栖息地适宜性指数在渔业科学中的应用进展

栖息地适宜性指数（habitat suitability index,HSI）于20世纪80年代提出之后,在渔业资源开发、管理、评估及保护等领域中得到广泛应用,已成为渔业科学研究的重要手段之一。简要概述了国内外HSI研究现状、理论和方法,以及应用现状和存在问题。并概括提出HSI研究和应用过程中,要充分考虑的问题有：（1）充分了解研究对象生活史过程及其生物学特性和所处的环境;（2）针对不同生长阶段和外部环境,选择合适的环境因子;（3）开展数据源合适时空标准的研究,建立环境因子等数据的规范;（4）根据历史资料和专家知识赋予各因子的合适权重;（5）针对不同目标（保护区、中心渔场、生物量估算等）,来选择备选的HSI模型;（6）通过各种模型的比较分析,选择合适的HSI模型;（7）利用实测数据和最新资料,对模型进行不断改进与修正,以提高模型的精度。     

应用栖息地适宜性指数研究温台渔场小黄鱼的空间分布特征

根据2015—2016年春、夏、秋、冬4个季节在温台渔场开展的渔业资源与栖息环境综合调查采集的生产数据,采用正态分布函数分别构建海水底层温度(sea bottom temperature, SBT)、海水底层盐度(sea bottom salinity, SBS)和水深(depth)与相对资源密度的适宜性指数(suitability index, SI),利用最小二乘法进行参数求解,利用提升回归树(boosted regression tree, BRT)模型确定各环境因子的权重,采用基于不同权重的算术平均法(arithmetic weighted model, AWM)建立栖息地适宜性指数(habitat suitability index, HSI)模型,并通过交叉验证检验模型精度。研究发现:各环境因子与SI间均呈现明显的正态关系;小黄鱼的最适栖息地存在明显的季节性变化,全年HSI高值区出现在春季和夏季,其次为秋季和冬季,春季高值区位于122°30′E以东,28°30′N以北海域,夏季高值区呈带状南下,秋季高值区位于122°00′E,28°00′N附近海域,冬季高值区北上,位于123°00′E,29°00′N附近海域。研究结果表明:在HSI模型中考虑权重后,该模型能够较好地反映温台渔场小黄鱼栖息地的分布和变化情况。     

基于栖息地适宜度指数模型的刺参环境适宜性初步研究

为了评价刺参Apostichopus japonicus生存环境的适宜度,基于动物栖息地适宜度指数(Habitat suitability index,HSI)模型,对刺参的环境适宜性进行了研究。选取温度、盐度、溶解氧、底质环境类型和底质砂砾含量作为影响刺参适应性的环境因子,根据经验赋值法和数理统计方法,绘制了大长山海域刺参各影响因子的适宜性指数(Suitability index,SI)曲线图,并利用几何平均法综合估算HSI值。结果表明:2013—2014年7个航次调查的HSI平均值分别为0.66、0.59、0.67、0.46、0.66、0.65、0.65,冬季的适宜度(HSI=0.46)明显低于其他季节,而春季(HSI=0.66)及秋季(HSI=0.67,HSI=0.65)的适宜度相对较高;同一航次中(以2014年11月为例),7个站位的HSI值分别为0.66、0.67、0.65、0.62、0.63、0.62、0.67,其中DCS01、DCS02和DCS07站位的适宜度较高。研究表明,春季及秋季在DCS01、DCS02和DCS07站位进行刺参苗种底播,刺参的成活率和生长情况可能更好。     

基于栖息地适宜度指数模型的刺参环境适宜性初步研究

为了评价刺参Apostichopus japonicus生存环境的适宜度,基于动物栖息地适宜度指数(Habitat suitability index,HSI)模型,对刺参的环境适宜性进行了研究。选取温度、盐度、溶解氧、底质环境类型和底质砂砾含量作为影响刺参适应性的环境因子,根据经验赋值法和数理统计方法,绘制了大长山海域刺参各影响因子的适宜性指数(Suitability index,SI)曲线图,并利用几何平均法综合估算HSI值。结果表明:2013—2014年7个航次调查的HSI平均值分别为0.66、0.59、0.67、0.46、0.66、0.65、0.65,冬季的适宜度(HSI=0.46)明显低于其他季节,而春季(HSI=0.66)及秋季(HSI=0.67,HSI=0.65)的适宜度相对较高;同一航次中(以2014年11月为例),7个站位的HSI值分别为0.66、0.67、0.65、0.62、0.63、0.62、0.67,其中DCS01、DCS02和DCS07站位的适宜度较高。研究表明,春季及秋季在DCS01、DCS02和DCS07站位进行刺参苗种底播,刺参的成活率和生长情况可能更好。     

四川省五台山猕猴栖息地适宜性评价

通过对通江县五台山猕猴自然保护区内猕猴栖息地适宜性评价,结果表明从海拔因子来看,除去研究区内猕猴不适宜区域,适宜猕猴生存的面积达到整个保护区面积的92.45％;从坡度因子来看,研究区最适宜、适宜、次适宜猕猴生存总面积达到整个保护区面积的84.8％;从坡向因子来看,研究区最适宜、适宜、次适宜猕猴生存总面积达到整个保护区面积的70.7％;从河流分布来看,其中适宜区域所占比例达到总面积的20.31％,最适宜和次适宜面积的比例分别为68.06％和9.20％,适宜总面积达到整个保护区面积的97.57％;从森林植被来看,研究区最适宜面积的比例达到67.5％,结合适宜和次适宜区域,总面积比例为99.7％;从干扰因素来看,除去不适宜区域,适宜猕猴生存面积达到整个保护区面积的99.58％.生境综合评价适宜面积为13 730.23 hm2,占总面积的47.98％;次适宜面积为1 077.48 hm2,占总面积的35.22％;不适宜面积为4 807.328 hm2,占总面积的16.8％,评估结果与猕猴实际分布比较吻合.     

基于声学指数的2021年夏季西北太平洋鲐鱼(Scomber japonicus)栖息地建模

西北太平洋的鲐鱼具有重要经济价值,为了更好地管理其资源,必须了解其适宜栖息地分布。本研究将2021年夏季西北太平洋公海渔业资源调查采集的声学走航数据转化为可用于栖息地建模的声学指数即海里面积散射系数,结合海表面温度(Sea surface temperature, SST)、海表面盐度(Sea surface salinity, SSS)、海表面高度(Sea surface height, SSH)和叶绿素a质量浓度(Chlorophyll a mass concentration, Chl.a)的卫星遥感数据分析鲐鱼适宜栖息地与主要海洋环境要素之间的关系。分析了鲐鱼适宜栖息地对应的各环境要素范围。分别使用算术平均法和几何平均法建立鲐鱼的栖息地适宜性指数模型,并通过500次交叉验证比较了两种模型的性能,绘制鲐鱼适宜栖息地的空间分布图。研究表明,鲐鱼的适宜SST、SSS、SSH和Chl.a范围分别为22.51~25.09 ℃,34.09~34.65,0.48~1.14 m和0.13~0.23 mg/m3。使用算术平均法建立的模型在回归斜率、R2和AIC方面均优于几何平均法,更适合鲐鱼的适宜栖息地建模。夏季西北太平洋鲐鱼适宜性较高的栖息地主要集中在38° N以南海域,靠近黑潮一侧。本研究可为这一重要渔业资源的可持续开发提供依据,有助于进一步使用声学指数探究海洋条件对鱼类适宜栖息地分布的影响。     

向海保护区青头潜鸭繁殖栖息地的适宜性

依据吉林向海国家级自然保护区青头潜鸭的实际分布点数据,选择7种环境特征变量数据,运用Maxent模型对向海保护区青头潜鸭的潜在繁殖栖息地进行预测,结合向海保护区的功能区划设置对青头潜鸭栖息地适宜性进行了分析.结果表明:训练数据模型预测结果通过ROC曲线(受试者操作特定曲线)与横坐标轴围成的面积(AUC值)为0.927,测试数据AUC值为0.998,模型预测结果达到优秀水平.向海保护区青头潜鸭最适宜的生境面积为5.61 hm2(占保护区总面积0.01％),总适宜生境面积为105467 hm2(占保护区面积的13.70％),适宜分布区分散在东南部,且大部分处于保护区的实验区.刀切法检验测定得到影响模型预测的主导环境特征变量是坡度和海拔,两者贡献率分别为56.3461％和32.6982％,累计贡献率达89.0443％.环境特征变量响应曲线显示除土壤湿度指数外,坡度、坡向、海拔、土壤亮度指数、绿色植被指数和道路距离这6个因子均与青头潜鸭栖息地适宜性呈负相关关系.建议尽量迁移核心区和实验区之间的人为活动区,以扩大核心区和实验区内青头潜鸭的实际有效面积,进而有效增加青头潜鸭的适宜栖息区域.     

滇池湖滨区湿地鸟类栖息地适宜性评价研究

2018年7月至2019年5月,每月对滇池湖滨区28个样点和主城区3个滨水公园在内的共计31个样点进行湿地鸟类丰富度和土地覆被因子的调查。通过计算显著影响湿地鸟类丰富度的土地覆被因子参数的适宜性指数（HSI）单因子指数,采用单因素聚类分析将综合HSI（HSI_t）分类,构建滇池湖滨区湿地鸟类栖息地的HSI模型,以此评价该湖滨区各样点作为湿地鸟类栖息地的适宜性。结果表明：滇池湖滨区的样点中除东大河的HSI_t显著高于其他样点为极高适宜区,其他样点HSI_t聚类均值均小于0.6,划分为高适宜区7个、中适宜区10个、低适宜区10个。而城区滨水公园的3个样点中,除翠湖为低适宜区外,莲花池、篆塘的HSI_t显著低于其他样点,为极低适宜区。     

青海三江源自然保护区马麝栖息地适宜性评价

2008年6月-9月采用样方法对青海三江源自然保护区马麝(Moschus sifanicus)栖息地进行调查,2012年借助地理信息系统技术(GIS),选择海拔、人为干扰距离、土地覆盖3个生态因子,利用栖息地适宜性指数(HSI)对青海三江源自然保护区马麝栖息地进行评价。结果表明,青海三江源自然保护区马麝适宜栖息地面积为6 089.63km~2,较适宜栖息地面积为5 204.44km~2,不适宜栖息地面积为141 047.93km~2,三者占比依次为4.00%、3.42%和92.58%。从空间分布情况来看,适宜栖息地主要分布于保护区东部果洛州以及南部玉树州生境条件较好且人为活动干扰较低的区域,不适宜栖息地主要分布于保护区中部的人为活动干扰较高区域及西部荒漠区。适宜生境的破碎是限制三江源自然保护区马麝种群恢复的重要因素,建议加强马麝栖息地保护,降低人为活动干扰,促进其种群健康发展。     

基于栖息地适应性指数的长江口刀鲚时空分布特征

刀鲚是长江水域重要的洄游型鱼类,现已成为国家级重点保护资源。为研究长江口刀鲚的时空分布特征,根据2012—2014年长江口中华鲟自然保护区的渔业资源调查采样数据,分析长江口刀鲚相对资源密度（RAI）与水深,水温,盐度之间的关系,并建立栖息地适应性指数（HSI）模型。结果表明：长江口刀鲚春、冬两季的RAI较高,并主要分布在南支水域附近;刀鲚种群在长江口多栖息于水深10 m以下,盐度范围为0.0~1.0的中上层水域;春季水温与适应性指数（SI）之间变化平缓,夏、秋两季SI最大值分别出现在22.5℃和28.5℃,冬季集中分布在15℃附近水域;回归分析表明,使用几何平均法能够更好地反映出长江口刀鲚的时空分布特征。研究分析了不同季节环境因子对刀鲚分布的影响,依据HSI模型讨论了刀鲚的时空分布,并对选用的HSI模型进行评价,为保护长江口刀鲚种群并修复长江口的生态系统提供参考依据。     

印度洋长鳍金枪鱼栖息地指数模型的构建与验证

长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)因其经济价值、分布广泛,成为世界各国海洋渔业的主要捕捞对象之一。对长鳍金枪鱼进行渔场预报研究,可以提高捕捞效率和渔获产量,为渔业生产提供科学依据。选取了2006—2014年印度洋长鳍金枪鱼的生产数据,结合海洋表层的温度、盐度和叶绿素a浓度等3个环境因子,运用一元非线性指数模型按月份建立了各环境因子的印度洋长鳍金枪鱼单因子栖息地适应性指数(suitability index, SI)后,采用算术平均法获得综合栖息地适应性指数模型(habitat suitability index, HSI),并根据2016年印度洋渔业生产数据及相应海洋环境资料,基于地理信息系统(geographic information system,GIS)软件——ArcGIS对栖息地指数模型进行验证。研究表明该模型对渔场预报准确率约为90.56%,各HSI等级下平均预报准确率为87.46%,对于HSI等级4和5(I_(HSI)0.5)等较高HSI值渔区所代表的中心渔场,其平均准确率为71.82%,考虑到I_(HSI)0.5的产量平均比重达69.35%这一事实,说明所建立的HSI模型对印度洋长鳍金枪鱼具有较好的预报效果。     

中西太平洋鲣栖息地指数预报模型比较研究

鲣(Katsuwonus pelamis)是太平洋热带海域重要的金枪鱼种类之一,也是目前我国金枪鱼围网渔船的主要捕捞对象之一。根据1995—2012年中西太平洋海域(5°N-10°S;125°E-135°W)延绳钓生产统计数据,结合海表面温度(SST)和海表面高度(SSH)的遥感数据,利用频次分布法分析了中西太平洋围网鲣分布的SST和SSH适宜范围;采用了外包络法,按季度分别建立了SST、SSH的适应性指数(SI),采用算术平均法(AMM)和几何平均法(GMM)建立栖息地指数(HSI)模型计算其栖息地指数,并用2013年度的捕捞数据进行验证。结果表明,中西太平洋围网鲣多分布在SST为28~30.5℃、SSH为65~95 cm的海域。以捕捞努力量(作业天数)为基础,采用外包络法建立SST、SSH的适应性指数最为合适,各个季度的SST权重分别为0.7、0.6、0.3、0.6的算数平均法适合中西太平洋围网鲣栖息地指数模型。不同季节的环境因子对中西太平洋围网鲣渔场分布有着不同的影响。     

基于不同权重栖息地模型的秘鲁外海茎柔鱼渔场分析

根据2006-2014年春季(8月~10月)、夏季(11月~翌年1月)、秋季(2月~4月)、冬季(5月~7月)秘鲁外海茎柔鱼渔获数据,结合3个关键海洋环境因子海表面温度(SST)、海表面高度(SSH)和净初级生产量(NPP)的数据,利用不同权重方案的栖息地适应性指数模型来分析秘鲁外海茎柔鱼渔场分布。利用单位捕捞努力量渔获量(CPUE)与SST、SSH和NPP建立适应性指数(SI)模型,采用算术加权法建立综合适应性指数(HSI)模型,依据捕捞量和努力量的比重来比较不同权重的HSI模型,选择不同季度下的最优模型,并用2015年的数据进行验证。结果显示,茎柔鱼CPUE 和渔场纬度重心(LATG)呈现显著的年际和季节变化。不同季节茎柔鱼最优栖息地模型中的权重方案不同,其中春季最优模型权重方案为案例9,权重比例最高的环境因子是SST;夏季最优模型权重方案为案例7,SST、SSH和NPP所占的权重比例均等;秋季最优模型权重方案为案例3,权重比例最高的是SSH;冬季与春季相同。研究表明,影响秘鲁外海茎柔鱼栖息地分布的环境因子随季节具有显著差异,春冬季节最主要的环境因子是SST。此外,建立茎柔鱼的栖息地预测模型需考虑环境因子权重以区分影响差异。     

黄河流域2001—2013年生境适宜性变化研究

生境适宜性评价是开展生物多样性保护的基础与关键,对实现流域可持续发展具有重要意义。本文选取土地利用类型、海拔高程、坡度、距保护区距离、距道路距离和距水源距离作为指标因子,利用基于加速遗传算法的层次分析法（AGA-AHP）计算各指标因子的权重,构建生境适宜性评价模型（Habitat Suitability Index model, HSI）,对黄河流域2001—2013年间的生境适宜性进行评价。结果表明：距保护区距离指标因子对黄河流域的生境适宜性影响最大,土地利用类型指标因子次之,高程和坡度因子最小;从整体分布来看,黄河源头及中游生境适宜性较高,黄河上游兰州至头道拐一带以及黄河下游三门峡以下的区域生境适宜性则相对较低;从变化趋势来看,2013年黄河流域的整体生境质量要优于2001年,处于上升趋势;其中生境适宜性变好的区域面积为1.25×106 km2,占15.8%,主要集中在河套平原、黄土高原、关中平原西部、西北部和黄河三角洲;生境适宜性变差的区域面积为6.43×105 km2,占8.1%,主要集中在鄂尔多斯高原中西部、关中平原中部和宁夏平原中南部。     

基于栖息地指数模型的毛里塔尼亚头足类底拖网渔场研究

毛里塔尼亚专属经济区是我国西非过洋性渔业底拖网渔船的主要作业海域之一。本研究根据2010—2015年上海某远洋渔业公司的底拖网渔船生产数据,结合卫星遥感获得的表温和海面高度等数据,利用栖息地指数方法,采用几何平均模型和算术平均模型对毛里塔尼亚底拖网渔场进行了比较研究。结果显示,毛里塔尼亚海域底拖网作业的时间为1—4月和7—12月。各月基于表温、海面高度距平值和海底水深的适应性指数表明渔场的适宜海洋环境范围有差异。AMM模型中,HSI大于0.6的作业网次比例为76.10%,作业产量比例为78.66%,平均网次产量随着HSI的增加逐渐增大,从HSI为0~0.2时的29.37 kg/网次,增加到HSI为0.8~1.0时的47.20 kg/网次;GMM模型中,作业网次所占比例只有66.71%,作业产量比例为71.18%,平均网次产量随HIS的增加没有呈现合理的规律。本研究认为AMM模型更加适合于毛里塔尼亚底拖网渔场的预报。     

渔业燃油补贴对渔业资源的影响分析及政策建议

自2006年以来,渔业燃油补贴政策的实施有效缓解了柴油价格上涨与渔民生产成本之间的矛盾,但大量补贴可能会造成捕捞努力量的上升。文章首先阐述了我国渔业燃油补贴政策的主要内容和实施现状,然后通过分析在渔业燃油补贴作用下Gordon-Schaefer模型的变动情况,说明其对渔业资源的影响。结果表明,当渔业处于自由进入的状态,渔业燃油补贴能促进渔业资源的开发利用,也可能进而导致过度捕捞的出现。如果政府对捕捞业不加以干预,只会加大渔业资源的负荷。文章最后在基于渔业资源可持续利用背景下提出了有关合理实施渔业燃油补贴政策的建议,例如调整渔业燃油补助用油系数、根据实际用油量采用阶梯型补贴标准、加强燃油补贴的宣传引导等。