西北太平洋柔鱼渔业生物经济模型及其管理策略

刘金立，陈新军 ，李 纲，李思亮

(1．上海海洋大学海洋科学学院，上海 201306;2．上海海洋大学图书馆，上海 201306;

3．上海海洋大学大洋渔业可持续开发省部共建教育部重点实验室，上海 201306;

4．国家远洋渔业工程技术研究中心，上海 201306;5．风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司，武汉 430073)

柔鱼(Ommastrephes bartramii)是重要的经济头足类之一，广泛分布在西北太平洋海域［1］。开发柔鱼资源的主要国家和地区有中国大陆、日本及中国台湾省。中国大陆于1993年开始开发该资源，之后捕捞规模和作业海域不断扩大，年产量稳定在6—10万t间［2］;1993年公海大型流刺网作业禁止后，日本以大型专业鱿钓船为主进行捕捞，年均产量为3—4万t;中国台湾省在2000年前的鱿钓年均产量约为2万t，之后年产量均小于1万t［1］，主要以秋刀鱼渔业兼捕船队为主。近几年来西北太平洋柔鱼的产量日趋下降，该资源可能已处于充分开发的状态［3］。国内外学者对西北太平洋柔鱼进行了较深入的研究，主要包括生物学特性、渔场形成及其开发状况、资源量变动以及渔业资源评估等方面［2-10］，但不同捕捞船队、捕捞成本、渔获价格等对柔鱼资源开发的影响则没有相应的研究。本文利用多船队的渔业生物经济模型［11-14］，考虑具有不同捕捞能力的中国大陆船队、日本船队及中国台湾船队同时捕捞西北太平洋柔鱼时，在技术上的相互影响，并结合柔鱼渔业的相关生物学和经济学参数，模拟不同管理方案下50a内柔鱼资源开发利用过程中，其资源量、捕捞努力量、渔获产量及渔业利润的动态变化，为科学制定西北太平洋柔鱼渔业资源管理策略提供科学依据。

1 材料与方法

1．1 材料来源

中国大陆船队在西北太平洋的柔鱼渔业生产统计数据由中国远洋渔业协会上海海洋大学鱿钓技术组提供;作业成本和柔鱼价格以舟山市宁泰远洋渔业有限公司等调查统计数据为基准，近5年来每天单船作业成本约为0．6万元，近5年来柔鱼平均价格约为1．0万元/t。中国台湾省船队的柔鱼渔业统计数据来源于中国台湾省对外渔业合作发展协会(http://www．ofdc．org．tw/index．htm)，每天单船作业成本为0．476万元［15-16］;日本大型专业鱿钓船船队渔业统计数据来源于日本国际渔业资源现状网站(http://kokushi．job．affrc．go．jp/index．html)，并假设单船作业成本为中国台湾船队的2倍。根据Ichii等［17］、曹杰［18］的研究结果，柔鱼种群内禀增长率 r设为1．19，根据陈新军等［3］研究结果，环境负载容量K设为55.1万t，1995年的西北太平洋柔鱼的资源量为25万t，初始资源量B0假定为1996年的资源量B1996，结合Schaefer资源量动态模型，推算1996年资源量B1996为26．63万t。根据中国台湾鱿钓船队、日本鱿钓船队的年产量，结合中国鱿钓船队历年的CPUE，来折算中国台湾省和日本鱿钓船队的捕捞努力量，并考虑到中国台湾船队和日本船队的作业特点，假设其可捕系数分别为中国大陆船队的1/2和3/2(表1)。

表1 多船队作业生物经济模型的相关参数设置Table 1 Parameters set for themultifleet bio-econom ic model

1．2 分析方法

1．2．1 多船队作业的捕捞努力量动态变化模型

在渔业资源开发过程中，各船队投入到渔业生产中的捕捞努力量由其渔业的经济利益来决定的［11］，其捕捞努力量动态变化模型如下:

式中，π(t)表示利润函数，p表示渔获价格，q表示可捕系数，c为单船作业成本，B(t)表示资源量变动函数，f(t)表示捕捞努力量变动函数，Y(t)表示渔获产量函数，当利润为正值，作业船队将会进入该渔业，当利润为负值，作业船队将会退出该渔业;φ为作业船队进入或退出渔业的动态参数，表示作业船队长期的动态变化，与捕捞努力量变动所引起的成本变化密切相关，反映作业船队利润的变动情况［19］。根据 Anderson 等［12］和 Seijo 等［19］对海洋无脊椎动物渔业在工业化捕捞过程中，作业船队进入或退出渔业的动态参数设置，假定 φ 为0．5×10－5，本文不探讨其影响程度。

1．2．2 多船队作业的资源量动态变化模型

渔业中，具有不同捕捞能力的3个作业船队捕捞同一种群时，其渔业资源动态模型表示如下:

式中，Y1(t)、Y2(t)、Y3(t)、f1(t)、f2(t)、f3(t)分别表示中国大陆船队、中国台湾船队及日本船队的产量和捕捞努力量;q1、q2、q3分别表示中国大陆船队、中国台湾船队及日本船队的可捕系数。由此模型可模拟出西北太平洋柔鱼资源量及作业船队的渔获产量随时间的动态变化。

1．2．3 各船队的渔业利润随捕捞努力量的动态变化

利润方程如下:

式中，π1(t)、π2(t)、π3(t)分别表示中国大陆船队、中国台湾船队及日本船队的利润;c1、c2、c3分别表示中国大陆船队、中国台湾船队及日本船队的单船作业成本;p为柔鱼价格。

1．2．4 模拟不同管理方案下作业船队的动态变化以基准管理方案为标准，改变不同的生物和经济参数，模拟不同管理方案下各船队50a内的作业状况及其渔业资源的动态变化(表2)。

表2 不同管理方案下的参数设置Table 2 Parameters set corresponding to differentmanagement programs

2 结果

2．1 不同管理方案下各船队捕捞努力量及资源量的动态变化

根据捕捞努力量动态变化模型及多船队生物经济模型，模拟了不同管理方案下50a内(1997—2047年)中国大陆船队、中国台湾省船队及日本船队的捕捞努力量及柔鱼资源量随时间的动态变化情况(图 1，图2)。

对各船队50a内捕捞努力量的动态变化进行分析，中国大陆船队投入的捕捞努力量占居绝对优势，其次是日本船队，中国台湾船队最少。在管理方案1下，中国大陆船队在1997—2003年间捕捞努力量逐年增加，达到最大值(6．16万船次)后，开始逐年减少，当减少至4．82万船次后，又开始缓慢增加捕捞努力量，到2037年后捕捞努力量稳定在约5．45万船次;日本船队在1997—2003年间捕捞努力量逐年缓慢增加，当达到最大值(2．31万船次)后，开始逐年减少，当减少至1．52万船次后略有回升，随后捕捞努力量维持在约1．7—1．8万船次间;中国台湾船队在1997—2002年间捕捞努力量略有增加，当到达0．5万船次后，逐年缓慢减少，在2047年时捕捞努力量约为0．3万船次(图1)。其它9种方案的捕捞努力量和资源的动态变化见图1。

对不同管理方案下50a内柔鱼资源量的动态变化进行分析可知，在各方案下，柔鱼渔业资源量的变化趋势大致相同，即在1997—2007年内资源量急剧下降，在2007—2017年间下降到资源量的最低水平，随后资源量处于波动和恢复阶段，最后稳定在一定的资源量水平(图2)。其中，方案2在2007—2017年间资源量接近崩溃，之后随着捕捞努力量的动态调整资源量开始恢复，2042—2047年资源量维持在1．7—2．0万 t间;方案 3、方案 5及方案 7在2037—2047年资源量维持在3万t左右;方案1、方案6、方案8、方案9及方案10在2037—2047年资源量维持在4—5万t间;方案4在2032—2047年资源量维持在较高的水平，约为6万t(图2)。

2．2 不同管理方案下各船队渔获产量及其利润的动态变化

从50a内各船队渔获产量的动态变化来看，各方案下，中国大陆船队的渔获产量最大，日本船队次之，中国台湾船队最少(图3)。不同方案下各船队渔获产量的变化趋势大致相同，即在1997—2007年间各船队渔获产量呈急剧下降趋势，在2007—2012年产量持续缓慢下降并达到最小值，之后随着各船队捕捞努力量的动态调整渔获产量出现波动，最后趋于稳定。中国大陆船队在方案2下，在1997—2002年产量急剧下降，在2007—2022年产量下降到1万t以下，之后产量逐渐增加，当增加到7．4万t后，又有逐年下降趋势，至2047年时其产量约为2万t;其它方案下，中国大陆船队50a内的产量变动趋势基本相似，其中，到2047年时，方案6约为4．2万t，方案1、方案3、方案8及方案10的产量约为3万t，方案4和方案9的产量约为2．5万t，方案5和方案7的产量约为1．5万t(图3)。日本船队在方案4下，到2047年时其产量约为3．2万t，在方案1、方案5及方案7—方案10下，其产量在1．2—1．6万 t间，方案2、方案3及方案5下，其产量在1万t以下，接近于退出该渔业的水平。中国台湾船队，在方案9下，至2047年是产量为约为0．35万t外，其余方案均为接近或直接退出该渔业的水平(图3)。

图1 不同管理方案下各作业船队捕捞努力量随时间的动态变化Fig．1 The variation of fishing efforts for China mainland，Japan and Chinese Taiwan squid－jigging fleets over 50 years under different management program s

图2 不同管理方案下柔鱼资源量随时间的动态变化Fig．2 The biomass variation of Ommastrephes Bartramii over 50 years under differentmanagement programs

图3 不同管理方案下各作业船队柔鱼产量随时间的动态变化Fig．3 The variation of catches for China mainland，Japan and Chinese Taiwan squid-jigging fleets over 50 years under different management program s

图4 不同管理方案下各作业船队捕捞柔鱼的渔获利润随时间的动态变化Fig．4 The variation of fishing profits for China mainland，Japan and Chinese Taiwan squid-jigging fleets over 50 years under different management program s

从50a内各船队利润的动态变化来看，各方案下，1997—2002年各船队均处于盈利状态，且利润逐年急剧递减，其中，中国大陆船队获得的利润最大，日本船队次之，中国台湾船队最小(图4)。在方案1下，中国大陆船队和日本船队在2003—2022年内长期处于亏损状态，在之后的25a内长期在盈利与亏损之间波动，而中国台湾船队则在2002年之后长期处于亏损状态(图4)。在方案2下，中国大陆船队在2002—2026年间长期处于亏损状态，且在2007—2012年内严重亏损，随后长期在盈利和亏损之间波动;日本船队和中国台湾船队则长期在盈利和亏损之间波动。在方案3下，中国大陆船队从2005年之后长期在盈利和亏损之间波动;日本船队在2003年之后长期在盈利和亏损之间波动，而中国台湾船队则从2003年开始长期处于亏损状态。在方案4下，中国大陆船队和中国台湾船队在2002年之后长期处于亏损状态，且中国大陆船队在2007—2012年间严重亏损，而日本船队则在2005—2017年间处于亏损状态，在随后的30年内长期处于盈利状态。在方案5下，中国大陆船队和日本船队在2002年之后长期处在盈利和亏损之间波动，而中国台湾船队在2002年之后长期处在亏损状态。在方案6下，中国大陆船队在2003年之后长期处在盈利和亏损之间波动，日本船队和中国台湾船队则在2003年之后长期处于亏损状态。在方案7下，中国大陆船队和日本船队在2003年之后长期处在盈利和亏损之间波动，到2027年后为盈利阶段，日本船队获得的利润略高于中国大陆船队，而中国台湾船队在2002年之后长期处于亏损状态。在方案8下，中国大陆船队和日本船队在2003年之后长期处在盈利和亏损之间波动，而中国台湾船队在2000年之后就长期处于亏损状态。在方案9及方案10下，中国大陆船队、中国台湾船队及日本船队均在2003年之后长期处在盈利和亏损之间波动(图4)。

2．3 不同管理方案下柔鱼渔业短期及长期累计效益分析

不同管理方案下累计前10a(1997—2007年)的产量及利润，中国大陆船队在方案6下的累计产量最高，约为 99．7 万 t，方案 5 最低，约为 56．3 万 t，方案6获得的累计利润最大，约为58．3亿元，方案4最小，约为20．2亿元;中国台湾船队在方案9下的累计产量最高，约为7．2万 t，方案2最低，约为2．0万t，在方案9下获得的累计利润最大，约为4．1亿元，方案8最小，约为－1．4亿元;日本船队在方案4下的累计产量最高，约为43．1万t，方案2最低，约为20．7万t，在方案7下获得的累计利润最大，约为25．0亿元，方案2最小，约为3．3亿元。累计3个作业船队前10a(1997—2007年)的总产量及总利润，在方案6下累计总产量及利润最高，分别为134．4万t和70．8亿元，方案2最低，分别为88．5万 t和31．6亿元(表3，表4)。对前30a(1997—2027年)和前50a(1997—2047年)的累计产量及利润详见表3和表4。

表3 不同管理方案下各船队短期、中期及长期的累计产量/万tTable 3 The cumulative production of each squid jigging fleet in short，medium and long-term under differentmanagement programs

表4 不同管理方案下各船队短期、中期及长期的累计利润/亿元Table 4 The cumulative profits of each squid jigging fleet in short，medium and long－term under differentmanagement program s

3 讨论与分析

3．1 柔鱼资源开发现状

中国大陆、日本及中国台湾省是西北太平洋柔鱼主要的生产国家和地区。1993年全面禁止流刺网作业后，主要作业方式以鱿钓为主，年产量基本上在10—20万 t间［1］。其中中国大陆船队 2000—2008年间年产量基本上稳定在8—10万t间，但是2009年之后年柔鱼产量急剧下降，约为5万t;从捕捞努力量来看，1996年约为4．44万船次，之后逐年增加，至1999年达到最大值，约为6．46万船次，之后捕捞努力量呈减少趋势，2007年之后明显减少，且CPUE也有明显的下降。中国台湾船队1995—1999年柔鱼年产量约为2万t，其中1998年达到最大值(3．48万t)，之后产量急剧下降，至2006年后年产量在1万t以下;从捕捞努力量来看，1996年为4478船次，之后逐年增加，至1998达到最大值，约为1．08万船次，之后捕捞努力量大幅减少。日本为大型专业鱿钓作业船队，1993年以后其年产量不足1万t，至1998年产量增加到5．36万t，之后其柔鱼产量明显下降，年均产量不足2万t;从捕捞努力量来看，1996年约为1．44万船次，1998年达到最大值，约1．5万船次，之后捕捞努力量呈下降趋势。近年来，由于中国在西北太平洋的柔鱼产量急剧下降，且CPUE出现下降趋势，结合历年中国大陆鱿钓船队在西北太平洋海域生产的渔获产量及其变化情况［3］，可以初步判断该资源可能已处于充分利用的状态，但尚未遭受过度捕捞，与陈新军等［20］和曹杰等［21］的研究结果相一致。因此，制定柔鱼渔业管理措施时，需要综合考虑生态效益、经济效益和社会效益等诸多方面的因素，以确保西北太平洋柔鱼资源的可持续利用。

3．2 不同管理方案的模拟分析

通过对不同管理方案50a内各船队作业情况的动态模拟，从捕捞努力量、产量及利润等方面来看，在方案1(基准方案)中，各船队的作业情况几乎与实际渔业相符，中国大陆船队捕捞努力量占居绝对优势，约为日本船队的3倍，日本船队居中，而中国台湾船队最少，且长期呈递减趋势，直至最后退出渔业;方案4中，各船队能够形成较好的良性竞争，日本船队的捕捞努力量最终接近并且可能超过中国大陆船队，中国台湾船队也能保持较好的捕捞努力量的投入，且至2047年时该方案柔鱼资源量最高，约为6万t。方案9中，中国大陆船队仍然占据主导地位，日本船队次之，中国台湾船队最少，但捕捞努力量逐年呈递增趋势，且能获得较好的产量及利润。一般而言，对于多个不同国家或地区的船队同时捕捞同一种渔业资源时，由于其捕捞能力及作业成本不同(捕捞能力越大其作业成本越高)，在渔业资源的最初利用阶段，捕捞能力大的船队占据优势，在公开入渔的情况下，资源量将逐步减少，并导致捕捞能力大的船队退出渔业，最终被作业成本低的船队所替代。因此，在柔鱼资源优化配置过程中，需综合考虑日本、中国大陆及中国台湾省等各作业船队的实际情况，在确保各船队能获得相应的生产效益的同时，也要确保柔鱼资源免遭过度开发。

就长期效益而言，通过对50a的模拟结果可知，方案1(基准方案)下的累计总产量及利润均中等偏上，分别约为296．4万t和33．1亿元，其中，中国大陆船队和日本船队能够获得较好的效益，而中国台湾船队在中长期呈现亏损状态，最终可能会退出渔业;方案4的累计总产量最高，达到349．6万t，但其总利润较低，约为14．9亿元，该方案下，日本船队获得了较好的利益，但牺牲了中国大陆船队和中国台湾船队的中长期利益，中国大陆船队和中国台湾船队在中长期均呈现亏损状态;方案6的累计总产量不是最高，约为329．6万t，其总利润却达到了最大值，约为50．2亿元，该方案下，中国大陆船队获得了的经济利益最高，但牺牲了日本船队和中国台湾船队的长期利益;方案9的累计总产量和总利润均为中等，分别约为289万t和32．4亿元，方案10的累计总产量和总利润均为中等偏上，分别为295．2万t和35．4亿元，这两种方案下均兼顾了各个船队的利益，但方案10下中国台湾船队获得的中长期效益较低。

3．3 柔鱼渔业资源管理措施的探讨

通过模拟10种方案下各船队50a内柔鱼渔业作业状况及其渔业资源的动态变化，根据模拟结果，综合考虑不同国家及地区柔鱼渔业的生态效益、经济效益及社会效益等管理目标，并结合模拟的短期和长期效益等，来科学制定柔鱼渔业的管理措施。

在渔业生产的实际过程中，各国船队或渔业企业均以追求渔业利润的最大化为目标。在柔鱼渔业管理过程中，也不能以牺牲某一船队的利益来换取另一船队的利益，需要协调不同国家或地区的作业船队之间相互利益，使之达到一定的平衡，因此，建议以方案9(提高中国台湾船队的捕捞系数)作为柔鱼渔业的参考管理目标，可以兼顾各作业船队的经济利益和社会效益。

从柔鱼资源优化配置的角度来看，既要使各国船队获得较好的渔业利润，又能使柔鱼资源免遭过度捕捞，保持较好的资源量水平，在模拟50a内资源量的动态变化过程中，至25a后方案4的资源量水平保持最好，约保持在6万t以上，因此，建议以方案4作为参考管理目标，并在此基础上，对方案4进行适当优化，即提高中国大陆船队作业成本，同时适当降低日本船队的可捕系数，可以确保柔鱼资源量保持在更高的水平。同时，建议组建西北太平洋柔鱼渔业国际管理组织，协调管理各国船队的渔业活动，共同开发和管理柔鱼资源，确保该资源的可持续利用。

本文应用的多船队动态生物经济模型主要是针对单一种群的渔业资源开发的动态模拟，由于柔鱼是短生命周期种类，其资源量极易受到海洋环境波动的影响［4，22-25］，本研究中没有考虑环境变化对柔鱼资源开发的影响。渔业资源开发是一个综合系统，在渔业资源生物经济模型的研究过程中需要考虑的因子也越来越多，多鱼种、多船队、海洋环境因子以及社会效益、价格和成本变动等因素都被考虑到了渔业资源优化配置的模型中，从而逐渐发展成为一个复杂的生物经济社会综合模型。因此，需要充分掌握柔鱼资源生物学、生态学、经济学及社会统计等数据，利用计算机模拟开展西北太平洋柔鱼资源生物经济学模型及其资源优化配置的研究。

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