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1、第23卷第2期台湾海峡Vol.23,No.22004年5月JOURNALOFOCEANOGRAPHYINTAIWANSTRAITMay,2004X地理信息系统在海水养殖环境研究中的应用蔡文贵,贾晓平,林钦,李纯厚,甘居利,王增焕(中国农业部渔业生态环境重点开放实验室、广东省渔业生态环境重点实验室、中国水产科学研究院南海水产研究所,广东广州510300)摘要:本文概述了目前我国海水养殖环境所面临的主要问题,分析了GIS技术及其在养殖水域生态环境研究中的功能和作用,尝试性地探讨了GIS技术的数据收集、管理和分析的强大功能在养
2、殖水域生态环境研究中的若干应用及其发展前景,并以广东考洲洋养殖水域的环境监测作为示例加以阐述.关键词:海洋环境学;海水养殖环境;综述;地理信息系统;应用;广东中图分类号:TP18文献标识码:A文章编号:100028160(2004)0220253207我国海水养殖业的迅速兴起以及养殖产量的大幅提高,为国民经济的发展和人民生活的改善作出了巨大的贡献.与此同时,养殖活动本身所产生的大量污染物,再加上周边地区工农业废水、生活污水的输入以及溢油、排污管泄漏等突发事故的发生,对养殖水域的生态环境产生了极大的影响,环境负荷量不断加重
3、,导致水质富营养化程度加剧,赤潮频发,严重地威胁了海水养殖业的持续发展,降低了水产品的安全食用系数.因此,对养殖水域生态环境的实时监控、养殖模式的优化、养殖品种的优选、养殖容量的研究,以及养殖环境的修复对策研究近年来受到越来越多学者的关注.地理信息系统(GIS)作为一门新兴的边缘学科,集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等于一体,在上个世纪80年代初开始兴起并迅速发展起来.特别是近年来,GIS的社会化和全球化趋势日益凸显,以“数字地球”概念及其分级分步实施为特征的GSDI(全
4、球空间数据基础设施)、NSD(国家空间数据基础设施)、数字省、数字城市和数字行业等建设已经由纯粹的理念宣传进入到了实实在在的规划和实施阶段.GIS研究计算机技术和空间地理分布数据的结合,通过一系列空间操作和分析方法,为地球科学、环境科学、工程设计和企业管理提供对规划、管理和决策有用的信息,并解决实践活动中遇到的难题.GIS技术与各个学科(领域)的有机结合,已成为目前研究的热门课题.将GIS用于海水养殖环境的研究,实现水产养殖从传统模式过渡到科学化、现代化和智能化的模式,对于海水养殖业的发展具有极大的促进作用.目前该研究在
5、国内尚处于空白阶段,有待于进行深入的开发和应用,本文在此拟作一尝试性的探讨.1水产养殖环境面临的主要问题X收稿日期:2003204214作者简介:蔡文贵(1965～),男,副研究员.通讯作者:贾晓平(1949～),男,研究员,博导.·254·台湾海峡23卷1.1养殖水域富营养化日趋严重,赤潮灾害频繁发生养殖水域的主要污染包括石油污染、营养盐(氮、磷)污染、有机污染和重金属污染等几大[1]类.由于周边地区工、农业废水和生活污水的大量输入,养殖水域富营养化的范围和程度呈扩大和加重的趋势.同时,养殖活动本身产生的大量富含营养物
6、质的养殖废水直接进入养殖水域内,其自身污染更加剧了有机污染程度.另外,溢油和排污管泄漏等突发事故的发生,也对养殖水域的生态环境造成了相当严重的危害.有机污染及富营养化程度的加重,直接导致了赤潮的频繁发生.有关研究表明,赤潮发生[2,3]频率与沿海养殖产量(即养殖废水排放量)有着密切关系.赤潮的发生对养殖水域生态环境和水产增养殖的危害极大.1997年10月至1998年4月,广东、香港水域相继发生了多起赤潮,其规模之大,持续时间之长为历年少见,共损失网箱养殖鱼类2000多吨,价值约2亿元人[4～6]民币.1.2养殖水域渔场老
7、化,生物多样性降低,局部区域自身污染凸显养殖水域渔场老化的原因主要是由于养殖过程中所产生的自身污染效应长期积累所造成[7,8]的.高密度、大量投饵的养殖方式,导致大量养殖污染物(如残饵和个体排泄物等)在养殖水域水体内不断地增加或沉积至海底中,水体质量下降,沉积环境恶化,生物多样性降低,严重时导致养殖生态系统失衡、紊乱乃至完全崩溃.水产养殖的自身污染问题逐渐显露且日益突出.1.3单一化的高密度养殖模式削弱了养殖水域的自我修复功能由于水产养殖对象单一,生物组成简单,且食物来源主要来自人工投饵,从而使得养殖水域整个生态系统的营
8、养层次减少,物质循环和能量流动在一定程度上受阻或某些环节被切断,[9]正常的食物链也因生产者和消费者之间的结构不合理而难以发挥应有的作用.其结果导致生态系统稳定性降低,自身调节能力减弱,其生态平衡、结构和功能的完善在很大程度上要依靠人工调节,从而容易引起一系列的紊乱和环境问题.1.4大规模填海、围垦改变养殖水域的生态
