大亞灣南部海域漁業資源水聲學評估

王東旭 陳國寶 湯勇 李斌 王志超

摘要 [目的]對大亞灣南部海域漁業資源的生物資源密度和總資源量進行水聲學評估。[方法]2015年利用Simrad EY60聲學系統進行了春季、夏季、秋季和冬季4個航次的聲學調查，并以傳統拖網方式同步采集生物學資料，對大亞灣南部海域的生物資源密度和總資源量進行了評估。[結果]2015年4月春季調查航次的平均生物資源密度為7.38×103 kg/n mile2，總資源量為172.8 t，優勢種為二長棘鯛（平均生物資源密度為2.37×103 kg/n mile2）；2015年8月夏季調查航次的平均生物資源密度為8.58×103 kg/n mile2，總資源量為200.9 t，優勢種為黃鰭馬面鲀（平均生物資源密度為3.29×103 kg/n mile2）；2015年10月秋季調查航次平均生物資源密度為6.52×103 kg/n mile2，總資源量為152.6 t，優勢種為短吻鲾（平均生物資源密度為2.59×103 kg/n mile2）；2015年12月冬季調查航次的平均生物資源密度為6.36×103 kg/n mile2，總資源量為148.9 t，優勢種為皮氏叫姑魚（平均生物資源密度為0.82×103 kg/n mile2）。[結論]該研究結果可為大亞灣南部海域海業資源的養護和管理提供科學依據。

關鍵詞 水聲學評估；平均生物資源密度；總資源量；大亞灣

中圖分類號 S931 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）06-0095-04

Underwater Acoustics Assessment on Fishery Resources in the Southern Daya Bay

WANG Dong-xu1，2，CHEN Guo-bao2，3*，TANG Yong1 et al （1.School of Marine Technology and Environment，Dalian Ocean University，Dalian，Liaoning 116023； 2.South China Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Guangzhou，Guangdong 510300； 3.Scientific Observing and Experimental Station of South China Sea Fishery Resources and Environment，Ministry of Agriculture，Guangzhou，Guangdong 510300）

Abstract [Objective] To make underwater acoustics assessment on biomass density and total biomass of fishery resources in the southern Daya Bay.[Method] Using Simrad EY60 acoustics system，four times of acoustics survey was made in four seasons of 2015，and biological data were synchronously sampled by traditional trawling method.The biomass density and total biomass in southern Daya Bay were assessed.[Result] In spring survey，the average biomass density in June of 2015 was 7.38×103 kg/n mile2，its total biomass was 172.8 t，and the dominant species was Paerargyrops edita（average biomass density of 2.37×103 kg/n mile2）.In summer survey，the average biomass density in August of 2015 was 8.58×103 kg/n mile2，the total biomass was 200.9 t，the dominant species was Navodon xanthopterus（average biomass density of 3.29×103 kg/n mile2）.In autumn survey，the average biomass density in October of 2015 was 6.52×103 kg/n mile2，total biomass was 152.6 t，the dominant species was Leiognathus brevirostris（average biomass density of 2.59×103 kg/n mile2）.In winter survey，the average biomass density in December of 2015 was 6.36×103 kg/n mile2，the total biomass was 148.9 t，the dominant species was Johnius belangerii（average biomass density of 0.82×103 kg/n mile2）.[Conclusion] The research results can provide scientific basis for the maintenance and management of fishery resources in the southern Daya Bay.

Key words Underwater acoustics assessment；Average biomass density；Total biomass；Daya Bay

大亞灣是我國南海北部的重要海灣，位于廣東省東南部珠江河口東側，海灣岸線長達92 km，曲折多變，被惠州平海半島、惠陽南部沿海以及深圳大鵬半島三面環繞。海灣面積約600 km2，灣內大小島嶼有50多個[1]，其優越的自然環境很適合海洋生物的棲息繁衍，因而具有豐富的漁業資源。近年來，由于人類活動的影響使灣內生態環境惡化由貧營養狀態發展成中營養狀態，生物群落組成明顯小型化，生物多樣性降低，再加上漁業的過度捕撈使灣內漁業生物資源衰退嚴重[2-3]。為恢復大亞灣的生物資源量，2006年廣東省在大亞灣投放魚苗20多萬尾，2007年深圳市在大亞灣內進行海洋牧場建設，投放體積9.51 km3的人工魚礁[4]，并對大亞灣進行漁業資源量的動態監測。

傳統的漁業資源評估是利用拖網漁獲物數據來估算海域資源量[5-7]，而漁業資源聲學評估是一種新的評估方法。漁業資源聲學評估技術與其他評估方法相比具有效率高、數據采集簡便、調查范圍廣泛和不影響被調查海域的生態環境等優點，因此近幾年得到廣泛應用。國外在漁業資源聲學評估方面已有較為成熟的研究[8-10]，國內于1984年引進，近年來圍繞聲學資源評估的研究日益增多，內陸淡水方面開展了東湖、黃河小浪底和水庫方面的聲學資源評估[11-14]；海洋方面，聲學資源評估的研究大多集中在南海和北太平洋[15-20]。針對海灣水域漁業資源的聲學評估，主要有對拓林灣南澳島海洋牧場漁業資源和大亞灣楊梅坑人工魚礁區漁業資源的聲學評估等[21-22]。筆者于2015年4、8、10和12月利用Simrad EY60聲學系統對大亞灣南部海域進行了4次走航式漁業資源調查，結合生物學采樣數據利用聲學評估技術對大亞灣南部海域漁業資源現存狀況進行了評估，旨在為其漁業資源的養護與管理提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 調查海域

研究調查海域如圖1所示，調查范圍為114°34.0′～114°44.0′ E，22°32.0′～22°38.0′ N，主要包括大亞灣楊梅坑人工魚礁區和大亞灣中央列島區2個區域。通常聲學調查航線依據調查區域的特征，設計成平行式或“之”字式[23]，由于該調查區域海域環境復雜，島嶼眾多，因而實際調查航線并不規則。依據海域實際情況，調查航線設計成環島形，基本覆蓋設計調查海域，主要圍繞大辣甲、小辣甲和牛頭洲等灣內島嶼。設置D1～D8共8個生物學數據采集站位，這8個站位的生物學數據能夠代表調查區域的魚類信息，為后續聲學數據的處理與計算提供依據。

1.2 數據采集

調查數據采集包含聲學數據采集和生物學數據采集2個部分。聲學數據是使用Simrad EY60分裂波束科學魚探儀進行采集，采集方式為走航式聲學數據采集。聲學系統參數需要根據調查海域的實際校準結果進行設定，在進行聲學調查前對該聲學系統進行校準，校準地點為調查海域內海況較穩定的近岸海域。研究用的魚探儀頻率為200 kHz，換能器型號ES200-7C，序列號587，發射功率150 W，脈沖寬度0.128 ms，增益27.25 dB，波束類型為分裂波束，雙向波束寬度為20.70 dB，縱向波束角為6.69°，橫向波束角為6.74°。

聲學數據是在走航過程中錄入，通過專業軟件ER60保存在電腦中，外接GPS直接連接電腦，其位置數據和聲學數據同步保存。換能器置于導流罩內通過連接鋼管固定于船只右舷中間位置，導流罩前后連接細鋼絲繩，以減少行船過程中導流罩前后晃動。導流罩需置于水深1 m以下，以減少船舶航行過程中水表層產生的氣泡和水流的噪聲影響，依據實際情況調節入水深度，避免船只左右搖擺及換能器露出水面形成數據空白。

生物學數據的采集是依據調查方案預先設定的站位，利用租用漁船在相應位置進行拖網。拖網時間為0.5 h，計時從下網結束至開始起網。漁船船號為“粵惠灣漁16009”，發動機功率135 kW，船長15.5 m，船寬5.6 m，排水量50 t。采樣網具為拖網，網長4.8 m，網口寬2.6 m，網口高0.4 m，網目3 cm×3 cm。對大部分漁獲物進行現場測量，獲得生物學數據；部分漁獲物現場不能完成測量，冰凍后帶回實驗室進行處理。

1.3 數據分析和處理

聲學數據是利用Echoview軟件進行分析和處理，數據處理前要對全部數據進行仔細檢查，對照聲學記錄表選取有效聲學數據。在數據處理過程中，需要去除的噪聲主要包括船舶產生的機械噪聲、海表噪聲、海底噪聲和浮游生物噪聲[24]。該研究的聲學數據中還存在一些停船作業時段（環境調查采樣），查找聲學記錄表對應時間和經緯度，手動去除停船時段數據。根據實際情況，設置積分輸出上限和積分輸出下限，即海表線和海底線。2015年4月春季調查海表線設為1.5 m，海底線設為-0.2 m； 2015年8月夏季調查海表線設為1.0 m，海底線設為-0.2 m； 2015年10月秋季調查海表線設為1.0 m，海底線設為 -0.5 m； 2015年12月冬季調查海表線設為1.5 m，海底線設為-0.5 m。積分閾值設為-70 dB，以屏蔽弱散射體浮游生物等產生的回波信號，以0.25 n mile為航程基本輸出單元，輸出積分值NASC，即平均后向散射截面（Mean backscattering cross-section）。

根據站位信息采集的生物樣本按照《海洋漁業資源調查規范》進行現場生物學測量，不能進行現場測量的部分漁獲樣本冰凍后帶回實驗室進行處理。需要測量的生物學數據包括尾數（個）、體長（mm）、體重（g）。

生物學數據是輔助聲學數據來計算評估資源量，依據拖網所獲生物學數據對評估魚類進行積分值分配。

聲學數據處理結果以0.25 n mile航程為計算單元，包括輸出水層（Layer）、平均后向散射強度（Sv_mean）、平均后向散射截面積分值（NASC）、數據輸出水層的平均高度和深度（Height_mean、Depth_mean）、每個輸出單元開始“呯”和結束“呯”（Ping_E、Ping_E）、每個輸出單元開始時間節點（Time_M）和每個輸出單元開始節點的經度與緯度（Lon_M、Lat_M）等。

參照《多種類海洋漁業資源聲學評估技術和方法》分別對4個航次調查數據進行計算，評估資源量。首先確定所評估種類目標強度參數值，根據相關資料確定目標強度和魚類體長存在一定的函數關系，目標強度-體長關系公式[25]如下：TS=20logl+b20 （1）式中，TS表示魚類的目標強度（dB），l表示魚體體長（cm），b20表示評估種類的目標強度參數。其中，l可根據生物學數據確定，b20值通過查閱相關文獻[14，17，22]確定。評估計算過程中所包含種類的b20值如表1所示。

在Excel中輸出NASC積分總值，對積分值分配時參考生物學數據，積分值分配公式如下：SA，i=SAniiki=1nii （2）式中，SA，i表示第i種魚的積分值，SA表示積分總值，ni表示第i種魚的尾數，i表示第i種魚的平均聲學散射截面，k表示參與積分值分配魚類種類總數。

平均聲學散射截面i[23]的計算公式為：i=4π（）2·10b2010 （3）式中，表示魚的平均體長（mm），可通過生物學數據計算得出；b20為目標強度相關參數值，通過查閱資料確定。

生物資源密度是以0.25 nmile航程為基本單元，參照相近站位的生物學拖網數據進行計算，具體計算公式為：ρi=iSA，i1 000 i（4）式中， ρi表示評估魚種中第i種魚的生物資源密度（kg/n mile2），i表示第i種魚的平均體重（g），SA，i表示第i種魚分配到的積分值（m2/n mile2），i表示第i種魚的平均聲學散射截面（m2）。

依據每種魚類的平均生物資源密度，計算大亞灣內評估區域的總資源量，其計算公式為：B=A （5）式中，B表示評估區域內某一種魚類的總資源量（kg），表示評估魚種中某一種魚類的生物資源密度（kg/n mile2），A為評估區域面積。

2 結果與分析

2.1 生物學數據分析

漁業資源量評估主要是依據聲學數據進行計算，生物學數據只是輔助聲學數據進行資源評估計算。聲學數據無法判斷水體中的生物種類以及每種所占總生物量的比例系數。通過生物學采樣數據可以確定評估種類，以及每一種占總評估種類的比例系數、平均體長和平均體重。該研究中4個航次調查都進行了生物學采樣，采樣生物種類數量的變化情況如圖2所示。

2015年4月春季調查總共捕獲魚類和頭足類40種，除去鰕虎魚類、鲆鰈魚類等貼底生活的魚類不參與積分值分配，共25種魚類和3種頭足類進行資源評估計算。漁獲物種類數量大于10尾的有10種，包括二長棘鯛、黃斑藍子魚、短吻鲾、四線天竺鯛、竹筴魚、日本紅娘魚、鹿斑鲾、六指馬鲅、少鱗鱚和花鰶。其中，二長棘鯛共捕獲1 062尾，在參與評估漁獲物中占71%，具有明顯的種群優勢。黃斑藍子魚和短吻鲾在參與評估漁獲物中所占比例分別為9%和6%，其余種類所占比例均小于5%。

2015年8月夏季調查共捕獲64種魚類和5種頭足類，其中魚類46種和頭足類5種參與積分值分配進行資源評估計算。由于8月禁漁期剛剛結束，與春季航次相比漁獲種類和數量都有明顯增長。漁獲物數量大于10尾的種類有20種，黃鰭馬面鲀、四線天竺鯛、短吻鲾的捕獲量均大于100尾。其中，黃鰭馬面鲀為最優勢種，捕獲量為2 490尾，占比71%。春季航次的優勢種二長棘鯛只捕獲到51尾，占比1.4%。

2015年10月秋季調查捕獲魚類39種和頭足類3種，參與積分值分配進行資源評估計算的魚類有23種和頭足類3種，漁獲總量與夏季航次相比有所下降，優勢種與前2個航次相比也發生變化。優勢種為短吻鲾，捕獲1 124尾所占比例為65%。夏季航次優勢種黃鰭馬面鲀只捕獲36尾占比2.1%，未捕獲到春季航次優勢種二長棘鯛。該航次中細條天竺魚和中線天竺鯛捕獲量也較大，分別為195尾（占比11%）和221尾（占比12%）。此外，金線魚、斑鰶和短蛸的捕獲數量均大于10尾。

2015年12月冬季調查漁獲物捕獲種類和數量與秋季相比都有所下降，共捕獲33種魚類和2種頭足類，參與積分值分配計算的有魚類23種和頭足類2種。未出現捕獲尾數超過100尾的種，其中頭足類杜氏槍烏賊捕獲48尾占比19.5%為捕獲量最大的種，黑邊天竺魚捕獲31尾（占比12.6%），在所捕獲魚類中占比最大。前3個航次中漁獲物中均出現具有明顯種群優勢的種類，分別為二長棘鯛、黃鰭馬面鲀和短吻鲾，該航次未出現捕獲尾數占明顯優勢的種群。捕獲尾數達到10尾的有少鱗鱚、白姑魚、金線魚、黑邊天竺魚、勒氏短須石首魚、雙帶天竺鯛、細條天竺魚和杜氏槍烏賊。

2.2 聲學數據分析

此次調查進行了春季、夏季、秋季和冬季4個航次的聲學數據采集和生物學拖網取樣，將聲學數據結合生物學數據，評估了大亞灣灣內生物資源量。4個航次中參與評估的總種類有78種魚類和6種頭足類，其中春季航次出現25種魚類和3種頭足類評估生物種，平均生物資源密度為7.38×103 kg/n mile2；夏季航次由于禁漁期剛結束，與春季航次相比魚的種類明顯增多，共出現53種魚類和6種頭足類評估生物種，平均生物資源密度為8.58×103 kg/n mile2；秋季航次相比夏季航次生物種類和平均資源密度都有所下降，共有24種魚類和3種頭足類評估生物種，平均生物資源密度為6.52×103 kg/n mile2；最后冬季航次中評估生物種有23種魚類和2種頭足類，平均生物資源密度為6.36×103 kg/n mile2。4個航次平均資源密度為7.20×103 kg/n mile2左右，變化趨勢如圖3所示。

調查海域面積（A）約為23.4 n mile2 ，依據公式（5）計算大亞灣內總資源量，結果如表2所示。

在4個航次調查評估結果中每個航次的評估種類和種類平均生物資源密度都存在一些變化。春季航次單個魚種平均生物資源密度較高的有二長棘鯛（2.37×103 kg/n mile2）、花鰶（1.20×103 kg/n mile2）和短吻鲾（0.68×103 kg/n mile2）。夏季航次評估結果中黃鰭馬面鲀（3.29×103 kg/n mile2）、海鰻（0.91×103 kg/n mile2）、多齒蛇鯔（0.78×103 kg/n mile2）和短吻鲾（0.63×103 kg/n mile2）平均生物資源密度與其他種類相比較高，但春季航次中平均資源密度較高的種類中短吻鲾的平均生物資源密度（0.63×103 kg/n mile2）變化不大，而花鰶（0.17×103 kg/n mile2）和二長棘鯛（0.37×103 kg/n mile2）波動較大。在秋季航次平均資源密度較高的種類與前2個航次相比也有所變化，其中短吻鲾（2.59×103 kg/n mile2）、中線天竺鯛（0.65×103 kg/n mile2）、杜氏槍烏賊（0.56×103 kg/n mile2）和斑鰶（0.56×103 kg/n mile2）較高。冬季評估結果中皮氏叫姑魚（0.82×103 kg/n mile2）、少鱗鱚（0.72×103 kg/n mile2）和金線魚（0.64×103 kg/n mile2）的平均生物資源密度較高。每個航次前6種評估種類的資源密度和資源量如表3所示。

3 結論與討論

此次調查研究中估算了大亞灣南部海域的生物資源現存狀況，4個季節的調查結果闡述了灣內生物資源密度和資源量的季節性變化情況。大亞灣內4個季節的優勢種分別為二長棘鯛、黃鰭馬面鲀、短吻鲾和皮氏叫姑魚，平均生物資源密度為7.20×103 kg/n mile2，與李娜娜等[21]采用聲學方法評估大亞灣礁區外的平均生物資源密度（10.0×103 kg/n mile2）相比有所降低，可能與此次調查海域范圍不同有關。此次調查范圍基本涵蓋整個南部海灣而其評估范圍僅為礁區附近，由于受人工魚礁影響資源密度相比整個海灣會偏大一些。

單個魚種評估結果證明在大亞灣內各個季節的優勢魚種并不是固定不變的，同一魚種在一年中不同季節的平均資源密度也是不相同的。各個季節的魚類種數在評估結果中也存在明顯差異。在評估種類較少的季節并不一定灣內生物種數就少，可能是某一種類在某一季節的資源密度較低，拖網采樣未捕獲到。在評估過程中對于個別魚種的評估結果不能當作大亞灣內這一魚種的生物資源密度，如春季的黃斑藍子魚（7.8×103 kg/n mile2）、冬季的中國鯧（5.9×103 kg/n mile2）和黑鯛（4.1×103 kg/n mile2）等與實際情況相差太大。造成這一結果的原因可能是拖網捕獲的樣本不能代表灣內整體，捕獲尾數較少、個體偏大或單網尾數過多等情況都不能當作灣內實際生物分布情況。

聲學評估方法在數據分析和處理過程中雖然經過了噪聲剔除和積分分配等步驟，但研究結果中還可能存在一些不可避免的誤差。調查采樣船只并非專業聲學調查船，租用船只在聲學儀器安裝方面還有很多欠缺。調查時儀器的穩定性、吃水深度、換能器角度和所用電壓等方面都會影響采樣數據的準確性。參與積分分配的生物一般為非貼地類的游泳魚類，但也有一些情況中非貼地類游泳魚類只參與積分分配而計算結果不算作灣內實際生物現存狀況，雖在拖網捕獲物中出現但捕獲率很低并不能代表灣內整體情況的魚類。

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