基于水聲學(xué)方法的鄱陽(yáng)湖通江水道魚類空間分布特征研究

摘要：旨在研究禁漁后鄱陽(yáng)湖通江水道范圍內(nèi)魚類空間分布特征，為鄱陽(yáng)湖魚類資源保護(hù)和禁漁效果評(píng)估提供數(shù)據(jù)支撐。于2023年9月使用Biosonics DT-X多功能科學(xué)回聲探測(cè)儀在鄱陽(yáng)湖通江水道星子至湖口段進(jìn)行魚類資源的水聲學(xué)調(diào)查。結(jié)果顯示，鄱陽(yáng)湖通江水道內(nèi)魚類目標(biāo)強(qiáng)度（Target Strength，TS）均值為-52.42±3.78 dB，平均推算全長(zhǎng)為9.41 cm；區(qū)域3的魚類TS均值顯著大于區(qū)域1和區(qū)域2（P<0.05）；在垂直方向上，魚類TS均值表現(xiàn)為中層>下層>上層，各分層之間不存在顯著差異（P>0.05）。通江水道內(nèi)的魚類平均密度為67.29±101.91 ind./1000 m3，范圍為0～433.35 ind./1000 m3；在水平方向上，魚類主要分布在火焰山、屏峰山、鞋山、鍋棚山和石鐘山附近區(qū)域；區(qū)域1、2和3之間的魚類平均密度不存在顯著差異（P>0.05）；在垂直分布上，3個(gè)區(qū)域的魚類密度均表現(xiàn)為下層>上層>中層，各分層之間不存在顯著差異（P>0.05）?；谡{(diào)查數(shù)據(jù)估算出鄱陽(yáng)湖通江水道星子至湖口段的魚類總數(shù)量為3.25×107尾，總生物量為1408.63 t。綜合比較來(lái)看，禁漁后魚類密度均值和魚類TS均值增大，魚類種群小型化的趨勢(shì)緩解，大規(guī)格魚類數(shù)量增多，表明禁漁政策對(duì)鄱陽(yáng)湖魚類資源恢復(fù)起到了一定的積極作用。

關(guān)鍵詞：鄱陽(yáng)湖；水聲學(xué)；漁業(yè)資源；空間分布；禁漁

中圖分類號(hào)：S932.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

鄱陽(yáng)湖作為我國(guó)最大的淡水湖，是長(zhǎng)江流域眾多魚類的產(chǎn)卵場(chǎng)和索餌越冬場(chǎng)所，具有豐富的魚類資源［1］。鄱陽(yáng)湖對(duì)維持長(zhǎng)江流域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、生物多樣性和魚類種質(zhì)資源多樣性具有重要的作用［2］，但因過(guò)去的酷漁濫捕、污水排放和涉水工程的實(shí)施，破壞了漁業(yè)生態(tài)，導(dǎo)致魚類物種數(shù)減少、資源衰退和多樣性降低等問(wèn)題［3-4］。自2021年1月1日起長(zhǎng)江流域的重點(diǎn)水域全面實(shí)行禁漁政策［5］，以期恢復(fù)水生生物資源，為野生魚類的生長(zhǎng)、繁育和種群恢復(fù)提供時(shí)間與空間。禁漁政策已實(shí)施三年有余，對(duì)禁漁后魚類棲息生境改善和漁業(yè)資源恢復(fù)情況的有效跟蹤和評(píng)估十分必要，可為及時(shí)調(diào)整魚類資源的保護(hù)措施提供參考。

目前僅有少量關(guān)于鄱陽(yáng)湖禁漁后魚類資源恢復(fù)狀況的報(bào)道，如禁漁后鄱陽(yáng)湖刀鱭數(shù)量明顯恢復(fù)［6］，鱖種群數(shù)量增加、小型化趨勢(shì)改善［7］，生態(tài)系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大、各功能組間的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)交互關(guān)系變強(qiáng)［8］。前人研究多是基于網(wǎng)具捕撈數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析，但在禁漁政策的背景下使用水聲學(xué)方法調(diào)查魚類資源則可以有效避免網(wǎng)具捕撈法的制約。水聲學(xué)方法因其具有無(wú)傷快速、范圍廣、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確等優(yōu)勢(shì)，也日益成為魚類資源監(jiān)測(cè)與評(píng)估的重要手段［9-10］。此外，通江水道作為鄱陽(yáng)湖的典型生態(tài)區(qū)域連接著長(zhǎng)江與鄱陽(yáng)湖，擁有豐富的魚類資源，是洄游性魚類的重要攝食、育肥和繁殖場(chǎng)所［11］，對(duì)于保護(hù)鄱陽(yáng)湖魚類資源并維持其多樣性至關(guān)重要［12-15］?；谏鲜霰尘埃狙芯窟x擇在鄱陽(yáng)湖通江水道星子至湖口段內(nèi)使用水聲學(xué)方法對(duì)魚類資源進(jìn)行調(diào)查研究，分析該區(qū)域內(nèi)魚類a3946311f91728fdcb49d7336628c35d空間分布特征并評(píng)估其資源量，為鄱陽(yáng)湖魚類資源保護(hù)和禁漁效果評(píng)估提供數(shù)據(jù)支撐。

1 聲學(xué)調(diào)查方法概況

1.1 研究區(qū)域

本次鄱陽(yáng)湖通江水道水聲學(xué)探測(cè)范圍為星子碼頭（29.45N，116.06E）至湖口碼頭（29.75N，116.23E）。根據(jù)探測(cè)河道距離劃分為3個(gè)區(qū)域：區(qū)域1、區(qū)域2和區(qū)域3（圖1）。

1.2 聲學(xué)數(shù)據(jù)采集方法

水聲學(xué)探測(cè)采用美國(guó)Biosonics DT-X多功能科學(xué)回聲探測(cè)儀，調(diào)查航線采用“Z”字形。探測(cè)用船使用的是從當(dāng)?shù)赜未?wù)公司處租賃的普通漁船，船速保持在10 km/h以下。調(diào)查時(shí)間為2023年9月21—23日，探測(cè)時(shí)間為每天9：00—17：00。

在探測(cè)之前，按照儀器設(shè)備說(shuō)明的方法，使用標(biāo)準(zhǔn)鎢球?qū)x器進(jìn)行校準(zhǔn)。探測(cè)時(shí)將Biosonics DT-X科學(xué)回聲探測(cè)儀的探頭、設(shè)備主機(jī)、GPS、電源和電腦鏈接。探頭通過(guò)繩索固定在船體前部的右舷處，吃水深度0.5 m。測(cè)量過(guò)程中，探頭垂直向下發(fā)射200 kHz的裂波，波束夾角6.8°，發(fā)射頻率5 ping/s，脈沖寬度0.4 ms，目標(biāo)強(qiáng)度（TS）的閾值為-130 dB，利用Visual Acquisition 6.3（BioSonics Inc.， Seattle， USA）軟件獲取數(shù)據(jù)。根據(jù)公式計(jì)算調(diào)查覆蓋度［16］：

D=L/A

式中：L為水聲學(xué)調(diào)查走航航程（m），A為探測(cè)水域水面面積（m2），D為水聲學(xué)調(diào)查覆蓋度。

經(jīng)計(jì)算，本次調(diào)查的探測(cè)覆蓋度為10.28，滿足水聲學(xué)探測(cè)覆蓋度大于6的要求。

1.3 聲學(xué)數(shù)據(jù)處理及分析

使用Visual Analyzer 4.3（BioSonics Inc.， Seattle， USA）軟件對(duì)聲學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，采用單回聲檢測(cè)與跟蹤分析方法判別信號(hào)和目標(biāo)強(qiáng)度。單回聲回波閾值為-70 dB，最小回波長(zhǎng)度為0.75，最大回波長(zhǎng)度為2.0，時(shí)變?cè)鲆鏋?0 lgR，單體目標(biāo)間最大間隔為2 pings，最少單體目標(biāo)數(shù)為3 pings，最少脈沖數(shù)為3 pings，最后進(jìn)行人工檢視。

參考Foote提出的的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行換算［17］：

TS=20lgTL-71.9

式中：TS為魚類目標(biāo)強(qiáng)度（Target Strength，dB），TL為目標(biāo)魚類全長(zhǎng)（Total Length，cm）。

使用SPSS 25.0和Excel軟件對(duì)魚類目標(biāo)強(qiáng)度和魚類密度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。將1 km航程探測(cè)的數(shù)據(jù)劃分為1個(gè)單元。將獲取的各單元魚類密度、水深和坐標(biāo)信息導(dǎo)入ArcGIS 10.2軟件，反距離加權(quán)（IDW）方法進(jìn)行柵格插值運(yùn)算，并繪制魚類密度水平分布圖。此外，在ArcGIS 10.2軟件中設(shè)置柵格，隨后將格柵對(duì)應(yīng)的魚類密度和水深數(shù)據(jù)與柵格面積進(jìn)行計(jì)算并匯總，即可得到魚類的資源總量。本研究設(shè)定，依據(jù)每個(gè)單元的平均水深分為3層，其中水深的0%～33%為上層，33%～66%為中層，66%～100%為下層。

2 結(jié)果與分析

2.1 調(diào)查區(qū)域水深分布

鄱陽(yáng)湖通江水道的平均水深為9.76±3.67 m，最大水深24.9 m，最小水深2.96 m。區(qū)域1、2和3的平均水深分別為8.52±3.18 m、10.61±3.56 m、10.33±3.73 m（圖2）。

2.2 魚類目標(biāo)強(qiáng)度與空間分布特征

鄱陽(yáng)湖通江水道的魚類TS均值和水平分布結(jié)果如圖3所示。通江水道區(qū)域整體的TS均值為-52.42±3.78 dB，平均推算全長(zhǎng)為9.41 cm。區(qū)域1、區(qū)域2和區(qū)域3的TS平均值分別為-53.39±3.85 dB、-52.88±3.61 dB和-51.00±3.45 dB，TS值呈現(xiàn)出從星子到湖口依次減小的情況。利用非參數(shù)檢驗(yàn)方法對(duì)3個(gè)區(qū)域的TS值進(jìn)行差異性分析，得到區(qū)域3的TS值顯著大于區(qū)域1和區(qū)域2（P<0.05）。

魚類TS值分布和推算全長(zhǎng)分布結(jié)果如圖4所示。經(jīng)Jarque-Bera正態(tài)性檢驗(yàn)，整個(gè)通江水道和3個(gè)區(qū)域的魚類TS分布（圖4a）均不符合正態(tài)分布（P<0.05）。3個(gè)區(qū)域的魚類TS值均主要集中-70～-45 dB（對(duì)應(yīng)推算全長(zhǎng)為1.24～22.13 cm）。TS值大于-40 dB的個(gè)體數(shù)量在整個(gè)通江水道的占比為3.56%，在區(qū)域1、2和3中的占比分別為3.63%、3.46%和3.59%。將魚類推算全長(zhǎng)按照1～10 cm、10～30 cm和>30 cm分為3組（圖4b）。從結(jié)果中可以看出，通江水道的魚類以1～10 cm的魚類為主，區(qū)域1、2和3中占比分別為71.21%、69.29%和62.33%。區(qū)域3中推算全長(zhǎng)10～30 cm的魚類占比大于區(qū)域1和2。

在整個(gè)通江水道內(nèi)（圖5a）上層、中層和下層魚類TS均值分別為-53.27±4.17 dB、-51.9±3.29 dB和-52.33±3.80 dB，上層、中層和下層魚類TS值相互之間不存在顯著性差異（P>0.05）。區(qū)域1和區(qū)域2的中層平均魚類TS值大于上層和下層，區(qū)域3的下層魚類TS均值大于上層和中層（圖5b）。

2.3 魚類密度與空間分布特征

鄱陽(yáng)湖通江水道的魚類總體密度為67.29±101.91 ind./1000 m3，范圍為0～433.35 ind./1000 m3；區(qū)域1、2和3的魚類密度分別為71.83±110.96 ind./1000 m3，63.10±97.13 ind./1000 m3，67.80±97.43 ind./1000 m3（圖6a）。3個(gè)區(qū)域之間的魚類密度不存在顯著性差異（P>0.05）。采用ArcGIS 10.2軟件分析并制作魚類密度的水平分布圖（圖6b），結(jié)果顯示通江水道的魚類分布呈斑塊狀聚集的形式，主要分布在火焰山、屏峰山、鞋山、鍋棚山和石鐘山附近區(qū)域。

鄱陽(yáng)湖通江水道上層、中層和下層的魚類平均密度如圖7a所示，整個(gè)通江水道區(qū)域上層、中層和下層的魚類密度分別為78.96±85.01 ind./1000 m3、54.63±73.08 ind./1000 m3和86.75±87.27 ind./1000 m3，各分層之間不存在顯著性差異（P>0.05）。在劃分的3個(gè)區(qū)域中，魚類密度均表現(xiàn)為下層大于上層和中層（圖7b），但均不具有顯著性差異（P>0.05）。

2.4 資源量估算

使用柵格化方法估算鄱陽(yáng)湖通江水道的魚類資源總量，得到的結(jié)果顯示魚類資源量為3.25×107 ind.。

3 討論

3.1 魚類目標(biāo)強(qiáng)度

調(diào)查結(jié)果顯示，鄱陽(yáng)湖通江水道的魚類主要以1～10 cm的小型魚類為主，在3個(gè)區(qū)域的占比均在60%以上，這一結(jié)論也與其他研究的發(fā)現(xiàn)相吻合［18-20］。分析其他關(guān)于鄱陽(yáng)湖通江水道的研究發(fā)現(xiàn)，該水域的主要優(yōu)勢(shì)物種為、鯽、貝氏、似鳊、光澤黃顙魚和短頜鱭等［13-14， 19］，多為小型魚類，與此次水聲學(xué)調(diào)查結(jié)果反映出的情況相一致。此外，也有研究指出水聲學(xué)調(diào)查得到的魚類平均全長(zhǎng)結(jié)果可能偏小，主要是兩個(gè)方面的原因：一是沒(méi)有特定對(duì)應(yīng)鄱陽(yáng)湖魚類的TS-TL經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)換公式，而采用喉鰾型魚類的TS-TL公式，會(huì)導(dǎo)致估算結(jié)果偏低；二是捕撈法調(diào)查中選擇的網(wǎng)具網(wǎng)目較大，對(duì)小型魚類的捕獲有所欠缺，使得漁獲物調(diào)查捕獲的個(gè)體偏大［21］。因此，在今后的研究中需選擇更合理的網(wǎng)具，并結(jié)合漁獲物數(shù)據(jù)獲取更加準(zhǔn)確的鄱陽(yáng)湖魚類TS-TL換算公式，以增加水聲學(xué)調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性［22］。

3.2 魚類分布情況及影響因素

本研究結(jié)果顯示，鄱陽(yáng)湖通江水道魚類主要分布在火焰山、屏峰山、鞋山、鍋棚山和石鐘山附近區(qū)域，具有明顯的區(qū)域性。同時(shí)，魚類分布也呈現(xiàn)出偏離中心航道，靠近兩岸分布的特點(diǎn)。鄱陽(yáng)湖作為季節(jié)性湖泊，水位上漲將通江水道湖濱帶淹沒(méi)，而兩岸湖濱帶中被淹沒(méi)的植物則會(huì)成為魚類棲息和繁殖的場(chǎng)所［23］。此外，鄱陽(yáng)湖通江水道繁忙的航運(yùn)也會(huì)迫使魚類向兩岸移動(dòng)以規(guī)避船只的干擾。

魚類主要分布的火焰山、鍋棚山和石鐘山區(qū)域有支流來(lái)水匯入，而此類河流交匯區(qū)域有利于魚類的生長(zhǎng)繁殖［24］，究其原因：一是河流交匯處會(huì)形成溫度梯度和漩渦，使得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、木質(zhì)殘骸和有機(jī)物會(huì)在此聚集［25］；二是支流來(lái)水的匯入、城鎮(zhèn)排放的生活污水帶來(lái)的大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)［26］。豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)促進(jìn)了河流交匯處的浮游動(dòng)、植物的生長(zhǎng)，進(jìn)而為魚類提供了豐富的餌料來(lái)源，形成良好的索餌場(chǎng)所，魚類在此區(qū)域聚集，魚類密度也相應(yīng)增加。

魚類的垂直分布與魚類自身習(xí)性和水生態(tài)環(huán)境相關(guān)。水體生態(tài)系統(tǒng)又受到氣溫、光照、水溫等環(huán)境因素的影響，其中水溫是影響水層垂直分布的關(guān)鍵因素，同時(shí)也是影響魚類垂直分布的重要因素。本研究結(jié)果顯示魚類主要棲息于水體下層。分析其原因可能是在秋冬季鄱陽(yáng)湖水位和溫度均下降，魚類會(huì)往更溫暖的下層水體聚集［27］，下層水體的水溫變化比上層和中層水體?。?8］，同時(shí)還可為魚類提供更大的空間以滿足不同生活習(xí)性魚類的需求［29］。躲避通江水道上往來(lái)船只也可能是魚類往下層水體移動(dòng)的重要原因［30］。此外，魚類存在晝夜垂直遷移現(xiàn)象，白天多數(shù)魚類喜歡在水底集群，夜晚則向表層的溫暖水域遷移［31］。因此，為了更準(zhǔn)確地評(píng)估魚類資源空間分布狀況，需要在不同季節(jié)和不同時(shí)間段進(jìn)行多次探測(cè)以便進(jìn)行更全面的了解。

3.3 禁漁前后魚類資源變化

通過(guò)與禁漁前（2014年）鄱陽(yáng)湖通江水道的研究結(jié)果比較后發(fā)現(xiàn)，禁漁后（2023年）的魚類平均密度和TS值均要高于禁漁前；禁漁后魚類TS均值（-52.42±3.78 dB）大于禁漁前（-56.4±6.4 dB）；禁漁后TS值介于-70～-55 dB的個(gè)體占比（42.78%）小于禁漁前（54.6%），TS值>-40 dB的個(gè)體（3.56%）則大于禁漁前（0.12%）。該結(jié)果一定程度表明禁漁政策對(duì)鄱陽(yáng)湖通江水道的魚類資源恢復(fù)起到了積極作用，魚類密度和個(gè)體大小均有所提升，魚類種群結(jié)構(gòu)的小型化的趨勢(shì)有所緩解［32］。在長(zhǎng)江流域的其他地區(qū)也有關(guān)于禁漁政策具有積極效果的報(bào)道，如長(zhǎng)江石首段的魚類在禁漁后規(guī)格呈增大的趨勢(shì)［33］、長(zhǎng)江下游區(qū)域在禁漁后魚類物種數(shù)和多樣性指數(shù)均有所增加［34］，以上也進(jìn)一步說(shuō)明了十年禁漁政策對(duì)魚類資源保護(hù)的有益作用。禁漁政策的實(shí)施不僅能有效的降低魚類繁殖群體遭受的捕撈壓力，使得幼魚可以自然生長(zhǎng)，從而提高了魚類資源的尾數(shù)與重量。人類活動(dòng)的減少及相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施，也使得魚類的棲息生境得到了改善，餌料生物變得更加豐富，促進(jìn)了魚類資源的恢復(fù)。然而，有研究指出長(zhǎng)江流域兩湖（鄱陽(yáng)湖和洞庭湖）的魚類資源量在3～5年內(nèi)才能基本達(dá)到平衡［35］。鄱陽(yáng)湖的魚類資源也遠(yuǎn)未達(dá)到良好恢復(fù)，資源恢復(fù)僅達(dá)1998年水平，生態(tài)系統(tǒng)也仍未穩(wěn)定［7］。因此，鄱陽(yáng)湖魚類資源的恢復(fù)還需繼續(xù)觀察，在維持禁漁政策的基礎(chǔ)上，持續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并視情況調(diào)整禁漁措施。

4 結(jié)論

本研究采用水聲學(xué)方法對(duì)鄱陽(yáng)湖通江水道星子至湖口段的魚類空間分布特征進(jìn)行調(diào)查研究，獲得該區(qū)域在禁漁初期的魚類資源狀況，為禁漁效果評(píng)估和魚類資源保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。鄱陽(yáng)湖魚類資源狀況隨著禁漁政策的執(zhí)行而發(fā)生改變，本次禁漁后的調(diào)查結(jié)果與禁漁前的報(bào)道相比，魚類密度均值和TS均值均大于禁漁前，魚類種群小型化的趨勢(shì)緩解，大規(guī)格魚類數(shù)量增多，說(shuō)明禁漁政策對(duì)鄱陽(yáng)湖魚類資源恢復(fù)起到了積極作用。在今后研究中可以進(jìn)一步挖掘水聲學(xué)方法在鄱陽(yáng)湖上的應(yīng)用，如對(duì)水體底質(zhì)和沉水植被的探測(cè)研究，分析魚類棲息生境，還可以進(jìn)一步結(jié)合水質(zhì)、餌料生物和水文變化等數(shù)據(jù)，以期厘清影響鄱陽(yáng)湖魚類資源的關(guān)鍵因素，進(jìn)而為魚類保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)。

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