信息扩散模型应用于生物入侵问题的风险评价研究——以宁德海域为例

摘要

本研究依据互花米草的分布资料和2014年——2015年4月至10月的宁德三沙湾海域的海洋环境监测数据，对宁德市海域的入侵生物——互花米草和米氏凯伦藻的规模做出初步的风险评价，并给出评价结果。收集整理宁德地区已知入侵物种互花米草的资料，参考相关文献，了解互花米草的基本情况。利用2014年4月至10月和2015年4月至10月，宁德市三沙湾海域监测工作的水质数据结果和浮游植物鉴定的数据资料，与2010年国家海洋局在福建进行的大范围浮游植物调查结果比较，甄选出宁德海域潜在外来入侵浮游藻类物种——米氏凯伦藻。使用文献调查的方法，研究米氏凯伦藻的最佳生活繁殖条件，将条件设定为风险评价模型中涉及的参考标准值和可能取得的最大值，为进一步风险评价工作奠定基础。同时化验检测采集到的海水样本，取得相应的实验数据，对宁德市三沙湾海域的基本环境状态和富营养化状况给出初步评价。整理了解近年来风险评价的研究进展和常用模型，选择出适合于本研究以及研究地区情况的模型——信息扩散模型。信息扩散模型在地质灾害、林业灾害、农业灾害和气象灾害的风险评价方面存在大量研究与进展，但在生态风险评价领域鲜见报道。信息扩散模型的主要优势为：只需要一定量的背景数据，就可以给出统计学意义上的概率值。这一优点在宁德区域的海洋生态研究工作中，有不可取代的重要性和必要性。 本研究的主要结论：（1）宁德海域浮游植物中硅藻和甲藻占优势地位。宁德海域浮游植物种类，共4门34属63种，分属于硅藻、甲藻、金藻和蓝藻。2014年及2015年的调查中，采集到的浮游植物共分22属40种。宁德海域浮游植物随季节性变化显著：春、夏季硅藻种类繁盛，初秋甲藻增多。主要优势种为中肋骨条藻（Skeletonema costatum）及东海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）。（2）宁德海域水环境水温恒定在12℃－35℃，可溶性磷酸盐及无机氮含量随月份变化较大，基本达到海水四类水质标准。水质富营养化呈现区域性差异：东冲半岛东部外缘为中度富营养化，持续时间较长；海域东北部海水未出现富营养化，；海域北部近岸海水富营养化严重；三沙湾湾口出现富营养化的时间集中于4月，其他时间段为非富营养化，间歇性有轻度富营养化情况。（3）宁德地区海洋外来入侵物种共有34种，主要以船舶压载水和有意引入的途径进入宁德海域。其中，米氏凯伦藻对水产养殖业破坏性强，是需要重点关注及预防的有害藻；互花米草在和闽东地区红树林的竞争中，占优势地位，导致红树林的减少，对互花米草的监控工作尚需进一步加强。（4）信息扩散模型在生物入侵风险评价方面具有良好的实用性和适用性。对于互花米草的面积的预测和潜在米氏凯伦藻爆发的海域的预测，基本符合实际情况，据有重要的参考价值和一定的实用性。模型的进一步优化和发展，是提高模型的精度、适用范围和提供更好参考依据的途径。 本研究在信息扩散模型的基础上，根据外来海洋生物风险评价指标之间的关系、作用互不相同的特征，采用连乘关系建立数学模型，参评因子根据本文建立的标准量化公式标准化后，计算入侵风险综合指数。在数据匮乏的条件下，本文首次利用模糊数学中的信息扩散模型，在海洋环境生态风险评价领域建立相关的风险评价模型，同时进行了实例验证。虽然初步建立的模型的评价结果准确率未达到90%，但模型具有参考价值及实际使用性，为风险评价方法开拓了新的方法及发展方向。

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第一章 引言

1.1 研究背景

1.2国内外生物入侵的研究进展

1.3国内外风险评价研究进展

1.4研究方法

1.5 技术路线

第二章 宁德海域背景调查

2.1 站位布设

2.2 采样方法

2.3 实验室分析

2.4 结果及分析

第三章 海洋外来物种和潜在生物入侵种

3.1.我国海洋生物入侵物种分布现状

3.2福建沿海外来入侵物种

3.3外来入侵的米草属

3.4米氏凯伦藻

3.5小结

第四章 信息扩散模型在外来物种风险评价上的应用

4.1 信息扩散的基本模型

4.2 建立风险评价模型

4.3以宁德海域互花米草、米氏凯伦藻为例进行风险评价

4.4 信息扩散模型与其他评价方式的比较

第五章 研究的结论和展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录1：

附录2：

附录3：

附录4：

附录5：

致谢