双碳背景下基于主成分分析法的海洋渔业可持续发展研究

姚丽娜 孔德荣

（宁波工程学院 经济与管理学院, 浙江 宁波 315211）

改革开放以来，我国海洋渔业发展迅速，海水产品产量不断提高，渔民经济收入也明显增加，有效推动了海洋渔业经济社会的可持续发展。但是，由于受海洋渔业资源过度捕捞、海洋生态环境污染严重、渔业养殖相关领域专业人员大量流失等多种因素影响，我国海洋渔业的可持续发展面临严峻挑战。2020 年9 月，我国提出双碳目标，即在2030 年前实现“碳达峰”与 2060 年前实现“碳中和”的发展目标，走生态优先、绿色低碳的发展道路已成为海洋渔业发展的主题。因此，客观评价双碳背景下我国海洋渔业的发展现状及问题，提出优化海洋渔业可持续发展体系的对策，对于加快实现双碳目标以及海洋渔业可持续发展具有重要意义。

一、文献综述

目前国内外学者对于双碳背景下海洋渔业可持续发展的研究主要集中在以下三方面：一是海洋渔业如何实现双碳目标。于多等[1]通过分析渔业船舶低碳技术的发展方向，提出逐步减少传统化石能源的应用，发展替代性的低碳、零碳以及可再生能源以实现双碳目标的重要路径。李娇等[2]通过研究海草床、牡蛎礁等典型海洋牧场生态系统在近海碳汇扩增中的重要作用，提出应开发生态型海洋牧场基础设施，提升固碳量，以实现双碳目标。狄乾斌等[3]通过非期望产出超效率模型对我国海洋渔业的碳减排潜力进行评价，通过探究海洋渔业碳排放规律，为实现双碳目标提供参考。钟晓军等[4]提出双碳背景下发展渔业可以从直接经济和碳汇经济两方面双管齐下，依托渔业发展特点升级完善碳汇交易和经济分配机制，带动渔民和渔农村集体增收。二是关于主成分分析法下的海洋渔业发展。主成分分析法是利用少数综合指标来替代原始多个指标，使综合指标能够反映原始多个指标，并使得主成分之间信息不相关的一种分析方法。[5]杜军等[6]采用主成分分析法构建评价指标体系，指出我国在未来应当选择海洋油气业和海水利用业等作为海洋战略性新兴产业。赵艳丽[7]运用主成分分析法构建海洋渔业竞争力指标体系，研究发现2012—2018 年我国海洋渔业竞争力不断提升，但地区间的发展程度存在很大差异。蒋雨柔等[8]采用主成分分析法分析我国沿海省市与三大经济圈的海洋渔业发展的区域差异，发现导致差异的主要因素是渔业产值规模、产出效益和捕养结构。MOCHIDUKI 等[9]基于主成分分析法研究发现灾区渔民数量与城市人口之间存在正相关关系，提出需制定渔业短期重建计划以维持城市人口数量。三是关于海洋渔业可持续发展。何中平等[10]以大连市为研究对象，分析该市海洋渔业资源现状，并根据海洋渔业可持续发展理念指出大连市发展海洋渔业所面临的挑战，并提出相应对策和建议。梁金浩[11]通过SWOT 分析，指出应当建立大规模的综合型海洋渔业企业，同时加强对沿海经济区海域的环境监管力度与海洋污染的整治力度，实现海洋渔业的可持续发展。JONATHAN 等[12]通过比较塞内加尔不同渔业用户群体的活动对海洋渔业可持续发展的影响，指出欧盟舰队在塞内加尔水域的活动有利于塞内加尔海洋渔业的可持续发展。

综上所述，尽管国内外诸多文章对海洋渔业可持续发展相关问题进行了研究，但主要集中在通过建立不同的指标体系对海洋渔业某一方面的发展水平进行评价，而有关构建海洋渔业可持续发展评价体系的文献记载不仅数量较少，且已有研究在指标选取上涉及面较窄，不能对海洋渔业可持续发展进行全面综合评价，尤其是没有关注到碳达峰碳中和的发展目标。因此，结合当前实现双碳目标的新形势，基于主成分分析法建立多层次、多角度的评价体系，并以此对海洋渔业可持续发展水平进行综合评价，具有较强的现实意义。

二、基于主成分分析法的海洋渔业可持续发展评价体系构建

1987 年，世界环境与发展委员会在《我们共同的未来》报告中将可持续发展定义为：“既能满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。” 这与现在我国提出的“双碳”目标一致，“双碳”的内核就是可持续发展。相较而言，可持续发展更多停留于概念，而“双碳”则注重量化和时间节点，具有较强的可操作性。

为客观评价双碳背景下海洋渔业的可持续发展，笔者遵循指标获取的相关性、综合性、完备性和可得性原则，选取了具有典型代表性且实际应用数据能够被有效获取的海洋渔业可持续发展相关指标，同时为确保选取的综合指标能够反映原始的多个指标，基于主成分分析法建立了我国海洋渔业经济、社会、生态可持续发展3 个子系统，共15 个指标所构成的综合评价体系，具体见表1。

经济可持续发展要求改变传统的高投入、高消耗、高污染的生产消费模式，实施清洁生产文明消费。基于主成分分析法，海洋渔业经济可持续发展子系统包括：评价海洋渔业经济总体发展状况的指标（A1），评价海洋渔业机械化水平的指标（A2），评价海洋渔业资源利用效率的指标（A3），评价海洋渔业生产能力的指标（A4），评价海洋渔业能耗投入的指标（A5）。

社会可持续发展是指在生存于不超出维持生态系统涵容能力的情况下，改善人类的生活品质。基于主成分分析法，海洋渔业社会可持续发展子系统包括：评价渔民人均收入的指标（B1），评价渔民转移性收入的指标（B2），评价国家渔业政策支持力度的指标（B3），评价渔民受教育程度的指标①（B4），评价渔业社会服务完善程度的指标（B5）。

生态可持续发展要求经济建设与社会发展及自然的承载能力相协调。基于主成分分析法，海洋渔业生态可持续发展子系统包括：评价海洋渔业资源可持续发展的指标（C1），评价海洋渔业捕捞资源的指标②（C2），评价海洋渔业环境承载能力的指标（C3），评价渔业环境状况的指标（C4），评价渔业灾情致损状况的指标（C5）。

三、我国海洋渔业可持续发展评价

（一）海洋渔业可持续发展水平的主成分分析

根据我国海洋渔业近10 年的实际发展状况，考虑到相关资料数据的可取得性，笔者从《中国渔业统计年鉴》中收集并整理了2011—2020 年的指标数据，并结合“双碳”目标，利用SPSS 软件，根据海洋渔业经济、社会、生态可持续发展评价体系，对近10 年我国海洋渔业可持续发展情况进行综合评价，具体见表2。

表2 2011—2020 年我国海洋渔业可持续发展评价指标的原始数据

在对海洋渔业经济、社会、生态可持续发展3 个子系统的原始数据进行主成分分析前，应先进行KMO和Bartlett 检验，检验结果见表3。KMO 检验用于检查变量间的相关性和偏相关性，取值在0-1 之间，KMO统计量越接近于1，变量间的相关性越强，偏相关性越弱，主成分分析的效果越好。Bartlett 检验用于检验相关阵是否为单位阵，即检验各个变量是否各自独立，Bartlett 检验中的p 值小于0.05，则原始数据呈球形分布，适合进行主成分分析。

表3 各子系统层及目标层整体的KMO 和Bartlett 检验AI

首先对各子系统层的原始数据进行检验，从表3 可以看出，经济可持续发展子系统的KMO 值为0.770，介于0.7—0.8 之间，表明数据适合被有效提取信息；社会可持续发展子系统的KMO 值为0.653，大于0.6，表明数据比较适合被有效提取信息；生态可持续发展子系统的KMO 值为0.600，等于0.6，表明数据比较适合被有效提取信息。同时研究数据均采用了Bartlett 球形度试验方法（p<0.05）分析，表明该研究数据适合于进行主成分分析。其次对目标层整体的原始数据进行分析，查看各项间的相关系数情况，结果发现社会救济或政策性生活补贴（B2）、水产养殖面积（C3）及环境污染受灾养殖面积（C4）三个指标之间相关系数值过高，说明指标存在共线性，无法有效浓缩信息，导致KMO 值无法输出。因此在分别分析各子系统时应当保留该指标，而在综合评价时移除这几项指标，再进行主成分分析。故笔者在利用主成分分析法进行海洋渔业可持续发展综合评价时，已移除B2、C3、C4 三个共线性较强的指标。从表3 可以看出，目标层综合的KMO 值为0.677，大于0.6，表明该数据比较适合被有效提取信息，同时采用了Bartlett 球形度试验方法（p<0.05）分析，表明该研究数据适合于进行主成分分析。

通过对主成分分析结果进行信息浓缩和研究，进行Z-score 的标准化处理，分析得出每项指标的方差解释率以及累积的总方差解释率，具体见表4。

从表4 可知，经济可持续发展子系统共提取1 个主成分，其权重为91.03/91.03=100%，将该主成分命名为PC1；社会可持续发展子系统共提取1 个主成分，其权重为82.18/82.18=100%，将该主成分命名为PC2；生态可持续发展子系统共提取2 个主成分，与之对应的权重分别为：71.10/92.17=77.14%；21.07/92.17=22.86%，其累计方差解释率为71.10%+21.07%=92.17%，将该子系统层的主成分命名为PC3；目标层综合共提取出1个主成分，其权重为82.24%/82.24%=100%，将该主成分命名为PC4。各子系统层及目标层综合提取出的主成分特征根值均大于1，累计方差解释率均大于80%，表明提取出的主成分能够有效反映原变量信息。

通过对经济、社会、生态可持续发展子系统层的单个及累积方差解释率进行加权平均得出对应的权重值，具体见表5。

表5 各子系统层的综合得分系数及权重结果

从表5 可知，经济可持续发展子系统提取出的主成分PC1=20.77%A1+19.48%A2+20.44%A3+20.87%A4+18.44%A5，其中海洋渔业经济总产值（A1）和海洋渔业劳动生产率（A4）对海洋渔业经济可持续发展影响最为明显，其权重分别为20.77%、20.87%；社会可持续发展子系统提取出的主成分PC2=19.37%B1+18.73%B2+20.84%B3+21.04%B4+20.03%B5，其中渔业推广人员培训学历教育人次（B4）对海洋渔业社会可持续发展影响最大，其权重为21.04%；生态可持续发展子系统提取出的主成分PC3=18.68%C1+21.15%C2+21.55%C3+19.15%C4+19.47%C5，其中海洋渔业捕捞产量（C2）以及水产养殖面积（C3）对海洋渔业生态可持续发展影响最为明显，其权重分别为21.15%、21.55%。

通过对目标层整体的主成分方差解释率进行加权平均得出对应的权重值，具体见表6。

从表6 可知，以整体为分析对象进行综合得分系数及权重结果的计算，目标层整体提取出的主成分PC4=8.77%A1+8.71%A2+9.15%A3+8.94%A4+7.42%A5+9.11%B1+7.75%B3+8.23%B4+7.97%B5+8.86%C1+7.65%C2+7.43%C5，其中海洋渔业单产水平（A3）及渔民人均纯收入（B1）对海洋渔业可持续发展影响最为明显。各子系统层及整体目标层主成分综合得分函数分别为：

F 经济= 0.464*A1-0.435*A2+0.457*A3+0.466*A4-0.412*A5

F 社会= -0.433*B1+0.418*B2+0.466*B3+0.470*B4+0.447*B5

F 生态1= 0.498*C1-0.482*C2-0.456*C3+0.312*C4+0.462*C5

F 生态2= 0.074*C1+0.360*C2+0.485*C3+0.746*C4+0.272*C5

F 综合= 0.303*A1-0.301*A2+0.316*A3+0.309*A4-0.256*A5+0.315*B1-0.268*B3-0.284*B4-0.275*B5+0.306*C1-0.264*C2+0.257*C5

（二）海洋渔业可持续发展水平综合评价

通过对各子系统层进行主成分分析，得出2011—2020 年我国海洋渔业经济、社会、生态可持续发展变化趋势，见图1。从图中可以看出，2011—2020 年我国海洋渔业经济可持续发展水平总体呈上升趋势，说明双碳背景下全国海洋渔业经济可持续发展态势良好；海洋渔业社会可持续发展的综合得分从2012 年开始到2014 年迅速上升，然后逐年下降，从 2016 年变为负数，直到2019 年达到最低的-2.37，说明海洋渔业社会可持续发展不容乐观；海洋渔业生态可持续发展综合得分各年度波动较大，但总体呈上升趋势，在2013年、2016 年及2020 年均有明显下降，2013 年降幅最大，同比下降45.8%，说明双碳背景下全国海洋渔业生态可持续发展趋势向好，但波动较大。

图1 2011—2020 年我国海洋渔业经济、社会、生态可持续发展变化

根据各年度渔业统计年鉴中相关数据显示，2011—2020 年我国海洋渔业经济总产值（A1）从7 883.97亿元逐年增加到13 517.37 亿元，海洋渔业单产水平（A3）从5.14 吨/公顷连续上升至7.43 吨/公顷，海洋渔业劳动生产率（A4）从21.37 万元/人逐年上升到38.68 万元/人，各年度详细数据见表2。结合《2021 年全国渔业经济统计公报》数据，2021 年全国渔业经济总产值为29 689.73 亿元，同比上年增长7.8%，其中海洋渔业经济总产值为15 158.63 亿元，同比上年增长12.1%，这表明双碳背景下海洋渔业经济总体发展状况良好，渔业资源利用效率及生产能力不断提升；而水产品加工能耗（A5）从2011 年的2 429.37 万吨/年波动上升至2020 年的2 890.27 万吨/年，表明我国水产品加工机械化水平较低，能耗和碳排放也较高，高投入、高消耗的传统生产消费模式亟待改变，绿色、智能和深远海养殖有待发展，同时我国水产品加工总体存在着基础研究薄弱、综合利用水平较低等问题，对精准加工装备的研究、废弃物的利用、包装的回收等方面与国外存在一定差距[13]；此外，自2011 年起海洋机动渔船年末拥有量（A2）持续下降，从290 566 艘逐年下降至2020 年的214 017 艘，这主要是由于我国为进一步优化海洋渔业捕捞作业格局，压减海洋渔业捕捞产量，制定并出台了包括双控、双转、伏季休渔等一系列的海洋捕捞管理政策，减少了海洋渔业机动渔船数量和整体作业量，从而保护了海洋生态环境，同时又导致海洋渔业机械化程度处于较低水平。

数据显示，渔民人均纯收入（B1）逐年提高，2020 年人均纯收入达21 837 元，较上年增长3.5%。而社会救济或政策性生活补贴（B2）、惠农补贴（B3）、渔业推广人员培训学历教育人次（B4）、渔政管理机构个数（B5）各年度变化波动较大，且四项指标均在2015 年后有明显的下降，其中社会救济或政策性生活补贴从2015 年的152.32 元/人下降至2016 年的59.47 元/人，降幅达60.96%，2016 年惠农补贴为2 499 元/人，较上年减少了4 894 元/人，降幅达66.19%，其原因在于海洋渔业人口和渔业从业人员的大量流失以及海洋渔业渔民生活水平的提高。同时，全国海洋渔业人口逐年下降，2020 年海洋渔业总人口为1 720.77 万人，较上年减少了107.44 万人，降幅为5.88%；2020 年海洋渔业从业人员为1 239.59 万人，较上年减少了52.11 万人，降幅为4.03%。渔业人口及从业人员大量流失的原因在于国家出台了多项保护海洋渔业资源的政策，且海洋渔业属于高风险行业，这是渔业可持续发展的必然。

数据还显示，2011—2020 年全国海水水产苗种数量（C1）从45.38 亿尾增加到122.49 亿尾，总体呈上升趋势，这表明海洋渔业资源可持续发展态势良好。海洋渔业捕捞产量（C2）和水产养殖面积（C3）两项正向指标均呈现先增后降的趋势，自2016 年起，我国渔业捕捞产量逐年下降，从2016 年的1 328.26 万吨下降到2020 年的947.41 万吨，我国水产养殖面积从2015 年的846.50 万公顷连续下降到2020 年的703.61 万公顷，主要原因是海洋渔业的过度捕捞导致渔业物种资源及捕捞资源的不断衰退，同时海洋渔业环境承载能力受到限制，加上机动渔船数量和整体作业量的减少。环境污染受灾养殖面积（C4）、渔业灾情造成水产品损失（C5）两项逆向指标总体呈现下降趋势，其中环境污染受灾养殖面积从2011 年的175 957 公顷下降至2020年的10 120 公顷，渔业灾情造成水产品损失从2011 年的258.12 亿元下降至2020 年的152.60 亿元，这表明双碳背景下绿色、环保、低碳意识不断增强，使得环境污染以及渔业灾情的损失程度均得到有效改善。

通过对线性组合系数及权重数据的分析，得出2011—2020 年我国海洋渔业可持续发展综合变化趋势，见图2。从图中可以看出，2011—2020 年海洋渔业可持续发展水平总体呈上升趋势，说明双碳背景下海洋渔业可持续发展趋势良好。

图2 2011—2020 年我国海洋渔业可持续发展综合变化

根据各年度《中国渔业统计年鉴》相关数据分析，2011—2020 年我国海洋渔业单产水平从5.14 吨/公顷逐年提高至7.43 吨/公顷，这表明海洋渔业资源利用效率不断提升，水产养殖产量不断增加，海洋渔业经济可持续发展进程不断推进；同时，渔民人均纯收入从2011 年的10 012 元连续上涨至2020 年的21 837元，表明近年来渔民生活水平稳步提升，但同时海洋渔业人口和渔业从业人员大量流失，这表明海洋渔业社会可持续发展水平有待提高；全国海水水产苗种数量的增加以及渔业灾情致损状况的缓解，表明海洋渔业生态可持续发展的态势良好。以上结果说明在碳达峰碳中和目标下，全国海洋渔业可持续发展总体趋势较好。

四、研究结论及建议

（一）结论

通过对我国海洋渔业经济可持续发展子系统层进行主成分分析，结合近10 年渔业统计年鉴数据可以看出，随着海洋渔业种质资源保护与利用能力的不断加强，海洋渔业经济可持续发展总体状况良好。但是海洋渔业机械化及现代化程度还处于较低水平。由于海洋渔业科技创新能力的不足，在养殖过程中没有形成绿色、高效的现代化技术与机械化生产体系，海洋渔业在育种育苗、起捕采收、尾水处理等薄弱环节的技术难题仍然存在，科技创新和人才队伍建设还有待加强，传统高投入、高消耗、高污染的生产消费模式亟待转变。

从海洋渔业社会可持续发展角度看，虽然渔民生活水平稳步提升，但国家渔业政策支持力度及社会服务完善程度均在2015 年后逐年下降，同时海洋渔业人口和从业人员也在大量流失，这表明海洋渔业缺乏全面的社会服务体系以及专门针对海洋渔业专业人才的优惠政策。此外，各高校及科研院所对海洋渔业青年人才的培养、激励和服务重视不足，直接导致相关青年人才的流失。

从海洋渔业生态可持续发展角度看，随着绿色、环保、低碳意识的不断增强，环境污染以及渔业灾情的损失程度均得到有效改善，使得海洋渔业生态可持续发展趋势向好，但也存在海洋渔业资源过度捕捞的问题；海洋渔业环境承载能力下降，致使生态可持续发展各年波动较大，这也表明海洋渔业养捕结构的不尽合理以及在捕捞方面监督管理力度的不足，同时海水污染防治工作以及对海域生态环境的保护还有待提高。

综合来看，在双碳背景下，随着经济基础的不断夯实，科学技术的不断提高以及生态意识的不断增强，全国海洋渔业可持续发展总体趋势较好。

（二）建议

1.加大海洋渔业科技创新投入，加快建设海洋碳汇交易市场

基于海洋渔业机械化及现代化程度较低和海洋渔业科技创新能力不足的问题，首先应以科技创新引领现代化技术，如船舶技术、遥感技术、新能源和新材料技术等，使其在现代海洋渔业捕捞、养殖、加工、贮藏、运输过程中得到充分应用，同时建立海洋渔业绿色高效养殖机械化生产体系，在保障生产能力和经济增速的同时，减少碳排放，加速实现碳达峰碳中和目标；其次要大力推进海洋渔业机械装备的科技创新，积极攻克在育种育苗、起捕采收、尾水处理等薄弱环节的技术难题，加快科技成果转化应用，加速创新型产业的发展，如海洋新能源、海洋新材料、海洋生物医药等；最后要积极探索并构建海洋碳汇交易市场，统筹推进碳排放权、碳汇交易、用能权交易等，以海洋碳汇核算实现海洋资源产业化，通过市场化手段激励海洋碳汇的相关主体积极探索新技术、寻求新方式，实现生态效益和经济效益双赢，推进实现海洋渔业经济可持续发展。

2.优化海洋渔业相关政策，完善渔业社会服务体系

国家渔业政策支持力度下降导致渔业人口和从业人员大量流失。结合海洋渔业工作的实际情况，首先需要国家进一步加大渔业政策支持力度，提高渔民社会救济及惠农补贴，同时完善海洋渔业社会服务体系，增强渔政管理机构及渔业执法机构管理能力；其次需要地方出台相关配套政策，加强海洋渔业执法队伍的建设，开展海洋渔业资源保护工作。各部门应加大跟踪监督落实力度，严格控制海洋碳排放量，保护海洋渔业可持续发展的环境，加速实现双碳目标；最后不仅要增强对渔业从业人员的培养力度，还要加大对渔民人均纯收入、政策性生活补贴等资金投入，提高相关从业人员的待遇，留住和稳定现有的专业人员。

3.优化海洋渔业养捕结构，推进海洋渔业碳汇工作

海洋渔业资源的过度开发和污染对海洋生态可持续发展造成严重影响。首先要积极响应“以养为主，以捕为辅”的海洋渔业发展理念，调整渔业捕捞产量，利用相关法律法规来实现相对合理有效的管控，增强有关部门的监管责任，确保渔业捕捞措施的合理性；其次要以发展海水养殖业为主，进一步丰富我国海洋渔业捕捞资源，间接减少海洋渔业捕捞总产量，同时通过大力发展远洋渔业，开发远洋水产资源，以降低近海捕捞强度，丰富海洋水产品种类，满足人们日益增长的海洋水产品需求量；最后要增加海藻和海草等富碳植物的储备量，通过海洋施肥、海水碱化等人工手段增加海洋碳储能力，优化海洋生态环境，以海洋碳汇工作推动海洋产业结构转型、以海洋碳汇开发助力海洋生态可持续发展。

注释：

①因无法直接获取渔民学历教育相关数据，故用其推广人员学历教育人次反映该指标。

②渔业资源的不断衰退，导致捕捞产量也随之减少，故该指标为正向指标。