基于漁業(yè)數(shù)據(jù)的南極磷蝦48漁區(qū)漁場(chǎng)時(shí)空分布*

趙國(guó)慶 羅俊榮 唐峰華 樊 偉 宋學(xué)鋒 楊 超 張 衡

基于漁業(yè)數(shù)據(jù)的南極磷蝦48漁區(qū)漁場(chǎng)時(shí)空分布*

趙國(guó)慶1,2羅俊榮3唐峰華2樊 偉2宋學(xué)鋒2楊 超1,2張 衡2①

(1. 上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院 上海 201306；2. 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所 上海 200090；3. 福建正冠漁業(yè)有限公司 福建 福州 350500)

根據(jù)我國(guó)2010—2019年南極磷蝦()捕撈漁船的生產(chǎn)資料，分析了南極海域48漁區(qū)南極磷蝦漁場(chǎng)的分布特點(diǎn)，采用重心遷移軌跡模型和標(biāo)準(zhǔn)差橢圓(SDE)模型探討了南極磷蝦的漁場(chǎng)變動(dòng)特征和規(guī)律。結(jié)果顯示，南極磷蝦捕撈量主要集中在48.1亞區(qū)，占比為70.30%，48.2亞區(qū)和48.3亞區(qū)的產(chǎn)量相差很小，占比分別為14.28%和15.42%；年間單位捕撈努力量漁獲量(CPUE)曲線上升，最小值為2012年，最大值為2019年；月間CPUE先增后降，最小值為1月，最大值為6月。48.1亞區(qū)的年間和月間漁場(chǎng)重心均往西南方向移動(dòng)；48.2亞區(qū)年間的漁場(chǎng)重心東移，但移動(dòng)范圍較小，月間規(guī)律不強(qiáng)；48.3亞區(qū)年間漁場(chǎng)重心南移，月間漁場(chǎng)重心向西北移動(dòng)。經(jīng)SDE分析可知，48.1亞區(qū)漁場(chǎng)分布范圍最廣、離散程度最大，48.3亞區(qū)漁場(chǎng)方向性最強(qiáng)、向心力最明顯。48.1亞區(qū)漁場(chǎng)重心主要分布于布蘭斯菲爾德海峽，48.2亞區(qū)漁場(chǎng)重心分布于南奧克尼群島東側(cè)，48.3亞區(qū)漁場(chǎng)重心分布于南喬治亞群島東北側(cè)。聚類(lèi)結(jié)果表明，48.1亞區(qū)年間漁場(chǎng)重心均較為集中，48.2和48.3亞區(qū)除2017年外，其他年間漁場(chǎng)重心較為集中。

南極磷蝦；漁場(chǎng)重心；標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析；聚類(lèi)分析；時(shí)空分布；48漁區(qū)

南極磷蝦通常指南極大磷蝦(,以下稱磷蝦)，屬于甲殼類(lèi)浮游動(dòng)物，廣泛分布于南極大陸周?chē)?，既是浮游植物的主要捕食者，又是魚(yú)類(lèi)、頭足類(lèi)、企鵝、海豹、鯨魚(yú)等的主要餌料，在食物網(wǎng)中起著承上啟下的作用，是整個(gè)南大洋生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量流動(dòng)的關(guān)鍵物種(Siegel, 2005; Atkinson, 2012; Stowasser, 2012)。在地球已知的多細(xì)胞動(dòng)物中，磷蝦生物量最高，據(jù)估算，其資源量可達(dá)3.0×108～5.0×108t (Atkinson, 2009)。磷蝦脂類(lèi)物質(zhì)含量很高，富含長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸(Ericson, 2018)，被稱為全球最大的動(dòng)物蛋白質(zhì)庫(kù)，另外，還富含豐富的礦物元素和胡蘿卜素等(Wang, 2011)。因此，磷蝦具有十分巨大的開(kāi)發(fā)價(jià)值。磷蝦捕撈業(yè)始于20世紀(jì)60年代早期，中國(guó)于1984年首次開(kāi)展南極科學(xué)考察時(shí)即將磷蝦列為重點(diǎn)考察目標(biāo)，而正式商業(yè)性探捕開(kāi)發(fā)始于2009—2010年度(國(guó)家海洋局極地專(zhuān)項(xiàng)辦公室, 2016)。目前，我國(guó)磷蝦捕撈技術(shù)和捕撈產(chǎn)量都取得了重大進(jìn)展，由2009—2010年度4000 t上升到2019年50 000多t (CCAMLR, 2020)。

掌握磷蝦漁場(chǎng)時(shí)空分布對(duì)磷蝦商業(yè)性捕撈具有重大意義。目前，對(duì)磷蝦分布特征的研究，主要通過(guò)大型漁船的生產(chǎn)資料(Krafft, 2015)、科學(xué)調(diào)查資料(Marrari, 2008)、暫養(yǎng)實(shí)驗(yàn)(Kawaguchi, 2010a)或遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)(Saenz, 2020)等進(jìn)行，相關(guān)研究多結(jié)合環(huán)境數(shù)據(jù)(Atkinson, 2019)或借助聲學(xué)探測(cè)(Seok, 2018; 張吉昌等, 2012)來(lái)進(jìn)行，側(cè)重于某一時(shí)空尺度下磷蝦的分布特征或已知因子如何影響磷蝦分布，并探討磷蝦分布是否存在統(tǒng)計(jì)意義上的聚集或離散性質(zhì)。Krafft等(2015)通過(guò)商業(yè)捕撈漁船對(duì)磷蝦豐度和垂直結(jié)構(gòu)等種群動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究后認(rèn)為，使用商業(yè)捕撈漁船作為研究平臺(tái)，對(duì)了解漁業(yè)動(dòng)態(tài)及量化生物資源量水平具有很大的優(yōu)勢(shì)。Patricio等(2020)通過(guò)2011—2016年磷蝦捕撈數(shù)據(jù)總結(jié)了智利磷蝦漁業(yè)現(xiàn)狀，展示了磷蝦捕撈深度、單位捕撈努力量漁獲量(CPUE)、網(wǎng)次地理分布等。張瑛瑛等(2020)利用2010—2015年1—6月的磷蝦捕撈數(shù)據(jù)研究了漁場(chǎng)重心總體上的軌跡變化，并探討了CPUE與海表溫度和葉綠素(Chl-)的關(guān)系。但是，目前基于長(zhǎng)時(shí)間序列的磷蝦漁業(yè)數(shù)據(jù)對(duì)磷蝦漁場(chǎng)的變動(dòng)時(shí)間、變動(dòng)方向和變動(dòng)格局的研究鮮有報(bào)道。因此，本研究依據(jù)我國(guó)2010—2019年磷蝦捕撈漁船的生產(chǎn)資料，探討了48區(qū)磷蝦漁場(chǎng)重心軌跡的遷移和分布格局情況，以期為磷蝦合理開(kāi)發(fā)利用提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及捕撈海域

漁業(yè)數(shù)據(jù)來(lái)源于我國(guó)磷蝦捕撈漁船(中國(guó)水產(chǎn)總公司、上海開(kāi)創(chuàng)遠(yuǎn)洋漁業(yè)公司、遼寧遠(yuǎn)洋漁業(yè)公司等10艘漁船)的漁撈記錄資料(圖1)，包括作業(yè)日期(年、月、日)、作業(yè)位置(經(jīng)度和緯度)、漁獲產(chǎn)量、拖網(wǎng)次數(shù)、拖網(wǎng)時(shí)間、拖速、網(wǎng)具類(lèi)型、拖網(wǎng)作業(yè)時(shí)的網(wǎng)口高度和網(wǎng)口水平擴(kuò)張。時(shí)間跨度為2010—2019年，主要作業(yè)月份為每年的1—9月。作業(yè)區(qū)域主要分布在南極海域48.1區(qū)、48.2區(qū)和48.3區(qū)，空間分辨率為1°×1°(圖2)。

圖1 南極磷蝦拖網(wǎng)漁船數(shù)量和拖網(wǎng)次數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖2 調(diào)查海域示意圖

1.2 數(shù)據(jù)處理

1.2.1 漁獲數(shù)據(jù)處理 對(duì)漁獲數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，采用標(biāo)準(zhǔn)化后的CPUE來(lái)表示磷蝦漁場(chǎng)資源豐度，單位為t/h，計(jì)算公式為：

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓(standard deviational ellipse, SDE)是一種定量描述研究對(duì)象空間分布整體特征及時(shí)空演變過(guò)程的空間格局統(tǒng)計(jì)分析方法，能夠精確表達(dá)地理要素空間分布的整體特征(Lefever, 1926)，本研究采用產(chǎn)量作為權(quán)重字段，用其來(lái)揭示磷蝦漁場(chǎng)的變動(dòng)方向和分布格局。SDE相關(guān)參數(shù)計(jì)算公式如下：

1.2.4 漁場(chǎng)重心聚類(lèi)分析 利用歐式距離來(lái)計(jì)算年產(chǎn)量重心的距離，比較漁場(chǎng)重心的變化情況，公式如下(Carlo, 2021)：

式中，D為年和年產(chǎn)量重心之間的距離，、分別為第年的經(jīng)度和緯度，X、Y分別為第年的經(jīng)度和緯度。根據(jù)歐式距離，對(duì)2010—2019年各年的產(chǎn)量重心按照最小距離法進(jìn)行聚類(lèi)，分析比較年份和月份之間的差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 磷蝦產(chǎn)量和CPUE時(shí)空變化

將捕撈區(qū)域分為1°×1°若干單位小漁區(qū)，統(tǒng)計(jì)2010—2019年每單位漁區(qū)的磷蝦總產(chǎn)量，產(chǎn)量分布見(jiàn)圖3A，CPUE分布見(jiàn)圖3B。2010—2019年的產(chǎn)量集中于48.1亞區(qū)，48.2、48.3亞區(qū)的產(chǎn)量占比和有產(chǎn)量的單位小漁區(qū)分布數(shù)量相差較小，且產(chǎn)量多集中在各亞區(qū)的島嶼周?chē)?8.1、48.2和48.3亞區(qū)的產(chǎn)量分別占總產(chǎn)量的70.30%、14.28%和15.42%。各亞區(qū)CPUE的變化與產(chǎn)量的變化一致，各區(qū)域中平均CPUE值以48.1亞區(qū)最高，其次為48.2亞區(qū)，48.3亞區(qū)最低，分別為19.95、12.31和11.69 t/h。

圖3 2010—2019年磷蝦產(chǎn)量空間變化(A)和CPUE空間變化(B)

年間捕撈力量的投入存在較大差異，年間產(chǎn)量差距較大，因此，本研究?jī)H對(duì)CPUE進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。從年間變化來(lái)看，CPUE呈上升趨勢(shì)，在2019年達(dá)到最大值，最小值發(fā)生在2012年。網(wǎng)次占比的變化情況基本與CPUE的變動(dòng)趨勢(shì)相似，最小值和最大值分別發(fā)生在2010年和2016年(圖4A)。從月間變化來(lái)看，1—9月CPUE和網(wǎng)次占比均呈先增后降的趨勢(shì)，且均在9月達(dá)到最低值(圖4B)。

2.2 磷蝦產(chǎn)量重心的時(shí)空變化

從年間變化來(lái)看，48.1亞區(qū)的產(chǎn)量重心呈現(xiàn)西南–東南–西南的變動(dòng)趨勢(shì)，產(chǎn)量重心總體上向西南方向移動(dòng)(圖5A)；48.2亞區(qū)的產(chǎn)量重心在2010—2016年基本上在東西方向上來(lái)回移動(dòng)，在2017年往南移動(dòng)，2018年和2019年又基本移動(dòng)到2013年重心的經(jīng)度上，但在緯度上東移，產(chǎn)量重心總體向東移動(dòng)(圖5B)；48.3亞區(qū)的產(chǎn)量重心除2017年外總體上在南北方向上移動(dòng)，且整體上往南移動(dòng)(圖5C)。

圖4 2010—2019年磷蝦平均CPUE的年間(A)變化和月間(B)變化

圖5 48區(qū)磷蝦歷年產(chǎn)量重心年間(A、B和C)和月間(D、E和F)變化

A、B和C分別表示48.1、48.2和48.3亞區(qū)漁場(chǎng)重心的年間變動(dòng)，D、E和F分別表示48.1、48.2和48.3亞區(qū)漁場(chǎng)重心的月間變動(dòng)。

A, B and C represent the annual variation of fishing ground gravity center in sub region 48.1, 48.2 and 48.3 respectively; D, E and F represent the monthly variation of fishing ground gravity center in sub region 48.1, 48.2 and 48.3 respectively.

從月間變化來(lái)看，48.1亞區(qū)產(chǎn)量重心總體上逐漸向西南方向移動(dòng)(圖5D)；48.2亞區(qū)的產(chǎn)量重心隨月份無(wú)明顯的變動(dòng)規(guī)律，產(chǎn)量重心集中在46.20°W～46.75°W、60.90°S～61.55°S范圍內(nèi)，變動(dòng)范圍較小(圖5E)；48.3亞區(qū)僅在6—9月有產(chǎn)量存在，產(chǎn)量重心總體上逐漸向西北移動(dòng)(圖5F)。

2.3 磷蝦漁場(chǎng)變動(dòng)方向和分布格局

為進(jìn)一步揭示48區(qū)磷蝦漁場(chǎng)的變動(dòng)方向和分布格局，采用SDE法對(duì)磷蝦的重心遷移軌跡進(jìn)行了互補(bǔ)分析。如圖6A所示，對(duì)2010—2019年10年的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析可得，從分布方向上看，磷蝦資源在48.1亞區(qū)基本上沿布蘭斯菲爾德海峽分布，在48.2亞區(qū)則分布在南奧克尼群島偏東方向，在48.3亞區(qū)分布在南喬治亞群島東北側(cè)。另外，通過(guò)橢圓的扁率、面積、長(zhǎng)軸和短軸可知，磷蝦資源在48.1亞區(qū)的分布范圍最廣，離散程度最大；在48.3亞區(qū)的方向性最強(qiáng)，向心力最明顯。

圖6B、6C、6D和表1分別展示了48.1、48.2和48.3亞區(qū)2010—2019年每年磷蝦漁場(chǎng)的變動(dòng)情況、產(chǎn)量分布SDE形狀的相關(guān)參數(shù)。48.1亞區(qū)磷蝦的漁場(chǎng)重心逐漸從西北往東南遷移到布蘭斯菲爾德海峽內(nèi)，年間擴(kuò)張海域面積差距較大，在2017年達(dá)到最大值。除2011年外，漁場(chǎng)分布方位角均在54.05°～87.46°之間變動(dòng)，表明磷蝦漁場(chǎng)分布呈東南–西北格局，2015、2017年的扁率較大，表明2015年和2017年的方向性較強(qiáng)。

圖6 2010—2019年磷蝦產(chǎn)量分布標(biāo)準(zhǔn)差橢圓

表1 2010—2019年磷蝦產(chǎn)量分布標(biāo)準(zhǔn)差橢圓形狀參數(shù)

Tab.1 Variation of parameters of standard deviational ellipse of production distribution of E. superba from 2010 to 2019

注：作圖時(shí)使用經(jīng)緯度作為度量單位，因此，短軸和長(zhǎng)軸只用來(lái)提供距離比例和計(jì)算扁率。

Note: Latitude and longitude are used as the unit of measurement in drawing, so the minor axis and major axis only provide distance proportion and calculation of flatness.

48.2亞區(qū)除2011年和2018年外，漁場(chǎng)重心及擴(kuò)張海域均在南奧克尼群島偏東方向，且結(jié)合圖6A可以得出，48.2亞區(qū)的磷蝦漁場(chǎng)擴(kuò)張海域和方向基本受2011年和2017年支配，表明這2年的產(chǎn)量較其他年份占比大。漁場(chǎng)分布方位角的變動(dòng)范圍為2.76°～ 103.35°，年間變動(dòng)較大，不具有規(guī)律，2012、2015年的扁率較大，方向性較強(qiáng)。

48.3亞區(qū)除2017年外，其他年份漁場(chǎng)重心及擴(kuò)張海域均在南喬治亞群島東北方向，且較為集中，在53°30?S～54°30?S、35°20?W～36°20?W之間(圖6E)，2017年的擴(kuò)張海域最大，且漁場(chǎng)重心與其他年份均有較大差距，結(jié)合圖6A可知，漁場(chǎng)重心和擴(kuò)張海域基本不受2017年影響，因此，2017年的產(chǎn)量占比較小。漁場(chǎng)分布方位角在90.27°～155.03°之間變動(dòng)，表明漁場(chǎng)基本分布在東西方向，2017年的扁率最大，方向性最強(qiáng)。

2.4 產(chǎn)量重心聚類(lèi)分析

2010—2019年48.1區(qū)不同年份產(chǎn)量重心分布差異較小，由歐式距離可得，年間產(chǎn)量重心的空間距離范圍在0.122 (2014年/2016年)～2.223 (2010年/2017年)之間，且歐氏距離超過(guò)2的僅有2010年/2017年和2010年/2019年，其他年份之間均小于2(表2)。經(jīng)聚類(lèi)分析可得，若以空間距離2為閾值，則可將產(chǎn)量重心分為4類(lèi)，即2010年為一組，2011年和2012年為一組，2013年、2014年、2015年、2016年和2018年為一組，2017年和2019年為一組(圖7A)。48.2亞區(qū)2017年產(chǎn)量重心分布與其他年份間差異較大，2017年與其他年份之間的歐式距離均>2，其他年份之間的歐式距離均<1，表明除了2017外，其他年份漁場(chǎng)重心較為集中(表3)。經(jīng)聚類(lèi)分析可得，若以空間距離2為閾值，可以將年產(chǎn)量重心分為2類(lèi)，即2017年為一組，其他年份為一組(圖7B)。48.3亞區(qū)2017年產(chǎn)量重心分布與其他年份差異較大，均>5，其他年份之間重心的歐式距離均<1，表明除2017年外，漁場(chǎng)重心較為集中(表4)。經(jīng)聚類(lèi)分析可得，以空間距離2為閾值，可將年產(chǎn)量重心分為2類(lèi)，即2017年為一組，其他年份為一組(圖7C)。

表2 48.1漁區(qū)磷蝦各年產(chǎn)量重心的空間距離

Tab.2 Distribution of annual catch gravity position of E. superba in the 48.1 fishing area

圖7 各漁區(qū)磷蝦年產(chǎn)量聚類(lèi)結(jié)果

表3 48.2漁區(qū)磷蝦各年產(chǎn)量重心的空間距離

Tab.3 Distribution of annual catch gravity position of E. superba in the 48.2 fishing area

表4 48.3漁區(qū)磷蝦各年產(chǎn)量重心的空間距離

Tab.4 Distribution of annual catch gravity position of E. superba in the 48.3 fishing area

3 討論

3.1 磷蝦漁場(chǎng)時(shí)空變化特征

自20世紀(jì)70年代磷蝦漁業(yè)商業(yè)性開(kāi)發(fā)以來(lái)，發(fā)展迅速，磷蝦漁場(chǎng)的時(shí)空分布和資源量變動(dòng)研究等越來(lái)越受重視。然而，有關(guān)磷蝦漁場(chǎng)的年間和季節(jié)性分布、資源量變化的研究結(jié)果多有分歧(Siegel, 2005)。磷蝦漁業(yè)活動(dòng)一直處在變化中，漁場(chǎng)和漁季也隨之發(fā)生變化。20世紀(jì)70年代，磷蝦漁業(yè)遍布整個(gè)南極大陸周?chē)Ｓ颍?0年代末，印度洋成為磷蝦捕撈的主要漁場(chǎng)，90年代開(kāi)始逐漸向南大西洋轉(zhuǎn)移，自1996年以來(lái)，磷蝦漁業(yè)幾乎完全集中在南設(shè)得蘭群島、南喬治亞島和南奧克尼群島(圖8) (Krafft, 2015; Kawaguchi, 2007; CCAMLER, 2020)。自1973年以來(lái)，磷蝦漁場(chǎng)范圍逐漸縮小，捕撈量表現(xiàn)出較強(qiáng)的波動(dòng)性。總體來(lái)看，20世紀(jì)90年代之前磷蝦的年均總產(chǎn)量要遠(yuǎn)大于90年代以后的年均產(chǎn)量，但90年代以后，其產(chǎn)量呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)(趙國(guó)慶, 2018)。磷蝦捕撈量的季節(jié)性變化也存在較大波動(dòng)，20世紀(jì)80年代磷蝦捕撈產(chǎn)量主要集中在夏季，但自90年代以后，秋冬季磷蝦產(chǎn)量比例逐漸增大并占據(jù)優(yōu)勢(shì)(Kawaguchi, 2006)。趙國(guó)慶(2018)通過(guò)對(duì)以往相關(guān)文獻(xiàn)和資料總結(jié)分析后發(fā)現(xiàn)，磷蝦全年均可生產(chǎn)。目前，主要捕撈區(qū)域位于48區(qū)，其中，48.1區(qū)作業(yè)時(shí)間最長(zhǎng)，1—6月產(chǎn)量較高；48.2區(qū)主要作業(yè)時(shí)間為3—8月；48.3區(qū)主要作業(yè)時(shí)間為5—10月，其中，5—8月產(chǎn)量較高。李顯森等(2015)對(duì)2012/2013漁季磷蝦的捕撈量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后認(rèn)為，各漁區(qū)中CPUE均值以48.1區(qū)最高，48.3區(qū)最低；月均CPUE值在1—6月較為穩(wěn)定，7—9月逐漸下降。張瑛瑛等(2020)對(duì)中國(guó)2010—2015年磷蝦捕撈數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn)，磷蝦漁場(chǎng)年際重心由南設(shè)德蘭群島周邊海域向東北方的南奧克尼群島、南喬治亞群島周邊海域推移，且大多數(shù)捕撈作業(yè)頻次分布于南設(shè)德蘭群島夏季時(shí)段(1—3月)。Francisco等(2018)通過(guò)對(duì)各個(gè)時(shí)空尺度上的捕撈漁船活動(dòng)情況和磷蝦產(chǎn)量分析后發(fā)現(xiàn)，歷史上的漁場(chǎng)和漁獲量的空間分布已經(jīng)發(fā)生了很大變化，并確定了布蘭斯菲爾德海峽為主要磷蝦漁場(chǎng)。

據(jù)南極海洋生物資源養(yǎng)護(hù)委員會(huì)(Commission for the Conservation of Antarctic Marine Living Resources, CCAMLR)統(tǒng)計(jì)，自1996年以來(lái)，磷蝦的捕撈作業(yè)幾乎全部集中在48.1、48.2和48.3亞區(qū)(CCAMLR, 2020; CCAMLR Secretariat, 2020)，因此，本文對(duì)該海域的磷蝦進(jìn)行時(shí)空分布的研究具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。磷蝦廣泛分布于南極大陸周?chē)鱾€(gè)海域，棲息地范圍為19×106km2(Atkinson, 2009)，密集區(qū)基本上出現(xiàn)在大陸架邊緣、冰架邊緣、海峽以及島嶼周?chē)?Siegel, 2005; Atkinson, 2009)。Patricio等(2020)對(duì)智利2011—2016年磷蝦捕撈數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn)，48.1區(qū)作業(yè)范圍逐年擴(kuò)大；48.區(qū)的捕撈活動(dòng)主要發(fā)生在南奧克尼群島西北部，捕撈頻次逐年減少；48.3區(qū)的捕撈活動(dòng)主要集中在南喬治亞島東北部，捕撈范圍逐年縮小。這與本文所得出的結(jié)論相吻合，即磷蝦漁場(chǎng)重心在48.1亞區(qū)基本上沿布蘭斯菲爾德海峽分布，在48.2亞區(qū)則分布在南奧克尼群島東側(cè)，在48.3亞區(qū)分布在南喬治亞群島東北側(cè)，表明中國(guó)與智利的磷蝦捕撈區(qū)域有一定的重合。在此基礎(chǔ)上，本研究運(yùn)用重心遷移軌跡模型和SDE模型，從更深層次挖掘磷蝦漁場(chǎng)重心在各個(gè)亞區(qū)的移動(dòng)軌跡和分布格局。2010—2019年磷蝦產(chǎn)量和捕撈網(wǎng)次主要集中在48.1亞區(qū)，且斯菲爾德海峽的磷蝦產(chǎn)量大于48.2亞區(qū)和48.3亞區(qū)，基本與CCAMLR的統(tǒng)計(jì)結(jié)果相吻合(CCAMLR, 2020; CCAMLR Secretariat, 2020)。從本研究還可以看出，48.1亞區(qū)磷蝦漁場(chǎng)的分布范圍要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于48.2亞區(qū)和48.3亞區(qū)。

圖8 南極海洋生物資源養(yǎng)護(hù)委員會(huì)統(tǒng)計(jì)的磷蝦漁獲量空間分布(CCAMLR Secretariat, 2020)

3.2 磷蝦漁場(chǎng)變動(dòng)的影響因素

磷蝦的商業(yè)性捕撈已近50年，磷蝦漁業(yè)多次被強(qiáng)調(diào)為世界上最后未被開(kāi)發(fā)的漁業(yè)之一(Garcia, 2011)，具有很大的發(fā)展?jié)摿?，幾十年?lái)，磷蝦漁場(chǎng)的主要海域、漁季都發(fā)生了巨大變化。

磷蝦漁業(yè)往往跟隨磷蝦群進(jìn)行捕撈作業(yè)，因此磷蝦漁場(chǎng)的選擇與其集群行為具有很大關(guān)系。集群是磷蝦的主要生態(tài)行為，在它們的整個(gè)生命史中都發(fā)揮著重要作用，它們通過(guò)集群在某些區(qū)域高度集中，但是在某些區(qū)域幾乎完全沒(méi)有分布(Murphy, 1988)，有時(shí)磷蝦集合成群時(shí)面積可達(dá)100萬(wàn)km，內(nèi)含200萬(wàn)t磷蝦(Siegel, 2005)。磷蝦的集群和分布是多種因素互相作用的結(jié)果，很少有研究能夠證明單一因素諸如溫度、鹽度、溶解氧濃度、溶解有機(jī)質(zhì)、海水理化性質(zhì)、洋流、鋒面系統(tǒng)和經(jīng)緯度等與磷蝦密度或分布具有明顯的可預(yù)測(cè)關(guān)系(Siegel, 2016)。磷蝦往往因?yàn)檠罅骱退畹墓餐绊懠蟹植加陉懠苓吘壓蛵{谷，可能會(huì)密集聚集形成熱點(diǎn)區(qū)域(Bernard, 2017)。本文與相關(guān)研究(Patricio, 2020)發(fā)現(xiàn)，近年來(lái)，磷蝦捕撈多集中于島嶼周?chē)?南奧克尼群島和南舍得蘭群島)和海峽(布蘭斯菲爾德海峽)內(nèi)。據(jù)研究，磷蝦生物量的聚集也依賴于潮汐(Bernard, 2017)、風(fēng)向(Krafft, 2015)的情況，在晝夜潮汐期間，安弗斯島附近水域的生物量顯著更高，當(dāng)西風(fēng)為主和局地混合潮處于日變化狀態(tài)時(shí)，大密度聚集更頻繁發(fā)生。但不得不提的是，磷蝦的集群分布難以預(yù)測(cè)，到目前為止，仍無(wú)法準(zhǔn)確掌握磷蝦的集群機(jī)制(Krafft, 2015)。

磷蝦漁業(yè)是一種利益驅(qū)動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性活動(dòng)，漁船通常以利潤(rùn)最大化為目標(biāo)(Krafft, 2015)，磷蝦漁場(chǎng)的變遷、漁獲量的增減除了受各種物理環(huán)境因素的影響外，還與磷蝦的商業(yè)用途、市場(chǎng)的需求、捕撈漁船的增減和磷蝦管理政策等有很大關(guān)系(Nicol, 2012)。影響漁船收入的因素有很多，但磷蝦集群的密度具有預(yù)測(cè)性。Krafft等(2015)指出，聲學(xué)得到磷蝦集群密度最高的深度與實(shí)際捕撈深度一致，并表示漁船更傾向于在垂直方向上瞄準(zhǔn)高密度磷蝦群。但有時(shí)磷蝦漁場(chǎng)的變動(dòng)可能并不完全由磷蝦集群的密度決定。Hewitt等(2004)分析了南設(shè)德蘭群島周?chē)Ｓ蛄孜r捕撈隨時(shí)間的變化模式后指出，該海域磷蝦密度較高的區(qū)域主要有象島東端、象島和喬治國(guó)王島嶼之間和希里夫角附近，但前二者均不是磷蝦的主要漁場(chǎng)。磷蝦捕撈量的時(shí)空波動(dòng)與船隊(duì)組成也有一定關(guān)聯(lián)。前蘇聯(lián)自1972年開(kāi)始在南極水域進(jìn)行商業(yè)捕撈以來(lái)一直占據(jù)主導(dǎo)地位，年捕撈量超過(guò)20萬(wàn)t，主要的捕撈地為南極洲東部海域和南大西洋(Nicol, 2011)。20世紀(jì)90年代初期前蘇聯(lián)解體后，磷蝦產(chǎn)量大幅下降，主要來(lái)自于如本和韓國(guó)，后來(lái)隨著挪威、中國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家相繼加入磷蝦的捕撈，其產(chǎn)量有較大提升，挪威逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，磷蝦漁場(chǎng)逐漸向南大西洋遷移(陳雪忠等, 2009; 趙憲勇等, 2016; CCAMLR Secretariat, 2020)。

因?yàn)榱孜r漁船的捕撈活動(dòng)只發(fā)生在無(wú)冰區(qū)，海冰是影響捕撈漁船作業(yè)的主要因素，捕撈熱點(diǎn)區(qū)域位置與海冰覆蓋度關(guān)系密切，這也導(dǎo)致磷蝦漁場(chǎng)季節(jié)性明顯(Kawaguchi, 2010b)。另外，海冰為磷蝦提供了優(yōu)良的棲息環(huán)境，為越冬的磷蝦群提供了優(yōu)良的索餌環(huán)境，也減少了被捕撈和獵食的風(fēng)險(xiǎn)(Brierley, 2002)。據(jù)研究，48漁區(qū)磷蝦夏季的磷蝦豐度與上一季度冬季海冰的面積呈正比(Hewitt, 2004)，而磷蝦漁業(yè)中，CPUE與海冰總面積年間變化呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(戴立峰等, 2012)。近年來(lái)，全球氣候變暖導(dǎo)致海冰形成延遲、無(wú)冰區(qū)域擴(kuò)大，進(jìn)而使磷蝦捕撈的時(shí)間跨度變得越來(lái)越長(zhǎng)，曾只在夏季的捕撈活動(dòng)現(xiàn)已持續(xù)到秋季(Kawaguchi, 2006)。而冰川融化對(duì)磷蝦的生存具有不容忽視的威脅，據(jù)研究，氣候引起的冰川融水導(dǎo)致海洋中懸浮顆粒增加，大量的巖性顆粒影響了磷蝦的攝食、吸收能力和交配行為，這可能是南極洲波特灣磷蝦大量死亡的原因(Fuentes, 2016)。隨著全球氣候變暖，在過(guò)去的90年里，西南大西洋磷蝦的分布逐漸向南收縮，在分布的北部極限區(qū)域密度急劇下降，密度重心越來(lái)越靠近南極冰架(Atkinson, 2019)，這可能也是導(dǎo)致48.1亞區(qū)磷蝦漁場(chǎng)重心逐漸向西南方向移動(dòng)的主要原因。據(jù)研究，在未來(lái)幾十年里南大洋將會(huì)持續(xù)變暖(Michael, 2021)，而這可能進(jìn)一步對(duì)磷蝦的棲息地、分布等產(chǎn)生重要影響。Veytia等(2020)模擬了磷蝦棲息地質(zhì)量的季節(jié)性變化，指出未來(lái)80年里海洋溫度和初級(jí)生產(chǎn)力的改變可能會(huì)導(dǎo)致磷蝦棲息地萎縮，漁場(chǎng)不斷向高緯度地區(qū)轉(zhuǎn)移。

隨著磷蝦漁業(yè)的發(fā)展，磷蝦漁場(chǎng)的掌控能力和捕撈技術(shù)都有了長(zhǎng)足的發(fā)展。自2007年以來(lái)，挪威將連續(xù)泵吸技術(shù)應(yīng)用到磷蝦捕撈，磷蝦漁獲產(chǎn)量持續(xù)增加，已達(dá)到季節(jié)性配額，導(dǎo)致漁場(chǎng)提前關(guān)閉(Francisco, 2018)。目前，磷蝦漁業(yè)多集中在西南大西洋(48區(qū))，CCAMLR對(duì)48.1、48.2和48.3亞區(qū)的捕撈出發(fā)限額分別為15.5萬(wàn)t、27.9萬(wàn)t和27.9萬(wàn)t (Nicol, 2012)。48.1亞區(qū)作為捕撈熱點(diǎn)區(qū)域，已多次達(dá)到觸發(fā)水平，對(duì)磷蝦捕撈時(shí)長(zhǎng)產(chǎn)生了一定影響(CCAMLR Secretariat, 2020)。目前，CCAMLR以亞區(qū)為單位進(jìn)行捕撈限額的制定，而并未考慮磷蝦的聚集特征。南極半島周邊水域，特別是布蘭斯菲爾德海峽，作為磷蝦重要的產(chǎn)卵場(chǎng)、索餌場(chǎng)和越冬場(chǎng)，大量磷蝦聚集在此，捕撈區(qū)域和捕撈季節(jié)與企鵝和鯨魚(yú)的捕食活動(dòng)有較大的重合(Weinstein, 2017)。Francisco等(2018)指出，應(yīng)在較小的空間單元中重新分配預(yù)防性捕撈限制，以盡量減少對(duì)依賴磷蝦的捕食者的不良影響。大約20年前，CCAMLR探索過(guò)這種依據(jù)小單元進(jìn)行管理的方法，目前仍有待實(shí)施(Hewitt, 2004)。在局部漁獲產(chǎn)量不斷提升的前提下，這種管理方法很可能會(huì)得到采用，而這將進(jìn)一步對(duì)磷蝦漁場(chǎng)的時(shí)空分布產(chǎn)生影響。

磷蝦漁場(chǎng)的選擇需要多方面考慮，在進(jìn)行安全捕撈的前提下，既要嚴(yán)格遵守CCAMLR的管理措施，又需要實(shí)現(xiàn)利益最大化，特別是目前氣候變化可能已經(jīng)對(duì)南極產(chǎn)生了不可逆的影響，這就要求我們要實(shí)時(shí)掌握磷蝦資源和其生存環(huán)境的相關(guān)信息，并做出迅捷反應(yīng)，掌握更先進(jìn)的泵吸捕撈技術(shù)，提升漁場(chǎng)的掌控能力，在世界磷蝦漁業(yè)中占據(jù)有利地位。

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Temporal and Spatial Distribution of Antarctic Krill in 48 Fishing Areas Based on Fishery Data

ZHAO Guoqing1,2, LUO Junrong3, TANG Fenghua2, FAN Wei2, SONG Xuefeng2, YANG Chao1,2, ZHANG Heng2①

(1. College of Marine Sciences, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China; 2. East China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Science, Shanghai 200090, China;3. Fujian Zhengguan Fishery Development Coperation, Fuzhou, Fujian 350500, China)

Antarctic krill () is a vital part of the food web, supporting substantial fishery in the Southern Ocean. Krill represent the world′s largest animal protein pool, rich in lipids, nutritional long-chain polyunsaturated fatty acids, mineral elements, and carotene, with great potential for development. It is of great significance to understand the changes in fishing grounds, as they profoundly affect the krill population. The distribution characteristics of Antarctic krill fishing grounds in 48 areas were analyzed based on the production statistics of Antarctic krill fishing vessels in China from 2010 to 2019. The gravity center migration trajectory model and standard deviational ellipse (SDE) model were used to analyze the trends and characteristics of Antarctic krill fishing grounds. The results showed that the production of Antarctic krill was mainly concentrated in sub-region 48.1, accounting for 70.30% of total production. The yields of the 48.2 and 48.3 sub-regions showed little difference, accounting for 14.28% and 15.42%, respectively. The annual catch per unit effort (CPUE) curve increased over time, with a minimum value in 2012 and a maximum value in 2019. The monthly CPUE first increased and then decreased, with the minimum value in January and the maximum value in June. The annual and monthly gravity center of Antarctic krill in sub-region 48.1 moved southwest. The annual gravity center of Antarctic krill in sub-region 48.2 moved to the east, but the range of movement was small, and the monthly trends were weak. The annual gravity center of Antarctic krill in sub-region 48.3 moved to the south, and the monthly gravity center moved to the northwest. According to SDE analysis, krill fishing grounds in sub-region 48.1 had the widest distribution and the greatest dispersion, with the strongest directivity and the most obvious centripetal force in sub-region 48.3. The center of gravity of the fishing ground was distributed along the Bransfield Strait in sub-region 48.1, east of the South Orkney Islands in sub-region 48.2, and northeast of the South Georgia Islands in sub-region 48.3. Clustering results showed that the annual fishing ground gravity centers were concentrated in sub-region 48.1. The annual fishing ground gravity centers of sub-regions 48.2 and 48.3 were relatively concentrated in all years, except in 2017.

Antarctic krill; Fishing ground gravity center; Standard deviation ellipse analysis; Cluster analysis; Spatial and temporal distribution; 48 fishing areas

ZHANG Heng, E-mail: zhangziqian0601@163.com

10.19663/j.issn2095-9869.20210407004

S931

A

2095-9869(2022)04-0081-12

*國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2018YFC1406802)資助 [This work was supported by National Key Research and Development (2018YFC1406802)].趙國(guó)慶，E-mail: zgq617717@163.com

張 衡，副研究員，E-mail: zhangziqian0601@163.com

2021-04-07,

2021-06-09

http://www.yykxjz.cn/

趙國(guó)慶, 羅俊榮, 唐峰華, 樊偉, 宋學(xué)鋒, 楊超, 張衡. 基于漁業(yè)數(shù)據(jù)的南極磷蝦48漁區(qū)漁場(chǎng)時(shí)空分布. 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展, 2022, 43(4): 81–92

ZHAO G Q, LUO J R, TANG F H, FAN W, SONG X F, YANG C, ZHANG H. Temporal and spatial distribution of Antarctic krill in 48 fishing areas based on fishery data. Progress in Fishery Sciences, 2022, 43(4): 81–92

(編輯 馮小花)