浒苔藻体时间序列光谱特征的曲线估计

选用相同自然光照和固定水环境条件下的3种密度梯度(0.5,2.5和5.0g/L)的浒苔藻体反射光谱为研究对象,通过单变量参数定义提取了高光谱特征参量,并选用能较好体现浒苔藻体光谱特征差异的特征变量如黄边位置、蓝边位置、归一化植被指数NDVI,比值植被指数RVI[719,680]和VI[555,680],应用曲线模拟法对这些具有时间序列特点的高光谱特征变量进行曲线估计,并分析其演变规律。结果表明:黄边位置无法模拟。应用二次函数或三次函数能高精度地模拟各个特征变量,蓝边位置曲线估计模型的判定系数最高达0.498;归一化植被指数NDVI为0.926,比值植被指数RVI[719,680]为0.729,比值植被指数VI[555,680]为0.765。这些特征变量随着时间的推移而呈现先上升后下降或先下降后上升再下降的起伏规律,演变趋势与浒苔藻体密度存在非线性关系;除了蓝边位置和黄边位置外,其他特征参量均可较好地描述浒苔藻体反射光谱特征的演变趋势。该研究为深入进行浒苔藻体的定量遥感研究提供数据支持和技术支撑。     

青岛近海浒苔光谱特征研究

针对从2008年以来,每年夏季我国黄海南部暴发大面积的浒苔(Enteromorpha)灾害,对海洋环境及经济造成不利影响的状况,为了进一步研究浒苔特性,为利用遥感手段监测浒苔提供一定的理论依据,通过实地测量不同条件下浒苔的光谱反射率曲线,定性分析了浒苔的光谱特征。结果表明,浒苔的基本光谱特征表现为在蓝光波段和红光波段形成反射谷,在绿光波段形成反射峰,而在近红外波段反射率明显增大,形成高反射峰。因此将红光波段和近红外波段作为敏感波段,利用NDVI(归一化植被指数)提取遥感图像上的浒苔信息,可取得较好效果,有利于浒苔监测。     

基于遥感反演的浒苔绿潮暴发对有色溶解有机物与叶绿素时空分布特征的影响

浒苔的暴发会对水体生态环境产生巨大的影响, 对此进行遥感监测具有十分重要的意义。本文基于现场同步实测的有色溶解有机物(colored dissolved organic matter, CDOM)吸收系数、叶绿素浓度以及光谱数据建立遥感反演模型,再结合MODIS卫星影像提取山东半岛南侧近岸海域在各年份浒苔暴发前后CDOM与叶绿素浓度的时空分布特征。结果表明, 浒苔的消亡分解会在水体中产生大量的CDOM, 但浒苔的生长繁殖同样会消耗CDOM, 此外CDOM还受到浒苔暴发时期强烈的光降解作用。在各种因素的综合作用下, 研究区海域CDOM浓度在浒苔暴发时期微弱升高, 浒苔消亡后CDOM浓度则开始回落。浒苔在暴发期会抑制其他浮游微藻的生长, 使研究区海域叶绿素浓度有所降低, 而浒苔消亡后叶绿素浓度有所上升。水体中的叶绿素受多种生物地球化学因素的影响, 因此叶绿素浓度的降低与浒苔的暴发强度之间没有明确的相关性。遥感反演可以大范围快速地提取水体中各种要素的分布情况, 但就浒苔的暴发对海水中各要素的影响机制而言, 还需要结合各种生态环境因子进行综合分析。     

黄海典型漂浮大型藻类光谱特征分析

利用实测高光谱和多光谱相机数据对在黄海海域采集的浒苔和马尾藻样本进行光谱特征分析。结果显示:漂浮大型藻类的高光谱反射率均值(Rmean_H)与多光谱反射率均值(Rmean_M)、高光谱藻类指数(VB-FAHH)与多光谱藻类指数(VB-FAHM)之间的相对误差小于15.6%,说明这两种数据具有较好的一致性;基于光谱特征波长的反射率建立比值光谱指数,其中浒苔和马尾藻的差异最为明显的是R640/R554指数;基于多光谱相机计算反射谷深度指数(T-depth),采用阈值法来区分浒苔和马尾藻,T-depth阈值的区分精度分别为69.6%±30.0%和69.6%±24.3%,稍优于虚拟基线漂浮藻类指数(VB-FAH)阈值的区分精度。     

浒苔和马尾藻的生消与海表面温度的相互影响研究

温度是影响藻类生长繁殖的一个重要因素。本文针对2013年6月在黄海海域出现的大量浒苔和马尾藻事件,基于MODIS(Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer)卫星遥感数据,分析了此次事件中浒苔和马尾藻生消过程与海表面温度之间的关系。首先根据浒苔、马尾藻和水体的光谱特征曲线,本文利用大型浮游藻类指数(Macroalgae Index,MI)对浒苔和马尾藻进行了识别,并且对浒苔和马尾藻生消过程中的MI值和对应的海表面温度进行了分析,结果表明:在此次事件中,海水温度是影响浒苔和马尾藻生长繁殖的重要环境因子,浒苔和马尾藻处的海表面温度比周围水体的海表面温度高1~2℃,浒苔和马尾藻爆发的适宜温度范围为23~26℃。     

浅析AISA在浒苔遥感监测上的应用

利用机载高光谱成像仪(AISA)高地面分辨率、高光谱分辨率、宽视场的特点,通过对浒苔进行光谱分析,建立了浒苔信息快速提取的技术方法和流程,并对信息提取的关键技术和结果进行了分析。实践证明,AISA这一新手段在航空浒苔灾害监测方面具有很好的应用潜力。     

无人机多光谱遥感的水质参数反演研究

无人机多光谱遥感技术具有快速、大范围、动态监测等优势,为水环境监测和管理提供了新的研究手段。利用无人机多光谱遥感平台,进行水质参数定量反演研究。围绕红边和近红外光谱波段提出和构建了7种水体指数,结合采样点实测浊度、透明度数据,建立水质参数反演模型,并进行模型精度分析,得出试验区域水体浊度和透明度空间分布图。试验证明：水体指数RENDWI的反射值与浊度参数相关性较高(r=0.821),采用RENDWI构建指数函数模型对于浊度的反演效果较好(R²=0.711,RMSE=2.013度);水体指数RDWI反射值与透明度相关性较高(r=0.844),采用RDWI构建二次多项式模型对于透明度的反演效果较好(R²=0.748,RMSE=7.163 cm)。本文提出的水体指数与水质参数反演模型,可以定量获取河流水质分布情况,实现水质参数快速监测,为中小型地表水污染防治提供技术支撑。     

浒苔和马尾藻遥感区分方法在业务监测中的应用研究

基于历年现场船舶、飞机、定点监测和陆岸监测的优势,获取了浒苔和马尾藻在水中的形态特征及光谱信息,绘制了光谱曲线;基于业务工作中常用的MODIS数据,采用真彩色法和马尾藻比值法开展业务化应用,并与现场监测结果进行对比分析;分析结果表明:采用真彩色法和马尾藻比值法结合,能够快速、有效区分浒苔和马尾藻,满足业务监测工作的需求。     

基于NDVI与丰度关系的MODIS影像浒苔混合像元分解方法

MODIS影像是浒苔业务化卫星遥感监测的重要数据源,但其空间分辨率(250m)较低,混合像元效应导致传统的NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)阈值法浒苔提取误差较大。为解决此问题,本文以准同步的较高分辨率的HJ-1CCD影像浒苔提取结果为基准,建立基于MODIS NDVI与浒苔像元丰度(浒苔覆盖面积占像元面积百分比)关系的浒苔信息提取模型,利用该模型可提取每个像元的丰度(即浒苔覆盖率),从而提高整景影像浒苔覆盖面积提取精度。该模型可为浒苔灾害等级的确定以及防灾减灾应急决策提供支持。     

基于无人机遥感的黄海绿潮搁浅生物量估算

浒苔在近岸搁浅后会破坏海岸景观,干扰水上运动,给滨海旅游业造成严重影响。本文使用无人机搭载的多光谱和可见光传感器对山东半岛的海阳、乳山和文登的三个海滩搁浅的浒苔进行航拍监测,并结合地物光谱测量数据,分别选择归一化植被指数（NDVI）、差值植被指数（DVI）和虚拟基线高度浮藻指数（VB-FAH）对海滩搁浅浒苔与岸边植被及非植被（海水、沙滩）进行识别评估,并分别估算了三个研究区搁浅浒苔的生物量。研究结果表明：NDVI可以识别植被和非植被,但无法区分潮间带上部和潮间带下部分布的浒苔;DVI和VB-FAH对植被和非植被的区分度不高,但对不同分布的搁浅浒苔具有一定的区分度,其中,DVI对潮间带上部和潮间带下部分布浒苔的识别能力优于VB-FAH。因此,通过对岸边植被进行腌膜,利用DVI构建海滩搁浅浒苔生物量估算模型,实现了海滩搁浅浒苔生物量的估算。海阳、乳山和文登三个海滩搁浅浒苔的生物量分别为1 468 t、745 t和5 034 t,本文提出的方法可以为搁浅浒苔的清理和资源合理分配提供技术支持。     

苏北沿岸流对浒苔暴发及漂移过程的影响

根据2009年5月的温度、盐度和溶解氧观测数据,应用"对应分析法"对水团的分布范围和特性进行了分析,并探讨了苏北沿岸流对浒苔(Enteromorpha prolifera)暴发及漂移过程的影响。结果表明,春季苏北沿岸流向东南流动过程中,可以将海水中悬浮的浒苔繁殖体向南输运至长江冲淡水与苏北沿岸流交汇处,此处的浒苔繁殖体在适宜的条件下生长繁殖。在夏季风的作用下,长江口北部的浒苔与苏北沿岸海域的浒苔,随表层海流向北漂移,在地球偏转力作用下,漂移路径不断向右偏转,并最终在山东半岛南部海域聚集堆积。苏北沿岸流在浒苔暴发初期将繁殖体输送到条件适宜的生长区,并对浒苔向北漂移起到了重要作用。长江冲淡水向北扩展范围的增大对于浒苔的生长和繁殖起到了促进作用。查明浒苔扩散路径及输运机制不仅具有重要环境意义,而且对深入了解沿岸和河口区泥沙及污染物的扩散和输运机制具有指示作用。     

超微粉碎浒苔(Enteromorpha prolifera)对花鲈生长、非特异性免疫及消化酶活性的影响

浒苔(Enteromorpha prolifera)是绿藻门(Chlorophyta)石莼科(Ulvaceae)的一属, 因水体富营 养化等原因而大量繁殖, 危害海洋生态系统, 同时富含营养物质和活性物质, 具有提高机体免疫、促 进动物生长和加快机体营养物质代谢等功能。本研究以超微粉碎技术加工浒苔, 以水产经济鱼种花 鲈(Lateolabrax japonicus)为研究对象, 分6 个浓度梯度(0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%), 研究浒苔对花鲈 生长性能、非特异性免疫及消化酶活性的影响, 结果显示: 4%组显著降低了花鲈鱼体水分含量及肝 指数(HSI), 显著提高了鱼体粗蛋白含量(P<0.05); 3%组显著提高了花鲈的增重率(WGR)、特定生长率 (SGR)、胃肠组织中蛋白含量(TP)、肠道中蛋白酶、淀粉酶(AMS)、脂肪酶(LPS)活力以及胃LPS 活 力(P<0.05), 而显著降低了胃组织中AMS 和蛋白酶活力(P<0.05), 同时3%组显著提高了花鲈肝脏中 碱性磷酸酶(AKP)活力以及TP 含量, 血清中AKP、超氧化物歧化酶(T-SOD)、溶菌酶(LSZ)活力 (P<0.05), 显著降低了肝脏中谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)活力(P<0.05).本研究认为, 饲料 中添加超微粉碎浒苔能够明显提高花鲈的生长性能、肠道消化酶活力及非特异性免疫力, 且最佳添 加量为3%.本研究可为其变废为宝, 缓解绿潮带来的环境压力, 研发新型饲料添加剂, 提高水产养 殖经济效益提供理论基础。     

黄海浒苔漂移输运模式的建立与应用

本文利用NCEPGFS预报风场和中国近海高分辨率三维MASNUM海浪-潮流-环流耦合海洋数值预报系统的预报数据,建立黄海浒苔漂移输运模式,用于黄海浒苔溯源和漂移输运数值模拟研究。使用2009年5月份黄海表层漂流浮标数据和2012年MODIS卫星遥感浒苔漂移分布资料对所建立的漂移输运模式进行验证,结果表明所建立的模式能够有效的模拟出浒苔暴发区漂流浮标运动状况,并能够有效地模拟出2012年浒苔漂移输运过程。最后运用所建立的模式开展2008年和2010年浒苔漂移输运过程,模拟结果与文献报道的卫星观测结果一致。模拟结果表明,受海洋表层流影响两年浒苔特征显著不同:2010年浒苔影响海域明显小于2008年,且2010年浒苔主体没有大规模在青岛近岸堆积。     

江苏海区浒苔的营养与食品安全性分析与评价

通过对不同海区浒苔及其与紫菜之间的比较,分析评价了江苏海区定生浒苔和漂浮浒苔的营养特性。通过主成分分析可以将江苏浒苔与其他浒苔和紫菜明显区分开,说明江苏浒苔的营养具有区域一致性。江苏浒苔具有高蛋白、低膳食纤维的特点,浒苔中钙、镁含量高于紫菜,磷含量低于紫菜。江苏浒苔的必需氨基酸含量组成适合人体需要,是良好的蛋白质来源。第一限制氨基酸为甲硫氨酸,呈味氨基酸含量达到氨基酸总量的33.6%—42.9%,具有较好的呈味特性。江苏浒苔的铅、铬离子含量较高,食用风险不容忽视。     

饲料添加发酵浒苔对花鲈(Lateolabrax japonicus) 生长性能、消化酶活性和免疫的影响

采用单因子试验设计方法, 配制发酵浒苔添加比例分别为0%、1%、2%、3%、4%、5%的 6 种饲料, 探讨发酵浒苔对花鲈生长、体成分、胃、肠消化酶活性及血清、肝脏免疫的影响的研究。 将其饲喂初始平均体重为(6.40±0.14)g 的花鲈28d, 每组饲料设3 个重复, 每个重复投喂30 尾花鲈。 结果表明: (1) 随着发酵浒苔添加水平的升高各组花鲈增重率和特定生长率呈现先升高后降低的趋 势, 且差异性显著(P<0.05), 以2%组添加量最优。相比于对照组, 各添加组饲料系数均有下降。添加 发酵浒苔可适当降低鱼体中的水分, 提高灰分含量但并不显著(P>0.05).同时各添加组的粗脂肪和粗 蛋白含量均高于对照组, 各添加组之间并无显著性差异(P>0.05).(2) 在添加组中, 花鲈淀粉酶、脂 肪酶活性以及胰蛋白酶、胃蛋白酶活性均得到了显著提高(P<0.05).添加水平在2%-3%效果最好。 (3) 添加发酵浒苔可以显著提高血清超氧化物歧化酶、溶菌酶的活性(P<0.05), 但对碱性磷酸酶的活 性差异不显著(P>0.05).本试验中肝脏超氧化物歧化酶、溶菌酶和碱性磷酸酶的活性均得到提高, 在 2%-3%组为最佳。     

春季西南黄海与绿潮相关的物理环境特征

Massive green tides caused by Ulva prolifera in the Yellow Sea have occurred every summer since 2007 and have caused huge economic losses for local governments. The Subei(North Jiangsu Province, China) Shoal, with its large-scale Porphyra aquaculture, has been regarded as the most important source of U. prolifera for green tides.To reveal the physical mechanisms of floating and drifting algae in this area, the characteristics of the current, the temperature, the salinity and suspended particulate matter(SPM) in the southwestern Yellow Sea, especially in the Subei Shoal, were studied. The topography of the radial sand ridges in the Subei Shoal constrains the features of the currents and causes net longitudinal and latitudinal movements. The longitudinal net movement is a dominant dynamic factor that can bring U. prolifera into offshore waters. The amount of gas that is produced by algae during photosynthesis determines whether U. prolifera can float well on the sea surface after it is disposed into the water from Porphyra aquacultural apparatus. The Subei Shoal is characterized by a high turbidity, which can result in significant light attenuation and affect the photosynthesis together with the buoyancy of a U.prolifera in the water. According to satellite remote sensing data from 2012, the three-month-averaged surface SPM(April, May and June) in the Subei Shoal was 140 mg/dm3, and the north of the Subei Shoal(the north of34.5°N), it was 11 mg/dm3. According to the monthly averaged surface SPM in April, the transparency in the Subei Shoal was only 0.1 m, but it often exceeded 2.0 m outside of the Subei Shoal. The results explain why the floating ability of U. prolifera increases significantly once the green algae drifted outside the Subei Shoal.     

抗生素对浒苔形态及共附生细菌多样性的影响

本文研究了3种抗生素联合处理黄海绿潮浒苔(Ulva prolifera)形态及共附生细菌多样性的影响。将浒苔放散的配子加入到含有3种广谱抗生素(青霉素G、硫酸新霉素、多黏菌素B)的培养液中进行培养, 与对照组相比, 发现浒苔幼苗生长速度缓慢, 且细胞变小, 藻体无法形成正常形态。进一步采用16S rDNA高通量测序分析抗生素处理藻体前后的共附生细菌多样性, 发现抗生素处理后浒苔共附生细菌丰富度和多样性降低, 其中Maribacter丰度降低。将藻体与形态发生化合物thallusin(Maribacter spp. 提取物)共培养, 发现thallusin可促进藻体形态恢复和生长, 推测抗生素可通过抑制Maribacter等细菌从而影响浒苔形态和生长, 这将为浒苔共附生细菌功能的深入研究奠定一定基础。     

浒苔原生质体再生苗对草丁膦与6种抗生素的敏感性

浒苔(Ulva prolifera)是构成黄海绿潮的优势种,通过构建浒苔稳定转化系统,可以为相关基因功能验证提供有力工具。本文以浒苔原生质体再生苗为材料,试验了对除草剂草丁膦和6种抗生素的敏感性,发现浒苔对氨苄青霉素、卡那霉素、硫酸链霉素、Zeocin 4种抗生素不敏感,对氯霉素、潮霉素较敏感,对除草剂草丁膦极为敏感,进一步统计得出草丁膦对浒苔的半致死剂量(LD50)和95%可信限,发现敏感性与光周期明显相关。上述结果为进一步筛选转化子、构建浒苔稳定转化系统打下了基础。