庫克群島海域海洋環境因子對長鰭金槍魚漁獲率的影響

宋利明，謝凱，趙海龍，李冬靜

（1.上海海洋大學 海洋科學學院，上海 201306；2.國家遠洋漁業工程技術研究中心，上海 201306；3.大洋漁業資源可持續開發教育部重點實驗室（上海海洋大學），上海 201306；4.遠洋漁業協同創新中心，上海 201306）

庫克群島海域海洋環境因子對長鰭金槍魚漁獲率的影響

宋利明1，2，3，4，謝凱1，趙海龍1，李冬靜1

（1.上海海洋大學 海洋科學學院，上海 201306；2.國家遠洋漁業工程技術研究中心，上海 201306；3.大洋漁業資源可持續開發教育部重點實驗室（上海海洋大學），上海 201306；4.遠洋漁業協同創新中心，上海 201306）

為了提高延繩釣漁業中長鰭金槍魚（Thunnus alalunga）的漁獲率，需了解海洋環境因子對其漁獲率的影響。利用2013年9月8日-2013年12月31日庫克群島海域延繩釣漁業調查數據，包括：釣鉤作業深度，溫度、葉綠素a濃度和海流垂直剖面數據，作業參數，漁獲統計數據等，采用逐步回歸的方法建立釣鉤作業深度預測模型，利用統計和聚類分析的方法分析長鰭金槍魚漁獲率與海洋環境因子的關系。結果表明：在庫克群島附近海域，長鰭金槍魚漁獲率較高的水層、溫度、葉綠素a濃度、東西方向、南北方向、垂直方向、水平方向的海流分別為160～200 m、21.0～23.9℃、0.040～0.159 μg/L、0～0.1 m/s、0.1～0.2 m/s、0.08～0.10 m/s和0.1～0.2 m/s。在該海域作業時，建議在長鰭金槍魚漁獲率較高的水層、溫度、葉綠素a濃度、東西方向、南北方向、垂直方向和水平方向的海流范圍內增加釣鉤投放數量。

長鰭金槍魚；漁獲率；環境因子；庫克群島

長鰭金槍魚（Thunnus alalunga）是金槍魚延繩釣漁業重要的捕撈種類之一，廣泛分布在太平洋、印度洋、大西洋的溫帶和熱帶區域（陳新軍，2004）。其經濟價值較高，資源量較穩定，成為世界遠洋漁業的主要捕撈對象，也是我國延繩釣漁業重點開發的對象（戴小杰，2007）。庫克群島位于南太平洋，根據中西太平洋漁業委員會（WCPFC）2012年的資源評估，南太平洋長鰭金槍魚資源還未出現過度捕撈的跡象，最大持續產量為9.9萬t，2013年南太平洋長鰭金槍魚的總產量為8.2萬t左右（Berger et al，2013）。根據現有以最大持續產量為參考點的管理目標，長鰭金槍魚尚有約1.7萬t的產量空間。許多學者對北太平洋、印度洋和大西洋長鰭金槍魚的分布和海洋環境的關系進行了研究（Laurs et al，1977，1984；Kimura et al，1997；Chen et al，2005；Zainuddin et al，2008；Lezama-Ochoa et al，2010；Sagarminaga et al，2010；Arrizabalaga et al，2015），然而目前對南太平洋長鰭金槍魚資源分布與海洋環境關系的研究主要是利用模型計算得出的海洋環境數據（Briand et al，2011）、海洋表層環境因子或者是遙感數據進行的為多（樊偉等，2007；范江濤等，2011）。本文根據庫克群島附近海域調查時所收集的長鰭金槍魚漁獲數據、海洋環境數據和釣鉤深度等數據資料，分析庫克群島附近海域長鰭金槍魚漁獲率與水層、溫度、葉綠素a濃度、三維海流的關系，掌握海洋環境因子對長鰭金槍魚漁獲率的影響，以期提高長鰭金槍魚的漁獲率、減少非目標種類的誤捕率、保護生態環境，為我國金槍魚延繩釣漁業的可持續發展提供參考。

1 材料與方法

1.1調查概況

執行本次海上調查任務的漁船為延繩釣漁船“華南漁719”，主要的船舶參數如下：總長36.60 m；型寬6.60 m；型深3.30 m；總噸196 t；凈噸89 t；主機功率440.00 kW。海上調查的時間為2013年9月8日-2013年12月31日，調查海域為9°S-19°S，157°W-168°W。調查站位為56個，見圖1，調查站位由漁船船長根據漁場情況確定。

1.2調查漁具和漁法

圖1 調查站位分布

本次調查的漁具為漂流延繩釣，其結構為：浮子直徑360 mm；浮子繩為直徑5.0 mm的硬質聚丙烯，長22 m；干線為直徑4.0 mm的單絲；支繩第一段為直徑3.5 mm的硬質聚丙烯，長1.0 m左右，第二段為180#（直徑為1.8 mm）的單絲，長20.0 m，第一段與第二段用H型轉環連接，釣鉤為圓型釣鉤（14/0），支繩總長21 m。

調查期間，一般情況下，早晨05∶30-09∶30投繩，持續時間為4 h左右；下午15∶30-次日凌晨3∶00起繩，持續時間為11.5 h左右；船長根據調查站點位置決定當天投繩的位置，受條件所限實際的投繩位置和計劃站點位置會有一定的偏差。船速8.0～9.0 kn、出繩速度一般為9.8 kn、兩浮子間的釣鉤數為28枚、兩釣鉤間的時間間隔為6 s。每天投放釣鉤1 900～3 500枚。

1.3調查儀器、方法及內容

調查期間使用微型溫深記錄儀 （TDR-2050，RBR Co，Canada）測定部分釣鉤的深度及其整個沉降過程。每天釣具投放結束后，使用多功能水質儀（XR-620，RBR Co，Canada）和多普勒三維海流計（ADCP2000，NOTREK Co，Norway）測定各個調查站點0～350 m水深的溫度、葉綠素a濃度、東西方向、南北方向、垂直方向的海流速度垂直剖面數據（圖2和3），其中海流數據向“西”、“南”和“下”時用“負”值表示。

調查期間，還利用漁船自帶的全球衛星定位儀（GPS）記錄漁船每天的投繩位置、投繩及起繩的時間、投繩及起繩時的航速和航向等作業參數；記錄投繩機的投繩速度及釣鉤投放的時間間隔，長鰭金槍魚等的漁獲尾數（共2 880尾）、抽樣測定其釣獲的鉤號（401尾，占總尾數的13.9%）。

圖2 垂直剖面圖（a）溫度（b）葉綠素濃度

圖3 垂直剖面圖（a）東西海流（b）南北海流（c）垂直海流（d）水平海流

1.4研究方法

1.4.1 釣鉤理論深度的計算方法

本研究中釣鉤的理論深度計算方法采用了日本學者吉原有吉所得出的計算公式（斉藤昭二，1992；Bigelow et al，2006；Cao et al，2011；Song et al，2012），按每枚釣鉤在干線上的順序編號，即為釣鉤鉤號，通過該公式計算出每枚釣鉤的理論深度，具體如下：

式（1）-式（4）中：Dx為理論釣鉤深度（m）；ha為支繩長（m）；hb為浮子繩長（m）；l為干線弧長的一半（m）；φ0為干線支承點上切線與水平面的交角（°），與k有關，作業中很難實測φ0，采用短縮率k來推出φ0；x為2浮子之間自一側計的釣鉤編號序數，即鉤號；n為2浮子之間干線的分段數，即支繩數加1；L為2浮子之間的海面上的距離（m）；V2為船速（m/s）；t為投繩時前后2支繩之間相隔的時間間隔（s）；V1為投繩機出繩速度（m/s）。1.4.2 擬合釣鉤深度計算模型

相關研究發現不同水層海流間的剪切作用是影響釣鉤深度的主要限制因子（Bigelow et al，2006；Song et al，2012）。因此，本研究對多普勒三維海流計（ADCP）測定的各站點各水層的海流數據進行預處理，得出相應的流剪切系數，具體計算公式為：

式（5）中，μn為n水層東西向海流的流速，Vn為n水層南北向海流的流速，zn為n水層的深度。

應用DPS軟件（唐啟義等，2002），采用多元線性逐步回歸的方法建立2013年9月8日-2013年12月31日測定的140枚（有流剪切系數數據）釣鉤的實際平均深度（D ）與理論深度（Dx）的關系模型。認為釣鉤所能達到的實際平均深度（擬合釣鉤深度）等于理論深度與擬合沉降率的乘積，而擬合沉降率則主要受到流剪切、風速（Vw）、風流合壓角（γ）、鉤號（x）和風弦角（Qw）的影響（宋利明等，2006；Song et al，2008；2009；Cao et al，2011）。

釣鉤深度計算采用的模型為：

1.5數據處理方法

1.5.1 各環境因子的分段方法

釣鉤投放的深度在40～280 m之間，在這區間內，水溫、葉綠素a濃度分別為17.0～28.9℃和0～ 0.599 μg/L，東西、南北、垂直及水平方向的海流數據分別為-0.3～0.4 m/s，-0.4～0.4 m/s，-0.08～ 0.10 m/s，0～0.4 m/s。將水層分為6層，每40 m為一層；水溫分為12段，每1℃為一段；葉綠素a濃度每0.040 μg/L為一段，分為15段；東西海流分為7段，每0.1 m/s為一段；南北海流分為8段，每0.1 m/s為一段；垂直海流分為10段，每0.02 m/s為一段；水平海流分為4段，每0.1 m/s為一段。

1.5.2 各環境因子范圍的漁獲率

對于捕獲的長鰭金槍魚，統計該漁場各水層、水溫、葉綠素a濃度、東西、南北、垂直和水平方向的海流數據范圍內長鰭金槍魚的漁獲尾數（分別記作NS1j、NS2j、NS3j、NS4j、NS5j、NS6j、NS7j）、釣鉤數（HS1j、HS2j、HS3j、HS4j、HS5j、HS6j、HS7j）以及占該漁場隨機取樣總尾數（記作NS，NS=401）的百分比（分別記作P1j、P2j、P3j、P4j、P5j、P6j、P7j，見式（7））、占該漁場該天隨機取樣釣鉤數（記作HS）的百分比（PH1j、PH2j、PH3j、PH4j、PH5j、PH6j、PH7j，見式（8）），根據隨機取樣數據推算出該漁場的實際總漁獲尾數（記作N，N=2 880）、該天的總釣鉤數（記作H）在各水層、水溫、葉綠素a濃度范圍內的漁獲尾數（分別記作N1j、N2j、N3j、N4j、N5j、N6j、N7j，見式（9））、釣鉤數（分別記作H1j、H2j、H3j、H4j、H5j、H6j、H7j，見式（10）；H2j、H3j、H4j、H5j、H6j、H7j根據各水溫、葉綠素a濃度、東西、南北、垂直和水平方向的海流范圍相對應的水層計算出在該水層的釣鉤數量而推算得出），再計算長鰭金槍魚各水層、水溫、葉綠素a濃度、東西、南北、垂直和水平方向的海流數據范圍內的漁獲率（分別記作R1j、R2j、R3j、R4j、R5j、R6j、R7j，見式（11））（宋利明等，2006；Song et al，2008，2009；Cao et al，2011），其表達式分別為：

式（7）-式（11）中，i=1，2，3，4，5，6，7；統計各水層的數據（i=1）時，j=1，2，3，…，6；統計各水溫范圍數據（i=2）時，j=1，2，3，…，12；統計各葉綠素a濃度的數據（i=3）時，j=1，絕2，3，…，15；統計各東西海流的數據（i=4）時，j=1，2，3，…，7；統計各南北海流的數據（i=5）時，j=1，2，3，…，8；統計各垂直海流的數據（i=6）時，j=1，2，3，…，10；統計各水平海流的數據（i=7）時，j=1，2，3，4。

1.5.3 聚類分析

對于捕獲的長鰭金槍魚，使用DPS7.05版（唐啟義等，2002）多元分析中譜系聚類（Hierarchical Cluster）的方法分析水層、水溫、葉綠素a濃度、東西、南北、垂直和水平方向的海流范圍與長鰭金槍魚漁獲尾數、漁獲率、釣鉤數量的關聯度（宋利明等，2006；Song et al，2008，2009；Cao et al，2011）。數據采用規格化轉換，聚類距離為歐氏距離（Euclidean distance），計算方法為離差平方和法（唐啟義等，2002）。

2 結果

2.1叉長組成

調查期間共測量了2 880尾長鰭金槍魚的叉長，叉長范圍為71～115 cm，平均叉長為96.4 cm，在90.0～99.9 cm區間，數量最多，占總量的66.86%（圖4）。

2.2各環境因子范圍內的漁獲率

圖4 長鰭金槍魚的叉長組成

庫克群島附近海域各水層、水溫、葉綠素a濃度、東西、南北、垂直和水平方向的海流范圍的長鰭金槍魚漁獲率（尾/千鉤）分別見圖5。由圖5得，漁獲率最高的水層、水溫和葉綠素a濃度范圍分別為160～200 m、21.0～21.9℃和0.120～0.159 μg/L，長鰭金槍魚漁獲率最高的東西方向、南北方向、垂直方向和水平方向的海流分別為0～0.1 m/s、0.1～ 0.2 m/s、0.08～0.10 m/s和0.1～0.2 m/s。

2.3漁獲率與各環境變量的關聯度

譜系聚類分析的結果（圖6）可得出長鰭金槍魚各環境變量的關聯度（表1）。根據表1得出長鰭金槍魚漁獲率較高的水層、水溫、葉綠素a濃度、東西、南北、垂直及水平方向的海流范圍分別為160～200 m、21.0～23.9℃、0.040～0.159 μg/L、0～0.1 m/s、0.1～0.2 m/s、0.08～0.10 m/s和0.1～0.2 m/s（表2）。

3 討論

3.1長鰭金槍魚高漁獲率的環境因子范圍

在庫克群島附近海域，40～280 m深度范圍內，在9°S-11°S間溫躍層明顯（圖2）。根據海上調查時的漁獲統計數據，在9°S-11°S間海域捕獲的長鰭金槍魚只有34尾（占0.01%左右），其漁獲率為0.73尾/千鉤，在該海域由于溫躍層明顯，可能影響長鰭金槍魚在該海域的分布，導致漁獲率較低、漁獲尾數偏少。而在11°S-19°S海域，溫躍層不明顯，長鰭金槍魚高漁獲率的水層、水溫和葉綠素a濃度分別為160～200 m、21.0～23.9℃和0.040～ 0.159 μg/L，這3個環境變量基本對應一致，說明本研究得出的長鰭金槍魚高漁獲率的環境范圍是可信的；根據圖5可以看出在深度160～200 m范圍內，東西方向、南北方向、垂直方向和水平方向的海流分別為0～0.1 m/s、0.1～0.2 m/s、0.08～0.10 m/s和 0.1～0.2 m/s左右。建議在長鰭金槍魚漁獲率較高的水層、溫度、葉綠素a濃度、東西方向、南北方向、垂直方向、水平方向范圍內增加釣鉤投放數量，并且以深度為主要考慮因素，便于漁民生產中應用。

圖5 各環境因子范圍內的漁獲率（a：水層；b：溫度；c：葉綠素a；d：東西海流；e：南北海流；f：垂直海流；g：水平海流；數字代表尾數）

表1 長鰭金槍魚的漁獲率與各環境變量的關聯度

圖6 漁獲率與各環境變量的關聯度（a：水層；b：溫度；c：葉綠素a濃度；d：東西海流；e：南北海流；f：垂直海流；g：水平海流）

表2 長鰭金槍魚漁獲率高的環境變量范圍和相應的漁獲率

3.2深度對長鰭金槍魚漁獲率的影響

在庫克群島附近海域，長鰭金槍魚高漁獲率的水層為160～200 m。這一高漁獲率深度范圍處于前人對南太平洋長鰭金槍魚研究得出的其高漁獲率水層為100～380 m的范圍內（樊偉等，2007）。楊嘉樑等（2014）對庫克群島長鰭金槍魚進行研究，結果表明長鰭金槍魚高漁獲率的水層為160～240 m，這與本文的結果接近。但與Murray（1994）研究的結果有所不同，Murray認為長鰭金槍魚主要集中在200～300 m的水層中，認為此水層為高鹽區、溫水區與低鹽區、冷水區交替的區域，是長鰭金槍魚餌料魚類集中的水層。Saito等（1970）通過南太平洋深水延繩釣試驗得出長鰭金槍魚高漁獲率的水層為200～260 m。這可能是由于庫克群島附近海域的海流結構差異造成的。林顯鵬等（2011）對中西太平洋所羅門群島海域長鰭金槍魚進行研究，結果表明長鰭金槍魚主要集中在130～160 m的水層，這可能與他們在調查研究中大部分釣鉤設置的深度較淺有關（釣鉤理論深度為70～250 m），也可能是受到向東的南赤道流的影響。

3.3溫度對長鰭金槍魚漁獲率的影響

在庫克群島附近海域，長鰭金槍魚高漁獲率的水溫為21.0～23.9℃。Hazen等（2013）研究得出長鰭金槍魚高漁獲率的水溫為20.0℃以上，楊嘉樑等（2014）對庫克群島長鰭金槍魚進行研究，結果表明長鰭金槍魚高漁獲率的水溫為20.0～25℃，這與本研究結果基本一致。Roberts（1980）在對赤道與亞熱帶輻合區之間的長鰭金槍魚進行研究時得出長鰭金槍魚的幼體分布密度較高的水溫為18.5～21.3℃。Ramon（1996）對南太平洋海域長鰭金槍魚研究表明長鰭金槍魚初次性成熟叉長為82～ 90 cm，本次調查期間長鰭金槍魚叉長主要分布在90.0～99.9 cm之間（圖4），表明長鰭金槍魚為性成熟的魚，說明幼體與成熟的魚高密度分布的溫度范圍略有不同。Briand等（2011）對新喀里多尼亞海域的長鰭金槍魚研究得出高漁獲率的水溫為18～ 20.5℃，Saito等（1970）通過南太平洋深水延繩釣試驗得出長鰭金槍魚高漁獲率的水溫為17～21.3℃，這比本研究得出的結果偏低，可能是海區的不同造成的。

3.4葉綠素a濃度對長鰭金槍魚漁獲率的影響

在庫克群島附近海域，長鰭金槍魚漁獲率較高的葉綠素 a濃度范圍為 0.040～0.159 μg/L。Zainuddin等（2008）對西北太平洋漁場研究得出長鰭金槍魚分布密度較高的表層葉綠素a濃度范圍為0.04～0.08 μg/L，這與本研究區域的表層葉綠素a濃度范圍為 0～0.1 μg/L基本一致 （圖 2）。Arrizabalaga等（2005）研究得出長鰭金槍魚在葉綠素a濃度低的海域分布密度較高，這與本文得出的結果基本一致，葉綠素a濃度范圍為0.040～ 0.159 μg/L在本研究海域是偏低的（圖2）。餌料生物也是影響魚類資源分布的重要因素（2013），Lezama-Ochoa等（2010）研究表明長鰭金槍魚的分布受到鳀魚分布的影響，鳀魚是長鰭金槍魚主要的餌料生物之一（Go?i et al，2011），鳀魚的分布與葉綠素a濃度的分布有關，說明葉綠素a間接影響了長鰭金槍魚的分布。

3.5海流對長鰭金槍魚漁獲率的影響

在庫克群島附近，長鰭金槍魚漁獲率較高的東西方向、南北方向、垂直方向、水平方向的海流段分別為0～0.1 m/s、0.1～0.2 m/s、0.08～0.10 m/s和0.1～0.2 m/s。國內外學者對長鰭金槍魚的分布與海流的關系研究較少，陳新軍（2004）指出海流可以促進海水的熱交換和對流，影響海水溫度，產生溫躍層，從而影響魚類的棲息水層。本文得出長鰭金槍魚在海流流速較低的海區分布密度較高，可能較低的流速有利于其捕食、保持體力，而較高的流速，其餌料生物可能被海流帶走，且要耗費大量的能量來抵抗海流產生的阻力。

3.6展望

本次研究中，釣鉤的深度基本都在40～280 m之間，并沒有研究40 m以內和280 m以深的情況，本研究中調查站位并沒有按海洋調查規范要求確定，而是由漁船船長根據漁場情況確定，這些因素可能會對研究結果造成一定的誤差，在將來的研究中應注意這些問題，以提高精度。本文得出的結果僅是在本次調查的基礎上得出的，只考慮到了漁獲率與水層、溫度、葉綠素a、海流的關系，而其他海洋環境因素和生態要素，如鹽度、溶解氧、溫躍層深度、餌料等對魚類分布和活動的影響也很重要，這些因素都可能影響到結果的準確性，以后應注意這些因素的影響。

致謝：研究得到了庫克群島共和國政府的許可，并得到深圳市華南漁業有限公司董事長黃富雄、總經理呂志良、經理李攀和 “華南漁719”號船長及全體船員等的大力支持，謹致謝意。

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（本文編輯:袁澤軼）

Effects of environmental variables on catch rates of Thunnus alalunga in waters near Cook Islands

SONG Li-ming1,2,3,4,XIE Kai1,ZHAO Hai-long1,LI Dong-jing1

（1.College of Marine Sciences,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China;2.National Engineering Research Center for Oceanic Fisheries,Shanghai 201306,China;3.Key Laboratory of Sustainable Exploitation of Oceanic Fisheries Resources, Ministry of Education （Shanghai Ocean University）,Shanghai 201306,China;4.Collaborative Innovation Center for Distant-water Fisheries,Shanghai 201306,China）

Better understanding of the effects of environmental variables on catch rates of albacore tuna (Thunnus alalunga)is beneficial to the increase of the albacore tuna catch rate in the longline fisheries.In this study,the catch rate of albacore tuna and environmental variables were collected from longline surveys in waters near Cook Islands from Sep.8,2013 through Dec.31,2013.Data included:hook depth data,temperature,chlorophyll-a concentration,three dimensional sea current vertical profile data,operating parameters,and catch data.Stepwise regression was used to develop the hook depth calculation model.Statistics and clustering analysis were used to analyze the effects of environmental variables on albacore tuna catch rate.Results showed that the depth,temperature,chlorophyll-a concentration,east-west direction currents,northsouth direction currents,vertical currents and horizontal current range with the high catch rate of albacore tuna were 160～ 200m,21.0～23.9℃,0.040～0.159 μg/L,0～0.1 m/s,0.1～0.2 m/s,0.08～0.10 m/s and 0.1～0.2 m/s,respectively.Results suggest that the hook numbers should be increased in the water depth,temperature,chlorophyll-a concentration,east-west direction current,north-south direction currents,vertical currents and horizontal current range with the high albacore tuna catch rate when fishing in the waters near Cook Islands and targeting albacore tuna.

Thunnus alalunga;catch rate;environmental variables;Cook Islands

S931.1

A

1001-6932（2017）01-0096-11

10.11840/j.issn.1001-6392.2017.01.013

2015-09-17；

2015-11-11

國家高技術研究發展計劃（863）項目（2012AA092302）；高等學校博士學科點專項科研基金聯合項目（20113104110004）；上海市教育委員會科研創新項目（12ZZ168）；農業部遠洋漁業資源探捕項目（D8006128005）。

宋利明，博士生導師，教授，主要從事金槍魚漁業和漁具數值模擬研究。電子郵箱：lmsong@shou.edu.cn。