西北太平洋远东拟沙丁鱼渔场时空分布及其与环境因子关系研究

崔国辰，朱文斌，戴 乾，朱海晨1,，刘文博1,，袁 帆1,，刘连为1,

(1.浙江海洋大学海洋与渔业研究所，浙江 舟山 316021；2.浙江省海洋水产研究所，农业农村部重点渔场渔业资源科学观测实验站，浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室，浙江 舟山 316021；3.海安县水产技术推广站，江苏 南通 226600)

引 言

远东拟沙丁鱼(Sardinopssagax)属鲱形目(Clupeiformes)，鲱科(Clupeidae)，是一种暖温性的中上层鱼类，主要分布于西北太平洋及我国黄、东海海域[1]。远东拟沙丁鱼根据地理位置不同分为太平洋群系、日本海群系、九州群系及足摺群系[2]，其中太平洋群系主要分布在关东近海以北的太平洋沿海[3]，是重要的捕捞对象。远东拟沙丁鱼是食物链的中间环节，以桡足类、硅藻类和小型卵为食并为日本鲭(Scomberjaponicas)等鱼类提供食物[4-6]，在海洋生态中占据重要地位，研究其渔场分布及影响机制十分必要。

目前，针对远东拟沙丁鱼资源变动的研究多集中于日本海及墨西哥海域。David[7]利用生态位模型对墨西哥西北海域的远东拟沙丁鱼栖息地分布与环境关系进行研究，发现海水表面温度(Sea Surface Temperature,SST)和净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是导致远东拟沙丁鱼栖息地变动的主要因素。Edward D[8]发现远东拟沙丁幼鱼的游泳行为对于资源补充量增加有积极影响。Raúl O[9]使用广义加性模型评估不同尺度下环境变动对于远东拟沙丁鱼捕捞量影响，研究表明环流、SST以及上升流强度是影响东北太平洋远东拟沙丁鱼捕捞量变化的主要因素。相关学者对渔场变化与环境的关系进行研究，王韫沛[10]等发现异常气候现象通过调控柔鱼渔场适宜海表温从而驱动渔场移动。陆化杰[11]等对西南大西洋阿根廷滑柔鱼(IIIexargentinus)渔场时空变化进行研究发现渔场重心随SST的升高沿一定方向移动。邹晓荣[12]等对西北太平洋秋刀鱼渔场变动机制进行研究，发现渔场的形成与丰度与亲潮黑潮分布密切相关。但是针对西北太平洋远东拟沙丁鱼渔场变化及其与环境关系研究较少。

本研究利用2017年西北太平洋灯光敷网渔业数据，结合同期SST及叶绿素a(Chlorophyll-a,Chl-a)浓度数据，采用渔场重心分析、聚类分析和地统计插值法分析远东拟沙丁鱼渔场变动特性,以期为西北太平洋远东拟沙丁鱼渔业生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本文渔业数据来源于2017年4—11月在北太平洋35.5°～44°N，145°～155.5°E海域生产作业渔船的渔捞日志(图1)，记录内容包含作业时间、捕捞产量(t)、作业位置(经度、纬度)、投网次数、分品种产量。渔船作业方式为灯光敷网作业，网具主尺度为220 m×245 m，渔船主机功率1 260 kw。

图1 西北太平洋远东拟沙丁鱼作业渔场

海洋环境数据SST及Chl-a来源于美国OceanData网站(https://oceandata.sci.gsfc.nasa.gov)，时间分辨率为月，空间分辨率为9 km。为使渔业、环境数据匹配，将SST、Chl-a、渔业数据按照0.5°×0.5°单元格划分。

1.2 研究方法

1.2.1 产量重心估算

将各作业点经纬度乘以捕捞产量并累加求和，再除以总渔获量，得到产量重心经纬度。其公式为[13]：

(1)

其中，X、Y分别是某一月份的产量重心经度和纬度；Ci为第i次作业的产量；Xi为某一月份中第i次作业时的经度；Yi为某一月份中第i次作业时的纬度；j为某一月份作业总次数。

1.2.2 空间距离推算并聚类

使用聚类分析法[14]将远东拟沙丁鱼不同月份产量重心划分为不同簇，进而比较不同簇间差异。首先计算出各个月份产量重心的经纬度，再求出各月产量重心间的空间距离，根据最小距离法进行聚类。空间距离的计算公式为：

(2)

其中，Rmn为m月与n月产量重心间的距离；X、Y分别为某一月份产量重心的经度、纬度。

1.2.3 单位捕捞努力量渔获量(CPUE)与环境的关系分析

利用名义CPUE(t/d)表征渔获量高低[15]。其计算公式为：

(3)

式中，Ci为第i天的远东拟沙丁鱼渔获量；n为总天数。以四分位数为节点将CPUE从低到高归类为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级，将CPUE与SST、Chl-a分别叠加。本文采用SPSS 21.0软件计算CPUE四分位数，Excel 2016软件计算渔获重心及空间距离，AutoCAD 2019软件绘制产量重心分布图，Arcgis 10.0软件绘制研究区及环境因素图。

2 结果与分析

2.1 渔获量及CPUE分布

根据渔捞日志，2017年监测船远东拟沙丁鱼占总产量41.02%，是重要的捕捞对象。2017年远东拟沙丁鱼渔获量及CPUE月波动明显(表1)，各月渔获量呈先上升后下降趋势。8月渔获量最高为157.5 t，占全部渔获量的30.37%，10月次之，为99.45t，占全部渔获量的19.18%，5月渔获量最低，为33.3 t，占全部渔获量的6.42%；CPUE曲线4—9月波动小，除8月CPUE增加外，总体呈下降趋势；9—11月CPUE增加，11月CPUE最高为12.7 t/d，7月最低为3.01 t/d。

表1 2017年西北太平洋海域生产数据

按照天文学季节划分法将3—5月划分为春季；6—8月划分为夏季；9—11月划分为秋季。春(4—5月)、夏(6—8月)、秋季(9—11月)渔场分布如图2，春季渔场集中在中西太平洋海域，夏、秋季渔场集中于东北海域，高值CPUE(Ⅳ)呈先往东北推进，再往西南折回趋势。7—10月产量占总产量71.08%，渔场集中分布于42.5°～43.5°N、152°～154.5°E。

图2 西北太平洋远东拟沙丁鱼各季CPUE的空间分布

图3 各月份产量重心分布图

2.2 产量重心变化

4—11月份远东拟沙丁鱼产量重心经度方向分布范围为145°～155.5°E，纬度方向分布范围为36.5°～44°N；4—7月、8—9月产量重心呈现往东移动的趋势；9—11月相反，呈现往西移动趋势(图2)。由表2可知，各月份产量重心分布存在着很大的差异。空间距离最小值为0.19(7/8)，最大值为7.68(4/9)。若以空间距离2为阈值，则可将聚类结果分为三类：(4)、(5、6、11)、(7、8、9、10)。

表2 2017年各月份产量重心间的空间距离

2.3 CPUE、SST及Chl-a空间分布月变化

作业渔场的SST月变化呈先增加后减小趋势，作业海域4月SST范围为11.8～14.2 ℃，5月为10.6～14.4 ℃，6月为8.9～15.6 ℃，7月为14.4～17.2 ℃，8月为16.7～19.3 ℃，9月为12.5～15 ℃，10月为12.7～15.7 ℃，11月为13.8～17.5 ℃。4月Chl-a浓度范围为0.54～1.06 mg/m3，5月为0.69～1.53 mg/m3，6月为0.43～1.61 mg/m3，7月为0.23～0.42 mg/m3，8月为0.4～1.08 mg/m3，9月为0.6～1.57 mg/m3，10月为0.42～0.79 mg/m3，11月为0.45～0.56 mg/m3。

由图4、图5发现，渔场大多分布于海洋锋带附近；4月产量重心在37°N附近，5、6、11月份在41°N附近，7、8、9、10月份在43°N附近。

图4 SST和CPUE空间分布月变化

图5 Chl-a和CPUE空间分布月变化

3 讨论

3.1 远东拟沙丁鱼产量和CPUE的变化

远东拟沙丁鱼4—8月产量增加，8月作业位置较之前月份更加集中。产量增加一方面是作业天数增加，捕捞努力量增加；另一方面是7、8月间远东拟沙丁鱼大量集群[16]，减少了渔船寻找鱼群的时间，捕捞效率提高；此外远东拟沙丁鱼春季生长速度较秋季缓慢，秋季鱼体最为肥硕[17]。9—11月产量变动除作业天数差异外，可能是各月份作业海域不同，远东拟沙丁鱼集群不明显，资源量存在差异。夏、秋季间产量差异较小，但均比春季高。一方面夏、秋季作业时间比春季长；另一方面太平洋群系远东拟沙丁鱼主要产卵期为3月中旬至6月上旬，期间补充群体持续加入[3]，夏、秋季远东拟沙丁鱼资源补充量较春季高。

远东拟沙丁鱼CPUE除8月增加外4—9月呈下降趋势，9—11月呈上升趋势。春季渔船从国内驶向西北太平洋，前期并未到达真正鱼群聚集地[18]，故4、5月份CPUE低。8月远东拟沙丁鱼大量集群[16]，渔船寻找渔群时间减少，捕捞效率提高。11月作业天数只有3 d，CPUE大小存在偶然性。本文研究数据仅限于2017年，还不能准确判断产量和CPUE的分布规律，但在一定程度上揭示了其变化。在以后的研究中，应依据长期渔业数据对其进行分析。

3.2 重心分布变化

远东拟沙丁鱼产量重心呈4—9月往东北迁移，9—11月往西南折回趋势，产量重心的变化一定程度上体现洄游趋势[19]。聚类结果表明产量重心分为3类。4月产量重心单独归为一类可能与捕捞船作业路线有关[18]，每年春季渔船从国内驶向西北太平洋并就近作业。5、6月份为远东拟沙丁鱼产卵期，洄游具有目的性[20]，鱼群分布较为集中。7—9月份为远东拟沙丁鱼索饵期[21]，产量重心都围绕索饵场分布。10月份水温下降，沙丁鱼按照特定路线进行越冬洄游[21]，因9月产量重心处于东北海域，10—11月南下往相反方向移动导致空间距离缩短。

3.3 SST对渔场的影响

作为中上层鱼类，远东拟沙丁鱼渔场变动主要受SST影响[22]。6月鱼群分布不集中，可能是远东拟沙丁鱼个体大小存在差异，鱼群耐受水温范围不同[23]。远东拟沙丁鱼索饵期为7—9月份[21]，推断西北太平洋远东拟沙丁鱼索饵集群水温范围为12.5～19.3 ℃，与孙枫[16]研究结果相符。此外SST变动会影响远东拟沙丁鱼产卵[2,5]，从而对资源补充量造成直接影响。袁琳[24]已对西北太平洋SST年代际变化进行了研究，后期可结合更多年份的渔业数据与SST数据探究西北太平洋海域远东拟沙丁鱼与SST的关系。利用等温线的疏密程度以及水团边界处物理现象识别海洋锋[25]，鱼群位置常分布于等温线密集海域(图4)。可能原因是海洋锋面边缘区域海流流速较大，限制鱼群往锋面外游动。

3.4 Chl-a对渔场的影响

Chl-a浓度对西北太平洋远东拟沙丁鱼渔场分布存在影响，但并不是渔场形成的最主要原因[26]。远东拟沙丁鱼的主要饵料生物为桡足类、硅藻等[4,16]，这些饵料生物存在昼夜垂直移动特性。钱应勤等[4]认为远东拟沙丁鱼的昼夜垂直移动特性是其为追逐饵料生物引起，而Chl-a浓度是表征浮游植物丰富程度的一个重要参数[27]。鱼群常分布于海洋锋带附近(图4、图5)，冷暖流交汇形成明显的涌升流，涌升流周边浮游生物显著高于其他海域[28]。但是并未发现Chl-a浓度越高渔获产量越高渔场，可能原因是形成渔场的关键取决于浮游生物的量和规模[29]，而除Chl-a浓度外，营养盐、海流等环境因子同样影响浮游生物[30]。

除SST和Chl-a外，洋流输送以及对海域的开发程度也会直接影响渔场分布[31-32]。在今后的研究中可以添加洋流数据对渔场分布进行分析，以便更加准确详细的了解渔场变动。