三亞蜈支洲島熱帶海洋牧場漁業資源現狀及季節變動*

王新元 李建龍 章 翔 陳孟玲 吳沛霖 馬文剛 彭思穎 張 璽 謝建軍 高 菲 許 強 王愛民

三亞蜈支洲島熱帶海洋牧場漁業資源現狀及季節變動*

王新元 李建龍 章 翔 陳孟玲 吳沛霖 馬文剛 彭思穎 張 璽 謝建軍 高 菲 許 強①王愛民

(海南大學海洋學院 南海海洋資源利用國家重點實驗室 海口 570228)

蜈支洲島海洋牧場為海南省首個國家級海洋牧場示范區, 為評估蜈支洲島海洋牧場的資源養護效果, 進而為下一步海洋牧場的漁業資源科學管理提供依據。采用漁業資源水聲學調查方法, 對蜈支洲海洋牧場近島人工魚礁區及海棠灣灣區的漁業資源現狀及其季節變動進行了研究。2019年4月、8月、12月進行了3次調查, 結果顯示: 4月近島人工魚礁區域共捕獲游泳生物63種, 平均資源量密度為63.71 t/km2, 8月、12月海棠灣灣區共捕獲游泳生物68種和120種, 平均資源量密度分別為8.29 t/km2和7.21 t/km2。4—12月物種多樣性指數()均值分別為3.532、3.478、4.414。三次調查中, 魚類優勢種中多齒蛇鯔()、短鱷齒魚()、寬條鸚天竺鯛()均出現2次, 其余種類均只出現一次。4—12月重要經濟生物占總資源量的比重依次為72.46%、64.74%、57.59%。綜上所述, 蜈支洲島海洋牧場近島人工礁區及海棠灣灣區漁業資源豐富、物種多樣性高, 尤其是海洋牧場建設對于漁業資源的聚集起到了積極的作用, 但仍存在重要經濟魚類少, 個體較小等問題。

海洋牧場; 漁業資源; 漁業水聲學; 蜈支洲島

現代海洋牧場是集生境修復、資源養護、休閑漁業和景觀生態于一體的漁業生產新業態, 真正實現了海洋經濟發展和海洋生態環境保護并重(許強等, 2018)。漁業資源養護效果是評價海洋牧場建設成效的重要指標之一, 其中漁業水聲學調查方法具有快速高效、對生物資源損傷小及調查海域廣等優點, 這種水聲學結合拖網的調查模式已逐漸成為我國漁業資源調查研究的重要手段之一(Simmonds, 2005; 張俊等, 2015; 李斌等, 2018), 也十分適合于海洋牧場區域的漁業資源評估。

蜈支洲島位于海南省三亞市海棠灣內, 島周海域擁有豐富的海洋生物資源, 由于過度捕撈, 蜈支洲島海域漁業資源曾面臨嚴重衰退的問題。為修復漁業資源、保護生態系統, 2012年蜈支洲島海域開始投放人工魚礁建設海洋牧場, 迄今為止已建設面積200 hm2, 島周先后投放各類人工魚礁4萬余空m3, 2019年蜈支洲島海洋牧場獲批成為海南省首個國家級海洋牧場示范區。

本研究于2019年4月、8月和12月對蜈支洲海洋牧場近島人工魚礁區及海棠灣灣區開展了3個航次漁業資源水聲學調查, 分析了牧場區漁業資源結構特征、數量密度和資源量密度的空間分布、漁業資源密度與水深的關系以及魚類單體目標強度的空間結構分布, 并對上述指標進行了不同季節航次的平行比較, 以期評估蜈支洲島海洋牧場的資源養護效果, 為下一步海洋牧場的漁業資源科學管理提供依據。

1 材料與方法

1.1 調查海域、時間與航線設計

研究時間為2019年4月、8月和12月。研究區域位于蜈支洲海洋牧場近島人工魚礁投放區域(下面簡稱近島礁區)及海棠灣灣區(下面簡稱“灣區”) (18°15′—18°23′N, 109°44′—109°50′E; 圖1), 近島人工魚礁投放區位于牧場范圍內(圖1)。

圖1 調查區域

Fig 1 The survey area

該研究主要采用等間距平行斷面航線(以下簡稱平行航線; 圖2)進行聲學調查。4月份調查范圍重點覆蓋近島礁區且避開了天然珊瑚礁區, 共分為島北、島東和島西3個調查區域, 分別進行近島礁區北側、東側、西側的平行航線調查(圖2a)。8月和12月航線拓展至海棠灣灣區(下面簡稱灣區), 以探究牧場區對更大范圍內漁業資源的養護效果, 在灣區平行航線調查外, 另設計兩條靠近海南島海岸的航線, 分別命名為“灣區西南航線”和“灣區西北航線”(下面簡稱“西南”航線和“西北”航線; 圖2b, 2c)。

聲學調查的同時進行游泳動物拖網調查以輔助聲學數據分析, 共布設SY1、SY2和SY3三條拖網航線(如圖2紅色部分)。因4月聲學調查航線覆蓋區外緣距離人工魚礁區過近, 拖網調查航線無法進入該區域, 故在保證安全的前提下盡最大可能靠近人工魚礁區, 以為聲學調查提供定性數據支持。8月和12月拖網航線納入聲學調查范圍內, 且與4月份航線保持一致。

1.2 數據采集

1.2.1 漁業生物群落拖網調查 游泳動物拖網調查船為單拖網漁船(瓊臨漁00136, 船長27.0 m, 船寬5.6 m, 主機450 kW)。網具尺寸為24 m長×16.8 m寬×0.58 m高, 網目為4.5 cm, 網囊網目為2.5 cm。拖網調查中, 每個航線拖拽時間為50—62 min, 拖速為1.7—2.0 n mile/h。

每站漁獲物全部保留, –20 °C冷藏帶回實驗室進行鑒定和生物學指標測定。記錄每網產量, 個體數量≤50尾(只)的物種均進行生物學測定, 個體數量>50尾(只)的物種隨機取50尾(只)進行測定。魚類的測定指標為體長和體重; 頭足類的測定指標為胴長和體重, 結合以上數據, 并根據拉丁文學名在FishBase網站查閱物種相關信息, 在Length at first maturity / Size / Weight / Age一欄找到所需物種的成熟期對應體長, 進而進行生物幼體與成體信息統計。漁獲物中的蝦類和蟹類未分析。

1.2.2 漁業水聲學數據收集 采用美國BIOSONICS DT-X分裂波束科研魚探儀進行聲學數據采集, 工作頻率200 kHz。聲學調查船為蜈支洲島旅游公司玻璃鋼制快艇“海鷺2號”, 艇長12.5 m, 艇寬2.5 m, 主機320 kW。將換能器置于導流罩內并置于水下1 m, 通過螺桿及固定架固定于船只左舷中部且不與船體接觸(張俊等, 2015)。按照國際通用的標準球法對魚探儀系數進行現場校正(SIMRAD, 2008)。聲學掃測時航速控制在4節左右。聲學數據采用設備標配的Visual Analyser軟件進行分析, 剔除聲學數據中換能器表面以下1 m以內及海底以上0.5 m以內的數據, 基本積分航程單元設為0.5 n mile, 積分閾值設為–70 dB以屏蔽浮游生物等弱散射體的回波信號(趙憲勇等, 2002; Higginbottom, 2008; 張俊, 2011)。由于剔除了距海底0.5 m以內的回聲數據, 因此各航次中底層生物如鲆鰈類、鰕虎魚類、蛸類、蝦類、蟹類等不參與聲學評估。

1.3 統計分析

1.3.1 漁業資源結構評價指標及方法

(1) 相對重要性指數IRI及計算 用相對重要性指數IRI來研究游泳動物優勢種的優勢度, 公式為:

IRI(% +%)%, (1)

圖2 4月(a)、8月(b)、12月(c)近島礁區、灣區漁業資源聲學調查及生物學拖網取樣航線

注: 黑色示聲學調查航線, 紅色示拖網航線

式中,%為某一物種尾數占總尾數的百分比;%為該物種重量占總重量的百分比;%為為某一物種出現的站數占調查總站數的百分比。

(2) 生態評價指數及計算(江艷娥等, 2009)

香農威納(Shannon-Wiener)物種多樣性指數(CH′), 公式為:

式中,為物種多樣性指數值;為樣品中的總種數;P為第種的個體豐度(n)與總豐度()的比值(n/N)。

Pielou均勻度指數, 公式為:

log2, (3)

式中,表示均勻度指數值;表示物種多樣性指數值;表示樣品中總種數。

Margalef豐富度指數, 公式為:

= (–1) / log2, (4)

式中,表示豐富度指數值;表示樣品中的總種數;表示群落中所有物種的總豐度。

單純度指數, 公式為:

= SUM(n/)2, (5)

式中,表示單純度指數;表示群落中所有物種豐度或生物量;n表示第個物種的豐度或生物量; SUM表示求和。

1.3.2 漁業聲學數據處理方法 按照多種類海洋漁業資源聲學評估技術與方法(趙憲勇等, 2002; 李永振等, 2003)的工作流程, 對魚類資源的數量密度和資源量密度進行評估, 以拖網調查的漁獲物組成信息作為積分值分配的主要依據(李斌等, 2018)。調查區域內第種魚類的數量密度ρ-a(個/km2)和資源量密度ρb(t/km2)分別為:

海里面積散射系數NASC是衡量資源量的重要指數之一。為了解漁業資源垂直分布特征, 本研究以10 m為區間對各航線聲學數據進行垂直劃分, 統計各水層NASC值及百分比。

2 結果

2.1 漁業生物多樣性與優勢種分析

4月共捕獲魚類59種, 分別屬于9目、35科, 捕獲頭足類4種; 8月捕獲魚類64種, 除兩個未知種外, 其余屬于11目、40科, 捕獲頭足類4種。12月捕獲魚類115種, 分別屬于11個目、49個科, 捕獲頭足類5種。三次調查, 12月漁獲物種類數最多, 4月最少。

表1 海洋牧場聲學評估種類20值

Tab.1 Acoustic estimation species of marine ranch and their b20 values

三次底拖網調查漁獲物生態評價指數值見表3。在重量評價中, 12月的多樣性指數()、均勻度指數()、豐富度指數()均為三個月份最大值, 單純度指數()為三個月份最小值; 4月和8月各項數據大小互有交替。說明12月份群落結構更加穩定, 生態環境更健康。

表2 各次調查漁獲物優勢度前5位魚類生物學組成信息

Tab.2 Biological composition of the top 5 fish in catch dominance in each survey

表3 各次底拖網調查漁獲物生態評價指數值

Tab.3 Ecological evaluation index value of catch in each bottom trawl survey

2.2 基于回聲信號的漁業生物個體大小和垂直分布特征

研究分析了各航次單體生物目標強度TS值的頻度分布(圖3), 發現該海域內單體生物目標強度分布差異不大, 主要分布于–65—–25 dB, 其中以–65—–60 dB占據主要部分, 指示小個體漁業生物, 4—12月該部分回聲信號分別約占80.97%、74.77%和85.73%。

為考察漁業資源的垂直空間分布特征, 對漁業資源在垂直水深方向上的空間分布進行統計分析, 以10 m的深度為間隔, 分別分析各水層內的聲學積分值及其所占百分比(圖4)。4—12月游泳生物存在趨向淺水層移動的現象, 這可能與仔稚魚的晝夜垂直分布與底質環境相關, 根據所有漁獲物仔稚魚數量的比例分析, 4—12月份漁獲中仔稚魚數量比分別為78.53%、82.63%、67.34%。

圖3 4月、8月、12月目標強度頻度分布圖

圖4 各月積分值垂直分布

2.3 漁業資源密度的時空分布

根據水聲學數據分析三次調查的平均數量密度和平均資源量密度, 見表4。

表4 2019年4—12月平均資源量密度與平均數量密度

Tab.4 Average resource density and average quantity density from April to December in 2019

4月份近島礁區東側的兩項密度數據均為最高, 其次為西側。將全部航線資源量密度經lg轉化后作圖(圖5)分析, 4月份漁業資源主要分布在島東及島東南, 尤其島東南資源量最高。

8月份灣區“西北”、“西南”航線兩項密度數據均高于平行航線, 其中“西南”航線平均數量密度和平均資源量密度分別為平行航線的13.38倍和13.81倍; 12月份灣區“西南”航線兩項密度數據最高, 均為平行航線的24.69倍, “西北”航線兩項密度數據則低于平行航線。根據圖5分析, 8月份漁業資源在灣區西南方向最高, 其次為灣區東側; 12月份漁業資源在灣區西南方向最高, 其次為灣區東南方向。

根據實地調查結果表明, 蜈支洲島東及東南廣布天然礁石, 蜈支洲島西南方向界于蜈支洲島西南側和海南島近岸區域之間, 是一個天然的海流通道, 東側蜈支洲島有豐富的人工魚礁, 西側近岸區域有海草床分布, 以上均對漁業資源空間分布產生較大影響。

2.4 重要漁獲物資源量

基于三個航次的所有航線調查數據, 對優勢游泳動物進行了聲學評估與分析, 由于福氏鈍塘鱧屬鰕虎魚科, 不參與聲學評估, 因此8月優勢度第5位魚種改為條紋銀口天竺鯛(): 4—12月, 5種優勢魚類平均資源量密度之和分別為20.87、11.17和13.37 t/km2, 占總資源量密度的比例分別為32.75%、52.17%和45.89%。

4—12月優勢頭足類均為杜氏槍魷和曲針烏賊, 三航次兩種優勢頭足類平均資源量密度之和分別為25.3、2.69和3.41 t/km2, 占總資源量密度的比例分別為39.71%、12.57%和11.70%。

從調查結果來看, 4—12月, 優勢魚類和優勢頭足類資源量密度之和占總資源量密度的比值呈下降趨勢, 優勢頭足類占總資源量密度的比值亦呈下降趨勢, 而優勢魚類占總資源量密度的比值8月最高, 4月最低(圖6)。

2.4.1 頭足類 在此次聲學評估中共分析頭足類的杜氏槍魷及曲針烏賊兩種(圖7)。

根據杜氏槍魷和曲針烏賊的平均資源量密度比較分析, 4—12月杜氏槍魷平均資源量密度呈降低趨勢, 4月杜氏槍魷平均資源量密度為曲針烏賊資源量的4.46倍, 8月為1.82倍, 而12月曲針烏賊平均資源量密度超越杜氏槍魷, 為杜氏槍魷的3.16倍。根據杜氏槍魷和曲針烏賊的資源量占比比較分析同樣可得, 杜氏槍魷資源量占比隨季節變化明顯下降, 而曲針烏賊資源量占比變化相對較小。

2.4.2 鲹科魚類 在此次聲學評估中共分析鲹科魚類的藍圓鲹()及日本竹莢魚()兩種。4—12月藍圓鲹平均資源量密度分別為0.38、0.20和0.18 t/km2(圖8)。由此可見, 藍圓鲹平均資源量密度隨季節變化呈下降趨勢。4—8月日本竹莢魚平均資源量密度分別為0.61、0.24 t/km2, 12月未捕獲到日本竹莢魚(圖8), 其原因可能與季節性洄游性有關。

2.4.3 南海帶魚() 4—12月南海帶魚平均資源量密度分別為0.46、0.48和0.51 t/km2(圖8)。由此可見, 4—12月南海帶魚的平均資源量密度呈上升趨勢。

圖6 優勢游泳動物平均資源量密度的季節變化

圖7 頭足類平均資源量密度的季節變化

圖8 重要經濟魚類平均資源量密度的季節變化

2.4.4 金線魚科魚類 在本研究3個航次的聲學評估中共分析的3個種類有日本金線魚()、黃緣金線魚()、深水金線魚()。4—12月金線魚類平均資源量密度分別為0.11、0.36和0.76 t/km2(圖8)。由此可見, 4—12月金線魚科魚類的平均資源量密度呈上升趨勢。

3 討論

3.1 漁業資源量現狀評價

在本文的三次調查研究中, 4—12月漁獲物物種多樣性指數高于福建東山灣海域(張靜等, 2013)、福建三沙灣海域(林龍山等, 2005)、臺灣海峽的全年平均多樣性水平(沈長春, 2011), 低于南海北部大陸架海域的全年平均多樣性水平(江艷娥等, 2009)。多樣性指數低于南海北部大陸架海域, 可能是該調查結果去除了蝦蟹類相關數據導致的, 但仍然高于福建、臺灣等海域, 可以說海棠灣生物多樣性、群落結構穩定性以及生態環境相對較好。

2014年11月、2015年8月及2016年1月在海南島陵水灣進行了3個航次的漁業資源聲學調查, 漁業資源的平均資源量密度依次為5.08、0.93和0.32 t/km2(李斌等, 2018)。本研究均高于以上數據, 可能由于自2011年蜈支洲島海洋牧場啟動建設以來, 通過合理投放人工魚礁以及海洋牧場區嚴格的保護與管理措施, 對島周毗鄰海域的漁業資源恢復起到了積極作用。

在重要經濟生物資源量占比的比較中, 頭足類所占比重最大, 但其所占比重隨季節持續下降, 其直接原因為杜氏槍魷的平均資源量密度占比隨季節變化明顯下降, 這可能由于杜氏槍魷的繁殖行為息息相關。1997—1999年在南海北部海域的調查中, 南海帶魚平均資源量密度約為1.34 t/km2, 藍圓鲹為0.43 t/km2, 竹莢魚為0.28 t/km2(陳國寶等, 2005), 本研究與之相比, 除南海帶魚類平均資源量密度相差較大外, 藍圓鲹和竹莢魚平均資源量密度相似性頗高。整體來看, 本研究中重要經濟魚類的總資源量普遍偏小, 這可能與對經濟魚類的過度捕撈有關。

3.2 漁業資源時空變化

從垂直空間分布來看, 隨季節變化, 游泳生物存在趨向淺水層移動的現象。相關研究表明, 部分仔稚魚具有在晝伏夜出習性(林楠, 2019), 白天在深水層躲避捕食者, 夜間上浮攝食。由于4月水域為人工魚礁區, 營造了良好的底層棲息地, 為漁業資源提供了適宜的避敵與索餌場所, 因此4月份漁業資源回聲信號分布于底層區域; 8月仔稚魚比例高于12月份, 且本研究航次調查均在白天進行, 因此8月漁業資源分布水層較12月份深。

根據礁區水平空間分布結果顯示, 礁區東及東南方向漁業資源密集, 據前期海底地形地貌勘測分析, 蜈支洲島島東及東南區域水深較深, 海底天然礁石分布面積廣, 同時建有人工魚礁區, 適合于魚類作為棲息場所, 因此形成了島東及東南資源量密集的現象。

根據灣區水平空間分布結果顯示, 灣區西南方向漁業資源密集, 該區域界于蜈支洲島西南側和海南島近岸區域之間, 是一個天然的海流通道, 東側蜈支洲島有豐富的人工魚礁, 西側近岸區域有海草床分布, 因此該區域漁業資源密集。

根據灣區總體調查結果顯示, 夏季資源量高于冬季, 可能由于8月進行資源調查時剛剛經歷了幾個月的休漁期, 漁業資源密度較大; 12月近岸海表溫度低, 受部分魚類游向深水區越冬影響(王迪等, 2006), 造成近岸漁業資源密度降低。但12月份漁獲物種類最為豐富, 這可能與部分魚類的遷移性相關, 并且溫度、海水溶解氧度等海洋環境因子及其變化也同樣是影響魚類分布、季節性洄游、遷徙的重要因素(胡奎偉等, 2012; 李斌等, 2016)。

3.3 水聲學調查與其他調查方法的分析

熱帶海洋牧場由于珊瑚礁及人工魚礁的存在, 給漁業資源調查帶來重重考驗。傳統資源調查方式分非捕撈調查方法包括光學法(水下攝像和記錄)和直接捕撈法(拖網和釣具) (汪振華等, 2010; 陳丕茂等, 2013; 陳勇等, 2014)。光學法受限于水下光的傳播距離以及專業的潛水調查人員; 直接捕撈方法效率較低, 易受生境等條件限制, 如傳統拖網調查難以在海洋牧場內部核心區應用。漁業資源聲學評估方法能沿著調查航線對表層盲區和底層死區外的全水層魚類分布及其資源量進行三維定量研究, 全面反映魚類的時空分布及變動, 具有高效、不破壞生物資源、時空數據豐富等優點, 是目前海洋漁業資源調查主流方法之一, 已成為海洋牧場漁業資源評估新的有效方法(Simmonds, 2005; Hamano, 2010;李娜娜等, 2011; 張俊等, 2014; Huang, 2014)。聲學法與直接捕撈法或光學法的有機結合可能是評估海洋牧場漁業資源最好的選擇之一(張俊等, 2015)。

4 結論

根據資源量的時空分布得出, 本研究調查區域漁業資源量較為豐富, 生物多樣性、群落結構穩定性以及生態環境相對較好, 且漁業資源密集區主要集中于人工魚礁投放區、海草床毗鄰區, 因此蜈支洲島海洋牧場的建設對漁業資源的恢復以及生態資源的修復具有積極意義; 根據仔稚魚的比例判斷, 休漁期制度的執行也在一定程度上為漁業資源的有效繁衍生息提供重要保障; 但整體來看, 該海域重要經濟魚類在總資源量中所占比重普遍偏小, 這可能與經濟魚類的過度捕撈有關, 因此合理控制捕撈量, 充分發揮海洋牧場在資源養護中的作用, 維持資源的可持續利用顯得尤為重要。綜上所述, 依托島礁的海洋牧場建設模式是南海熱帶海域開展漁業資源養護與修復的有效手段, 蜈支洲島海洋牧場應繼續加大對于不同功能的組合型人工魚礁投放力度, 為海洋生物營造更加適宜的棲息環境, 找到資源養護與旅游開發的契合點。政府應繼續嚴格執行休漁期制度, 合理控制捕撈量及漁獲物個體大小, 為資源恢復提供重要保障。

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CURRENT SITUATION AND SEASONAL VARIATION OF FISHERY RESOURCES IN TROPICAL MARINE RANCH IN WUZHIZHOU ISLAND, SANYA, HAINAN

WANG Xin-Yuan, LI Jian-Long, ZHANG Xiang, CHEN Meng-Ling, WU Pei-Lin, MA Wen-Gang, PENG Si-Ying, ZHANG Xi, XIE Jian-Jun, GAO Fei, XU Qiang, WANG Ai-Min

(The Ocean College of Hainan University, State Key Laboratory of Marine Resource Utilization in South China Sea, Haikou 570228, China)

Wuzhizhou Island Marine Ranching (WIMR) is the first national marine ranching demonstration area in South China Sea in Hainan Province, China. To evaluate the conservation effect of marine ranching resources in the island, and provide a basis for scientific management of marine ranching fishery resources in the next phase, the present situation and seasonal variation of fishery resources in artificial reef areas in nearby island of WIMR and Haitang Bay area were studied using underwater acoustic method. Three surveys were conducted in April, August and December of 2019. Results show that 63 species of nekton were captured in the artificial reef areas in April with an average resource density of 63.71 t/km2; and 68 and 120 species of nekton were captured in Haitang Bay Area in August and December, with an average resource density of 8.29 and 7.21 t/km2, respectively. The mean values of species diversity index () from April to December were 3.532, 3.478, and 4.414, respectively. In the three surveys,,andall appeared twice, while the other species appeared only once. From the April to December, the proportion of important economic organisms in the total resources was 72.46%, 64.74%, and 57.59%, respectively. Therefore, the artificial reef areas of WIMR and Haitang Bay area were rich in fishery resources and high species diversity. In particular, the construction of marine ranching has played a positive role in the accumulation of fishery resources. However, some problems remain, such as few important economic fish and small individuals.

marine ranching; fishery resources; fishery hydroacoustics; Wuzhizhou Island

* 國家重點研發計劃“藍色糧倉科技創新”重點專項, 2019YFD0901304號; 國家自然科學基金項目, 42076097號, 31760757號。王新元, 碩士研究生, E-mail: wangxinyuan1102@163.com

許 強, 博士生導師, 教授, E-mail: xuqianghnu@hainanu.edu.cn

2021-05-28,

2021-08-13

S931; S932; S953

10.11693/hyhz20210500124