The production of fishery resources and the maximum sustained yield in the Min-zhong fishery in Taiwan Strait
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摘要:
以海洋生态系统营养动力学为理论依据, 依据历次台湾海峡海洋科学调查在闽中渔场所获得的初级生产力为基础, 通过2000~2001年对该渔场的浮游植物有机碳含量和生态效率及61种主要经济鱼类的营养级, 58种主要鱼类有机碳含量的调查、检测, 采用营养动态模型和Cushing模型估算鱼类资源生产量; 进而采用Cadima模式和剩余产量模式估算鱼类资源最大可持续开发量。估算结果: 营养动态模型估算鱼类资源潜在生产量为38.59×104 t, Cushing模型估算为43.68×104 t; Cadima模式估算最大可持续开发量为25.32×104 t; Schaefer和Fox模式估算最大可持续开发量分别为23.96×104和25.28×104 t, 估算的最大持续捕捞力量换算为以福建单拖渔船艘为标准分别为3372和3983艘; 1994年以来实际年渔获量在27.00×104 ~40.01×104 t, 实际捕捞力量在3897~5967艘标准单拖渔船, 已连续11年超过了鱼类资源最大可持续开发量和鱼类资源可承载的最大持续捕捞力量。主要鱼类种群结构出现简单化、小型化和低龄化, 生态学参数渐近体长L∞和渐近体重W∞趋小, 个体生长速率K加大, 体重生长拐点tr提前, 初次性成熟年龄提早, 捕捞死亡系数提高和开发比率上升, 资源明显衰退。必须加强对该渔场鱼类资源的管理, 采取有力措施控制捕捞力量的投入和渔获量的产出, 以防鱼类资源进一步恶化。
Abstract:In this paper, according to the theory of marine ecosystem trophic dynamic, based on the primary productivity data of the Min-zhong Taiwan Strait collected from the marine science surveys in the Taiwan Strait, by investigation of the species composition and structure of fishery resource, the content of organic carbon in phytoplankton, ecological efficiency, the trophic levels of the 61 main species, and measuring the content of organic carbon of the 58 main species. The trophic dynamic model and Cushing′ model are used to estimate the productivity of fishery resources, the trophic dynamic model and surplus yield model are used to estimate the maximum sustained yield of fishery resources. The result shows that the potential productivity of fishery resources is calculated using trophic dynamic model and Cusing model to be 38.59×104 and 43.68×104 t, respectively. The maximum sustained yield (MSY) of fishery resources is calculated using Cadima model, Schaefer and Fox model to be 25.32×104, 23.96×104 and 25.28×104 t, respectively. The maximum sustained effort is calculated using Schaefer and Fox model to be 3 372 and 3 983 of standard trawl boats in Fujian. The annual catches have been among 27.00×104~40.01×104 t since 1994, and the devoted fishing efforts are 3 897~5 976 of standard trawl boats in Fujian, which have exceeded the maximum sustained yield and the maximum sustained efforts for 11 years. The fishes′ structure of the main population is simplification, miniaturization and younger. The ecological parameters of utmost length (L∞) and utmost weight (W∞) are smaller, the growth curvature (K) is increasing, the inflexion of weight (tr) is ahead the schedule, the length of the first maturity is shorter, the fishing mortality coefficient and the ratio of exploitation are increasing, so the fishery resources decline rapidly. We must intensify the management of the fish resources, and take powerful measures to control the fishing effort and catches.
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中华鲟(Acipenser sinensis Gray)隶属于鲟形目(Acipenseriformes)、鲟科(Acipenseridae)、鲟属(Acipenser)，为世界鲟科鱼类中分布最南的一种。中华鲟曾是长江上游重要的渔获对象，以个体大，生长快，寿命长而闻名[1-3]。20世纪70年代以来，由于长江水利工程的建设、水质污染、过度捕捞等多种因素的影响，中华鲟的自然种群数量逐年下降，其资源状况已处于濒危状态[4-5]。1988年，中华鲟被列入《国家重点保护野生动物名录》，保护级别为Ⅰ级[6]。1996年，世界自然保护联盟(IUCN)濒危动物红色名录将其列为濒危(EN)等级，1997年，濒危野生动植物种国际贸易公约(CITES)将其列为附录Ⅱ物种，以加强对中华鲟野生自然资源的保护[7]。
物种的保护包括就地保护和迁地保护2种形式。迁地保护就是将濒危物种迁移到人工环境中或异地实施保护，在野生物种即将灭绝时，迁地保护无疑提供了最后一套保护方案[8]。为达到物种迁地保护的目标，实现该物种在人工环境条件下的繁殖和抚育便成为迁地保护能否成功的关键。在鱼类，该过程包括了亲本采集培育、人工繁殖、受精卵孵化、苗种培育和成体养殖等诸多环节，往往需要耗费大量的资金和人力。对中华鲟这类个体大、性成熟时间长的鱼类，其成体或亚成体培育周期也较长，需要的培育成本相对其它鱼类更高。寻找培育成本相对较低，培育效果相对较好的中华鲟成体养殖模式，对最终实现中华鲟的迁地保护具有重要的现实意义。20世纪70年代，我国科技工作者在金沙江采用江边栓养的方式催产中华鲟成功后，培育出少量的中华鲟苗种，并在水库、池塘等水体进行了小规模的移养，这是我国最早的中华鲟养殖试验[1,9]。1981年长江葛洲坝水利枢纽截流后，长江水产研究所等单位组成的中华鲟人工繁殖协作组，首次在葛洲坝下实现了中华鲟的人工繁殖，并孵化出鱼苗100余万尾[10]。但是，由于未能解决大规格中华鲟苗种培育的技术难题，中华鲟的成体养殖基本未能开展。1996~1998年，我们初步实现了中华鲟大规格苗种的批量培育，具备了进行一定规模中华鲟成体养殖的基础和条件，并相继进行了一些养殖试验，本文根据这些试验的初步结果，结合国内有关单位开展中华鲟成体养殖的文献和资料，对目前我国进行中华鲟淡水养殖的3种主要方式进行了分析和比较。
1. 中华鲟养殖的3种主要方式及特点
1.1 工厂化养殖
工厂化养殖是进行中华鲟成鱼养殖的一种主要方式，根据其运行的方式有2种基本形式。一种是全封闭、全循环的工厂化养殖，这种养殖方式建有完善的水处理、增氧、调温系统，具有占地少、产量高、节约水资源、养殖周期短、自动化程度和可控程度高，前期投入和养殖生产成本均较高等特点[11]。另一种是流水或微流水集约化养殖，这种养殖方式一般利用各种水库下泻的自流水、采用机械从江河、湖泊、水库等水域抽提的表层自然水或地下深井水作为养殖水源[12-14]，使用过的水体一般不再重复利用，部分系统配备有增氧设备。这2种养殖形式的共同特点是，养殖池基本都采用各种规格的水泥池或玻璃钢等工业材料制造的鱼池，鱼池形状多为圆形、椭圆形或矩形，池中央设排水、排污口，池底呈锅底形，坡比一般达5%~8%以利于污物向排污口集中。鱼池面积从30 m2到数百平方米不等，以50~200 m2规格的圆形鱼池(直径8~16 m)较为常见，水深多保持在1.2~1.8 m，鱼池水位可自动控制，排水、排污等日常生产管理较为方便。后一种形式因投资和运行成本相对较小而被较多的采用，作者在湖北荆州、广东中山等进行的中华鲟养殖试验都采用这种形式。
1.2 网箱养殖
网箱养鱼在我国始于20世纪70年代，是一种比较适合我国国情的先进养鱼方式，因此发展迅速[15]。养殖的品种主要有草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、鳙(Aristichthys nobilis)、团头鲂(Megalobrama amblycephala)、鲫(Carassius auratus auratus)、鲤(Cyprinus carpio)、尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)等经济鱼类，90年代开始养殖长吻
养殖中华鲟所使用网箱的结构和架设方法与养殖其它品种相似，网衣多采用聚乙烯网片，少量采用尼龙网片，网箱的规格一般长4~6 m，宽3~5 m，深2.5~3.0 m，可以有多种组合，网箱的框架多采用钢管、角钢等型钢焊接或组合而成，油桶作浮筒[15-19]。与早期的网箱比较，虽然其制作成本有所上升，但其稳定性和抗风浪能力大大增强，使用年限也显著增加。
目前，中华鲟的网箱养殖基本上只在成鱼阶段采用。与其它品种的网箱养殖比较，中华鲟的网箱养殖有3个主要特点：(1)对养殖水域的选择有更高的要求，水质清新无污染，水体交换量较大，水深达到8~10 m以上的水库等水体较为适宜；(2)网箱的深度一般都在2.5 m以上，最深的可达4 m，有利于中华鲟在夏季高温季节回避水体表层的高水温层，充分利用水体空间，延长生长期；(3)养殖中华鲟的网箱多采用双层网衣，可有效防止中华鲟损坏网箱后逃逸。
1.3 池塘养殖
鲟鱼的池塘养殖在俄罗斯和西欧一些国家较常见，养殖的种类主要是杂交鲟、匙吻鲟(Polyodon spathula)、西伯利亚鲟(Acipenser baerii)和俄罗斯鲟(Acipenser gueldenstaedti)等，如1999年全俄罗斯养殖生产了1 200 t鲟鱼，其中池塘养殖的有288 t，占24%[20-21]。我国也有俄罗斯鲟、杂交鲟(史氏鲟Acipenser schrenckii×达氏鳇Huso dauricus)、匙吻鲟池塘规模化养殖的报道[22-24]。对中华鲟的池塘养殖，仅有少量的试验和尝试，且规模不大，养殖效果和成活率都不甚理想[1,25]。主要原因是中华鲟的窒息点相对较高，同时由于其属于底栖性鱼类，生活在水体底层，而池塘水体的溶氧量有明显的垂直差异，下层水的溶氧量值一般都很低，特别是接近池底淤泥的水体，其溶解氧量往往等于零[26]。另外，中华鲟是一种不耐高温的鱼类，池塘水温变化幅度较大，夏季经常超过30℃以上，也不利于中华鲟的成活和生长。近期的试验表明，在砂质底质的海水池塘中，通过加强水质管理，提高水交换量，中华鲟能够较好的成活和生长①。
① 杨德国等.淡水人工培育中华鲟亚成体的海水驯化试验(待发表)。
2. 不同养殖模式养殖效果的比较
2.1 中华鲟在不同养殖方式下的生长
1998年3月~2000年3月，对1997年秋季人工繁殖获得的中华鲟苗种进行了成鱼养殖试验。试验在本所试验场进行，试验期间水温变动在10.0~24.5℃，平均水温为21.0℃，水体溶解氧变动在2.8~6.5 mg · L-1。养殖前期投喂海马牌仔鳗饲料，后期投喂成鳗或幼鳖饲料，每日投饲率为鱼体重的1.0%~2.0%，具体的投饵量根据鱼的摄食情况进行调整，每天投喂4次，每1~2个月测量鱼类生长情况1次。
经过近2年的养殖，中华鲟的平均全长从33.6 cm增长至124.9 cm，平均体重从0.129 kg增重至8.368 kg(图 1)。
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图 1 集约化养殖中华鲟成鱼的生长Figure 1. The increase of body weight and total length of Chinese sturgeon adult in indoor intensive system根据长江水产研究所2001年在清江高坝洲水库网箱养殖中华鲟成鱼的情况，参考何广文等[17]和赵云芳等[25]在成都池塘养殖中华鲟的结果，计算出不同养殖方式下中华鲟成鱼的绝对生长率、相对生长率和瞬时生长率[27]，并进行了比较(表 1)。
表 1 同养殖方式中华鲟成鱼的生长速度Table 1. The growth rate of Chinese sturgeon adult in 3 types of culture system养殖方式
culture system绝对生长率/g·d-1
absolute growth rate相对生长率/%
relative growth rate瞬时生长率/mg
instantaneous growth rate工厂化养殖
indoor intensive culture11.89 9.19 6.02 网箱养殖
net-cage culture6.14 18.89 19.60 池塘养殖
pond culture4.48 0.60 1.85 结果表明，中华鲟成鱼的生长速度，流水和网箱养殖方式明显快于池塘养殖，其中网箱养殖中华鲟的相对生长率和瞬时生长率均为最大值，优势尤其明显。
2.2 不同养殖方式投入产出比较
鱼类养殖的投入主要包括养殖设施建设和养殖生产运行投入2部分。工厂化养殖和网箱养殖属于设施渔业，均需要进行一定的基础设施建设。尤其全封闭工厂化养殖，需要有完善的水处理、保温、增氧设施配套，其一次性投入的资金要求比较大，养殖水面的资金投入一般都达到300元· m-2。流水或微流水集约化养殖一般较少建设水处理设施，有些养殖场还采用露天方式，需要的建设资金相对少一些，一般养殖水面需要资金大约200元· m-2左右。较大的基建投资即增加了养殖生产的折旧成本，还加大了经营的财务成本。网箱主要由箱体和网衣组成，根据使用的材料不同，其建设成本有较大的差异，按照可使用面积计算，一般网箱的造价从50~100元· m-2不等。采用钢材焊接作支架，双层防晒聚乙烯材料网衣的网箱，其造价一般达到100元· m-2左右。池塘的造价最低，即使是新开挖的池塘，造价一般也不超过30元· m-2。
3种养殖方式在运行期间的成本差异主要是对能源的消耗不同，工厂化循环水养殖或机械提水式流水养殖均需要消耗大量的能源(包括电力和其它燃料如煤炭、柴油等)用于水循环、增氧和保温。对中华鲟成鱼流水养殖期间的运行成本进行了粗略估算，发现其能源(主要是电费)消耗成本占了养殖成本的40%左右，而网箱和池塘养殖则极少消耗能源。
与养殖其它的鱼类比较，工厂化养殖和网箱养殖中华鲟成鱼的单位面积载鱼量相对要低得多。根据我们初步试验的结果，规格1~3 kg的个体，流水养殖的载鱼量一般控制在10 kg · m-2左右较适宜，不宜超过15 kg · m-2，网箱养殖的情况也与此相似[17]。如果再加大养殖密度，则会出现养殖鱼类生长变慢，鱼体擦伤而导致病害容易发生，最终导致成活率下降的结果，从而得不偿失。即使与一些其它种类的鲟鱼如杂交鲟、史氏鲟的养殖结果比较，其载鱼量也有明显的差异[28]。分析原因，除了中华鲟对水体环境和溶氧量的要求相对较高的因素外，中华鲟的底栖生活习性可能也限制了水体空间功能的发挥，这显然不宜实现工厂化养殖的高密度特点，不能达到高投入、高产出的生产效果。
3. 结论
虽然采用工厂化、网箱、池塘等养殖方式均能进行中华鲟成鱼养殖，但从中华鲟的生长速度、养殖效果、资金投入的效益等方面综合考虑，采用水库网箱养殖方式具有明显的优势。网箱养殖投入相对较少，产出较高，对能源和水资源的消耗少，有利于对环境的保护。对中华鲟，由于养殖的网箱一般都设置在大型水库，采用网箱养殖还有保护其自然属性的作用，有利于中华鲟放流后对自然水体的适应，提高放流效果。
工厂化养殖的主要缺点是前期投入和生产运行成本都较高，不宜大规模推广，有条件的地方可适度进行山溪、水库等自流水的流水养殖。虽然中华鲟成鱼的池塘养殖成本较低，但养殖成活率不能保证，也不宜广泛采用，应根据池塘的具体条件，选择水源充足、水质好的硬底质池塘试养。
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表 1 闽中渔场面积和初级生产力、年初级产碳量
Table 1 The area and primary productivity and annual productive carbon in Minzhong shoal fishing ground
区域
region面积/km2
area初级生产力/mg.(m2.d)-1
primary productivity年初级产碳量/t
annual primary production沿岸区
coastal region4 987.1 308.25 551 105 近海区
offshore region27 151.1 406.48 4 028 278 合计
total32 138.2 4 579 383 
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表 2 2000~2001年闽中渔场鱼类资源类群结构
Table 2 Composition of resources type in Minzhong shoal fishing ground 2000~2001
生态类群
ecological type中上层鱼类
pelagic fish近底层鱼类
epibenthic fish底层鱼类
benthic fish占鱼类总生物量%
total fish biomass39.21 36.33 24.46
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表 3 鱼类营养级和有机碳含量
Table 3 The trophic levels of fish and the content of the organic carbon
类群
ecological type种类
species营养级
trophic levels鲜样有机碳含量/%
POC content中上层鱼类
pelagic fishes蓝圆鲹 Decapterus maruadsi(Temminck et Schlegel) 2.7 12.8969 金色小沙丁鱼Sardinella aurita (Valenciennes) 1.9 9.9051 颌圆鲹 Decapterus lajang Bleeker 2.7 11.7682 竹□鱼Trachurus japonicus(Temminck et Schlegel) 2.7 14.0623 康氏小公鱼Stolephorus commersonii Lacepede 2.2 16.8400 汉氏棱GF796 Thrissn hamiltonii(Gray) 2.3 11.5641 赤鼻棱GF796 Thrissa kammalensis(Bleeker) 2.3 22.9806 蓝点马鲛Scomberomorus niphonius(Cuvier et Valencicnnes) 3.5 11.9624 鲐鱼Pneumatophorus japonicus(Houttuyn) 2.4 10.6936 黄鲫Setipinna taty(Cuvier et Valenciennes) 2.1 13.2211 鳓鱼Tlisha elongata(Bennett) 2.1 14.5405 中颌棱GF796 Thrissa mystax(Bloch et Schneider 2.2 20.5390 金带细鲹 Selaroides leptolepis(Cuvier et Valenciennes) 2.4 日本鳀Engraulis japonicus Temminck et Schlegel 2.2 银鲳Pampus argenteus(Euphrasen) 11.0098 乌鲳Formio niger(Bloch) 10.8279 中国鲳Pampus chinensis(Euphrasen) 7.6495 麦氏犀鳕Bregmaceros maecelellandii Thompson 9.5500 平均average 2.4071 13.1234 近底层鱼类
epibenthic fishes带鱼Trichiurus haumela(Forskai) 3.7 18.0786 六指马鲅Polydactylus sextarins(Bloch et Schneider) 2.3 8.5577 多鳞□ Sillago sihama(Forskai) 2.4 8.9493 丝背细鳞鲀Stephanolepis cirrhifer(Temminck et Schlegel) 2.1 11.3393 刺鲳Psenopsis anomala(Temminck et Schlegel) 2.3 15.5515 龙头鱼Harpodon nehereus (Hamilton-Buchanan) 3.0 4.8058 短棘银鲈Gerres lucidus Cuvier 2.3 20.1072 四指马□Eleutheronema tetradactylum(Shaw) 3.3 26.4403 大黄鱼Pseudosciaena crocea(Richardsom) 2.4 14.9214 条尾绯鲤Upeneus bensasi(Temminck et Schlegel) 2.5 19.0569 白姑鱼Argyrosomus argentatus(Houttuyn) 2.3 10.1739 叫姑鱼Johnius belengerii(Cuvier et Valencicnnes) 2.5 10.9101 鹿斑GF794 Leiognathus ruconius(Hamilton-Buchanan) 2.4 9.8633 腙腹刺鲀Gastrophysus Spdaiceus(Richardson) 3.0 9.2411 铅点东方鲀Fugu alhoplumbeus(Richardson) 2.4 14.8062 鳗鲶Plotosus anguillaris(Bloch) 2.4 9.4211 细鳞□Therapon jarbua(Forskal) 2.8 20.5229 黄斑蓝子鱼Siganus oramin (Bloch et Scheider) 1.9 9.5936 及达尖犁头鳐Rhynchobatus djiddensis(Forskal) 3.0 中国团扇鳐Platyrhina sinensis(Bloch et Schneider) 3.0 静GF794 Leiognathus insidiator(Bloch) 2.4 三线矶鲈Parapristipoma trilineatum(Thunberg) 2.4 平均average 2.5818 13.4633 底层鱼类
benthic fishes花斑蛇鲻Saurida undospuamis(Richardson) 3.4 10.8148 大鳞舌鳎Cynoglossus melampetalus(Richardson) 2.5 9.5516 鲬Platycephalus indicus(Linnaeus) 3.0 8.1011 杂食豆齿鳗Pisoodonophis boro(Hamilton-Buchanan) 2.9 13.9392 海鳗Muraeonesox cinereus(Forskal) 3.4 13.1388 大头狗母鱼Trachinocephalus myops(Bloch et Schneider) 3.2 12.5655 多齿蛇鲻Saurida tumbil(Bloch et Schneider) 3.3 8.3333 斑鳍天竺鱼Apogonichthys carinatus(Cuvier et Valenciennes) 2.4 8.2606 红狼牙□虎鱼Odontamblyopus rubicundus(Hamilton-Buchanan) 2.7 12.4682 大鳍虫鳗Muraeuichthys gymnopterus Bleeker 2.9 17.7931 焦氏舌鳎Cynoglossus joyneri Cunther 2.3 9.2398 发光鲷Acropoma japonicum Gunther 2.4 10.9423 二长棘鲷Parargyrops edita(Tanaka) 2.4 29.5543 短尾大眼鲷Priacanthus macracanthus(Cuvier & Valenciennes) 2.6 11.5285 尖嘴□Dasyatis zugei(Muller et Henle) 3.0 9.5700 木叶蝶Pleuronichthys cornutus(Temminck et Schlegel) 2.1 13.0993 金线鱼Nemipterus virgatus(Houttuyn) 2.2 8.4590 六带拟鲈Parapercis sexfasciatus (Temminck et Schlegel) 2.6 18.4977 西伯里蛇鳗Ophichthys evermanni (Bleeker) 2.8 21.5491 尖吻蛇鳗O. apicalis(Bennett) 3.1 27.6805 食蟹豆齿鳗Pisoodonophis cancrivorous(Richaedson) 2.8 15.5549 斑鲆Pseudorhombus arsius(Hamilton-Buchanan) 2.7 11.1014 细条天竺鱼Apogonichthys striatus(Temminck et Schlegel) 2.4 8.3725 何氏鳐Raja hollandi Jordan et Richardson 2.7 须蓑鲉Apistus alatus(Bleeker) 2.5 绿布氏筋鱼Bleekeria anguilliviridis(Fowler) 11.6017 平均average 2.7320 13.4049
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表 4 闽中渔场鱼类资源MSY和fMSY估算结果及统计检验
Table 4 The results of calculated MSY and fMSY in Minzhong shoal fishing ground
模式
modelMSY
/tfMSY 参数
parameter统计检验
statistical test单拖渔船总功率/kW
total power of single trawler单拖渔船数/艘
trawlersSchaefer 239 591 617 946 3 372 a=0.754899
b=-5.94631×10-7F=23.5755＞F0.01=8.53 Fox 252 846 729 932 3 983 Uk=0.94161
b′=-1.369989×10-6F=74.3715＞F0.01=8.53
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