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        影響河北省外來物種入侵的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素分析

        2021-09-02 12:25:28陳鳳新劉叢楠張風(fēng)娟
        生物安全學(xué)報(bào) 2021年3期
        關(guān)鍵詞:物種模型

        陳鳳新,劉叢楠,張風(fēng)娟

        1河北大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院, 河北 保定 071002;2河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,河北 保定 071002

        隨著通關(guān)的便利和貿(mào)易的自由化,國際間的貨物貿(mào)易和人員流動(dòng)日益頻繁,加大了外來物種入侵的風(fēng)險(xiǎn)(Bradleyetal.,2012)。外來物種入侵是由原生分布區(qū)的生物通過自然的或者人類活動(dòng)有意或無意引入到另一個(gè)新環(huán)境,并對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)甚至經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生嚴(yán)重威脅的過程(Wanetal.,2017)。全球每年因外來物種入侵所導(dǎo)致的直接或者間接經(jīng)濟(jì)損失超過1.4萬億美元,占全球經(jīng)濟(jì)總量的比例高達(dá)5%(Engemanetal.,2010)。中國是外來物種入侵的重災(zāi)國,每年因外來物種入侵導(dǎo)致我國經(jīng)濟(jì)損失超過2千億元(陳寶雄等,2020)。河北省靠近北京和天津,河北省生物入侵的防范和生態(tài)安全的建設(shè)是京津冀協(xié)同健康發(fā)展的重要保障。隨著河北省自貿(mào)區(qū)的設(shè)立和交通設(shè)施的迅速發(fā)展,河北省的貿(mào)易往來必然加大(Chen,2018),因此,探究影響河北省外來物種入侵的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素,并針對(duì)性地提出防控措施將有利于河北省外來物種的防范。但是,截至目前,相關(guān)研究報(bào)道還很少。因而,本研究在調(diào)查和分析外來物種入侵情況的基礎(chǔ)上,通過分析社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素與外來物種入侵之間的相關(guān)性,獲知影響外來物種分布的主要經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素,并在此基礎(chǔ)上,預(yù)測(cè)截至2023年外來入侵物種數(shù)量的變化情況,以期為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展背景下河北省外來物種入侵的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及防控工作提供一定的對(duì)策和建議。

        1 研究方法

        1.1 數(shù)據(jù)來源

        通過實(shí)地調(diào)查和查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料(鞠瑞亭等,2012;龍茹等,2008;龐立東等,2015;冼曉青等,2018)以及中國外來入侵物種數(shù)據(jù)庫(www.chinaias.cn/wjPart/index.aspx),獲得河北省外來生物分布信息,整理河北省外來入侵生物名錄,得到河北省2003、2007、2011、2015、2019年5個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的外來入侵物種的種類及數(shù)量。

        通過查詢整理中國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(#cnki.net)和國家統(tǒng)計(jì)局(www.stats.gov.cn)數(shù)據(jù),獲得了改革開放以來河北省進(jìn)口貿(mào)易總額、入境旅游人數(shù)和境內(nèi)公路總公里數(shù)3個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù),因外來入侵物種數(shù)量是一個(gè)多年來連續(xù)的累積量,因而,對(duì)進(jìn)口貿(mào)易總額、入境旅游人數(shù)和境內(nèi)公路總公里數(shù)也采用累積值進(jìn)行計(jì)算。分別得到了2003、2007、2011、2015、2019年5個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的進(jìn)口貿(mào)易總額、入境旅游人數(shù)和境內(nèi)公路總公里數(shù)累積值。

        1.2 外來物種數(shù)量與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素相關(guān)性分析

        采用Pearson相關(guān)系數(shù)對(duì)進(jìn)口貿(mào)易總額、入境旅游人數(shù)和境內(nèi)公路總公里數(shù)3個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素與河北省外來物種數(shù)量進(jìn)行相關(guān)性分析(馮建孟等,2010; 王國歡等,2017;吳曉雯等,2006)。Pearson相關(guān)系數(shù)通常用r來表示,r的取值范圍位于-1~1。當(dāng)r>0時(shí),表明2個(gè)變量之間呈正相關(guān)關(guān)系;當(dāng)r<0時(shí),表明2個(gè)變量之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;當(dāng)r=0時(shí),表明2個(gè)變量之間無相關(guān)性。|r|越接近于1,表示2個(gè)變量之間的相關(guān)性越強(qiáng);|r|越接近于0,表示2個(gè)變量之間的相關(guān)性越弱。

        1.3 外來物種數(shù)量預(yù)測(cè)擬合效果最佳模型的篩選

        以各時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)口總額累積量為自變量、外來物種數(shù)量為因變量,使用SPSS軟件進(jìn)行曲線估計(jì)(陳鳳新等,2020),從線性、對(duì)數(shù)線性、逆線性、二次、三次、冪、S、增長、指數(shù)、Logistic和復(fù)合11種模型中選出擬合度最好的模型,利用該模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。

        1.4 河北省外來物種預(yù)測(cè)

        1.4.1 河北省進(jìn)口貿(mào)易總額的預(yù)測(cè) 為得到河北省未來3年進(jìn)口貿(mào)易額的變化情況,使用SPSS專家建模器對(duì)1978—2020年河北省進(jìn)口貿(mào)易總額數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,發(fā)現(xiàn)最優(yōu)模型為簡(jiǎn)單指數(shù)平滑模型。并分別對(duì)因變量取自然對(duì)數(shù)和平方根,得到擬合度最優(yōu)的為因變量取自然對(duì)數(shù)后的簡(jiǎn)單指數(shù)平滑模型。

        St=ayt+(1-a)St-1(1)

        式中,St為t時(shí)期的平滑值,yt為t時(shí)期的實(shí)際值,St-1為t-1時(shí)期的平滑值,a∈(0,1)。

        1.4.2 河北省外來入侵物種的預(yù)測(cè) 將最優(yōu)曲線模型的預(yù)測(cè)結(jié)果用于計(jì)算截至2023年進(jìn)口貿(mào)易總額,然后代入曲線估計(jì)的最優(yōu)模型,從而得到2023年河北省外來生物的數(shù)量。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 河北省外來入侵物種基本概況

        2.1.1 外來入侵物種的種類與數(shù)量 通過實(shí)地調(diào)查和查閱相關(guān)文獻(xiàn)和中國外來入侵物種數(shù)據(jù)庫,整理獲得了河北省2003、2007、2011、2015、2019年5個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的外來入侵物種的種類及數(shù)量。截至2019年底,河北省外來入侵物種293種,其中外來入侵植物220種,外來入侵動(dòng)物73種,分別約占河北省外來入侵物種總數(shù)的75%和25%。外來入侵動(dòng)物、植物及總數(shù)均呈現(xiàn)逐年增長的趨勢(shì)且增幅較大(圖1)。

        圖1 2003—2019年河北省外來入侵物種數(shù)

        2.1.2 外來入侵物種的傳入途徑分析 如圖2顯示,各年各種情況下的外來入侵物種所占的比例大致相似。在已知的河北省外來入侵物種中,屬于人類有意識(shí)的活動(dòng)引入及貿(mào)易旅游等無意引入的物種所占的比例超過85%,這其中有超過50%的外來物種入侵是由人類有意識(shí)、有目的的活動(dòng)傳入的,其次是無意引入,占比超過30%。而自然侵入所占的比例最小。另外有10%左右的外來物種入侵方式不詳。

        圖2 2003—2019年河北省外來物種入侵方式

        2.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素影響河北省外來物種入侵的相關(guān)性分析

        2.2.1 進(jìn)口貿(mào)易總額與外來入侵物種相關(guān)性分析 繪制進(jìn)口貿(mào)易總額與外來入侵物種數(shù)之間關(guān)系的散點(diǎn)圖(圖3),基于SPSS 25軟件對(duì)5個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的進(jìn)口貿(mào)易總額和外來入侵物種數(shù)這2個(gè)變量進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析,通過測(cè)算得到二者的相關(guān)性系數(shù)R2為0.977,顯著性水平為0.004,P<0.01表明在0.01的水平下通過了顯著性檢驗(yàn),且相關(guān)系數(shù)十分接近于1,說明進(jìn)口貿(mào)易總額與外來入侵物種數(shù)之間存在著較強(qiáng)的正相關(guān)性。數(shù)據(jù)結(jié)果說明,隨著進(jìn)口貿(mào)易額的快速增加,外來入侵物種數(shù)量必將增加。

        圖3 2003—2019年河北省進(jìn)口貿(mào)易總額與外來入侵物種數(shù)關(guān)系散點(diǎn)圖

        2.2.2 旅游人數(shù)與外來入侵物種相關(guān)性分析 通過對(duì)入境旅游人數(shù)和外來入侵物種數(shù)2個(gè)變量之間的關(guān)系進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)二者的Pearson相關(guān)系數(shù)R2為0.974,顯著性水平為0.005。P<0.01表明在0.01的水平下認(rèn)為二者具有相關(guān)性,同時(shí),Pearson相關(guān)系數(shù)接近于1,表明入境旅游人數(shù)與外來入侵物種數(shù)之間具有很強(qiáng)的正向相關(guān)關(guān)系。

        圖4 2003—2019年河北省入境旅游人數(shù)與外來入侵物種數(shù)關(guān)系散點(diǎn)圖

        2.2.3 河北省境內(nèi)的公路公里數(shù)與外來入侵物種數(shù)的相關(guān)性分析 河北省境內(nèi)的公路公里數(shù)包括省內(nèi)高速、國道、省級(jí)、縣級(jí)、鄉(xiāng)級(jí)公路公里數(shù)。河北省境內(nèi)的公路公里數(shù)與河北省外來入侵物種數(shù)2個(gè)變量進(jìn)行線性相關(guān)分析表明(圖5),Pearson相關(guān)系數(shù)R2為0.905,P值為0.035,表明在0.05的顯著性水平下河北省境內(nèi)公路公里數(shù)與河北省外來入侵物種數(shù)具有很強(qiáng)的正向相關(guān)關(guān)系,即隨著境內(nèi)公路公里數(shù)的增加,外來入侵物種數(shù)也會(huì)增大。

        圖5 2003—2019年河北省境內(nèi)公路公里數(shù)與外來入侵物種數(shù)關(guān)系散點(diǎn)圖

        由以上分析可知,社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素與河北省的外來物種數(shù)量之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系,且進(jìn)口貿(mào)易總額與河北省外來物種數(shù)量之間的關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)。

        2.3 擬合效果最佳模型篩選結(jié)果

        通過研究,發(fā)現(xiàn)線性回歸模型、對(duì)數(shù)線性回歸模型、逆線性回歸模型、二次線性回歸模型、三次線性回歸模型、冪回歸模型、S型模型的顯著性水平均小于0.05,表明這些模型能夠用于擬合進(jìn)口貿(mào)易總額累積值和外來入侵物種數(shù)量。進(jìn)一步比較R2,發(fā)現(xiàn)三次線性回歸模型的R2值最大,值為1,說明三次線性回歸模型對(duì)進(jìn)口貿(mào)易總額和外來入侵物種數(shù)量2個(gè)變量的擬合效果最好。因而選用三次線性回歸模型來進(jìn)行預(yù)測(cè),其公式為:

        y=β0+β1x+β2x2+β3x3(2)

        其中,β0、β1、β2、β3均為參數(shù),x表示進(jìn)口貿(mào)易總額的累積值,y表示外來入侵物種數(shù)量。

        3 河北省外來物種數(shù)量變化的預(yù)測(cè)分析

        3.1 河北省進(jìn)口貿(mào)易額變化的預(yù)測(cè)

        基于因變量取自然對(duì)數(shù)后的簡(jiǎn)單指數(shù)平滑模型,其R2為0.948,表明可以對(duì)進(jìn)口貿(mào)易總額的變化做出很好的預(yù)測(cè)。將河北省各年份的進(jìn)口貿(mào)易額代入公式(1),得到的預(yù)測(cè)結(jié)果顯示,2021年河北省的進(jìn)口貿(mào)易總額為279.6604億美元,2022年為286.0366億美元,2023年為292.4166億美元。進(jìn)口貿(mào)易總額呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì),且增幅在逐漸加大。

        3.2 河北省外來物種數(shù)量變化的預(yù)測(cè)

        本研究發(fā)現(xiàn),進(jìn)口貿(mào)易總額與外來入侵物種數(shù)量之間顯著相關(guān),因而本研究在河北省進(jìn)口貿(mào)易總額的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)河北省外來物種數(shù)量變化情況。

        首先,基于預(yù)測(cè)得出的2021、2022和2023年的河北省進(jìn)口貿(mào)易總額,經(jīng)過加總計(jì)算得出2023年河北省進(jìn)口貿(mào)易總額為3941.1379億美元。然后,將2023年進(jìn)口貿(mào)易總額帶入公式(2)三次線性回歸模型中進(jìn)行預(yù)測(cè),最終得出:到2023年,河北省的外來入侵物種數(shù)將達(dá)到300~400種,約為367種,與2019年相比增長74種,但增速在逐漸放緩。

        4 討論

        人類活動(dòng)導(dǎo)致的物種遷移打破了生物地理屏障,使其從原產(chǎn)地?cái)U(kuò)散到其他區(qū)域(Capinhaetal.,2015; van Kleunenetal.,2015),對(duì)入侵地的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重危害。本研究表明,河北省外來入侵物種數(shù)呈現(xiàn)逐年增長的趨勢(shì),且在各年的外來入侵物種中超過85%是由人類活動(dòng)引入的。如來源于南美洲的惡性雜草黃頂菊FlaveriabidentisKuntze和假高粱Solghumhaleponse(L.)Pers.均為無意引進(jìn)河北省(鄭志鑫等,2018)。因此,相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)人類活動(dòng)有意引入外來入侵物種的監(jiān)管力度,對(duì)于用作農(nóng)林牧副漁生產(chǎn)和經(jīng)營需要而引入的外來物種,除要加強(qiáng)對(duì)生物安全的宣傳教育外,還要建立和完善外來風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估機(jī)制,加強(qiáng)對(duì)于引種的監(jiān)管和追蹤調(diào)查。河北省政府要加大財(cái)政支持力度,加快建立完善的河北省外來入侵物種信息網(wǎng)站,定期報(bào)告并公開生物入侵年鑒,為監(jiān)測(cè)預(yù)警及相關(guān)研究工作的開展提供數(shù)據(jù)支持。

        貿(mào)易網(wǎng)絡(luò)是影響外來物種分布的重要因素。Earlyetal.(2016)、Painietal.(2016)和Seebensetal.(2015)等研究表明,貿(mào)易和交通網(wǎng)絡(luò)是外來物種傳播的重要途徑,已有研究明確了外來生物的入侵概率與進(jìn)出口額之間的相關(guān)性(Essletal.,2011; Hulme,2009; Westphaletal.,2008)。2019年國務(wù)院公布相關(guān)方案,在河北省新設(shè)河北自貿(mào)區(qū),實(shí)施范圍119.97 km2,涵蓋雄安、正定、曹妃甸以及大興機(jī)場(chǎng)4個(gè)片區(qū),河北省自貿(mào)區(qū)的建設(shè)和實(shí)施為外來物種的傳入和傳播提供了更多的機(jī)會(huì)。

        由于不同地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和氣候環(huán)境因素不同,影響其外來物種分布的主要因素則不同(俞紅等,2011)。因而,獲知不同地區(qū)影響外來物種分布的主要經(jīng)濟(jì)因素對(duì)加強(qiáng)該地區(qū)外來物種的防控具有重要意義。本研究表明,河北省進(jìn)口貿(mào)易總額、入境游總?cè)藬?shù)和境內(nèi)公路公里數(shù)與外來入侵物種數(shù)之間都表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系。應(yīng)針對(duì)影響外來物種分布的經(jīng)濟(jì)因素,采取相應(yīng)對(duì)策進(jìn)行防控。隨著雄安新區(qū)的快速建設(shè)及河北省對(duì)外交通運(yùn)輸條件的不斷完善,河北省進(jìn)出口貿(mào)易額以及國際間旅游等人員流動(dòng)會(huì)不斷增加,河北省外來入侵物種種類和數(shù)量也將呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢(shì)。

        首先,加強(qiáng)自貿(mào)區(qū)和港口外來物種的檢測(cè),改進(jìn)隨貨物進(jìn)口貿(mào)易無意引入外來入侵物種的檢測(cè)手段。一方面,要積極完善和規(guī)范檢驗(yàn)檢疫制度,并規(guī)定需在貿(mào)易合同中注明外來物種入侵的相關(guān)條款。另一方面,通過電子政務(wù)、“一站式”服務(wù)等簡(jiǎn)化政務(wù)流程的同時(shí)不能減輕防控力度,利用當(dāng)前基于互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和區(qū)塊鏈的新一代的信息產(chǎn)業(yè),建立和完善對(duì)進(jìn)口貨物的網(wǎng)絡(luò)檢查追蹤體系,完善進(jìn)出口檢驗(yàn)檢疫設(shè)備,快速準(zhǔn)確地完成檢驗(yàn)檢疫,適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下日益頻繁的國際貿(mào)易的需要(張明如等,2009)。

        其次,加強(qiáng)正定機(jī)場(chǎng)入境旅游人員攜帶物品的檢測(cè)。要增加檢驗(yàn)檢疫人員職業(yè)技能和素質(zhì)培訓(xùn);提高宣傳力度,增強(qiáng)人們的防控意識(shí),并嚴(yán)格檢查出入境流通人員等。同時(shí),進(jìn)一步完善入境后的檢疫工作,加大宣傳力度,完善相關(guān)防控措施。另外,船舶壓載水中攜帶有海洋浮游生物,要加強(qiáng)對(duì)港口附近近海地區(qū)的監(jiān)控力度以及船舶壓載水的管理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)疫情并采取措施抑制外來入侵物種的繁衍和擴(kuò)散,將影響降到最低。

        第三,加強(qiáng)隨交通工具無意引入外來入侵物種的監(jiān)測(cè)和宣傳力度,特別是對(duì)陸域廊道外來物種的監(jiān)測(cè)。如果某地發(fā)現(xiàn)了外來入侵物種,需要對(duì)其百公里范圍內(nèi)公路加強(qiáng)監(jiān)測(cè),防止其進(jìn)一步擴(kuò)散。

        最后,加快完善河北省外來入侵物種的數(shù)據(jù)信息庫以及與河北省經(jīng)濟(jì)關(guān)系密切的地區(qū)和國家外來入侵物種的數(shù)據(jù)信息庫,加強(qiáng)省際間和國際間合作,共同應(yīng)對(duì)有害生物。

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