基于褲式拖網(wǎng)法的蝦拖網(wǎng)網(wǎng)囊網(wǎng)目選擇性試驗(yàn)與分析?

楊炳忠， 楊 吝， 譚永光， 晏 磊， 張 鵬， 李 杰

(1. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，廣東 廣州 510300; 2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部外海漁業(yè)開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510300)

拖網(wǎng)是用漁船拖曳作業(yè)，迫使捕撈對象進(jìn)入網(wǎng)囊的網(wǎng)具。網(wǎng)囊是拖網(wǎng)末端集中漁獲物的袋形部件。拖網(wǎng)捕撈產(chǎn)量長期占據(jù)我國海洋捕撈總產(chǎn)量的首位。但是，隨著傳統(tǒng)漁業(yè)資源的不斷衰退，對拖網(wǎng)的科學(xué)管理已引起了相關(guān)部門的高度重視。規(guī)定網(wǎng)囊最小網(wǎng)目尺寸是管理拖網(wǎng)的一個重要舉措，明確網(wǎng)囊網(wǎng)目對主要捕撈種類的選擇性則是制定最小網(wǎng)目尺寸的基礎(chǔ)。

網(wǎng)囊網(wǎng)目選擇性對于拖網(wǎng)的管理和漁業(yè)資源的評估均有重要作用[1-2]。為研究網(wǎng)囊網(wǎng)目選擇性，通常需要開展相應(yīng)的選擇性試驗(yàn)。套網(wǎng)法是拖網(wǎng)網(wǎng)囊選擇性試驗(yàn)最常用的方法之一，其有收集數(shù)據(jù)方便、處理數(shù)據(jù)簡單的優(yōu)點(diǎn)。目前，國內(nèi)大部分拖網(wǎng)網(wǎng)囊選擇性試驗(yàn)均使用套網(wǎng)法進(jìn)行[3-14]。但是，套網(wǎng)法最大的缺陷在于“覆蓋效應(yīng)”，同時對漁法也有一定的影響[1]。褲式拖網(wǎng)法是選擇性試驗(yàn)的一種重要方法，屬于比較作業(yè)法中的一種。所謂的褲式拖網(wǎng)法是指在同1頂拖網(wǎng)中配置2個網(wǎng)目尺寸或網(wǎng)目結(jié)構(gòu)不同的網(wǎng)囊，網(wǎng)目尺寸較小的網(wǎng)囊稱為對照網(wǎng)囊(Control codend)，網(wǎng)目尺寸較大的網(wǎng)囊稱為試驗(yàn)網(wǎng)囊(Tested codend)。假設(shè)對照網(wǎng)囊的選擇性為0，通過比較試驗(yàn)網(wǎng)囊和對照網(wǎng)囊漁獲物的相關(guān)數(shù)據(jù)，可分析和評價試驗(yàn)網(wǎng)囊的選擇性能[1]。與套網(wǎng)法相比，褲式拖網(wǎng)法的優(yōu)點(diǎn)在于避免了“覆蓋效應(yīng)”的影響、不改變漁法、可直觀比較試驗(yàn)網(wǎng)囊和對照網(wǎng)囊的漁獲量。

國內(nèi)文獻(xiàn)中，唐衍力等于挪威特魯姆瑟海灣進(jìn)行過褲式拖網(wǎng)的校核試驗(yàn)和網(wǎng)形分析[15]。東海區(qū)也進(jìn)行過桁桿拖網(wǎng)不同網(wǎng)目尺寸和網(wǎng)目結(jié)構(gòu)網(wǎng)囊的比較作業(yè)法選擇性試驗(yàn)[16-17]。但是，基于褲式拖網(wǎng)法的網(wǎng)囊選擇性試驗(yàn)在國內(nèi)未見報道。本文首次嘗試使用褲式拖網(wǎng)法進(jìn)行網(wǎng)囊選擇性試驗(yàn)，在比較試驗(yàn)網(wǎng)囊和對照網(wǎng)囊漁獲數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上分析試驗(yàn)網(wǎng)囊的選擇性，為拖網(wǎng)選擇性的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)漁場、漁船和漁具

試驗(yàn)于2017年9月5～11日在廣東近海漁場進(jìn)行，作業(yè)范圍：112°06′E～112°21′E, 21°37′N～21°49′N，泥沙底質(zhì)，水深6～13 m。試驗(yàn)漁船為 “粵陽東漁12081”，玻璃鋼質(zhì)，船長21 m，型寬4.1 m，噸位42 t，主機(jī)功率98 kW。船上裝配了FT-8700、GPS128、單邊帶等儀器。

試驗(yàn)漁具為南海區(qū)蝦拖網(wǎng)，其主尺度為13.68 m×6.83 m，為“平口”結(jié)構(gòu)(即無網(wǎng)蓋)；網(wǎng)口網(wǎng)目尺寸為36 mm；網(wǎng)身分為4段，網(wǎng)目尺寸從33 mm遞減到25 mm；網(wǎng)身后段連接2個網(wǎng)囊。對照網(wǎng)囊分為2段，網(wǎng)目尺寸分別為24和22 mm，拉直長度為1.15 m；試驗(yàn)網(wǎng)囊為方目與菱目混目網(wǎng)囊，方目段在前，菱目段在后，方目段網(wǎng)目尺寸為35 mm，菱目段網(wǎng)目尺寸為30 mm(見圖1)。

圖1 試驗(yàn)拖網(wǎng)的網(wǎng)衣展開圖

1.2 試驗(yàn)方法

采用褲式拖網(wǎng)法進(jìn)行試驗(yàn)。為檢驗(yàn)網(wǎng)囊位置對其漁獲率的影響，先使用2個完全相同的對照網(wǎng)囊進(jìn)行捕撈作業(yè)；然后將右側(cè)的對照網(wǎng)囊改造為試驗(yàn)網(wǎng)囊，進(jìn)行對比試驗(yàn)(見圖1)。試驗(yàn)網(wǎng)具與漁船其他網(wǎng)具共同進(jìn)行捕撈作業(yè)。

試驗(yàn)時記錄漁船的位置、時間和流速等參數(shù)。起網(wǎng)后，分別倒出試驗(yàn)網(wǎng)囊和對照網(wǎng)囊的漁獲，進(jìn)行分類和生物學(xué)測量。當(dāng)某一漁獲種類數(shù)量≤50尾時，全部測量樣品的體長；當(dāng)漁獲種類數(shù)量>50尾時，隨機(jī)抽取50尾樣品進(jìn)行體長測量。在統(tǒng)計和分析漁獲種類的體長分布時，對于取樣的種類按其取樣比例進(jìn)行加權(quán)處理。為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，盡量避免對漁獲物進(jìn)行2次取樣。全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)均在漁船實(shí)時上獲取。

試驗(yàn)期間，漁船于當(dāng)天下午16：00出海，次日凌晨05：00返港。試驗(yàn)共完成了14網(wǎng)次作業(yè)。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

以SELECT(Share Each LEngth’ s Catch Total)模型[1, 18-19]估算選擇性參數(shù)。首先，假設(shè)對照網(wǎng)囊的選擇性為0，通過比較對照網(wǎng)囊和試驗(yàn)網(wǎng)囊的漁獲物可估算出試驗(yàn)網(wǎng)囊的選擇性。在第i網(wǎng)次中，用NTij表示體長為lj的某一種類被試驗(yàn)網(wǎng)囊捕獲的數(shù)量，用NCij表示對照網(wǎng)囊對該種類(體長亦為lj)的漁獲數(shù)量，則體長為lj的該種類被試驗(yàn)網(wǎng)囊捕獲的概率(φij)可表示為：

(1)

使用logistic方程擬合試驗(yàn)網(wǎng)囊對體長為l的漁獲種類的選擇率r(l)，其計算公式為：

(2)

式中a、b為待估參數(shù)。

引入分隔系數(shù)(The split parameter)p表示1尾捕撈種類進(jìn)入試驗(yàn)網(wǎng)囊的概率，則其進(jìn)入對照網(wǎng)囊的概率為1-p。目前，也有一些研究將p稱相對作業(yè)強(qiáng)度[20]。則體長為l的漁獲種類被試驗(yàn)網(wǎng)囊捕獲的概率可表示為：

(3)

根據(jù)參數(shù)a和b計算試驗(yàn)網(wǎng)囊對捕撈種類的50%選擇體長(L50)和選擇范圍(SR)，其計算公式為：

L50=-a/b;

(4)

SR=L75-L25=2ln3/b。

(5)

通過極大似然法估算選擇性參數(shù)a、b和p，其似然方程為[2]：

(6)

式(6)的求解通過MS-Excel的“規(guī)劃求解”功能實(shí)現(xiàn)[21-22]。

選擇性模型對試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合度的優(yōu)劣可根據(jù)模型殘差值(Deviance residual, DR)和自由度(Degree of freedom, DOF)的大小關(guān)系判斷。一般地，當(dāng)殘差值小于自由度(p>0.05)，則模型擬合度為優(yōu)。但是，當(dāng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)呈離散分布時，即使擬合度為優(yōu)也會出現(xiàn)殘差值遠(yuǎn)大于自由度(p<0.05)的情況。這時，需要根據(jù)各體長組的實(shí)際殘差值分布圖作進(jìn)一步判斷[1, 12, 23]。

由于受多種因素的影響，拖網(wǎng)選擇性試驗(yàn)網(wǎng)次之間會存在很大的差異[24-25]。因此，在選擇性分析時必須考慮該差異對試驗(yàn)的影響。本研究先以網(wǎng)次為單位進(jìn)行選擇性分析，將無法取得有效解或者擬合度差的網(wǎng)次數(shù)據(jù)剔除，然后在考慮試驗(yàn)網(wǎng)囊選擇性網(wǎng)次間差異的基礎(chǔ)上，利用Millar[25]的模型估算聯(lián)合網(wǎng)次下試驗(yàn)網(wǎng)囊對捕撈種類的平均選擇性參數(shù)。

通過比較聯(lián)合網(wǎng)次模型擬合的皮爾遜卡方統(tǒng)計量(Q)和自由度(d)的大小來判斷是否存在網(wǎng)次間差異。當(dāng)不存在網(wǎng)次間差異時，Q服從自由度為d的卡方分布(p>0.05)；反之，則說明存在網(wǎng)次間差異[1, 18, 20, 25]。如果存在網(wǎng)次間差異，則計算過度離散疊加估算值(REP)，并對聯(lián)合網(wǎng)次估算的選擇性參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行修正，即用估算值乘以(REP)1/2。Q、d和REP的計算公式如下：

(7)

(8)

式中d=(H-1)×體長組數(shù)，其中H為聯(lián)網(wǎng)次的總網(wǎng)次數(shù)。

2 結(jié)果

2.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)共完成了14網(wǎng)次作業(yè)。其中，對照網(wǎng)囊之間的漁獲性能比較4網(wǎng)次；對照網(wǎng)囊和試驗(yàn)網(wǎng)囊的漁獲性能比較10個有效網(wǎng)次(見表1)。對照網(wǎng)囊的網(wǎng)次產(chǎn)量為0.84～4.34 kg，試驗(yàn)網(wǎng)囊的網(wǎng)次產(chǎn)量為0.75～3.99 kg。漁獲種類包括蝦類、魚類、蟹類和頭足類等30多種。其中，蝦類以刀額新對蝦(Metapenaeusensis)和周氏新對蝦(Metapenaeusjoyneri)為主；魚類以黃斑藍(lán)子魚(Siganusoramin)、紅狼牙鰕虎魚(Odon-tamblyopusrubicundus)、六指馬鲅(Polynemussexta-rius)和中華海鯰(Ariussinensis)等為主；蟹類主要為遠(yuǎn)海梭子蟹(Portunuspelagicus)；頭足類以中國槍烏賊(Loligoformosama)為主。所有漁獲種類中刀額新對蝦和黃斑藍(lán)子魚占絕對優(yōu)勢，該2種類的重量、尾數(shù)均占總漁獲的60%以上。因此，選擇性分析主要針對刀額新對蝦和黃斑藍(lán)子魚進(jìn)行。

2.2 對照網(wǎng)囊漁獲性能的比較

從試驗(yàn)的4個網(wǎng)次結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2個對照網(wǎng)囊間的網(wǎng)次漁獲總量較為接近(見表1)。其中，左側(cè)對照網(wǎng)囊的網(wǎng)次平均漁獲量為(3.64±0.86) kg；右側(cè)照網(wǎng)囊網(wǎng)次平均漁獲量為(3.18±0.89) kg。使用t-檢驗(yàn)對4網(wǎng)次中2個對照網(wǎng)囊的漁獲量進(jìn)行分析，結(jié)果表明兩者之間的差異不顯著(p=0.49)。

2個對照網(wǎng)囊中刀額新對蝦和黃斑藍(lán)子魚的漁獲數(shù)量和體長分布進(jìn)行比較，結(jié)果表明：2個對照網(wǎng)囊的刀額新對蝦漁獲數(shù)量較為接近，平均體長也很接近(除第1網(wǎng)次外)；黃斑藍(lán)子魚在第3和第4網(wǎng)次的數(shù)量上有一定的差異，但使用t-檢驗(yàn)分析表明這種差異性在統(tǒng)計學(xué)上不顯著(p>0.05)，平均體長相差無幾(見表2)。

2.3 試驗(yàn)網(wǎng)囊的選擇性

以網(wǎng)次為單位，對刀額新對蝦和黃斑藍(lán)子魚的體長數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇性參數(shù)估算。結(jié)果表明，2個種類均有5網(wǎng)次取得有效選擇性參數(shù)估算結(jié)果，其余網(wǎng)次由于漁獲量少或者模型不收斂的原因未能取得有效解；根據(jù)模型殘差(DR)應(yīng)顯著小于自由度(DOF)的評價標(biāo)準(zhǔn)，刀額新對蝦和黃斑藍(lán)子魚各有1網(wǎng)次選擇性參數(shù)估算模型擬合度差(p<0.05)；黃斑藍(lán)子魚聯(lián)合網(wǎng)次模型的p<0.05，但觀察其體長對應(yīng)的殘差值分布未發(fā)現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)缺陷，由此斷定為過度離散導(dǎo)致模型擬合度差，估算的選擇性參數(shù)具有參考價值。2個種類聯(lián)合網(wǎng)次選擇性分析的p均遠(yuǎn)大于0.05，因此不存在網(wǎng)次間差異(見表3)。

表1 試驗(yàn)基本概況統(tǒng)計

表2 對照網(wǎng)囊間主捕種類的尾數(shù)和體長分布比較

刀額新對蝦的50%選擇體長(L50)為78.84～92.09 mm，選擇范圍(SR)為5.01～11.32 mm，相對作業(yè)強(qiáng)度(p)為0.44～0.71；聯(lián)合網(wǎng)次估算的平均L50、SR和p分別為82.38 mm、6.39 mm和0.52。黃斑藍(lán)子的L50為59.20～76.80 mm，SR為5.30～16.87 mm，p為0.43～0.71；聯(lián)合網(wǎng)次估算的平均L50、SR和p分別為71.17 mm、14.20 mm和0.63。2個種類的體長分布、殘差分布和選擇性曲線見圖2～7。

表3 選擇性參數(shù)估算值

注：c-b表示聯(lián)合網(wǎng)次；L50表示50%選擇體長；SR表示選擇范圍；a、b和p為選擇性參數(shù)；s.e.表示標(biāo)準(zhǔn)差；DR表示殘差值；DOF和d表示自由度；Q表示皮爾遜卡方統(tǒng)計量；REP表示過度離散疊加估算值。

Note: c-b indicates combined hauls;L50indicates the 50% retention length;SRindicates the selection range;a,bandpare selective parameters; s.e. indicates the standard error; DR indicates the value of model deviance; DOF anddindicates the degree of freedom;Qindicates the Pearson chi-square statistic; REP indicates the replication estimation of dispersion.

圖2 刀額新對蝦的體長分布

3 討論

早期的褲式拖網(wǎng)法一般會在網(wǎng)口處設(shè)置1片延伸至網(wǎng)身末端的垂直分隔網(wǎng)片，其作用是將漁獲均勻地分成2份，使其進(jìn)入試驗(yàn)網(wǎng)囊和對照網(wǎng)囊[1, 26]。但是，隨著SELECT模型和相對作業(yè)強(qiáng)度的出現(xiàn)，很多褲式拖網(wǎng)法選擇性試驗(yàn)已不使用垂直分隔網(wǎng)片[2, 18, 27-28]。因?yàn)椴稉品N類進(jìn)入試驗(yàn)網(wǎng)囊(或?qū)φ站W(wǎng)囊)的概率可通過模型進(jìn)行擬合和解釋。本試驗(yàn)不使用垂直分隔網(wǎng)片還基于以下考慮：(1)增加了垂直分隔網(wǎng)片之后網(wǎng)具的結(jié)構(gòu)與漁船所用網(wǎng)具產(chǎn)生較大差異，不切合生產(chǎn)實(shí)際；(2)網(wǎng)具的網(wǎng)口裝配后的寬度僅為2.2 m，如果安裝垂直分隔網(wǎng)片網(wǎng)口的寬度將會減半，使得網(wǎng)口的規(guī)格變小，作業(yè)過程中一旦遭遇大型海底垃圾，很容易造成網(wǎng)具的堵塞甚至破損。

為了檢驗(yàn)對照網(wǎng)囊的位置是否會影響其漁獲性能，本試驗(yàn)嘗試使用2個網(wǎng)目和規(guī)格相同的對照網(wǎng)囊進(jìn)行了4網(wǎng)次捕撈作業(yè)。從漁獲總量看，2個對照網(wǎng)囊并無顯著差異(p>0.05)。同時，從2對照網(wǎng)囊的刀額新對蝦和黃斑藍(lán)子魚的網(wǎng)次漁獲數(shù)量、體長范圍和平均體長來看，對照網(wǎng)囊的安裝位置并不影響上述2個捕撈種類的漁獲數(shù)量和體長分布。因此，對照網(wǎng)囊的安裝位置不會對選擇性試驗(yàn)產(chǎn)生較大的系統(tǒng)誤差。

圖3 黃斑藍(lán)子魚的體長分布

圖4 刀額新對蝦的選擇性殘差分布

圖5 黃斑藍(lán)子魚的選擇性殘差分布

圖6 試驗(yàn)網(wǎng)囊對刀額新對蝦的選擇性曲線

圖7 試驗(yàn)網(wǎng)囊對黃斑藍(lán)子魚的選擇性曲線

本研究中選擇性參數(shù)的估算先以網(wǎng)次為單位進(jìn)行，然后將一些無法取得有效解的網(wǎng)次數(shù)據(jù)剔除，在考慮網(wǎng)次間差異的基礎(chǔ)上進(jìn)行聯(lián)合網(wǎng)次選擇性估算，得到網(wǎng)囊對刀額新對蝦和黃斑藍(lán)子魚的平均選擇性。這樣處理數(shù)據(jù)的目的在于盡量降低網(wǎng)次間差異對選擇性分析的影響。因?yàn)樵囼?yàn)中發(fā)現(xiàn)網(wǎng)次間漁獲種類和數(shù)量存在一定的差異，如某些網(wǎng)次黃斑藍(lán)子魚數(shù)量很多，某些網(wǎng)次則很少；另外，一些網(wǎng)次網(wǎng)囊捕獲數(shù)量不等的水母，水母的兼捕會對網(wǎng)囊的選擇性產(chǎn)生影響。根據(jù)前期套網(wǎng)法蝦拖網(wǎng)混合網(wǎng)囊選擇性試驗(yàn)的結(jié)果：S35+D18混目網(wǎng)囊(方目段網(wǎng)目尺寸為35 mm、菱目段為18 mm)對刀額新對蝦和黃斑藍(lán)子魚的L50值分別為53.85 和60.55 mm；S35+D25混目網(wǎng)囊對刀額新對蝦的L50值為67.96 mm[11-12]。本試驗(yàn)混目網(wǎng)囊對刀額新對蝦和黃斑藍(lán)子魚的平均L50值分別為82.38和71.17 mm，顯著大于前期套網(wǎng)法的結(jié)果。其原因在于：(1)本試驗(yàn)的混目網(wǎng)囊菱目段網(wǎng)目尺寸較大；(2)本試驗(yàn)采用褲式拖網(wǎng)法，不受套網(wǎng)法的“覆蓋效應(yīng)”影響，漁獲物能夠在正常狀態(tài)下逃逸。

本文首次使用褲式拖網(wǎng)法進(jìn)行網(wǎng)目選擇性試驗(yàn)，同時把單網(wǎng)次和聯(lián)合網(wǎng)次選擇性參數(shù)的估算相結(jié)合。根據(jù)相關(guān)研究，南海區(qū)刀額新對蝦的首次性成熟體長為80 mm[29]。本研究中試驗(yàn)網(wǎng)囊對刀額新對蝦的網(wǎng)次和平均L50值均大于80 mm，可見試驗(yàn)網(wǎng)囊對刀額新對蝦的資源利用是合理的。但是，由于黃斑藍(lán)子魚還未見有可捕規(guī)格和首次性成熟體長的相關(guān)研究，導(dǎo)致試驗(yàn)網(wǎng)囊對其的利用是否合理無法進(jìn)行評估。褲式拖網(wǎng)法的另外一個優(yōu)勢在于可直接比較試驗(yàn)網(wǎng)囊和對照網(wǎng)囊的產(chǎn)量差異。為了對蝦拖網(wǎng)網(wǎng)囊的選擇性進(jìn)行系統(tǒng)研究，需要針對一系列不同網(wǎng)目尺寸或網(wǎng)目結(jié)構(gòu)的網(wǎng)囊進(jìn)行試驗(yàn)。同時，在試驗(yàn)方法上可將套網(wǎng)法、褲式拖網(wǎng)法和雙聯(lián)作業(yè)法進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，這樣試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)和結(jié)論才能更好地為漁具管理和漁業(yè)資源的合理利用提供科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)論

本文使用褲式拖網(wǎng)法進(jìn)行了網(wǎng)囊選擇性試驗(yàn)，得出如下結(jié)論：

(1)使用褲式拖網(wǎng)法能夠較好地開展網(wǎng)囊網(wǎng)目選擇性試驗(yàn)，同時還能直觀比較對照網(wǎng)囊與試驗(yàn)網(wǎng)囊的漁獲產(chǎn)量差異。

(2)試驗(yàn)網(wǎng)囊對刀額新對蝦的網(wǎng)次L50為78.84～92.09 mm，平均為82.38 mm；試驗(yàn)網(wǎng)囊對黃斑藍(lán)子網(wǎng)次L50為59.20～76.80 mm，平均為71.17 mm。

(3)試驗(yàn)網(wǎng)囊對刀額新對蝦的資源利用是合理的。