东、黄海鲐鱼资源评估及其管理策略风险分析

摘要

鲐鱼是一种中上层鱼类，广泛分布于太平洋、大西洋和印度洋温带及亚热带大陆架及其邻近海域。分布于东、黄海的鲐鱼，主要为中国、日本、韩国和我国台湾省的灯光围网等渔业利用。近年来东、黄海鲐鱼的渔获个体小型化、低龄化特征日益明显，年渔获量的波动剧烈。鲐鱼作为我国主要的经济鱼种之一，对其资源的基础生物学和评估、管理等研究工作还相当薄弱。开展鲐鱼资源评估研究，掌握其资源现状和群体数量变动规律是实现鲐鱼资源可持续利用的关键。 本论文根据1998～2006年我国大型灯光围网鲐鱼渔获量数据，结合东、黄海海水表层温度(SST)及其距平均值(SSTA)、厄尔尼诺指数(Ni(n)o3.4Index)等海洋环境数据，分析了大型灯光围网渔业产量和渔场时空变化与SST、SSTA和厄尔尼诺／拉尼娜现象之间的关系；在研究了东、黄海鲐鱼年龄与生长的基础上，以标准化后的我国大型灯光围网渔业单位捕捞努力量渔获量(Catch per unit fishing effort，CPUE)作为东、黄海鲐鱼资源丰度的相对指标，采用1998～2006年中国、日本、韩国灯光围网鲐鱼渔获量数据，使用基于贝叶斯的资源评估模型，对东、黄海鲐鱼资源量进行评估、对其管理策略进行了风险分析，为渔业管理部门制定科学的管理措施提供决策依据和参考。研究结果如下： (1)研究发现，1998～2006年我国大型灯光围网渔业产量和渔场的时空分布存在较大差异。在东海，2004年以前80％以上的产量来自122°E～124°E海域；2004年起东海外海域产量不断增加，50％以上的产量捕自124°E以东海域；除2001年和2005年，55％产量来自26°N～28°N海域。在黄海，产量在经度上的分布差异较小，70％以上的产量来自123°E～125°E，而在纬度上的分布差异很大。在季节变化上，大型灯光围网渔业8月份在东海以及11月份在黄海的产量最高，波动最小。资源渔场时空产生变动的原因可能是多方面的，资源量下降和海洋环境变化可能是最主要的原因。 (2)SST、SSTA和厄尔尼诺／拉尼娜现象是影响大型灯光围网渔业产量及其渔场空间分布年间差异的重要因素。8月份，产量主要分布在东海SST为28.5～29.5℃的海域，29℃成为中心渔场指示水温；SST比常年偏高0.5℃左右产量较高，但SST偏高超过1℃以上时，产量则明显下降，而作业渔场多分布于SSTA在0.3～0.5℃的海域附近。11月份，高产区主要出现在黄海SST为15.5～16.5℃的海域，16℃成为中心渔场指示水温；黄海北部海域SST偏高，产量也较高，且作业渔场多分布在SSTA为0.3～0.5℃的海域；黄海南部SST比常年偏高0.5℃以上，作业渔场位置明显偏南，产量则明显下降。厄尔尼诺／拉尼娜现象对大型灯光围网渔业在东海、黄海产量变动的影响产生了相反的效应：每年后半年发生厄尔尼诺现象，黄海产量比常年偏低而东海产量则偏高；后半年发生拉尼娜现象且前半年无厄尔尼诺现象发生，当年黄海产量则偏高而东海产量偏低。在强拉尼娜现象发生的1999年，东、黄海产量都明显增加。正常年份，东海北部渔场产量明显增加，渔场重心分布较常年明显偏北。 (3)文章依据2006～2007年在东、黄海采集的150尾鲐鱼幼鱼和252尾成鱼样本的年龄-叉长数据分别拟合von Bertalanffy、Logistic和Gompertz生长方程，利用Akaike Information Criterion(AIC)法则判断von Bertalanffy 生长方程为最佳模型，并使用残差平方和分析法首次对鲐鱼雌性和雄性的生长差异进行了研究，结果显示雌性和雄性的生长没有显著性差异。通过对不同时代鲐鱼的年龄和生长情况对比研究发现，目前东、黄海鲐鱼年龄组叉长和性成熟年龄均比1950年代小，而低龄阶段生长速度却显著提高，个体小型化和性成熟提前的特征已相当明显，间接反映了鲐鱼资源存在过度开发的可能。 根据鲐鱼产卵时间假设鲐鱼的孵化时期为每年的4月1日，利用捕捞日期和假设的孵化日期之差，对鉴定的鲐鱼年龄进行了修正，提高了参数估计值的稳健性和准确性。 (4)首次使用GLM模型和GAM模型对我国大型灯光围网渔业单位网次产量(CPUE)进行了标准化，分析了船队、时间、空间以及环境要素对大型灯光围网渔业CPUE的影响。结果显示，船队、年、月、经度、纬度、SST以及船队和年、船队和月的交互效应是影响大型灯光围网渔业CPUE的重要因素，对名义CPUE的解释率为25.10％。高CPUE出现在夏季东海中部SST为28～30℃的水域，冬季则出现在黄海SST为12～17℃的水域。1998～2006年间CPUE不断下降，可能与不断增加的捕捞努力量有关。标准化后的CPUE能够真实反映资源量变化，可用来监测东、黄海鲐鱼资源的变动，并为下一步资源量评估提供了可靠的数据。 (5)根据中、日、韩围网渔业统计数据，应用基于贝叶斯的剩余产量模型对东、黄海鲐鱼资源进行了评估，并对资源评估的结果做了风险分析。 通过对剩余产量模型参数r和K的后验概率分布与先验概率分布进行比较认为，在基准方案、正态方案和对数正态三种情况下，r、K的先验和后验概率分布均存在较大差异，这表明本研究采用的年渔获量和CPUE数据为贝叶斯资源评估模型提供了足够多的信息。敏感性分析也显示，r、K的后验概率分布在三种方案下都非常类似，且估算的最大可持续产量(MSY)、2006年的资源量及资源现存率的差异也很小，表明资源评估结果对剩余产量模型参数的先验概率分布不敏感。 文章以当前的捕捞死亡系数F(资源量B)分别与目标参考点Ftarg(Btarg)和限制参考点Flim(Blim)比较，结果显示，2006年捕捞死亡系数F大于Flim，资源量B大于Blim但小于Btarg，这表明2006年东、黄海鲐鱼正遭受过度捕捞，但并未产生过度捕捞。1998～2005年，东、黄海鲐鱼资源状况与2006年基本类似，即正遭受过度捕捞(2002年除外)但未产生过度捕捞，这与东、黄海鲐鱼种群较高的补充量以及高强度捕捞导致鲐鱼种群出现加速生长、提前性成熟、内禀生长率增加等生物学特性有关。东、黄鲐鱼资源虽然并没有处于过度捕捞状态，但资源评估的结果表明，其资源量自1998年起就逐年下降，2006年平均资源量仅45.1万吨，平均资源现存率为0.3，资源正逐步衰退。首次使用随机决策框架法，考虑了估算的捕捞死亡和资源量及其生物学参考点的不确定性。结果表明，Fcur大于FMSY的概率以及Bcur小于Blim的概率随决策置信度水平而改变，这种变化说明渔业管理者应考虑各种管理决策时所带来的风险。决策分析表明，在相同的收获率(Harvest rate)情况下，相对于正态方案和对数正态方案，基准方案得到的2011年资源量最低、资源崩溃的概率最大，因此在渔业管理决策中选取风险最大的基准方案作为最佳选择，此时对鲐鱼资源保护是最为安全的。在基准方案下，最佳选择是收获率设定为0.3，在该收获率下，鲐鱼平均资源量将从目前的45.1万吨将增加到2011年的87.1万吨，2011年资源量恢复到BMSY(94.4万吨)的概率为0.48，而过度捕捞(资源量低于24.6万吨)的概率为0。在此收获率下，2007～2011年各年鲐鱼资源的总可捕捞量分别为16.7万吨、19.7万吨、22.4万吨、24.6万吨和26.3万吨。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状和存在的问题

1.2.1国内外研究现状

1.2.2存在的问题

1.3研究内容及其意义

1.3.1研究内容和技术路线

1.3.2本研究的意义和作用

第二章东、黄鲐鱼资源和渔场的时空分布

2.1东、黄海灯光围网渔业概述

2.1.1日本大中型灯光围网渔业

2.1.2韩国灯光围网渔业

2.1.3我国灯光围网渔业

2.1.4台湾省灯光围网渔业

2.2鲐鱼资源和渔场时空分布特征

2.2.1材料和方法

2.2.2结果

2.2.3分析和讨论

2.3小结

第三章鲐鱼的年龄和生长

3.1材料和方法

3.1.1鲐鱼样本及其年龄确定

3.1.2生长方程和生长参数估算

3.1.3叉长与体重关系

3.2结果

3.2.1年龄鉴定

3.2.2雌、雄生长差异检验

3.2.3生长参数和最优生长方程

3.2.4叉长-体重关系

3.3分析和讨论

3.3.1年龄鉴定材料、方法及年龄的修正

3.3.2生长方程及其参数

3.3.3各时期鲐鱼生长的比较

3.4 小结

第四章鲐鱼灯光围网渔业CPUE标准化

4.1材料和方法

4.1.1数据来源

4.1.2渔业统计数据和环境数据的匹配

4.1.3捕捞船队

4.1.4 GLM和GAM模型

4.2结果

4.2.1解释变量In(CPUE+1)的统计分布检验

4.2.2 GLM分析

4.2.3 GAM分析

4.3分析与讨论

4.3.1时间因素对CPUE的影响

4.3.2空间因素对CPUE的影响

4.3.3捕捞船队对CPUE的影响

4.3.4环境变量对CPUE的影响

4.4 小结

第五章鲐鱼资源评估及管理策略风险分析

5.1贝叶斯资源评估理论和方法概述

5.1.1确定备选管理策略

5.1.2确定效果评价指标

5.1.3确定备选假设

5.1.4确定支持备选假设的证据权重

5.1.5效果评价指标和风险分析指标的计算

5.2材料和方法

5.2.1渔获量和CPUE数据

5.2.2资源量动态模型

5.2.3确定备选管理策略

5.2.4似然函数

5.2.5剩余产量模型参数的先验分布

5.2.6边际后验概率的计算

5.2.7效果评价指标的求算

5.2.8备选管理策略执行结果的风险分析

5.2.9生物学参考点

5.3结果

5.3.1后验概率分布和期望值

5.3.2生物学参考点和当前资源状况

5.3.3决策分析

5.3.4风险分析

5.4分析与讨论

5.4.1先验和后验概率分布

5.4.2生物学参考点的不确定性

5.4.3鲐鱼资源状况

5.4.4鲐鱼资源管理

5.5小结

第六章结论和展望

6.1主要结论

6.2存在的问题与讨论

6.3本研究的创新点

6.4下一步的研究

附录

参考文献

博士期间科研工作情况

致谢