象山港围隔生态系水质模型研究

在美国环保局开发的WASP(the water quality analysis simulation program,水质分析模拟程序)中的概念模型基础上,运用系统动力学软件Stella9.0.2建立了适用于海洋围隔生态系水质动力学模型.模型包括浮游植物、磷循环、氮循环、碳生化需氧量-溶解氧4个模块,涉及叶绿素a、有机磷、无机磷、有机氮、氨氮、硝酸-亚硝酸盐氮、生化需氧量、溶解氧8个水质指标.利用2010年10月初象山港围隔生态实验数据进行了模型验证和参数率定工作,成功模拟了不同水温条件下围隔水质情况,并确定了30余个模型参数,展现了系统动力学模拟的优势,为揭示象山港海域生态系统的动力学机制,模拟和预测他的变化提供科学依据.     

渤海浮游植物生物量季节变化的模拟研究

在近海生态系统中,浮游植物生物量的季节变化仍然缺乏全面的机制解释。为研究渤海生态系统中浮游植物生物量季节变化的影响机制,建立了1个包括营养盐(无机氮)、浮游植物、浮游动物、底碎屑4种生物变量的箱式模型,模拟了渤海1983年浮游植物生物量的季节变化,再现了浮游植物生物量一年内的双峰分布。通过对模型参数敏感性的定量和定性分析,讨论了模型对不同生物参数的敏感性,发现模型对浮游植物最大生长率、浮游植物最大死亡率、浮游植物吸收营养盐的半饱和系数最敏感。通过一系列数值试验,进一步讨论了理化因子对渤海浮游植物生物量季节变化的影响,发现理化因子的改变不仅影响浮游植物生物量的大小,也决定了其季节变化的特征。     

水层生态系统动力学模式参数的敏感性分析

通过生态动力学模式参数的敏感性试验,比较详细地讨论了模拟结果对影响因子的敏感性。模式在温度、辐射和透明度等实际观测资料的强迫下,模拟了１９８２年５月至１９８３年５月渤海水层生态系统的年变化。分析表明,浮游植物的最大生长率、海水的消光系数、浮游动物对浮游植物的最大捕食率、捕食效率和碎屑的再矿化率是影响渤海水层生态系统年循环的主要因子。     

预测海水网箱养殖网箱转移时期的模型研究

以象山港养殖区监测数据为例,在充分考虑养殖区各个环境因子的基础上,应用贝叶斯网络模型来判断网箱转移时期,以期为开发养殖和环境协调发展的健康养殖模式提供科学参考和决策依据.贝叶斯网是图形表示和概率知识的有机结合,是复杂联合概率分布的图形表示方式,它提供了一种自然的表示因果信息的方法,用来发现数据间的潜在关系.在这个网络中,用节点表示变量,有向边表示变量间的依赖关系,以条件概率表示变量之间影响的程度.凭借因果知识就能在了解一些行为和结果的关系下,有原因地解释可能出现的结果,进行预测和决策.使用贝叶斯网建模已成为表达不确定性知识和进行不确定性推理的强有力工具.海水养殖水环境系统是一个多因素多水平耦合作用的复杂不确定系统.首先通过主成分分析选取水温、pH、DO、COD等10个模型指标,然后结合专家知识和给定数据,利用K2和MCMC算法的优势,采用模型平均思路构造了海水网箱养殖水环境各水质因子与网箱是否移动之间的关系模型,进而确定在一定水质条件下网箱移动的概率,为网箱移动情况进行预测及诊断,结果表明:与网箱移动直接有关的是COD、NO2--N、pH、微生物降解能力、叶绿素a和DO这6个指标,它们是影响网箱移动的主导因素,而水温、无机磷、NO3--N和NH4+-N这4个指标对网箱移动不产生直接影响.以200条数据对模型进行验证表明本文建立的网箱移动预测模型其预测精度达94.23%,Kappa指数为0.868,这说明应用贝叶斯网络模型来判断网箱转移时期是可行的,具有非常好的应用前景.     

海水养殖多环境因子在线监测系统的设计与实现

针对海水养殖中水质、气象参数的自动监测和预警需求, 采用YSI 600R 多参数水质仪和TRM-ZS2 型自动气象站作为养殖现场水质和气象参数在线监测仪, 结合GPRS 无线传输技术和信息处理技术, 设计开发了海水养殖多环境因子在线监测系统。该系统可在线、连续地对水温、酸碱度、溶解氧含量、盐度4 个水质参数以及风速、气压、太阳辐射、雨量4 个气象参数进行测量, 并提供了养殖自动预警功能。系统能实时对海水养殖风险的潜在因子进行监测, 可解决采用人工方式无法满足大规模、集约化海水养殖环境因子监测需要的问题。     

胶州湾围隔浮游生态系统氮、磷营养盐迁移-转化模型研究

通过对目前生态动力学模型的总结和综合,以生态系统中氮、磷营养盐循环为主线,建立了适用于海洋围隔浮游生态系统的多变量的营养盐迁移-转化动力学模型.该模型包括浮游植物、浮游动物、溶解无机态营养盐、溶解有机态营养盐和生物碎屑5个模块,涉及溶解无机氮、磷酸盐、溶解有机氮、溶解有机磷、浮游植物、浮游动物和生物碎屑7个状态变量.分别利用1999年秋季和2000年夏季胶州湾围隔生态实验数据进行了模型和验证工作,成功地模拟了富加营养盐条件下围隔浮游生态系统中氮、磷营养盐生物化学迁移-转化过程,并确定了20余个参数的量值.     

海水循环水系统中环境因子对大西洋鲑体内土腥味物质含量的影响

为获知不同时期封闭式海水循环水养殖系统中水质因子、浮游植物和细菌群落结构对大西洋鲑(Salmo salar)体内土腥味物质含量变化的影响,于2018—2019年4次采集封闭式海水循环水养殖系统的水样和大西洋鲑。测定水体的氨氮、亚硝氮、硝氮、活性磷酸盐等指标,分析水体浮游植物群落结构并通过16S高通量测序测定水体中细菌群落结构,通过微波蒸馏-固相微萃取-气相色谱-质谱联用(MD-SPME-GC-MS)方法,分析大西洋鲑背肌中土臭素(Geosmin,GSM)和二甲基异冰片(2-methylisoborneol,MIB)的含量。研究发现:测定水质指标中温度、溶解氧、盐度、pH、氨氮、亚硝氮、硝氮、活性磷酸盐、总氮、总磷、总悬浮物和溶解性总有机碳在不同时期差异显著。共鉴定出浮游植物7门、13目、26属,蓝藻门(Cyanophyta)、硅藻门(Bacillariophyta)和绿藻门(Chlorophyta)为优势门;不同时期细菌群落中的优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes),但细菌群落结构存在差异,这主要是由水质差异引起的。在不同时期,鱼体MIB含量均高于GSM含量,MIB为鱼体中主要的土腥味物质,在7和10月MIB含量较高。鱼体土腥味物质含量受浮游植物和细菌群落影响,而水质因子可能通过影响浮游植物和细菌群落的结构,来影响养殖鱼体内土腥味物质的含量。     

海洋生态系统动力学模型的稳定性和Hopf分岔研究

海洋生态系统动力学模型的可预测性是模型应用的重要限制因子之一,而模型稳定性则是模型可预测性的前提。本文提出了一个基于降维理论的方法,用于研究质量守恒的营养盐-浮游植物-浮游动物-碎屑(NPZD)这类海洋生态系统动力学模型的稳定性和Hopf分岔。研究结果显示,NPZD模型的非奇异平衡点是稳定的,而当模型参数在临界值附近变动时可能会发生Hopf分岔。同时,本文采用数值模拟的方法对该理论分析结果进行了实例验证。本文提出的基于降维理论的方法能够从理论上有效分析质量守恒系统的稳定性问题和Hopf分岔。     

莱州湾西部海域枯水期富营养化程度的初步研究

根据 2004 年 5 月份的调查资料,选择透明度、盐度、活性磷酸盐、溶解无机氮、硅酸盐、叶绿素 a、浮游植物、浮游动物、底栖生物作为评价因子,利用层次分析法确定了各因子的层次关系和权重,建立了以营养盐和富营养化致害因素、直接效应、间接效应三方面指标为基础的综合评价指数模型,对莱州湾海域的营养水平进行了评价.各站点最终评价结果表明:莱州湾海域磷酸盐、无机氮超标严重,整体已表现出富营养化,其中黄河口和小清河口附近富营养化较为明显,这主要是受到陆源排污和海水养殖的影响.     

基于面板数据的我国海洋渔业经济的影响因素

本研究选取海洋渔业固定资产投资额、海洋渔业劳动力数量、海洋捕捞生产率和海水养殖生产率4个变量,提出影响因素假设;选取我国沿海地区海洋渔业的面板数据,进行模型设定和数据检验。通过确定变截距固定效应的回归模型形式,对模型进行估计和分析,结果表明:海洋渔业固定资产投资额、海洋渔业劳动力数量和海水养殖生产率与海洋渔业经济呈正相关,影响度由大到小依次为劳动力因素、资本因素和生产率因素,而海洋捕捞生产率的影响基本不显著;各地区海洋渔业经济发展程度不一,且差距明显。在此基础上,提出促进我国海洋渔业经济发展的对策建议:加强专业人才集聚;提高资本投入,完善资本市场建设;提高海水养殖生产率,数量和品质兼备;推动区域一体化联动发展。