北部湾位于南海西北部(105°40′~110°10′E、17°00′~21°45′N)，为天然半封闭浅水海湾，它东接雷州半岛和海南岛，北依广西，西临越南，南与南海相通，平均水深38 m，最大水深106 m，水域面积约12.8×10⁴ km²；北部湾得天独厚的气候和环境，使其成为南海渔业资源最丰富的海域之一。

20世纪50年代以前，由于生产力低下，主要以传统的风帆船拖网为主，作业渔场仅为近岸渔场。50年代后半期机轮拖网作业的投入标志北部湾的全面开发。1960~1970年北部湾捕捞努力量平均年递增4.0%；1970~1985年北部湾捕捞努力量平均年递增8.2%^[1]。广西历年渔获量变动呈明显上升趋势，其中也有下降的波动；故单考虑捕捞效应对此未能得到很好的解释，应充分考虑环境效应的作用^[2]。运用环境因素与渔业资源相互作用机理来分析研究环境因素对渔获量变动的影响具有重要意义：(1)让我们更好地了解和掌握北部湾资源量变动的状况，为北部湾的渔业管理及决策部门提供参考，并使其遵循可持续发展的规律来开发利用资源，建立合理、有效的管理和约束机制，使得环境因素的变化对资源量变动的负面影响降到最低；(2)阐明了渔获量的变动机制，对研究我国近海其它渔业资源变动也具有借鉴价值和参考作用。

1.   资料来源与分析方法

1.1   资料来源

本次分析的资料来源为1949~1985年共37年来广西历年统计的渔获量数据及捕捞努力量数据。环境因子时间系列数据的选取：(1)考虑资料的可获取性；(2)考虑所选取的因子是否能够对渔获量的波动产生直接或间接的影响。综合以上2方面的因素，选取从KNMI Climate Explorer网站所下载的历年广东沿岸平均降雨量与北部湾沿岸平均降雨量资料；选取国家海洋局南海分局涠洲岛海洋监测站的历年海表盐度资料；选取香港特别行政区政府香港天文台发布的强烈季候风警报持续时间资料等。因季候风警报是用日期记录，故需要对其初步转化为时间才可进行统计分析。本文考虑到1985年以后的广西渔获量资料的不可靠性^[3]，只对1949~1985年来的广西渔获量资料进行分析和探讨。

1.2   分析方法

1.2.1   相关分析

北部湾的渔获量无法统计，本文根据广西水产局历年统计的渔获量的变化来反映北部湾渔业资源的变动规律^①。利用SPSS(soft package for social science)统计分析软件分别对渔获量及其变动与各因子时间序列进行相关分析，由于环境因子对渔获量及其变动的影响有的存在滞后效应，即环境因子对渔获量及其变动的影响不是发生在当年，而是对第2、第3年的渔获量及其变动产生影响，因此，将部分环境因子时间序列前置以求最大的相关性。

① 邓毅. 广西农业志水产资料长编[M].广西：[s.n.], 1985:136-152.

1.2.2   渔获量变动的数学模型

捕捞努力量分为机动与非机动渔船的捕捞努力量，因而，北部湾的捕捞努力量无法汇总，但根据机动与非机动渔船捕捞努力量分别变化发现是整体呈明显上升趋势(图 1)，故可用时间系列代替捕捞努力量的变化。将渔获量与时间系列以及环境因子系列进行多元线性回归，建立以下模型：

图  1  捕捞努力量的变化对渔获量的影响

a. 渔获量变化趋势及拟合值；b. 北部湾非机动渔船捕捞努力量; (c) 北部湾机动渔船捕捞努力量

Figure  1.  Effect of fishing effort on catch

a. the change tendency and fitting value of catch; b. fishing effort of non-mobile fishing boat in Beibu Gulf; c. fishing effort of mobile fishing boat in Beibu Gulf

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式中，C_e为修正后的平衡渔获量；y为年份，Y(y)为捕捞努力量影响所至的渔获量波动部分；g、h等为影响渔获量变动的各种环境因子，G(g)、H(h)等为各环境因子影响所至的渔获量波动部分，这里假设环境因子对渔获量波动的影响呈线性相关，M为常数。该式可根据多年的渔获量和捕捞努力量的渔业统计数据、各环境因子系列数据等资料，通过迭代计算求得。

2.   结果讨论

2.1   渔获量变化趋势及其与捕捞强度关系

从广西年渔获量的变化情况来看，总体是呈波动上升趋势，虽然其间渔获量也有几次下滑。1958年机动渔船开始投入使用，标志北部湾的全面开发。风帆渔船由于自身的局限性在北部湾中比例所占很小，而且数量逐渐的减小，由于机动渔船开始大量投入，捕捞努力量呈明显上升趋势(图 1)。分析广西年渔获量与用时间系列代替的捕捞努力量关系可知，渔获量变化与年份的相关系数达0.86，统计检验的相伴概率P < 0.01，说明渔获量变化与捕捞努力量极显著相关，同时也反映了北部湾渔业资源变化与捕捞努力量极显著相关。

2.2   渔获量波动与各环境因子时间系列变化的相关性

根据渔获量变化与捕捞努力量的关系，对渔获量变化趋势进行分析，得出渔获量变化趋势(图 1-a中的拟合值)。然后对渔获量进行去倾处理，得出渔获量的年波动值(残差)如图 2所示。

图  2  渔获量的年波动值(残差)

Figure  2.  Interannual fluctuation of catches (residual error) in Guangxi

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环境因子时间系列数据，含降雨量、风时以及海表盐度等因子，其时间系列的变化趋势如图 3所示。

图  3  部分环境因子时间系列

a. 涠洲岛盐度的年间变化；b. 广东沿岸与北部湾沿岸降雨量的年间变化；c. 香港季候风持续时间的年间变化

Figure  3.  Time series of environmental factors

a. annual variations of Weizhou Island salinity; b. annual variations of precipitation along Guangdong coast and Beibu Gulf coast; c. annual variations of monsoon duration time in Hong Kong

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环境因子对渔获量波动的影响有可能是当年的，也有可能是隔年的，即影响发生在下一年或下若干年间，产生一个时滞效应。通过分析渔获量波动与各环境因子的关系可知：渔获量波动与许多环境因子显著相关，并且存在着时滞效应，其相关性如表 1所示。

表  1  渔获量产量残差与各环境因子的相关性分析

Table  1.  The correlation analysis between catches residual error and environmental factors

环境因子 environmental factors	相关系数(R) correlation coefficient	显著性(P)(双尾检验) significance(2-tailed)	数量(n) number	时滞/a time lag
涠洲岛盐度 Weizhou Island salinity	-0.38	0.070	24	2
沿岸降雨量 precipitation of coast	0.29	0.098	33	2
季候风 monsoon	0.44	0.010	34	1

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2.3   渔获量随捕捞强度而变化的原因及可能机制

根据历史记载，1949~1957年间年渔获量呈上升趋势，主要是因为国家每年发放一定数量的渔业贷款等，同时建造了一批6DF1海渔货大船，发展了深海生产。由于当时水产资源尚未得到很好的开发，所以增加捕捞努力量便可增产。1949年，广西捕捞产量仅为1.2万t，到1957年达到3.7万t，比1949年增长2.1倍。1958~1962年由于“大跃进”的激进，严重影响生产，海洋捕捞产量大幅度下降^①。1962~1969年，随着机动渔船的发展，新型渔具、渔法的不断完善，海洋捕捞产量逐步增加，到1969年达到4.8万t。20世纪70年代，由于机动渔船增加，每年的渔获量以10%的速度增长，超过年渔获量的极限。加上我国浙江、福建、台湾、港澳地区以及越南在北部湾的渔获量，北部湾的总渔获量大大超过可捕量。尤其是机动渔船，大马力渔船的增加以及拖网的装置改进，对捕捞对象根本没有选择性，从而也把各类鱼类产卵场所和幼鱼育肥场地破坏了^[4]。虽然渔获量大幅度增长，到1977年达到13.8万t，但单位渔获量下降，滥捕了大量的经济幼鱼，严重地破坏了鱼类的生态平衡，造成1978~1981年的连续大幅度减产，渔获量下降到6~8.5万t，其中1979年仅为6.2万t，比1977年下降了55%。直到20世纪80年代，才进一步调整政策，加强渔业管理，保护资源生态平衡，使生产稳步发展，渔获量逐年增长。

① 邓毅. 广西农业志水产资料长编[M].广西：[s.n.]，1985:136-152.

2.4   渔业资源对环境变化的反应机制

环境变化对渔业资源的影响，主要是通过影响海洋物理和生物环境来实现，如果不考虑人为因素(利用不足或过度捕捞等)，渔获量的变化应该主要是与海洋环境的变化密切相关。

2.4.1   渔获量波动与沿海陆地降雨及径流的关系

陆地降雨及入海径流在珠江口形成了大范围的冲淡水以及广东沿岸水，通过琼洲海峡给北部湾注入丰富的营养盐和饵料。这些沿岸水沿北部湾海岸呈偏北流动，构成北部湾夏季环流的东翼；冬季东岸形成较稳定的西南流向，西岸以偏北向流为主^[5]。广西、雷洲半岛、海南岛沿岸水进入北部湾，也带去了丰富的营养盐和饵料。沿海陆地降雨量的变化不仅影响渔场的位置，而且也影响近海的渔业资源。通过渔获量波动与降水量变化时间序列相关分析可以发现，沿岸秋季降雨量与渔获量波动呈极显著相关，相关系数为0.29，其置信水平达到95%以上(表 1)。由此可见，北部湾资源量的波动受沿海陆地降雨量年际变化的影响很大。

2.4.2   渔获量波动与风的关系

冬季北部湾由于受到东北季风和强烈海水垂直混合的影响，氧含量达全年最高值^[5]，沿岸风场起到对富含营养物质沿海水的输送和扩散作用。此过程除影响环境梯度(盐度)外，还影响海域的初级生产力，从而影响饵料生物的生产和分布。因此，海洋渔业资源的波动直接或间接与风存在着关系，通过对渔获量波动与风速变化时间序列相关分析发现，渔获量波动与香港季候风风时也呈极显著相关，相关系数达0.44，其置信水平达到99%以上(表 1)。

2.4.3   渔获量波动与海水盐度的关系

任何生物都有自己适合生存环境条件，盐度是主要的环境条件之一。鱼类生存环境的盐度与其渗透压平衡直接相关，过高或过低的盐度都会对鱼类生长产生直接影响，甚至毒性作用。盐度的变化直接影响到鱼类的生长与代谢强度，还通过影响鱼类精子活力、受精卵孵化以及胚胎发育而影响鱼类的繁殖^[6]。根据渔获量的波动与海表盐度变化时间序列相关分析可知，渔获量的波动与硇洲岛海洋站盐度呈极显著相关，相关系数达0.38，其置信水平达到95%以上(表 1)，这与陈作志和邱永松^[7]的研究结果相吻合。

2.5   预测渔获量状况及其平衡、演变的数学模型

2.5.1   数学模型的建立

根据广西历年渔获量、广东沿岸与北部湾沿岸秋季平均降雨量和香港特别行政区政府香港天文台发布的季候风年平均风时数据，建立渔获量评估的实用模型，进行迭代计算，结果如下式所示：

式中，C_i为第i年的渔获量，Y_i为对应的时间序列，W_i-1、W_i-2为第i-1、i-2年的香港季候风的风时，P_i-2为第i-2年的降雨量。

渔获量C_i与环境变化时间系列的多元线性回归的相关系数为0.93，方差分析结果表明，其统计量F为46.24，相伴概率值P < 0.001，回归方程中各种环境变量对渔获量波动值C_i的偏相关分析如表 2所示，可以看出，该回归方程有意义。

表  2  渔获量波动与时间序列及环境因子多元线性回归方程中的偏相关分析

Table  2.  Partial correlations between variation of catches and time series as well as environmental factors in multivariate linear regression equation

环境因子 environmental factors	时滞/a time lag	偏相关系数 partial correlation coefficient	显著性(P) significance
季候风 monsoon	-1	0.643	0.000
降雨量 precipitation	-2	0.296	0.112

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根据以上数学模型估算的渔获量与实际渔获量进行相关分析可知，其相关系数达0.933，置信水平达到99%以上，说明模型估算出的数值有效。从图 4可以看出，根据模型估算出的渔获量变化与实际渔获量相当吻合，说明对北部湾渔业资源的变动原因进行分析时，考虑环境效应再结合捕捞作用能够很好地反映渔获量的变动。

图  4  广西实际渔获量与模型估算值之波动趋势比较

Figure  4.  Comparison between actual and predicted catches in Guangxi

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3.   结论

通过以上初步分析，得到北部湾渔业资源变动的原因有：

(1) 北部湾渔业资源的变动与捕捞努力量密切相关。自20世纪50年代后期，随着机动渔船的大量投入，渔获量显著增长。但70年代中、后期，大量投入的机动渔船使海洋捕捞强度大大超过渔业资源的承受能力，严重破坏了生态平衡，造成连续几年的大减产。80年代进行了渔业体制改革，生产得到稳步发展，产量才又恢复并逐年增长。

(2) 北部湾渔业资源的变动与环境因素之间相关显著，环境因素的变化明显影响到渔获量的波动。从渔获量的波动与各环境因子之间的相关性(表 1)可以看出，广东沿岸与北部湾沿岸秋季平均降雨量以及硇洲岛海洋监测站盐度等环境因子与渔获量的波动相关显著。

(3) 根据渔获量变动与时间序列以及环境因素之间的关系，建立了预测渔获量状况及其平衡、演变的数学模型，从模型估算的渔获量来看，与实际捕捞的渔获量显著相关，相关系数达0.933，其置信水平达到99%以上，并且渔获量年际波动也能够很好地反映出来，进一步说明除捕捞因素外，环境因素的变动对北部湾渔业资源的波动有显著的影响作用。