山东近岸3处人工鱼礁区VPUE的分析研究*

唐衍力， 程文志， 孙 鹏， 盛化香， 万 荣

(中国海洋大学水产学院，山东 青岛 266003)

山东近岸3处人工鱼礁区VPUE的分析研究*

唐衍力， 程文志， 孙 鹏**， 盛化香， 万 荣

(中国海洋大学水产学院，山东 青岛 266003)

基于2012—2013年对威海小石岛、威海俚岛、日照前三岛鱼礁区的渔获物调查结果，采用各物种的VPUE(The value per unit effort)，确定了3处人工鱼礁区和对照区的主要经济物种并对其进行对比分析，检验了3处人工鱼礁区是否可以提高当地渔业收益；采用非度量多维标度分析方法(MDS)分析了3处鱼礁区和对照区的VPUE结构并进行了差异性分析。研究表明，在3处鱼礁区之间以及鱼礁区和对照区之间的主要经济物种的种类和价值贡献率都具有明显的差异；3处鱼礁区的VPUE结构在鱼礁区之间具有明显的差异(R=0.414，P=0.003)，在季节之间不具有明显的差异(R=-0.052，P=0.637>0.05)；3处人工鱼礁区都能提高当地渔业收益；3处鱼礁区的VPUE相对于对照区平均增加了160.8%，俚岛、前三岛和小石岛人工鱼礁区的VPUE分别增加了312.7%、98.3%和71.3%。

人工鱼礁； VPUE； 经济分析； 非度量多维标度分析； 山东近岸

人工鱼礁是修复渔业生态环境、改善海洋生物栖息地、养护近海渔业资源的有效措施之一[1-4]。人工鱼礁投放后，会引起周围海域的物理环境和生物环境的变化。人工鱼礁产生的饵料效应、流场效应、庇护场效应会在不同程度上有利于鱼群的聚集，增加礁区渔业资源量[5]。因此，人工鱼礁建设有利于提高渔民的捕捞作业效率和捕捞产值，进而对当地渔业生产带来积极的经济影响[6]。

Buchanan[7]针对人工鱼礁对附近区域造成的经济影响进行了研究，随后在美国和其他国家都对人工鱼礁产生的经济影响，进行了更深入的研究[8-11]。利用实地观测、采访、调查等收集数据进行分析，是对人工鱼礁经济影响评价的传统研究方法，但此种方法具有很大的主观性[12]。Whitmarsh[6]对葡萄牙南部人工鱼礁进行经济影响分析时，首次应用了 VPUE(Value per unit effort)指标对人工鱼礁区的渔获物进行了价值分析，使用实验调查数据客观地证明了人工鱼礁具有提高当地渔业收入的能力，并且认为VPUE可以作为衡量人工鱼礁经济影响的指标。VPUE是一种根据CPUE和渔获物价值计算得来的用于分析渔获物产值的指标，主要应用于渔民捕捞策略研究以及海洋生物经济模型建立等方面[13-16]。

随着我国人工鱼礁建设日益增多，国内学者对于人工鱼礁的研究主要集中于水动力数值模拟[17-18]、生物资源评估[19-20]、生态效果健康评价[21-22]等方面，而关于人工鱼礁对于当地产生的经济影响未见报道。本文以2012—2013年对威海小石岛、威海俚岛和日照前三岛鱼礁区的渔获物调查数据为依据，利用VPUE指标对3处礁区产生的经济影响进行分析评价，以期为今后其他人工鱼礁的经济影响评价提供实践依据。

1 材料和方法

1.1 调查地点

3处调查的人工鱼礁区分别为日照前三岛鱼礁区(ARQ)、威海小石岛鱼礁区(ARX)、威海俚岛鱼礁区(ARL)，调查地点位置见图1。前三岛鱼礁区水深18～24 m，地质平坦，由沙砾和细沙组成，部分区域以细沙、岩礁为主；该人工鱼礁始建于2005年，礁区面积达200 hm2，礁体主要为混凝土构件礁和沉船礁，礁体体积约为77万空m3。小石岛鱼礁区水深5～15 m，无陆源污染，海底平坦，以泥沙底质为主，海流适中；小石岛礁区面积为97.04 hm2, 礁体主要为混凝土构件礁和石块礁，礁体体积约为40万空m3。俚岛鱼礁区水深6～12 m，地质平坦，底质为硬质底，海流适中。该礁区面积96.22 hm2；礁体主要为混凝土构件礁和石块礁，礁体体积约为30万空m3。

1.2 调查时间和站位

2012年9月—2013年8月，分春、夏、秋、冬4个季度分别对3处鱼礁区及其相应的对照区(未投放人工鱼礁区域)进行了渔获物调查。小石岛鱼礁区和俚岛鱼礁区均设置调查站位6个，对照区分别设置调查站位3个；前三岛鱼礁区设置调查站位8个，在对照区设置调查站位6个(见图1)。其中对照区设置在与鱼礁区环境因素相似且距离鱼礁区边缘800 m以上的海域[23]。

(“●”表示鱼礁区采样点；“▲”表示对照区采样点；“。”前三岛人工鱼礁投放点。“●”stand for the sampling sites in artificial reef areas; “▲”stand for the sampling sites in control areas; “。” represents the Artificial reef release point in Artificial reefs of Qiansandao)

图1 人工鱼礁区位置与调查站位

Fig.1 Sketch map of the survey station and artificial reef areas

1.3 调查网具和渔获物处理

调查网具为三重刺网，网全长28 m，高3 m。其外网和内网的网目尺寸分别为10、4.2 cm，缩结系数分别为0.56和0.44；每个站点每次放置1张网。为防止礁体刮到刺网，在刺网底部增加0.5 m长的绳索，末端捆绑石块，放置时通过调整浮子，使绳索保持直立，使刺网底纲距离海底0.5 m。网具在调查海域内放置24h后，收集全部渔获物并且带回实验室进行种类鉴定，测量体长、体重。其中各种渔获物的价格由市场调查得知[6]。

1.4 数据处理

计算出每一种渔获物的单位努力捕捞量(CPUE)，规定每一种渔获物的单位捕捞努力量渔获量为刺网在24 h捕获的此种渔获物的重量。然后根据以下公式计算出VPUE[6]。

Vi=Ci×Pi；

(1)

(2)

式中：S表示每网渔获物的总种类数；表示每种渔获物的单位捕捞努力量，单位是kg/(网·d)；表示相对应渔获物种类的价格，单位是元/kg；表示每种渔获物的VPUE, 其单位是元/(网·d)。表示的是总的渔获物的VPUE，V1,V2,…，V3组成了总的渔获物VPUE的结构。

综合分析3处人工鱼礁区的4个季节调查的每种渔获物的VPUE数据，分别计算出每种渔获物全年总的VPUE，根据全年所有的渔获物种类的VPUE，计算出每种渔获物的价值累积贡献度，根据物种的价值累积贡献度的大小确定该地点的主要经济物种。对各个鱼礁区和对照区的VPUE进行成对t检验。分别计算每次调查的鱼礁区和对照区VPUE之间的差值，对差值按照不同季节和不同地点分别进行单因素方差分析(ANOVA)。成对t检验和单因素方差分析都采用SPSS19.0软件完成。

表1 3处人工鱼礁区的每种渔获物的VPUE累积贡献度结果Table 1 the cumulative percentage of VPUE for each species in the threereef area

注：VPUE贡献度大于10%的物种为主要经济物种。

Note: The specie which percentage of VPUE contributed to more than 10% of total VPUE was the primarily commercial specie.

①Contribution percentage；②Cumulative percentage；③Hemicentrotuspulcherrimus；④Scomberomorusniphonius；⑤Sebastodsschlegelii；⑥Sparusmacrocephlus；⑦Veraspervariegatus；⑧Charybdisjaponica；⑨Lateolabraxmaculatus；⑩Hexagrammosotaki；Squillaorarotia；Sauridaelongata；Konosiruspunctatus；Agrammusagrammus；Pholisgunnellus；Sebastodsschlegelii；Agrammusagrammus；Hexagrammosotakii；Hemicentrotuspulcherrimus；Cleisthenesherzensteini；Apostichopusjaponicus；Sparusmacrocephlus；Hexagrammosotakii；Charybdisjaponica；Argyrosomusargentatus；Thamnaconusmodestus；Sebasteshubbsi；Sepiaesculenta；Pseudorhombuscinnamomeus

将3处人工鱼礁区的4个季节调查的每种渔获物VPUE，转化为Bray Curtis相似性矩阵，平方根转化后用非计量多维标度分析方法[24](MDS)分析人工鱼礁区之间以及鱼礁区和对照区渔获物VPUE的结构的差异，并利用单向相似性分析成对检验(ANOSIM Pairwise Tests)和单向相似性分析检验(ANOSIM)分析鱼礁区和对照区之间的渔获物VPUE结构的差异以及鱼礁区之间渔获物VPUE结构的差异。利用 MDS分析呈现的气泡图得出主要经济物种在不同鱼礁区的VPUE分布情况。以上分析通过PRIMER 6.0[25]软件完成。

2 结果

2.1 3处人工鱼礁区的主要经济物种

威海小石岛鱼礁区、威海俚岛鱼礁区、日照前三岛鱼礁区3处鱼礁区共调查到渔获物54种，其中，鱼类34种、虾蟹类13种、头足类3种、棘皮类4种；而在相应对照区共调查到渔获物40种，其中，鱼类24种、虾蟹类10种，头足类3种，棘皮类3种。小石岛鱼礁区、俚岛鱼礁区、前三岛鱼礁区分别调查到渔获物23种、23种、34种，在其对照区分别调查到20种、20种、17种。由此可以得出3处鱼礁区的渔获种类数都明显地多于对照区。由表1 得知，上述3个鱼礁区中，其中渔获物VPUE累积贡献度达到90%以上的渔获物种类分别为13种、7种、7种。由表2可以看出，3处对照区中，VPUE累积贡献度达到90%以上的渔获物种类分别为8种、9种、3种，3处鱼礁区和对照区都出现的VPUE累积贡献度达到90%以上渔获物只有大泷六线鱼(Hexagrammosotakii)。

在小石岛鱼礁区的主要经济物种为马粪海胆(Hemicentrotuspulcherrimus)、蓝点马鲛(Scomberomorusniphonius)和许氏平鲉(Sebastodsschlegelii)(见表1，图2)，其价值贡献率分别为22.55%、15.35%、11.57%。在小石岛对照区的主要经济物种共3种，分别为斑鰶(Konosiruspunctatus)、许氏平鲉和大泷六线鱼其价值贡献度分别为32.48%、20.26%、12.51%(见表2)。在俚岛鱼礁区的主要经济物种为许氏平鲉和斑头鱼(Agrammusagrammus)(见表1，图2)，其价值贡献率分别为64.03%、10.5%。俚岛对照区主要经济物种只有许氏平鲉，其价值贡献度为63.22%(见表2)。前三岛鱼礁区和对照区的主要经济物种都为大泷六线鱼和日本蟳(Charybdisjaponica)(见表1，表2，图2)，但是他们在鱼礁区和对照区其所占的价值贡献率具有显著的不同，在鱼礁区大泷六线鱼和日本蟳其价值贡献度分别为47.87%、26.08%，而在对照区价值贡献率则分别为38.45%、45.28%。由表1和2可以得出，3处鱼礁区和对照区的主要经济物种种类和数量具有显著的不同，在鱼礁区和对照区中相同经济物种其所占的价值贡献率也发生了显著的变化。

表2 3处对照区的渔获物的VPUE累积贡献度结果

注：VPUE贡献度大于10%的物种为主要经济物种。

Note: The specie which percentage of VPUE contributed to more than 10% of total VPUE was the primarily commercial specie.

①Contribution percentage；②Cumulative percentage；③Konosiruspunctatus；④Sebastodsschlegelii；⑤Hexagrammosotakii；⑥Squillaorarotia；⑦Hemicentrotuspulcherrimus；⑧Asteriasamurensis；⑨Sparusmacrocephlus；⑩Asterinapectinifera；Sebastodsschlegelii；Apostichopusjaponicus；Pseudorhombuscinnamomeus；Squillaorarotia；Cleisthenesherzensteini；Lateolabraxjaponicus；Hexagrammosotakii；Scomberjaponicus；Asteriasamurensis；Charybdisjaponica；Hexagrammosotakii；Sebasteshubbsi

2.2 3处人工鱼礁区的VPUE结构

单向相似性分析结果表明，小石岛鱼礁区和对照区的VPUE结构不具有明显的差异(见表3，P=0.6>0.05)；而俚岛和前三岛鱼礁区和对照区的VPUE结构具有明显的差异(P<0.05)。3处鱼礁区的VPUE结构在礁区之间具有明显的差异(R=0.414,P=0.003)，而在季节间则不具有明显的差异(R=-0.052，P=0.637>0.05)。由表4单向相似性分析成对检验可以看出，前三岛鱼礁区和俚岛鱼礁区的VPUE结构具有明显的差异(P<0.05)。小石岛和前三岛、小石岛和俚岛鱼礁区之间的VPUE结构则都不具有明显的差异(P>0.05)。如图3所示，图中4个相同标记的点分别代表每一个人工鱼礁区春、夏、秋、冬4个季节的经济渔获物的VPUE结构，4个点之间的差异越大，相互之间的距离也就越大，故图中阴影的面积在一定程度上可以表示为相同人工鱼礁区4个季节VPUE结构的差异。故可以看出3处人工鱼礁区VPUE结构受季节变化的影响程度具有差异性，按照受季节变化影响程度从小到大的顺序依次为：俚岛鱼礁区、前三岛鱼礁区、小石岛鱼礁区。

表3 对人工鱼礁和对照区之间的VPUE结构单向相似性分析成对检验

表4 对人工鱼礁区之间的VPUE结构单向相似性分析成对检验

(图中的数字表示相应物种的VPUE (元·net-1·d-1)。Figures in the diagram represent the corresponding species VPUE(Yuan·net-1·d-1).)

图2 主要经济物种的VPUE气泡分布图

Fig.2 The bubble plots of the VPUE about the primarily commercial species

图3 3处人工鱼礁区的VPUE结构受季节的影响程度大小

2.3 3处人工鱼礁区提高渔业收益的效果

经过配对样本t检验分析表明，3处鱼礁区和对照区的VPUE具有显著性差异(P<0.05。由图4得知，3处鱼礁区的VPUE都明显高于对照区的VPUE，故3处鱼礁区都能提高渔业收益。经过单因素方差分析表明鱼礁区VPUE相对于对照区的增加值在不同的地方会有明显的差异(P<0.05，而在不同的季节差异不显著(P>0.05)。即3处鱼礁区在提高渔业收益的效果在礁区间具有明显的差异性，在季节上差异性不明显。而由图5可以看出，前三岛鱼礁区秋冬两季增加的VPUE较多，俚岛鱼礁区春、秋和冬季增加的VPUE较多，小石岛鱼礁区春秋两季增加的VPUE较多，由全年的结果来看，鱼礁区相对于对照区VPUE增加值4个季节累积结果按照从高到底的顺序为：俚岛鱼礁区、前三岛鱼礁区、小石岛鱼礁区。其中鱼礁区相对于对照区VPUE增加的倍数，3处鱼礁区平均增加了160.8%，俚岛鱼礁区VPUE增加了312.7%，前三岛鱼礁区和小石岛鱼礁区VPUE分别增加了98.3%和71.3%，故可知3个鱼礁区在提高渔业收益效果按从大到小的顺序依次为：俚岛鱼礁区、前三岛鱼礁区、小石岛鱼礁区。

图4 3处人工鱼礁区在不同季节人工鱼礁区和对照区的VPUE结果

图5 人工鱼礁区相对于对照区VPUE增加值4个季节累积结果

3 讨论

本文调查结果表明，小石岛、俚岛、前三岛鱼礁区的渔获种类数都明显地多于对照区，表明投放人工鱼礁对渔业生物资源的诱集和恢复具有积极影响，使附近海域鱼类种群丰富和多元化。这也与日照前三岛鱼礁区、浙江三横山鱼礁区、威海俚岛鱼礁区的资源调查结果一致[19-20,22]。在礁区调查到的54种渔获物中，主要经济物种为大泷六线鱼、日本蟳、斑头鱼、马粪海胆、蓝点马鲛和许氏平鲉。除了蓝点马鲛为中上层远程洄游性物种外[26]，其他5种都是近底层非洄游性物种[27]。由于蓝点马鲛只出现在小石岛鱼礁区，可能是渤海中的蓝点马鲛种群洄游经过该鱼礁区，被鱼礁区环境吸引而滞留于此。大泷六线鱼、斑头鱼和许氏平鲉都是岩礁性鱼类，而日本蟳和马粪海胆也都是主要生活在浅海海底的岩礁、砾石中[28]。这说明人工鱼礁的投放已经改变了海域生物栖息环境，造成了适宜在岩礁类环境生存的物种的大量增殖。3处鱼礁区和对照区的主要经济物种、价值贡献比以及VPUE结构都具有显著的差异，原因也可能是由于人工鱼礁的投放导致了海域生物栖息地环境发生了改变，致使上述诸多指标在鱼礁区和对照区具有显著的差异。

小石岛、俚岛、前三岛鱼礁区3处鱼礁区的主要经济物种以及其价值贡献率在礁区间具有明显的差异，这可能是3处鱼礁区地理位置的不同、投放人工鱼礁海域原有的本地种的差异以及礁区面积不同造成的。由于3处鱼礁区分布在山东省的不同位置，且离岸距离也具有明显的不同，故水文条件以及气候条件具有一定的差异。而人工鱼礁具有明显的聚鱼作用并且主要聚集的是本地种，由于水文条件以及气候条件的差异，3处鱼礁区适合其生长的当地物种类型也会有显著的不同，这样便致使3处鱼礁区的主要经济物种以及其价值贡献率在地点上具有明显的差异。另外，前三岛鱼礁区面积达200 hm2，而小石岛鱼礁区和俚岛鱼礁区的面积则分别为97.04和96.22 hm2，且3处鱼礁区礁体空方体积分别为77、40、30万空m3，3处鱼礁区面积和礁体空方体积具有明显的差异，这同样可能是3处人工鱼礁主要经济物种以及其价值贡献率具有明显不同的原因。

人工鱼礁的渔获物的VPUE结构可以在某种程度上反映出渔获物主要经济物种和非经济物种VPUE所占的比例。VPUE结构发生变化，则说明主要经济物种VPUE占总VPUE的比例发生了变化。由文中可以得出，地点是影响VPUE结构主要因素之一，可能是在不同的地点，海流、水温、水深以及岩礁类型都具有差异，礁区的生物物种数量和种类都不相同，造成了单个物种VPUE以及其在总VPUE比例也会不同。其次，季节对于VPUE的结构影响程度也具有差异性，鱼礁区的纬度越高，其VPUE结构受季节的影响程度越大。这可能是随着纬度的增加，鱼礁区的气候季节间差异会越明显，其水文季节性差异也就越明显，水文季节差异越明显便会导致鱼礁区不同物种的VPUE以及其占总VPUE的比例发生的变化越明显，进而对VPUE结构的影响也就越大。另外，本文在分析3处鱼礁区之间VPUE结构的差异时，并没有考虑到3处鱼礁区礁区规模和礁体空方体积具有差异，礁区规模和礁体空方体积是否能够影响到礁区VPUE结构，这需要以后更进一步的深入研究和分析。

研究表明，小石岛、俚岛、前三岛鱼礁区3处鱼礁区都能有效提高当地的渔业收益。Whitmarsh[6]对葡萄牙南部人工鱼礁的分析以及Kasim[29]对印度南部人工鱼礁进行的经济影响分析研究结果也证明了这一点：人工鱼礁可以改变生物栖息地的环境，使与鱼礁区环境相适应的经济鱼种大量聚集和增殖，从而提高渔民的捕捞作业效率和捕捞产值。另一方面，Islam[28]对于马来西亚人工鱼礁的经济影响分析表明，由于过度捕捞以及对人工鱼礁区管理失当，人工鱼礁区和对照海域相比并不能明显地提高渔民的收入。想要人工鱼礁持续地对当地渔业收益产生良好的影响，就要对人工鱼礁区进行合理有效的管理。而3处鱼礁区主要经济物种的种类和产值、VPUE结构、VPUE结构受季节影响的程度都具有差异，故其管理应因地制宜。俚岛鱼礁区和前三岛鱼礁区提高渔业收入效果较好、渔获产值总量较高且受季节影响较小，又这两个鱼礁区的主要经济鱼种大泷六线鱼、许氏平鲉以及斑头鱼都是岩礁性鱼类[29]，宜适手钓，故可以优先发展游钓业。而小石岛鱼礁区提高渔业收入效果很好以及主要经济物种较多，但是渔获产值总量较低且受季节影响较大，故此鱼礁区不宜发展传统捕捞业，由于离威海市区较近，可以优先发展旅游业和潜水业。

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责任编辑 朱宝象

Analysis of Value Per Unit Effort of Three Artificial Reefs of Shandong Coast

TANG Yan-Li, CHENG Wen-Zhi, SUN Peng, SHENG Hua-Xiang, WAN Rong

(College of Fisheries,Ocean University of China,Qingdao 266003, China)

The fixed gill net survey was carried out in three artificial reefs and correspondedcontrol areas respectively off Shandong Coast from Sept., 2012 to Aug., 2013. Based on the survey, the value per unit effort (VPUE) was used as an indicator for an economic analysis of the catch from the artificial reefs to test the potential to increase fishing incomes and provide relevant suggestions to develop and manage three artificial reefs. The study identified the commercial species by the VPUE of each species from catches, and analyzed the different species abundance and richness between sites. Nonmetric multidimensional scaling (MDS) was used to analyze the difference of composition of VPUE from variety of sites.Difference was shown in commercial species abundance and richnessbetween reefs andcontrol area. Differences were shown in commercial species abundance and richness between locations. Locationwas the significant factor that influencedthe composition of VPUE(R=0.414，P=0.003), insteadof season (R=-0.052，P=0.637>0.05). The results demonstrated the potential (regionally different)ofincreasing fishing income at all sites. In the three artificial reefs, compared with the control, the average VPUE of artificial reefs increased by 160.8%, among them, the average VPUE of the artificial reefs in Lidao (ARL) increased the most (by 312.7%). The Artificial reefs in Qiansandao (ARQ)and the artificial reefs in the Xiaoshidao (ARX) increased by 98.3% and 71.3%, respectively.

artificial reef； value per unit effort; economic analysis; nonmetric multidimensional scaling; Shandong offshore

海洋公益性专项(201305030)；公益性行业(农业)科技专项(201203018)资助 Supported by Marine Public Welfare Industry(201305030);the Special Public Welfare Industry(Agricalture Research(201203018))

2016-04-13；

2016-08-06

唐衍力(1965-)，男，教授，主要从事人工鱼礁与海洋牧场、选择性渔具渔法方面研究。E-mail:tangyanli@ouc.edu.cn

** 通讯作者：E-mail:sunpeng@ouc.edu.cn

S953.1

A

1672-5174(2017)03-043-08

10.16441/j.cnki.hdxb.20160125

唐衍力， 程文志， 孙鹏， 等. 山东近岸3处人工鱼礁区VPUE的分析研究[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版), 2017, 47(3): 43-50.

TANG Yan-Li, CHENG Wen-Zhi, SUN Peng, et al. Analysis of value per unit effort of three artificial reefs of Shandong Coast[J].Periodical of Ocean University of China, 2017, 47(3): 43-50.