武莲港人工鱼礁的资源养护效果

陈 治，王海山，叶 乐，李由明

(海南热带海洋学院 崖州湾创新研究院，海南 三亚 572022)

0 引言

人工鱼礁通常被定义为特定水域内人为放置的构造物[1-2]，其目的是改善水域中水生生物的栖息场所、调控和优化水域生态环境，为鱼类等水生生物提供索饵、庇护、生长、发育和繁育生殖的条件，增加渔业资源种类和生物量[3]2。我国真正意义上的人工鱼礁研究始于20世纪70 年代后期[3]5。目前山东、广东、海南等沿海地区均进行了大量鱼礁投放实验和建设活动。虽然国内已有结果普遍支持“人工鱼礁有利于渔业资源增殖”这一观点[4-6]，但日本、韩国等部分研究结果却认为受投放规模、人类活动、海域环境等多方面因素的制约，人工鱼礁的实际诱鱼作用有限[7-9]。因此，人工鱼礁资源养护效果不能一概而论，需要根据具体情况做调查分析。

由于过度捕捞、水体污染、港口施工等原因，海南省临高县武莲港出现了比较明显的滨海湿地丧失、生物资源损失等生态问题[10]。为了恢复本区域海洋生物资源和生态系统服务功能，临高县海洋与渔业局等有关部门陆续采取了投放人工鱼礁和增殖放流等主流修复措施。然而，上述措施在武莲港的开展时间尚短，其资源养护效果尚不得而知。为了评估临高县武莲港人工鱼礁资源养护效果，为下一步港内海洋生物资源的科学管理和合理开发提供政策制定依据，本研究对武莲港人工鱼礁区进行了渔业资源生物调查。

1 材料与方法

1.1 调查站位和采样方法

鱼礁区总面积为21公顷，区域内布设8块单位鱼礁(表1、图1)。由于人工鱼礁区内鱼礁的存在，不宜使用拖网进行调查(会破坏鱼礁和渔网)，因此根据单位鱼礁位置，本研究同时采用三重底层定置刺网(以下简称刺网)和笼壶进行物种调查。调查时间为2022年7月6—8日。

刺网调查：鱼礁区和对照区各放置刺网3张，放置4 h(图1)。鱼礁区刺网编号分别为TC1、TC2和TC3，对照区刺网编号分别为DC1、DC2、DC3。刺网规格为40 m × 3.5 m，内层和外层网衣的网目尺寸分别为55 mm和220 mm。

笼壶调查：采用倒须笼渔具，网衣尺度为0.264 m2×0.210 m、最小网目尺寸30 mm。笼壶采用钢筋作为框架，制成圆柱体，外包聚乙烯网片，周边开3个横向扁平入鱼口，笼体中悬挂新鲜饵料。每一调查站位由一条干绳结绑10条支绳，每条支绳结系一个笼，干绳两端用石头定置于水底，诱集捕捞对象进入而捕获。笼壶调查共布设8个调查站位，其中4个调查站位设置在鱼礁区范围内(T2、T4、T6、T8)，剩余4个调查站位设置在鱼礁区附近海域(D2、D4、D6、D8)(图1)。笼壶放置12 h。

表1 鱼礁区及对照区的鱼礁位置

D1～D8和T1～T8为调查站位；DC1～DC3和TC1～TC3为刺网编号。图1 单位鱼礁、刺网及笼壶位置示意图

1.2 物种测量指标

现场对全部渔获物进行种类区分和生物学参数简单测定。除中国鲎(Tachypleustridentatus)等保护物种外，其余样品全部带回实验室进行分析，包括测量体长、胴长、头胸甲长、头胸甲宽、体质量、尾数等，所有渔获样品根据《南海鱼类志》[11]、《海南主要水生生物》[12]、《日本鱼类检索》[13]等参考资料进行鉴定，长度测量精确到毫米(mm)，质量测定精确到0.1 g。

1.3 数据统计分析

根据物种鉴定和测量结果，统计鱼礁区及对照区刺网和笼壶调查的种类组成与数量分布、主要渔获种类质量组成和数量组成、渔获种类的个体大小、多样性水平、单位捕捞努力量渔获量(CPUE)等状况。具体分析如下。

1.3.1多样性分析

用丰富度指数(Margalef richness index，D)、Shannon-Wiener多样性指数(H′)、均匀度指数(Pielou index，J′)对渔业资源生物的群落结构特征进行分析。

①丰富度指数

D=(S-1)/log2N，

其中：S为样品中的物种总数；N为样品中的生物个体总数。

②多样性指数

其中：Pi为ni/N；ni为样品中第i种生物的个体数；S为样品中的物种总数。

③均匀度指数

J′=H′/Hmax，

其中：H′为种类多样性指数值，Hmax为log2S；S为样品中的物种总数。

1.3.2 优势种分析

优势物种分析用相对重要性指数(index of relative importance，IRI)，其计算公式为

IRI=(Ni%+Wi%)×Fi%，

其中：Ni%为某一物种的个体数在总渔获数量中所占数量百分比；Wi%为某一物种的质量在总渔获量中所占的质量百分比；Fi%为某一物种在所有调查站位中出现的频率。定义IRI>1 000的物种为优势种。

1.3.3 资源密度分析

渔业资源密度采用单位捕捞努力量渔获量(CPUE)来分析。刺网和笼壶的单位捕捞努力量渔获量为每小时每网次的渔获质量，单位为g·wet-1·h-1。

1.3.4 差异显著性检验

所有的数据进行差异显著性检验，采用统计软件SPSS 20.0中的单因素方差分析(One-way ANOVA，Tukey氏检验)比较鱼礁区和对照区的各项指标(丰富度指数、多样性指数、均匀度指数和CPUE等)的差异，其中P<0.05表示差异显著性水平，P<0.01表示差异极显著性水平[14]。

2 结果与分析

2.1 种类组成

鱼礁区和对照区的种类比较见附表A1。

“刺网+笼壶”调查结果：两个调查区的生物种类共计41种，其中鱼礁区的种类数为36种，对照区的种类数为30种，鱼礁区比对照区多出6种。鱼礁区独有种类共11种，其中鱼类占绝大多数(9种)，甲壳类和贝类各1种。然而，可能由于调查航次较少等原因，有5种生物仅出现于对照区，其中鱼类3种，甲壳类2种(图2)。

生物种类图2 基于“刺网+笼壶”调查方式的生物种类数比较

刺网调查结果：两个调查区的生物种类共计30种，其中鱼礁区的种类数为27种，对照区的种类数为20种，鱼礁区比对照区多出7种。鱼礁区独有种类共10种，其中鱼类占绝大多数(8种)，贝类和棘皮类各1种。有3种生物仅出现于对照区，全部为鱼类(图3)。

生物种类图3 基于刺网调查方式的生物种类数比较

笼壶调查结果：两个调查区的生物种类共计20种，其中鱼礁区的种类数为18种，对照区的种类数为17种，鱼礁区比对照区多1种。鱼礁区独有种类共3种，其中甲壳类2种、棘皮类1种；对照区独有种类共2种，鱼类和甲壳类各1种(图4)。

生物种类图4 基于笼壶调查方式的生物种类数比较

2.2 物种多样性

基于刺网和笼壶两种调查方式的物种多样性结果见表2和表3。

刺网调查结果：鱼礁区和对照区各站位的物种数分别为14～17(15.33±1.53)和9～12(10.67±1.53)，两调查区之间存在显著差异(P=0.02，F=14)，鱼礁区物种总数是对照区物种总数的1.35倍；鱼礁区和对照区各站位的丰富度指数分别为2.32～2.77(2.48±0.25)和1.66～1.93(1.83±0.15)，二者存在显著差异(P=0.02，F=14.97)，鱼礁区丰富度指数平均值是对照区丰富度指数平均值的1.36倍；鱼礁区和对照区各站位的多样性指数分别为2.49～3.03(2.70±0.24)和2.08～2.23(2.16±0.06)，二者存在显著差异(P=0.04，F=9.26)，鱼礁区多样性指数平均值是对照区多样性指数平均值的1.30倍；鱼礁区和对照区各站位的均匀度指数分别为0.64～0.74(0.69±0.04)和0.61～0.66(0.64±0.03)，二者不存在显著差异(P=0.19，F=2.37)，鱼礁区均匀度指数平均值是对照区均匀度指数平均值的1.08倍(表2，图5)。

表2 各站位基于刺网调查结果的物种多样性

指数图5 基于刺网调查结果的物种多样性比较

笼壶调查结果：鱼礁区和对照区各站位的物种数分别为12～14(12.75±0.96)和6～11(8.5±2.38)，二者存在显著差异(P=0.02，F=10.97)，鱼礁区物种总数是对照区物种总数的1.06倍；鱼礁区和对照区各站位的丰富度指数分别为2.34～2.94(2.65±0.25)和1.67～2.59(2.06±0.39)，二者存在显著差异(P=0.04，F=6.49)，鱼礁区丰富度指数平均值是对照区丰富度指数平均值的1.29倍；鱼礁区和对照区各站位的多样性指数分别为3.28～3.62(3.44±0.16)和2.50～3.09(2.81±0.29)，二者存在极显著差异(P=0.007，F=15.21)，鱼礁区多样性指数平均值是对照区多样性指数平均值的1.22倍；鱼礁区和对照区各站位的均匀度指数分别为0.68～0.84(0.76±0.07)和0.59～0.71(0.63±0.06)，二者存在显著差异(P=0.02，F=9.46)，鱼礁区均匀度指数平均值是对照区均匀度指数平均值的1.21倍(表3，图6)。

表3 (续)

指数图6 基于笼壶调查结果的物种多样性比较

2.3 单位捕捞努力量渔获量

刺网调查结果：鱼礁区和对照区的CPUE值分别为：124.73～189.34(154.29±32.65)g·wet-1·h-1和81.48～102.43(88.97±11.68)g·wet-1·h-1，二者存在显著差异(P=0.03，F=10.64)，鱼礁区的CPUE平均值是对照区CPUE平均值的1.73倍(图7)。

笼壶调查结果：鱼礁区和对照区的CPUE值分别为：14.23～20.14(17.34±2.42)g·wet-1·h-1和8.77～15.01(12.81±3.91)g·wet-1·h-1，二者存在显著差异(P=0.04，F=8.73)，鱼礁区的CPUE平均值是对照区CPUE平均值的1.35倍(图7)。

调查方式图7 鱼礁区和对照区的单位捕捞努力量渔获量比较

2.4 优势种情况

定义IRI>1 000的物种为优势种。刺网调查结果：鱼礁区优势种为黄斑篮子鱼(Siganuscanaliculatus)(IRI=5 789.41)、中华单角鲀(Monacanthuschinensis)(IRI=1 673.50)；对照区优势种为黄斑篮子鱼(IRI=8 783.50)、中华单角鲀(IRI=2 106.59)、日本蟳(Charybdisjaponica)(IRI=1 147.44)。对照区前两位优势种均值是鱼礁区前两位优势种均值的1.46倍数。笼壶调查结果：鱼礁区优势种为日本蟳(IRI=2 743.13)、远海梭子蟹(Portunuspelagicus)(IRI=1 530.44)、逍遥馒头蟹(Calappaphilargius)(IRI=1 374.13)；对照区优势种为远海梭子蟹(IRI=3 560.31)、日本蟳(IRI=2 109.25)、红星梭子蟹(Portunussanguinolentus)(IRI=1 966.95)和口虾蛄(Oratosquillaoratoria)(IRI=1 674.51)；对照区前两位优势种均值是鱼礁区前两位优势种均值的1.33倍。刺网调查结果和笼壶调查结果均表明，对照区物种更单一(前两位优势种均值更大)，鱼礁区多样性更高(前两位优势种均值更低)。

3 讨论

陈勇等[15]采用手线钓和定置网法连续3年对獐子岛海洋牧场深水鱼礁区投礁后的渔业资源状况进行了调查评估。调查结果显示鱼礁区大泷六线鱼(Hexagrammosotakii)的尾均体质量为非鱼礁区的9.36倍，渔业资源养护效果显著。张虎等[16]为了探讨海州湾人工鱼礁投放后鱼礁区的渔业资源养护情况进行了6个航次的调查。调查结果表明：人工鱼礁投放后，海州湾鱼礁区多样性指数和丰富度指数均有所增加；鱼礁区CPUE值比投礁前增加1倍左右，其中鱼类的CPUE值增加最多；鱼礁区比对照区相对应时期的CPUE值要高许多，优势资源种类也有一定的变化。本研究结果与上述结论类似：刺网和笼壶调查结果显示，武莲港鱼礁区的渔业生物种类数、平均资源量均大于对照区。多样性指数与物种总数、个体数量等的分布密切相关，可在一定程度上反映物种的多样性以及分布的均匀性。鱼礁区的渔业生物种类数、丰富度指数和多样性指数均显著高于对照区，其中：丰富度指数分别是对照区的1.36(基于刺网)和1.29(基于笼壶)倍，多样性指数分别为1.30(基于刺网)和1.22(基于笼壶)倍。人工鱼礁投放后，鱼礁区的物种总数是对照区的1.20倍，渔业资源密度是对照区的1.73(基于刺网)和1.35(基于笼壶)倍，鱼类的物种总数是对照区的1.43倍。通过对比分析可以看出，武莲港人工鱼礁在修复渔业资源方面起到了积极的作用。

此外，武莲港鱼礁区独有物种数是对照区独有物种数的2.2倍，这也表明一些数量较少的少见种或罕见种(如中国鲎Tachypleustridentatu)更易在鱼礁区找到适宜的生存环境[3]86。这与多样性、CPUE分析结果一致。进一步分析发现，鱼礁区11种独有物种中，鱼类占绝大多数(9种，占比高达81.82%)；而对照区5种独有物种中，鱼类占60%(3种)。表明人工鱼礁对鱼类资源的诱集和养护效果更显著。根据物种习性可知，本次调查中鱼礁区独有鱼类(大斑石鲈Pomadasysmaculatus、伏氏眶棘鲈Scolopsisvosmeri、褐菖鲉Sebastiscusmarmoratus和马拉巴石斑鱼Epinephelusmalabaricus等)广泛分布于海南近海区域，不仅均为近底层鱼类，而且普遍喜栖息于珊瑚礁及近岸岩礁区域[17-20]。本次调查中，原有人工鱼礁区及对照区海底表层底质为粉砂或粗砂。而投放人工鱼礁后，对原有栖息地进行了改造，为鱼类营造了类似珊瑚礁或岩礁的栖息环境。这可能是吸引恋礁型鱼类进入鱼礁区的原因之一，也表明人工鱼礁能够改造礁区生态环境。

本研究中调查方式和次数有限，不仅未能统计人工鱼礁区与对照区浮游生物的差异，而且也欠缺水质、底栖生物、藻类附着效果等方面的数据，因此本研究未能全面考察武莲港人工鱼礁的生态环境和生物资源养护效果。后续研究中，应进一步补充调查手段、扩大调查规模。