基于裤式拖网法的虾拖网网囊网目选择性试验与分析❋

2020-02-19杨炳忠谭永光

中国海洋大学学报（自然科学版） 2020年4期

杨炳忠，杨吝，谭永光，晏磊，张鹏，李杰

(1. 中国水产科学研究院南海水产研究所，广东广州 510300; 2. 农业农村部外海渔业开发重点实验室，广东广州 510300)

拖网是用渔船拖曳作业，迫使捕捞对象进入网囊的网具。网囊是拖网末端集中渔获物的袋形部件。拖网捕捞产量长期占据我国海洋捕捞总产量的首位。但是，随着传统渔业资源的不断衰退，对拖网的科学管理已引起了相关部门的高度重视。规定网囊最小网目尺寸是管理拖网的一个重要举措，明确网囊网目对主要捕捞种类的选择性则是制定最小网目尺寸的基础。

网囊网目选择性对于拖网的管理和渔业资源的评估均有重要作用[1-2]。为研究网囊网目选择性，通常需要开展相应的选择性试验。套网法是拖网网囊选择性试验最常用的方法之一，其有收集数据方便、处理数据简单的优点。目前，国内大部分拖网网囊选择性试验均使用套网法进行[3-14]。但是，套网法最大的缺陷在于“覆盖效应”，同时对渔法也有一定的影响[1]。裤式拖网法是选择性试验的一种重要方法，属于比较作业法中的一种。所谓的裤式拖网法是指在同1顶拖网中配置2个网目尺寸或网目结构不同的网囊，网目尺寸较小的网囊称为对照网囊(Control codend)，网目尺寸较大的网囊称为试验网囊(Tested codend)。假设对照网囊的选择性为0，通过比较试验网囊和对照网囊渔获物的相关数据，可分析和评价试验网囊的选择性能[1]。与套网法相比，裤式拖网法的优点在于避免了“覆盖效应”的影响、不改变渔法、可直观比较试验网囊和对照网囊的渔获量。

国内文献中，唐衍力等于挪威特鲁姆瑟海湾进行过裤式拖网的校核试验和网形分析[15]。东海区也进行过桁杆拖网不同网目尺寸和网目结构网囊的比较作业法选择性试验[16-17]。但是，基于裤式拖网法的网囊选择性试验在国内未见报道。本文首次尝试使用裤式拖网法进行网囊选择性试验，在比较试验网囊和对照网囊渔获数据的基础上分析试验网囊的选择性，为拖网选择性的研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验渔场、渔船和渔具

试验于2017年9月5～11日在广东近海渔场进行，作业范围：112°06′E～112°21′E, 21°37′N～21°49′N，泥沙底质，水深6～13 m。试验渔船为 “粤阳东渔12081”，玻璃钢质，船长21 m，型宽4.1 m，吨位42 t，主机功率98 kW。船上装配了FT-8700、GPS128、单边带等仪器。

试验渔具为南海区虾拖网，其主尺度为13.68 m×6.83 m，为“平口”结构(即无网盖)；网口网目尺寸为36 mm；网身分为4段，网目尺寸从33 mm递减到25 mm；网身后段连接2个网囊。对照网囊分为2段，网目尺寸分别为24和22 mm，拉直长度为1.15 m；试验网囊为方目与菱目混目网囊，方目段在前，菱目段在后，方目段网目尺寸为35 mm，菱目段网目尺寸为30 mm(见图1)。

图1 试验拖网的网衣展开图

1.2 试验方法

采用裤式拖网法进行试验。为检验网囊位置对其渔获率的影响，先使用2个完全相同的对照网囊进行捕捞作业；然后将右侧的对照网囊改造为试验网囊，进行对比试验(见图1)。试验网具与渔船其他网具共同进行捕捞作业。

试验时记录渔船的位置、时间和流速等参数。起网后，分别倒出试验网囊和对照网囊的渔获，进行分类和生物学测量。当某一渔获种类数量≤50尾时，全部测量样品的体长；当渔获种类数量>50尾时，随机抽取50尾样品进行体长测量。在统计和分析渔获种类的体长分布时，对于取样的种类按其取样比例进行加权处理。为了保证试验数据的准确性，尽量避免对渔获物进行2次取样。全部试验数据均在渔船实时上获取。

试验期间，渔船于当天下午16：00出海，次日凌晨05：00返港。试验共完成了14网次作业。

1.3 数据分析方法

以SELECT(Share Each LEngth’ s Catch Total)模型[1, 18-19]估算选择性参数。首先，假设对照网囊的选择性为0，通过比较对照网囊和试验网囊的渔获物可估算出试验网囊的选择性。在第i网次中，用NTij表示体长为lj的某一种类被试验网囊捕获的数量，用NCij表示对照网囊对该种类(体长亦为lj)的渔获数量，则体长为lj的该种类被试验网囊捕获的概率(φij)可表示为：

(1)

使用logistic方程拟合试验网囊对体长为l的渔获种类的选择率r(l)，其计算公式为：

(2)

式中a、b为待估参数。

引入分隔系数(The split parameter)p表示1尾捕捞种类进入试验网囊的概率，则其进入对照网囊的概率为1-p。目前，也有一些研究将p称相对作业强度[20]。则体长为l的渔获种类被试验网囊捕获的概率可表示为：

(3)

根据参数a和b计算试验网囊对捕捞种类的50%选择体长(L50)和选择范围(SR)，其计算公式为：

L50=-a/b;

(4)

SR=L75-L25=2ln3/b。

(5)

通过极大似然法估算选择性参数a、b和p，其似然方程为[2]：

(6)

式(6)的求解通过MS-Excel的“规划求解”功能实现[21-22]。

选择性模型对试验数据拟合度的优劣可根据模型残差值(Deviance residual, DR)和自由度(Degree of freedom, DOF)的大小关系判断。一般地，当残差值小于自由度(p>0.05)，则模型拟合度为优。但是，当试验数据呈离散分布时，即使拟合度为优也会出现残差值远大于自由度(p<0.05)的情况。这时，需要根据各体长组的实际残差值分布图作进一步判断[1, 12, 23]。

由于受多种因素的影响，拖网选择性试验网次之间会存在很大的差异[24-25]。因此，在选择性分析时必须考虑该差异对试验的影响。本研究先以网次为单位进行选择性分析，将无法取得有效解或者拟合度差的网次数据剔除，然后在考虑试验网囊选择性网次间差异的基础上，利用Millar[25]的模型估算联合网次下试验网囊对捕捞种类的平均选择性参数。

通过比较联合网次模型拟合的皮尔逊卡方统计量(Q)和自由度(d)的大小来判断是否存在网次间差异。当不存在网次间差异时，Q服从自由度为d的卡方分布(p>0.05)；反之，则说明存在网次间差异[1, 18, 20, 25]。如果存在网次间差异，则计算过度离散叠加估算值(REP)，并对联合网次估算的选择性参数标准差进行修正，即用估算值乘以(REP)1/2。Q、d和REP的计算公式如下：

(7)

(8)

式中d=(H-1)×体长组数，其中H为联网次的总网次数。

2 结果

2.1 试验概况

试验共完成了14网次作业。其中，对照网囊之间的渔获性能比较4网次；对照网囊和试验网囊的渔获性能比较10个有效网次(见表1)。对照网囊的网次产量为0.84～4.34 kg，试验网囊的网次产量为0.75～3.99 kg。渔获种类包括虾类、鱼类、蟹类和头足类等30多种。其中，虾类以刀额新对虾(Metapenaeusensis)和周氏新对虾(Metapenaeusjoyneri)为主；鱼类以黄斑蓝子鱼(Siganusoramin)、红狼牙鰕虎鱼(Odon-tamblyopusrubicundus)、六指马鲅(Polynemussexta-rius)和中华海鲶(Ariussinensis)等为主；蟹类主要为远海梭子蟹(Portunuspelagicus)；头足类以中国枪乌贼(Loligoformosama)为主。所有渔获种类中刀额新对虾和黄斑蓝子鱼占绝对优势，该2种类的重量、尾数均占总渔获的60%以上。因此，选择性分析主要针对刀额新对虾和黄斑蓝子鱼进行。

2.2 对照网囊渔获性能的比较

从试验的4个网次结果发现，2个对照网囊间的网次渔获总量较为接近(见表1)。其中，左侧对照网囊的网次平均渔获量为(3.64±0.86) kg；右侧照网囊网次平均渔获量为(3.18±0.89) kg。使用t-检验对4网次中2个对照网囊的渔获量进行分析，结果表明两者之间的差异不显著(p=0.49)。

2个对照网囊中刀额新对虾和黄斑蓝子鱼的渔获数量和体长分布进行比较，结果表明：2个对照网囊的刀额新对虾渔获数量较为接近，平均体长也很接近(除第1网次外)；黄斑蓝子鱼在第3和第4网次的数量上有一定的差异，但使用t-检验分析表明这种差异性在统计学上不显著(p>0.05)，平均体长相差无几(见表2)。

2.3 试验网囊的选择性

以网次为单位，对刀额新对虾和黄斑蓝子鱼的体长数据进行选择性参数估算。结果表明，2个种类均有5网次取得有效选择性参数估算结果，其余网次由于渔获量少或者模型不收敛的原因未能取得有效解；根据模型残差(DR)应显著小于自由度(DOF)的评价标准，刀额新对虾和黄斑蓝子鱼各有1网次选择性参数估算模型拟合度差(p<0.05)；黄斑蓝子鱼联合网次模型的p<0.05，但观察其体长对应的残差值分布未发现明显的结构缺陷，由此断定为过度离散导致模型拟合度差，估算的选择性参数具有参考价值。2个种类联合网次选择性分析的p均远大于0.05，因此不存在网次间差异(见表3)。

表1 试验基本概况统计

表2 对照网囊间主捕种类的尾数和体长分布比较

刀额新对虾的50%选择体长(L50)为78.84～92.09 mm，选择范围(SR)为5.01～11.32 mm，相对作业强度(p)为0.44～0.71；联合网次估算的平均L50、SR和p分别为82.38 mm、6.39 mm和0.52。黄斑蓝子的L50为59.20～76.80 mm，SR为5.30～16.87 mm，p为0.43～0.71；联合网次估算的平均L50、SR和p分别为71.17 mm、14.20 mm和0.63。2个种类的体长分布、残差分布和选择性曲线见图2～7。

表3 选择性参数估算值

注：c-b表示联合网次；L50表示50%选择体长；SR表示选择范围；a、b和p为选择性参数；s.e.表示标准差；DR表示残差值；DOF和d表示自由度；Q表示皮尔逊卡方统计量；REP表示过度离散叠加估算值。

Note: c-b indicates combined hauls;L50indicates the 50% retention length;SRindicates the selection range;a,bandpare selective parameters; s.e. indicates the standard error; DR indicates the value of model deviance; DOF anddindicates the degree of freedom;Qindicates the Pearson chi-square statistic; REP indicates the replication estimation of dispersion.

图2 刀额新对虾的体长分布

3 讨论

早期的裤式拖网法一般会在网口处设置1片延伸至网身末端的垂直分隔网片，其作用是将渔获均匀地分成2份，使其进入试验网囊和对照网囊[1, 26]。但是，随着SELECT模型和相对作业强度的出现，很多裤式拖网法选择性试验已不使用垂直分隔网片[2, 18, 27-28]。因为捕捞种类进入试验网囊(或对照网囊)的概率可通过模型进行拟合和解释。本试验不使用垂直分隔网片还基于以下考虑：(1)增加了垂直分隔网片之后网具的结构与渔船所用网具产生较大差异，不切合生产实际；(2)网具的网口装配后的宽度仅为2.2 m，如果安装垂直分隔网片网口的宽度将会减半，使得网口的规格变小，作业过程中一旦遭遇大型海底垃圾，很容易造成网具的堵塞甚至破损。

为了检验对照网囊的位置是否会影响其渔获性能，本试验尝试使用2个网目和规格相同的对照网囊进行了4网次捕捞作业。从渔获总量看，2个对照网囊并无显著差异(p>0.05)。同时，从2对照网囊的刀额新对虾和黄斑蓝子鱼的网次渔获数量、体长范围和平均体长来看，对照网囊的安装位置并不影响上述2个捕捞种类的渔获数量和体长分布。因此，对照网囊的安装位置不会对选择性试验产生较大的系统误差。

图3 黄斑蓝子鱼的体长分布

图4 刀额新对虾的选择性残差分布

图5 黄斑蓝子鱼的选择性残差分布

图6 试验网囊对刀额新对虾的选择性曲线

图7 试验网囊对黄斑蓝子鱼的选择性曲线

本研究中选择性参数的估算先以网次为单位进行，然后将一些无法取得有效解的网次数据剔除，在考虑网次间差异的基础上进行联合网次选择性估算，得到网囊对刀额新对虾和黄斑蓝子鱼的平均选择性。这样处理数据的目的在于尽量降低网次间差异对选择性分析的影响。因为试验中发现网次间渔获种类和数量存在一定的差异，如某些网次黄斑蓝子鱼数量很多，某些网次则很少；另外，一些网次网囊捕获数量不等的水母，水母的兼捕会对网囊的选择性产生影响。根据前期套网法虾拖网混合网囊选择性试验的结果：S35+D18混目网囊(方目段网目尺寸为35 mm、菱目段为18 mm)对刀额新对虾和黄斑蓝子鱼的L50值分别为53.85 和60.55 mm；S35+D25混目网囊对刀额新对虾的L50值为67.96 mm[11-12]。本试验混目网囊对刀额新对虾和黄斑蓝子鱼的平均L50值分别为82.38和71.17 mm，显著大于前期套网法的结果。其原因在于：(1)本试验的混目网囊菱目段网目尺寸较大；(2)本试验采用裤式拖网法，不受套网法的“覆盖效应”影响，渔获物能够在正常状态下逃逸。

本文首次使用裤式拖网法进行网目选择性试验，同时把单网次和联合网次选择性参数的估算相结合。根据相关研究，南海区刀额新对虾的首次性成熟体长为80 mm[29]。本研究中试验网囊对刀额新对虾的网次和平均L50值均大于80 mm，可见试验网囊对刀额新对虾的资源利用是合理的。但是，由于黄斑蓝子鱼还未见有可捕规格和首次性成熟体长的相关研究，导致试验网囊对其的利用是否合理无法进行评估。裤式拖网法的另外一个优势在于可直接比较试验网囊和对照网囊的产量差异。为了对虾拖网网囊的选择性进行系统研究，需要针对一系列不同网目尺寸或网目结构的网囊进行试验。同时，在试验方法上可将套网法、裤式拖网法和双联作业法进行有机结合，这样试验得出的数据和结论才能更好地为渔具管理和渔业资源的合理利用提供科学依据。