影响河北省外来物种入侵的社会经济因素分析

陈凤新，刘丛楠，张风娟

1河北大学经济学院, 河北 保定 071002；2河北大学生命科学学院，河北 保定 071002

随着通关的便利和贸易的自由化，国际间的货物贸易和人员流动日益频繁，加大了外来物种入侵的风险(Bradleyetal.,2012)。外来物种入侵是由原生分布区的生物通过自然的或者人类活动有意或无意引入到另一个新环境，并对当地生态系统甚至经济社会的发展产生严重威胁的过程(Wanetal.,2017)。全球每年因外来物种入侵所导致的直接或者间接经济损失超过1.4万亿美元，占全球经济总量的比例高达5%(Engemanetal.,2010)。中国是外来物种入侵的重灾国，每年因外来物种入侵导致我国经济损失超过2千亿元(陈宝雄等，2020)。河北省靠近北京和天津，河北省生物入侵的防范和生态安全的建设是京津冀协同健康发展的重要保障。随着河北省自贸区的设立和交通设施的迅速发展，河北省的贸易往来必然加大(Chen,2018)，因此,探究影响河北省外来物种入侵的社会经济因素，并针对性地提出防控措施将有利于河北省外来物种的防范。但是，截至目前，相关研究报道还很少。因而，本研究在调查和分析外来物种入侵情况的基础上，通过分析社会经济因素与外来物种入侵之间的相关性，获知影响外来物种分布的主要经济和社会因素，并在此基础上，预测截至2023年外来入侵物种数量的变化情况，以期为经济社会发展背景下河北省外来物种入侵的风险预警及防控工作提供一定的对策和建议。

1 研究方法

1.1 数据来源

通过实地调查和查阅相关文献资料(鞠瑞亭等，2012；龙茹等，2008；庞立东等，2015；冼晓青等，2018)以及中国外来入侵物种数据库(www.chinaias.cn/wjPart/index.aspx)，获得河北省外来生物分布信息，整理河北省外来入侵生物名录，得到河北省2003、2007、2011、2015、2019年5个时间节点的外来入侵物种的种类及数量。

通过查询整理中国经济与社会发展统计数据库(tongji.cnki.net)和国家统计局(www.stats.gov.cn)数据，获得了改革开放以来河北省进口贸易总额、入境旅游人数和境内公路总公里数3个社会经济指标数据，因外来入侵物种数量是一个多年来连续的累积量，因而，对进口贸易总额、入境旅游人数和境内公路总公里数也采用累积值进行计算。分别得到了2003、2007、2011、2015、2019年5个时间节点的进口贸易总额、入境旅游人数和境内公路总公里数累积值。

1.2 外来物种数量与社会经济因素相关性分析

采用Pearson相关系数对进口贸易总额、入境旅游人数和境内公路总公里数3个社会经济因素与河北省外来物种数量进行相关性分析(冯建孟等，2010; 王国欢等，2017；吴晓雯等，2006)。Pearson相关系数通常用r来表示，r的取值范围位于-1～1。当r>0时，表明2个变量之间呈正相关关系；当r<0时,表明2个变量之间呈负相关关系；当r=0时,表明2个变量之间无相关性。|r|越接近于1，表示2个变量之间的相关性越强；|r|越接近于0，表示2个变量之间的相关性越弱。

1.3 外来物种数量预测拟合效果最佳模型的筛选

以各时间节点进口总额累积量为自变量、外来物种数量为因变量，使用SPSS软件进行曲线估计(陈凤新等，2020)，从线性、对数线性、逆线性、二次、三次、幂、S、增长、指数、Logistic和复合11种模型中选出拟合度最好的模型，利用该模型进行预测。

1.4 河北省外来物种预测

1.4.1 河北省进口贸易总额的预测 为得到河北省未来3年进口贸易额的变化情况，使用SPSS专家建模器对1978—2020年河北省进口贸易总额数据进行拟合，发现最优模型为简单指数平滑模型。并分别对因变量取自然对数和平方根，得到拟合度最优的为因变量取自然对数后的简单指数平滑模型。

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

式中，St为t时期的平滑值，yt为t时期的实际值，St-1为t-1时期的平滑值，a∈(0,1)。

1.4.2 河北省外来入侵物种的预测 将最优曲线模型的预测结果用于计算截至2023年进口贸易总额，然后代入曲线估计的最优模型，从而得到2023年河北省外来生物的数量。

2 结果与分析

2.1 河北省外来入侵物种基本概况

2.1.1 外来入侵物种的种类与数量 通过实地调查和查阅相关文献和中国外来入侵物种数据库，整理获得了河北省2003、2007、2011、2015、2019年5个时间节点的外来入侵物种的种类及数量。截至2019年底，河北省外来入侵物种293种，其中外来入侵植物220种，外来入侵动物73种，分别约占河北省外来入侵物种总数的75%和25%。外来入侵动物、植物及总数均呈现逐年增长的趋势且增幅较大(图1)。

图1 2003—2019年河北省外来入侵物种数

2.1.2 外来入侵物种的传入途径分析 如图2显示，各年各种情况下的外来入侵物种所占的比例大致相似。在已知的河北省外来入侵物种中，属于人类有意识的活动引入及贸易旅游等无意引入的物种所占的比例超过85%，这其中有超过50%的外来物种入侵是由人类有意识、有目的的活动传入的，其次是无意引入，占比超过30%。而自然侵入所占的比例最小。另外有10%左右的外来物种入侵方式不详。

图2 2003—2019年河北省外来物种入侵方式

2.2 社会经济因素影响河北省外来物种入侵的相关性分析

2.2.1 进口贸易总额与外来入侵物种相关性分析 绘制进口贸易总额与外来入侵物种数之间关系的散点图(图3)，基于SPSS 25软件对5个时间节点的进口贸易总额和外来入侵物种数这2个变量进行Pearson相关性分析，通过测算得到二者的相关性系数R2为0.977，显著性水平为0.004，P<0.01表明在0.01的水平下通过了显著性检验，且相关系数十分接近于1，说明进口贸易总额与外来入侵物种数之间存在着较强的正相关性。数据结果说明，随着进口贸易额的快速增加，外来入侵物种数量必将增加。

图3 2003—2019年河北省进口贸易总额与外来入侵物种数关系散点图

2.2.2 旅游人数与外来入侵物种相关性分析 通过对入境旅游人数和外来入侵物种数2个变量之间的关系进行Pearson相关性分析，发现二者的Pearson相关系数R2为0.974，显著性水平为0.005。P<0.01表明在0.01的水平下认为二者具有相关性，同时，Pearson相关系数接近于1，表明入境旅游人数与外来入侵物种数之间具有很强的正向相关关系。

图4 2003—2019年河北省入境旅游人数与外来入侵物种数关系散点图

2.2.3 河北省境内的公路公里数与外来入侵物种数的相关性分析 河北省境内的公路公里数包括省内高速、国道、省级、县级、乡级公路公里数。河北省境内的公路公里数与河北省外来入侵物种数2个变量进行线性相关分析表明(图5)，Pearson相关系数R2为0.905，P值为0.035，表明在0.05的显著性水平下河北省境内公路公里数与河北省外来入侵物种数具有很强的正向相关关系，即随着境内公路公里数的增加，外来入侵物种数也会增大。

图5 2003—2019年河北省境内公路公里数与外来入侵物种数关系散点图

由以上分析可知，社会经济因素与河北省的外来物种数量之间存在显著的正相关关系，且进口贸易总额与河北省外来物种数量之间的关联性最强。

2.3 拟合效果最佳模型筛选结果

通过研究，发现线性回归模型、对数线性回归模型、逆线性回归模型、二次线性回归模型、三次线性回归模型、幂回归模型、S型模型的显著性水平均小于0.05，表明这些模型能够用于拟合进口贸易总额累积值和外来入侵物种数量。进一步比较R2，发现三次线性回归模型的R2值最大，值为1，说明三次线性回归模型对进口贸易总额和外来入侵物种数量2个变量的拟合效果最好。因而选用三次线性回归模型来进行预测，其公式为：

y=β0+β1x+β2x2+β3x3(2)

其中，β0、β1、β2、β3均为参数，x表示进口贸易总额的累积值，y表示外来入侵物种数量。

3 河北省外来物种数量变化的预测分析

3.1 河北省进口贸易额变化的预测

基于因变量取自然对数后的简单指数平滑模型，其R2为0.948，表明可以对进口贸易总额的变化做出很好的预测。将河北省各年份的进口贸易额代入公式(1),得到的预测结果显示，2021年河北省的进口贸易总额为279.6604亿美元，2022年为286.0366亿美元，2023年为292.4166亿美元。进口贸易总额呈现不断增加的趋势，且增幅在逐渐加大。

3.2 河北省外来物种数量变化的预测

本研究发现，进口贸易总额与外来入侵物种数量之间显著相关，因而本研究在河北省进口贸易总额的预测数据的基础上预测河北省外来物种数量变化情况。

首先，基于预测得出的2021、2022和2023年的河北省进口贸易总额，经过加总计算得出2023年河北省进口贸易总额为3941.1379亿美元。然后，将2023年进口贸易总额带入公式(2)三次线性回归模型中进行预测，最终得出：到2023年，河北省的外来入侵物种数将达到300～400种，约为367种，与2019年相比增长74种，但增速在逐渐放缓。

4 讨论

人类活动导致的物种迁移打破了生物地理屏障，使其从原产地扩散到其他区域(Capinhaetal.,2015; van Kleunenetal.,2015)，对入侵地的生态和经济造成严重危害。本研究表明，河北省外来入侵物种数呈现逐年增长的趋势，且在各年的外来入侵物种中超过85%是由人类活动引入的。如来源于南美洲的恶性杂草黄顶菊FlaveriabidentisKuntze和假高粱Solghumhaleponse(L.)Pers.均为无意引进河北省(郑志鑫等，2018)。因此，相关部门应加强对人类活动有意引入外来入侵物种的监管力度，对于用作农林牧副渔生产和经营需要而引入的外来物种，除要加强对生物安全的宣传教育外，还要建立和完善外来风险评估机制，加强对于引种的监管和追踪调查。河北省政府要加大财政支持力度，加快建立完善的河北省外来入侵物种信息网站，定期报告并公开生物入侵年鉴，为监测预警及相关研究工作的开展提供数据支持。

贸易网络是影响外来物种分布的重要因素。Earlyetal.(2016)、Painietal.(2016)和Seebensetal.(2015)等研究表明，贸易和交通网络是外来物种传播的重要途径，已有研究明确了外来生物的入侵概率与进出口额之间的相关性(Essletal.,2011; Hulme,2009; Westphaletal.,2008)。2019年国务院公布相关方案，在河北省新设河北自贸区，实施范围119.97 km2，涵盖雄安、正定、曹妃甸以及大兴机场4个片区，河北省自贸区的建设和实施为外来物种的传入和传播提供了更多的机会。

由于不同地区经济发展水平和气候环境因素不同，影响其外来物种分布的主要因素则不同(俞红等，2011)。因而，获知不同地区影响外来物种分布的主要经济因素对加强该地区外来物种的防控具有重要意义。本研究表明,河北省进口贸易总额、入境游总人数和境内公路公里数与外来入侵物种数之间都表现出显著的正相关关系。应针对影响外来物种分布的经济因素，采取相应对策进行防控。随着雄安新区的快速建设及河北省对外交通运输条件的不断完善，河北省进出口贸易额以及国际间旅游等人员流动会不断增加，河北省外来入侵物种种类和数量也将呈现出不断增加的趋势。

首先，加强自贸区和港口外来物种的检测，改进随货物进口贸易无意引入外来入侵物种的检测手段。一方面，要积极完善和规范检验检疫制度，并规定需在贸易合同中注明外来物种入侵的相关条款。另一方面，通过电子政务、“一站式”服务等简化政务流程的同时不能减轻防控力度，利用当前基于互联网、大数据、云计算和区块链的新一代的信息产业，建立和完善对进口货物的网络检查追踪体系，完善进出口检验检疫设备，快速准确地完成检验检疫，适应社会经济发展背景下日益频繁的国际贸易的需要(张明如等，2009)。

其次，加强正定机场入境旅游人员携带物品的检测。要增加检验检疫人员职业技能和素质培训；提高宣传力度，增强人们的防控意识，并严格检查出入境流通人员等。同时，进一步完善入境后的检疫工作，加大宣传力度，完善相关防控措施。另外，船舶压载水中携带有海洋浮游生物，要加强对港口附近近海地区的监控力度以及船舶压载水的管理，及时发现疫情并采取措施抑制外来入侵物种的繁衍和扩散，将影响降到最低。

第三，加强随交通工具无意引入外来入侵物种的监测和宣传力度，特别是对陆域廊道外来物种的监测。如果某地发现了外来入侵物种，需要对其百公里范围内公路加强监测，防止其进一步扩散。

最后，加快完善河北省外来入侵物种的数据信息库以及与河北省经济关系密切的地区和国家外来入侵物种的数据信息库，加强省际间和国际间合作，共同应对有害生物。