基于水声学方法的鄱阳湖通江水道鱼类空间分布特征研究

摘要：旨在研究禁渔后鄱阳湖通江水道范围内鱼类空间分布特征，为鄱阳湖鱼类资源保护和禁渔效果评估提供数据支撑。于2023年9月使用Biosonics DT-X多功能科学回声探测仪在鄱阳湖通江水道星子至湖口段进行鱼类资源的水声学调查。结果显示，鄱阳湖通江水道内鱼类目标强度（Target Strength，TS）均值为-52.42±3.78 dB，平均推算全长为9.41 cm；区域3的鱼类TS均值显著大于区域1和区域2（P<0.05）；在垂直方向上，鱼类TS均值表现为中层>下层>上层，各分层之间不存在显著差异（P>0.05）。通江水道内的鱼类平均密度为67.29±101.91 ind./1000 m3，范围为0～433.35 ind./1000 m3；在水平方向上，鱼类主要分布在火焰山、屏峰山、鞋山、锅棚山和石钟山附近区域；区域1、2和3之间的鱼类平均密度不存在显著差异（P>0.05）；在垂直分布上，3个区域的鱼类密度均表现为下层>上层>中层，各分层之间不存在显著差异（P>0.05）。基于调查数据估算出鄱阳湖通江水道星子至湖口段的鱼类总数量为3.25×107尾，总生物量为1408.63 t。综合比较来看，禁渔后鱼类密度均值和鱼类TS均值增大，鱼类种群小型化的趋势缓解，大规格鱼类数量增多，表明禁渔政策对鄱阳湖鱼类资源恢复起到了一定的积极作用。

关键词：鄱阳湖；水声学；渔业资源；空间分布；禁渔

中图分类号：S932.4 文献标识码：A

鄱阳湖作为我国最大的淡水湖，是长江流域众多鱼类的产卵场和索饵越冬场所，具有丰富的鱼类资源［1］。鄱阳湖对维持长江流域生态系统稳定、生物多样性和鱼类种质资源多样性具有重要的作用［2］，但因过去的酷渔滥捕、污水排放和涉水工程的实施，破坏了渔业生态，导致鱼类物种数减少、资源衰退和多样性降低等问题［3-4］。自2021年1月1日起长江流域的重点水域全面实行禁渔政策［5］，以期恢复水生生物资源，为野生鱼类的生长、繁育和种群恢复提供时间与空间。禁渔政策已实施三年有余，对禁渔后鱼类栖息生境改善和渔业资源恢复情况的有效跟踪和评估十分必要，可为及时调整鱼类资源的保护措施提供参考。

目前仅有少量关于鄱阳湖禁渔后鱼类资源恢复状况的报道，如禁渔后鄱阳湖刀鲚数量明显恢复［6］，鳜种群数量增加、小型化趋势改善［7］，生态系统规模扩大、各功能组间的营养物质交互关系变强［8］。前人研究多是基于网具捕捞数据进行的分析，但在禁渔政策的背景下使用水声学方法调查鱼类资源则可以有效避免网具捕捞法的制约。水声学方法因其具有无伤快速、范围广、实时准确等优势，也日益成为鱼类资源监测与评估的重要手段［9-10］。此外，通江水道作为鄱阳湖的典型生态区域连接着长江与鄱阳湖，拥有丰富的鱼类资源，是洄游性鱼类的重要摄食、育肥和繁殖场所［11］，对于保护鄱阳湖鱼类资源并维持其多样性至关重要［12-15］。基于上述背景，本研究选择在鄱阳湖通江水道星子至湖口段内使用水声学方法对鱼类资源进行调查研究，分析该区域内鱼类a3946311f91728fdcb49d7336628c35d空间分布特征并评估其资源量，为鄱阳湖鱼类资源保护和禁渔效果评估提供数据支撑。

1 声学调查方法概况

1.1 研究区域

本次鄱阳湖通江水道水声学探测范围为星子码头（29.45N，116.06E）至湖口码头（29.75N，116.23E）。根据探测河道距离划分为3个区域：区域1、区域2和区域3（图1）。

1.2 声学数据采集方法

水声学探测采用美国Biosonics DT-X多功能科学回声探测仪，调查航线采用“Z”字形。探测用船使用的是从当地游船服务公司处租赁的普通渔船，船速保持在10 km/h以下。调查时间为2023年9月21—23日，探测时间为每天9：00—17：00。

在探测之前，按照仪器设备说明的方法，使用标准钨球对仪器进行校准。探测时将Biosonics DT-X科学回声探测仪的探头、设备主机、GPS、电源和电脑链接。探头通过绳索固定在船体前部的右舷处，吃水深度0.5 m。测量过程中，探头垂直向下发射200 kHz的裂波，波束夹角6.8°，发射频率5 ping/s，脉冲宽度0.4 ms，目标强度（TS）的阈值为-130 dB，利用Visual Acquisition 6.3（BioSonics Inc.， Seattle， USA）软件获取数据。根据公式计算调查覆盖度［16］：

D=L/A

式中：L为水声学调查走航航程（m），A为探测水域水面面积（m2），D为水声学调查覆盖度。

经计算，本次调查的探测覆盖度为10.28，满足水声学探测覆盖度大于6的要求。

1.3 声学数据处理及分析

使用Visual Analyzer 4.3（BioSonics Inc.， Seattle， USA）软件对声学数据进行处理和分析，采用单回声检测与跟踪分析方法判别信号和目标强度。单回声回波阈值为-70 dB，最小回波长度为0.75，最大回波长度为2.0，时变增益为40 lgR，单体目标间最大间隔为2 pings，最少单体目标数为3 pings，最少脉冲数为3 pings，最后进行人工检视。

参考Foote提出的的经验公式进行换算［17］：

TS=20lgTL-71.9

式中：TS为鱼类目标强度（Target Strength，dB），TL为目标鱼类全长（Total Length，cm）。

使用SPSS 25.0和Excel软件对鱼类目标强度和鱼类密度进行统计与分析。将1 km航程探测的数据划分为1个单元。将获取的各单元鱼类密度、水深和坐标信息导入ArcGIS 10.2软件，反距离加权（IDW）方法进行栅格插值运算，并绘制鱼类密度水平分布图。此外，在ArcGIS 10.2软件中设置栅格，随后将格栅对应的鱼类密度和水深数据与栅格面积进行计算并汇总，即可得到鱼类的资源总量。本研究设定，依据每个单元的平均水深分为3层，其中水深的0%～33%为上层，33%～66%为中层，66%～100%为下层。

2 结果与分析

2.1 调查区域水深分布

鄱阳湖通江水道的平均水深为9.76±3.67 m，最大水深24.9 m，最小水深2.96 m。区域1、2和3的平均水深分别为8.52±3.18 m、10.61±3.56 m、10.33±3.73 m（图2）。

2.2 鱼类目标强度与空间分布特征

鄱阳湖通江水道的鱼类TS均值和水平分布结果如图3所示。通江水道区域整体的TS均值为-52.42±3.78 dB，平均推算全长为9.41 cm。区域1、区域2和区域3的TS平均值分别为-53.39±3.85 dB、-52.88±3.61 dB和-51.00±3.45 dB，TS值呈现出从星子到湖口依次减小的情况。利用非参数检验方法对3个区域的TS值进行差异性分析，得到区域3的TS值显著大于区域1和区域2（P<0.05）。

鱼类TS值分布和推算全长分布结果如图4所示。经Jarque-Bera正态性检验，整个通江水道和3个区域的鱼类TS分布（图4a）均不符合正态分布（P<0.05）。3个区域的鱼类TS值均主要集中-70～-45 dB（对应推算全长为1.24～22.13 cm）。TS值大于-40 dB的个体数量在整个通江水道的占比为3.56%，在区域1、2和3中的占比分别为3.63%、3.46%和3.59%。将鱼类推算全长按照1～10 cm、10～30 cm和>30 cm分为3组（图4b）。从结果中可以看出，通江水道的鱼类以1～10 cm的鱼类为主，区域1、2和3中占比分别为71.21%、69.29%和62.33%。区域3中推算全长10～30 cm的鱼类占比大于区域1和2。

在整个通江水道内（图5a）上层、中层和下层鱼类TS均值分别为-53.27±4.17 dB、-51.9±3.29 dB和-52.33±3.80 dB，上层、中层和下层鱼类TS值相互之间不存在显著性差异（P>0.05）。区域1和区域2的中层平均鱼类TS值大于上层和下层，区域3的下层鱼类TS均值大于上层和中层（图5b）。

2.3 鱼类密度与空间分布特征

鄱阳湖通江水道的鱼类总体密度为67.29±101.91 ind./1000 m3，范围为0～433.35 ind./1000 m3；区域1、2和3的鱼类密度分别为71.83±110.96 ind./1000 m3，63.10±97.13 ind./1000 m3，67.80±97.43 ind./1000 m3（图6a）。3个区域之间的鱼类密度不存在显著性差异（P>0.05）。采用ArcGIS 10.2软件分析并制作鱼类密度的水平分布图（图6b），结果显示通江水道的鱼类分布呈斑块状聚集的形式，主要分布在火焰山、屏峰山、鞋山、锅棚山和石钟山附近区域。

鄱阳湖通江水道上层、中层和下层的鱼类平均密度如图7a所示，整个通江水道区域上层、中层和下层的鱼类密度分别为78.96±85.01 ind./1000 m3、54.63±73.08 ind./1000 m3和86.75±87.27 ind./1000 m3，各分层之间不存在显著性差异（P>0.05）。在划分的3个区域中，鱼类密度均表现为下层大于上层和中层（图7b），但均不具有显著性差异（P>0.05）。

2.4 资源量估算

使用栅格化方法估算鄱阳湖通江水道的鱼类资源总量，得到的结果显示鱼类资源量为3.25×107 ind.。

3 讨论

3.1 鱼类目标强度

调查结果显示，鄱阳湖通江水道的鱼类主要以1～10 cm的小型鱼类为主，在3个区域的占比均在60%以上，这一结论也与其他研究的发现相吻合［18-20］。分析其他关于鄱阳湖通江水道的研究发现，该水域的主要优势物种为、鲫、贝氏、似鳊、光泽黄颡鱼和短颌鲚等［13-14， 19］，多为小型鱼类，与此次水声学调查结果反映出的情况相一致。此外，也有研究指出水声学调查得到的鱼类平均全长结果可能偏小，主要是两个方面的原因：一是没有特定对应鄱阳湖鱼类的TS-TL经验转换公式，而采用喉鳔型鱼类的TS-TL公式，会导致估算结果偏低；二是捕捞法调查中选择的网具网目较大，对小型鱼类的捕获有所欠缺，使得渔获物调查捕获的个体偏大［21］。因此，在今后的研究中需选择更合理的网具，并结合渔获物数据获取更加准确的鄱阳湖鱼类TS-TL换算公式，以增加水声学调查结果的准确性［22］。

3.2 鱼类分布情况及影响因素

本研究结果显示，鄱阳湖通江水道鱼类主要分布在火焰山、屏峰山、鞋山、锅棚山和石钟山附近区域，具有明显的区域性。同时，鱼类分布也呈现出偏离中心航道，靠近两岸分布的特点。鄱阳湖作为季节性湖泊，水位上涨将通江水道湖滨带淹没，而两岸湖滨带中被淹没的植物则会成为鱼类栖息和繁殖的场所［23］。此外，鄱阳湖通江水道繁忙的航运也会迫使鱼类向两岸移动以规避船只的干扰。

鱼类主要分布的火焰山、锅棚山和石钟山区域有支流来水汇入，而此类河流交汇区域有利于鱼类的生长繁殖［24］，究其原因：一是河流交汇处会形成温度梯度和漩涡，使得营养物质、木质残骸和有机物会在此聚集［25］；二是支流来水的汇入、城镇排放的生活污水带来的大量营养物质［26］。丰富的营养物质促进了河流交汇处的浮游动、植物的生长，进而为鱼类提供了丰富的饵料来源，形成良好的索饵场所，鱼类在此区域聚集，鱼类密度也相应增加。

鱼类的垂直分布与鱼类自身习性和水生态环境相关。水体生态系统又受到气温、光照、水温等环境因素的影响，其中水温是影响水层垂直分布的关键因素，同时也是影响鱼类垂直分布的重要因素。本研究结果显示鱼类主要栖息于水体下层。分析其原因可能是在秋冬季鄱阳湖水位和温度均下降，鱼类会往更温暖的下层水体聚集［27］，下层水体的水温变化比上层和中层水体小［28］，同时还可为鱼类提供更大的空间以满足不同生活习性鱼类的需求［29］。躲避通江水道上往来船只也可能是鱼类往下层水体移动的重要原因［30］。此外，鱼类存在昼夜垂直迁移现象，白天多数鱼类喜欢在水底集群，夜晚则向表层的温暖水域迁移［31］。因此，为了更准确地评估鱼类资源空间分布状况，需要在不同季节和不同时间段进行多次探测以便进行更全面的了解。

3.3 禁渔前后鱼类资源变化

通过与禁渔前（2014年）鄱阳湖通江水道的研究结果比较后发现，禁渔后（2023年）的鱼类平均密度和TS值均要高于禁渔前；禁渔后鱼类TS均值（-52.42±3.78 dB）大于禁渔前（-56.4±6.4 dB）；禁渔后TS值介于-70～-55 dB的个体占比（42.78%）小于禁渔前（54.6%），TS值>-40 dB的个体（3.56%）则大于禁渔前（0.12%）。该结果一定程度表明禁渔政策对鄱阳湖通江水道的鱼类资源恢复起到了积极作用，鱼类密度和个体大小均有所提升，鱼类种群结构的小型化的趋势有所缓解［32］。在长江流域的其他地区也有关于禁渔政策具有积极效果的报道，如长江石首段的鱼类在禁渔后规格呈增大的趋势［33］、长江下游区域在禁渔后鱼类物种数和多样性指数均有所增加［34］，以上也进一步说明了十年禁渔政策对鱼类资源保护的有益作用。禁渔政策的实施不仅能有效的降低鱼类繁殖群体遭受的捕捞压力，使得幼鱼可以自然生长，从而提高了鱼类资源的尾数与重量。人类活动的减少及相应的环境保护措施，也使得鱼类的栖息生境得到了改善，饵料生物变得更加丰富，促进了鱼类资源的恢复。然而，有研究指出长江流域两湖（鄱阳湖和洞庭湖）的鱼类资源量在3～5年内才能基本达到平衡［35］。鄱阳湖的鱼类资源也远未达到良好恢复，资源恢复仅达1998年水平，生态系统也仍未稳定［7］。因此，鄱阳湖鱼类资源的恢复还需继续观察，在维持禁渔政策的基础上，持续进行监测并视情况调整禁渔措施。

4 结论

本研究采用水声学方法对鄱阳湖通江水道星子至湖口段的鱼类空间分布特征进行调查研究，获得该区域在禁渔初期的鱼类资源状况，为禁渔效果评估和鱼类资源保护提供基础数据。鄱阳湖鱼类资源状况随着禁渔政策的执行而发生改变，本次禁渔后的调查结果与禁渔前的报道相比，鱼类密度均值和TS均值均大于禁渔前，鱼类种群小型化的趋势缓解，大规格鱼类数量增多，说明禁渔政策对鄱阳湖鱼类资源恢复起到了积极作用。在今后研究中可以进一步挖掘水声学方法在鄱阳湖上的应用，如对水体底质和沉水植被的探测研究，分析鱼类栖息生境，还可以进一步结合水质、饵料生物和水文变化等数据，以期厘清影响鄱阳湖鱼类资源的关键因素，进而为鱼类保护和管理提供科学依据。

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