黄海海水温度月变化与鲑鱼养殖的适应性❋

刘 雪， 王祥东❋❋ ， 李广雪， 刘世东 ， 仲 毅

(1. 中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室，山东 青岛 266100； 2. 青岛蓝色地球大数据科技有限公司，山东 青岛 266400； 3. 中国海洋大学环境科学与工程学院，山东 青岛 266100 )

鲑鱼(Oncorhynchus)营养价值丰富，肉质鲜美，含高蛋白、高不饱和脂肪酸、是世界三大养殖鱼类之一，海水鱼类养殖中，半数以上产量来自鲑鱼[1]。鲑鱼生态现象复杂，分为降水型和淡水型，其中又包含不同的生态类群，每种生态类群生长于不同的水域，多数为海、淡水洄游类型。鲑鱼属于肉食性鱼类，对蛋白和脂肪的利用率较高。然而鲑鱼属冷水性鱼，喜生活在含氧丰富、清凉、流动、无污染的水域，只水温条件就给养殖技术带来了很大的难题。鲑鱼的生长最适宜水温是8～18 ℃，20 ℃以上代谢、抗病力降低，25 ℃以上会很快死亡[1]。鲑鱼没有明显的生长水温下限，只要水不结成冰就能摄食生长。我国虽然有良好的冷水资源和众多养殖场，但实际养殖产量只有1.6万t，不足全球鲑鳟鱼产量的1%，每年尚需进口1万t以上的鲑鱼以满足市场基本需求[2]，因而急需提高鲑鱼养殖技术和产量。本文针对山东省目前提倡的海洋牧场计划，对适于鲑鱼生长的水温地域进行了研究，希望对鲑鱼的养殖提供参考，推动我国海洋牧场冷水性鱼类养殖产业的健康发展。

1 研究背景

黄海中下层水体具有世界罕见的夏季冷水团，温度范围一般在5～12 ℃之间[3]。在黄海，有3个冷水团，北黄海冷水团1个和南黄海冷水团2个，北黄海冷水团比较稳定，南黄海的冷水团变化较大[4]，会出现南北方向的摆动[5]。关于黄海冷水团形成的机制，赫崇本等[6]对黄海冷水团的形成机制及其性质进行了研究，并提出黄海冷水团水是冬季在黄海本地形成。邱道立等、任慧军和詹杰民、于非等、鲍献文等、姚志刚等、李建超等[4, 6-17]利用不同调查资料或模式结果，对黄海冷水团的季节变化及其消长过程进行了分析，基本确定了黄海冷水团春季形成、发展，夏季成熟，秋季衰退，冬季消失的特点。李广雪等、Ma等[18-20]对中国东部海域环流机制进行了研究，并总结了东中国海的环流特点，环流是控制黄海海水温度的变化的关键因素之一。

2017年，董双林教授科研团队培育的三文鱼苗已在岚山区万泽丰海洋牧场试养成功，标志着黄海冷水团三文鱼养殖项目取得阶段性成果[21]。本文以此为背景，深入探讨了1907—1986年以来黄海海表温度以及黄海底部冷水团的范围变化情况，希望为海洋牧场养殖鲑鱼提供参考，也为以后三文鱼的深水养殖提供参考。

2 研究区域

本文的研究区域是黄海，如图1所示。黄海是西太平洋最大的边缘海之一，位于中国大陆与朝鲜半岛之间。是一个近似南北向典型的海域。它在西北以辽东半岛南端老铁山角与山东半岛北岸蓬莱角连线为界，与渤海相联系，南以中国长江口北岸启东嘴与济州岛西南角连线为界，与东海相连。黄海南北跨度约 870 km，东西跨度约为556 km，总面积达38万km2，平均水深约为 44 m，最大水深达140 m[22]。

图1 研究区域

3 数据来源及方法

3.1 数据来源

本次研究数据来自渤海、黄海、东海-海洋图集(水文分册)，该图集中的水温数据是收集了1907—1986年的实测数据所统计的平均值[23]。数据包括1907—1986年间的148 779站次的数据，其中1954年以后的资料为126 738站次，该数据量足以说明底层水温的规律性特征。本文仅使用了该数据集中的表层温度和底层温度数据。

3.2 数据处理方法

利用surfer软件，对获得的海洋图集的数据进行数字化、温度分类显示，再利用arcgis软件将海表和海底温度所需范围画出并进行分析。

4 结果与讨论

根据鲑鱼生长的水温条件，将海水温度8～18 ℃的海域作为适宜窗口，温度18～25 ℃的海域作为休眠窗口，温度大于25 ℃的海域为死亡窗口。

4.1 黄海海表面温度变化与鲑鱼养殖窗口(见图2和3)

1月，适宜窗口占据了南黄海的大部分区域，分布在南黄海的中部、东部和南部。

2月，适宜窗口分布在50 m等深线以深济州岛西部的海域，整个黄海海域的海表温度集中在0～8 ℃之间，该月份休眠窗口和死亡窗口均不存在。

从3月的海表温度分布来看，适宜窗口的分布与2月的分布相近，8 ℃等温线有向北移动的趋势，在西朝鲜湾出现了较大的0 ℃以下的海域。该月份休眠窗口和死亡窗口均不存在。

从4月的海表温度图来看，适宜窗口的范围开始扩大，主要分布在8 ℃等温线以南的南黄海海域，该月份休眠窗口和死亡窗口都不存在。

从5月的海表温度图可以看出，除了西朝鲜湾和江华湾的部分区域，黄海海域都属于适宜窗口，休眠窗口和死亡窗口不存在。

从6月的海表温度图可以看出，适宜窗口主要分布在北黄海，休眠窗口主要分布在南黄海，死亡窗口不存在。

从7月的海表温度来看，除北黄海东部沿岸的小片区域，黄海海域几乎都处于休眠窗口，在南黄海的西南部出现了死亡窗口。

从8月的海表温度来看，该月份没有适宜窗口，休眠窗口主要分布在北黄海海域，死亡窗口主要分布在南黄海海域。

从9月的海表温度图来看，没有适宜窗口分布；休眠窗口占据了黄海的大部分海域；该月份的死亡窗口主要分布在苏北近岸一带。

从10月的海表温度图可以看出，适宜窗口主要分布在北黄海的东部和西部的近岸；休眠窗口占据了黄海的大部分海域；该月份死亡窗口在黄海不存在。

11月的海表温度分布规律比较明显，几乎整个黄海的海表温度都在8～18 ℃之间，没有死亡窗口，只有位于南黄海南部的小部分海域分布着一点休眠窗口。

12月的海表温度图可以看出，适宜窗口占据了黄海的整个海面，该月份没有休眠窗口，也没有死亡窗口。

由于鲑鱼生长没有固定的下限水温，只要海面不结冰，8 ℃以下鲑鱼都可以存活[1-2]，但这不是最适宜的温度，因此本文不再进行分析研究。

图2 黄海海表温度分布图

(图中白色是8 ℃以下的范围。The white in theFigure is the range below 8 ℃.)图3 黄海海表各窗口分布图

4.2 黄海底层温度变化与鲑鱼养殖窗口(见图4和5)

从海洋图集的底层温度数据可以看出，一年中的1月、2月和3月黄海的底层温度主要在5～12 ℃之间，海表温度主要集中在0～8 ℃之间，表-底温度相差不大，黄海冷水团没有形成，在海表面，鲑鱼养殖的适宜窗口仅在黄海南部接近东海的区域分布，然而此时南黄海的底层温度却在8～12 ℃之间，该底层温度最适合鲑鱼的生长。

从4月开始，不管是在海表还是海底，8 ℃等温线开始北移，这意味着鲑鱼生长的适宜窗口在扩大，适宜窗口覆盖了南黄海的大片区域。

5月黄海冷水团的雏形已经形成，冷水团雏形主要分布在北黄海和南黄海的东部和西部，海底温度主要集中在5～12 ℃之间，在南黄海西部的海底，依然有大片海域的海温适合鲑鱼的生长。此时黄海的海表温度主要集中在8～16 ℃之间，除西朝鲜湾的部分海域， 黄

图4 黄海底层温度分布图

(图中白色是8 ℃以下的范围。The white in theFigure is the range below 8 ℃.)图5 黄海底层各窗口分布图

海的海表面都被适宜窗口覆盖，都适合鲑鱼的养殖。

6月黄海底层低温水体面积较大，它占据了北黄海以及南黄海的大部分区域，此时南黄海的海表温度已经不再适合鲑鱼的生长，只有北黄海的海表存在着鲑鱼生长的适宜窗口。该月份水温最适合鲑鱼生长的海域在北黄海的海表和除沿岸附近的整个黄海的底部海域。

7和8月，鲑鱼生长的适宜窗口已经退出了黄海海面，海面充斥着大面积的休眠窗口和死亡窗口，然而此时的黄海冷水团发育正旺盛，黄海的海底水温主要集中在8～18 ℃，仅在苏北沿岸附近存在小范围的休眠窗口和死亡窗口。该海域的水文条件提供了鲑鱼生长的最佳海域。

9和10月，黄海冷水团的范围开始缩小，但是在黄海的海底依然大范围存在，主要分布在北黄海和南黄海的中部以及山东半岛南部的黄海海域，该区域依然是鲑鱼生长的适宜窗口。在苏北近岸的海底海域，存在着部分不适宜鲑鱼生长的海域。而此时9月的海表面，除朝鲜半岛西侧的小范围海域适合鲑鱼生长外，黄海的大部分海域皆为休眠窗口。10月，在北黄海和南黄海的北部海表面出现了鲑鱼生长的适宜窗口，此时北黄海和南黄海中东部的的表层和底层都存在适合鲑鱼生长的海域。

11月，黄海冷水团的范围继续缩小，分布在北黄海和南黄海的中部，此时的黄海海表面已经恢复到了适宜窗口的时代，休眠窗口和死亡窗口完全退出了黄海海表面。

12月，黄海冷水团消失，但是黄海海底的水温条件却可以为鲑鱼的生长提供最佳的场所。而此时黄海的海表温度显示，鲑鱼生长的最佳水温条件在南黄海中部，以及山东半岛南部的黄海海域。

将黄海底层低温水体的范围进行叠加也可以发现(见图6)，冷水团的位置有3个中心， 分别位于北黄海中部、南黄海的东部和西部，而且也可以看出，北黄海的中心相对稳定，南黄海的西部中心伴随月份的不同范围会发生较大变化，而南黄海东部中心相对稳定。

图6 黄海底层低温水体分布范围的月变化图

将北黄海和南黄海的各个窗口期进行对比，结果见表1和2。

表1 北黄海适宜窗口、休眠窗口和死亡窗口一年中出现月份

注：存在√，不存在×。Note：Existence √; Inexistence ×.

①Month；②Suitable window；③Dormancy window；④Death window；⑤Surface；⑥Bottom

表2 南黄海适宜窗口、休眠窗口和死亡窗口一年中出现月份

注：存在√，不存在×。Note：Existence √; Inexistence ×.

①Month；②Suitable window；③Dormancy window；④Death window；⑤Surface；⑥Bottom

综上所述，黄海冷水团为鲑鱼度夏提供了适宜的场所[26]，同时北黄海的冷水团位置相对稳定，南黄海的冷水团位置变动较大，因此北黄海的冷水团比较适合鲑鱼度夏。此外，黄海海域中，相较于北黄海，南黄海在一年中适宜窗口出现的时间最长，但也是休眠窗口和死亡窗口出现时间最长的海域。还有，在适宜窗口期，一年之中，除了6—9月，北黄海的表底温差不大，由于鲑鱼是冷水性鱼类，需要低温环境，作者认为，从水温条件来看，该海域更适合鲑鱼的养殖。

4.3 养殖鲑鱼最佳位置的讨论

根据以上结果，遵循以下8种原则在黄海海域筛选出基于海洋温度的养殖鲑鱼的最佳位置：1、表层适宜窗口出现的月份时间越长越好；2、表层适宜窗口出现的月份连续性越高越好；3、表、底层适宜窗口位置重叠一起最好；4、表、底层适宜窗口联合出现的月份时间越长越好；5、养殖位置不变最好；6、距离死亡窗口越远越好；7、距离陆地越近越好；8、水深越浅越好。

将已获得的黄海的海表适宜窗口和海底适宜窗口进行叠加分析发现，全年在海面上，8月和9月没有适宜窗口，而在海表面的其他10个适宜窗口月份不存在共同相交的位置，相交点最多的位置有8个月份相交(月份分别是11、12、1、2、3、4、5和6月)，位于济州岛北部、朝鲜半岛的南部的海域，中心位置在126.3°E，34°N左右以及中心位置大约位于123°E,33.8°N的海域(见图7)。7个月份(1、2、3、4、5、11和12月)相交的位置也在该位置附近，包括了8个月份相交的部分。6个月份相交的部分有2种情况：5、6、7、10、11和12月相交的部分；11、12、1、2、3和4月相交的部分，该部分与7个月相交的部分重合。5个月相交的部分也有2种情况：5、6、10、11和12月相交的部分(见图7中5个月相交部分一)；6、7、10、11和12月相交的部分(见图7中5个月相交部分二)。

海表面4个月相交的位置，意味着，该位置一年当中有8个月需要生活在海底或者需要人工干预温度，这与该研究的初衷相悖，所以不再进行讨论。

海底养殖鲑鱼是一种辅助鲑鱼度夏的手段。从海底的适宜窗口分布来看，在海底存在一块全年每个月份共同相交的部分，如图7所示，分布在南黄海东南部，西侧已经越过124°E以西，是深水养殖鲑鱼的最佳位置。从图中可以看出，海底共同相交的部分与海表8个月、7个月和6个月相交的部分有一共同的重叠部分。该重叠的部分，就是可以全年养殖鲑鱼的位置，它们中心坐标分别位于126.3°E，34°N附近和123°E，33.8°N附近，面积分别大约6 144.78和1 216.06 km2。虽然济州岛北部的海域靠近陆地，人工干预时方便，但是，该区域经常受到台风的影响，尤其是一年中的7、8和9月[24],因此，位于123°E，33.8°N附近的海域更合适，是养殖鲑鱼的最佳位置。因此，从水温条件来讲，该位置可以作为黄海范围内养殖鲑鱼的最佳位置。

图7 海洋表底适宜窗口重叠分布图

如果考虑在中国渔业水域近岸范围内，选取养殖鲑鱼的最佳位置，需从有5个月相交的部分进行筛选。将该海域分别与海表面相对应的海底适宜窗口范围进行叠加比对分析，并将该部分的海域编号(见图8)。由于2号和3号海域已经超过124°E，因此不再考虑2号和3号海域。研究发现1号海域海表与相应海底适宜窗口重叠的空档期在一年中为1—4月。因此，1号海域的水温条件是养殖鲑鱼的最佳位置，中心坐标位于122.36°E，39°N附近，面积大约9 198.16 km2。

该区域是8～18 ℃海表和海底适宜窗口一年中的重叠部分，因此也不需要考虑北黄海冬季结冰情况。

从海表和海底的死亡窗口的分布来看(见图9)，在海底，死亡窗口位置分布在苏北一带，而在海表面，在7月，死亡窗口充斥着整个海面，8月的黄海，死亡窗口也占据了大片的区域，随处可见。整体上说，苏北一带是全年当中死亡窗口分布时间最长的区域，鲑鱼养殖时务必避开此处。

图8 海表五个月相交部分与相应海底适宜窗口重叠分布图

图9 死亡窗口全年分布图

5 结语

黄海提供了鲑鱼顺利度夏的天然场所—黄海冷水团，黄海冷水团在一年的5月形成，在7月最强盛，在12月消失，在北黄海有一个冷水团中心，位置比较稳定，在南黄海有2个冷水团中心，位置变动较大。

从海表温度来看，在北黄海，一年当中，除8月近岸出现了小范围的死亡窗口，其余月份没有死亡窗口出现。在南黄海，适宜窗口、休眠窗口和死亡窗口位置变动比较频繁。南黄海在一年中适宜窗口出现的时间最长，但不论是表底温差是海表面温度，都变化比较大，在北黄海，一年中适宜窗口出现的时间短，但是表底温差化不大。

在黄海，养殖鲑鱼最适宜温度分布的位置在济州岛的北部和朝鲜半岛南部海域，其中心位置分别位于126.3°E，34°N附近和123°E,33.8°N附近，面积分别为6 144.78 km2左右和1 216.06 km2左右。对于中国来说，养殖鲑鱼最适宜温度分布的位置在辽东半岛南部海域的近岸，中心位置位于122.36°E，39°N附近，面积约9 198.16 km2。在黄海最不适宜养殖鲑鱼的位置位于中国苏北一带。

水温条件是影响鲑鱼养殖的最主要因素之一，寻找水温条件最佳的养殖位置至关重要。本文仅针对鲑科鱼类的水温适应性进行了整体研究，具体种类的鲑科鱼最适水温位置仍需进一步讨论。