黃河干流河南段黃河鯉的生長特征與資源合理利用

孫嘉畦，楊 軍，尹增強(qiáng)*，介子林，張劍波，趙忠放，李佳星，孫建富

(1.大連海洋大學(xué)海洋科技與環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連 116023；2.大連海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，遼寧 大連 116023；3.河南省水產(chǎn)科學(xué)研究院，河南 鄭州 450044)

黃河鯉(Cyprinuscarpiohaematoperus)俗稱鯉拐子、鯉子，隸屬于硬骨魚綱、鯉形目、鯉亞目、鯉科，是中國黃河流域重要經(jīng)濟(jì)魚類之一。黃河鯉與興凱湖鲌魚、松江鱸魚和松花江鮭魚共同被譽(yù)為我國四大淡水名魚[1]。黃河鯉肉嫩味美，高蛋白，富含多種維生素與微量元素，具有很高的營養(yǎng)價(jià)值與藥用價(jià)值[2]。近年來，由于無序捕撈，黃河鯉野生資源量急劇下降[1]，科學(xué)制定黃河鯉的捕撈策略，對黃河鯉資源的可持續(xù)利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前黃河鯉的研究主要集中于肌肉成分[3-4]、遺傳育種[5-6]、飼料成分[7-8]及水質(zhì)[9-10]對魚體生長的影響等方面，尚未見關(guān)于黃河干流河南段黃河鯉生長特征與資源量評估的公開報(bào)道。本研究根據(jù)黃河干流河南段黃河鯉的現(xiàn)場調(diào)查資料，分析黃河鯉生長特征，評估資源量，以期為黃河鯉資源的科學(xué)管理和利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究所用的黃河鯉資源數(shù)據(jù)來自2013年10月至11月和2016年5月黃河干流河南段(包括西霞院水庫、三門峽水庫、范縣、桃花峪、天然文巖渠、開封、伊洛河和沁河等黃河斷面)黃河鯉的體長、體質(zhì)量(為去除內(nèi)臟后的體質(zhì)量)調(diào)查資料，共計(jì)195尾樣本；捕撈工具主要為刺網(wǎng)(網(wǎng)目尺寸為150、100、50 mm三種規(guī)格)、電網(wǎng)和迷魂陣。

1.2 方法

1)解析黃河鯉資源群體組成：分析體長組成、體質(zhì)量組成、平均體長和平均體質(zhì)量。

2)擬合體長與體質(zhì)量數(shù)據(jù)，建立體長-體質(zhì)量數(shù)學(xué)關(guān)系式：根據(jù)大多數(shù)魚類的研究結(jié)果，本文選用冪函數(shù)擬合黃河鯉體長與體質(zhì)量關(guān)系[11]，具體表達(dá)式：W=a·Lb(W代表體質(zhì)量，L代表體長，a、b為相關(guān)參數(shù))。

4)評估黃河干流河南段中黃河鯉群體的資源生物量：應(yīng)用體長股分析(LCA)法[13]，計(jì)算公式主要為：Nt=Ct×(M+Ft)/Ft；Ci=Ni+△t×[Fi/(M+Fi)×(e(M+Fi)△ti-1)]，式中△ti=(ti+1-ti)，ti=t0-(1/K)×ln(1-Li/L∞)；Ni=Ni+△t·eM+Fi。

式中，Nt、Ct和Ft分別表示黃河鯉最大體長時(shí)對應(yīng)的資源量、漁獲量和瞬時(shí)捕撈死亡率；Ni、Ci和Fi分別表示黃河鯉在i齡時(shí)的資源生物量、漁獲量和瞬時(shí)捕撈死亡率；Ni+△t表示黃河鯉在i+△t齡時(shí)的資源生物量；M表示黃河鯉群體的瞬時(shí)自然死亡率(可由Pauly經(jīng)驗(yàn)公式[14]：lnM=-0.006 6-0.279lnL∞+0.654 3lnK+0.463 4lnT計(jì)算求得，T為黃河鯉棲息水域的年均溫度，本文選取20℃)。

2 結(jié)果

2.1 黃河鯉的群體組成分析

根據(jù)黃河干流河南段黃河鯉采樣數(shù)據(jù)，求得黃河鯉資源群體平均體長為223.8 mm，平均體質(zhì)量為436.0 g。不同鯉魚個(gè)體的體質(zhì)量和體長相差較大，最大個(gè)體與最小個(gè)體的體質(zhì)量相差25倍以上，體長相差7倍以上。黃河鯉資源群體的體長組成主要分布在150～350 mm之間，約占群體總樣本的55.2%(圖1)；體質(zhì)量組成主要集中于51～250 g和451～650 g，分別約占群體總樣本的35.2%、21.0%，表明黃河干流河南段黃河鯉以小個(gè)體居多(圖2)。

2.2 體長-體質(zhì)量函數(shù)關(guān)系式

對195尾黃河鯉樣本進(jìn)行分析，其中45尾可以鑒定性別，運(yùn)用協(xié)方差分析(ANCOVA)可知，黃河鯉雌雄間的體質(zhì)量與體長關(guān)系沒有顯著差異(P=0.11>0.05)，因此將雌雄合并后擬合體質(zhì)量與體長的冪函數(shù)關(guān)系(圖3)，函數(shù)式為：Wt=2×10-5Lt3.014(R2=0.983，n=195)。

2.3 個(gè)體生長

2.3.1 體長生長方程和體質(zhì)量生長方程

2.3.2 體長生長速度方程與體質(zhì)量生長速度方程

對個(gè)體的體長生長方程Lt=625×(1-e-0.31×(t+0.387))求導(dǎo)，可得黃河鯉的體長生長速度方程為：dLt/dt=193.75×e-0.31t-0.12；同理對體質(zhì)量生長方程Wt=5 343.3×(1-e-0.31×(t+0.387))3.014求導(dǎo)，可得體質(zhì)量生長速度方程dWt/dt=4 992.5×(1-e-0.31t-0.12)2.014×e-0.31t-0.12。通過生長速度方程作體長生長速度和體質(zhì)量生長速度關(guān)于年齡的函數(shù)關(guān)系圖(圖4)，由圖4可知，黃河鯉資源群體的體長生長速度隨年齡的增長而逐漸減慢，體質(zhì)量生長速度先隨年齡增長而逐漸加快，到達(dá)735.45 g/a后，開始逐漸變緩。體質(zhì)量生長速度從快轉(zhuǎn)慢時(shí)對應(yīng)的年齡稱為體質(zhì)量生長拐點(diǎn)年齡，由公式d2Wt/dt2=0可得，拐點(diǎn)年齡t為3.17齡或-0.387齡，其中t為-0.387齡沒有實(shí)際的生物學(xué)意義，因此體質(zhì)量的生長拐點(diǎn)年齡為3.17齡，據(jù)此可解得體質(zhì)量生長拐點(diǎn)年齡時(shí)的體長為417.6 mm，體質(zhì)量為1 584.9 g。

2.4 瞬時(shí)總死亡率、瞬時(shí)自然死亡率和瞬時(shí)捕撈死亡率

根據(jù)體長頻率數(shù)據(jù)，求得轉(zhuǎn)換漁獲量曲線(圖5)，經(jīng)線性回歸(去掉不能用于分析的點(diǎn))后，可得方程：ln(N/△t)=-0.816 t+5.262(R=-0.710 1)。由于擬合方程的斜率為-0.816，因此將0.816作為文中黃河鯉瞬時(shí)總死亡率；根據(jù)漸近體長(L∞)、生長曲率(K)以及Pauly經(jīng)驗(yàn)公式[12]：lnM=-0.006 6-0.279lnL∞+0.654 3lnK+0.463 4lnT(T表示棲息水域年均溫度，本文為20℃)，可得M為0.318；故瞬時(shí)捕撈死亡率F=Z-M=0.498。

2.5 臨界年齡

臨界年齡是指同一世代(同時(shí)出生)的漁業(yè)資源群體在未被人類開發(fā)利用的條件下，資源群體生物量達(dá)到最大值時(shí)的年齡，或者個(gè)體質(zhì)量相對生長速度與群體瞬時(shí)自然死亡率相等時(shí)的年齡[13]。通過黃河鯉Von Bertalanffy體質(zhì)量生長方程和資源瞬時(shí)自然死亡率(M值)，由dW/(Wdt)M，計(jì)算得出黃河鯉資源群體的臨界年齡為3.73齡，代入體長和體質(zhì)量的生長方程，求得相應(yīng)的臨界體長和體質(zhì)量分別為450.6 mm和1 993.2 g。

2.6 黃河鯉的資源生物量

根據(jù)黃河鯉資源群體的體長頻率分布數(shù)據(jù)，設(shè)群體最大體長時(shí)的瞬時(shí)捕撈死亡系數(shù)Ft為0.498，由體長股分析(LCA)法，通過FiSAT Ⅱ軟件計(jì)算可得黃河干流河南段水域黃河鯉資源群體的數(shù)量為1.46×108尾(圖6)，資源生物量為78 052.13 t(表1)。

表1 黃河干流河南段黃河鯉資源評估結(jié)果

3 討論

3.1 黃河鯉個(gè)體生長特征

資源群體體長和體質(zhì)量的相關(guān)指標(biāo)可作為表征魚類生長特點(diǎn)的重要指標(biāo)，在體長-體質(zhì)量關(guān)系式中，參數(shù)b值可用于判斷魚類是否為等速生長，b≈3時(shí)表示魚類處于等速生長，b≠3時(shí)表示魚類為異速生長，即魚類在生長過程中，三個(gè)維度(長、寬、高)方向生長的速度不等，其體型發(fā)生變化[15-17]。本文黃河鯉體長體質(zhì)量關(guān)系式中b值為3.014，表明黃河鯉屬于等速生長，這與黃河干流寧蒙河段黃河鯉生長類型(b=3.105)一致[18]。本次調(diào)查的195尾黃河鯉年齡組成多以1～2齡為主，平均體長為223.8 mm，平均體質(zhì)量為436.0 g；優(yōu)勢體長組為150～350 mm，約占55.2%；優(yōu)勢體質(zhì)量組為51～250 g，約占35.2%。根據(jù)張覺民[19]的報(bào)道可知，黃河鯉魚在初次性成熟的體質(zhì)量規(guī)格約為400～620 g，體長約為265～295 mm，對比文中黃河干流河南段中黃河鯉的體長與體質(zhì)量值，發(fā)現(xiàn)性未成熟個(gè)體數(shù)量較多，并且種群呈現(xiàn)低齡化狀態(tài)，高齡魚群體資源嚴(yán)重衰退，故在日后捕撈黃河鯉資源群體時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格禁止使用小網(wǎng)目網(wǎng)具，并加大對黃河鯉漁業(yè)資源的管控。

3.2 黃河鯉資源管理

黃河鯉漁業(yè)資源監(jiān)管部門應(yīng)從魚體開捕規(guī)格和年捕撈量兩方面入手：1)黃河鯉資源開捕規(guī)格的確定。從生物學(xué)方面，不單考慮魚類個(gè)體生長潛能，而且要兼顧魚類群體生物量變化。從魚類個(gè)體生長方面考慮，魚類資源捕撈年齡應(yīng)在體質(zhì)量生長拐點(diǎn)年齡之后[20]；從魚類群體生物量變化方面，群體的臨界年齡才是其科學(xué)捕撈年齡，此時(shí)群體的瞬間資源生物量最大，但是河南省相關(guān)漁業(yè)監(jiān)管部門可根據(jù)黃河鯉資源狀況安排開捕時(shí)間，把由自然因素死亡而造成的漁業(yè)損失降到最低[21]，實(shí)際捕撈年齡應(yīng)在臨界年齡之前。根據(jù)本研究可知，黃河鯉較合理的資源捕撈年齡控制為3.17～3.73齡，為便于在實(shí)踐過程中的操作，可按相應(yīng)的魚體規(guī)格來控制捕撈體長和體質(zhì)量，即黃河鯉的體長控制在417.6～450.6 mm之間，體質(zhì)量控制在1 584.9～1 993.2 g之間。2)總允許捕撈產(chǎn)量(TAC)需要按照現(xiàn)有資源生物量并綜合考慮黃河鯉資源情況后確定。本研究評估的黃河干流河南段黃河鯉資源生物量約為78 052.13 t，假定現(xiàn)有的黃河鯉資源生物量為獲取最大持續(xù)產(chǎn)量(MSY)時(shí)的生物量(即1/2B0)，由FMSY=M，MSY=FMSYBMSY=0.5MK=0.5MB0[22]，即最大持續(xù)產(chǎn)量MSY=0.5×0.318×(2×78 052.13)=24 801.06 t。根據(jù)調(diào)研資料，黃河干流河南段黃河鯉產(chǎn)量約1×104t。目前黃河鯉資源衰退主要是由魚類生長型捕撈過度造成的，因此需要加強(qiáng)管理，提高開捕規(guī)格，為黃河鯉提供較長的生長時(shí)間，從而達(dá)到最大持續(xù)量。