西北太平洋柔魚資源綜合配置模型及管理策略探討*

劉金立 陳新軍① 李 綱 王從軍

(1. 上海海洋大學海洋科學學院 上海 201306; 2. 上海海洋大學圖書館 上海 201306; 3. 國家遠洋漁業工程技術研究中心上海 201306; 4. 上海海洋大學大洋漁業可持續開發省部共建教育部重點實驗室 上海 201306)

柔魚(Ommastrephes bartramii)是棲息在大洋的暖水性種類, 廣泛分布在西北太平洋海域, 該海域是目前規模性開發柔魚資源的主要海域, 作業方式以魷釣為主(王堯耕等, 2005)。1974年日本魷釣船首先對柔魚資源進行產業性開發, 我國于1993年開始開發該資源, 之后捕撈規模和作業海域不斷擴大, 年產量穩定在6萬—10萬噸間(Chenet al, 2008), 是我國遠洋漁業重要的捕撈對象。國內外學者對西北太平洋柔魚進行了較深入的研究, 主要包括生物學特性、漁場形成及其開發狀況、資源量變動以及漁業資源評估等方面(Yatsuet al, 2000; 王文宇等, 2003; 陳新軍等,2003; Ichiiet al, 2004; 樊偉, 2004; Chenet al, 2008;馬金等, 2011; 唐峰華等, 2011), 但在柔魚資源優化配置方面尚無研究。漁業資源開發是一個系統工程,不僅涉及資源數量本身, 而且還包括經濟效益、社會就業以及生態影響等, 是一個生態、社會和經濟的綜合系統。因此, 本研究以漁業資源經濟學的理論與方法為基礎(Gordonet al, 1954; Clarket al, 1985, 1990;陳新軍, 2004; Yagiet al, 2009), 構建基于生態效益、經濟效益和社會效益等因素的綜合優化配置模型,模擬分析不同管理目標下西北太平洋柔魚漁業的短期(1—5年)、中期(10年)及長期(20年)的漁業資源、經濟利益以及社會效益, 為科學制定西北太平洋柔魚漁業資源管理策略提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料來源

采用1996—2008年中國大陸魷釣船在西北太平洋的柔魚漁業生產統計資料, 包括作業天數、日漁獲量、作業船次等, 作業海域為38o—46oN, 150o—165oE,由中國遠洋漁業協會上海海洋大學魷釣技術組提供。CPUE為單船每天的漁獲量(噸/天×船次), 作業成本數據和柔魚價格數據以舟山市寧泰遠洋漁業有限公司為基準, 近年來每天單船作業成本約為0.6萬元,近五年來柔魚平均價格約為1.0萬元/噸。

1.2 分析方法

1.2.1 Schaefer生物模型 根據歷年漁獲量數據及魷釣漁業的捕撈努力量來擬合Schaefer生物模型,估算最大可持續產量(MSY)及對應的捕撈努力量fMSY。Schaefer生物模型如下:

式中:Y為漁獲產量,f為捕撈努力量,q為可捕系數,r為種群內稟自然增長率,K為環境負載容量(陳新軍,2004)。

1.2.2 Gordon-Schaefer生物經濟模型 一般Gordon-Schaefer生物經濟模型如下:

式中:π為利潤, TR為總收入, TC為總成本,p為價格,Y為漁獲產量,f為捕撈努力量,c為單船作業成本(Clarket al, 1985; 1990; 陳新軍, 2004; Yagiet al,2009)。

由此模型估算出最大經濟產量(MEY)和生物經濟平衡點(BE)以及對應的捕撈努力量fMEY和fBE, 并求出其相應的產量以及利潤(陳新軍, 2004)。

1.2.3 社會生物經濟綜合模型 漁業資源開發是一個復雜的系統工程, 不僅涉及生物資源本身, 還涉及經濟利益、社會效益等諸多方面(張廣文等, 2010)。因此, 在分析西北太平洋柔魚資源的優化配置時, 可以綜合考慮生態、經濟、社會等因素, 分別對捕撈努力量fMSY、fMEY及fBE取不同的權重, 構建社會生物經濟優化配置模型。在本研究中, 我們以最大捕撈努力量作為社會效益的目標, 因為此時所能提供的就業人數為最多。令綜合捕撈努力量f為:

其中,a、b、c為待定系數, 且a+b+c=1,a、b、c∈[0, 1]。

以捕撈努力量作為西北太平洋柔魚資源優化配置的管理目標, 分別設定了14種不同的備選方案(表1)。在設定的備選方案中, 方案1、方案2、方案3分別為管理目標MSY、MEY和BE對應的捕撈努力量fMSY、fMEY、fBE; 其它方案的捕撈努力量主要是針對生態效益、經濟效益和社會效益等管理目標所占的權重不同進行設定; 例如, 方案4、方案8、方案9及方案10等4種方案只考慮生態效益、經濟效益和社會效益中的兩種管理目標, 方案5—方案7、方案11—方案14等7種方案綜合考慮了生態效益、經濟效益和社會效益三種管理目標, 其中方案11是假設各管理目標所占的權重相同, 方案6、方案12是以生態效益為主, 方案7、方案13是以經濟效益為主, 方案5、方案14是以社會效益為主。

結合Schaefer資源量動態模型及產量方程, 比較不同備選方案下的短期(1—5年)、中期(10年)和長期(20年)的累計資源量、累計漁獲產量以及累計經濟效益。

Schaefer資源量動態模型表達如下:

其中:Bt為第t年的資源量,r為種群內稟自然增長率,K為環境負載容量,Ct–1為第t–1年的漁獲量(陳新軍等, 2011) ; 西北太平洋柔魚初始資源量B0為1996年的資源量B1996。

根據Ichii等(2006)、曹杰(2010)的研究結果, 柔魚種群內稟增長率r為1.19, 根據陳新軍等(2011)研究結果, 1995年的西北太平洋柔魚的資源量為25萬噸, 其產量為7.3萬噸, 結合Schaefer資源量動態模型, 推算1996年資源量B1996為28.74萬噸。

2 結果

2.1 MSY、MEY和BE點的產量及其對應的捕撈努力量

根據Schaefer生物模型, 并利用一元線性回歸分析方法擬合CPUE和捕撈努力量f的相關關系,其相關性在統計上為顯著(R2=0.8742,P＜0.05)(圖1),由此估算得到西北太平洋柔魚的最大可持續產量MSY約為11.83萬噸, 對應的捕撈努力量約為4.44萬船次。

圖1 西北太平洋柔魚Schaefer模型(圖中y為CPUE, x為捕撈努力量)Fig.1 The Schaefer Model of Ommastrephes bartramii in the Northwestern Pacific Ocean

根據Gordon-Schaefer生物經濟模型估算, 柔魚最大經濟產量MEY和生物經濟平衡點BE的產量分別為11.67萬噸和4.73萬噸, 所對應的捕撈努力量分別為3.94萬船次和7.88萬船次(圖2)。

圖2 西北太平洋柔魚Gordon-schaefer生物經濟模型Fig.2 The Gordon-Schaefer Bio-economic Model of Ommastrephes bartramii in the Northwestern Pacific Ocean

2.2 不同管理目標下柔魚資源變化

根據設定的備選方案, 得出不同權重下各備選方案的捕撈努力量(表1), 模擬出各方案下西北太平洋柔魚的短期、中期及長期的資源量變化情況。

根據擬定的備選方案, 模擬了20年內資源量的變化情況(圖3, 圖4)。以方案2、方案8及方案1開發柔魚資源, 20年內其資源量維持在20萬噸以上, 年漁獲產量可達到11.67萬—11.83萬噸間。其中, 方案2柔魚的資源量在22萬噸左右, 即以最大經濟產量(MEY)為管理目標時的資源量; 方案8的資源量在21萬噸左右, 即以MSY和MEY各占50%權重為管理目標時的資源量; 方案1的資源量在20萬噸左右, 即以MSY為管理目標時的柔魚漁業資源量。以方案7開發柔魚資源, 20年內其資源量維持在 19萬噸左右;方案11、方案12、方案13及方案6開發柔魚資源, 20年內其資源量維持在15萬—17萬噸; 以方案9、方案14及方案10開發柔魚資源, 20年內其資源量維持在12萬—13萬噸, 這三種開發方案均為以社會效益(BE)所占的權重較大(占1/2比重); 以方案4及方案5開發柔魚資源, 20年內其資源量維持在10萬噸左右,這兩種開發方案也是以社會效益(BE)所占的權重較大(占2/3比重); 以方案3開發柔魚資源, 20年內其資源量持續減少, 維持在5萬噸左右, 即完全以社會效益(BE)為管理目標時的資源量。

表1 不同備選方案及其捕撈努力量Tab.1 The fishing efforts of Ommastrephes bartramii in different scenarios

圖3 不同備選方案下20年內柔魚資源量的變動Fig.3 The stock biomass variation of Ommastrephes bartramii under different alternative management programs

圖4 不同備選方案下柔魚的短期、中期和長期的累計資源量Fig.4 The accumulative stock biomass of Ommastrephes bartramii in short-, medium-, and long-term in different management scenarios

從累計資源量來看(圖5), 無論是短期、中期, 還是長期, 柔魚的累計資源量B均為B方案2＞B方案8＞B方案1＞B方案7＞B方案6＞B方案13＞B方案12＞B方案11＞B方案10＞B方案14＞B方案9＞B方案4＞B方案5＞B方案3。

圖5 不同備選方案下柔魚漁業的短期、中期和長期的累計漁獲量Fig.5 The accumulative catches of Ommastrephes bartramii fishery in short-, medium-, and long-term in different management scenarios

2.3 不同管理目標下柔魚漁業的累計產量及利潤比較

從短期累計產量(前5年)來看, 以方案3(BE為管理目標)開發柔魚資源的累計漁獲產量最低(為58.74萬噸),方案2(以MEY為管理目標)、方案8略低, 累計漁獲產量分別為63.13萬噸、64.76萬噸; 以其余各方案開發柔魚資源時, 其累計漁獲產量在66.10萬—68.80萬噸間, 且累計產量差異不明顯。其中, 以備選方案11(MSY、MEY及BE各占1/3權重)所獲得的累計漁獲產量為最高(68.80萬噸)(圖5)。從中期累計產量(10年)來看, 以方案3(BE為管理目標)開發柔魚資源的累計漁獲產量最低(86.70萬噸); 以方案5和方案4開發時, 其累計漁獲產量分別為112.1萬噸、113.4萬噸;以方案9、14、2、10、8等開發時, 其累計漁獲量在118.96萬—123.73萬噸, 且累計產量差異不明顯; 以方案11、1、12、7、13、6等開發時, 其累計漁獲產量在125.21萬—126.45萬噸間, 且累計產量差異不明顯, 其中, 以備選方案6所獲得的累計漁獲產量為最高(126.45萬噸)(圖5)。從長期累計產量(20年)來看,以方案3(BE為管理目標)開發柔魚資源的累計漁獲產量最低(136.73萬噸); 以方案5和方案4開發時, 其累計漁獲產量分別為201.26萬噸、204.71萬噸; 以方案9、14、10開發時, 其累計漁獲量在219.56萬—227萬噸間; 以方案11、2、12、8、13、6、1、7等開發時, 其累計漁獲產量在237.75萬—244.09萬噸間, 且累計產量差異不明顯, 其中, 以備選方案7(以MEY占2/3比重為管理目標)所獲得的累計漁獲產量為最高(為244.09萬噸), 以備選方案1(以MSY為管理目標)所獲得的累計漁獲產量次之(243.55萬噸) (圖5)。

從短期累計利潤(前5年)來看, 以方案6開發柔魚資源獲得的累計利潤最大(53.17億元), 其次為方案13(53.11億元); 以方案3(BE為管理目標)開發柔魚資源時獲得的累計利潤最小(35.10億元); 以方案7、方案5及方案4開發時, 其累計利潤在43.5億—47.25億元間; 以其它各方案開發時, 其累計利潤在49.71億—53.11億元間, 且累計利潤差異不明顯。短期累計利潤分布:π方案6＞π方案13＞π方案12＞π方案1＞π方案11＞π方案8＞π方案2＞π方案10＞π方案14＞π方案9＞π方案4＞π方案5＞π方案7＞π方案3。在中期(10年)和長期(20年)累計利潤中, 均以方案8開發柔魚資源時獲得的累計利潤最大, 分別為98.63億元、191.36億元, 以方案3開發柔魚資源時獲得的累計利潤最小, 分別為39.42億元、42.18億元;柔魚漁業中長期的累計利潤分布:π方案8＞π方案2＞π方案1＞π方案6＞π方案13＞π方案12＞π方案11＞π方案10＞π方案14＞π方案7＞π方案9＞π方案4＞π方案5＞π方案3(圖6)。

3 討論與分析

3.1 柔魚資源開發現狀分析

圖6 不同備選方案下柔魚漁業的短期、中期和長期的累計利潤Fig.6 The accumulative profits of Ommastrephes bartramii fishery in short, medium and long-term in different management scenarios

我國是世界頭足類的重要生產國(王堯耕等,2005), 并于1993年開始開發西北太平洋柔魚資源,作業方式主要以魷釣為主, 是目前捕撈柔魚最主要的國家和地區之一(Chenet al, 2008)。根據我國1996—2008年13年間在西北太平洋海域魷釣作業的統計數據來看, 柔魚年產量基本上穩定在8萬—12萬噸,年均產量約為10萬噸, 1999年漁獲產量最高約為13.2萬噸, 其次為2000年漁獲產量為約為12.4萬噸,對應的捕撈努力量分別為6.46萬船次和5.28萬船次,2001—2008年柔魚年漁獲量穩定在8萬—11萬噸間,捕撈努力量在2.4萬—4.5萬船次間。本研究應用Gordon-Schaefer生物經濟模型估算得到的柔魚漁業的MSY為11.83萬噸、MEY為11.67萬噸, 相應的捕撈努力量fMSY、fMEY分別為4.44萬船次、3.94萬船次。本研究估算得出柔魚漁業的MSY值與前人的研究結果(村田守et al, 1982; Osakoet al, 1983; 陳新軍等,2008)存在一定的差距, 其誤差可能來自于不同模型的選擇以及模型參數r、K等的設置。由于柔魚是短生命周期種類, 其資源量極易受到海洋環境因子波動的影響(Yatsuet al, 2000; Rodhouse, 2001; 邵全琴等, 2005; 陳新軍等, 2009; 曹杰等, 2010), 導致柔魚的年產量也會隨之波動。結合歷年我國大陸魷釣船在西北太平洋海域的漁獲產量及其變化情況(陳新軍等,2011), 可以判斷該資源已處于充分利用狀態, 但尚未遭受過度捕撈, 該研究結果與陳新軍等(2008)和曹杰等(2010)的研究結果一致。

3.2 柔魚漁業資源量狀況模擬分析

根據設定的社會生物經濟模型, 結合不同的備選方案開發西北太平洋柔魚資源, 模擬了20年內柔魚漁業資源量的變化, 各方案下, 柔魚資源量在前5年內明顯下降, 之后趨于穩定并維持在一定的資源量水平上。研究認為方案2、方案8和方案1下的柔魚資源量均維持在20萬噸以上, 其中, 方案2(以MEY為管理目標)的柔魚資源量最大, 方案8(以MSY、MEY各占50%權重為管理目標)的資源量次之,方案1(以MSY為管理目標)的時資源量更次之; 柔魚資源量處于第二階梯的是以方案7開發時, 其20年內其資源量維持在19萬噸左右; 柔魚資源量處于第三階梯的是方案11、方案12、方案13及方案6, 這四種方案均綜合考慮了MSY、MEY及BE等管理目標, 且BE(社會效益)占的權重略低(≤30%); 柔魚資源量處于第四階梯的是方案10、方案14及方案9, 這三種方案BE(社會效益)所占的權重較大(占50%); 柔魚資源量處于第五階梯的是方案4和方案5, 這三種方案BE(社會效益)所占的權重更大(占2/3); 柔魚資源量最低的是方案3(以BE為管理目標)。因此, 通過上述分析, 可以選擇方案2(以MEY為管理目標)或者方案8(以MSY、MEY各占50%權重為管理目標)來開發柔魚資源, 此時該漁業年漁獲產量可達11萬噸左右, 資源量保持在22萬噸左右, 可確保柔魚資源的可持續開發。

3.3 最適備選方案的選擇

以不同備選方案開發西北太平洋柔魚資源, 其累計漁獲產量和累計利潤在短期過程中差異不明顯,但在中長期開發過程中差異較為明顯。這些差異主要來源于不同備選方案中捕撈努力量的設置, 即生態效益、經濟效益、社會效益等因素所占權重不同。通過比較可知, 方案6的短期經濟利益最大, 方案3的短期經濟利益最小; 方案8(以MSY、MEY各占50%權重為管理目標)和方案2(以MEY為管理目標)的中長期經濟效益為最大, 其累計利潤遠遠高于方案3(以BE為管理目標)的累計利潤, 且柔魚資源狀況保持最好, 但社會就業率較低; 相反, 方案3的短期社會效益較大, 且可以解決大量的社會就業問題, 但其長期經濟效益卻最低, 且資源狀況最差(遠小于BMSY),不利于柔魚漁業的可持續發展; 其它方案的經濟利益和社會效益則都介于方案8、方案2與方案3之間。由此可知, 要獲取更多的就業機會(提供更多的捕撈努力量), 就需要犧牲經濟利益和漁業資源為代價,隨著時間的推移, 其累計的長期經濟利益是最低的。

綜合考慮生態效益、經濟利益和社會效益等方面,備選方案6、方案13、方案12及方案11的綜合效益較好, 獲得的長期累計利潤中等, 但這些方案投入到漁業中的捕撈努力量遠遠超過fMSY(4.44萬船次), 柔魚資源將會遭受過度捕撈, 可能會導致資源崩潰的危險。因此, 這些方案均不適合用來開發柔魚資源。綜上所述, 綜合考慮各方面因素的影響, 最佳的備選方案為方案8和方案2, 即投入到柔魚漁業中的適宜捕撈努力量應控制在3.94萬—4.19萬船次, 可以確保柔魚資源量穩定在BMSY以上, 從而達到可持續利用西北太平洋柔魚資源的目的。

由于Gordon-Schaefer生物經濟模型主要是應用于單一種群的生物經濟模型, 沒有考慮環境變化對漁業資源的影響、魚類的生物學特性、捕撈成本以及漁獲價格變動等的影響, 同時, 該模型估算出的MSY、MEY及BE也可能與漁業的實際情況存在一定偏差。今后的研究中, 需要結合種群間的競爭關系、捕食與被捕食關系, 以及環境因子對西北太平洋柔魚資源的影響, 結合資源評估中的不確定性, 系統開展基于生態和環境因素的西北太平洋柔魚生物經濟學模型及其資源優化配置的研究, 為柔魚資源的可持續開發利用提供科學依據。

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