西北太平洋柔魚漁業生物經濟模型及其管理策略

劉金立，陳新軍 ，李 綱，李思亮

(1．上海海洋大學海洋科學學院，上海 201306;2．上海海洋大學圖書館，上海 201306;

3．上海海洋大學大洋漁業可持續開發省部共建教育部重點實驗室，上海 201306;

4．國家遠洋漁業工程技術研究中心，上海 201306;5．風脈(武漢)可再生能源技術有限責任公司，武漢 430073)

柔魚(Ommastrephes bartramii)是重要的經濟頭足類之一，廣泛分布在西北太平洋海域［1］。開發柔魚資源的主要國家和地區有中國大陸、日本及中國臺灣省。中國大陸于1993年開始開發該資源，之后捕撈規模和作業海域不斷擴大，年產量穩定在6—10萬t間［2］;1993年公海大型流刺網作業禁止后，日本以大型專業魷釣船為主進行捕撈，年均產量為3—4萬t;中國臺灣省在2000年前的魷釣年均產量約為2萬t，之后年產量均小于1萬t［1］，主要以秋刀魚漁業兼捕船隊為主。近幾年來西北太平洋柔魚的產量日趨下降，該資源可能已處于充分開發的狀態［3］。國內外學者對西北太平洋柔魚進行了較深入的研究，主要包括生物學特性、漁場形成及其開發狀況、資源量變動以及漁業資源評估等方面［2-10］，但不同捕撈船隊、捕撈成本、漁獲價格等對柔魚資源開發的影響則沒有相應的研究。本文利用多船隊的漁業生物經濟模型［11-14］，考慮具有不同捕撈能力的中國大陸船隊、日本船隊及中國臺灣船隊同時捕撈西北太平洋柔魚時，在技術上的相互影響，并結合柔魚漁業的相關生物學和經濟學參數，模擬不同管理方案下50a內柔魚資源開發利用過程中，其資源量、捕撈努力量、漁獲產量及漁業利潤的動態變化，為科學制定西北太平洋柔魚漁業資源管理策略提供科學依據。

1 材料與方法

1．1 材料來源

中國大陸船隊在西北太平洋的柔魚漁業生產統計數據由中國遠洋漁業協會上海海洋大學魷釣技術組提供;作業成本和柔魚價格以舟山市寧泰遠洋漁業有限公司等調查統計數據為基準，近5年來每天單船作業成本約為0．6萬元，近5年來柔魚平均價格約為1．0萬元/t。中國臺灣省船隊的柔魚漁業統計數據來源于中國臺灣省對外漁業合作發展協會(http://www．ofdc．org．tw/index．htm)，每天單船作業成本為0．476萬元［15-16］;日本大型專業魷釣船船隊漁業統計數據來源于日本國際漁業資源現狀網站(http://kokushi．job．affrc．go．jp/index．html)，并假設單船作業成本為中國臺灣船隊的2倍。根據Ichii等［17］、曹杰［18］的研究結果，柔魚種群內稟增長率 r設為1．19，根據陳新軍等［3］研究結果，環境負載容量K設為55.1萬t，1995年的西北太平洋柔魚的資源量為25萬t，初始資源量B0假定為1996年的資源量B1996，結合Schaefer資源量動態模型，推算1996年資源量B1996為26．63萬t。根據中國臺灣魷釣船隊、日本魷釣船隊的年產量，結合中國魷釣船隊歷年的CPUE，來折算中國臺灣省和日本魷釣船隊的捕撈努力量，并考慮到中國臺灣船隊和日本船隊的作業特點，假設其可捕系數分別為中國大陸船隊的1/2和3/2(表1)。

表1 多船隊作業生物經濟模型的相關參數設置Table 1 Parameters set for themultifleet bio-econom ic model

1．2 分析方法

1．2．1 多船隊作業的捕撈努力量動態變化模型

在漁業資源開發過程中，各船隊投入到漁業生產中的捕撈努力量由其漁業的經濟利益來決定的［11］，其捕撈努力量動態變化模型如下:

式中，π(t)表示利潤函數，p表示漁獲價格，q表示可捕系數，c為單船作業成本，B(t)表示資源量變動函數，f(t)表示捕撈努力量變動函數，Y(t)表示漁獲產量函數，當利潤為正值，作業船隊將會進入該漁業，當利潤為負值，作業船隊將會退出該漁業;φ為作業船隊進入或退出漁業的動態參數，表示作業船隊長期的動態變化，與捕撈努力量變動所引起的成本變化密切相關，反映作業船隊利潤的變動情況［19］。根據 Anderson 等［12］和 Seijo 等［19］對海洋無脊椎動物漁業在工業化捕撈過程中，作業船隊進入或退出漁業的動態參數設置，假定 φ 為0．5×10－5，本文不探討其影響程度。

1．2．2 多船隊作業的資源量動態變化模型

漁業中，具有不同捕撈能力的3個作業船隊捕撈同一種群時，其漁業資源動態模型表示如下:

式中，Y1(t)、Y2(t)、Y3(t)、f1(t)、f2(t)、f3(t)分別表示中國大陸船隊、中國臺灣船隊及日本船隊的產量和捕撈努力量;q1、q2、q3分別表示中國大陸船隊、中國臺灣船隊及日本船隊的可捕系數。由此模型可模擬出西北太平洋柔魚資源量及作業船隊的漁獲產量隨時間的動態變化。

1．2．3 各船隊的漁業利潤隨捕撈努力量的動態變化

利潤方程如下:

式中，π1(t)、π2(t)、π3(t)分別表示中國大陸船隊、中國臺灣船隊及日本船隊的利潤;c1、c2、c3分別表示中國大陸船隊、中國臺灣船隊及日本船隊的單船作業成本;p為柔魚價格。

1．2．4 模擬不同管理方案下作業船隊的動態變化以基準管理方案為標準，改變不同的生物和經濟參數，模擬不同管理方案下各船隊50a內的作業狀況及其漁業資源的動態變化(表2)。

表2 不同管理方案下的參數設置Table 2 Parameters set corresponding to differentmanagement programs

2 結果

2．1 不同管理方案下各船隊捕撈努力量及資源量的動態變化

根據捕撈努力量動態變化模型及多船隊生物經濟模型，模擬了不同管理方案下50a內(1997—2047年)中國大陸船隊、中國臺灣省船隊及日本船隊的捕撈努力量及柔魚資源量隨時間的動態變化情況(圖 1，圖2)。

對各船隊50a內捕撈努力量的動態變化進行分析，中國大陸船隊投入的捕撈努力量占居絕對優勢，其次是日本船隊，中國臺灣船隊最少。在管理方案1下，中國大陸船隊在1997—2003年間捕撈努力量逐年增加，達到最大值(6．16萬船次)后，開始逐年減少，當減少至4．82萬船次后，又開始緩慢增加捕撈努力量，到2037年后捕撈努力量穩定在約5．45萬船次;日本船隊在1997—2003年間捕撈努力量逐年緩慢增加，當達到最大值(2．31萬船次)后，開始逐年減少，當減少至1．52萬船次后略有回升，隨后捕撈努力量維持在約1．7—1．8萬船次間;中國臺灣船隊在1997—2002年間捕撈努力量略有增加，當到達0．5萬船次后，逐年緩慢減少，在2047年時捕撈努力量約為0．3萬船次(圖1)。其它9種方案的捕撈努力量和資源的動態變化見圖1。

對不同管理方案下50a內柔魚資源量的動態變化進行分析可知，在各方案下，柔魚漁業資源量的變化趨勢大致相同，即在1997—2007年內資源量急劇下降，在2007—2017年間下降到資源量的最低水平，隨后資源量處于波動和恢復階段，最后穩定在一定的資源量水平(圖2)。其中，方案2在2007—2017年間資源量接近崩潰，之后隨著捕撈努力量的動態調整資源量開始恢復，2042—2047年資源量維持在1．7—2．0萬 t間;方案 3、方案 5及方案 7在2037—2047年資源量維持在3萬t左右;方案1、方案6、方案8、方案9及方案10在2037—2047年資源量維持在4—5萬t間;方案4在2032—2047年資源量維持在較高的水平，約為6萬t(圖2)。

2．2 不同管理方案下各船隊漁獲產量及其利潤的動態變化

從50a內各船隊漁獲產量的動態變化來看，各方案下，中國大陸船隊的漁獲產量最大，日本船隊次之，中國臺灣船隊最少(圖3)。不同方案下各船隊漁獲產量的變化趨勢大致相同，即在1997—2007年間各船隊漁獲產量呈急劇下降趨勢，在2007—2012年產量持續緩慢下降并達到最小值，之后隨著各船隊捕撈努力量的動態調整漁獲產量出現波動，最后趨于穩定。中國大陸船隊在方案2下，在1997—2002年產量急劇下降，在2007—2022年產量下降到1萬t以下，之后產量逐漸增加，當增加到7．4萬t后，又有逐年下降趨勢，至2047年時其產量約為2萬t;其它方案下，中國大陸船隊50a內的產量變動趨勢基本相似，其中，到2047年時，方案6約為4．2萬t，方案1、方案3、方案8及方案10的產量約為3萬t，方案4和方案9的產量約為2．5萬t，方案5和方案7的產量約為1．5萬t(圖3)。日本船隊在方案4下，到2047年時其產量約為3．2萬t，在方案1、方案5及方案7—方案10下，其產量在1．2—1．6萬 t間，方案2、方案3及方案5下，其產量在1萬t以下，接近于退出該漁業的水平。中國臺灣船隊，在方案9下，至2047年是產量為約為0．35萬t外，其余方案均為接近或直接退出該漁業的水平(圖3)。

圖1 不同管理方案下各作業船隊捕撈努力量隨時間的動態變化Fig．1 The variation of fishing efforts for China mainland，Japan and Chinese Taiwan squid－jigging fleets over 50 years under different management program s

圖2 不同管理方案下柔魚資源量隨時間的動態變化Fig．2 The biomass variation of Ommastrephes Bartramii over 50 years under differentmanagement programs

圖3 不同管理方案下各作業船隊柔魚產量隨時間的動態變化Fig．3 The variation of catches for China mainland，Japan and Chinese Taiwan squid-jigging fleets over 50 years under different management program s

圖4 不同管理方案下各作業船隊捕撈柔魚的漁獲利潤隨時間的動態變化Fig．4 The variation of fishing profits for China mainland，Japan and Chinese Taiwan squid-jigging fleets over 50 years under different management program s

從50a內各船隊利潤的動態變化來看，各方案下，1997—2002年各船隊均處于盈利狀態，且利潤逐年急劇遞減，其中，中國大陸船隊獲得的利潤最大，日本船隊次之，中國臺灣船隊最小(圖4)。在方案1下，中國大陸船隊和日本船隊在2003—2022年內長期處于虧損狀態，在之后的25a內長期在盈利與虧損之間波動，而中國臺灣船隊則在2002年之后長期處于虧損狀態(圖4)。在方案2下，中國大陸船隊在2002—2026年間長期處于虧損狀態，且在2007—2012年內嚴重虧損，隨后長期在盈利和虧損之間波動;日本船隊和中國臺灣船隊則長期在盈利和虧損之間波動。在方案3下，中國大陸船隊從2005年之后長期在盈利和虧損之間波動;日本船隊在2003年之后長期在盈利和虧損之間波動，而中國臺灣船隊則從2003年開始長期處于虧損狀態。在方案4下，中國大陸船隊和中國臺灣船隊在2002年之后長期處于虧損狀態，且中國大陸船隊在2007—2012年間嚴重虧損，而日本船隊則在2005—2017年間處于虧損狀態，在隨后的30年內長期處于盈利狀態。在方案5下，中國大陸船隊和日本船隊在2002年之后長期處在盈利和虧損之間波動，而中國臺灣船隊在2002年之后長期處在虧損狀態。在方案6下，中國大陸船隊在2003年之后長期處在盈利和虧損之間波動，日本船隊和中國臺灣船隊則在2003年之后長期處于虧損狀態。在方案7下，中國大陸船隊和日本船隊在2003年之后長期處在盈利和虧損之間波動，到2027年后為盈利階段，日本船隊獲得的利潤略高于中國大陸船隊，而中國臺灣船隊在2002年之后長期處于虧損狀態。在方案8下，中國大陸船隊和日本船隊在2003年之后長期處在盈利和虧損之間波動，而中國臺灣船隊在2000年之后就長期處于虧損狀態。在方案9及方案10下，中國大陸船隊、中國臺灣船隊及日本船隊均在2003年之后長期處在盈利和虧損之間波動(圖4)。

2．3 不同管理方案下柔魚漁業短期及長期累計效益分析

不同管理方案下累計前10a(1997—2007年)的產量及利潤，中國大陸船隊在方案6下的累計產量最高，約為 99．7 萬 t，方案 5 最低，約為 56．3 萬 t，方案6獲得的累計利潤最大，約為58．3億元，方案4最小，約為20．2億元;中國臺灣船隊在方案9下的累計產量最高，約為7．2萬 t，方案2最低，約為2．0萬t，在方案9下獲得的累計利潤最大，約為4．1億元，方案8最小，約為－1．4億元;日本船隊在方案4下的累計產量最高，約為43．1萬t，方案2最低，約為20．7萬t，在方案7下獲得的累計利潤最大，約為25．0億元，方案2最小，約為3．3億元。累計3個作業船隊前10a(1997—2007年)的總產量及總利潤，在方案6下累計總產量及利潤最高，分別為134．4萬t和70．8億元，方案2最低，分別為88．5萬 t和31．6億元(表3，表4)。對前30a(1997—2027年)和前50a(1997—2047年)的累計產量及利潤詳見表3和表4。

表3 不同管理方案下各船隊短期、中期及長期的累計產量/萬tTable 3 The cumulative production of each squid jigging fleet in short，medium and long-term under differentmanagement programs

表4 不同管理方案下各船隊短期、中期及長期的累計利潤/億元Table 4 The cumulative profits of each squid jigging fleet in short，medium and long－term under differentmanagement program s

3 討論與分析

3．1 柔魚資源開發現狀

中國大陸、日本及中國臺灣省是西北太平洋柔魚主要的生產國家和地區。1993年全面禁止流刺網作業后，主要作業方式以魷釣為主，年產量基本上在10—20萬 t間［1］。其中中國大陸船隊 2000—2008年間年產量基本上穩定在8—10萬t間，但是2009年之后年柔魚產量急劇下降，約為5萬t;從捕撈努力量來看，1996年約為4．44萬船次，之后逐年增加，至1999年達到最大值，約為6．46萬船次，之后捕撈努力量呈減少趨勢，2007年之后明顯減少，且CPUE也有明顯的下降。中國臺灣船隊1995—1999年柔魚年產量約為2萬t，其中1998年達到最大值(3．48萬t)，之后產量急劇下降，至2006年后年產量在1萬t以下;從捕撈努力量來看，1996年為4478船次，之后逐年增加，至1998達到最大值，約為1．08萬船次，之后捕撈努力量大幅減少。日本為大型專業魷釣作業船隊，1993年以后其年產量不足1萬t，至1998年產量增加到5．36萬t，之后其柔魚產量明顯下降，年均產量不足2萬t;從捕撈努力量來看，1996年約為1．44萬船次，1998年達到最大值，約1．5萬船次，之后捕撈努力量呈下降趨勢。近年來，由于中國在西北太平洋的柔魚產量急劇下降，且CPUE出現下降趨勢，結合歷年中國大陸魷釣船隊在西北太平洋海域生產的漁獲產量及其變化情況［3］，可以初步判斷該資源可能已處于充分利用的狀態，但尚未遭受過度捕撈，與陳新軍等［20］和曹杰等［21］的研究結果相一致。因此，制定柔魚漁業管理措施時，需要綜合考慮生態效益、經濟效益和社會效益等諸多方面的因素，以確保西北太平洋柔魚資源的可持續利用。

3．2 不同管理方案的模擬分析

通過對不同管理方案50a內各船隊作業情況的動態模擬，從捕撈努力量、產量及利潤等方面來看，在方案1(基準方案)中，各船隊的作業情況幾乎與實際漁業相符，中國大陸船隊捕撈努力量占居絕對優勢，約為日本船隊的3倍，日本船隊居中，而中國臺灣船隊最少，且長期呈遞減趨勢，直至最后退出漁業;方案4中，各船隊能夠形成較好的良性競爭，日本船隊的捕撈努力量最終接近并且可能超過中國大陸船隊，中國臺灣船隊也能保持較好的捕撈努力量的投入，且至2047年時該方案柔魚資源量最高，約為6萬t。方案9中，中國大陸船隊仍然占據主導地位，日本船隊次之，中國臺灣船隊最少，但捕撈努力量逐年呈遞增趨勢，且能獲得較好的產量及利潤。一般而言，對于多個不同國家或地區的船隊同時捕撈同一種漁業資源時，由于其捕撈能力及作業成本不同(捕撈能力越大其作業成本越高)，在漁業資源的最初利用階段，捕撈能力大的船隊占據優勢，在公開入漁的情況下，資源量將逐步減少，并導致捕撈能力大的船隊退出漁業，最終被作業成本低的船隊所替代。因此，在柔魚資源優化配置過程中，需綜合考慮日本、中國大陸及中國臺灣省等各作業船隊的實際情況，在確保各船隊能獲得相應的生產效益的同時，也要確保柔魚資源免遭過度開發。

就長期效益而言，通過對50a的模擬結果可知，方案1(基準方案)下的累計總產量及利潤均中等偏上，分別約為296．4萬t和33．1億元，其中，中國大陸船隊和日本船隊能夠獲得較好的效益，而中國臺灣船隊在中長期呈現虧損狀態，最終可能會退出漁業;方案4的累計總產量最高，達到349．6萬t，但其總利潤較低，約為14．9億元，該方案下，日本船隊獲得了較好的利益，但犧牲了中國大陸船隊和中國臺灣船隊的中長期利益，中國大陸船隊和中國臺灣船隊在中長期均呈現虧損狀態;方案6的累計總產量不是最高，約為329．6萬t，其總利潤卻達到了最大值，約為50．2億元，該方案下，中國大陸船隊獲得了的經濟利益最高，但犧牲了日本船隊和中國臺灣船隊的長期利益;方案9的累計總產量和總利潤均為中等，分別約為289萬t和32．4億元，方案10的累計總產量和總利潤均為中等偏上，分別為295．2萬t和35．4億元，這兩種方案下均兼顧了各個船隊的利益，但方案10下中國臺灣船隊獲得的中長期效益較低。

3．3 柔魚漁業資源管理措施的探討

通過模擬10種方案下各船隊50a內柔魚漁業作業狀況及其漁業資源的動態變化，根據模擬結果，綜合考慮不同國家及地區柔魚漁業的生態效益、經濟效益及社會效益等管理目標，并結合模擬的短期和長期效益等，來科學制定柔魚漁業的管理措施。

在漁業生產的實際過程中，各國船隊或漁業企業均以追求漁業利潤的最大化為目標。在柔魚漁業管理過程中，也不能以犧牲某一船隊的利益來換取另一船隊的利益，需要協調不同國家或地區的作業船隊之間相互利益，使之達到一定的平衡，因此，建議以方案9(提高中國臺灣船隊的捕撈系數)作為柔魚漁業的參考管理目標，可以兼顧各作業船隊的經濟利益和社會效益。

從柔魚資源優化配置的角度來看，既要使各國船隊獲得較好的漁業利潤，又能使柔魚資源免遭過度捕撈，保持較好的資源量水平，在模擬50a內資源量的動態變化過程中，至25a后方案4的資源量水平保持最好，約保持在6萬t以上，因此，建議以方案4作為參考管理目標，并在此基礎上，對方案4進行適當優化，即提高中國大陸船隊作業成本，同時適當降低日本船隊的可捕系數，可以確保柔魚資源量保持在更高的水平。同時，建議組建西北太平洋柔魚漁業國際管理組織，協調管理各國船隊的漁業活動，共同開發和管理柔魚資源，確保該資源的可持續利用。

本文應用的多船隊動態生物經濟模型主要是針對單一種群的漁業資源開發的動態模擬，由于柔魚是短生命周期種類，其資源量極易受到海洋環境波動的影響［4，22-25］，本研究中沒有考慮環境變化對柔魚資源開發的影響。漁業資源開發是一個綜合系統，在漁業資源生物經濟模型的研究過程中需要考慮的因子也越來越多，多魚種、多船隊、海洋環境因子以及社會效益、價格和成本變動等因素都被考慮到了漁業資源優化配置的模型中，從而逐漸發展成為一個復雜的生物經濟社會綜合模型。因此，需要充分掌握柔魚資源生物學、生態學、經濟學及社會統計等數據，利用計算機模擬開展西北太平洋柔魚資源生物經濟學模型及其資源優化配置的研究。

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