崔國(guó)辰朱文斌戴乾李哲盧占暉劉連為朱海晨

(1.浙江海洋大學(xué)海洋與漁業(yè)研究所 舟山 316021;2.浙江省海洋水產(chǎn)研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部重點(diǎn)漁場(chǎng)漁業(yè)資源科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站浙江省海洋漁業(yè)資源可持續(xù)利用技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 舟山 316021)

0 引言

鮐魚(yú)(Scomber japonicus)屬中上層暖水性魚(yú)類(lèi),廣泛分布于西北太平洋[1]。鮐魚(yú)產(chǎn)量的年際波動(dòng)較大:我國(guó)鮐魚(yú)產(chǎn)量自20 世紀(jì)80 年代初期的5萬(wàn)t增至2018年的43萬(wàn)t[2-3];北太平洋鮐魚(yú)產(chǎn)量從1996年的160萬(wàn)t降至2002年的87萬(wàn)t,并在2008年反彈至140萬(wàn)t[4]。鮐魚(yú)以蝦類(lèi)和橈足類(lèi)生物為食并為大眼金槍魚(yú)(Thunnus obesus)等魚(yú)類(lèi)提供食物[5-6],在海洋生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位。

目前針對(duì)西北太平洋鮐魚(yú)分布與環(huán)境關(guān)系的研究數(shù)據(jù)均較早,而基于近年數(shù)據(jù)的研究報(bào)道較少。Кундиус等[7]提出親潮和黑潮交匯形成的流隔對(duì)于鮐魚(yú)的移動(dòng)具有限制作用,因此魚(yú)群常集中于黑潮暖流一側(cè);沈惠民等[8]根據(jù)1973—1981年的統(tǒng)計(jì)資料,提出鮐魚(yú)在水溫變動(dòng)較小的年份獲得高產(chǎn);武勝男等[9]基于1987—2012年的漁業(yè)數(shù)據(jù)建立鮐魚(yú)預(yù)報(bào)模型,發(fā)現(xiàn)與“厄爾尼諾”和南方濤動(dòng)現(xiàn)象相比,太平洋年代際振蕩和北極濤動(dòng)對(duì)鮐魚(yú)的影響更為劇烈。由于西北太平洋氣候變動(dòng)的周期較短[10],結(jié)合近年相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)該海域鮐魚(yú)進(jìn)行研究更有助于了解最新的資源狀況。

本研究基于2017年西北太平洋燈光敷網(wǎng)漁撈日志和同期海洋環(huán)境衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),分析該海域鮐魚(yú)漁場(chǎng)的時(shí)空分布及其與環(huán)境因子的關(guān)系,為我國(guó)可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源提供思路和依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究的漁業(yè)數(shù)據(jù)來(lái)源于2017年浙江欣海遠(yuǎn)洋漁業(yè)有限公司的“欣海1205”號(hào)和“欣海1227”號(hào)2艘漁船的漁撈日志,包括作業(yè)日期、作業(yè)位置(圖1)、投網(wǎng)次數(shù)、捕撈產(chǎn)量和分品種產(chǎn)量等內(nèi)容?！靶篮?205”號(hào)長(zhǎng)為50.95 m、寬為8.30 m,主機(jī)功率為1 155 kW;“欣海1227”號(hào)長(zhǎng)為50.60 m、寬為8.00 m,主機(jī)功率為1 104 kW。由于2艘漁船的網(wǎng)具主尺寸同為220 m×245 m,將其漁業(yè)數(shù)據(jù)合并處理。

圖1 西北太平洋鮐魚(yú)作業(yè)漁場(chǎng)

海洋環(huán)境數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)的Ocean Data(https://oceandata.sci.gsfc.nasa.gov),時(shí)間分辨率為月,空間分辨率為9 km。

2 研究方法

2.1 產(chǎn)量重心

以產(chǎn)量重心的變化反映漁場(chǎng)的變化,計(jì)算公式為[11]:

式中:X和Y分別表示產(chǎn)量重心的經(jīng)度和緯度;Ci表示第i次作業(yè)的產(chǎn)量;Xi和Yi分別表示第i次作業(yè)的經(jīng)度和緯度;j表示作業(yè)次數(shù)。

2.2 單位捕撈努力量漁獲量(CPUE)

將產(chǎn)量數(shù)據(jù)按照0.5°×0.5°劃分單元格,以便于數(shù)據(jù)疊加。利用名義CPUE 反映產(chǎn)量[12],計(jì)算公式為:

式中:Ci表示單元格內(nèi)第i天的產(chǎn)量;n表示每個(gè)月的作業(yè)天數(shù)。

以四分位數(shù)為節(jié)點(diǎn),將各單元格的CPUE 劃分為不同級(jí)別。由于作業(yè)漁場(chǎng)的葉綠素濃度差異并不明顯,須進(jìn)行對(duì)數(shù)變換。

2.3 環(huán)境因子對(duì)CPUE的影響

建立以CPUE 為非獨(dú)立變量,以海表溫度(SST)、葉綠素a濃度(Chl-a)、經(jīng)度(Lon)和緯度(Lat)為解釋變量的GAM 模型:

式中:ε表示誤差項(xiàng);S表示自然立方樣條平滑。

利用P值和F值檢驗(yàn)影響因子的重要性:F值越大,因子越重要;P值越小,結(jié)果越顯著[13]。將GAM 模型上下95%的置信區(qū)間虛實(shí)線最接近的部分定義為作業(yè)漁場(chǎng)的最適宜環(huán)境范圍[14]。

本研究采用SPSS 21.0軟件計(jì)算CPUE四分位數(shù),采用Excel 2016 軟件計(jì)算產(chǎn)量重心,采用Arcgis 10.2軟件繪制作業(yè)漁場(chǎng)和環(huán)境因素圖,采用R 語(yǔ)言分析GAM 模型,采用Auto CAD 2019軟件繪制產(chǎn)量重心分布圖。

3 研究結(jié)果

3.1 產(chǎn)量和CPUE

2017年西北太平洋鮐魚(yú)產(chǎn)量和CPUE 的波動(dòng)較為明顯(圖2)。

由圖2可以看出:鮐魚(yú)產(chǎn)量隨季節(jié)更替而變化,呈先上升再下降的趨勢(shì),其中7月最高(662.58 t),12月最低(46 t);CPUE的范圍為5.76～13.13 t/d,其中9月最高,5月最低,7-10月均超過(guò)10 t/d。

圖2 產(chǎn)量和CPUE

3.2 產(chǎn)量重心

2017年西北太平洋鮐魚(yú)產(chǎn)量重心的月際變化較明顯(圖3)。

圖3 產(chǎn)量重心

由圖3可以看出,產(chǎn)量重心先向NE 方向推進(jìn),自9月向SW 方向折回。經(jīng)度方向產(chǎn)量重心的分布范圍為146°-155°E,其中4-9月向E 方向推進(jìn),9-12月向W 方向折回,7-10月的距離較近,4月與9月的距離最遠(yuǎn);緯度方向產(chǎn)量重心的分布范圍為36°-44°N,其中4-9 月向N方向推進(jìn),9-12月向S方向折回,4月與9月的距離最遠(yuǎn)。

由于7-10 月的產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的74%(圖2),以此階段的產(chǎn)量重心位置代表作業(yè)漁場(chǎng)位置。

3.3 SST和Chl-a

由于作業(yè)漁場(chǎng)大多位于海洋鋒帶附近海域,SST 的時(shí)空分布存在差異,即在時(shí)間上呈先上升再下降的趨勢(shì),在空間上低緯度高于高緯度。作業(yè)漁場(chǎng)SST 的范圍為:4 月為9.8℃～12.7℃,5 月為10.2℃～15.2℃,6 月為10.4℃～15.0℃,7 月為14.3℃～17.2℃,8 月為16.7℃～19.2℃,9 月為12.5℃～14.8℃,10 月為13.3℃～16.7℃,11 月為11.7℃～13.7℃,12月為9.4℃～13.4℃。

作業(yè)漁場(chǎng)Chl-a高值的空間分布呈經(jīng)向特征,且西部海域比東部海域高。在空間上全年CPUE 隨Chl-a高值區(qū)的經(jīng)向變動(dòng)而東、西移動(dòng),作業(yè)漁場(chǎng)常集中于Chl-a高值區(qū)的外圍。作業(yè)漁場(chǎng)Chl-a的范圍為:4 月為0.36～0.57 mg/m3,5 月 為0.36～0.69 mg/m3,6月為0.44～0.77 mg/m3,7月為0.43～0.80 mg/m3,8月為0.50～0.82 mg/m3,9月為0.61～1.04 mg/m3,10 月為0.80～1.25 mg/m3,11 月 為0.38～0.57 mg/m3,12月為0.38～0.59 mg/m3。

綜上所述,作業(yè)漁場(chǎng)7 月的產(chǎn)量最高,8 月的SST 最高,9月的CPUE最高,10月的Chl-a最高。

3.4 GAM 模型

根據(jù)GAM 模型的分析結(jié)果,作業(yè)漁場(chǎng)最適宜的SST 范圍為14℃～16℃,最適宜的Chl-a范圍為0.4～1.0 mg/m3,緯度集中分布于42°-44°N,經(jīng)度集中分布于152°-154°E。

根據(jù)GAM 模型的檢驗(yàn)結(jié)果(表1),各影響因子在CPUE上的回歸均不顯著(P＞0.05)。

表1 各影響因子與CPUE的GAM 模型檢驗(yàn)

4 討論

4.1 產(chǎn)量和CPUE的月際變化

鮐魚(yú)產(chǎn)量于4-7月持續(xù)增加。一方面,作業(yè)天數(shù)延長(zhǎng),其中7月的作業(yè)天數(shù)長(zhǎng)達(dá)59 d,而產(chǎn)量基本與作業(yè)天數(shù)呈正相關(guān)(圖4);另一方面,太平洋的鮐魚(yú)于4-6月產(chǎn)卵,后向NE 方向洄游育肥[15],期間個(gè)體不停生長(zhǎng),同時(shí)補(bǔ)充群體持續(xù)加入。10月后鮐魚(yú)產(chǎn)量大幅下降,可能是不同海域的資源量存在差異,因?yàn)闈O船7-10 月在43°N 附近海域作業(yè),而11-12月在40°N 附近海域作業(yè)。

圖4 作業(yè)天數(shù)

CPUE于4-5 月較低,而7-10 月均超過(guò)10 t/d。漁船于春季從國(guó)內(nèi)駛向北太平洋,沿途進(jìn)行捕撈作業(yè),并未到達(dá)真正的魚(yú)群聚集地[14];8-10月北太平洋鮐魚(yú)處于索餌洄游期[16],魚(yú)群分布集中,與其他月份相比漁船尋找魚(yú)群花費(fèi)時(shí)間減少,捕撈效率有所提高;9-10月的CPUE較高可能與鮐魚(yú)的生長(zhǎng)有關(guān),莊之棟等[16]對(duì)北太平洋鮐魚(yú)的生物學(xué)研究表明,鮐魚(yú)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的生長(zhǎng)于9-10月最為肥壯。

4.2 SST對(duì)西北太平洋鮐魚(yú)漁場(chǎng)的影響

西北太平洋鮐魚(yú)的產(chǎn)量重心于4-9月由SW方向NE 方向移動(dòng),并于9-12 月折回SW 方向。王良明等[15]發(fā)現(xiàn)太平洋鮐魚(yú)大多于4-6月產(chǎn)卵,產(chǎn)卵時(shí)魚(yú)群會(huì)隨黑潮暖流向N 方向移動(dòng)[8]。除海流作用外,SST 對(duì)鮐魚(yú)分布也存在影響[17]。本研究結(jié)果表明,鮐魚(yú)的產(chǎn)量重心集中分布于14℃～16℃海域,在適宜的溫度范圍內(nèi)鮐魚(yú)產(chǎn)量隨溫度升高而增加,反之則減少[18]。鮐魚(yú)產(chǎn)卵也受水溫的影響,隨著水溫的升高,鮐魚(yú)性腺的發(fā)育速度加快[19],故在洄游過(guò)程中魚(yú)群會(huì)不斷改變方向以尋找適宜的水溫。7-9 月魚(yú)群逐漸成熟且游泳能力增強(qiáng)[20],此時(shí)低緯度海域的水溫超出鮐魚(yú)的適溫范圍,故魚(yú)群移動(dòng)至水溫較低的高緯度海域。

魚(yú)群大多集中于海洋鋒帶附近海域,這是因?yàn)楹诔迸髋c親潮寒流交匯并在鋒面處形成潮隔,限制鮐魚(yú)向潮隔外游動(dòng),鮐魚(yú)即交匯在黑潮暖流一側(cè)而形成集群[8],且鮐魚(yú)漁場(chǎng)的位置會(huì)隨黑潮和親潮水系的強(qiáng)弱而發(fā)生變化,這與已有研究成果[18]相符合。

4.3 Chl-a對(duì)西北太平洋鮐魚(yú)漁場(chǎng)的影響

作為表征浮游生物含量的物理量,葉綠素濃度常被用于預(yù)測(cè)漁場(chǎng)位置[21-24]。作業(yè)漁場(chǎng)的Chl-a于4-10月上升并于10-12月下降,而鮐魚(yú)產(chǎn)量于4-7月增加并于7-12月減少,表明Chl-a與鮐魚(yú)產(chǎn)量無(wú)明顯關(guān)系。楊勝龍等[25]提出阿拉伯海的鮐魚(yú)圍拖網(wǎng)作業(yè)漁區(qū)始終分布在靠近Chl-a最高值的外圍;李綱等[18]提出Chl-a并不是鮐魚(yú)漁場(chǎng)形成的主要原因;宋利明等[26]認(rèn)為Chl-a 對(duì)于鮐魚(yú)的CPUE無(wú)顯著影響,原因是除Chl-a外,鹽度和海流等因素也會(huì)影響浮游生物的生物量。

本研究結(jié)果表明Chl-a對(duì)漁場(chǎng)分布無(wú)顯著影響,可能與鮐魚(yú)的攝食對(duì)象有關(guān)。鮐魚(yú)主要以蝦類(lèi)為食[5],張省宇[27]發(fā)現(xiàn)馬達(dá)加斯加海域?qū)ξr的CPUE在Chl-a各范圍內(nèi)無(wú)顯著差別,陳佳杰等[28]認(rèn)為長(zhǎng)江口海域磷蝦類(lèi)的豐度主要受溫度影響且其平面分布與鹽度有關(guān)。

5 結(jié)語(yǔ)

受作業(yè)條件等的限制,本研究的漁業(yè)數(shù)據(jù)不夠充足,未來(lái)將開(kāi)展多年際監(jiān)測(cè)、增加漁船數(shù)量并對(duì)鮐魚(yú)進(jìn)行生物學(xué)測(cè)定,從而詳細(xì)掌握西北太平洋鮐魚(yú)魚(yú)汛及其變動(dòng)情況,更好地為我國(guó)遠(yuǎn)洋捕撈漁業(yè)的發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。