海岸带区域地处海陆交错带，既是生态脆弱带，也是全球可持续发展的优先区域^[1]。然而，近年来，随着社会、经济、人口的快速发展，海岸带区域出现了生态系统退化、生物多样性丧失等一系列问题^[2-3]。因此，进行生态脆弱性评估对识别区域脆弱性问题、促进海岸带可持续发展具有重要的意义。

生态脆弱性是指一个系统易受或无力应对气候变化或人类活动带来的负面影响的程度^[4-6]。目前常见的海岸带区域生态脆弱性评价多采用基于GIS的景观格局分析法^[7-8]、PSR模型评价法^[9]等，这些评价往往仅针对单一暴露源进行评价^[10-12]，在评估生态-社会-经济复合生态系统的区域脆弱性等级、分析脆弱性构成来源等方面具有一定的局限性。近年来，Turner等提出的由暴露性-敏感性-适应能力构成的脆弱性评价框架受到较广泛的公认^[13]。Polsky等在美国公共空间工程 (Project for Public Spaces，PPS) 框架的基础上，进一步提出了基于“暴露性、敏感性和适应能力”的VSD (Vulnerability Scoping Diagram) 组织模型^[14]。VSD模型将脆弱性分解为暴露性、敏感性和适应能力3个维度，用“目标层-准则层-要素层-指标层”逐层分析的方式组织评价数据，能够对概念、数据和指标进行高效而清晰的集成，具有较高的实用价值^[15-16]。该模型在国内仅见于陆地和流域生态系统脆弱性的个别评价案例^[17-18]，而应用于海洋或海岸带区域生态脆弱性评价尚未见报道。

1   材料与方法

1.1   研究区域

东山县位于福建省南部沿海、台湾海峡西岸 (图 1)。地理坐标为23°33′N~23°47′N，117°17′E~117°35′E。是全国第六大海岛县，总面积248.34 km²，海岸线长度约110.5 km。东山县是首批国家海洋生态文明示范区，该区域沿海分布有我国大陆沿岸最北端发育和保存较好的造礁石珊瑚群落，面积约500 km²。近岸海域渔业资源丰富，同时也是多种珍稀濒危生物的洄游通道、产卵场和栖息地。本文根据东山县海岸带生态要素类型以及区域社会经济特点，将该研究区划分为三个分区单元，即北部、西南部和东南部。北部分区在东山湾内，沿岸城镇开发强度较大；西南部分区大部分位于诏安湾内，湿地资源丰富，主要开发活动以浅滩养殖为主；东部分区面向开阔海域，分布有珊瑚生物群落和较完整的沙滩岸线。

图  1  地理位置和分区单元

Fig.  1  Geographical position and Partition unit of Dongshan coastal zone

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1.2   研究方法

1.2.1   生态脆弱性VSD评价模型

VSD评价模型将生态脆弱性分解为三个维度，分别是暴露性、敏感性和适应能力 (图 2)，其内涵和表征各有针对性^[16]。暴露性是指系统所面临外界环境扰动和变化的强度及程度，主要包括自然胁迫因子和人为胁迫因子。胁迫因子的强度影响暴露程度的大小，暴露程度越高，对生态环境的干扰越大，系统脆弱性越高。敏感性是指被暴露的单元容易受到胁迫的正面或负面影响的程度，是系统自身存在的固有属性，当外界环境发生变化时，敏感性越高，系统体现出的脆弱性越强。适应能力是指系统应对外界胁迫或内部扰动的响应与恢复能力，在VSD框架下主要体现在人类社会通过制定相关策略降低扰动带来负面影响的能力，适应能力越强，系统恢复到平衡状态的可能性越大，脆弱性越低。也就是说，暴露性和敏感性对脆弱性起到正向作用，而适应能力起负向作用 (图 3)。因此，在VSD模型三个维度的基础上，本研究采用以下公式计算海岸带区域生态脆弱性：

图  2  VSD评价模型的一般形式 (修改自文献[14])

Fig.  2  General form of the VSD

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图  3  脆弱性组成要素之间的关系 (引自文献[19])

Fig.  3  Relationship between the elements of vulnerability

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式中：V表示生态脆弱性；I_e表示暴露性指数；I_s表示敏感性指数；I_ac表示适应能力指数。

其中暴露性指数、敏感性指数及适应能力指数通过对各指标进行加权求和计算，公式如下：

式中：I为子目标，包括暴露性 (I_e)、敏感性 (I_s) 和适应能力 (I_ac)；W_i表示各指标的权重；C_i表示各指标的评价值。

1.2.2   东山县海岸带区域生态脆弱性评价指标体系构建

本研究基于VSD模型的三个维度，分别从暴露性、敏感性以及适应能力三个方面构建了东山县海岸带区域生态脆弱性评价综合指标体系。其中暴露因子主要体现在自然因素和人类活动两方面：全球变化导致的海平面上升等现象可给海岸带生态系统带来持续的压力，而海洋自然灾害对海岸带生态系统产生脉冲性的压力；与此同时，人类活动导致海岸带生态系统发生环境污染、资源退化等一系列问题。敏感性主要体现在海洋生物群落结构的多样性、典型海洋生态系统及珍稀濒危物种的保存状态等方面。适应能力主要通过自然-社会-经济复合生态系统中的社会响应体现。针对上述三个维度构建了3个层级、23个指标的东山县海岸带区域生态脆弱性评价指标体系 (表 1)。在评价过程中，采用隶属度法对单项指标进行标准化处理^[20]，暴露性、敏感性及适应能力指数标准化分布区间为0到10。其中指向为“+”的，表示该项指标越高，脆弱性越高；指向为“-”的，表示该项指标越高，脆弱性越低。

表  1  东山县海岸带区域生态脆弱性评价指标体系

Tab.  1  Index of ecological vulnerability evaluation in Dongshan County

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指标权重利用Yaahp层次分析软件，采用1~ 9标度对各要素间的重要性进行两两比较，构建要素层判断矩阵，并进行一致性检验，再结合专家问卷调查打分，得到各个指标的权重值。采用等间距法将脆弱性计算结果分为微度脆弱、轻度脆弱、中度脆弱、重度脆弱、极度脆弱5个等级 (表 2)。

表  2  评价结果所对应的隶属度与等级划分

Tab.  2  The membership degree and hierarchies of the evaluation results

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1.2.3   数据来源

评价所用数据资料主要来源于漳州市和东山县2012~2014年环境状况公报^[21-23]、社会经济统计年鉴^[24-26]、东山县海洋生态文明示范区建设规划^[27]以及历史文献^[28]；东山湾和诏安湾生物生态数据采用2008年春季海洋生态调查数据，调查方法依据《海洋调查规范》(GB12763)；珊瑚群落数据取自《福建东山珊瑚省级自然保护区范围调整综合科学考察报告》(2012)^[29]；为保证评价的完整性、客观性和科学性，个别难以针对单元分区分别计算的指标采用区域平均数进行插值填充。

2   结果与讨论

2.1   评价结果

根据建立的方法进行了东山县海岸带东南部、北部及西南部分区的生态脆弱性评价 (表 3，图 4)。计算得到东南部分区生态脆弱性为4.51，北部分区生态脆弱性为3.81，西南部分区生态脆弱性为3.27。三个分区单元的生态脆弱性评价结果都处于 (2, 8]范围，评价等级均为中度脆弱。

表  3  各区域指标的权重系数W_i和I

Tab.  3  Final values of "W_i"and "I"for each indicator

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图  4  东山县海岸带区域东南部 (a)、北部 (b)、西南部 (c) 分区VSD评价结果

Fig.  4  VSD assessment results of the Southeast (a)、North (b)、Southwest (c) in Dongshan coastal zone

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2.2   东山县海岸带区域生态脆弱性比较分析

东山县是首批国家级海洋生态文明示范区，海洋环境质量良好，生物多样性较丰富，三个分区单元的整体评价结果普遍分布在中度脆弱等级内中等或偏低的区间，这与该区域实际情况相符合。然而也应注意，近年来由于人类开发利用强度的增加，东山县海岸带生态系统的脆弱性逐渐凸显，根据分区单元评价结果，生态脆弱性程度东南部＞北部＞西南部，尤其是东南部分区，其脆弱性评价值比最低的西南部分区高出近50%(图 5)，提示东南部海域可能面临着更多的生态环境风险。

图  5  东山县海岸带各区域生态脆弱性评价结果

Fig.  5  The evaluation results of ecological vulnerability for three units in Dongshan coastal zone

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根据VSD评价结果，对各分区单元进行比较 (图 5)，并进一步将指标对各区域的生态脆弱性的贡献度进行排序，得到各分区单元生态脆弱性的主要构成因子 (表 4)。在此基础上对各单元分区的脆弱性组分对比分析如下。

暴露性评价结果为北部分区＞西南部分区＞东南部分区。北部海域的暴露性程度最高，东山岛北部人口密度较大，资源消耗大，占用自然岸线多，因此受到较大的人类活动压力。西南部海域暴露性程度其次，该海域围垦岸线多，自然岸线保有率极低。东南部海域的暴露性最低，由于该区域分布有东山珊瑚省级自然保护区，人类活动受到一定程度的限制，其暴露性主要体现在沙滩侵蚀、旅游开发等 (表 4)。

表  4  东山县海岸带各区域生态脆弱性主要构成因子

Tab.  4  Main composition factors ofecological vulnerability for three units in Dongshan coastal zone

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敏感性评价结果为东南部分区＞北部分区＞西南部分区。在敏感性指标中，各分区生物多样性指标的评价结果较为接近，但东山县海岸带东南部区域分布有珍贵的造礁石珊瑚群落，面临着人为因素的较大威胁，比如偷采珊瑚、区域开发活动及东山岛城市化污染等造成了珊瑚死亡，死亡率甚至达到20% ~30%，4 m等深线内石珊瑚覆盖率仅为1.7%^[29]。此外，东山岛邻近海域历史上是多种珍稀濒危物种的洄游通道、产卵场和栖息地，然而近年来数量明显减少，珍稀物种出现频次显著降低，因此敏感性程度最高。

适应能力评价结果为东南部分区＞北部分区＝西南部分区。由于东南部沿岸分布有珊瑚生物群落和珍稀濒危物种，建立了省级自然保护区进行重点保护，保护区的三个区块由北向南沿岸分布，在一定程度上形成了保护网络，因此该区域的适应能力最强；而在小尺度区域内，北部分区与西南部分区在管理程度上不存在较大的差别，因此其适应能力近似。

2.3   基于VSD模型的管理对策与预测

首先，根据三个单元分区的生态脆弱性程度，东山县东南部区域脆弱性偏高，因此在制定海岸带综合管理措施时应优先考虑东南部区域。同时因为该区域是脆弱性的高值区，所以减少该区域的脆弱性也有利于从整体上降低东山县的海岸带区域生态脆弱性，提高管理效率。其次，VSD模型将生态脆弱性划分为暴露性、敏感性、适应能力三个维度，其中暴露性、敏感性与生态脆弱性正相关，而适应能力表现为负相关关系。因此，降低暴露性和敏感性，提升适应能力，可以有效地控制脆弱性问题的发生，防范生态风险。建议针对生态脆弱性的主要贡献因子进行重点管控，例如开展砂质岸线修复整治、清理水道恢复湿地、控制捕捞强度、合理规划养殖及强化珊瑚自然保护区管理和保护等。事实上，东山县作为首批国家级海洋生态文明示范区，已开始针对上述问题采取了一些相应的措施，从VSD模型的三个维度来观察，若能够维持并完善上述管控措施，将有效降低暴露性和敏感性，提高适应能力，东山县海岸带区域生态脆弱性程度在未来可得到较好的控制。

3   结论

本研究在借鉴国内外相关研究的基础上，从VSD模型的三个维度出发，将东山县海岸带区域划分为北部、东南部、西南部三个单元分区，针对各分区分别进行了生态脆弱性评价，提高了评价结果的分辨率、准确性和科学性。已有的生态脆弱性评价研究很少对造成某区域生态脆弱性的原因进行筛选和分析，本文在VSD模型的基础上筛选出东山县海岸带脆弱性的主要构成因子，并提出了有针对性的管理对策。在未来的研究中，海岸带生态脆弱性研究应更侧重于探索生态脆弱性发生和变化的机理和过程，并根据数据的可获得性进行一些趋势性的研究，使海岸带生态脆弱性研究的理论和应用体系更加完善。