渔业资源评估的方法范文
时间:2023-11-09 17:53:33
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篇1
一、引言
鱼类等个体的生长可用其长度或体重增长数据资料描述其生长规律 ,因为渔业生物学资料收集中这两项数据最容易获得。在海上工作时,测量体长比称体重要方便得多,而且体重会因加工而变化,但长度一般却不会。同时,与体重相比,体长更不易受季节条件波动的影响。因此,在渔业评估中 常常要对体长与体重进行换算,故拟合体长与体重的关系十分必要,下面我们运用拉格朗日插值法牛顿插值法和分段线性插值法对该问题进行分析研究。
二、插值法在渔业资源评估中的实例应用及分析
由詹秉义所著《渔业资源评估渔》中得1982年北部20条湾蓝圆体长(mm)和体重(g)的实测结果。结合各种插值法分析,在相应的MATLAB插值程序中输入体长与对应的体重的实测原始数据,确认后,只要输入相应的体长值就可以得到相应的体重值。现假设求体长为200mm的一尾鱼的体重。
1.拉格朗日插值法
(1)节点内插时
我们以200mm为中心选取对称的实测体长区间进行插值计算(n为所取的对称区间内实测数据组数):
用MATLAB作图比较可得:
由运行结果来看,并不是选择的节点越多,误差越小,从它的插值余项来看,余项的大小既与节点个数的多少有关,也与函数f(x)的高阶导数有关。即高次曲线的近似效果并不见得好,这就是所谓的龙格振荡现象。
(2)节点外插时
在实测范围中选取几组体长和体重值,预测这几组值之外的体长对应的体重值并与真实值之间的误差。
选取6组值作为插值节点(从上图可知,n=6时逼近效果比较好)
另外选取4个体长值,运用拉格朗日插值法预测相应体重值,并与真实值做比较。
用MATLAB作图比较得:
线表示根据实测数据画的曲线,星星是利用朗格朗日外插法算出来的相应体重。
可以看出与真实值的偏差原来越大,所以拉格朗日插值不适合做外插。即在选取要估测的鱼的体长时要慎重,只能在所测量值[min xj,max xj](1≤j≤n)中选取,超过这个范围进行取值,所得结果一般是不可靠的。所以测量体长时应选择个体差异较大的,各种体长的鱼尽可能都进行测量统计。
2.牛顿插值法
插值节点选取同拉格朗日一致,节点内插。
由结果来看用拉格朗日插值法和用牛顿插值法结果是一样的。但从两者插值多项式表达式上来看,拉格朗日插值要比牛顿插值复杂,且速度较慢(用于技术水平有限,还不能用程序运行速度来比较两者的快慢)。
3.分段线性函数插值(结点一定要内插)
由运行结果可知的体重值只与体长值所在的区间 有关,无论选取多少个实测体长值作为插值结点,不影响体重值的大小,它可以有效地避免龙格振荡现象。
三、结论
通过上结面各种插值法运行求解比较可知,在渔业资源评估中,根据实测数据,已知鱼的体长估测其体重时运用拉格朗日插值法和牛顿插值法结果是相同的,但从其多项式表达式上讲,牛顿插值要比拉格朗日插值简单。在运用拉格朗日插值法时,要注意插值节点个数的选择,避免龙格现象,而且节点尽量内插,所以测量体长时应选择个体差异较大的,各种体长的鱼尽可能都进行测量统计,而运用分段线性插值法则能避免龙格现象。
参考文献:
篇2
关键词:叶绿素a 初级生产力 季节变化 磷酸盐、无机氮
中图分类号:P714.5 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)06(a)-0231-02
福建省三沙湾白马港位于北纬26°49′,东经119°41′,是闽东的中心港口,港内水域宽阔,不冻不淤,是天然的避风良港。福建白马港是福建省重要港口之一,水产养殖面积较大,鱼虾种类繁多。近年来,由于经济发展迅速,白马港生态系统结构和功能的研究日益受到重视。
1 叶绿素a和初级生产力指标在近岸海域研究中的意义
叶绿素a是自养生物在单位时间、单位空间内合成有机物质的量。叶绿素a是反映浮游植物显存量的良好指标,初级生产力则反映海域初级生产者的生产能力,两者是海域可养育生物能力的直接指标。因此,在对渔业资源的调查研究中,叶绿素a与初级生产力是非常重要的研究内容。海洋中叶绿素a浓度分布反映出了水体中浮游植物的丰度及其变化规律。水体中叶绿素a含量的高低能够反映水体营养状况,因此,叶绿素a常作为海洋水体富营养化调查的一个主要参数。
初级生产力又称为原初生产力,是指初级生产者(自养生物)通过光合作用或化能合成的方法来制造有机物的速率。海洋中的初级生产者主要包括大型藻类、单细胞浮游藻类及自养细菌等。其中海洋浮游藻类是海洋中主要的初级生产者,它们利用光能摄取营养盐,把无机碳转化为有机碳,并释放出氧气,从而直接或间接为海洋中其它生物提供赖以生存的物质基础。因此,浮游藻类在海洋初级生产力中占据了十分重要的地位,在海洋生态系统循环和食物链及食物网的关键性环节,在海洋渔业资源评估、水质评价、洋流跟踪及整个生态系统的生态功能研究中为不可缺少的内容。
三沙湾白马港地处福建省东北部福安市,福安市港口资源丰富,港口工业发展迅速。研究福建白马港海域叶绿素a和初级生产力对评价人类活动对河口及其邻近海域的生态环境影响具有重要的科学指导意义。
2 叶绿素a与初级生产力的调查
2.1 材料和方法
本次调查共开展2个航次,分别于2013年5月、11月大潮期间进行,一共布设了20个展位(图1),分布于白马港及白马门附近。叶绿素a:样品的采集依据《海洋监测规范》(GB17378.3-2007)进行,叶绿素-a分表、底层采集水样,叶绿素a样品分析按照《海洋监测规范》(GB17378.3-2007)进行,量取250 ml水样,加2 ml碳酸镁悬浮液,混匀,用玻璃纤维滤膜过滤,将过滤了样品的滤膜放入具塞离心管,加入10 ml丙酮溶液,摇荡,放置冰箱冷藏室中15小时,提取叶绿素-a,用Turner(Turner10-AU)荧光仪进行测定。初级生产力采用叶绿素法,按照Cadee和Hegeman (1974)提出的简化的计算真光层初级生产力公式估算:P=。
式中,P为每日现场的初级生产力(mgC/m・d);E为真光层深度(m),取透明度的3倍(Yukuya,1980);D为白昼时间(h),即日出到日落的时间长度;Q为同化系数,采用温带近海水平均同化系数5.0,引自2006年郑国侠等同化系数的计算值;C为表层叶绿素a含量。
同步调查的还有海水中的无机氮、活性磷酸盐(以下简称磷酸盐),按《海洋监测规范》中规定的方法进行测定。硝酸盐氮采用锌镉还原法、亚硝酸盐氮采用萘乙二胺分光光度法、氨氮采用靛酚蓝分光光度法、活性磷酸盐采用磷钼蓝分光光度法,所有仪器均经过计量认证。
2.2 调查结果
(1)叶绿素a的季节变化。
5月份白马港海域表层叶绿素a含量变化范围在0.42 mg/m3~2.34 mg/m3之间,平均值为1.08 mg/m3;11月份白马港海域表层叶绿素a变化范围在0.24 mg/m3~0.88 mg/m3,平均值为0.49mg/m3。调查结果显示5月份该海域叶绿素a含量高于11月份,表明不同季节里水温不同等环节因素,引起叶绿素a的季节变化。
(2)初级生产力的季节变化。
5月份白马港海域平均初级生产力为72.83 mgC/(m2・d);11月份初级生产力平均值为10.07 mgC/m2・d。该海域初级生产力分布情况与叶绿素a相同。
根据早期的文献,港湾在冬季的初级生产力通常为全年最低,而夏季或春季则为全年最高,秋季居中。本次调查春季(5月)和秋季(11月)的数据与早期报道的相符。显然是由于环境因素的改变,比如温度的变化,富营养化等所导致的浮游植物大量繁殖的结果,而这也必将导致高的初级生产力。
3 福建省其它海湾叶绿素a与初级生产力概况
根据收集的文献,福建省其它海湾叶绿素a与初级生产力调查结果见表3。
对比表1和表2,表明白马港区叶绿素a与初级生产力的含量相对福建省其它海湾属于偏低水平,这与白马港区地理位置有关,处于福建省东北部。
4 调查海域水质富营养化情况
富营养化是指生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体,引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖,水体溶氧量下降,鱼类及其它生物大量死亡的现象。水体富营养化指标:N>0.2~0.3 mg/L、P>0.01~0.02 mg/L、生化需氧量>10 mg/L、细菌总数>105个、叶绿素a>10 mg/m3。根据调查结果(表1),无机氮和磷酸盐含量已达到水体富营养化指标,这可能与港口工业污水排放以及水体养殖有关,因此,三沙湾白马港海域水质富营养化应该得到重视。
5 结论与建议
福建省三沙湾海域叶绿素a和初级生产力的调查,对于海域生态系统的结构和功能及水质富营养化等环境问题具有重要的意义。根据三沙湾白马港海域水质现状调查结果显示,该海域叶绿素a和初级生产力含量符合春季大于秋季的趋势;该海域叶绿素a和初级生产力含量比福建省其它海湾海域(罗源湾、湄洲湾、围头湾)低;海水中无机氮和磷酸盐含量已达到水体富营养化指标,这可能与港口工业污水排放以及水体养殖有关,因此,三沙湾白马港海域水质富营养化应该得到重视。
参考文献
[1] 蔡玉婷.福建近海叶绿素a和初级生产力的分布特征[C]//第三届全国农业环境科学学术研讨会论文集.2009:550-556.
[2] 陈兴群.福建北部主要港湾的初级生产力[J].台湾海峡,2006,25(2).
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