《Aquaculture, Fish and Fisheries》：An Approach for the Assessment of Climate Smart Technologies for Fisheries and Aquaculture in an Afrotropical System
摘要
气候变率和环境压力日益威胁着全球渔业和水产养殖系统的生产力与稳定性。尽管一些技术，如循环水养殖系统、种养结合、生物絮团系统和太阳能孵化器，已被作为气候智慧解决方案进行推广，但关于其评估方法及在气候智慧技术核心维度上的比较性能，现有证据有限。这制约了基于证据的可持续蓝色经济增长投资和政策制定。本研究借鉴全球模型和区域政策工具，开发并应用了一个评估气候智慧技术的综合框架。研究制定了气候智慧技术指数，该指数整合了四个加权性能支柱：生产力、韧性/适应、减缓/环境绩效和社会经济包容性。通过多标准评分和标准化，分析了使用一二手数据及环境参数的案例研究，生成了代表性气候智慧技术的比较指数。结果表明，循环水养殖系统获得了最高的CSTI综合得分，其次是生物絮团系统、种养结合、太阳能孵化器和网箱养殖。生产力指数、韧性指数、减缓指数和包容性指数均显示出一定的范围。分析揭示了清晰的生产力-包容性权衡，强调了需要结合效率、韧性和公平性的均衡气候智慧方法。该研究认为，本文开发的CSTI框架是一个稳健、适应性强的工具，可用于评估和指导非洲热带系统的气候智慧技术，因为它连接了可持续发展的技术、环境和社会维度。CSTI方法可整合到国家和地区监测系统中，推广混合和可再生能源驱动技术，并加强能力建设和融资机制，以加速向具有韧性、包容性和低碳的水产养殖转型。
引言
全球渔业和水产养殖部门正面临日益加剧的气候变化压力，气候变化正在改变海洋温度、降雨模式、水文循环和极端事件的频率。这些变化导致物种分布、生长速率、生产力和生态系统结构发生变化，影响捕捞和养殖系统。与此同时，全球对水产蛋白的需求持续增长，这意味着渔业产量下降或水产养殖系统失败将对粮食安全构成严重风险。因此，需要强有力的战略来评估和推广有助于在全球范围内减缓、适应和维持水产食品生产的气候智慧技术。
全球捕捞渔业产量在过去几十年基本停滞，而水产养殖产量持续增长，已成为全球增长最快的水产食品来源。水产养殖在满足全球动物蛋白和营养需求方面发挥着越来越关键的作用。未来的水产食品供应增长将主要依赖于可持续水产养殖的扩展，这突显了对兼具高生产力、气候韧性、环境效率和社会包容性的生产结构的需求。
在大陆尺度，特别是热带和亚热带地区，渔业和水产养殖因许多系统规模小、资源有限且严重依赖环境稳定而面临脆弱性。热带内陆和沿海渔业对水温、降雨和极端天气变化最为敏感。全球分析表明，气温升高和海洋热浪频发尤其会扰乱低纬度海洋生态系统。水产养殖虽提供了供应增长的机会，但也面临水温升高、饲料价格波动和水资源可用性不确定等挑战，尤其是在基础设施薄弱的地区。
尽管气候变化对渔业和水产养殖系统构成重大风险，但在某些生产环境中也可能带来特定的机遇。例如，水温升高和温暖期延长可能使温水水产养殖物种的养殖范围扩大，延长某些系统的生长季节或提高生长速率。然而，这类机遇高度依赖具体地点和系统，并常伴随疾病流行、水质恶化和极端气候事件等风险增加。
在非洲，渔业和水产养殖面临着严重的气候和社会经济制约，加剧了对气候变化的脆弱性。撒哈拉以南非洲的小规模水产养殖日益暴露在气温上升、降雨不稳定、干旱和洪水之中。这些压力因素对生产力和生计稳定性产生了切实影响。获得关键投入品的渠道不一致，进一步加剧了在变化条件下扩大生产的挑战。区域治理和财政支持往往滞后，限制了能够缓冲系统应对气候压力的创新技术的采纳。
非洲热带水生生态系统具有高度异质性。每个系统对气候风险的暴露程度不同。例如，沿海地区受到海平面上升、风暴潮和盐度入侵的威胁；内陆系统则面临干旱、水温升高和泥沙淤积的威胁。在肯尼亚，研究发现许多池塘因基础设施差、缺乏可靠供水以及高温高湿加剧的收获后损失而闲置。降雨和水流的变异性影响孵化场和鱼苗供应，进而影响生产周期。社会、经济和生态环境的多样性意味着，适用于某一非洲热带系统的干预措施若不根据当地情况进行调整，可能无法在另一系统有效。报告的社会经济适应行动包括生计多样化、调整生产周期、采用改良饲料和管理方法、增加对农民团体和合作社的依赖，以及利用非正式储蓄、信贷机制和推广支持来缓冲气候相关冲击。
这些气候变化转化为了具体且通常是连锁性的问题。水温升高会降低溶解氧，使鱼类产生应激并增加死亡率。干旱频发限制了供水，迫使人们使用次优水源，增加了疾病风险。饲料成本波动降低了养殖户的利润空间。此外，供应链挑战和极端天气造成的基础设施损坏会扰乱冷却、市场准入或鱼类运输，降低产品质量并增加损失。
尽管对这些问题日益关注，但缺乏对非洲热带渔业和水产养殖气候智慧技术进行系统性的、跨尺度的和比较性的评估。许多现有研究侧重于单一维度或单一系统类型，而非整合减缓、适应/韧性、社会经济包容性和环境足迹。然而，非洲的一些倡议正在推进，产生了有用的实证见解。但扩大规模仍面临多重相互关联的制约。资金障碍普遍存在。获取投入品成本高昂、不可靠或依赖进口。人力能力往往有限。治理问题进一步阻碍了气候智慧技术的采纳。此外，许多国家的气候适应政策尚未严格整合水产食品系统。
鉴于实证差距以及对稳健、可扩展和可比较评估的需求，建立一个用于评估非洲热带渔业和水产养殖气候智慧技术的结构化框架显得尤为紧迫。这样的框架将有助于量化生产力的提升以及在排放、韧性和社会经济成果方面的权衡。在没有此类综合评估的情况下，干预措施存在被误导、无效或不可持续的风险。
本研究旨在为非洲热带系统内的渔业和水产养殖制定并演示一种气候智慧技术的综合评估方法。具体目标如下：确定并提出一套涵盖生产力、韧性和/或适应、减缓和/或环境绩效以及社会经济包容性的指标；在说明性案例研究中应用该评估方法，以展示权衡关系和特定背景下的技术排序。通过实现这些目标，本研究从概念上澄清了用于评估非洲热带水生系统气候智慧技术的指标和方法，并实际为政策制定者、发展机构、推广服务和养殖户提供了可用于评估、比较和优先考虑气候智慧技术的工具和范例。
材料与方法
研究设计与方法
本研究采用混合方法研究设计，结合定量、定性和空间分析，以评估非洲热带系统渔业和水产养殖系统的气候智慧技术。该方法基于气候智慧农业评估框架，并根据水产系统进行了调整。采用了多标准评估方法来操作四个分析支柱：生产力和效率、适应和韧性、减缓和环境绩效、包容性和治理。每个支柱通过一套基于文献、专家验证和实地数据的指标进行评估。气候智慧技术指数四个支柱的权重通过使用层次分析法的利益相关者协商过程确定。
练习涉及18名参与者，根据其在维多利亚湖流域直接参与水产养殖发展、气候适应规划和推广服务提供的情况进行有目的选择。参与者类别包括水产养殖研究人员、政府推广官员以及政策与发展从业者。参与者经过选择以确保技术、政策和实施视角的代表性。在协助的会议中进行成对比较，并对回答进行逻辑一致性筛选。鉴于该练习的探索性和协商性质，对一致性比率进行了定性审查，以排除内部不一致的回答，而非将其作为严格的排除阈值。因此，最终的支柱权重反映了利益相关者基于优先偏好的权重，适用于CSTI框架内的比较评估，而非统计优化的权重。
研究区域与抽样框架
本案例研究在维多利亚湖流域开展，这是世界第二大淡水湖，由肯尼亚、乌干达和坦桑尼亚共享，是东非重要的生态和社会经济中心。该流域支持着超过4000万人口，生计主要依赖小农作物种植、水产养殖、捕捞渔业和混合农业系统。该地区属热带气候，具有双峰降雨模式，但由于气候变化，降雨模式变得越来越不稳定。土壤肥沃但易受侵蚀和养分耗竭。维多利亚湖流域也是气候智慧农业创新的热点地区。然而，结构性障碍，包括薄弱的推广体系、性别不平等和基础设施不足，继续制约着技术采纳。因此，维多利亚湖流域为研究在气候脆弱但农业生产力高的地区推广气候智慧农业创新的机遇和挑战提供了一个代表性案例。
抽样采用分层有目的技术，以捕捉生产结构和生产规模的多样性。根据研究框架内定义的生产强度、资本投资和管理特征，将生产者分为小规模、中等规模和商业规模。在维多利亚湖流域尺度上应用分类，以支持不同生产系统之间的比较评估。这种方法确保了整个流域尺度分类的一致性，避免了基于国家特定标准的错误分类。基于实地评估中观察到的生产系统特征、投资强度和管理规模，抽样的生产者主要是小规模养殖户。这些类别是示意性的，用于支持全流域解释，而非精确统计计数。在每个层级内，使用随机抽样方法从官方登记册和合作社名单中按比例选择生产者。该研究覆盖了维多利亚湖流域的水产养殖生产系统。全流域共调查了69名水产养殖生产者。根据全流域汇总，评估的生产系统包括池塘养殖、网箱养殖系统、循环水或槽式系统以及种养结合系统，其中水产养殖活动与雨养和/或灌溉农业相结合。生产者按比例选择，以反映每个研究国家水产养殖生产系统和养殖规模的相对分布。比例性以国家水产养殖概况、推广记录和先前的摸底信息为指导，确保在实践中代表性更高的国家和生产系统在样本中贡献更大份额。这种方法用于捕捉不同生产系统和管理规模之间的变异性，同时保持肯尼亚、乌干达和坦桑尼亚之间的可比性。共针对69个养殖场，确保性别和地理平衡，保证跨生态和技术梯度的可比性。维多利亚湖流域案例研究旨在展示CSTI框架在数据有限、气候脆弱的水产养殖背景下的应用。选定的69个养殖场样本捕捉了流域内生产结构和管理规模的多样性，但并不旨在为所有非洲热带水生生态系统提供统计代表性覆盖。相反，该案例研究作为一个说明性应用，用于测试CSTI框架的内部一致性、实用性和比较性能。
数据收集与整理
本研究的数据收集采用了混合方法，结合一手和二手来源，以获得对非洲热带系统中渔业和水产养殖应用的气候智慧技术的全面理解。一手数据通过关键知情人访谈、焦点小组讨论和针对鱼农、水产养殖推广官员、研究人员、政策制定者和社区组织代表等利益相关者的结构化调查收集。这些活动旨在捕捉关于不同生态和生产结构中气候智慧技术采纳、性能和制约因素的经验性和背景性知识。
焦点小组讨论旨在获取关于技术适用性、经济可行性和影响采纳的制度性挑战的社区层面见解。每次讨论都由半结构化问题提纲引导，强调对风险的认知、适应行为以及实施气候智慧干预措施的社会经济权衡。历史生产变率和气候冲击影响主要来自涵盖过去5年的结构化养殖户回忆，并在可能的情况下辅以推广记录和二手环境信息。尽管这种方法能够在数据有限的环境中洞察经历的气候影响，但它受回忆偏差和报告准确性变异性的影响。关键知情人访谈用于收集技术官员、水产养殖研究人员和从事气候韧性计划的发展伙伴的专家意见和政策视角。对鱼农实施的结构化问卷调查提供了关于养殖场层面实践、生产力、投入品使用和观察到的气候相关影响的定量数据。
除了二手数据外，还整理了二手数据，以分析影响气候智慧技术性能和采纳的环境和生物物理因素。这些数据来自现有数据库、科学出版物和机构报告。环境数据集包括温度和降雨变率、水质指数和生态系统生产力指标等参数，这些对于空间相关性和实地发现的背景解读至关重要。
一手和二手数据的整合增强了三角验证，提高了研究结果的稳健性。这种混合方法有助于细致理解环境条件、制度框架和社会经济驱动因素如何相互作用，影响非洲热带系统中气候智慧水产养殖和渔业技术的适用性和可持续性。
指标选择
指标通过三角验证三个来源进行选择：全球气候智慧农业/水产养殖指南审查、专家验证和利益相关者优先级，以及维多利亚湖流域基线评估中强调的反复出现的气候压力源、技术差距和社会经济制约因素。选择标准基于与气候智慧技术目标的相关性、可通过实地和/或二手数据测量的程度、对变化的敏感性以及揭示支柱间权衡的能力。
分析框架
指标评分与综合指数开发
每个指标都标准化到0-5的评分尺度，其中5代表最佳实践，0代表无数据或不适用。与性能呈负相关的指标在标准化过程中进行反转。得分汇总为四个支柱分指数：生产力指数、韧性指数、减缓指数和包容性指数，然后使用多标准分析组合成总体CSTI。权重通过使用层次分析法的利益相关者咨询得出。利益相关者研讨会得出的权重反映了该地区对韧性和生产力高于纯环境或社会标准的重视。
复合CSTI公式为：
CSTI=wR×RI+wP×PI+wM×MI+wI×II
设定了分类阈值：CSTI ≥ 0.75 为高度气候智慧；0.50-0.74 为中度气候智慧；<0.50 为低度气候智慧。该指数结构支持跨技术比较和跨区域的空间基准测试。
环境与经济评估
通过遵循国际标准化组织指南的生命周期评估来量化环境影响。系统边界涵盖饲料生产、孵化、养成、加工和运输。排放量使用排放因子进行估算。关键指标包括全球变暖潜能、能源使用、水足迹和养分排放。生命周期评估在比较性、指示性水平上应用，以支持CSTI的环境绩效支柱。系统边界定义为从饲料生产到养殖场大门产出，重点关注与跨技术比较相关的主要投入和场内过程，而非开发完整的生命周期清单。排放因子取自已发表文献和区域研究，以确保技术间的一致性。
经济评估指标，包括净现值、内部收益率和投资回收期，被确定为拟议CSTI框架的相关组成部分，以支持未来对气候智慧水产养殖技术的经济评估。然而，由于数据限制和系统间成本结构的异质性，这些指标在本应用中并未进行经验量化，因此仅在概念上进行讨论。未来应用该框架时，有望在获得一致的成本和收入数据时操作化这些指标。
韧性与脆弱性分析
韧性通过结合暴露度、敏感性和适应能力维度的综合指数进行评估。指标，如水源可靠性、投入品获取、信贷可及性、培训参与度和生计多样性，经过标准化和聚合。其中，RVI = 韧性-脆弱性指数，A = 适应能力，S = 敏感性，E = 暴露度。该指数范围从0到1。比较分析用于确定技术采纳如何影响不同生态梯度下养殖场的韧性。适应能力代表生产系统预测、应对和从气候相关干扰中恢复的能力，通过投入品和信贷获取、培训、推广服务、生计多样化和制度支持等相关指标来操作化。敏感性捕捉生产结果受气候压力源影响的程度，通过生产变率、种群损失和对气候敏感投入品的依赖等指标来衡量。暴露度反映了系统经历的气候相关压力源的大小和频率，包括干旱、洪水、极端温度和供水变率，由生产者报告并得到二手环境信息支持。所有组成指标在聚合前均进行了标准化，以确保可比性。
指标框架与主题结构
因此，最终的框架包括22个指标，分为四个主题维度：生产力、韧性/适应、减缓/环境绩效和社会经济包容性。该结构能够全面评估技术跨生物物理、环境和社会领域的性能，同时揭示水产养殖集约化固有的权衡。
生产力指标捕捉了水产养殖作业的技术和经济效率。关键指标包括单位产量、饲料转化率、存活率和单周期毛利率。这些指标可直接从养殖记录测量，并与作物为基础的气候智慧农业指标具有可比性。生产力维度不仅强调产出，还强调变化气候条件下的资源利用效率。
韧性和适应指标量化了生产结构在洪水、干旱和极端温度等气候冲击下维持性能的能力。衍生指标包括水源安全指数、适应能力得分和生产变率比。基线报告的证据表明，该地区68%的农民因降雨不稳定或洪水而经历过生产中断，这突显了整合依赖水源的多样化系统的重要性。
减缓和环境绩效指标涉及排放、养分排放和资源效率。选择能源使用强度、温室气体强度和养分排放风险等参数，以反映场内过程和生态系统层面的影响。纳入这些指标是基于维多利亚湖流域开放水域网箱富营养化和能源效率低下的日益增多的证据。太阳能驱动曝气、使用替代蛋白饲料和废物回收系统等实践在减缓维度中被归类为低排放技术。
社会经济包容性指标评估了技术增强参与、公平和可及性的程度。主要指标是女性参与、青年参与、可负担性和数字咨询服务可及性。基线调查结果显示，在气候智慧农业相关倡议的受访者中，43%为女性，37%为青年；这为水产养殖干预措施的包容性提供了经验基准。这些指标允许区分高资本密集型技术系统和更易于小规模养殖户获得的低成本综合系统。
数据分析与验证
定量数据使用STATA 18进行分析，应用描述性统计和探索性分析，包括方差分析。采用因子分析以减少指标冗余。来自关键知情人访谈和焦点小组讨论的定性数据采用主题编码进行分析。数据来源的三角验证确保了可靠性和内部有效性，而评分者间信度确认了编码的一致性。举行了利益相关者验证研讨会，以完善结果的解读并验证所提指标的合理性。
研究局限性
本研究的一个关键局限是依赖单一的流域层面案例研究，并部分依赖养殖户回忆来获取历史气候冲击影响。因此，经验性发现不应被解释为统计上可推广到所有非洲热带生态系统。相反，本研究的优势在于CSTI框架的可转移性，该框架可以在有相关本地数据的其他背景中进行调整和应用。当前分析的另一个局限是缺乏与CSTI得分相关的不确定性界限、置信区间或正式的假设检验。纳入不确定性分析、自举法或推断性统计检验将加强该框架的未来应用，特别是在有更大数据集或多区域样本可用时。
结果与讨论
社会人口学特征
为了解研究目标并更好地理解研究基础的人口结构，获取了受访者的社会人口学特征。这些特征对于确定养殖社区的基线条件、其生计取向、教育水平、性别代表性和养殖经验至关重要。此类剖析为解释后续跨目标的结果奠定了基础，因为社会人口学因素通常影响气候智慧农业实践的采纳、对数字创新的获取以及对政策和制度干预的响应。
调查结果显示，在三个国家，男性参与占主导地位，其中坦桑尼亚比例最高，肯尼亚比例最低。女性参与相对较低，乌干达仅占25%。这种性别失衡与早期发现一致，即男性主导了对生产资源、培训和技术获取，而女性则面临限制其充分参与的结构性障碍。尽管如此，女性在气候智慧农业采纳中仍然是关键行动者，因为她们在家庭粮食安全和气候适应决策中发挥着核心作用。
年龄分布显示，肯尼亚26-34岁年龄段占比最高，而在乌干达，最大比例在35-49岁年龄段，坦桑尼亚同样在35-49岁年龄段。整体上，最不具代表性的年龄组是65岁及以上，在肯尼亚和坦桑尼亚完全缺失，但在乌干达有适度代表。这些发现表明，气候智慧农业实践主要由青年和中年农民推动，他们对试验和采纳新技术持更开放的态度。老年农民的低代表性可能反映了他们对创新驱动型农业的参与有限，而更侧重于维持生计水平的活动。
在教育方面，一个显著发现是肯尼亚受过高等教育的农民比例很高，相比之下坦桑尼亚和乌干达则低得多。相反，未受过正规教育的受访者比例在肯尼亚为零，但在坦桑尼亚和乌干达最高。这种差异突显了肯尼亚在气候智慧农业采纳方面相对较强的人力资本基础，这与教育有助于采纳技术和数字农业实践的证据一致。乌干达和坦桑尼亚以初等教育为主的情况可能限制了对复杂气候智慧农业创新的采纳，特别是那些需要数字素养的创新。
加入农民或渔民团体的成员比例差异很大，乌干达团体附属受访者比例最高，而肯尼亚仅有41.4%，坦桑尼亚为30%。团体类型也不同：在乌干达，合作社占主导，而在肯尼亚，私营实体最为常见。关于设备获取，肯尼亚以拥有智能手机的比例突出，坦桑尼亚和乌干达则低得多。生计也反映了强烈的国家差异：坦桑尼亚和乌干达以水产养殖为主，而在肯尼亚，水产养殖占比也最高，但作物农民所占比例相对较大。这些差异说明了维多利亚湖流域气候智慧农业参与的结构性和市场驱动性变化，其中农民团体和数字工具获取是采纳的关键决定因素。
社会人口学特征突显了维多利亚湖流域地区在性别参与、年龄分布、教育水平和数字工具获取方面的显著多样性。青年和中年农民占主导地位反映了该地区利用青年活力推动气候智慧农业创新的潜力，而女性参与度相对较低则突显了可能阻碍公平采纳的持续性别差距。肯尼亚较高的教育水平和数字获取能力表明其在推广技术驱动型气候智慧农业方面具有更强的能力，而乌干达和坦桑尼亚对初等教育和团体农业的依赖则强调了集体行动和推广支持的重要性。这些变化强调了对解决结构性差异的国别战略的需求，但也指出了区域协调气候智慧农业政策、能力建设和数字包容以加强整个维多利亚湖流域韧性的机遇。
气候智慧技术性能
综合结果显示，在评估的非洲热带系统气候智慧水产养殖技术中，不同的性能模式。涵盖生产力、韧性、减缓和社会经济包容性的多维指标方法表明，没有任何单一技术在所有维度上表现均一，这强调了特定背景适应的必要性，而非普适性解决方案。
循环水养殖系统获得了最高的总体CSTI，被归类为高度气候智慧。这一结果主要得益于其卓越的生产力和减缓得分，这归因于高效的水回用、受控的生产环境和减少的养分排放。这些发现与先前的评估一致，表明循环水养殖系统在变化的气候条件下最大限度地减少环境影响，同时最大化产量稳定性。然而，较低的包容性得分表明，由于高昂的初始投资成本和技术复杂性，小规模养殖户参与存在重大障碍。这种权衡反映了全球先进水产养殖系统中观察到的模式，即技术复杂性往往限制了其在
