Acoustic estimation of fishery resources in southern continental shelf of Nansha area
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摘要:
基于2013年南沙海域渔业资源声学和底拖网调查资料，评估了南沙南部陆架区(4°N~6°N)春(3月~4月)、夏(6月~7月)、秋(9月~10月)、冬(11月~12月)4个季节主要渔获物的种类组成和资源量。结果表明，2013年春、夏、秋、冬季声学资源评估种类分别为146、121、77、60种，所有评估种类资源量密度(均值±标准差)和资源量分别为(11.10±14.43)t · nmile-2和3.64×105 t、(19.60±21.46)t · nmile-2和4.83×105 t、(8.70±3.87)t · nmile-2和2.23×105 t、(11.91±11.44)t · nmile-2和2.13×105 t。短尾大眼鲷(Priacanthus macracanthus)为各季节最重要的经济种类，其渔获量占总渔获量的比例均超过30%。分析了鱼类资源量的空间分布和季节变化以及积分值随水深的变动趋势。
Abstract:According to the acoustic survey and bottom trawl of fishery resources in Nansha area (4°N~6°N) in 2013, we estimated the stocks and species composition of fishery resources in spring (March to April), summer (June to July), autumn (September to Ocotober) and winter (November to December) in southern continental shelf of Nansha area. The results show that the estimated biomass density (X ±SD) and stocks of 146 species in spring were (11.10±14.43) t · nmile-2 and 3.64×105 t, respectively. The estimated biomass density and stocks of 121 species in summer were (19.60±21.46) t · nmile-2 and 4.85×105 t, respectively. The estimated biomass density and stocks of 77 species in autumn were (8.70±3.87) t · nmile-2 and 2.23×105 t, respectively. The estimated biomass density and stocks of 60 species in winter were (11.91±11.44) t · nmile-2 and 2.13×105 t, respectively. Priacanthus macracanthus was the most abundant commercial fish in weight and its percentage to total catch was more than 30% in four seasons. Additionally, we analyzed the spatial distribution and seasonal variation of stocks of the species.
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南海是中国的最大外海，自然条件优越，渔业生态环境类型多样，蕴藏着丰富的渔业资源，形成了优良的捕捞渔场[1-3]。1974年~1981年中国大陆先后多次对南海渔业资源进行调查，并进行过一次南海大洋性渔业资源专业调查，即南海水产研究所1974年~1976年实施的“西、中沙、南沙北部海域大洋性鱼类资源调查”，所获的资料对发展南海外海渔业具有重要参考价值，由于当时船只条件的限制，探捕调查的资料在连续性和重复性方面尚不够完善，调查面积约为1.8×105 km2[1]。后南海水产研究所于1990年4月、1992年5月和11月~12月、1993年4月~5月对南沙群岛西南部陆架区进行了4个航次的底拖网渔业资源调查，调查面积约1.0×105 km2，捕获鱼类360余种(其中经济鱼类230余种)以及多种头足类等经济渔获物，发现许多优质渔业资源和重要渔场[2]。1997年~2000年中国大陆首次全面、系统、同步调查了南海渔业资源与栖息环境，取得了大量有价值的资料，并首次采用声学评估方法对南海多鱼种渔业资源进行调查和评估，但进行的13个航次调查中，仅2000年春季对中、南沙进行过1个航次的调查，且范围也没有覆盖中、南沙海域岛礁区，如南海南部(12°N以南)调查覆盖范围仅约18×106 km2[3]。
1997年~2000年南海专属经济区和大陆架渔业资源调查至今，中国大陆未对南海海域渔业资源及其栖息环境进行系统、全面、综合性的调查，对南海渔业资源与生态环境的变化缺乏科学的新的了解。为系统查清、有序开发、合理利用和科学管理南海海洋渔业资源和生态环境，中国2013年启动“南海渔业资源调查与评估”项目，并首先对南沙约60×104 km2海域的渔业资源及其栖息环境进行了春、夏、秋、冬季4个航次的调查。鉴于南沙海域面积大，鱼种多，渔业资源的内容丰富，故此文基于2013年南沙海域渔业资源声学调查资料并辅助底层拖网取样，仅首先对南沙南部陆架海域(4°N~7°N)春、夏、秋、冬4个季节渔业资源的种类组成、资源量和分布进行分析，以期为该海域渔业资源的开发、利用、管理和养护积累资料。关于南沙北部深海海域(7°N~12°N)渔业资源的评估将另文论述。
1. 材料与方法
1.1 研究海域、时间、调查船和采样网具
2013年4个季节调查范围覆盖南沙海域(图 1)，春、夏季范围包括4°N~12°N，秋、冬季范围包括5°N~12°N。采用等间距平行断面方式沿航线进行走航调查，共布设4.5°N、5.5°N、6.5°N、…、11.5°N等8个断面(虚线段)。春、夏、秋、冬季调查时间分别为2013年3月~4月、6月~7月、9月~10月、11月~12月。图 1中竖线阴影区是此文研究区域，主要是200 m以浅海域。
调查船为“南锋”号。该船总吨位1 537 GT，船长66.7 m，船宽12.4 m，型深5.0 m。鱼类样品由底层拖网采集。底层拖网网口拉直周长150 m，网衣拉直总长度100 m，上纲长度51.5 m，网口网目数500，网口网目尺寸300 mm，网囊网目尺寸50 mm。
1.2 声学数据采集
声学数据由“南锋”号船载双频Simrad EK60分裂波束科学探鱼仪采集，工作频率分别为38 kHz和120 kHz，38 kHz声学数据用于计算资源量，120 kHz声学数据辅助映像分析。按照国际通用标准目标方法进行仪器校正[4]，校准地点为南海万山岛锚地海域，春、夏、冬季校准时间分别为3月10~11日、6月8~9日、11月8~9日，秋季未进行校准。各季节38 kHz换能器主要技术参数见表 1。
表 1 Simrad EK 60探鱼仪主要技术参数设置Table 1. Main technical parameters of Simrad EK 60 echosounder技术参数
technical parameter38 kHz 换能器参数 38 kHz transducer 春季 spring 夏季 summer 秋季 autumn 冬季 winter 发射功率/W transmitting power 2 000 2 000 2 000 2 000 脉冲宽度/ms pulse duration 1 1 1 1 换能器增益/dB transducer gain 24.19 24.23 24.23 24.12 纵向波束宽度deg alongship 3 dB beam width 6.97 7.08 7.08 7.04 横向波束宽度deg athwardship 3 dB beam width 7.04 7.03 7.03 7.02 声速/m·s-1 sound speed 1 538 1 535 1 535 1 544 海水声波吸收系数/dB·m-1 absorption coefficient 0.006 6 0.006 6 0.006 6 0.005 7 波束等效立体角 steradians equivalent beam angle -20.60 -20.60 -20.60 -20.60 1.3 生物学样品采集
拖网取样采用定点和机动加站相结合的方式[5]，定点站位经度距离1°，共布设定点站位10个。底层拖网取样与声学数据采集同步进行。
起网后在甲板上对渔获物进行挑选、分类和取样，渔获少(小于20尾)的鱼类全部取样，其余鱼类视渔获多寡按比例进行抽样，对所有鱼类进行计数。测量并记录每种鱼类样品的体长(叉长或胴长)和体质量，长度测定精度为1 mm，体质量测定精度为1 g。数据带回实验室进一步分析。
1.4 声学映像数据分析和资源量估算
借助Echoview软件分析声学数据。所有声学数据都被逐一检查，根据有关文献消除背景噪声和随机噪声[6-8]。声学数据分析水层是换能器表面之下5 m至海底0.5 m之上的所有水体，基本积分航程单元(elementary distance sampling unit，EDSU)设为10 nmile[5, 9]，积分阈值设为-80 dB。
声学映像分析和积分值分配以底拖网取样资料为主要依据。每网渔获物数据代表该站位前后若干个10 nmile内的鱼类组成信息。根据渔获物的种类、数量、体长分布和反射声波能力大小，确定EDSU内的平均后向散射截面[5, 9]。采用断面法评估主要经济鱼种的资源量和所有鱼种的总资源量。分析断面水域第i种鱼类的数量密度ρi~a(尾· 海里-2，ind · nmile-2)和资源量密度ρi~b(t · nmile-2)分别为[5-7, 9]：
$$ \mathtt{ρ}^{i \sim a}=c_i \frac{\text { NASC }}{4 \pi \bar{\sigma}} $$ (1) $$ {\mathtt{ρ}^{i \sim b}} = {\mathtt{ρ}_{i \sim a}}{W_i}{10^{ - 6}} $$ (2) 其中
$$ \bar{\sigma}=\sum\limits_{i=1}^n c_i 10^{\frac{T S_i}{10}} $$ (3) $$ T S_i=20 \lg l_i+b_{20, i} $$ (4) 式中ci是分析断面水域内第i种鱼类占渔获物的百分比；NASC(nautical area scattering coefficient)是分析断面水域内参与积分值分配生物种类的总积分值(m2 · nmile-2)；(mean backscattering cross-section)是分析断面水域内所有评估鱼种的平均后向声学截面(m2)；wi是第i种鱼类的平均个体质量(g)；TSi(target strength)是鱼种i的目标强度(dB)；n是分析断面中所有评估鱼类的种数；li是第i种鱼体体长(cm)；b20, i是第i种鱼的目标强度参数(dB)。通过前人研究结果，归纳主要评估种类的目标强度参数(表 2)[3, 5, 10-14]。
表 2 主要声学评估种类及b20Table 2. Main species for acoustic estimation and their b20 values种类 species b20/dB 种类 species b20/dB 种类 species b20/dB 种类 species b20/dB 大眼鲷类 Priacanthidae -68.0 笛鲷类 Emmelichthyidae -68.0 狗母鱼科 Synodontidae -72.5 金线鱼科 Nemipteridae -68.0 枪乌贼类 Loliginidae -78.0 裸颊鲷科 Scavengers -68.0 天竺鲷科 Apogonidae -68.0 石斑鱼类 Epinephelus -72.5 鲾类 Leiognathidae -72.5 发光鲷类 Acropomatidae -68.0 带鱼科 Trichiuridae -68.3 刺鲀类 Diodontidae -76.0 鲭科 Scombrida -76.0 蓝子鱼类 Siganidae -68.0 马面鲀类 Cantherines -76.0 鲀科 Tetraodontidae -76.0 鯻科 Theraponidae -72.5 鲷科 Sparidae -68.0 石首鱼科 Sciaenidae -68.0 小公鱼类 Stolephorus -72.5 鲹科 Carangidae -72.5 鲉科 Scorpaenidae -72.5 棱鳀类 Anchovy -72.5 沙丁鱼类 Sardinella -72.5 石鲈科 Pomadasyidae 68.0 鱼衔类 Callioymidae -72.5 鳗类 Anguillidae -76.0 鳂科 Holocentridae -68.0 鲻科 Mugilidae -72.5 鲈类 Percidae -72.5 眼镜鱼科 Menidae -76.0 方头鱼科 Branchiostegidae -68.0 鱚科 Sillaginidae -72.5 绯鲤类 Percoidea -72.5 鲳类 Pomfret -80.0 马鲅科 Polynemidae -80.0 蛇鲭科 Gempylidae -68.0 各断面所代表水域鱼种i的丰度Ai(尾)和资源量Bi(t)分别为：
$$ {A^i} = {\mathtt{ρ}^{i\sim a}}S $$ (5) $$ {B^i} = {\mathtt{ρ}^{i\sim b}}S $$ (6) 式中S是分析断面水域面积(nmile2)。得到各分析断面所代表水域Ai和Bi后，通过累加计算得到调查范围内各鱼种的总丰度和总资源量以及所有评估鱼种的总丰度资源量。
调查结果精度(precision)用变异系数(coefficient of variation，CV)表示，其计算公式为[9, 15]：
$$ {\rm{CV}} = \frac{{0.5}}{{\;\;\;\Lambda }} $$ (7) 其中
$$ \Lambda=\frac{D}{A} $$ (8) 式中Λ是调查覆盖度(degree of coverage)，D是调查取样断面长度(nmile)，A是调查海域面积(nmile2)。
1.5 积分值分布随水深变化
积分值(NASC)和体积反向散射强度(volume backscattering strength，Sv，dB)是指示鱼类分布的有用指数，一般与资源量成正相关[6]。为了解鱼类资源分布随水深变动情况，统计各基本积分航程单元的NASC、Sv及水深，分析两者之间的关系。因相同水深区域，NASC和Sv可能存在随机波动，故以10 m为步长，将每个深度区间内的水深、NASC和Sv作均值化处理，Sv运算于线性域内进行($\left. {\overline {{S_v}} = 10{{\log }_{10}}\left[ {\left( {\sum\limits_{i = 1}^n 1 {0^{(Sv, i\Lambda 0)}}} \right)} \right./n} \right] $)[9]。
2. 结果与分析
2.1 渔获种类组成
2013年各季节渔获物种类组成和渔获量信息见表 3。春、夏、秋、冬季捕获鱼类种类数依次降低，且仅春季捕获到海马1种(克氏大海马)。各季节鲆鲽类、
表 3 2013年各季节渔获物种类组成和渔获量Table 3. Species composition and catches for each season in 2013季节
season种类组成 species composition 渔获量/g
catch鱼类
fish头足类
Cephalopoda虾类
Decapod蟹类
Decapod海马
hippocampi鲨鱼shark 春季 spring 147 13 14 9 1 2 2 637 500 夏季 summer 120 13 6 6 - 3 1 263 808 秋季 autumn 76 8 7 4 - 7 978 289 冬季 winter 60 4 8 5 - 2 1 727 421 春、夏、秋和冬季前10位鱼类的渔获量合计占总渔获量的比例分别为68.6%、71.9%、69.7%和72.5%(表 4)。短尾大眼鲷为各季节最重要的经济种类，其渔获量占总渔获量的比例均超过30%。各季节渔获量列前10位的种类中，短尾大眼鲷和剑尖枪乌贼均有出现，多齿蛇鲻和深水金线鱼分别出现3次，大头狗母鱼、花斑蛇鲻、印度无齿鲳和长体圆鲹各出现2次，其余鱼类均出现1次；反映主要渔获物种类组成存在一定的季节变动。值得注意的是，春季于南沙西南陆架海域捕获到较多优质鱼类，如红笛鲷、黄条
表 4 2013年各季节渔获量前10位鱼类生物学信息Table 4. Biological composition of most abundant 10 species for each season in 2013季节
season种类
species数量/尾
number渔获量占比/%
percentage体长/mm body length 体质量/g body weight 范围 range 均值 mean 范围 range 均值 mean 春季 spring 短尾大眼鲷 Priacanthus macracanthus 7 366 33.7 85~416 189 10~510 121 多齿蛇鲻 Saurida tumbil 1 567 5.7 102~438 206 13~950 97 红笛鲷 Lutjanus sanguineus 47 4.9 385~540 469 1 620~4 010 2 723 颌圆鲹 Decapterus lajang 1 440 4.5 190~200 196 100~200 83 剑尖枪乌贼 Loligo edulis 1 648 4.3 20~473* 146* 8~600 69 黄条 12 4.2 720~940 845 3 540~13 560 9 333 星斑裸颊鲷 Lethrinus nebulosus 25 4.1 390~550 476 1 065~7 020 4 280 深水金线鱼 Nemipterus bathybius 755 2.7 49~392 130 12~330 94 大头狗母鱼 Trachinocephalus myops 643 2.5 115~330 226 7~500 102 紫红笛鲷 Lutjanus argentimaculatus 17 2.0 412~660 528 1 700~5 150 3 129 夏季 summer 短尾大眼鲷 P.macracanthus 3 744 33.8 70~200 168 11~320 114 红鳍圆鲹 Decapterus russelli 971 10.0 145~258 164 66~216 130 印度无齿鲳 Ariomma indica 2 237 6.4 88~186 104 22~145 36 剑尖枪乌贼 L.edulis 1 379 5.6 35~232* 86* 4~300 42 深水金线鱼 N.bathybius 742 4.9 75~224 165 14~230 83 眼镜鱼 Mene maculata 172 3.48 204~233 208 260~320 256 花斑蛇鲻 Saurida undosquamis 280 2.1 75~333 236 5~370 95 多齿蛇鲻 S.tumbil 257 1.9 90~430 192 7~1 000 94 杜氏枪乌贼 Loligo duvaucelii 610 1.9 32~103* 93* 2.5~60 39 长体圆鲹 Decapterus macrosoma 147 1.8 97~210 192 13~204 157 秋季 autumn 短尾大眼鲷 P.macracanthus 4 631 34.0 83~207 165 10~330 72 大头狗母鱼 T.myops 1 388 9.0 110~330 197 14~500 63 长体圆鲹 D.macrosoma 1 449 6.2 136~164 151 40~76 42 鳞首方头鲳 Cubiceps squamiceps 683 5.8 130~160 149 50~105 83 大海鲢 Megalops cyprinoides 87 4.9 154~326 287 75~1075 552 剑尖枪乌贼 L.edulis 328 3.0 77~275* 129* 33~400 89 深水金线鱼 N.bathybius 254 2.2 107~190 143 39~165 84 宽带石斑鱼 Epinephelus latifasciatus 8 1.6 449~451 450 2 000~2 002 2 000 花斑蛇鲻 S.undosquamis 48 1.5 195~360 300 82~410 313 黑斑叉鼻鲀 Arothron nigropunctatus 235 1.5 59~114 91 13~140 61 冬季 winter 短尾大眼鲷 P.macracanthus 7 906 36.2 58~232 166 15~332 79 多齿蛇鲻 S.tumbil 1 252 6.7 103~305 207 14~290 92 黑鳍蛇鲭 Thyrsitoides marleyi 2 013 6.5 157~213 169 32~96 56 日本骨鰃 Ostichthys japonicus 164 5.7 115~302 214 66~1 250 603 印度无齿鲳 A.indica 972 5.1 123~179 142 63~165 90 海鳗 Muraenesox cinereus 128 3.1 2 15~350 292 230~600 420 霜点石斑鱼 Epinephelus rhyncholepis 192 2.9 170~249 211 138~360 245 黑斑叉鼻鲀 A.nigropunctatus 656 2.3 53~270 68 11~780 66 剑尖枪乌贼 L.edulis 359 2.2 58~132* 142* 6.5~220 104 单棘躄鱼 Chaunax fimbriatus 605 1.8 63~135 103 5~200 51 注：*. 胴长；
Note：*. donates mantle length2.2 资源密度和资源量
2013年南沙南部陆架海域各季节所有评估鱼类资源量密度分布见图 2，鱼类资源量密度空间和季节分布变化较大，如春季5.5°N断面海域的资源量密度明显低于其余2个断面；春季密度高值区位于4.5°N，111.3°E~112.5°E和6.5°N，108.6°E~109.4°E海域，而夏季则位于5.5°N，108.4°E~109.8°E海域。
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图 2 2013年各季节所有鱼类资源量密度(t · nmile-2)分布Figure 2. Distribution of biomass density of total estimated fish in winter of 20134次调查中，秋季数量密度和资源量密度均最低，春、夏、冬季的数量密度和资源量密度分别是秋季的1.93、3.40、1.13倍和1.28、2.25、1.39倍；数量和资源量密度的季节分布并不完全一致(表 5)。短尾大眼鲷平均体质量秋季最低，春、夏、冬季分别是秋季的1.68、1.58、1.10倍，与平均资源密度的季节趋势一致(表 6)。冬季资源量最低，春、夏、秋季的资源量分别是冬季的1.70、2.27、1.05倍。从声学评估结果看，鲷类、蛇鲻类、枪乌贼类和金线鱼类的资源量合计占总资源量的比例超过60%(表 6)。南沙南部陆架海域短尾大眼鲷分布广泛；资源量夏季最高，为1.63×105 t，冬季最低，为7.22×104 t(表 6)。
表 5 各季节所有声学评估鱼类结果Table 5. Acoustic estimation of total species for each season季节
season平均数量密度/
个·nmile-2 mean ρa平均资源量密度/
t·nmile-2mean ρb资源丰度/个
abundance资源量/t
biomass覆盖面积/nmile2
survey area变异系数
CV春季 spring 179 806±123 229 11. 10±14.43 3.60×109 3.64×105 36 000 0.392 夏季 summer 316 663±323 847 19.60±21.46 1.22×1010 4.83×105 37 800 0.381 秋季 autumn 93 217±45 355 8.70±3.87 2.44×109 2.23×105 25 200 0.411 冬季 winter 105 756±36 389 11.91±11.41 2.72×109 2.13×105 27 000 0.425 注：ρa和ρb分别表示数量密度和资源量密度, 下表同此
Note：ρa and ρb donates abundance density and biomass density.The same case in the following table.表 6 2013年各季节渔获量前10位鱼类的资源丰度和资源量Table 6. Abundance and biomass of most abundant 10 species for each season in 2013季节
season种类
species平均数量密度/个·nmile-2
mean ρa平均资源量密度/t·nmile-2
mean ρb丰度/个
abundance资源量/
tbiomass春季 spring 短尾大眼鲷 48 186±33 024 3.74±4.86 8.39×108 9.20×104 多齿蛇鲻 10 251±7 025 0.36±0.82 2.06×108 2.11×104 红笛鲷 307±211 0.54±0.71 1.77×107 4.81×104 颌圆鲹 9 420±6 456 0.50±0.65 2.68×108 2.23×104 剑尖枪乌贼 10 781±7 389 0.48±0.62 3.44×108 2.12×104 黄条 79±54 0.47±0.61 4.51×106 4.21×104 星斑裸颊鲷 164±112 0.46±0.59 4.40×106 4.02×104 深水金线鱼 5 345±3 663 0.30±0.39 1.04×108 8.35×103 大头狗母鱼 4 206±2 883 0.28±0.36 1.63×108 1.66×104 紫红笛鲷 111±76 0.22±0.29 3.30×106 1.02×104 夏季 summer 短尾大眼鲷 55 984±57 254 6.62±7.31 1.45×109 1.63×105 红鳍圆鲹 14 519±14 849 1.96±2.09 2.13×108 1.38×104 印度无齿鲳 11 155±11 408 1.25±1.42 2.90×108 1.03×104 剑尖枪乌贼 21 861±22 357 1.10±1.23 1.15×109 4.16×104 深水金线鱼 11 095±11 347 0.96±1.13 2.54×108 1.58×104 眼镜鱼 2 632±2 691 0.68±0.71 1.32×107 3.38×103 花斑蛇鲻 4 187±4 282 0.41±0.47 1.43×108 5.06×103 多齿蛇鲻 3 843±3 930 0.37±0.39 1.25×108 9.92×103 杜氏枪乌贼 9 211±9 420 0.37±0.41 4.70×108 1.38×104 长体圆鲹 2 198±2 248 0.35±0.39 3.73×107 3.52×103 秋季 autumn 短尾大眼鲷 36 377±17 692 2.96±1.32 1.42×109 9.44×104 大头狗母鱼 10 903±5 303 0.78±0.35 2.80×108 1.53×104 长体圆鲹 11 382±5 536 0.54±0.24 5.14×108 2.14×104 鳞首方头鲳 5 365±2 609 0.50±0.22 1.13×108 1.07×104 大海鲢 683±322 0.43±0.19 1.16×107 6.25×103 剑尖枪乌贼 2 576±1 253 0.26±0.12 6.99×107 7.95×103 深水金线鱼 1 995±970 0.19±0.09 5.22×107 5.02×103 宽带石斑鱼 63±31 0.14±0.06 1.43×106 2.86×103 花斑蛇鲻 377±183 0.13±0.06 1.70×107 5.31×104 黑斑叉鼻鲀 1 846±898 0.13±0.06 4.85×107 2.93×103 冬季 winter 短尾大眼鲷 44 910±15 453 4.31±4.13 9.80×108 7.22×104 多齿蛇鲻 3 912±1 346 0.80±0.76 1.15×108 1.43×104 蛇鲭 6 140±2 113 0.77±0.74 1.72×108 9.76×103 日本骨鰃 490±169 0.68±0.65 1.27×107 9.22×103 印度无齿鲳 3 663±1 260 0.61±0.58 1.62×108 1.12×104 海鳗 383±132 0.37±0.35 8.03×106 3.86×103 霜点石斑鱼 570±196 0.35±0.33 1.89×107 3.99×103 黑斑叉鼻鲀 1 970±678 0.27±0.26 6.71×107 5.01×103 剑尖枪乌贼 1 239±426 0.26±0.25 8.68×107 5.39×103 单棘躄鱼 1 845±635 0.21±0.21 5.32×107 2.49×103 2.3 积分值分布随水深变化
2013年南沙南部陆架海域春、夏、秋、冬季NASC和Sv随水深的变化趋势见图 3。Spearman秩相关检验显示，春季NASC和Sv呈显著正相关关系(P < 0.05)，夏、秋、冬季NASC和Sv呈极显著正相关关系(P < 0.01)，为避免重复，在此主要分析NASC随水深变化趋势。
根据NASC随水深变化特征，可将各季节水深分成不同组，如春季40~90 m、90~140 m、140~230 m、230~300 m水深组内，NASC随水深增加均呈先增加后减少。各季节积分值随水深分布的峰值和谷值也不相同(图 3)，反映资源随深度分布的季节差异。总体而言，200 m以浅海域NASC值明显高于200 m以深海域。
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图 3 2013年各季节积分值和体积反向散射强度随水深变化情况a. 春季；b. 夏季；c. 秋季；d. 冬季Figure 3. Variation of NASC and Sv versus depth for different seasons in 2013a. sping; b. summer; c. autumn; d. winter3. 讨论
2013年4次调查中，从拖网渔获物和声学评估种类组成看，春、夏季有波动但相差不大，秋、冬季亦如此；但春、夏季与秋、冬季差别明显，前者种类数量约是后者的2倍，其主要原因应归于两者调查范围的差异；春、夏季调查范围是4°N~7°N，秋、冬季则是5°N~7°N之间的海域，间接反映出4°N~5°N海域具有丰富的鱼类多样性[16]。春季于南沙西南部陆架海域(中心位置4°30′N，109°30′E)采捕到较多优质鱼类，该区域水深70~100 m。根据环境要素调查数据的初步分析，该渔区所处的陆架区为上升流活跃区域，可能造就了其具有较高的初级生产力水平，并为多种鱼类的生长繁育提供了良好的栖息环境和物质基础。
各季节渔获量百分比前10位的种类基本都是传统经济种类，尤其是出现频率较高的种类，短尾大眼鲷是明显优势种类[17-21]。各季节资源量与资源丰度变化趋势并不完全一致，可能与不同鱼种在不同季节内尾平均体质量变化趋势不同有关，如春、夏、秋、冬季渔获物质量百分比前10位鱼类的加权平均体质量分别为134 g、85 g、75 g和88 g。基于此文底拖网数据和声学评估结果，各季节短尾大眼鲷在渔获物中所占比例均超过33%，春、夏、秋、冬季其在所有评估鱼类资源量中所占比例分别是25.3%、33.7%、42.3%、33.9%。短尾大眼鲷所占比例如此之高是一个有趣的新情况，值得继续探讨。钟智辉等[22]对1993年~2002年间南沙西南陆架区底拖网主要经济渔获种类组成和数量变动分析后，发现单一属种所占比例最高的年份是2000年(以质量计)，是年大眼鲷属所占比例最高，但也仅为30.2%。
陈铮和李辉权[2]研究表明南沙西南陆架区底拖网捕获的主要经济鱼类，有在一定水深范围内明显聚集的现象，聚集的主要水深范围为70~130 m，此文积分值随水深的分布特征与以上现象吻合。李辉权[23]研究南沙西南部陆架海区花斑蛇鲻等17种主要经济鱼类渔业生物学时也发现，除侧斑副绯鲤(Parupeneus pleurospilos)外，其余种类普遍呈现出春、秋季分布水深的差异，秋季的分布移向浅水区，但此文积分值-水深分布图并未显示出此差异。这是否因渔业资源发生变动所致，抑或声学调查航线设计和数据采集变化所致尚需进一步研究。
经过数十年发展，水声学技术已成为研究海洋鱼类和浮游生物的有力工具[9, 24]。但由于探鱼仪安装于调查船底部和声学近场效应(nearfield)，其无法探测到临近海表面的鱼类，形成声学调查的盲区(blind zone)，如此文海面以下5 m水体；此外，积分仪存在死区，形成声学调查的死区(dead zone)，而为排除海底的反射信号，声学评估水深一般终止于海底之上一定高度，如此文海底以上0.5 m，因此声学方法一般不适合有效评估底栖或非常贴底的鱼类[25-26]。国际上有关如何评估声学盲区和死区内鱼类资源量的研究已有不少报道[25-29]，为对全水体鱼类资源量进行补偿提供了科学参考，值得借鉴和进行追踪研究。
渔业资源声学评估的误差主要有2类：1)随机误差，如调查航线设计差异引起的取样误差；2)系统误差，如网具选择性导致评估种类及平均目标强度变化所引起的误差[9]。此文公式(7)和(8)即是对第一类随机误差的经验统计。回声积分法评估鱼类资源时将积分值分配到具体鱼种的依据主要有2个：1)基于鱼类回波轨迹对映像进行判别[30]；2)基于网具取样的渔获物组成[31]。如果通过映像判别直接进行积分值分配可行，当然是好的选择。但该方法对种类组成较为简单的生态系统(单种类或明显优势种类)可行，而对组成较为复杂的生态系统则很难实现。根据网具渔获物组成进行积分值分配能反映不同鱼种年龄和体长结构及目标强度的差异，被普遍采用。但该方法假设网具对所有鱼类有相同的捕获效率，可能成为重要的系统误差来源，如何对渔获物种类和比例组成进行校正是需要解决的重要问题[5, 10, 31-33]。南海陆架区(南沙南部和南海北部)鱼种繁多，组成复杂，通过分析鱼类声学映像轨迹进行种类判别和积分值分配几无可行性。拖网(或其他网具)取样(或结合新方法，如神经网络)可能仍是今后一段时间内陆架区鱼类声学积分值分配的主要依据。因此，在南海开展鱼类资源拖网(或其他网具)和声学评估的比较研究并通过理论模型探讨不同鱼类网具逃逸率对积分值分配及声学评估结果的影响非常必要。
致谢: 对“南锋”号调查船全体船员给予的支持，谨致谢忱！ -
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图 2 2013年各季节所有鱼类资源量密度(t · nmile-2)分布
Figure 2. Distribution of biomass density of total estimated fish in winter of 2013
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图 3 2013年各季节积分值和体积反向散射强度随水深变化情况
a. 春季；b. 夏季；c. 秋季；d. 冬季
Figure 3. Variation of NASC and Sv versus depth for different seasons in 2013
a. sping; b. summer; c. autumn; d. winter
表 1 Simrad EK 60探鱼仪主要技术参数设置
Table 1 Main technical parameters of Simrad EK 60 echosounder
技术参数
technical parameter38 kHz 换能器参数 38 kHz transducer 春季 spring 夏季 summer 秋季 autumn 冬季 winter 发射功率/W transmitting power 2 000 2 000 2 000 2 000 脉冲宽度/ms pulse duration 1 1 1 1 换能器增益/dB transducer gain 24.19 24.23 24.23 24.12 纵向波束宽度deg alongship 3 dB beam width 6.97 7.08 7.08 7.04 横向波束宽度deg athwardship 3 dB beam width 7.04 7.03 7.03 7.02 声速/m·s-1 sound speed 1 538 1 535 1 535 1 544 海水声波吸收系数/dB·m-1 absorption coefficient 0.006 6 0.006 6 0.006 6 0.005 7 波束等效立体角 steradians equivalent beam angle -20.60 -20.60 -20.60 -20.60 
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表 2 主要声学评估种类及b20
Table 2 Main species for acoustic estimation and their b20 values
种类 species b20/dB 种类 species b20/dB 种类 species b20/dB 种类 species b20/dB 大眼鲷类 Priacanthidae -68.0 笛鲷类 Emmelichthyidae -68.0 狗母鱼科 Synodontidae -72.5 金线鱼科 Nemipteridae -68.0 枪乌贼类 Loliginidae -78.0 裸颊鲷科 Scavengers -68.0 天竺鲷科 Apogonidae -68.0 石斑鱼类 Epinephelus -72.5 鲾类 Leiognathidae -72.5 发光鲷类 Acropomatidae -68.0 带鱼科 Trichiuridae -68.3 刺鲀类 Diodontidae -76.0 鲭科 Scombrida -76.0 蓝子鱼类 Siganidae -68.0 马面鲀类 Cantherines -76.0 鲀科 Tetraodontidae -76.0 鯻科 Theraponidae -72.5 鲷科 Sparidae -68.0 石首鱼科 Sciaenidae -68.0 小公鱼类 Stolephorus -72.5 鲹科 Carangidae -72.5 鲉科 Scorpaenidae -72.5 棱鳀类 Anchovy -72.5 沙丁鱼类 Sardinella -72.5 石鲈科 Pomadasyidae 68.0 鱼衔类 Callioymidae -72.5 鳗类 Anguillidae -76.0 鳂科 Holocentridae -68.0 鲻科 Mugilidae -72.5 鲈类 Percidae -72.5 眼镜鱼科 Menidae -76.0 方头鱼科 Branchiostegidae -68.0 鱚科 Sillaginidae -72.5 绯鲤类 Percoidea -72.5 鲳类 Pomfret -80.0 马鲅科 Polynemidae -80.0 蛇鲭科 Gempylidae -68.0
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表 3 2013年各季节渔获物种类组成和渔获量
Table 3 Species composition and catches for each season in 2013
季节
season种类组成 species composition 渔获量/g
catch鱼类
fish头足类
Cephalopoda虾类
Decapod蟹类
Decapod海马
hippocampi鲨鱼shark 春季 spring 147 13 14 9 1 2 2 637 500 夏季 summer 120 13 6 6 - 3 1 263 808 秋季 autumn 76 8 7 4 - 7 978 289 冬季 winter 60 4 8 5 - 2 1 727 421
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表 4 2013年各季节渔获量前10位鱼类生物学信息
Table 4 Biological composition of most abundant 10 species for each season in 2013
季节
season种类
species数量/尾
number渔获量占比/%
percentage体长/mm body length 体质量/g body weight 范围 range 均值 mean 范围 range 均值 mean 春季 spring 短尾大眼鲷 Priacanthus macracanthus 7 366 33.7 85~416 189 10~510 121 多齿蛇鲻 Saurida tumbil 1 567 5.7 102~438 206 13~950 97 红笛鲷 Lutjanus sanguineus 47 4.9 385~540 469 1 620~4 010 2 723 颌圆鲹 Decapterus lajang 1 440 4.5 190~200 196 100~200 83 剑尖枪乌贼 Loligo edulis 1 648 4.3 20~473* 146* 8~600 69 黄条 12 4.2 720~940 845 3 540~13 560 9 333 星斑裸颊鲷 Lethrinus nebulosus 25 4.1 390~550 476 1 065~7 020 4 280 深水金线鱼 Nemipterus bathybius 755 2.7 49~392 130 12~330 94 大头狗母鱼 Trachinocephalus myops 643 2.5 115~330 226 7~500 102 紫红笛鲷 Lutjanus argentimaculatus 17 2.0 412~660 528 1 700~5 150 3 129 夏季 summer 短尾大眼鲷 P.macracanthus 3 744 33.8 70~200 168 11~320 114 红鳍圆鲹 Decapterus russelli 971 10.0 145~258 164 66~216 130 印度无齿鲳 Ariomma indica 2 237 6.4 88~186 104 22~145 36 剑尖枪乌贼 L.edulis 1 379 5.6 35~232* 86* 4~300 42 深水金线鱼 N.bathybius 742 4.9 75~224 165 14~230 83 眼镜鱼 Mene maculata 172 3.48 204~233 208 260~320 256 花斑蛇鲻 Saurida undosquamis 280 2.1 75~333 236 5~370 95 多齿蛇鲻 S.tumbil 257 1.9 90~430 192 7~1 000 94 杜氏枪乌贼 Loligo duvaucelii 610 1.9 32~103* 93* 2.5~60 39 长体圆鲹 Decapterus macrosoma 147 1.8 97~210 192 13~204 157 秋季 autumn 短尾大眼鲷 P.macracanthus 4 631 34.0 83~207 165 10~330 72 大头狗母鱼 T.myops 1 388 9.0 110~330 197 14~500 63 长体圆鲹 D.macrosoma 1 449 6.2 136~164 151 40~76 42 鳞首方头鲳 Cubiceps squamiceps 683 5.8 130~160 149 50~105 83 大海鲢 Megalops cyprinoides 87 4.9 154~326 287 75~1075 552 剑尖枪乌贼 L.edulis 328 3.0 77~275* 129* 33~400 89 深水金线鱼 N.bathybius 254 2.2 107~190 143 39~165 84 宽带石斑鱼 Epinephelus latifasciatus 8 1.6 449~451 450 2 000~2 002 2 000 花斑蛇鲻 S.undosquamis 48 1.5 195~360 300 82~410 313 黑斑叉鼻鲀 Arothron nigropunctatus 235 1.5 59~114 91 13~140 61 冬季 winter 短尾大眼鲷 P.macracanthus 7 906 36.2 58~232 166 15~332 79 多齿蛇鲻 S.tumbil 1 252 6.7 103~305 207 14~290 92 黑鳍蛇鲭 Thyrsitoides marleyi 2 013 6.5 157~213 169 32~96 56 日本骨鰃 Ostichthys japonicus 164 5.7 115~302 214 66~1 250 603 印度无齿鲳 A.indica 972 5.1 123~179 142 63~165 90 海鳗 Muraenesox cinereus 128 3.1 2 15~350 292 230~600 420 霜点石斑鱼 Epinephelus rhyncholepis 192 2.9 170~249 211 138~360 245 黑斑叉鼻鲀 A.nigropunctatus 656 2.3 53~270 68 11~780 66 剑尖枪乌贼 L.edulis 359 2.2 58~132* 142* 6.5~220 104 单棘躄鱼 Chaunax fimbriatus 605 1.8 63~135 103 5~200 51 注：*. 胴长；
Note：*. donates mantle length
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表 5 各季节所有声学评估鱼类结果
Table 5 Acoustic estimation of total species for each season
季节
season平均数量密度/
个·nmile-2 mean ρa平均资源量密度/
t·nmile-2mean ρb资源丰度/个
abundance资源量/t
biomass覆盖面积/nmile2
survey area变异系数
CV春季 spring 179 806±123 229 11. 10±14.43 3.60×109 3.64×105 36 000 0.392 夏季 summer 316 663±323 847 19.60±21.46 1.22×1010 4.83×105 37 800 0.381 秋季 autumn 93 217±45 355 8.70±3.87 2.44×109 2.23×105 25 200 0.411 冬季 winter 105 756±36 389 11.91±11.41 2.72×109 2.13×105 27 000 0.425 注：ρa和ρb分别表示数量密度和资源量密度, 下表同此
Note：ρa and ρb donates abundance density and biomass density.The same case in the following table.
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表 6 2013年各季节渔获量前10位鱼类的资源丰度和资源量
Table 6 Abundance and biomass of most abundant 10 species for each season in 2013
季节
season种类
species平均数量密度/个·nmile-2
mean ρa平均资源量密度/t·nmile-2
mean ρb丰度/个
abundance资源量/
tbiomass春季 spring 短尾大眼鲷 48 186±33 024 3.74±4.86 8.39×108 9.20×104 多齿蛇鲻 10 251±7 025 0.36±0.82 2.06×108 2.11×104 红笛鲷 307±211 0.54±0.71 1.77×107 4.81×104 颌圆鲹 9 420±6 456 0.50±0.65 2.68×108 2.23×104 剑尖枪乌贼 10 781±7 389 0.48±0.62 3.44×108 2.12×104 黄条 79±54 0.47±0.61 4.51×106 4.21×104 星斑裸颊鲷 164±112 0.46±0.59 4.40×106 4.02×104 深水金线鱼 5 345±3 663 0.30±0.39 1.04×108 8.35×103 大头狗母鱼 4 206±2 883 0.28±0.36 1.63×108 1.66×104 紫红笛鲷 111±76 0.22±0.29 3.30×106 1.02×104 夏季 summer 短尾大眼鲷 55 984±57 254 6.62±7.31 1.45×109 1.63×105 红鳍圆鲹 14 519±14 849 1.96±2.09 2.13×108 1.38×104 印度无齿鲳 11 155±11 408 1.25±1.42 2.90×108 1.03×104 剑尖枪乌贼 21 861±22 357 1.10±1.23 1.15×109 4.16×104 深水金线鱼 11 095±11 347 0.96±1.13 2.54×108 1.58×104 眼镜鱼 2 632±2 691 0.68±0.71 1.32×107 3.38×103 花斑蛇鲻 4 187±4 282 0.41±0.47 1.43×108 5.06×103 多齿蛇鲻 3 843±3 930 0.37±0.39 1.25×108 9.92×103 杜氏枪乌贼 9 211±9 420 0.37±0.41 4.70×108 1.38×104 长体圆鲹 2 198±2 248 0.35±0.39 3.73×107 3.52×103 秋季 autumn 短尾大眼鲷 36 377±17 692 2.96±1.32 1.42×109 9.44×104 大头狗母鱼 10 903±5 303 0.78±0.35 2.80×108 1.53×104 长体圆鲹 11 382±5 536 0.54±0.24 5.14×108 2.14×104 鳞首方头鲳 5 365±2 609 0.50±0.22 1.13×108 1.07×104 大海鲢 683±322 0.43±0.19 1.16×107 6.25×103 剑尖枪乌贼 2 576±1 253 0.26±0.12 6.99×107 7.95×103 深水金线鱼 1 995±970 0.19±0.09 5.22×107 5.02×103 宽带石斑鱼 63±31 0.14±0.06 1.43×106 2.86×103 花斑蛇鲻 377±183 0.13±0.06 1.70×107 5.31×104 黑斑叉鼻鲀 1 846±898 0.13±0.06 4.85×107 2.93×103 冬季 winter 短尾大眼鲷 44 910±15 453 4.31±4.13 9.80×108 7.22×104 多齿蛇鲻 3 912±1 346 0.80±0.76 1.15×108 1.43×104 蛇鲭 6 140±2 113 0.77±0.74 1.72×108 9.76×103 日本骨鰃 490±169 0.68±0.65 1.27×107 9.22×103 印度无齿鲳 3 663±1 260 0.61±0.58 1.62×108 1.12×104 海鳗 383±132 0.37±0.35 8.03×106 3.86×103 霜点石斑鱼 570±196 0.35±0.33 1.89×107 3.99×103 黑斑叉鼻鲀 1 970±678 0.27±0.26 6.71×107 5.01×103 剑尖枪乌贼 1 239±426 0.26±0.25 8.68×107 5.39×103 单棘躄鱼 1 845±635 0.21±0.21 5.32×107 2.49×103
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