董恩和,石勝旗,賀建文,唐峰華
(1.中國水產(chǎn)舟山海洋漁業(yè)有限公司,浙江舟山 3161011; 2. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所, 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部遠(yuǎn)洋與極地漁業(yè)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 200090)
20世紀(jì)90年代初,中國水產(chǎn)舟山海洋漁業(yè)有限公司以“8154型”拖網(wǎng)漁船改造為非專業(yè)遠(yuǎn)洋魷魚釣船的方式,先后成功開發(fā)了日本海、北太平洋公海的魷釣漁場(chǎng)。北太平洋的公海漁場(chǎng)作為我國遠(yuǎn)洋魷釣漁業(yè)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)漁場(chǎng),在我國遠(yuǎn)洋魷釣漁業(yè)發(fā)展中一直起著十分重要的支撐和緩沖作用[1-3]。截至2019年,我國北太平洋遠(yuǎn)洋魷釣漁業(yè)共投產(chǎn)6 422船次,包括日本海與公海在內(nèi)的北太平洋漁場(chǎng)魷魚捕撈產(chǎn)量達(dá)到192×104t,總產(chǎn)值約250×108元,大力推動(dòng)了我國遠(yuǎn)洋漁業(yè)的健康發(fā)展。
2002年之前我國魷釣船作業(yè)集中在日本海及日韓專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)漁場(chǎng),之后漁船往北太平洋公海轉(zhuǎn)移,而在漁汛末期中國水產(chǎn)舟山海洋漁業(yè)有限公司的小功率魷釣漁船和日本方通過協(xié)商購買額度的方式在日本海漁場(chǎng)進(jìn)行魷釣生產(chǎn)。近年來受作業(yè)漁船的轉(zhuǎn)移、釣捕技術(shù)的限制、漁場(chǎng)海況差以及登臨檢查管理政策的實(shí)施等因素影響,我國在北太平洋漁場(chǎng)無論是投入的船只數(shù)量還是產(chǎn)量都降到了歷史最低。雖然當(dāng)前我國在北太平洋公海漁場(chǎng)仍具備海域開發(fā)空間大、漁業(yè)資源波動(dòng)小、漁獲物暢銷、漁業(yè)投資與運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)可控性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì);但同時(shí)也存在著海況差、資源密度低、漁船船型和裝備落后等制約發(fā)展的問題[4-6]。因此,以中國水產(chǎn)舟山海洋漁業(yè)有限公司為例,以該公司遠(yuǎn)洋魷釣漁業(yè)長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐的調(diào)研數(shù)據(jù)為依托,通過對(duì)該漁場(chǎng)現(xiàn)狀、特點(diǎn)和當(dāng)前存在的技術(shù)瓶頸進(jìn)行分析,提出了升級(jí)改造北太平洋智能化專業(yè)魷釣漁船的對(duì)策,旨在大幅度提高北太平洋魷釣漁船的捕撈產(chǎn)量并提升漁獲品質(zhì),達(dá)到整體上提升遠(yuǎn)洋魷釣漁船捕撈效率的目標(biāo),打破近30年來一直制約北太平洋魷釣漁業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸,推動(dòng)我國北太平洋公海魷釣漁業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。
巴特柔魚(Ommastrephesbartrami,簡(jiǎn)稱柔魚,俗稱北太平洋魷魚)廣泛分布于整個(gè)北太平洋的公海海域,北太平洋是全球唯一的巴特柔魚商業(yè)性開發(fā)漁場(chǎng)[7-9]。漁場(chǎng)西起日本沿岸以東145°E,東至170°W,南起38°N,北達(dá)44°N,作業(yè)范圍如圖1所示,靠近日本東部200 n mile專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)的漁場(chǎng)為傳統(tǒng)西部漁場(chǎng),作業(yè)水層較淺;160°E以東為東部漁場(chǎng),作業(yè)水層較深[10-11]。該漁場(chǎng)魷魚年可捕量達(dá)15×104t,我國歷史年最大捕撈量超過10×104t,然而2017—2019年的3年平均年捕撈量?jī)H在2×104t左右。世界前三大商業(yè)捕撈的魷魚品種中,巴特柔魚在品質(zhì)和售價(jià)上僅次于阿根廷滑柔魚(Illexargentinus),是國內(nèi)國際市場(chǎng)上的暢銷品種之一[12-13]。
2002年開始,我國燈光魷釣船隊(duì)從日本海及其專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)轉(zhuǎn)移進(jìn)入北太平洋公海開展生產(chǎn),歷年產(chǎn)量與作業(yè)船只數(shù)量如圖2所示。2019年僅有101艘,全漁汛有效生產(chǎn)作業(yè)漁船為46艘,年總產(chǎn)量1.59×104t,總產(chǎn)值約2.6×108元,單船平均年產(chǎn)量346 t,單船平均產(chǎn)值約566×104元,船員約3 200名,平均單船船員數(shù)32人。其中,中國水產(chǎn)舟山海洋漁業(yè)有限公司投產(chǎn)北太平洋公海魷釣漁場(chǎng)漁船30艘,全漁汛有效生產(chǎn)漁船25艘,占全國有效投產(chǎn)漁船總數(shù)的54%;總產(chǎn)量為9 600 t,占全國在北太平洋魷釣總產(chǎn)量的60%;單船平均年產(chǎn)量384 t,單船平均產(chǎn)值約628×104元。
北太平洋公海漁場(chǎng)具有開發(fā)空間大、漁獲物暢銷、漁業(yè)投資與運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)可控性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),同時(shí)也存在著海況惡劣,安全隱患大,漁場(chǎng)開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新滯后,捕撈產(chǎn)量低,用工成本高,經(jīng)濟(jì)效益空間狹窄等制約發(fā)展的難題,漁場(chǎng)具體的優(yōu)劣勢(shì)分析見表1。

表1 北太平洋公海魷釣漁場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)
(1)發(fā)展空間廣闊的優(yōu)勢(shì)。北太平洋漁場(chǎng)具有漁場(chǎng)范圍廣、中心漁場(chǎng)多點(diǎn)分布、容納漁船數(shù)量大等特點(diǎn)。北太平洋全漁場(chǎng)可容納所有魷釣漁船總量在500艘以上,而目前全年在北太平洋漁場(chǎng)作業(yè)的魷釣漁船總數(shù)不足150艘,生產(chǎn)漁船分布密度不大。根據(jù)2002—2019年我國北太平洋公海魷釣漁場(chǎng)的捕撈產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(圖2)與有效投產(chǎn)船數(shù)分析,結(jié)合相關(guān)資源評(píng)估研究結(jié)果[14-16]發(fā)現(xiàn),2017—2019年北太平洋漁場(chǎng)的魷魚資源利用率較低,我國北太平洋魷釣漁業(yè)依然具有較廣闊的發(fā)展空間。
(2)資源穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。由于北太平洋的黑潮與親潮寒、暖水系交匯作用相對(duì)穩(wěn)定,魷魚補(bǔ)充量年度波動(dòng)幅度較小,加上漁場(chǎng)范圍大,捕撈沖擊力小,魷魚資源量雖有波動(dòng)但總體上相對(duì)穩(wěn)定[17]。
(4)市場(chǎng)暢銷的優(yōu)勢(shì)。由于北太平洋魷魚品質(zhì)較好,且年捕撈量較小,因此北太平洋魷魚自開發(fā)上市以來,一直保持著高價(jià)暢銷的市場(chǎng)態(tài)勢(shì)。
(5)海況環(huán)境差的劣勢(shì)。北太平洋公海漁場(chǎng)具有風(fēng)浪大、海況差的特點(diǎn)。西北太平洋處于冷暖氣流的交界區(qū)域,下半年是盛漁期,同時(shí)也是海況最惡劣的季節(jié),北上的臺(tái)風(fēng)和東進(jìn)的低氣壓對(duì)北太平洋漁場(chǎng)的交替襲擾,使得該海域多數(shù)為大風(fēng)浪強(qiáng)降雨天氣。特別是在10—12月,大部分海域會(huì)連續(xù)數(shù)日出現(xiàn)4 m以上浪高區(qū),局部海域浪高達(dá)7 m以上,使得抗風(fēng)險(xiǎn)能力較低的非專業(yè)魷魚釣船和船員的安全風(fēng)險(xiǎn)長(zhǎng)居高位,漁船的有效作業(yè)時(shí)間受限。
(6)魷魚誘捕難度大的劣勢(shì)。北太平洋漁場(chǎng)魷魚集群密度較小,自開發(fā)利用以來,一直存在著漁船尋找中心漁場(chǎng)難度大,誘魚難度大,機(jī)釣上鉤率低等問題。
從20世紀(jì)90年代到21世紀(jì)初,我國在北太平洋漁場(chǎng)的投產(chǎn)規(guī)模出現(xiàn)大幅增加趨勢(shì),生產(chǎn)漁汛期高峰時(shí)達(dá)460多艘;但2002年從日本以東專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)轉(zhuǎn)移到公海作業(yè)后,經(jīng)濟(jì)效益逐年降低,老化的漁船逐漸退出或更新后轉(zhuǎn)產(chǎn)至其他漁場(chǎng),使得北太平洋魷釣漁場(chǎng)投產(chǎn)船數(shù)呈逐年下降趨勢(shì),尤其在大洋性頭足類的漁場(chǎng)分配、漁船裝備和魷釣捕撈技術(shù)等方面存在著較為突出的問題,具體詳見表2。

表2 北太平洋公海魷釣漁場(chǎng)存在的主要問題
北太平洋魷釣漁船規(guī)模逐年加速萎縮,尤其是2010年以后,受國內(nèi)“生產(chǎn)船趨大型化”的趨勢(shì)影響,加上目前在漁船更新方面實(shí)行單一指標(biāo)管理,缺乏對(duì)更新漁船的大小和投產(chǎn)漁場(chǎng)的合理控制和引導(dǎo),北太平洋老舊漁船多數(shù)被更新成大中型專業(yè)魷釣船,投放到東南太平洋莖柔魚(Dosidicusgigas)漁場(chǎng)和西南大西洋滑柔魚漁場(chǎng),導(dǎo)致這兩個(gè)漁場(chǎng)投產(chǎn)船數(shù)驟增,而北太平洋漁場(chǎng)投產(chǎn)漁船銳減,致使公海三大魷釣漁場(chǎng)的投產(chǎn)力量處于嚴(yán)重失衡狀態(tài)[18-19]。
2019年雖然全國赴北太平洋公海漁場(chǎng)生產(chǎn)的漁船有101艘,但多數(shù)漁船只在北太平洋進(jìn)行了短暫作業(yè),實(shí)際有效作業(yè)漁船只有46艘,其中中國水產(chǎn)舟山海洋漁業(yè)有限公司漁船有25艘,占54%。原本日本海和日韓專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)漁場(chǎng)是中國水產(chǎn)舟山海洋漁業(yè)有限公司在北太平洋魷釣漁業(yè)的“黃金補(bǔ)充”,也是公司漁業(yè)整體效益的主要?jiǎng)?chuàng)收點(diǎn),但由于日本海和日韓專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)漁場(chǎng)作業(yè)項(xiàng)目的暫停,對(duì)公司魷釣漁業(yè)的整體效益產(chǎn)生了巨大影響。
非專業(yè)魷魚釣船自身缺陷對(duì)北太平洋魷釣漁業(yè)健康發(fā)展的影響日趨顯現(xiàn)。在北太平洋遠(yuǎn)洋魷釣漁業(yè)開發(fā)和發(fā)展的近30年里,我國在北太平洋開展燈光魷釣作業(yè)的主要船型是由“8154型”雙拖漁船改造而成的非專業(yè)魷釣漁船。“8154型”船型在20世紀(jì)90年代開始投入魷釣漁業(yè)時(shí),具有“就地取材”的優(yōu)勢(shì)和緩解近海捕撈壓力的作用,但隨著時(shí)間推移和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,就執(zhí)行北太平洋魷釣漁業(yè)的合適度上看,這種魷釣船問題日漸突出,主要表現(xiàn)在:
(1)主、輔機(jī)配置不當(dāng),存在主機(jī)耗油量大,輔機(jī)供電量不足問題,導(dǎo)致燃油成本高,集魚燈和速凍系統(tǒng)用電得不到保障,誘魚和制冷往往是單項(xiàng)運(yùn)行。
3.快樂學(xué)習(xí),啟迪兒童學(xué)習(xí)興趣。兒童往往是為了“好玩”而學(xué)習(xí)。有興趣的學(xué)習(xí),兒童可以持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間;而沒有興趣的學(xué)習(xí),兒童往往堅(jiān)持不下去。興趣驅(qū)動(dòng)是兒童學(xué)習(xí)的重要特點(diǎn)。如果將原本枯燥知識(shí)的學(xué)習(xí)游戲化、情境化,能夠更好調(diào)動(dòng)兒童的學(xué)習(xí)積極性。[2]情景教學(xué)倡導(dǎo)的快樂學(xué)習(xí),就是從學(xué)生的興趣出發(fā),讓兒童變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí),提高學(xué)生的“求知欲”。
(2)船型專業(yè)性差,抗風(fēng)能力弱,續(xù)航力小,導(dǎo)致漁船因冷藏量、油水儲(chǔ)存量較小而頻繁停靠運(yùn)輸船過駁補(bǔ)給,有效作業(yè)時(shí)間降低。
(3)功能區(qū)配置與結(jié)構(gòu)布置不合理,工作甲板場(chǎng)地和生活空間過于狹窄,在一定程度上影響漁船工作效率和船員生活質(zhì)量及健康水平。
(4)船體、管線嚴(yán)重老化,助航、助漁設(shè)備技術(shù)級(jí)別較低,漁船的生產(chǎn)與航行安全隱患較大。
(5)漁船排污裝置不符合現(xiàn)代環(huán)保要求,環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)隱患較大。
落后的捕撈技術(shù)對(duì)北太平洋魷釣漁業(yè)發(fā)展的制約問題日趨顯現(xiàn)。2010年之后,北太平洋魷釣漁船在捕撈作業(yè)中沿用落后的釣捕技術(shù)以及低效率低產(chǎn)出的操作流程模式已成為制約該漁場(chǎng)魷釣漁業(yè)健康發(fā)展的瓶頸因素。
(1)在漁場(chǎng)探測(cè)方面,主要依靠漁船船長(zhǎng)往年的找魚經(jīng)驗(yàn),借助表層水溫器和魚探儀尋找和跟蹤中心漁場(chǎng),缺少對(duì)現(xiàn)代漁場(chǎng)探測(cè)技術(shù)和信息的創(chuàng)新、引進(jìn)和借用,導(dǎo)致漁船在中心漁場(chǎng)定位上盲目性過大,定位準(zhǔn)確率較低。尤其近幾年來由于我國在北太平洋漁場(chǎng)的投產(chǎn)船只大幅度減少,現(xiàn)有漁船尋找和跟蹤中心漁場(chǎng)的信息量隨之減少,進(jìn)一步加大了對(duì)中心漁場(chǎng)準(zhǔn)確定位的難度。
(2)在集魚方面,北太平洋由于海況的復(fù)雜性,還不具備非常好的誘魚技術(shù),漁船仍然采用傳統(tǒng)的金屬鹵化物集魚燈誘魚,對(duì)LED燈技術(shù)的引進(jìn)一直停留在觀望階段。對(duì)于魷魚集群密度較低的北太平洋漁場(chǎng)來說,提高誘魚效果是提高漁船產(chǎn)量最為關(guān)鍵的問題。因此,適合北太平洋漁場(chǎng)的誘魚技術(shù)一直不能取得突破性創(chuàng)新是制約該行業(yè)健康發(fā)展的主要瓶頸。
(3)在釣捕技術(shù)方面,由于北太平洋漁場(chǎng)魷魚集群密度較低,使用傳統(tǒng)魷魚釣機(jī)作業(yè)的上鉤率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人工手釣[20],目前都是以人工手釣為主。這不僅嚴(yán)重影響捕撈效率,也大大提升了人工成本。為了獲得最高釣捕效果,30年來整個(gè)漁場(chǎng)一直采用手釣作業(yè)方式進(jìn)行釣捕,所以配備人員較多。隨著海陸勞務(wù)工資差距的縮小,近幾年勞務(wù)船員市場(chǎng)連年告急,船員工資逐年大幅上漲,導(dǎo)致漁船用工成本占總成本的比例從10年前的30%驟增到目前的65%,漁船年度捕撈效益空間被極度壓縮,經(jīng)營虧損風(fēng)險(xiǎn)大幅提高。因此,迫切需要開發(fā)適用于北太平洋漁場(chǎng)的魷釣機(jī),提高捕撈效率,降低人工成本。
針對(duì)北太平洋公海魷釣漁場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)狀,尤其是老式魷釣作業(yè)漁船的突出問題以及傳統(tǒng)的捕撈技術(shù)高投入低產(chǎn)出困境,以中國水產(chǎn)舟山海洋漁業(yè)有限公司的“8154型”魷釣船為突破口,提出在漁船裝備與配置智能化、魷釣作業(yè)模式的智能化改造及集魚燈的最佳誘魚效果研究3個(gè)方面開展作業(yè)漁船的升級(jí)改造措施,具體見表3。

表3 北太平洋公海智能化魷釣漁船升級(jí)改造方案
以安全、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)為主要導(dǎo)向,通過調(diào)研新型船型設(shè)計(jì)和先進(jìn)配置技術(shù),提出研發(fā)與升級(jí)改造適合北太平洋的智能化專業(yè)魷釣漁船,結(jié)合前期積累的捕撈技術(shù)研究基礎(chǔ),對(duì)漁船裝備與配置智能化提出具體的改造建議:(1)綜合適航性和適漁性的因素,研究設(shè)計(jì)改進(jìn)船體線形,改良中小型專業(yè)魷釣船型使其具有抗強(qiáng)風(fēng)浪性能;(2)綜合經(jīng)濟(jì)油耗和電力保障因素,研究最佳主、輔機(jī)選配,科學(xué)合理配置機(jī)艙設(shè)備設(shè)施;(3)開展甲板機(jī)械配置與空間高效利用設(shè)計(jì),開展船員工作和生活空間人性化設(shè)計(jì);(4)駕駛室智能化導(dǎo)航、助漁、集中控制系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)終端處理系統(tǒng)設(shè)計(jì);(5)以45天的續(xù)航力為目標(biāo),綜合一定時(shí)間內(nèi)的捕撈產(chǎn)量、油水包裝品消耗量、載重噸位等要素,科學(xué)規(guī)劃冷藏艙、油水艙、物資艙的大小與布局;(6)通過導(dǎo)入現(xiàn)有的漁場(chǎng)探測(cè)技術(shù),構(gòu)架海陸聯(lián)合的中心漁場(chǎng)定位與跟蹤系統(tǒng),大幅度提高海上漁船對(duì)中心漁場(chǎng)定位的精準(zhǔn)度[21]。
針對(duì)當(dāng)前北太平洋漁船一直采用單一人工釣捕落后的作業(yè)模式,通過人工智能魷魚釣機(jī)技術(shù)的開發(fā)引進(jìn),開展“人機(jī)混作最佳釣捕率”研究與應(yīng)用示范,以北太平洋中小型專業(yè)魷釣漁船直接捕撈效益最大化為研究方向,找出最佳人機(jī)配置方案,與國內(nèi)釣機(jī)企業(yè)共同合作研制具有集控功能模塊和抖動(dòng)速度選項(xiàng)功能的國產(chǎn)自動(dòng)魷魚釣機(jī)[22]。針對(duì)魷魚釣機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、顯示操作面板和保護(hù)裝置等關(guān)鍵部件進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),達(dá)到提高北太平洋漁船機(jī)械化捕撈作業(yè)水平,大幅度降低船員人數(shù)的目的,直至逐步實(shí)現(xiàn)全部機(jī)釣作業(yè)。
人工智能魷魚釣機(jī)配置與人機(jī)混作最佳釣捕率研究。主要研究?jī)?nèi)容包括提高智能釣機(jī)在北太平洋漁場(chǎng)的上鉤率(包括抖動(dòng)模式、暗光區(qū)調(diào)節(jié)、釣機(jī)在甲板上最佳位置)、人工手釣上鉤率(包括手釣位置、人機(jī)釣捕上鉤率對(duì)比,人機(jī)的釣位、數(shù)量、密度的合理化調(diào)整),最終確定該船型在北太平洋漁場(chǎng)的人、機(jī)配置數(shù)量和相對(duì)固定的位置。
針對(duì)北太平洋漁場(chǎng)魷魚棲息水層較深,誘魚難度大,傳統(tǒng)的金屬鹵化物集魚燈誘魚效果一直不夠理想問題,進(jìn)行混合光源配置和智能化誘集系統(tǒng)工程研究,探索北太平洋漁船最佳誘魚燈光配置和誘魚系統(tǒng),解決高功率LED 集魚燈的散熱、光色問題和因漁船搖擺導(dǎo)致誘集區(qū)水中燈光強(qiáng)度不斷變化的問題,提高誘集魷魚的范圍,使魷魚的集群更為穩(wěn)定[23-25]。
研究LED燈與金屬鹵化物燈混用最佳誘魚效果,包括捕撈對(duì)象的趨光特性研究;集魚燈的光學(xué)特性研究;基于混合光的燈光漁船優(yōu)化布局研究;基于水下機(jī)器魚的智能化綜合探測(cè)系統(tǒng)研發(fā);基于漁船的智能化魚類誘集系統(tǒng)研發(fā);燈光漁船的智能化誘集系統(tǒng)工程示范等。同時(shí)開發(fā)利用水下集魚燈誘集深水層的魷魚,可以使得白天能夠正常進(jìn)行魷魚釣捕作業(yè),延長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間,通過技術(shù)改進(jìn)提高產(chǎn)量。
近年來由于東南太平洋秘魯莖柔魚漁場(chǎng)和西南大西洋阿根廷滑柔魚漁場(chǎng)資源利用規(guī)模不斷擴(kuò)大以及這些漁場(chǎng)的魷魚產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格暴漲等因素,導(dǎo)致我國北太平洋魷釣漁業(yè)規(guī)模日漸萎縮,進(jìn)入發(fā)展低谷。本研究通過分析漁場(chǎng)資源開發(fā)潛力與劣勢(shì),提出智能化新型專業(yè)漁船的研發(fā)設(shè)計(jì)方向,建議引進(jìn)現(xiàn)代捕撈設(shè)備并開展技術(shù)創(chuàng)新,從漁船裝備與配置智能化改造、作業(yè)模式的智能化改造、集魚燈的最佳誘魚效果研究方面入手,全面提升魷釣漁船的適航性、適漁性和安全環(huán)保配置的合規(guī)性,旨在提高北太平洋魷釣漁船漁獲質(zhì)量,提升遠(yuǎn)洋魷釣漁船捕撈效益的技術(shù)創(chuàng)新目標(biāo),從而打破近30年來一直制約北太平洋魷釣漁業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸,切實(shí)推動(dòng)我國北太平洋魷釣漁業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。