日照前三岛人工鱼礁对渔业资源影响的初步评价❋

董天威， 黄六一， 唐衍力， 盛化香， 刘长东(中国海洋大学水产学院， 山东 青岛 266003)



日照前三岛人工鱼礁对渔业资源影响的初步评价❋

董天威， 黄六一❋❋， 唐衍力， 盛化香， 刘长东
(中国海洋大学水产学院， 山东 青岛 266003)

为了解日照前三岛海域人工鱼礁的投放对其附近海域渔业资源的影响，于2012年9月—2013年8月利用三重定置刺网对日照前三岛人工鱼礁投放海域及其临近海域开展了4个季度的渔业资源调查。根据调查结果分析比较了人工鱼礁区与对照区的渔业物种、优势种的组成；采用Margalef物种丰富度指数D、Shannon-Wiener多样性指数H′和Pielou均匀度指数J′对比了人工鱼礁区与对照区的生物群落多样性；采用刺网单位捕捞努力量渔获量(CPUE)比较了人工鱼礁区与对照区的渔业资源密度。结果表明，鱼礁区的渔业资源总种数是对照区的1.71倍，人工鱼礁区鱼类种数是对照区的2.38倍，虾类、蟹类、棘皮类、头足类鱼礁区都比对照区多；人工鱼礁区不论是渔业物种数量还是丰富度指数、多样性指数都要好于对照区，并且人工鱼礁区优势种更稳定，CPUE高于对照区，资源密度更大。说明日照前三岛人工鱼礁的投放对所在海域聚集海洋生物、改善生物群落结构及增加生物多样性有显著作用，尤其对鱼类的诱集和养护更为明显。本文的研究结果可为人工鱼礁建设和效果评估提供理论支撑。

日照前三岛；人工鱼礁；渔业资源；刺网；效果评估

人工鱼礁是用于改善海域生态环境、修复渔业资源的人工设施[1]。人工鱼礁投放后，礁区会形成独特的底质环境，对其所在海域的生物因素和非生物因素将产生重要影响，因此开展人工鱼礁区的生物因素和非生物因素的效果评价是人工鱼礁工程建设的重要内容之一，评价结果可为人工鱼礁管理和建设提供重要的参考依据[2]。国内外学者对人工鱼礁建设效果的评价研究[3-11]表明，人工鱼礁对于增加鱼礁区生物多样性以及聚集、养护和增殖渔业资源具有良好的效果。

日照前三岛人工鱼礁项目属于山东省渔业资源修复规划(2005年)中6个人工鱼礁建设项目之一。礁区建设面积86 hm2，建设时间2005—2007年，总投资约2 550万元，共计投放大石料7万 m3、混凝土构件12.9万空方、报废渔船220艘、大型钢制拖驳船13艘[12]。人工鱼礁区建成后，孙利元[12]曾于2009年5月对该礁区进行调查，从游泳动物的种类组成、渔获率、优势种等方面初步说明了人工鱼礁对渔业资源的养护作用。本文根据2012年9月—2013年8月4个季度对日照前三岛人工鱼礁区渔业资源的调查结果，对鱼礁区和非鱼礁区海域的渔业资源状况进行对比分析，初步评估了人工鱼礁的投放对渔业资源的影响。研究结果可为今后相似环境海域的人工鱼礁的整体效益性评估、建设提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 调查时间和站位

调查时间分别为2012年9月26日、2013年1月15日、2013年5月16日、2013年8月16日。调查区域(见图1)分为鱼礁区和对照区(非鱼礁区)；1～8号站位为鱼礁区，这几个地方鱼礁比较密集，可以比较好地代表鱼礁区的特点，9～14号站位为对照区。礁区与非礁区水深在20～25 m。实际海域由于鱼礁设置所产生的流场影响范围在水平尺度上一般不超过鱼礁规模的50倍[19]，本文的对照区距离人工鱼礁边缘最近约800 m，可以认为对照区基本不受人工鱼礁的影响，且对比站位所在区域各种环境因素与鱼礁区相似。另一方面，由于人工鱼礁区外围为作业渔场，日常有大量张网作业，为了尽可能地避免其他网具作业对刺网调查结果的影响，也是选择9～14号站位作为对比站位的重要原因之一。

1.2 调查方法

调查渔具采用三重底层定置刺网，网具规格为32 m×5.15 m，外层内层网衣网目尺寸分别为313和57 mm。1～14号调查站位各放置刺网1张，放置24 h。收网后，现场摘取渔获物，带回实验室进行种类鉴定和生物学参数(体长、体重和尾数)测定。

图1 调查站位分布示意图

1.3 数据处理

1.3.1 物种多样性分析 采用Margalef物种丰富度指数D、Shannon-Wiener多样性指数H′和Pielou均匀度指数J′[13-15]进行比较分析。

Margalef物种丰富度指数D(Margalef,1958)D=(S-1)/lnN,式中：S为样品中的种类数；N为样品中的生物总个体数。

Shannon-Wiener多样性指数H′(Shannon&Wiener,1963)H′=-∑Pi×lnPi，式中Pi为第i种游泳

动物占总个体数的比例。

Pielou均匀度指数J′(Pielou,1975)J′=H′/lnS，式中：H′为Shannon多样性指数；S为样品中的种类数。

1.3.2 优势种分析 采用相对重要性指数IRI[16]来研究优势种成分。IRI=(N+W)F，式中：N为某个种类的尾数在总渔获尾数中所占的百分比；W为某个种类的重量在总渔获量中所占的百分比；F为某个种类在样品中出现的频率。IRI>1000的为优势种。

1.3.3 资源密度分析 采用刺网单位捕捞努力量渔获量(CPUE)来分析渔业资源密度。刺网单位捕捞努力量渔获量(CPUE)为刺网每小时每网次的渔获重量，单位为g·网-1·h-1。

2 结果

2.1 渔获物种类组成

表1为人工鱼礁区、对照区各类资源种类数的比较。鱼礁区的资源种类数为41种，比对照区的24种多出17种。对照区中的鱼类、虾类、头足类在人工鱼礁区中全部出现。其中，鱼礁区鱼类种数增加较多，比对照区多11种，鱼类种类在鱼礁区占总资源种数的46.3%，而在对照区占33.3%；虾类多1种，头足类多1种。蟹类人工鱼礁区比对照区多2种，但有3种仅出现在人工鱼礁区，有1种仅出现在对照区；棘皮类人工鱼礁区比对照区多2种。

表1 全年人工鱼礁区和对照区各类资源种数的比较

注:表中各类资源的种类数分别为鱼礁区和对照区的4次调查之和。Note: In the table, the number of species of various resources is the total number of the four investigations on reef and control areas.

①Fish；②Shrimp；③Crab；④Echinodermata；⑤Cephalopod；⑥Total；⑦Increased species number ofreefarea；⑧Mutual species number of the two area；⑨Species only appear in the control area

表2为人工鱼礁区、对照区鱼类资源名录，表3为人工鱼礁区、对照区虾蟹类资源名录，表4为人工鱼礁区、对照区棘皮类和头足类资源名录。由表2～4可知，对照区中的鱼类在人工鱼礁区中全部出现，而人工鱼礁区比对照区多11种鱼类。

2.2 物种多样性

分别计算4个季度中人工鱼礁区与对照区的D、H′以及J′来综合评价人工鱼礁区与对照区的生物群落多样性。

表2 人工鱼礁区和对照区鱼类资源名录

注：“+”表示出现了这种物种。“+”indicate the species appearing.

表3 人工鱼礁区和对照区虾蟹类资源名录

注：“+”表示出现了这种物种。“+”indicate the species appearing.

表4 人工鱼礁区和对照区棘皮类和头足类资源名录

注：“+”表示出现了这种物种。“+”indicate the species appearing.

如图2所示，2012年9月(秋季)鱼礁区丰富度指数是对照区的4.2倍，2013年1月(冬季)鱼礁区丰富度指数是对照区的1.3倍，2013年5月(春季)鱼礁区丰富度指数是对照区的1.4倍，2013年8月(夏季)鱼礁区丰富度指数是对照区的1.2倍。另外经统计分析可以看出，2012年9月人工鱼礁区、对照区生物丰富度指数存在极显著差异(P<0.01)，其他3个季度人工鱼礁区、对照区资源生物丰富度指数存在显著性差异(P<0.05)。

人工鱼礁区的生物丰富度指数都明显高于对照区，说明人工鱼礁区游泳动物分布程度高于对照区。由图中可知，按照冬(2013-01)、春(2013-05)、夏(2013-08)、秋(2012-09)4个季度顺序排列，人工鱼礁区的生物丰富度指数基本呈递增趋势，夏季和秋季的指数相近。而对照区的生物丰富度指数在冬、春、夏3个季度呈递增趋势，秋季对照区丰富度指数偏低。

(“*”表示相同季节差异显著(P<0.05)；“**”表示相同季节差异极显著(P<0.01)。“*”means there is significant difference between control area and reef area in the same season.“**”meansthere is extremelysignificant difference between control area and reef area in the same season.)

图2 人工鱼礁区和对照区各季节生物丰富度指数

Fig.2 Index of abundance in reef and control areas in each season

如图3所示，2012年9月(秋季)鱼礁区生物多样性指数是对照区的3.7倍，2013年1月(冬季)鱼礁区生物多样性指数是对照区的1.3倍，2013年5月(春季)鱼礁区生物多样性指数是对照区的1.1倍，2013年8月(夏季)鱼礁区生物多样性指数是对照区的1.1倍。统计分析可以看出，2012年9月人工鱼礁区、对照区资源生物多样性指数存在极显著性差异(P<0.01)，其他3个季度人工鱼礁区、对照区资源生物多样性指数存在显著性差异(P<0.05)。可见鱼礁区的生物多样性指数高于对照区，说明鱼礁区的生物群落状况要好于对照区。多样性指数的变化趋势与丰富度指数的变化趋势相近。

(“*”表示相同季节差异显著(P<0.05)，“**”表示相同季节差异极显著(P<0.01)。“*”means there is significant difference between control area and reef area in the same season.“**”means there is extremely significant difference between control area and reef area in the same season.)

图3 人工鱼礁区和对照区各季节生物多样性指数

Fig.3 Index of variety in reef and control areas in each season

如图4所示，4个季度鱼礁区与对照区的均匀度指数都很接近，并且有3个季度对照区均匀度指数要稍高于鱼礁区。经统计分析可以看出，2012年9月和2013年8月人工鱼礁区、对照区均匀度指数存在显著性差异(P<0.05),其他2个季度的调查不存在显著差异。

(*”表示相同季节差异显著(P<0.05)。“*”means there is significant difference between control area and reef area in the same season.)

图4 人工鱼礁区和对照区各季节均匀度指数

Fig.4 Evenness index of reef and control areas in each season

2.3 CPUE变动情况

计算鱼礁区和对照区4个季度的CPUE，结果如表5所示。每个季度鱼礁区的CPUE都明显高于对照区。2012年9月(秋季)鱼礁区CPUE是对照区的3.75倍，2013年1月(冬季)鱼礁区CPUE达到最大值，是对照区的5.22倍，2013年5月(春季)鱼礁区CPUE是对照区的1.39倍，2013年8月(夏季)鱼礁区CPUE是对照区的1.22倍。并且经统计分析，2012年9月和2013年1月鱼礁区和对照区CPUE相比存在极显著差异(P<0.01)，2013年5月、8月鱼礁区和对照区CPUE存在显著性差异(P<0.05)，可见鱼礁区生物资源量明显高于对照区。

表5 人工鱼礁区和对照区CPUE的季节变动

各种资源的CPUE变动情况如表6所示。鱼礁区鱼类的CPUE最高，比对照区高出了3.73倍；蟹类的CPUE鱼礁区是对照区的1.33倍；棘皮类的CPUE鱼礁区是对照区的1.32倍；鱼礁区虾类的CPUE要低于对照区，头足类的CPUE高于对照区，但是由于鱼礁区与对照区的虾类和头足类的捕获量都很少，所以不一定具有代表性。

2.4 优势种变动情况

2.4.1 主要物种的相对重要性指数 通过计算每个季度每个物种的相对重要性指数IRI(见表7)，得到每个季度鱼礁区和对照区的优势种。由表7可知，在4个季度的调查中，大泷六线鱼和日本蟳是鱼礁区和对照区的最主要的优势种。其中大泷六线鱼在4个季度鱼礁区的调查中全部出现，而在对照区中仅2个季度出现。对照区优势种中3次出现了多棘海盘车，但是鱼礁区中只出现了1次，表明这一物种在鱼礁区中有所减少。在鱼礁区中出现的强壮菱蟹和双斑蟳2种蟹类为新增优势种，在对照区中没有出现。海燕作为优势种在4次调查的鱼礁区和对照区都只出现一次，说明海燕在该海区不是主要优势种。

表6 人工鱼礁区和对照区各类资源CPUE变动

①Station；②Echinodermata；③Cephalopod；④Reef area；⑤Control area；⑥Multiple

表7 人工鱼礁区和对照区优势种的相对重要性指数

Note:①Hexagrammosotakii；②Parthenope validus;③Charybdis japonica;④Asterias amurensis;⑤Asterinidao;⑥Charybdis bimaculata

2.4.2 优势种CPUE变化 各礁区优势种的CPUE如表8所示。在4个季度的鱼礁区和对照区的调查中，大泷六线鱼和日本蟳这2个物种的CPUE最大，并且鱼礁区的大泷六线鱼CPUE值明显高于对照区，鱼礁区中日本蟳的CPUE也要高于对照区，说明鱼礁区中大泷六线鱼和日本蟳这2个优势种更为稳定和明显。

3 讨论

目前国内开展人工鱼礁区渔业资源调查评估的网具主要有拖网、刺网和笼壶。如洪洁漳[17]用流刺网和虾拖网对珠海市外伶仃人工鱼礁区进行了本底调查和跟踪调查，得出了人工鱼礁能够增加渔业资源密度，提高生物多样性的结论。袁华荣[2]用刺网和拖网对江门三号人工鱼礁区做了本底调查和跟踪调查，得出人工鱼礁有诱集鱼类、优化群落结构的作用。孙利元[12]用笼壶对日照前三岛人工鱼礁区做了跟踪调查，得出了人工鱼礁可以增加鱼类资源的种类、数量及鱼类群落的丰富度和多样性这一结论。由于前三岛人工鱼礁区域无法采用拖网作业，本研究采用三重底层定置刺网，前三岛鱼礁区海域水深在20～25 m，调查网具的拉直高度为5.5 m，人工鱼礁高度1～2 m，网具可以捕捞到从底层到鱼礁顶部的捕捞对象，但对栖息在鱼礁内部活动范围小的对象其捕捞效果不明显。

由于在人工鱼礁投放前缺乏本底调查，所以本调查采用国内外通行的办法，在鱼礁区和对照区(非人工鱼礁区)设立站位进行调查，通过对比分析方法来研究人工鱼礁对渔业资源的影响效果。

根据研究结果可知，渔业资源的总种数方面鱼礁区是对照区的1.71倍，人工鱼礁区的鱼类种数是对照区的2.38倍，虾类、蟹类、棘皮类和头足类的种数鱼礁区都比对照区多，对照区有的种类，鱼礁区基本都有，4个季度鱼礁区的CPUE比对照区的要高。在这4次调查中，鱼礁区CPUE在冬季达到最高，其次为秋季和夏季，春季最少，没有呈现出很明显的变化规律，这可能是受鱼礁区各种生物生活史和复杂的环境因素的共同影响。对照区CPUE则随着时间的推移在慢慢增加，这可能是受到鱼礁区辐射的结果。由此可见，人工鱼礁投放后，同一时期鱼礁区的资源种类比对照区的资源种类要丰富许多，资源密度也明显高于对照区，尤其是鱼类资源增加较大，这说明人工鱼礁起到了较明显的诱集鱼类的作用和保护生态的效果。

表8 人工鱼礁区和对照区优势种的CPUE

Note:①Hexagrammosotakii；②Parthenope validus；③Charybdis japonica;④Asterias amurensis;⑤Asterinidae;⑥Charybdis bimaculata

分析鱼礁区增加的11种鱼类，这些鱼类广泛分布于黄渤海区域，除了日本鲭是中上层鱼类外，其它10种均为近底层鱼类。根据文献[18]的报道，其中许氏平鮋喜欢栖息于岩礁底，绿鳍马面鲀、白姑鱼、长蛇鲻、牙鲆、短鳍红娘鱼和短吻红舌鳎喜欢栖息于泥沙底，而前三岛附近1 km内为岩礁底质，1 km外为细砂底质。虾蟹类、棘皮类和软体类在人工鱼礁区的种类数都要多于对照区，这可能是由于鱼礁区营造了安全并且食物充足的环境，吸引了更多的物种进入人工鱼礁区。由此可知，日照前三岛海域人工鱼礁投放后，营造的海底环境对各种渔业资源种类起到了诱集和保护作用，促使该人工鱼礁区资源密度的明显增加。

对人工鱼礁生物多样性指数及丰富度指数的分析显示，4个季度人工鱼礁区的生物多样性指数和丰富度指数都明显高于对照区，也就是人工鱼礁区渔业资源的丰富程度和生物群落的复杂程度高于对照区。其中2012年9月对照区的生物丰富度指数和生物多样性指数都比预期的要低，可能由于当时是第一次海上实验，对照区10号站位、11号站位和13号站位的刺网在作业中丢失，导致采样数据偏少引起的，这需要在以后的研究工作中进一步补充。均匀度指数分析表明，4个季度鱼礁区与对照区的均匀度指数都很接近，并且有3个季度对照区均匀度指数要稍高于鱼礁区，这表明人工鱼礁区的生物群落稳定程度还不够，会出现对照区均匀度指数高于鱼礁区的情况，可能是由于人工鱼礁的诱集效果导致不同的物种进入鱼礁区，这样就导致人工鱼礁区的生物群落不够稳定，而对照区受外界影响小，生物群落早就趋于稳定。国内外的研究表明，人工鱼礁的聚鱼、养护和增殖效果受到礁区的水深、底质、流场、资源环境状况以及布局、礁体设计、投放时间、投放规模和礁区管理等诸多因素的影响，鱼礁投放后的优良生态效应要经过长时间才能明显体现[14]。基于已经做出的调查和数据分析可以认为，人工鱼礁的投放使得人工鱼礁所在海域渔业资源丰富程度有所增加，群落结构变得复杂多样，但是可能还需要更长时间的积累，才能使得人工鱼礁区的群落结构趋于更稳定的状态。

优势种分析显示，人工鱼礁区与对照区的主要优势种虽然没有很大差异，但是人工鱼礁区的优势种更加趋于稳定和明显，并且优势种的资源密度也有所增加，这表明人工鱼礁起到了稳定所在海域优势种的作用，并且对优势种起到了养护作用,使其优势程度更加明显。

孙利元于2009年9月使用地笼采样对日照前三岛人工鱼礁效果做了评价[12]。与本文2012年9月的调查结果比较显示，2009年捕获游泳动物11种，2012年捕获了18种游泳动物，可见随着时间的增长整个海域总的种类数有所增加；2009年人工鱼礁区与对照区的捕获种类相近，而2012年发现人工鱼礁区的捕获种类数明显多于对照区，可见人工鱼礁聚集渔业资源的作用比较明显。2次调查中鱼礁区共有的优势种为大泷六线鱼、日本蟳，而对照区没有出现共同优势种，可能是2009—2012年之间人工鱼礁聚集渔业资源的效果逐渐显著，资源密度增加，鱼礁区对对照区起到了一定的辐射作用。

本文于日照前三岛人工鱼礁建成5年后对其做了跟踪调查，所得结果是鱼礁区游泳动物的渔获种数为同期对照区的1.71倍，鱼礁区游泳动物资源密度为同期对照区的2.30倍。江门三号人工鱼礁于2003年建成，袁华荣等在其建成5年后对其做了渔业资源跟踪调查[2]。其刺网调查结果显示，鱼礁区游泳动物的渔获种数为同期对照区的1.65倍，鱼礁区游泳动物资源密度是同期对照区的8.65倍，与本文的结果相比，在一定程度上来说，日照前三岛人工鱼礁区对渔业物种的聚集作用大于江门三号人工鱼礁区，而在资源密度的增加方面小于江门三号人工鱼礁区，说明人工鱼礁在不同海域建设均能起到聚集渔业物种和增加资源密度的作用，但由于区域的差异，其增加水平表现不同。

综上所述，日照前三岛人工鱼礁建设在该海域聚集渔业资源、改善局部区域群落结构和增加生物多样性的作用显而易见，对鱼类资源的诱集和养护作用尤为明显。本文是基于4个季度的取样调查得出的初步结论，随着今后进一步调查，可以对日照前三岛海域人工鱼礁在渔业资源的聚集和养护效果上做出更全面的评价。

致谢：本文在实验和写作中得到了中国海洋大学水产学院王欣、张敏、易坚、唐伟尧、张琳、于晴、许庆昌、高慧良等同学的大力帮助，在此一并表示感谢。

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责任编辑 朱宝象

Preliminary Evaluation of Artificial Reef Around Rizhao Qiansan Island on the Enhancement of Fishery Resources

DONG Tian-Wei, HUANG Liu-Yi, TANG Yan-Li, SHENG Hua-Xiang, LIU Chang-Dong
(College of Fishery, Ocean University of China, Qingdao 266003, China)

In order to determine the influence of the artificial reefs around the Qiansan Island, Rizhao, on the fishery resources, the triple fixed gill net survey was carried out in the artificial reefs and control areas from Sept., 2012 to Aug., 2013. Based on the survey, the number of fishery species and the composition of dominant species in artificial reefs and control areas were analyzed and compared. Biological community diversity was explained by Margalef species richness index (D), Shannon-Winener diversity index (H) and Pileou uniformity index (J’). Fishery resources density was explained by CPUE of gill net. We found that the number of fishery species in reef area was 1.71 times more than that in control area. The fish species in reef area were 2.38 times more than those in control area. The species of shrimp, crab, echinodermata, cephalopod in reef area were more than those in control area. The species richness index and diversity index in artificial reef area were higher than those in control area. The dominant species of artificial reef area were more stable than those of control area. CPUE and resources density in artificial area were higher than those in control area. In conclusion, the artificial reefs were beneficial for the increase of fishery resources, the improvement of structure and biological community diversity and the obvious aggregation effect of fishery species. Our findings may provide a theoretical support for building and evaluating the artificial reefs.

Rizhao Qiansan Island; artificial reef; fishery resource; gill net; evaluation

公益性行业(农业)专项项目(201203018)资助

2014-06-04；

2014-10-15

董天威(1989-)，男,硕士生,主要从事增殖养殖工程研究。E-mail:dongtianwei999@163.com

❋❋ 通讯作者： E-mail:huangly@ouc.edu.cn

S953.1

A

1672-5174(2015)08-038-08

10.16441/j.cnki.hdxb.20140173