偏最小二乘回归法在海洋初级生产力影响因子分析中的应用

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1、第35卷第5期渔业科学进展Vol.35,No.52014年10月PROGRESSINFISHERYSCIENCESOct.,2014DOI:10.11758/yykxjz.20140503http://www.yykxjz.cn/偏最小二乘回归法在海洋初级生产力*影响因子分析中的应用关炯晖杨振杰(江门市海洋与渔业环境监测站江门529000)摘要叶绿素a浓度是浮游植物生物量的重要指标，能反映出海洋初级生产力的状况。从海洋监测数据中，分析影响叶绿素a浓度的理化环境因子，尝试找出海洋初级生产力的主导因子。将数据2标准化，

2、运用变量投影重要性分析和T椭圆图等辅助分析技术进行成分提取，进行偏最小二乘回归分析。实验结果表明，在贫营养化的川岛外水域，对叶绿素a影响能力最大的因子为磷酸盐和无机氮，其次为酸碱度、盐度和水温，溶解氧影响能力最小。但在富营养化的沙堤口水域，影响能力最大的因子为化学需氧量和溶解氧，水温也成为影响海洋初级生产力的重要因子，而无机氮却成为非重要因子。从以上结果可见，运用偏最小二乘回归法对叶绿素a影响因子进行探讨，既能在监测数据较少的条件下建立数学模型，又能解决多元回归分析时各理化环境因子之间存在多重相关性的问题，具有较高

3、的相关分析精度。关键词偏最小二乘回归法；海洋初级生产力；理化环境因子；富营养化；贫营养化中图分类号S932文献标识码A文章编号1000-7075(2014)05-0019-07海洋初级生产力是海洋生态系统能量活动的起在分析环境变量的影响因素时，常用的数学分析点，主要的初级生产是光合作用，植物细胞内叶绿素方法如相关分析法、灰色关联度分析法、主成分分析含量和光合作用产量之间存在一定的相关性，制造的法、逐步回归法和影响因子分析法(张丽旭等，2004)有机物可以用叶绿素含量来表示(沈国英等，2002)。等，都存在一定的不足

4、：前两种分析法没有考虑因子利用海洋环境监测数据，分析海洋中各理化因子对叶之间的多重相关性，第三种和第四种分析法虽然考虑绿素的影响，尝试找出海洋初级生产力的主导因子，了多重相关性，但程序在运算时需要样本量大，具有可以为海洋生态环境和渔业资源的可持续发展提供典型分布和计算量大等限制(Johnson，2008；王黎明理论依据，对赤潮预警也有一定的指导意义。等，2008)，影响因子分析法有考虑多重相关性，还已有学者对海洋初级生产力的空间分布特征能对因子进行影响大小的排序，但不能给出变量要素(柯志新等，2013)、环境影响因

5、子进行研究(孙耀等，影响因子的数学模型，缺乏直观性。偏最小二乘回归1996；高会旺等，2001；孙雪梅等，2013)，但都以法在遥感监测(李小斌等，2007；张正建等，2009)、简单的相关分析法进行讨论，忽略了各因子之间存在水环境非点源负荷的估计(陈馨等，2013)等有较多应多重相关性。海洋浮游植物的生长与理化因子存在密用，本研究将该法运用于样本容量小、影响因子多并且存在多重相关的海洋环境变量要素分析中，建立回切联系，各理化因子之间又存在相互的影响，如海水归数学模型。此模型可以提取影响解释性最强、最能水温不仅影响

6、水中溶解氧的含量，还通过海水的层化概括自变量集合中信息的综合变量，提高分析精度，现象影响表层水中营养盐含量，所以单独讨论某因子更全面地探讨影响海洋初级生产力的主导因子。对海洋初级生产力的贡献也是不够全面、客观的。*关炯晖，E-mail:guanjh1018@163.com收稿日期:2014-03-04,收修改稿日期:2014-05-2120渔业科学进展第35卷1材料原则)。若最终对X共提取了h个成分t1,t2,…,th(h≤n)，偏最小二乘回归将施行y对t1,t2,…,th的回归，由于选取广东省江门市川岛海域两个监

7、测站位。站位t1,t2,…,th都是x1,x2,…,xk的线性组合，最后可表达A:川岛外(21°30′0.0″N；112°30′0.0″E)；站位B:沙成y对原变量X的回归方程。堤口(21°36′0.0″N；112°43′0.0″E)，采样站位见图1。从2010年3月起，至11月，每月1次水环境监测。2.2辅助分析技术监测指标包括：水温(T)、盐度(S)、酸碱度(pH)、溶2.2.1自变量与因变量的相关关系分析判断自3解氧(DO)、化学需氧量(COD)、磷酸盐(PO4)、无机变量集合X与因变量集合y之间是否存在较

8、强的相关氮、石油类和叶绿素a(Chl-a)9个环境因子。取深度关系是检验是否可以建立y对X的线性回归的基本条为0.5m的表层海水样品，按《海洋监测规范》件。在自变量X中提取主成分t与因变量y中提取的(GB17378.4、7-2007)中分析方法进行测定，共得到主成分u，以t/u绘制平面图，如果图中明显观察到162个数据(两个站位×9个指标×9个月份)。th与