩涂海水养殖和海珍品增养殖取得显著成效
为实施“海上辽宁”、“海上山东”的战略,辽宁、山东两省充分发挥地处辽东、山东半岛和北黄海、渤海湾的优势,利用浅海、滩涂积极发展水养殖业。1996年,辽宁、山东两省海水养殖产量分别达到111万吨和259.7万吨,占海产品总量的43%和54.5%。为培育海洋经济新的增长点,两省又积极开发海水增养殖业,实施了对虾人工增殖放流和海底底播工程。辽宁省自1985年开始生产性放流以来,共放流1~3厘米幼对虾125亿尾,回捕产量达1.9万吨,直接经济效益6.5亿元,社会效益达2.8亿元,投入产出比为1∶10,居全国领先水平。海底底播是近些年来新兴的生产领域,有较好的开发前景。大连市长海县是一个海岛县,全县底播增殖面积40万亩,重点发展鲍鱼、海参、海胆、虾夷扇贝等海珍品,以及文蛤、杂色蛤、魁蚶等品种,产量共达8万多吨,初步建成了一个以底播增殖为主的海底庄园。山东省长岛县的海水养殖区现在已由近岸浅海扩展到深水大流海区,养殖品种由传统的海带、扇贝扩大到鲍鱼、海参、虾夷扇贝等海珍系列养殖,养殖形式也由单一的筏式养殖转变形成为海上筏养、海底播养、陆上工厂化养殖等多种养殖形式一起上的新局面。在列岛周围70万亩海域,初步形成了上、中、下水层综合利用的“蓝色牧场”。1996年全县海产品产量30万吨,其中海水养殖产量达20.87万吨,养殖收入6.58亿元。浙江省在合理调整渔业产业结构之后,也确立了以养殖业为主的发展思路,海水养殖取得显著发展。1996年,全省海水养殖面积达到85.82万亩,产量达39.51万吨,列全国第六位。1997年,浙江省桃花海洋渔业公司和象山港渔业公司,分别从福建省引进欧鳗和大黄花鱼种苗,采取大面积海水人工养殖,并获得成功,由于经济效益显著,预计将会有更大发展。
(二)建立了新型的海洋捕捞机制,积极发展远洋渔业
浙江省濒临东海,大陆架渔场面积达34050万亩,是浙江省陆域面积的两倍多。著名的舟山渔场是我国最大的渔场,丰富的渔业资源加速了浙江省海洋捕捞业的发展。1996年,全省渔业总产量达342.14万吨,其中海洋捕捞占259.72万吨,居全国首位。针对我国近海传统鱼种结构的变化,浙江省积极采取对策,使海洋捕捞结构从以沿岸近海为主,初步实现了向外海发展的转变,远洋捕捞作业已发展到大西洋、太平洋和印度洋,极大地促进了海洋渔业的发展。1996年,全省外海渔获量已占海洋捕捞总产量的61%。远洋渔业从无到有,迅速发展并具有了一定规模,去年产量达13.4万吨。
(三)积极开发水产品加工业,培育海洋经济新的增长点
辽宁、山东、浙江三省渔业生产的不断发展,带动了本省水产品保鲜加工业的迅速掘起。水产品加工是水产品增值的重要环节,也是今后海洋经济增值的发展方向。为瞄准国内国际市场,浙江省首先发展冷冻小包装和方便食品,在此基础上又开发了海洋药物等产品,使水产品获得显著增值。1996年,全省水产品加工总量达60余万吨,加工产值63.8亿元,水产品加工综合能力列全国前茅。
二、对我国水产品需求潜力和海洋渔业资源潜力的分析
据农业部渔业局测算,1995年全国人均水产品占有量为20.5公斤,人均消费量为11.6公斤,但消费极不平均,沿海地区有的高达40公斤,而内陆一些地区人均消费不到1公斤,所以内陆地区水产品的消费潜力是很大的。随着经济的发展和人民生活水平的提高,居民膳食结构也发生了很大变化,人们对高蛋白、低脂肪,食鲜味美的水产品需求将进一步增加。如果按每人每年增加1公斤水产品消费来计算,5年就需要增加600万吨的产量。而根据有关部门预测,今后几年每年人口将净增加1400万左右,满足新增人口对水产品的消费就需增加水产品产量16万吨。因此,应充分挖掘渔业资源的潜力,以满足人民对水产品日益增长的需求。
(一)提高养殖单产的增产潜力
我国海水养殖单产整体水平不高。“七五”期间,海水养殖单产平均为442斤/亩;“八五”期间,海水养殖单产已提高到677斤/亩。随着我国海洋渔业的迅速发展,相应的良种体系、渔用饲料体系、病害防治体系的建立和完善,养殖新技术的推广应用,养殖优良品种的引进及池塘改造等,“九五”期间,我国海水养殖单产达到800斤/亩以上是完全有可能的。
(二)扩大养殖面积的潜力
我国15米等深线以内的浅海和滩涂面积约为2亿亩,按现有科学技术水平,可进行人工养殖的面积为4000万亩。到1995年止,已利用的浅海和滩涂面积为1074万亩,仅占可养殖面积的26.8%。由于养殖技术、工程技术水平的提高,用于养殖的面积将不断扩大。如:山东省长岛县就已在30~40米水深的海域进行养殖,并获得成功。另根据国家海洋信息中心提供的资料,我国近海30米等深线所围浅水面积为4.8亿亩;40米等深线所围浅水面积6.2亿亩。由此足以说明,我国扩大海水养殖面积潜力是很大的。
(三)开发外海和远洋渔业资源的潜力
据资源调查,我国部分外海还有一定的渔业资源蕴藏量。仅南海外海海域就有近100万吨。稳定近海,调整远洋捕捞结构已势在必行。外海海域特别是公海海域渔业资源还有相当大的潜力。随着我国远洋渔业生产能力的扩大和同第三世界国家渔业合作的日益发展,远洋渔业产量保持一定的增长速度是可能的。据农业部渔业局提供的资料,预计到本世纪末,远洋和外海渔业产量将增加50万吨。
三、目前我国海洋渔业生产亟待解决的问题
(一)近海捕捞过度,造成渔业资源渐趋枯竭
近海捕捞是一项投入高回报率也高的产业,具有极大的诱惑力,而我国渔业生产管理机构的执法力度又相对薄弱,因此海洋捕捞出现了无度、无序的现象,造成我国海洋渔业传统资源渐趋枯竭。以舟山渔场为例,大、小黄鱼和墨鱼等传统经济鱼类已形不成渔汛,带鱼也趋于小型化、低龄化。如1996年冬汛结束后,在捕获的带鱼中,每尾在100~150克的占一半左右,而且渔业总产量中带鱼比例与1995年同期相比下降一成多,比上年减少4~5万吨。
(二)渔业病害严重制约了我国海水养殖业的发展
近年来,受综合因素影响,海区生态环境恶化,海洋渔业病害日趋严重。对虾、扇贝、鲍鱼、海带等均不同程度受到病害影响,且危害品种有扩大蔓延之势。1993年爆发流行性虾病后,全国对虾产量由1991年的22万吨锐降至1994年的6.4万吨,养殖、加工、销售等环节累计经济损失年均达100亿元,对虾养殖业遭到毁灭性打击,极大地挫伤了虾农养殖积极性。虽然一些地方坚持以防为主和以混养为主的方针,取得了一些成绩,但对大面积对虾养殖病害的防治,至今仍没有某个地方或单位研究出彻底有效的解决措施。渔业病害已经愈来愈成为制约我国海水养殖业发展的瓶颈因素。
(三)我国近岸海洋污染日趋严重
渤海、东海、黄海近岸海域都不同程度受到来自三方面的污染。其中,陆源污染占整个海洋污染的80%,船舶污染占15%,海水养殖、海洋矿藏开发造成的污染占5%。污染造成的后果是海水富营养化,诱发赤潮。如辽宁省1996年出现赤潮32次,每次最长时间达7~8天,严重影响了我国海水养殖业的发展。
四、几点建议
(一)严格执法,加大实施休渔制度的力度
为保护我国近海渔业资源和海洋生态环境,应加强对海洋渔业捕捞的管理,严格划定我近海休渔区域,建立健全休渔制度。据了解,浙江省舟山渔场在对带鱼实行了两个月的休渔期后,今年捕获的带鱼普遍比往年大出一指宽。辽宁省今年比往年晚一个月捕获海蛰,增收5亿多元。这充分说明休渔制度有效可行。因此建议国务院责成有关部门,充分利用行政和法律手段,严格执行休渔制度,以确保我国近海渔业资源的健康持续发展。
(二)组织科研院校联合攻关,加强渔业病害的防治研究
从目前情况来看,大面积的海水养殖一旦发生病害,很难找到立竿见影的方法和技术。因此,建议国家科委与沿海省、市、县各级政府,采取多渠道集资的办法,积极扶持科研院校加紧进行渔业病害防治的基础性研究和预防性研究,并将其列入国家计划,以确保我国海水养殖业的健康发展。同时,建议国家从大农业发展的角度出发,把用于引进农业高新技术和良种的1亿美元专项经费,划出一部分用来支持我国海洋渔业的发展。
(三)在黄海北部海域建立渔业经济技术可持续发展试验示范区