外伶仃海洋牧場附近海域漁業(yè)資源季節(jié)動態(tài)變化分析

馮 雪，戴小杰，范江濤，陳丕茂,3

1.上海海洋大學(xué) 海洋科學(xué)學(xué)院，上海 201306

2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，廣東 廣州 510300

3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南海漁業(yè)資源環(huán)境科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海洋牧場重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510300

珠江口外伶仃海域是南方海區(qū)重要的傳統(tǒng)漁場和洄游通道，近年來在人類活動和氣候變化的雙重影響下，其漁業(yè)種群結(jié)構(gòu)和資源量發(fā)生了巨大變化，漁獲物呈低齡化和小型化趨勢[1]。為有效保護(hù)漁業(yè)資源，實(shí)現(xiàn)資源的增殖和可持續(xù)利用，中國進(jìn)行了海洋牧場建設(shè)，通過投放人工魚礁，為海洋生物提供良好的庇護(hù)場所和豐富的餌料，在生物趨利避害的本能驅(qū)使下，魚類、甲殼類等海洋生物逐步趨向于在海洋牧場范圍內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)卵、索餌等，進(jìn)而影響漁業(yè)資源的空間分布[2-4]。

在漁業(yè)資源研究中，原始數(shù)據(jù)點(diǎn)很難做到完全規(guī)律均勻分布，為了解一定區(qū)域內(nèi)漁業(yè)資源的分布狀態(tài)，在研究中把不規(guī)則的數(shù)據(jù)點(diǎn)劃歸為規(guī)則分布的網(wǎng)格樣點(diǎn)，采用空間插值的方法將點(diǎn)數(shù)據(jù)插值為面數(shù)據(jù)進(jìn)行研究[5]。漁場空間分析自20 世紀(jì)60 年代起用于分析漁場空間地理數(shù)據(jù)，運(yùn)用區(qū)域化的變量理論描述自然現(xiàn)象的空間連續(xù)性，進(jìn)而分析漁業(yè)資源的多樣性和空間分布特點(diǎn)[6-7]?？臻g格局和群落分布是漁場的重要屬性，也是研究種群結(jié)構(gòu)和種間關(guān)系的重要方式，采用空間分析研究漁場本身的空間位置和方向，區(qū)別不同空間格局的差異，能夠有效規(guī)避采樣區(qū)域大小對分析結(jié)果的影響，充分利用地理變量的各種信息，提供最優(yōu)的插值模型和插值精度。近年來，空間分析廣泛應(yīng)用于土壤[8]、氣象[9-10]、水資源[11]等方面的研究，還能與遙感技術(shù)緊密結(jié)合[12]，但是該方法結(jié)合漁業(yè)資源調(diào)查數(shù)據(jù)對漁場的空間分析卻少見報(bào)道[13]?，F(xiàn)有的外伶仃附近海域漁業(yè)資源相關(guān)研究僅見礁區(qū)建設(shè)效果評估等[14]，針對外伶仃附近海域漁場的資源分析尚未見報(bào)道。因此，本研究基于外伶仃洋海域海洋牧場調(diào)查數(shù)據(jù)，采用空間分析方法，探究了外伶仃洋漁業(yè)資源的空間分布特征和季節(jié)變化規(guī)律，以期了解漁業(yè)資源各類群的時空分布特點(diǎn)和內(nèi)在機(jī)理，為資源量評估和漁業(yè)資源的可持續(xù)利用提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 漁業(yè)資源數(shù)據(jù)

漁場數(shù)據(jù)來自2020 年4 和9 月及2021 年4 和9 月共4 個航次的外伶仃國家級海洋牧場示范區(qū)漁業(yè)資源調(diào)查，具體調(diào)查區(qū)域見圖1。珠海外伶仃海洋牧場及附近海域的調(diào)查范圍為114°3'3.6''E—114°7'8.4''E、22°5'9.6''N—22°7'8.4''N 海域。租用拖網(wǎng)漁船粵東莞漁92008 進(jìn)行調(diào)查，網(wǎng)具為底拖網(wǎng)，網(wǎng)上綱26 m，下綱31 m，網(wǎng)囊目30 mm，每個航次設(shè)置調(diào)查站位12 個，每站拖網(wǎng)15 min。每網(wǎng)次采樣均分別記錄和測定放網(wǎng)和起網(wǎng)時間、船位 (經(jīng)緯度)、平均拖速 (節(jié)) 和水深等參數(shù)。采樣和分析均按GB/T 12763.6—2007 《海洋調(diào)查規(guī)范 海洋生物調(diào)查》中規(guī)定的方法進(jìn)行現(xiàn)場鑒定、計(jì)數(shù)、稱質(zhì)量及生物學(xué)測量，體長精確到mm，質(zhì)量精確到0.1 g。采用掃海面積法計(jì)算資源密度，計(jì)算公式為[15]：

圖1 研究區(qū)域示意圖Fig.1 Diagram of survey area

式中：S為資源密度 (kg·km-2)；d為漁獲率(kg·h-1)；a為調(diào)查船每小時的掃海面積 (km2，掃海寬度取浮綱長度的2/3)；E為逃逸率 (取0.5)。

采用ArcGIS 10.0 軟件繪制地圖，數(shù)據(jù)來源于全國地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng) (https://www.webmap.cn/，1∶25 萬全國基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫，2017 公眾版) 。

1.2 漁場插值分析

為全面反映漁場分布情況，從漁場本身揭示漁業(yè)資源時空分布特點(diǎn)，采用反距離權(quán)重法對歸一化后的漁場資源密度數(shù)據(jù)進(jìn)行插值分析。反距離權(quán)重法采用預(yù)測點(diǎn)周圍的實(shí)測點(diǎn)數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，與距離預(yù)測點(diǎn)較遠(yuǎn)的實(shí)測點(diǎn)相比，距離預(yù)測點(diǎn)位置最近的實(shí)測點(diǎn)數(shù)值對預(yù)測值的影響更大。反距離權(quán)重法假定每個實(shí)測點(diǎn)都有一種局部影響，而這種影響會隨著距離的增大而減小[16]。

反距離權(quán)重插值法的一般公式為[17]：

確定權(quán)重的計(jì)算公式為：

式中：P為指數(shù)值，用于控制權(quán)重值的降低，一般取均方根預(yù)測誤差的最小值；di0為預(yù)測點(diǎn)s0與各已知樣點(diǎn)si之間的距離。

1.3 漁場重心分析

探究漁場重心的變動規(guī)律及趨勢，通過計(jì)算不同季節(jié)、不同漁獲種類漁場重心，并依據(jù)漁場重心的移動方向和移動范圍進(jìn)一步研究其漁場重心季節(jié)變化規(guī)律及趨勢[18]。漁場重心的計(jì)算公式為：

式中：X和Y分別為漁場重心的經(jīng)度和緯度；k為調(diào)查站點(diǎn)個數(shù)；Xi、Yi和Si分別為第i個站點(diǎn)的經(jīng)度、緯度和歸一化后的資源密度。

2 結(jié)果

2.1 漁業(yè)資源空間分布特征

采用反距離權(quán)重法對漁場進(jìn)行插值分析，從整體看兩個季節(jié)調(diào)查海域資源分布較為集中，呈斑點(diǎn)和片狀分布，高資源密度區(qū)域集中于研究區(qū)域西部和南部海域。以不同季節(jié)來看，春季資源密度水平整體偏低，蝦類、魚類和蟹類集中分布于研究區(qū)域的南部偏西海域，頭足類資源分布水平明顯高于其他種類，在研究區(qū)域的北部和東南部海域均有較多分布 (圖2)。

圖2 春季漁業(yè)資源各類群分布Fig.2 Distribution of various groups of fishery resources in spring

與春季相比，秋季研究區(qū)域資源密度水平有所提升，總資源密度高值區(qū)海域面積有所增加，集中于研究區(qū)域的西部海域 (圖3)。蝦類的資源密度高值區(qū)集中于研究區(qū)域的西部和東部，中部出現(xiàn)明顯的資源密度低值區(qū)。蝦蛄類、蟹類和頭足類呈斑點(diǎn)狀分布，蝦蛄類集中分布于研究區(qū)域的東部海域；蟹類存在兩個資源密度高值區(qū)，分別位于研究區(qū)域的中部偏北和中部偏南海域；頭足類則集中分布于研究區(qū)域的西部海域。

圖3 秋季漁業(yè)資源各類群分布Fig.3 Distribution of various groups of fishery resources in autumn

2.2 漁業(yè)資源季節(jié)分布特征

將不同類群資源密度歸一化以進(jìn)一步分析不同季節(jié)和類群的資源密度分布，結(jié)果如圖4 所示?？傎Y源密度的春季下四分位數(shù)值為0.091 9，上四分位數(shù)值為0.174 8，魚類的春季下四分位數(shù)值為0.052 4，上四分位數(shù)值為0.149 6；與春季相比，秋季兩者的資源密度水平均有所增加，總資源密度的秋季下四分位數(shù)值為0.078 8，上四分位數(shù)值為0.658 5，魚類的秋季下四分位數(shù)值為0.063 1，上四分位數(shù)值為0.596 5。蟹類春季的資源密度整體分布較為均勻，下四分位數(shù)值為0.013 5，上四分位數(shù)值為0.411 2；與春季相比，秋季的資源密度有所下降，下四分位數(shù)值為0，上四分位數(shù)值為0.067 8。蝦蛄類資源整體分布較少，春季下四分位數(shù)值為0，上四分位數(shù)值為0.098 9；秋季資源密度水平存在明顯下降，上、下四分位數(shù)值均為0。蝦類春季的資源密度下四分位數(shù)值為0.014 6，上四分位數(shù)值為0.172 1；秋季資源密度水平有所上升，下四分位數(shù)值為0.137 8，上四分位數(shù)值為0.634 8。頭足類春季的資源密度下四分位數(shù)值為0.256 9，上四分位數(shù)值為0.388 4；秋季有所下降，下四分位數(shù)值為0.078 4，上四分位數(shù)值為0.291 7。

圖4 春、秋季不同類群分布特征Fig.4 Distribution characteristics of different groups in spring and autumn

2.3 漁業(yè)資源不同類群漁場重心分布

珠江口物種漁場重心分布可以劃分為兩個區(qū)域，魚類、蝦類、頭足類、蟹類均集中分布在研究區(qū)域西部，而蝦蛄類主要分布在研究區(qū)域的東部(圖5)。

圖5 漁業(yè)資源各類群漁場重心變動Fig.5 Changes in center of gravity of various groups of fishery resources

春季魚類漁場重心位于研究區(qū)域的西南方向(114.065°E、22.100°N)，與總體漁場重心較為接近。相較于春季，秋季魚類漁場重心向西北方向移動，且與整體漁場重心基本重合。蟹類、蝦類、蝦蛄類在春季的漁場重心分別位于 (114.071°E、22.109°N)、(114.064°E、22.098°N)、(114.110°E、22.100°N)。3 個物種在秋季的漁場重心與春季相比，均向東北方向移動。相對于其他物種，頭足類秋季漁場重心向西偏北方向移動，且春季和秋季間的漁場重心距離最大(1.434 km)。

3 討論

珠江口附近海域是世界上最繁忙的海域之一，受航道、陸源排放、過度捕撈等人為活動影響巨大，對珠江河口水生生物、生物棲息地質(zhì)量以及河口生態(tài)系統(tǒng)功能等帶來挑戰(zhàn)。與珠江口類似的長江口海域也面臨相似問題，李建生和程家驊[19]對20 世紀(jì)90 年代長江口漁業(yè)資源的研究發(fā)現(xiàn)，部分優(yōu)勢種漁獲比例大幅波動，小個體低質(zhì)魚類比例和種類數(shù)增加，不斷增大的捕撈量和環(huán)境變化使得整體資源結(jié)構(gòu)趨于明顯小型化。本研究對珠江口外伶仃海域漁業(yè)資源的季節(jié)變動規(guī)律和不同漁業(yè)資源類群的分布特點(diǎn)的分析，可為掌握珠江口漁業(yè)資源現(xiàn)狀與實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)利用提供科學(xué)支撐。

珠江徑流量位居中國第二，年平均徑流量為3 360 億立方米[20]，水體的主要來源包括河流輸入、鹽水入侵和潮汐流[21-23]。珠江口是南海北部大型亞熱帶河口系統(tǒng)，漁業(yè)資源空間變化趨勢與該海域特有的潮汐、流場等生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)有關(guān)。在珠江口咸淡水混合和季風(fēng)的影響下，本研究中總資源密度的高值區(qū)主要集中在靠近島礁的研究區(qū)域西部和南部海域，除蝦蛄類外其他各類生物也均有相似的分布特征。位于舟山漁場的馬鞍列島與位于珠江口漁場的外伶仃島環(huán)境相似，均具有島礁生境以及臨近的外海開闊海域生境。馬鞍列島海域在黑潮、臺灣暖流及長江沖淡水的綜合作用下，其游泳生物群落組成和分布受季節(jié)性洄游和自然條件影響。韓旭東等[24]對馬鞍列島及其東部海域的研究發(fā)現(xiàn)，魚類受長江口自然環(huán)境條件影響主要分布在島礁周邊，離岸距離越遠(yuǎn)生物量越低。此外珠江口海域季風(fēng)配合島礁及人工魚礁對地形地貌的改變，直接影響浮游植物的垂直分布及近岸海域營養(yǎng)物質(zhì)和餌料的補(bǔ)充，其中人工魚礁的投放使得垂直混合效應(yīng)更加明顯。當(dāng)人工魚礁投放入海底后，礁石前會形成較強(qiáng)的局部上升流，這種上升流將底層豐富的營養(yǎng)物質(zhì)輸送到上層水體，海洋初級生產(chǎn)力提高，吸引海洋生物聚集[14]。同時由于人工魚礁對洋流的阻擋作用，礁體周圍會形成一個流速緩慢的區(qū)域，海洋生物更喜歡聚集和棲息在速度和湍流相對較低的區(qū)域以減少游泳的能量消耗，該區(qū)域也被認(rèn)為對吸引海洋生物有積極影響[25-26]。本研究中高資源密度區(qū)域既是島礁近岸海域，也是外伶仃海洋牧場建設(shè)投礁區(qū)域，自然島礁及人工投放的魚礁同時為魚類等海洋生物提供了適宜的產(chǎn)卵、棲息場所，從而使?jié)O業(yè)資源在該區(qū)域具有更高的資源量。

珠江口存在明顯的枯水期 (10 月—次年3 月)和豐水期 (4—9 月)，不同時期徑流量的變化導(dǎo)致珠江口海域理化環(huán)境更替，從而影響漁業(yè)資源的結(jié)構(gòu)與分布，形成季節(jié)性差異。通過對不同季節(jié)歸一化后的資源密度分析，外伶仃島附近海域漁業(yè)資源具有明顯的季節(jié)變化特征。從物種性狀對季節(jié)環(huán)境的偏好來看，春夏季更適合海洋洄游物種和成熟期較短的種類棲息，寒冷季節(jié)更適合成熟期較長的種類、底棲動物、雙齒游泳模式的物種分布[27]。李永振等[28]針對珠江口部分經(jīng)濟(jì)魚類產(chǎn)卵時間的分析發(fā)現(xiàn)，除銀鯧 (Pampusargenteus) 外大部分產(chǎn)卵的經(jīng)濟(jì)種魚類只有一個產(chǎn)卵期，主要集中在春夏等溫暖季節(jié)，產(chǎn)卵的持續(xù)時間一般為3 至9 個月不等。本研究表明珠江口海域春季蟹類、蝦蛄類、蝦類等甲殼類資源密度較高，這與胥延釗[29]對渤海漁業(yè)群落季節(jié)變化的研究結(jié)果類似。大多數(shù)烏賊和蛸類集中在春季繁殖，秋季頭足類資源密度隨季節(jié)變化較春季下降明顯，這可能與頭足類的繁殖季節(jié)和索餌洄游習(xí)性密切相關(guān)[30]。本研究中魚類與甲殼類的資源密度呈反相關(guān)，當(dāng)魚類密度增加時，甲殼類密度降低。南海區(qū)蝦類等小型甲殼動物在7—10 月為主要育肥期，研究區(qū)域中秋季蝦類密度升高可能與主要蝦類的生活史周期有關(guān)。由于甲殼類是魚類的主要餌料生物[31]，從食物網(wǎng)角度對不同種類間彼此消長關(guān)系進(jìn)行分析，當(dāng)人為捕撈因素使得魚類密度降低后，蟹類等甲殼類生物得到恢復(fù)生長的喘息空間，資源密度有所提高[32]。從整體來看，魚類在總類群中占比最大，魚類資源密度的變動與總資源密度相似，在秋季有大幅度提高。本研究中秋季漁業(yè)資源種類與密度高于春季，我國南海區(qū)海洋伏季休漁時間為5 月初至8 月中旬，經(jīng)過3 個多月的伏季休漁后，漁業(yè)資源得到了一定的恢復(fù)與補(bǔ)充，經(jīng)過秋季與冬季的捕撈作業(yè)，春季資源密度下降。

諸多研究表明海洋環(huán)境因子的變化對游泳生物資源分布、變化、遷徙和漁場位置等有顯著影響[33-34]。本研究發(fā)現(xiàn)秋季漁業(yè)資源總類群漁場重心相對于春季調(diào)查時，在經(jīng)度上西移4.8''，在緯度上北移16.9''，以不同類群分析漁場重心的變化，大多數(shù)種類的漁場重心從春季到秋季有由南向北遷移的趨勢，推測可能與水溫和鹽度的季節(jié)性變化有關(guān)。范江濤等[35]和方興楠等[36]分別針對南沙鳶烏賊 (Sthenoteuthisoualaniensis) 及東太平洋莖柔魚(Dosidicusgigas) 等頭足類漁場分布的研究也體現(xiàn)了資源量隨溫鹽等因素季節(jié)性波動的趨勢。