中国海洋牧场发展潜力的时空差异分析

许双杰 高 源

辽宁师范大学 地理科学学院 大连 116029

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》指出建设现代海洋产业体系，要优化近海绿色养殖布局，建设海洋牧场。2019年中国渔业协会赵兴武会长在海洋牧场产业发展恳谈会上指出，海洋牧场建设对全面建设小康社会、建设现代渔业强国、实现渔业增效、渔民增收都具有重大意义。对海洋牧场发展潜力的研究，可为海洋牧场发展过程中的科学规划及示范区的评选提供一定的参考依据。

在全球范围内，海产品和鱼类产品占总蛋白质供应量的6.5%或动物蛋白质总供应量的16.4%[1]。近年来，人们在海边进行高密度的渔业养殖，掠夺式的捕捞海洋渔业资源，使我国沿海海域的生态环境持续恶化，渔业资源受损现象加剧，对海洋生物产业的可持续发展产生了消极影响，严重影响我国近海海洋渔业的发展[2]。而海洋牧场建设的研究为上述问题的解决提供了一种途径，有助于保证水产资源的稳定持续增长和维持海洋生态系统的动态平衡。

海洋牧场指人们在某个可以控制的海域内构建一个兼具环境保护、资源养护和渔业持续产出功能的生态系统。该系统通过生境修复和人工增殖等方式，运用现代工程技术和管理模式，对渔业资源幼苗生长过程进行一定的管理和检测，保证产量的提高和水产资源持续稳定的增长[3]。发展潜力是指某产业在未来各个方面的发展潜能[4-10]。2019年丁德文院士提出，海洋牧场建设不仅是技术问题，也是学术问题，更是政府的体制问题；鼓励“政府引导” “政府支持”，让政府职能推向市场化，探索新的用海模式；解决好海洋牧场人工生态系统建构、生境营造、行为控制、天敌病害防治和环境协调这五大学术问题。在现有文献中，许强、沈伟腾、徐汉祥等对海洋牧场的研究主要是关于建设适宜性 （以选址类文献居多）方面[11-13]。刘林忻、王言丰、黄建清、马欢等主要是从效益性评价方面着手对海洋牧场展开研究[14-17]。都晓岩、阙华勇、王靖、孙书贤等的研究主要集中在现代化海洋牧场建设的内涵方面[18-21]。总体上看，学术界对海洋牧场的研究定性多，定量少，且定量多从生物学角度入手，从地理学视角用定量的方法研究较少，对海洋牧场发展潜力的研究相对于海洋其他产业发展潜力的研究较少。

本文主要通过资源与效益潜力、产业经济基础潜力、生态潜力和海洋科技人才潜力等4个方面的22个指标来反映未来海洋牧场建设的发展潜力大小[22]，对2011年、2015年、2018年中国10个沿海地区的海洋牧场发展潜力进行测算[23-26]，并对测算结果进行比较分析，给海洋牧场科学规划提供一定的参考依据。

1 数据来源和研究方法

1.1 数据来源

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要（2011）》提出推动海洋经济发展。本文中各指标数据的年份选择为2011－2018年。在此期间，11个沿海地区的海洋渔业均在不断发展，但相对于其他沿海地区，上海并不是发展海洋牧场的主要地区，海洋牧场亦不是其渔业发展的主要产业，因此这里未将上海纳入测算，本研究也未包含港澳台地区。数据来自2012－2019年《中国渔业统计年鉴》 《中国海洋统计年鉴》和辽宁、河北、天津、山东等10个地区的统计年鉴，本指标体系中渔民恩格尔系数是采用渔民家庭食物支出比总支出，污水处理入海率则是通过污水直排入海量和工业废水排放总量间接求得。

1.2 评价指标体系的构建

本文的研究区域范围是辽宁、河北、天津、山东、江苏、浙江、福建、广东、广西、海南10个地区，由于目前统计年鉴中还没有关于海洋牧场产业专门的数据统计，因此本文的评价指标依据可持续发展和人海关系协调理论，在借鉴已有的研究成果的基础上，本着高科学性、强目的性、好代表性以及可操作性的原则，从资源与效益潜力、产业经济基础潜力、生态潜力、海洋科技人才潜力4个方面选取指标因子来构建海洋牧场发展潜力的评价指标体系。具体如表1所示。

表1 海洋牧场发展潜力指标体系

1.2.1 资源与效益潜力

现有研究中，关于海洋牧场的选址和建设的研究往往以很高的权重考虑当地的天然基础条件，自然资源条件的优劣是考虑一个区域发展潜力的首要条件，海洋牧场发展潜力的研究要充分考虑这一指标。许多海洋牧场都建在自然基础条件较好的近海岸区域，所以选取近岸及海岸湿地面积作为研究指标。其次，养殖区域的水域环境和生物环境适宜，是海洋牧场发展的基本条件，故海水养殖面积和海水鱼苗数量也是对海洋牧场发展潜力测算的一个重要指标。再次，海域确权面积是指政府已经批准取得海域使用权的项目用海面积，这给海洋牧场的建设提供了基础的合法水域面积，以上指标是对资源潜力的反映。最后，渔民恩格尔系数和渔业从业人员数量可以反映渔民生活水平和相关工作岗位的增减，这两个指标是海洋牧场对社会产生效益的反映。

1.2.2 产业经济基础潜力

沿海地区海洋及相关产业增加值、国家级水产原良种场数量、海洋捕捞产值以及海水养殖产量都可以在一定程度上反映海洋牧场的发展程度，而且这几个指标都与海洋牧场的发展息息相关。港口货物吞吐量则是海洋牧场做大做强、延长产业链时需要考虑的硬性基础设施，海洋牧场的长期发展必须考虑这一指标。

1.2.3 生态潜力

海洋牧场的建设，必须坚持人海关系协调，重视生态效益。人类为了生存的需要，不断地扩大、加深改造和利用海洋，对海洋生物和环境产生一定的影响，同时海洋环境也会影响人类活动，产生地域特征和地域差异。基于此，选择以下指标来反映海洋牧场发展的生态潜力。其中，污水处理入海率这一指标可以反映海水水质状态，海洋牧场的长期健康发展需要良好的水质作为基础。国家级海洋类型自然保护区数量、海洋及海岸生态系统保护区数量、国家级水产种质资源保护区数量则反映出该地区在发展过程中对于生态环境的政策支持力度。海洋牧场的建设不仅仅是通过对渔业资源增殖的追求，使人类摄取蛋白质的来源得到有效保障，更重要的是追求生态环境的可持续。

1.2.4海洋科技人才潜力

科技人才指具有较高的创造力、科学的探索精神，为科学技术发展和人类进步做出较大贡献的人。海洋牧场特别是深海海洋牧场的建设需要高科技、高水平和高质量的人才支持，优秀高校及其培养的高质量人才是海洋牧场创新建设的源泉。因此，选用以下指标来反映海洋科技人才潜力：设海洋专业博士研究生专业点数、设海洋专业硕士研究生专业点数、设海洋专业本科研究生专业点数分别反映一个地区的高级海洋教育水平、中级海洋教育水平和初级海洋教育水平。一个地区只有投入足够多数量和足够高质量的技术人员和经费支持，海洋相关的研发课题数量才有可能增加，海洋牧场的发展才有可能获得更好的科技支持，故选用海洋科研机构科技活动人员数量、海洋科研机构研发人员数量、海洋科研研发机构内部经费支出以及海洋科研机构研发课题数这四个指标来反映海洋科技人才潜力。

1.3 研究方法

为了使海洋牧场发展潜力的测度更准确，本文选用能够反映指标真实信息的客观赋权法——熵权法来确定权重。TOPSIS法是一种逼近于理想解的排序法，根据有限的评价对象与理想化目标的接近程度进行排序的方法，是在现有的对象中进行相对优劣的评价。灰色关联法是根据因素之间发展趋势的相似或相异程度，亦即“灰色关联度”，作为衡量因素间关联程度的一种方法。GC-TOPSIS法是结合灰色关联法和TOPSIS两种方法的新方法，其测算结果要优于像灰色关联法以及TOPSIS法的单一方法[23]。GC-TOPSIS的计算步骤如下：

①构建初始矩阵。设有m个指标，n个年份，xij表示第i（i=1，2，…，m）个指标的第j（j=1，2，…，n）年，所有指标构建初始矩阵X={xij}m×n。

②极差法无量纲化处理。由于各个指标的量纲和数量级各有不同，因此需在进行比较前做标准化的处理。对正向指标进行正向和负向标准化处理：

其中，i为指标，j为年份，xij表示第i（i=1，2，…，m）个指标的第j（j=1，2，…，n）年。

③计算指标信息熵ej：

其中，ej表示信息熵，yij表示标准化后的矩阵，i（i=1，2，…，m），j（j=1，2，…，n）。

④计算信息熵冗余度：

其中，dj表示冗余度，ej表示信息熵。

⑤指标权重计算：

其中，wj表示指标权重，dj表示冗余度。从而用得到的权重乘上标准化后的矩阵就得到了加权规范化矩阵。

⑥求正负理想解（R+，R-）和正负理想解的欧式距离

R-和同理可得。

⑦计算TOPSIS相对接近程度Cj：

⑧计算关联系数ξ+和ξ-，以ξ+为例：

式中，ρ为分辨率。这里ρ取0.5[27]。

⑩计算灰色关联相对贴近度Gj：

其中，R+、R-为正负理想解，Dj+、Dj-为正负理想解的欧式距离，δ1=δ2=0.5，GCj是综合相对贴进度。

2 结果分析

2.1 基于熵权法的权重分析

依据熵权法计算步骤得出每个指标的权重，表2中所得指标权重值的大小就是该指标对海洋牧场发展潜力的贡献度。所以，在海洋牧场发展过程中，可以通过对指标权重的分析来解释各指标对海洋牧场发展潜力产生的影响。

表2 海洋牧场发展潜力各评价指标的权重

进一步观察准则层发现：资源与效益潜力的权重为27.66%；产业经济基础潜力的权重占22.33%；生态潜力的权重为18.26%；海洋科技人才潜力权重最高，达31.73%。在指标层中，权重得分前三的指标分别为渔民恩格尔系数、国家海洋类型自然保护区数量和海水养殖面积。其中，渔民恩格尔系数的增减则可以侧面反映渔民的生活水平。海洋牧场建设的重要目的就是保证水产资源的稳定持续增长，提高鱼类产量，实现渔业增效、渔民增收的同时，保持海洋生态系统的动态平衡，实现可持续生态渔业。国家海洋类型自然保护区数量这一指标，体现出国家对生态效益的重视。海水养殖面积则为海洋牧场的建设提供了基础的场所支持。

2.2 基于熵权法的海洋牧场发展潜力时间变化分析

中国10个沿海地区海洋牧场发展潜力指数以0.1为参考值，选取2011年、2015年、2018年3个年份进行比较，中国沿海10个沿海地区海洋牧场发展潜力指数整体处于0.08~0.14之间（图1），各地区海洋牧场发展潜力指数增加或减小的幅度都不大，处于0.001~0.008之间。从各地区比较来看，山东和广东海洋牧场发展潜力指数相对突出，且山东省2018年的值较2015年有明显增长；海洋牧场发展潜力指数约为0.1的省份有辽宁、江苏、浙江和福建；海洋牧场发展潜力指数约为0.08的省份有河北、天津、广西和海南。其中，辽宁的发展潜力指数减少了0.007 1，减少幅度最大，辽宁虽然在资源效益、产业经济基础和海洋科技人才方面都具有一定的优势，但因省内大多数企业发展活力不足，对产业经济基础发展潜力有一定的负面影响，且大部分临海区域皆位于渤海湾，湾内水域浅、流动性差，在海洋牧场发展过程中，较其他地区生态潜力方面易受限制。山东的海洋牧场发展潜力指数增加了0.006 7，增幅最大，这与对当地海洋牧场发展建设的高度重视密切相关。2015年，时任副总理汪洋视察山东省海洋渔业期间，对海洋牧场建设做出了重要指示，强调“深耕海洋，构建现代海洋渔业产业体系”，2017年中央一号文件明确提出要“发展现代化海洋牧场，加强区域协同保护”，山东省一号文件中也明确要求“编制全省海洋牧场建设规划,打造全国现代化海洋牧场示范区”。为提升海洋牧场建设的综合效益，2018年山东省启动实施海洋牧场示范创建新一轮三年计划，打造集生态旅游、互联网等先进生产要素于一体的全价值链海洋生态牧场综合体。2019年国家批复《山东省现代化海洋牧场建设综合试点方案》，山东省作为全国唯一试点省份，海洋牧场的发展走在全国的前列。

图1 海洋牧场发展潜力指数变化图

2.3 基于GC-TOPSIS综合相对贴进度的空间差异分析

2.3.1 总体结果空间差异分析

表3是基于TOPSIS相对贴近度Cj、灰色关联相对贴进度Cj和综合相对贴进度GCj这3种方法的海洋牧场发展潜力的得分及省际排名。虽然各个方法的得分不尽相同，但TOPSIS相对贴近度Cj和综合相对贴进度GCj的各省际排名却基本相同。曹佳蕾等的研究已证实GC-TOPSIS法能较好地替代其他两种单一方法的测算结果[24]，本文主要研究的是海洋牧场发展潜力的时空差异，所以在此就不再过多论述，下文中直接选用GC-TOPSIS综合相对贴进度GCj这一方法来对结果进行分析。

表3 TOPSIS相对贴近度Cj、灰色关联相对贴进度Gj和综合相对贴进度GCj及排序

山东省的海洋牧场发展潜力是中国10个沿海地区中最大的，其次依次为广东、江苏、辽宁、福建、浙江、河北、天津、广西和海南，具有一定的区域差异性。其中，北部和南部海洋牧场发展潜力最大的省份分别是山东和广东，北部处于中等水平的是辽宁，河北、天津、广西和海南分别是南北部区域海洋牧场发展潜力最小的地区，区域内差异性明显。导致这一结果可能的原因在于各地区的自然禀赋条件差异、发展海洋牧场所需基础设施水平不同，以及区域内政府重视程度不同。相比之下，位于我国沿海中部的浙江、江苏和福建的海洋牧场发展潜力处于中等水平，内部区域差异不大。导致这一结果，其原因在于三省海岸线长度相当，都属于亚热带气候区，且海水养殖业都有一定的历史基础。

2.3.2 准则层四方面发展潜力空间差异分析

中国10个沿海地区海洋牧场准则层四方面的发展潜力的空间分布区域内部具有差异性，不同地区海洋牧场发展潜力的优势不同，如表4所示。

（1）海洋牧场发展的资源与效益潜力排在前3位的地区分别是山东、辽宁和江苏，排在后3位的地区分别是天津、广西和海南。在资源与效益方面，南北各区域内部差异性明显，发展潜力最大的3个地区在海洋牧场建设方面均有较好的自然基础条件、广阔的近海岸水域和湿地面积。其中，北部资源与效益发展潜力最大的是山东，其次是辽宁，最后是河北和天津，其平均综合接近度得分为0.501，总体资源与效益发展潜力较好。南部资源与效益发展潜力最大的是广东，其平均综合接近度得分为0.499，总体资源与效益发展潜力良好。中部三省资源与效益发展潜力处于中等水平，内部差异性相对较小，其平均综合接近度得分为0.494，总体资源与效益发展潜力相对稍弱。

（2）江苏凭借其沿海地区海洋及相关产业增加值和良好的产业链基础，其海洋牧场发展的产业经济基础潜力仅次于山东、辽宁和广东。广西和天津则在海洋牧场产业基础方面处于中等水平。其中，山东和辽宁在水产养殖、捕捞以及海洋相关产业发展方面有悠久的发展历史和优越的产业基础，其平均综合接近度得分为0.500，总体产业经济基础潜力较好；中部江苏和福建的海洋牧场产业经济基础潜力平均综合接近度得分为0.499；南部三省平均综合接近度得分也约为0.499。北中南部之间产业经济基础潜力相近。在海洋牧场未来的发展过程中要特别注意北中南部的内部差异。

（3）各地区海洋牧场发展生态潜力从高到低依次为山东、福建、浙江、江苏、广东、辽宁、天津、河北、广西和海南，如表4所示。南北部的区域内部差异较中部大，其中，北部的山东是发展潜力最大的省份，其次为辽宁、河北和天津，其总的平均综合接近度得分为0.498，生态潜力良好。位于中部的江苏、浙江和福建海洋牧场生态发展潜力较好，区域内差异不大，其平均综合接近度得分为0.499。位于南部的广东、广西和海南的生态潜力的平均综合接近度得分略低，为0.491，其海洋牧场在未来的发展过程中应进一步加强生态和经济统一协调发展。

表4 准则层四方面发展潜力的接近度及排序

（4）各地区海洋牧场发展的海洋科技人才潜力不均衡。其中，山东与海洋相关的高校及研究人员数量较多以及较重视培养相关人才，仍处第一。江苏对海洋科技人才的投入较大，位于其次。北部区域平均综合接近度得分为0.515，总体较好，但内部表现出不平衡的状况。位于中部地区的江苏、浙江和福建，海洋牧场海洋科技人才潜力平均综合接近度得分为0.514，与北部接近，区域内差异较小。位于南部的广东、广西和海南的海洋科技人才潜力平均综合接近度得分为0.498，海洋科技人才潜力相对不高，在海洋牧场未来发展过程中可着重考虑海洋相关人才培养的问题。

3 结论与讨论

本文运用熵权TOPSIS法和灰色关联法综合的GC-TOPSIS法，从资源与效益潜力、产业经济基础潜力、生态潜力、海洋科技人才潜力4个方面构建评价指标体系，对2011年、2015年、2018年中国沿海10个地区的海洋牧场发展潜力进行测算，为海洋牧场发展潜力方面的研究提供了新的方法和结果参考。结论如下：

（1）准则层权重分析中，权重最高的是海洋科技人才潜力，然后依次为资源与效益潜力、产业经济基础潜力和生态潜力。指标层权重前3位的指标分别为资源与效益潜力下的渔民恩格尔系数、生态潜力下的国家海洋类型自然保护区数量和近岸及海岸湿地面积。指标层中反映资源和效益潜力的渔民恩格尔系数的权重居第一，虽然在准则层权重分析中生态潜力的权重最小，但其下指标层中的国家海洋类型自然保护区数量在指标权重中位居第二，表明对于生态环境的重视，未来海洋牧场发展过程中要牢牢把握生态与经济的协调发展，使海洋牧场在发展过程中为2030碳达峰和2060碳中和做出贡献。

（2）中国10个沿海地区海洋牧场总体发展潜力具有区域差异性。时间上，2011年、2015年、2018年各地区发展潜力指数增减幅度不大，整体处于0.08~0.14之间，其中，山东、福建、河北、海南、广东和浙江均有不同程度的增加，江苏、辽宁、天津和广西则有不同程度的减少。空间上，2011－2018年，GC-TOPSIS综合相对贴进度山东的排名居第一，10个地区海洋牧场总体发展潜力具有区域差异性，南北各区域内部差异性明显，中部海洋牧场发展潜力内部区域差异相对较小。

（3）2011－2018年，中国沿海10个地区海洋牧场准则层4方面的发展潜力在空间上，北中南部区域内部差异性明显，各方面同一区域海洋牧场发展潜力内部不平衡。资源与效益潜力、产业经济基础潜力、生态潜力和海洋科技人才潜力基本均是北部优于中部，中部优于南部，但北中南部之间整体上差异不大。

由前文分析可知，沿海各地区因资源禀赋、产业经济基础、科技人才等条件存在差异，海洋牧场发展不平衡，未来可依各阶段各地区的发展潜力结果推进全国海洋牧场的有序发展。

目前，山东和广东的海洋牧场发展潜力较好，政府重视程度相对较高，海洋牧场建设过程中应不断健全完善法律法规，构建海洋牧场实时监测系统与辅助决策技术信息平台，建立海洋牧场长期生态、经济和社会效益评估机制，为后续管理、开发、利用和持续建设提供决策支持，同时也为其他地区海洋牧场建设提供示范。此外，山东、广东海洋牧场的优先发展，可分别积极带动北部辽宁、河北、天津和南部广西、海南的进一步发展。尤其北部山东、辽宁、河北、天津可形成梯度推进的发展态势，辽宁海洋牧场的资源与效益潜力、产业经济基础潜力排名仅次于山东，在水产养殖、捕捞以及海洋相关产业发展方面有悠久历史和优越的基础条件，今后可通过改善生态环境、培养专业人才、加强政策引导，促使其海洋牧场的进一步发展。处于中部的江苏、浙江、福建三省，其内部海洋牧场发展潜力差异最小，可引导其协同发展形成合力。其中，江苏应进一步提升产业经济基础，如提高养殖产量、捕捞量，加强港口建设等；浙江应注重扩大渔业从业人员的数量、加大海洋牧场的工作人员数，保障海洋牧场人力资源的建设；福建则应侧重减少海洋污染，提供良好的生态发展环境。

海洋牧场作为海洋渔业极具优势的领域，在促进传统海洋渔业发展的同时，还可以拓展渔业功能，将渔业增殖、生态修复、休闲娱乐、观光旅游、文化传承、科普宣传以及餐饮美食等有机结合，有效带动海洋二三产业的发展，形成海洋渔业经济新的增长点，为海洋经济可持续发展和海洋强国建设做出新的贡献。从总体上看，经过几十年的发展，在山东、广东、浙江、辽宁等沿海省份，海洋牧场已经实现规模化产出。其中，山东省政府凭借对资源效益、产业经济基础、生态环境和科技人才等方面的重视，海洋牧场发展的潜力突出。但我国海洋牧场建设总体上来看仍处在人工鱼礁建设和增殖放流的初级阶段，管理体制机制尚需改善，以适应海洋牧场的发展。当前学术界对海洋牧场发展潜力的研究相对于对海洋其他产业发展潜力的研究较少，如何根据不同海域实际及海洋牧场的发展潜力，制定具有针对性和可操作性的发展策略，推动渔业高质量发展，应成为今后深入研究的课题。此外，影响海洋牧场发展潜力的因素不限于本文的4个方面，今后可综合多方面增加定性分析；对指标的选取和权重也应做进一步的深入分析，以构建更加完善系统的指标体系开展研究。