泉州湾渔业资源生产量和最大可持续开发量.doc

泉州湾渔业资源生产量和最大可持续开发量杜建国1, 陈彬1基金项目：国家海洋局第三海洋研究所基本科研业务费专项资金资助项目（海三科2011006）、海洋公益性行业科研专项经费项目（200705029和200805064）和国家908专项资助项目(908-02-04-08)通讯地址：厦门市大学路184号，E-mail: ，电话 卢振彬2, 宋普庆1, 许章程1, 俞炜炜1, 马志远1, 宋希坤3（1. 国家海洋局第三海洋研究所, 福建 厦门 361005; 2. 福建水产研究所, 福建 厦门 361002; 3. 福建省海洋环境与渔业资源监测中心, 福州 350003）摘要：利用2008年5月和11月在泉州湾进行的渔业资源调查资料，结合该湾的初级生产力资料，应用营养动力学模型和Cushing模型估算泉州湾渔业资源（包括鱼类、虾类、蟹类、虾姑类和头足类）生产量和最大可持续开发量。用营养动力学模型和Cushing模型估算的泉州湾渔业资源年生产量分别为1212.58 和990.95 t，平均为1101.77 t；用Cadima模式估算的年最大可持续开发量为550.88 t。2008年泉州湾现存渔业资源密度为6.19 t/km2，小于用两种模型估算的单位面积资源生产量8.08 t/km2。导致泉州湾渔业资源衰退的主要原因可能是过度捕捞、栖息地丧失和水域污染等。关键词：渔业资源；生产量；最大可持续开发量；泉州湾泉州湾地处福建省东南沿海，东临台湾海峡，东起北岸的惠安下洋、南岸的石狮祥芝角连线（244618-245133N，1184651-1185003E），总面积136.42km2（图1）。泉州湾是晋江入海口，北侧还有洛阳江流入，年径流量达1. 63 106 m3，这些水系为泉州湾注入大量营养盐和有机质，水质十分肥沃，是鱼、虾、蟹、贝、藻等海产动植物的理想栖息地1。但是近年来，泉州湾周边5县、市、区对泉州湾的开发利用进一步加大、加快，围垦、建闸、过度捕捞、无序开发、海水污染等活动破坏了原有的生态平衡，最终给泉州湾海域的生态和环境造成了巨大压力2。在国内，已有诸多报道应用营养动态模型估算我国东海3、黄海、渤海4和台湾海峡5鱼类资源的潜在生产量，也有报道应用Cushing模型估算闽南-台湾浅滩渔场6的鱼类资源潜在生产量，但有关应用这两种模型估算包括鱼类、虾类、蟹类和头足类在内的渔业资源生产量的报道则较少7。另外，我国渔业资源研究也大多集中在50 m等深线以外海域，而对作为海洋生物重要产卵场、育幼场和索饵场的河口和港湾，则涉及甚少。本文以泉州湾海域近年海洋生物调查所获得的初级生产力资料为基础，结合2008年对该海域渔业资源种类组成和结构的调查资料，对鱼类、虾类、蟹类、虾蛄类和头足类等主要渔业资源的营养级进行分析，应用营养动态模型和Cushing等模型估算该海域的渔业资源生产量，以期为泉州湾的渔业资源保护和生态修复提供科学依据。1 材料与方法1.1 调查地点和方法2008年5月和11月在泉州湾3个站位进行了2个航次的渔业资源调查（图1）。调查船闽狮渔6701#为单船有翼单囊拖网，其网口高度为4.0 m，袖端间距为7.2 m，网口面积为10.8 m，最大和最小网目分别为5.0-2.0 cm，平均拖速3.0 kn，样品的采集、处理和分析均按照海洋生物调查规范8的有关规定进行。图1 泉州湾游泳生物调查站位图1.2 数据处理1.2.1 现存资源量估算 现存资源量采用体积法估算。公式为：其中：M为现存资源量（t），d为渔获率（t/h），P为每小时网口滤水体积（m3/h），S为调查海区水域容积（m3），E为网具逃逸率，拖网一般取0.5。估算的海域范围为117.25-119.09 E，24.30-25.56 N，总面积为136.42 km2，平均水深6.11 m。1.2.2 渔获物平均营养级计算 渔获物平均营养级（）根据下列公式计算10：其中为生物i的营养级，表示i种类在k年的渔获量，表示k年m个种类的总生物量。1.3 评估模式采用营养动态模型10和Cushing模型11估算鱼类资源自然潜在生产量，采用Cadima模型12估算渔业资源最大可持续开发量。1.3.1 营养动态模型 营养动态模型的公式为其中B为渔业资源年生产量，Q为浮游植物年生产量，E为生态效率，n为营养阶层转换级数（即计算产量的那个营养级减1）。浮游植物年生产量Q由浮游植物年初级产碳量除以浮游植物鲜重有机碳含量百分率计算而来；生态效率E可查阅相关文献而来；渔获物平均营养级n由Pauly （1998）法9计算而来。1.3.2 Cushing模型 Cushing模型的公式为其中G为渔业资源年产碳量，P为年初级产碳量，S为年次级产碳量。渔业资源年生产量B=G/V，其中V为渔业生物鲜重有机碳含量百分率。1.3.3 Cadima模型 渔业资源最大可持续开发量用Cadima的模式估算，式中C为平均年渔获量，B为鱼类资源量，M为鱼类生物自然死亡系数。最大可持续开发量的简单估算模式也可用。2 结果2.1 初级生产量根据泉州湾海域叶绿素a调查结果，估算春季（5月份）初级生产力为378.10 mgC/(m2d)，夏季（8月份）初级生产力为135.77 mgC/(m2d)，秋季（10月份）初级生产力为130.49 mgC/(m2d)，冬季（2月份）初级生产力为130.15 mgC/(m2d)，年平均值为193.63mgC/(m2d)13。泉州湾评价海域面积为136.42 km2，计算该海域年初级产碳量为9641.45 t。2.2 渔获物平均营养级本次调查共捕获鱼类54种，虾类8种，蟹类9种，虾姑类5种，头足类5种（表1）。近几十年来，渔获物的营养级有逐渐减小的趋势14，我国南北海域的鱼类营养级也存在差别15。因此，本次调查鱼类营养级的分析主要参考2008年厦门东海域鱼类营养级15、2004年福建近海鱼类营养级和2010年泉州湾鱼类营养级15-17。以上文献中营养级的计算均是将海洋植物定为0级，本文采用国际通用的划分标准，将绿色植物和腐屑的营养级定为1，故需要对上述文献中的营养级进行修订。根据以上资料所获得的54种鱼类的营养级，结合2008年泉州湾鱼类的重量百分比，进行加权计算鱼类平均营养级为3.54级。虾类、蟹类、虾姑类和头足类的营养级主要参考2004年福建近海主要经济渔业生物的营养级16，以及2004年台湾海峡及邻近海域虾类、蟹类和头足类的营养级18-20，以上营养级也采用国际通用的划分标准进行修订。结合虾类、蟹类、虾姑类和头足类的生物量百分比，以Pauly（1998）法9计算各个类群的营养级（表2）。2008年泉州湾虾类、蟹类、虾姑类和头足类的平均营养级分别为2.92，3.58，3.21和3.60。最后，按照各类群所占的生物量百分比进行加权，求得泉州湾内湾海域渔获物的平均营养级为3.50。表1 2008年泉州湾渔业资源组成Table 1 Composition of fish species in Quanzhou Bay in 2008种类Species重量百分比W%软骨鱼纲 Chondrichthyes须鲨科 Orectolobidae条纹斑竹鲨 Chiloscyllium plagiosum0.04真鲨科 Carcharhinidae黑印真鲨 Carcharhinus menisorrah0.48魟科 Dasyatidae黄魟 Dasyatis bennetti1.25尖嘴魟 D. zugei9.71团扇鳐科 Platyrhinidae中国团扇鳐 Platyrhina sinensis 0.46电鳐科 Torpedinidae日本单鳍电鳐 Narke japonica0.08硬骨鱼纲 Osteichthyes鲱科 Clupeidae青鳞小沙丁鱼 Sardinella zunasi0.05裘氏小沙丁鱼 S. jussieu0.07斑鰶 Clupanodon punctatus0.53鳓鱼 Ilisha elongate0.46鳀科 Engraulidae康氏小公鱼 Stolephorus commersonii 0.02赤鼻棱鳀 Thrissa kammalensis0.2汉氏棱鳀 T. hamiltonii0.01黄鲫 Setipinna taty2.74凤鲚 Coilia mystus39.78狗母鱼科 Synodontidae长蛇鲻 Saurida elongata0.1龙头鱼 Harpodon nehereus11.05海鳗科 Muraenesocidae海鳗 Muraenesox cinereus3.07康吉鳗科Congridae尖尾鳗 Uroconger lepturus0.18海鲇科 Ariidae中华海鲇 Arius sinensis2.03魣科 Sphyraenidae油魣 Sphyraena pinguis0.28鲻科Mugilidae鲻鱼 Mugil cephalus0.03马鲅科 Polynemidae六指马鲅 Polydactylus sextarius2.5鱚科 Sillaginidae多鳞鱚 Sillago sihama0.07鲹科 Carangidae丽叶鲹 Caranx kalla0.14石首鱼科 Sciaenidae尖头黄鳍牙鰔 Chrysochir aureus0.1白姑鱼 Argyrosomus argentatus7.9团头叫姑鱼 Johnius amblycephalus0.4叫姑鱼 J. belengerii 6.83大黄鱼 Larimichthys crocea0.18鰏科 Leiognathidae鹿斑鰏 Leiognathus ruconius1.67银鲈科 Gerreidae短棘银鲈 Gerres lucidus0.16金线鱼科 Scatophagidae日本金线鱼 Nemipterus japonicus0.03鯻科 Teraponidae鯻鱼 Therapon theraps 0.04鰕虎鱼科 Gobiidae拟矛尾鰕虎鱼 Parachaeturichthys polynema0.01舌鰕虎鱼 Glossogobius giuris0.05矛尾鰕虎鱼 Chaeturichthys stigmatias0.02鳗鰕虎鱼科 Taenioididae孔鰕虎鱼 Trypauchen vagina1.36红狼牙鰕虎鱼 Odontamblyopus rubicundus0.17带鱼科Trichiuridae带鱼 Trichiurus lepturus0.63小带鱼 Euplerogrammus muticus1.2鲳科 Stromateidae中国鲳 Pampus chinensis0.82长鲳科 Centrolophidae刺鲳 Psenopsis anomala0.19鲂鮄科 Triglidae凯氏红娘鱼 Lepidotrigla kishinouyi0.02鲉科 Scorpaenidae褐菖鲉 Sebastiscus marmoratus0.14鲬科 Platycephalidae倒棘鲬 Rogadius asper0.11日本瞳鲬 Inegocia japonica0.08鲬 Platycephalus indicus0.05鳎科 Soleoidae圆鳞鳎 Liachirus melanospilus0.01舌鳎科 Cynoglossidae斑头舌鳎 Cynolossus puncticeps0.02焦氏舌鳎 C. joyneri0.72鲀科 Tetraodontidae棕腹刺鲀 Gastrophysus spadiceus1.22横纹东方鲀 Fugu oblongus0.53铅点东方鲀 F. alboplumbeus0.03软甲纲 Malacostraca虾蛄科 Gonodactylidae口虾蛄 Oratosquilla oratoria90.91尖刺口虾蛄 O. oratoria0.89无刺口虾蛄 O. inornata3.02小眼绿虾姑 Odontodactylus scyllarusis3.22点斑缺角虾蛄 Harpiosquilla annandalei1.97对虾科 Penaeidae周氏新对虾 Metapenaeus joyneri19.65中型新对虾 M. intermedius3.34刀额新对虾 M. ensis1.6近缘新对虾 M. affinis1.88长毛对虾 Penaeus penicillatus0.78刀额仿对虾 Parapenaeopsis cultrirostris28.67哈氏仿对虾 P. hardwickii23.78中华管鞭虾 Selenocera crassicornis20.31蜘蛛蟹科 Majidae羊毛绒球蟹 Doclea ovis2.88梭子蟹科 Portunidae红星梭子蟹 Portunus sanguinolentus0.34三疣梭子蟹 P. trituberculatus17.8日本蟳 Charybdis japonica32.41直额蟳 C. truncata4.54变态蟳 C. variegata0.54锈斑蟳 C. feriatus13.47锯缘青蟹 Scylla serrata7.48长脚蟹科 Coneplacidae隆线强蟹 Eucrate crenata20.54头足纲 Cephalopoda枪乌贼科 sepiidae小管枪乌贼 Loligo oshimai47.04火枪乌贼 L. beka11.2乌贼科 sepiidae曼氏无针乌贼 Sepiella maindroni4.05蛸科 a Octopodidae长蛸 Octopus variabilis35.35短蛸 O. ochellatus2.37表2 2008年泉州湾渔业资源营养级和有机碳含量(%)Table 2 Trophic level and organic carbon content of the fishery resource of Quanzhou Bay in 2008项目Items鱼类Fish虾类Shrimp蟹类Crab虾姑类Mantis shrimp头足类Cephalopod加权平均Average生物量百分比Biomass percentage82.384.477.903.751.5营养级 Trophic level3.542.923.583.213.603.50有机碳含量Organic carbon content13.329.679.268.698.6312.602.3 营养动态模型估算泉州湾浮游植物干样有机碳含量百分比为21.926%-39.096%，平均为32.916%；换算成鲜有机碳含量百分比为5.339%-9.5195%，平均为8.0154%（m/m,下同）。泉州湾春夏秋冬季节的生态效率分别为9.1%，25.3%，19.1%，10.1%，年平均为15.9%1。泉州湾年初级产碳量为9641.45 t，浮游植物年生产量由年初级产碳量与浮游植物有机碳含量换算，即浮游植物年生产量=年初级产碳量/浮游植物有机碳含量百分率=9641.45t/8.0154%=120286.91 t。按照营养动态模型计算该海域渔业资源年生产量为120286.91（15.9%）(3.50-1)=1212.58 t。2.4 Cushing模型估算参考对福建近海主要经济渔业生物有机碳含量的研究16，结合2008年泉州湾各类群渔业资源的生物量百分比，加权平均泉州湾渔业资源生物有机碳含量为12.60。按照Cushing模型，G=(0.01P+0.1S)/2。泉州湾年初级产碳量为9641.45 t，生态效率为15.9，则年次级产碳量为1532.99 t。渔业资源年产碳量为G=（0.019641.45t+0.11532.99）/2=124.86 t。渔业资源年生产量为B=G/V=124.86 t/12.60%=990.95 t。营养动态模型和Cushing模型估算泉州湾的渔业资源分别为1212.58 t和990.95 t，平均为1101.77 t。采用Cadima模式估算，泉州湾渔业资源的最大可持续开发量MSY=0.5B=1101.77 t /2=550.88 t。3 讨论3.1 模型误差分析目前，营养动态模型和Cushing模型的运用主要集中在估算鱼类的潜在资源量，而用来估算包括鱼类、虾类、蟹类、虾姑类和头足类等渔业资源的年资源生产量则是一种新的尝试7。从泉州湾渔业资源的估算结果来看，营养动态模型和Cushing模型估算值的误差和相对误差为110.81 t和10.06%。误差原因可能是由于两个模型的关键参数不同造成的。营养动态模型的关键参数是浮游植物的有机碳含量和资源生物的营养级，Cushing模型的关键参数是资源生物有机碳含量。本研究中资源生物有机碳含量主要是采用2000-2001年的资料，而渔获物的营养级主要采用2008采集样品的分析结果。近年来，资源生物的营养级有降低的趋势，故2008年的营养级应该比2000年左右的低。所以如果采用2000-2001年的营养级，运用营养动态模型估算的资源量应该比较接近Cushing模型的估算结果。3.2 渔业资源生产力的比较渔业资源生产力是指单位面积渔业资源的生产量t/km2。本研究采用营养动态模型和Cushing模型估算泉州湾的渔业资源年生产量平均为1101.77 t，则泉州湾渔业资源生产力为8.08 t/km2。李雪丁和卢振彬7采用这两个模式估算台湾浅滩渔场、闽中渔场、台北渔场、闽东渔场和闽南渔场的生产力分别为18.08、14.45、13.54、11.35、11.22 t/km2。可见这五个渔场的资源生产力都比泉州湾高，这可能与台湾浅滩南部、闽中渔场乌丘海域和台北渔场彭佳屿海域存在上升流有关。营养动态模型估算泉州湾的渔业资源年生产量为1212.58 t，则泉州湾渔业资源生产力为8.89 t/km2；开发率取0.5，则该海湾单位面积渔业资源最大可持续开发量为4.44 t/km2。李雪丁和卢振彬采用同一模型估算福建近海的渔业资源生产力为12.56 t/km2，单位面积渔业资源最大可持续开发量为6.28 t/km2 7。宁修仁等采用同一模型估算渤海和黄海的渔业资源最大可持续开发量为3.69和5.34 t/km2 4。吴家骓也采用同一模型估算东海的渔业资源生产力为12.99-15.58 t/km2，渔业资源最大可持续开发量为6.50-7.79 t/km2 21。可见，泉州湾的渔业资源生产力不仅低于福建近海海域，而且也明显低于东海和黄海海域，只比渤海的平均水平略高。3.3 渔业资源衰退因素分析2008年在泉州湾进行的渔业资源调查，游泳生物渔获率为31.83 kg/h，按照现存资源量计算公式估算2008年泉州湾海域现存渔业资源量为844.54 t，资源密度为6.19 t/km2，小于用营养动态模型和Cushing模型估算的该海湾单位面积的渔业资源年生产量8.08 t/km2，说明该海域渔业资源处于衰退状态。捕捞是影响渔业资源衰退的主要因素9。根据泉州湾周边各县、市和区海洋与渔业局提供统计资料22，在泉州湾内从事海洋捕捞生产的渔船有刺网、张网、鳗苗张网和笼壶作业，其中捕鳗苗和定置网对渔业幼苗的伤害很大。2008年在泉州湾内从事海洋捕捞生产的渔船大多数是20 kW以内的小型渔船，其中刺网渔船数量规模最多，有956艘，渔船功率16042 kW；笼壶作业渔船其次，有250艘；鳗苗张网渔船数量位居第三，有234艘。泉州湾海域渔业的快速发展，捕捞操作的机械化和半机械化以及助渔导航仪器的现代化等使得捕捞强度远远超过了资源的补充能力。从世界范围看，全球52%的渔业资源已经完全开发，渔获量已达到或接近其资源可持续极限，而25%以上的渔业资源已过度开发或衰竭。技术进步使得渔业捕捞和其他开采活动深入偏远的海域，世界上的许多海域基本已经看不到大型捕食性鱼类23，因而需要进行有效的预防性管理。其次，栖息环境的改变是引起渔业资源衰退的原因之一24。通过对1989年landsat TM影像数据和2008年SPOT5影像数据的提取，泉州湾沿岸建设用地从1989年的5.48 km2增加到2008年的11.85 km2 25。如在洛阳江和晋江出海口之间的岸段，20世纪90年代建设东海滨城，填海2 km2；2004年围垦5.3 km22。因大规模围垦造地和洛阳江建闸，使洛阳江桥外纳潮量大大减少，断绝了洛阳江的河水径流动力，改变了鱼类原有的栖息环境，从而引起渔业资源的衰退。另外，环境污染也是影响渔业资源的因素之一26。泉州湾海域人类活动的日益加剧使大量的生活污水和工业废水排入泉州湾。泉州湾周边经济主要以轻纺工业、电子、食品等为主，仅晋江沿岸便有从事电镀、制革、漂染、再生纸、水洗业等企业240余家，该河口区已成为泉州湾的严重污染区域，导致泉州湾1989年和2008年的活性磷酸盐由0.0075 mg/L上升到0.046 mg/L，底质硫化物也由204.35 mg/kg上升到301.41 mg/kg 25。所以1985年的一些大中型、对栖息环境要求比较高的种类，如日本燕魟（Gymnura japonica）、赤魟（Dasyatis akajei）、双斑东方鲀（Takifugu bimaculatus）、朝鲜马鲛（Scomberomorus koreanus）、断斑石鲈（Pomadasys hasta）、斑纹犁头鳐（Rhinobatos hynnicephalus）等在2008年不复出现。2008年却出现了一些对环境适应力较强的中小型种类，如康氏小公鱼（Stolephorus commersonii）、孔鰕虎鱼（Trypauchen vagina）和矛尾鰕虎鱼（Chaeturichthys stigmatias）等。泉州湾鱼类大多数为沿岸、内湾地方性种类，这些鱼类恢复能力强，资源补充迅速，通常可承受较大的捕捞强度。但由于各年间几乎没有剩余群体，因此其资源比较容易受当年过度捕捞影响。另外，泉州湾内的大黄鱼（Larimichthys crocea）和鳓鱼（Ilisha elongate）等属于生命周期较长、资源补充量少的优质种类，目前资源量很低，应加以重点保护。因此，渔业决策部门应制定相关的渔业管理措施，执行渔量允许制度，限制最大捕捞量，保证渔业的可持续发展。参考文献：1 卢振彬, 杜琦, 许翠娅等. 福建泉州湾贝类养殖容量评估J.热带海洋学报, 2005, 24(4):22-29.2 黄宗国. 海洋河口湿地生物多样性M. 北京: 海洋出版社, 2004.3 丘书院. 论东海渔业资源的评估J. 海洋渔业, 1997, 2:49-51.4 宁修仁, 刘子琳, 史军贤. 渤、黄、东海初级生产力和潜在渔业生产量的评估J. 海洋学报, 1995, 17(3): 72-84.5 卢振彬. 闽东渔场不同生态类群的鱼类资源生产量J. 中国水产科学, 2005, 12 (6):731-738.6 林法玲. 闽东渔场鱼类资源生态容量和最大可持续开发量J. 海洋渔业, 2004, 26(2):86-92.7 李雪丁, 卢振彬. 福建近海渔业资源生产量和最大可持续开发量J. 厦门大学学报(自然科学版), 2008, 47(4):596-601.8 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 中华人民共和国国家标准海洋调查规范第6部分: 海洋生物调查M. 北京：中国标准出版社, 2007.9 Pauly D, Christensen V, Dalagaard J, et al. 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