楊勝龍, 范秀梅, 唐峰華, 程田飛, 樊偉

阿拉伯海鮐魚漁場時空分布及其與海洋環(huán)境的關(guān)系

楊勝龍1, 2, 范秀梅1,2, 唐峰華1,2, 程田飛1,2, 樊偉1,2

1. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所, 農(nóng)業(yè)部遠(yuǎn)洋與極地漁業(yè)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 200090;2. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)資源與遙感信息技術(shù)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室, 上海 200090

采用2016—2017年中國印度洋圍拖網(wǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和同期的海表溫度、葉綠素、表層海流和海面高度數(shù)據(jù), 繪制了阿拉伯海鮐魚圍網(wǎng)月平均單位捕撈努力量漁獲量(CPUE)和環(huán)境因子空間疊加圖, 分析鮐魚漁場與海洋環(huán)境因子之間關(guān)系, 采用頻次分析和經(jīng)驗(yàn)累積分布函數(shù)計算鮐魚漁場最適宜的海洋環(huán)境區(qū)間。結(jié)果表明, 該海域月平均CPUE呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢; 圍網(wǎng)漁場漁汛主要在東北季風(fēng)期間, 從10月到翌年3月; 作業(yè)漁場重心分布在59°—62°E、13°—17°N, 具有明顯的月變化, 基本呈現(xiàn)西南移動趨勢。空間上, CPUE 分布在西邊界流速較大的海域右側(cè), 在海流最大值和最低值中間區(qū)域。在印度洋東北季風(fēng)期間, 阿拉伯海圍網(wǎng)鮐魚漁場適宜海表溫度在25~28℃; 葉綠素濃度在0.2~0.5mg·m–3; 表層海流在0.05~0.25m·s–1; 海表高度0.2~0.35m。

鮐魚; 阿拉伯海; 海表環(huán)境; 漁場

鮐魚屬于大洋暖水性中上層魚類, 分布在印度洋、太平洋和大西洋溫帶和亞熱帶大陸架及其鄰近海域(朱國平等, 2011;李顯森等, 2018)。鮐魚是中國近海一種重要的經(jīng)濟(jì)魚種, 也是我國海洋漁業(yè)的重要組成部分。1990年代后我國鮐魚年產(chǎn)量維持在30萬t水平, 年波動在1.8萬~2.3萬t。有關(guān)近海鮐魚研究非常多, 研究表明近海鮐魚的資源豐度和空間分布特征與環(huán)境變量有著密切的關(guān)系(Yatsu et al, 2005; Yukami et al, 2009; 郭愛等, 2018), 證實(shí)海表溫度、海面高度、海流、葉綠素和沿岸水團(tuán)等海洋環(huán)境對近海鮐魚資源漁場變動有重要影響(鄭波等， 2008；李綱等, 2009; Li et al, 2014; 蘇杭等, 2015; 易煒等, 2017), 并開發(fā)了漁場預(yù)報模型(高峰等, 2015)。

2015年我國圍網(wǎng)漁船開始在北印度洋進(jìn)行圍網(wǎng)探捕作業(yè), 開發(fā)了阿拉伯海公海圍網(wǎng)漁場, 捕撈澳洲鮐。產(chǎn)量從2015年的2573 t 到2017年的3.4 萬t。阿拉伯澳洲鮐最早發(fā)現(xiàn)于1993年(Gopakumar et al, 1993)印度西南沿海, 隨后在紅海、亞丁灣和阿曼灣等也被發(fā)現(xiàn)(Baker et al, 1998)。目前有關(guān)阿拉伯海鮐魚的研究報道極少, 蘇聯(lián)學(xué)者發(fā)表了一篇阿拉伯海鮐魚生物學(xué)分析報告(Peohk, 2015)。

我國以前未在該海域進(jìn)行鮐魚作業(yè), 沒有開展相關(guān)研究。為更好地了解和可持續(xù)利用阿拉伯海鮐魚資源, 本文采用近年我國在阿拉伯海的鮐魚生產(chǎn)捕撈數(shù)據(jù), 結(jié)合海表溫度、葉綠素濃度、海流和海面高度等衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù), 分析鮐魚漁場時空變動及其與表層環(huán)境關(guān)系, 為我國圍網(wǎng)漁業(yè)在該地區(qū)的生產(chǎn)作業(yè)提供技術(shù)支撐。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 漁獲數(shù)據(jù)

鮐魚漁獲數(shù)據(jù)來自于2016—2017年我國在印度洋從事拖圍網(wǎng)生產(chǎn)作業(yè)捕撈數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包括下網(wǎng)時間、作業(yè)經(jīng)度、作業(yè)緯度、作業(yè)時期、日產(chǎn)總產(chǎn)量、主要魚種產(chǎn)量和作業(yè)網(wǎng)次。由于2016—2017年, 大部分作業(yè)區(qū)域在阿拉伯海海域, 因此本文采用阿拉伯海域數(shù)據(jù), 范圍為: 10°—25°N, 50°—80°S。

1.2 海表遙感數(shù)據(jù)

采用Aqua/MODIS月平均的海表溫度(sea surface temperature, SST)和葉綠素 (chlorophyll a, Chl a)產(chǎn)品數(shù)據(jù), 精度為(1/12)°(約8km), 數(shù)據(jù)下載于網(wǎng)站https://oceanwatch.pifsc.noaa.gov/。月平均的表層海流(sea surface current)和海面高度(sea surface height) 產(chǎn)品數(shù)據(jù)來自于CMEMS的預(yù)報數(shù)據(jù), 精度為(1/12)°(約8km)。

1.3 分析方法

1.3.1 單位捕撈努力漁獲量

單位捕撈努力漁獲量(catch per unit effort, CPUE)CPUE計算公式為:

CPUE=(1)

其中,為0.5×0.5網(wǎng)格內(nèi)月總的漁獲量,為0.5×0.5網(wǎng)格內(nèi)月總的作業(yè)總網(wǎng)次, 月平均CPUE單位為t·網(wǎng)–1。計算所有CPUE的平均值、均方差和四分位數(shù)(Q1—Q4)。大于Q3的CPUE稱為高值CPUE, 即認(rèn)為CPUE較高, 而其所屬漁區(qū)定義為中心漁場。

1.3.2 漁場重心

計算公式為:

1.3.3 適宜環(huán)境區(qū)間

阿拉伯海鮐魚漁場最適宜的表層環(huán)境參數(shù)分別通過頻次分析和經(jīng)驗(yàn)累積分布函數(shù)(ECDF)得到(Perry et al, 1994; Andrade et al, 1999; Zainuddin et al, 2008)。計算與高值CPUE對表層環(huán)境參數(shù)的平均值和均方差及適宜表層環(huán)境參數(shù)區(qū)間; 采用非數(shù)統(tǒng)計K-S(Kolmogorov-Smirnov)檢驗(yàn)方法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn), 檢驗(yàn)方法為分別計算4個表層環(huán)境變量和中心漁場CPUE累積頻度曲線, 求出K-S檢驗(yàn)的統(tǒng)計量, 并作顯著性檢驗(yàn)。累積分布曲線方程式和統(tǒng)計量計算公式如下:

2 研究結(jié)果

2.1 漁獲量分析

2016年阿拉伯海燈光圍網(wǎng)鮐魚年產(chǎn)量為2.56萬t, 2017年為3.4萬t, 年產(chǎn)量增長較快。圖1表明阿拉伯海鮐魚月產(chǎn)量從10月到翌年3月產(chǎn)量都較高, 期間各月鮐魚總產(chǎn)量均超過7000t。11月阿拉伯海燈光圍網(wǎng)鮐魚產(chǎn)量最大, 月總產(chǎn)量超過1.1萬t。CPUE高值出現(xiàn)在東北季風(fēng)期間。CPUE最大值出現(xiàn)在2月(每網(wǎng)6.44t)。第二季度(4—6月)和第三季度(7—9月)總產(chǎn)量和CPUE逐漸變低, 其中6—7月沒有捕撈產(chǎn)量, 8月總產(chǎn)量在100t, CPUE為1 t·網(wǎng)–1。

圖1 2016—2017阿拉伯海鮐魚月平均產(chǎn)量和CPUE

2.2 漁獲重心變化

2016—2107年阿拉伯公海鮐魚CPUE重心有明顯的月份變化(圖2)。6—7月幾乎沒有作業(yè), 沒有重心。8—9月開始在阿拉伯海捕撈作業(yè), 捕撈作業(yè)重心在CPUE重心在60°30′E、15°N附近。10月作業(yè)漁場重心向東北移動到61°30′E、16°N附近區(qū)域。11月作業(yè)漁場重心到達(dá)全年最北端, 之后作業(yè)漁場重心向西南方向移動, 直到2月。這期間中心移動方向與表層海流方向相同。3月作業(yè)漁場重心向南稍微轉(zhuǎn)移, 4—5月作業(yè)漁場重心開始向東轉(zhuǎn)移。

圖2 2016—2017阿拉伯海鮐魚漁場重心月變化圖

2.3 鮐魚漁場與海表溫度關(guān)系

在印度洋東北季風(fēng)期間, 阿拉伯海各月海表溫度空間分布有明顯差異(圖3)。時間上, 燈光圍網(wǎng)鮐魚作業(yè)漁場的海表溫度呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢。11月到翌年3月, 作業(yè)漁場區(qū)的海表溫度在25.5~28℃, 燈光圍網(wǎng)鮐魚CPUE較高(圖1)。與此同時, 在海表溫度超過29℃區(qū)域幾乎沒有漁獲。4—5月, 阿拉伯海的海表溫度升高, 大部分海域的海表溫度超過29℃。與此同時, CPUE值逐漸變小(圖1)。9月作業(yè)區(qū)域的海表溫度在27℃, 但CPUE值普遍變小, 沒有形成漁場。

SST與高值CPUE離散圖(圖4)表明, 高值CPUE頻數(shù)分布呈現(xiàn)雙峰特征。高值CPUE出現(xiàn)在25~31℃之間,平均SST為27.7℃, 眾數(shù)出現(xiàn)在26~28.5℃ (72%)。鮐魚作業(yè)網(wǎng)次變化和高值CPUE相似, 大部分燈光圍網(wǎng)作業(yè)集中在26~28.5℃(76.7%)。在30~31℃區(qū)間, 高值CPUE和圍網(wǎng)作業(yè)網(wǎng)次呈現(xiàn)第二次峰值分布。

2.4 鮐魚漁場與葉綠素關(guān)系

印度洋東北季風(fēng)期間, 葉綠素高值空間分布大體呈緯向特征(圖5)。12月開始, 葉綠素高值空間從阿拉伯海北部向南部覆蓋, 3月高值覆蓋區(qū)域向北部收縮。空間上, 全年CPUE分布隨著葉綠素高值區(qū)域的緯向變動而南北移動。在CPUE高的月份, 鮐魚CPUE出現(xiàn)在葉綠素高值區(qū)域外圍, 介于葉綠素高值和低值之間, 在0.3~0.5mg·m–3; 而在CPUE低值的4—5月, 對應(yīng)的葉綠素濃度值小于0.3mg·m–3。

圖3 2016—2017年阿拉伯海鮐魚月平均CPUE(圓圈, 單位: t·網(wǎng)–1)和海表溫度(色塊, 單位: ℃)空間疊加圖

圖4 2016—2017年阿拉伯海鮐魚月平均CPUE與海表溫度關(guān)系圖 a. 散點(diǎn)圖; b. 頻次圖

Chla與高值CPUE離散圖(圖6)表明, 高值CPUE出現(xiàn)在0.05~1.3mg·m–3之間,平均Chla為0.37mg·m–3, 眾數(shù)出現(xiàn)在0.1~0.5mg·m–3(78%)。高值CPUE呈現(xiàn)雙峰分布特征, 第一個波峰在0.1mg·m–3, 第二個波峰在0.3~0.35mg·m–3。鮐魚作業(yè)網(wǎng)次變化和高值CPUE相似, 但分布比CPUE要偏右。大部分燈光圍網(wǎng)作業(yè)集中在0.1~0.5mg·m–3(79%)，在0.3~0.4mg·m–3。區(qū)間內(nèi)作業(yè)網(wǎng)次頻數(shù)最高。

圖5 2016—2017年阿拉伯海鮐魚月平均CPUE(單位: t?網(wǎng)–1)和葉綠素(色塊, 單位: mg·m–3)空間疊加圖

圖6 2016—2017年阿拉伯海鮐魚月平均CPUE與葉綠素濃度關(guān)系 a. 散點(diǎn)圖; b. 頻次圖

2.5 鮐魚漁場與表層海流關(guān)系

阿拉伯海西部表層海流大于東部, 各月變化也更明顯(圖7)。9月到翌年3月, 阿拉伯海西邊界海流流速和覆蓋面積呈現(xiàn)由大到小趨勢。與此同時, CPUE多分布在西邊界流速較大海域的右側(cè), 多呈徑向分布在高值區(qū)和低值區(qū)中間區(qū)域。漁場區(qū)表層海流小于0.1 m·s–1的4、5月和表層海流大于0.3 m·s–1的9月, 月平均CPUE較小。

表層海流與高值CPUE離散圖(圖8)表明, 高值CPUE出現(xiàn)在0.0~0.6m·s–1之間,平均海流為0.19m·s–1, 眾數(shù)出現(xiàn)在0.05~0.25m·s–1(84.3%)。鮐魚作業(yè)的網(wǎng)次出現(xiàn)范圍要比CPUE區(qū)間偏右, 大部分作業(yè)集中在0.1~0.3m·s–1(90%)。

圖7 2016—2017年阿拉伯海鮐魚月平均CPUE(單位: t?網(wǎng)–1)和表層海流(色塊, 單位: m·s–1)空間疊加圖

圖8 2016—2017年阿拉伯海鮐魚月平均CPUE與海流關(guān)系 a. 散點(diǎn)圖; b. 頻次圖

2.6 鮐魚漁場與海面高度關(guān)系

全年阿拉伯海西部海面高度小于東部, 海面高度出現(xiàn)在印度西南沿岸及外圍海域(圖9)。在CPUE高值月份, 漁場區(qū)域海面高度在0.3m左右。從4月開始, 隨著漁場區(qū)的海面高度變大, 月平均CPUE值開始呈下降趨勢。

SSH與CPUE離散圖(圖10)表明, CPUE出現(xiàn)在0.1~0.55m之間,平均SSH為0.28m, 眾數(shù)出現(xiàn)在0.2~0.4m(81%)。鮐魚作業(yè)的網(wǎng)次出現(xiàn)范圍要比CPUE區(qū)間偏右, 大部分作業(yè)集中在0.25~0.45m (90.2%)。

圖9 2016—2017年阿拉伯海鮐魚月平均CPUE(圓圈, 單位: t·網(wǎng)–1)和海面高度(色塊, 單位: m)空間疊加圖

圖10 2016—2017年阿拉伯海鮐魚月平均CPUE與海面高度關(guān)系 a. 散點(diǎn)圖; b. 頻次圖

2.7 K-S檢驗(yàn)

圖11 圍網(wǎng)CPUE和海表溫度(a)、葉綠素濃度(b)、海流(c)、海面高度(d)的關(guān)系

3 討論與分析

3.1 漁場分布特征及其影響因素

海表溫度對鮐魚的洄游、生殖和產(chǎn)卵有直接影響, 是影響鮐魚漁場形成最為關(guān)鍵的環(huán)境因子(Yatsu et al, 2005; 易煒等, 2017) , 東海鮐魚每年春、夏季向東海北部和黃海洄游產(chǎn)卵和索餌, 我國東海鮐魚燈光圍網(wǎng)漁場由南向北逐漸轉(zhuǎn)移到黃海(朱國平等, 2011)。阿拉伯海葉綠素濃度對中上層魚類資源分布有重要影響(Madhupratap et al, 1994, 2001)。海面高度和海流有關(guān), 海流的聚合和輻散會導(dǎo)致海面高度的上升和下降, 形成漁場。本文選擇上述幾個表層環(huán)境因子是合理的。

在阿拉伯海, 燈光圍網(wǎng)鮐魚漁汛期從10月開始, 到次年3月結(jié)束。漁場重心從第4季度的61°E以東、15°30′N以北海域向西南方向移動到第1季度的59°E和13°30′N附近海域。期間, 圍拖網(wǎng)作業(yè)漁區(qū)的海表溫度呈逐漸下降趨勢, 但變化不大(Rao et al, 1996), 在26~28℃之間(圖3)。同期圍拖網(wǎng)作業(yè)漁區(qū)始終分布在靠近葉綠素濃度最高值的外圍, 在0.3 mg·m–3海域附近(圖5)。阿拉伯海西北海域葉綠素濃度全年要高于東部海域, 尤其是阿曼海灣附近海域(Piontkovski et al, 2012), 這可能是圍網(wǎng)作業(yè)漁場在阿拉伯海中部偏西區(qū)域的原因。

水團(tuán)對鮐魚的空間分布有重要影響(楊紅等, 2001)。東海鮐魚中心漁場隨著臺灣暖流水舌鋒的進(jìn)退而移動(苗振清, 1993), 位于海面高度極大值和極小值交匯海域(李綱等, 2009)。在阿拉伯海, 燈光圍網(wǎng)鮐魚作業(yè)漁場多出現(xiàn)在強(qiáng)弱海流交匯處右側(cè), 呈徑向分布特征, 在海面高度的高值和低值中間區(qū)域。隨著表層海流強(qiáng)的覆蓋區(qū)域向本文研究區(qū)域的西南部收縮, 并伴隨著0.3mg·m–3海域的緯向變化, 圍拖網(wǎng)作業(yè)漁場重心向西南方向移動, 方向與同期表層海流相同。在東北季風(fēng)期間, 作業(yè)漁場適宜海表溫度在27~30℃、葉綠素0.2~0.5mg·m–3、表層海流0.05~0.25m·s–1和海表高度0.2~0.35m, 漁場適宜環(huán)境分布和中國東海鮐魚研究結(jié)果吻合(李綱等, 2009)。

4月開始, 阿拉伯海的海表溫度持續(xù)上升, 5月在阿拉伯海南部形成暖池(>29.5℃)(Rao et al, 1996); 同期圍拖網(wǎng)作業(yè)漁區(qū)葉綠素濃度快速降低。西南季風(fēng)期間, 較強(qiáng)的、水汽充沛的西南季風(fēng)代替了東北季風(fēng), 在阿拉伯海形成反氣旋型環(huán)流, 阿拉伯海的海表層海流變大(Rao et al, 1996; Valsala, 2009), 海面高度相比東北季風(fēng)期間變高(Prasanna Kumar et al, 1998)。在圍拖網(wǎng)作業(yè)漁區(qū), 表層海流值偏低, 海面高度值升高, 同期伴隨隨著葉綠素濃度和表層海流速度的下降以及海面高度和海表溫度值的升高, 4—5月燈光圍拖網(wǎng)CPUE逐漸變小, 漁場重心向東移動。6月沒有作業(yè), 作業(yè)漁場消失。9月作業(yè)區(qū)域葉綠素濃度較高, 鮐魚開始洄游此處索餌, 但在索馬里海流的作用下, 作業(yè)區(qū)域的海表溫度小于26℃, CPUE同樣非常低。

3.2 鮐魚漁場季節(jié)性原因

目前沒有有關(guān)阿拉伯海鮐魚漁場季節(jié)性變化研究文獻(xiàn), 也未見阿拉伯海鮐魚生殖洄游研究報道。在坦桑尼亞的桑給巴爾島的羽鰓鮐產(chǎn)量也是東北季風(fēng)時高、西南季風(fēng)時低(Mwebaza-Ndawula, 1990)。印度沿岸的羽鰓鮐產(chǎn)量在第3、4季度高, 在第1、2季度產(chǎn)量變低, 3—5月經(jīng)常沒有漁獲(Madhupratap et al, 1994, 2001)。研究推斷羽鰓鮐在西南季風(fēng)期間在近岸產(chǎn)卵, 7—8月為產(chǎn)量盛期; 在東北季風(fēng)期間到外海進(jìn)行覓食(Mwebaza-Ndawula, 1990; Madhupratap et al, 1994, 2001)。阿拉伯海鮐魚漁場季節(jié)性變化出現(xiàn)可能與鮐魚的產(chǎn)卵和索餌洄游有關(guān)。東北季風(fēng)期間適宜的海表溫度、較充足的餌料適宜阿拉伯海鮐魚覓食。夏季季風(fēng)期間, 在表層海洋環(huán)境超出阿拉伯海鮐魚適宜棲息范圍情況下, 4—5月阿拉伯海鮐魚也可能從深水層向近海洄游。

上述推斷需要進(jìn)一步積累科研數(shù)據(jù), 采集更多的鮐魚數(shù)據(jù), 分析阿拉伯海鮐魚生物學(xué)特征, 了解其洄游習(xí)性, 這將有助于更好地了解該海域的漁汛變動。

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Relationship between spatial-temporal distribution ofand environmental factors in the Arabian Sea

YANG Shenglong, FAN Xiumei, TANG Fenghua, CHEN Tianfei, FAN Wei

1. Key Laboratory of Oceanic and Polar Fisheries, Ministry of Agriculture and Rural Affairs; East China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Shanghai, 200090, China;2. Key and Open Laboratory of Remote Sensing Information Technology in Fishing Resource, East China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Shanghai 200090, China;

Satellite-based oceanographic data of sea surface temperature (SST), sea surface chlorophyll-a concentration (Chla), sea surface current (SSC), and sea surface height (SSH) together with purse seine catch data of Chinese purse fishing boats during 2016-2017 were used to investigate the relationship between the fishing grounds of spotted mackerel (and environmental factors in the Arabian Sea. Empirical cumulative distribution function and high catch data analyses were used to calculate preferred ranges of the four oceanographic factors. Results indicated that average CPUE (catch per unit effort) decreased from February to May, and then increased until December. The purse seine fishing season is mainly during the northeast monsoon from October to March of the following year. The gravity of fishing grounds is distributed between 59°-62°E and 13°-17°N, and shows monthly variation, mainly presenting a southwest movement trend. The CPUEs were observed along the high value area of SSC in the north-south direction, and located between the high and low value areas of SSH. The optimum ranges of SST, Chla, SSC, and SSH were 26–28℃, 0.15–0.5 mg·m–3, 0.05–0.25m·s–1s, and 0.2–0.35 m, respectively.

; Arabian Sea; sea surface environmental; fishing grounds

date: 2018-10-16;

date: 2019-02-27.

The Special Funds of Basic Research of Central Public Welfare Institute (2016Z01-02); the research was supported by The Chinese National Natural Science Foundation (41606138); the Fund of Key Laboratory of Open-Sea Fishery Development, Ministry of Agriculture, P. R. China(LOF 2018-01); Central Public-interest Scientific Institution Basal Research Fund, CAFS ( 2018HY- XKQ0305)

FAN Wei, fanwee@126.com

S931.4; P735

A

1009-5470(2019)04-0091-10

10.11978/2018106

http://www.jto.ac.cn

2018-10-16;

2019-02-27。

孫淑杰編輯

中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(2016Z01-02); 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41606138); 農(nóng)業(yè)部外海漁業(yè)開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(LOF 2018-01); 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(2019GH02、2018HY-XKQ0305)

楊勝龍(1982—), 男, 碩士, 助研, 主要從事海洋生態(tài)學(xué)研究, E-mail: ysl6782195@126.com

樊偉, fanwee@126.com

Editor: SUN Shujie