桁杆虾拖网(以下简称虾拖网)属于单船桁杆拖网, 广泛分布于南海三省(区), 其捕捞对象是虾类、蟹类和小杂鱼^[1]。据估计, 2013年广东省沿海的虾拖网渔船数量约为600艘^[2]。与刺网、张网等被动性渔具相比, 虾拖网对虾类资源的捕捞效率最高。但是, 由于虾拖网网囊网目尺寸小, 选择性差, 且主要在多种渔业资源混栖的近海渔场作业, 不可避免地产生了大量的副渔获, 受到社会各界的高度关注^[3]。在热带、亚热带水域作业的虾拖网, 副渔获物与虾类的质量比可高达20︰1^[4]。南海区虾拖网渔业也存在严重的副渔获问题, 据相关的研究报道, 南海虾拖网副渔获种类多达30余种, 副渔获与虾类的质量比最高为19︰1^{[2, 5-9]}。

目前, 国内外已有大量研究致力于提高虾拖网的选择性, 减少其副渔获物^[10-14]。分离网片是提高虾拖网选择性、减少副渔获物的一项重要技术手段。分离网片是安装于拖网网囊头附近的椭圆形网片, 顶部设有逃逸口, 根据渔获体形大小和行为差异对其进行分离^[10]。迄今, 东海区虾拖网已进行过一系列分离网片的试验^[12-16]。南海区仅蝴蝶拖网(单船有袖单囊拖网)进行过分离网片的试验^[17], 单船桁杆拖网分离网片的试验尚无相关报道。由于每一种虾拖网渔业其本身的特点会影响分离网片的分离效果, 因此, 在开发和使用分离网片之前, 必须通过试验对其实际分离效果和选择性进行评价^[18]。作者以2015年南海区虾拖网分离网片的试验数据为基础, 重点分析分离网片对主要渔获物的分隔率和选择性, 为缓解虾拖网严重的副渔获物问题提供参考, 也为渔业资源的合理利用提供科学依据。

1 材料与方法 1.1 试验渔场、渔船与渔具

试验时间为2015年8月4—11日, 渔场为南海北部近海海域(21°33′~21°48′N, 112°07′~112°20′E), 水深为8~15 m, 泥沙底质。

试验渔船为“粤阳东渔12081”, 是一艘传统的虾拖网渔船, 玻璃钢材质, 船长21 m、型宽4.1 m、吨位42 t、主机功率98 kW。船上装配的仪器有: FT-8700、GPS128、单边带等仪器。

试验虾拖网的主尺度为10.50 m×7.15 m(2.2 m), 网口网目尺寸28 mm, 网囊网目尺寸18 mm, 网囊圆周80目(图 1)。虾拖网装配2条桁杆, 上桁杆为2.2 m的竹竿, 下桁杆为2.2m的铁杆(质量为7 kg); 2条下叉纲各装置1个铁质重锤(质量为20 kg)(图 1)。

分离网片由菱目网片沿着单脚剪裁, 经转向和定型为方形网目后缝于不锈钢圈上构成。网衣材料为聚乙烯(PE), 线粗5×3, 网目尺寸40 mm, 圆周52目, 横向17目, 纵向19目。不锈钢圈直径390 mm, 厚度为8 mm(图 2)。

分离网片安装于网身后段, 背面离网囊18目, 腹面离网囊28目, 安装倾斜角度约45°, 在分离网片与虾拖网网身背面重合处设置1个三角形逃逸口(图 2)。三角形逃逸口的规格:两边11目, 缩结长度150 mm; 中间垂直距离200 mm; 钢圈部分弧长205 mm, 10目方目(20目菱目)。

试验采用“套网法”进行, 套网的位置前于三角形逃逸口, 用于收集从三角形逃逸口逃逸的渔获。同时, 尽量避免套网的存在影响渔获物的有效逃逸。套网的网目尺寸为15 mm, 内径为13.29 mm±0.39 mm, 线粗为2×3, 纵向目数155.5目, 圆周目数251目。

渔船作业时拖速2.0~2.4 kn, 一共拖12顶网, 为了方便操作, 将分离网片安装于渔船右舷第一顶网处(图 1)。试验期间, 渔船为夜间作业, 一般18: 30开始放网, 2~3 h后起网, 然后继续放网, 每晚作业3~4网次, 试验共完成了13网次作业。

1.2 数据的采集方法

试验期间, 科研人员跟随船出海, 记录作业时间、位置、水深等数据。起网后, 分别倒出套网和网囊中的渔获物, 进行分类和生物学测量。如渔获较多, 则抽样进行生物学测量, 随机取样的比例一般为总渔获的50%或25%。测量的参数包括:体长、体质量等。渔获分类、取样和测量全部在海上进行。长度测量精度为0.1 mm, 质量测量精度为0.1 g。

1.3 数据的分析方法

统计分离网片对主要渔获种类的尾数分隔率和质量分隔率, 计算公式分别如下:

$ {\rm{尾数分隔率}} = \frac{{{\rm{套网渔获数量}}}}{{{\rm{套网渔获数量}} + {\rm{网囊渔获数量}}}} $

(1)

$ {\rm{质量分隔率}} = \frac{{{\rm{套网渔获质量}}}}{{{\rm{套网渔获质量}} + {\rm{网囊渔获质量}}}} $

(2)

假设某个种类的总渔获数量为N, 进入网囊的渔获数量为N_n, 进入套网的渔获数量为N_c, 则总渔获N可分为3部分:接触分离网片后进入套网的渔获, 用S_ipN表示; 不接触分离网片直接进入套网的渔获可用(1–p)N表示; 接触分离网片后进入网囊的渔获数量可表示为N_c=(1–S_i)pN。那么渔获物进入网囊的概率可表示为:

$ {C_i} = \frac{{{N_n}}}{N} = \frac{{[1 - {S_i}]pN}}{N} = [1 - {S_i}]p $

(3)

式中, p表示渔获接触分离网片的概率, S_i表示分离网片对渔获的选择率。

对于选择率S_i, 采用逻辑斯蒂曲线方程作为选择性模型, 表达式为:

$ {S_i} = \frac{{\exp (a + b{l_i})}}{{1 + \exp (a + b{l_i})}} $

(4)

式中, l_i为渔获物的体长, a、b为选择性参数。使用极大似然法估算渔获种类的选择性参数a、b和p, 其对数似然函数为:

$ l(\theta ) = \ln (L) = \sum\limits_i {\left\{ {{N_{ni}} \cdot \ln [{C_i}] + {N_{ci}} \cdot \ln [1 - {C_i}]} \right\}} $

(5)

式中, N_ni为进入网囊的i体长组的尾数; N_ci为进入套网的i体长组的尾数。似然函数的最大化通过MS-Excel 2003软件的“规划求解”功能完成^[19-20]。

使用50%选择体长(L₅₀)、选择范围(Selection range, SR)和赤池信息指数(AIC, Akaike’ information criterion)评价分离网片对主要渔获种类的选择性, 相关计算公式如下:

$ {L_{50}} = -a/b $

(6)

$ SR = 21n3/b $

(7)

$ AIC = –2MLL + 2M $

(8)

式中, MLL(Maximum log-likelihood)为模型的最大对数尤度, M为待估参数的个数^[19-21]。

选择性参数a、b和L₅₀、SR的标准差利用费歇信息矩阵(Fisher Information Matrix)进行估算^[20]。

2 结果 2.1 渔获概况

试验的渔获种类共42种。其中, 套网和试验网囊均捕获的种类有24种, 包括虾类2种、副渔获22种。另外, 仅出现于套网中的渔获16种, 仅出现于网囊的渔获2种。表 1列出了套网和网囊24种共同渔获的数量和质量, 其中, 套网渔获物共3 539尾、质量为26 535 g, 网囊渔获共877尾、质量为4 052 g。虾类渔获的优势种类为刀额新对虾(Metapenaeus ensis)和周氏新对虾(Metapenaeusjoyneri); 副渔获种类中, 以丽叶鲹(Caranx (Atule)kalla)和脊突猛虾姑(Harpiosquilla raphidea)的数量最多(表 1)。

2.2 渔获物分隔率

24种共同渔获总尾数分隔率为80.14%, 总质量分隔率为86.75%。刀额新对虾和周氏新对虾的尾数分隔率和质量分隔率均大于90%。尾数分隔率和质量分隔率均大于80%的种类有:杂食豆齿鳗(Pisoo do nophis boro)、黄斑蓝子鱼(Siganus oramin)、高体若鲹(Carangoides equula)和卵鳎(Solea ovata Richar dson); 丽叶鲹和脊突猛虾姑尾数分隔率和质量分隔率均大于60%(表 1)。

2.3 优势种的选择分析

试验中, 虾拖网的渔获种类较多, 但种类间渔获数量差异较大。作者仅对渔获数较多且经济价值较高的5种渔获物进行选择性分析, 分别为刀额新对虾、周氏新对虾、脊突猛虾姑、丽叶鲹和黄斑蓝子鱼。上述5种渔获的体长分布见图 3, 选择性参数见表 2。其中, 刀额新对虾的体长数据在选择性模型中不收敛, 无法取得有效解, 其选择性参数无法估算。

周氏新对虾、脊突猛虾姑、丽叶鲹和黄斑蓝子鱼对分离网片的接触率分别为0.51、0.69、0.41和0.39, 50%选择体长分别为57.96±2.07、69.62±2.13、68.19±0.49和73.12 mm±1.26 mm, 选择范围分别为20.00±2.36、21.97± 4.89、21.97±1.58和15.93 mm±2.04 mm。当周氏新对虾的体长为35 mm左右时, 网囊和套网的选择性均约为0.5, 当体长 > 90 mm时, 网囊的选择性为0, 套网的选择性为1.0;当脊突猛虾姑的体长为60 mm左右时, 网囊和套网的选择性均约为0.5, 当体长 > 105 mm时, 网囊的选择性为0, 套网的选择性为1.0;当丽叶鲹的体长为35 mm左右时, 网囊选择性约为0.4、套网的选择性约为0.6, 当体长 > 95 mm时, 网囊的选择性为0, 套网的选择性为1.0;当丽叶鲹的体长为55 mm左右时, 网囊选择性约为0.4、套网的选择性约为0.6, 当体长 > 100 mm时, 网囊的选择性为0, 套网的选择性为1.0(图 3)。

3 讨论

从试验中可以看出南海虾拖网的渔获种类非常多, 除了目标种类虾外还有很多副渔获物。套网渔获中, 副渔获的数量和质量均占总渔获的50%以上; 网囊渔获中, 副渔获的质量和数量均占总渔获的80%以上。该结果表明了南海虾拖网存在严重的副渔获问题, 与一些前期的研究结果一致^[5-9]。但是, 本试验中虾拖网的副渔获以鱼类为主。

周氏新对虾和脊突猛虾姑对分离网片的接触率大于丽叶鲹和黄斑蓝子鱼。分离网片对渔获物的分隔率与接触率与其游泳能力和体型有一定的关系, 虾类的游泳能力较弱, 主动躲避分离网片的能力较差^{[12, 18]}。因此, 虾类对分离网片的接触率比鱼类的大。鱼类渔获中平扁或卵圆形的种类分隔率比较高, 如黄斑蓝子鱼和丽叶鲹; 体型纤细或长条形的种类分隔率较低, 如康氏小公鱼和中线天竺鲷。该结果说明了长条形的渔获更易于穿越方目分离网片。罗炎标等^[17]分析了大鹏湾虾拖网渔获分离试验的效果, 表明130 mm的分离网片对渔获的平均质量分隔率为62.26%。本试验40 mm方目分离网片对渔获的质量分隔率为86.75%, 大于罗炎标^[17]的试验结果, 主要原因在于:本试验分离网片的网目尺寸远小于130 mm; 试验所用渔具和分离网片的结构有较大差异; 试验时间、渔场和捕捞对象也存在一定的差异。

迄今, 国内虾拖网分离网片的试验主要集中于种间分离, 试验设计是通过安装分离网片和漏斗网将网囊一分为二, 实现虾与鱼类的有效分离^{[12-14, 17]}。本研究的目的在于提高虾拖网的种内尺寸选择性, 即从整体上提高虾拖网对所有渔获的尺寸选择性, 降低渔获物的幼鱼(幼体)比例。所以, 本试验的分离网片设计与上述研究有一些差异。

本试验采用“套网法”将整个试验网囊围着, 用于收集从三角形逃逸口中逃逸的渔获。该设计可能会对试验结果产生一定程度的影响。因为从理论上, 任何网囊(无论网目尺寸多小)都具有选择性。即理论上, 本试验中套网的渔获有可能是先进入网囊, 然后从网囊逃逸到套网中。但是, 作者于2014年对该虾拖网进行网囊网目选择性试验时, 发现除少数个体极小的种类(如杂食豆齿鳗的幼体)能从网目尺寸为18 mm的菱目网囊中逃逸外, 一般渔获种类几乎无法从该网囊中逃逸。所以, 为了方便渔船作业时的起、放网操作的方便, 本试验直接用套网将三角形逃逸口和整个网囊套住。因此, 本研究将18 mm菱目网囊的选择性对试验的影响忽略不计。但是, 从科学试验的角度上建议今后仅将套网缝合于三角形逃逸口处, 以消除网囊选择性对试验结果的影响。

本试验首次尝试将分离网片应用于南海桁杆虾拖网中, 其结果表明分离网片在虾类与副渔获物的尺寸分离方面有一定的效果。目标种类刀额新对虾和周氏新对虾的尾数分隔率和质量分隔率均大于90%, 进入网囊的都是小个体的虾类和鱼类。结果对提高虾拖网的选择性具有一定的指导作用。今后, 可参考东海区桁杆虾拖网分离网片试验的经验^[12-14], 将单网囊改为双网囊结构, 上面的网囊用于收集从分离网片分隔出的大个体渔获, 下面的网囊可考虑改为幼鱼释放口, 用于释放虾类和副渔获物的幼鱼。当然, 从本研究的选择性参数看, 几种主要种类的50%选择体长值还相对较小。为了提高选择性, 需要进一步放大分离网片的网目尺寸。另外, 三角形逃逸口可考虑使用大网尺寸的方目网衣代替。因为三角形逃逸口的存在可能会改变网囊内水流的状态, 从而影响渔获物的逃逸行为。