适用于数据缺乏渔业的资源评估方法研究进展

开展渔业资源评估研究是制定渔业可持续发展策略的重要前提, 而数据有限是全球渔业资源评估面临的普遍挑战。传统资源评估方法具有数据需求量大、要求高等特点, 无法应用于数据缺乏渔业的资源评估中。数据缺乏方法(data-limited method)可结合少量易获得数据和相关历史生物学信息对渔业资源状况、生物学参考点以及资源量等进行评估, 已经成为全球区域性渔业管理组织和资源评估学者的关注热点。本文在分析数据缺乏资源评估方法文献的基础上, 对近几年开发的数据缺乏评估方法模型结构、模型输入输出、假设以及不确定性来源和分析方法等进行了回顾和归纳, 同时对数据缺乏评估方法未来的研究重点和方向进行了展望。分析认为, 数据缺乏渔业资源评估研究仍处于发展阶段, 若渔获量和体长数据均可用, 则应考虑整合了两种类型数据的模型, 如 LIME (length-based integrated mixed effects, 基于体长的综合混合效应)模型和 SSS (simple stock synthesis, 简化资源整合) 模型。建议今后研究中应加强以下几个方面的工作: (1)积极开展长时间、多海域、全覆盖的渔业资源独立科学调查, 以获得具有代表性的样本数据; (2)对现有数据缺乏模型进一步优化, 综合考虑各种因素对评估结果的影响; (3) 进行完整、准确的基础生物学研究, 获得较为准确的历史生物学信息, 从而降低评估结果的不确定性; (4)开展基于渔获量模型和基于体长模型的模拟测试研究, 提高模型对统计偏差和数据质量问题的包容性。     

鱼类自然死亡系数评估研究进展

自然死亡系数是渔业资源评估中不可或缺的重要参数,其准确度直接决定了资源评估结果的可靠性,进而影响渔业管理策略的制定。本文从生活史参数、标志回捕和年龄结构3个方面列举了国内外自然死亡系数的常用评估方法,讨论了相关方法的优缺点及影响因素,并以犬齿牙鲆(Paralichthys dentatus)和中国近海鱼类为例对比分析不同模型的计算结果。在此基础上,着重介绍了Pauly经验公式在中国近海主要经济鱼类自然死亡系数评估中的应用进展及存在问题。根据渔业资源调查和研究数据现状,认为现阶段使用Pauly经验公式评估中国近海经济鱼类自然死亡系数具有积极作用。     

利用贝叶斯动态产量模型评估印度洋长鳍金枪鱼资源状态

印度洋长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)的生物学信息相对较少, 渔业数据存在较多问题, 致使其资源评估结果仍存在较大的不确定性, 从而影响了渔业管理的科学性。为此, 本研究基于印度洋长鳍金枪鱼的渔业捕捞、标准化 CPUE (catch per unit effort)数据及相关种群假设, 利用贝叶斯动态产量模型对该种群进行了资源评估研究, 结果显示: (1) 渔获量的观测误差对模型参数估计、资源状态的判断及渔业管理具有重要影响, 渔获量观测误差的增大使模型评估的过度捕捞概率上升, 导致总可捕量(total allowable catch, TAC)减少; (2) 动态产量模型形状参数、r 的先验分布和资源丰度指数的选择均会影响资源评估的质量, 本研究显示, Fox 模型的资源评估结果比 Schaefer 模型的评估结果更合理, r 先验分布范围的增大使模型评估的资源状态变好, 使用西南海域标准化 CPUE 时的评估结果相对较好; (3) 设置某些年份的资源量比例(φ、P₂₀₁₇)范围有助于提高数据缺乏下渔业资源评估的质量; (4) 评估结果表明印度洋长鳍金枪鱼发生资源型与捕捞型过度捕捞的概率分别为 34%、50%, 两种过度捕捞同时发生的概率为 32%, 该种群正面临捕捞型过度捕捞的风险; 投影分析显示, 将 TAC 控制在 32658 t (即最后 5 年平均渔获量的 90%)以下时, 印度洋长鳍金枪鱼 10 年后不发生过度捕捞的概率大于 60%。贝叶斯动态产量模型作为一种数据有限的渔业资源评估模型, 适用于印度洋长鳍金枪鱼, 且该模型能较好地考虑参数输入和不确定性因素对资源评估质量、总可捕量估计的影响, 为深入研究印度洋长鳍金枪鱼的资源状态与管理提供了科学依据。     

有限数据渔业种群资源评估与管理——以小黄鱼为例

传统的渔业资源评估方法需以翔实的调查和渔业数据为基础,而现有的大多数种类面临着着渔获量、基础生物学、有效捕捞努力量等数据缺失问题,因此并不适合采用数据需求较高的模型进行评估和管理。面临着渔业资源衰退的严峻形势和渔获量限额管理的迫切要求,基于有限数据的评估方法和渔获量相关的管理方案正被越来越多的国家采用。本研究以东海小黄鱼(Larimichthys polyactis)种群为例,根据渔获量、自然死亡、消减率、生物学参数、开捕体长等数据,采用54种有限数据评估方法,模拟3种捕捞动态,对小黄鱼进行管理策略评价和资源评估。结果显示,以相对产量(relative yield, RY)不低于50%、过度捕捞概率(probability of overfishing, POF)小于50%,生物量低于最大可持续生物量的10%(B0.1B_(MSY))的概率小于20%为风险控制水平,捕捞强度随机波动和增长情景下,分别有6个管理方案(management procedures, MPs)满足既定管理目标;"一般型"和"增长型"捕捞强度情景下, 14个MPs满足管理目标。权衡分析3种捕捞动态下的MPs, 50%FMSY基准法(FMSYref50)可作为小黄鱼渔业最佳的管理方案,POF介于5.46%～6.70%, B0.5B_(MSY)概率介于15.66%～22.73%,长期获得的相对产量介于52%～100%;然而, FMSYref50确定的可接受生物学渔获量(acceptable biological catch, ABC)仅有1.08×10~4 t,与当前产量相差较大。因此,考虑到降低捕捞强度为渔业管控的发展趋势,建议采用动态F比值法(DynF)为小黄鱼渔业管理方案,"下降型"捕捞强度情景下,POF为37.84%, B0.5B_(MSY)概率为38.63%,长期获得的相对产量为84%, ABC为4.03×10~4 t。根据敏感性分析,发现DynF评估的ABC对捕捞产量、资源丰度指数不敏感,而对自然死亡系数、最大可持续捕捞死亡系数与自然死亡系数比值(FMSY_M)和当前资源量均较为敏感,参数值增加会导致ABC增加,表明在开展渔业资源评估时需要着重提高这3种参数的准确性。     

捕捞数据不确定下蓝点马鲛渔业管理策略评估

蓝点马鲛是黄渤海的主要经济鱼种,在我国海洋渔业中占有重要地位,评估其资源水平和种群状态对于资源开发和管理具有重要意义。传统的渔业资源评估方法对数据有较高的要求,而目前我国蓝点马鲛渔业缺乏相关数据,特别是捕捞统计数据存在的问题尤为明显,其平均水平和变化趋势均存在很大的不确定性,统计上表现为观测数据的误差和偏差,对渔业评估和管理造成了障碍。本研究采用输出控制和输入控制两类共6种基于有限数据的渔业管理规程(MP)对蓝点马鲛进行了资源评估,针对捕捞观测数据的误差和偏差对这6种MP进行了不确定分析和管理策略评价。结果显示,输出控制MP中稳定捕捞法(CC4)、最大可持续剩余产量捕捞趋势法(SPMSY)和平均渔获量法(AvC)受到渔获量观测偏差和误差不同程度的影响,而时滞差分资源评估法(DD)对渔获量的不确定性响应相对较弱,更适用于蓝点马鲛等渔获量数据不确定性较大的渔业。根据敏感性分析发现该类MP对最大可持续生物量与未开发的生物量的比值、补充关系的陡度、最大可持续捕捞死亡率与自然死亡率的比值以及最大可持续捕捞死亡率等参数均较为敏感。而输入控制类MP最小体长法(minlen Lopt1)及75%捕捞努力量法(cur E75)对渔获量的不确定性响应不明显,对操控模型中各参数敏感程度较低。本研究指出输入控制MP不易受到观测误差和观测偏差的影响,而输出控制MP对观测误差有不同程度的响应。本研究使用管理策略评估综合比较两类MP,认为cur E75对于渔业资源的开发和保护两个方面有着最好的权衡。     

印度洋长鳍金枪鱼资源评估的影响因素分析

多个模型被用于印度洋长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)的资源评估,但这些模型的评估结果均存在较大的不确定性,为此,本文对影响印度洋长鳍金枪鱼资源评估的因素进行了分析。分析结果认为:(1)由于渔业数据存在不报、漏报或混报及采样样本数过低、采样协议出现变化等问题,造成印度洋长鳍金枪鱼渔业的渔获量、体长组成或年龄组成数据存在质量问题;(2)尽管对单位捕捞努力渔获量(catch per unit effort,CPUE)进行了标准化,但目标鱼种变化及捕捞努力量空间分布变化仍严重影响了标准化CPUE数据的质量;(3)印度洋长鳍金枪鱼的种群生态学及繁殖生物学研究仍比较薄弱,种群结构、繁殖、生长、自然死亡信息比较缺乏,在资源评估中,相关参数设置需借用其他洋区的研究结果;(4)海洋环境对印度洋长鳍金枪鱼的资源变动与空间分布具有显著影响,但评估模型较少考虑海洋环境的影响。由于上述问题的存在,导致当前评估结果存在较大不确定性。未来,应继续探索提高资源评估质量的方法,同时研究建立管理策略评价框架,以避免渔业资源评估结果的不确定性对该渔业可持续开发的影响。     

空间信息技术在渔业资源及生态环境监测与评价中的应用

作为一种重要的时空分析方法,空间信息技术在渔业资源及生态环境监测与评价中极富优势,并能在未来加强渔业的可持续管理水平。本文总结了目前空间信息技术(包括地理信息系统、遥感、空间模型、空间统计学)在渔业资源及生态环境监测与评价中的应用及研究进展,主要集中在四个方面:(1)在渔业生态环境数据采集和监测中的应用;(2)在渔业数据库建立中的应用;(3)在渔业资源生态评价中的应用:包括渔业资源的时空分布模拟、环境变化对渔业资源的影响研究、生态热点区的确定(产卵场、迁移通道等)、鱼类关键生境评估、渔业资源量大小估算;(4)在渔业管理及决策中的应用:包括建立海洋保护区(Marine Protected Areas,MPAs)和进行基于生态系统的渔业管理(Ecosystem-Based Fishery Management,EBFM)。相较传统的方法而言,尽管空间信息技术具有诸多优势,但目前其在渔业生态监测和评价中也面临不少挑战:如数据的有效采集、海量多源数据库需要大量的调整和重构等。今后,渔业资源保护趋向运用整体生态系统方法进行监测和评价,而这需要通过利用多种空间信息技术才能更好地得以实现。     

渔业数据失真对两种非平衡剩余产量模型评估结果的影响比较

为了研究渔业数据失真对两种非平衡剩余产量模型评估结果的影响,以南大西洋长鳍金枪鱼渔业产量和单位捕捞努力量渔获量(CPUE)数据作为基础数据,加入5种不同程度[变异系数(CV)=1%、5%、10%、20%和30%]的随机误差,模拟了(1)无数据失真,(2)仅产量数据失真,(3)仅CPUE数据失真,(4)产量和CPUE数据均失真等4种情况。利用基于ASPIC的非平衡剩余产量模型(ASM)和基于贝叶斯状态空间建模方法的非平衡剩余产量模型(BSM)分别评估了最大可持续产量(MSY)、B_(MSY)、F_(MSY)、B_(2011)/B_(MSY)、F2011/F_(MSY)等5种生物学参考点和管理指标。结果显示,在无数据失真情况下,ASM和BSM评估的MSY分别为2.866×10~4 t和2.836×10~4 t,B_(2011)/B_(MSY)分别为1.366和1.324,F2011/F_(MSY)分别为0.627和0.667,均相差不大,表明该渔业目前状态良好,ASM得到了较大的B_(MSY)(31.48×10~4 t)和较小的F_(MSY)(0.091);数据失真对ASM评估的B_(MSY)和F_(MSY)分别产生了严重的过低估计和过高估计,且CPUE数据失真产生的影响要比产量数据失真大;随着随机误差的增大,BSM评估的生物学参考点和管理指标的绝对百分比偏差有增大趋势;与ASM相比,BSM能够更好地处理渔业数据中存在的随机误差,除了MSY以外,BSM评估的生物学参考点和管理指标绝对百分比偏差均要比ASM的评估结果低,尤其是B_(MSY)和F_(MSY)。因此,在使用存在较大随机误差的渔业数据进行资源评估时,BSM具有一定的优势。     

小型中上层海洋鱼类资源评估研究进展

小型中上层海洋鱼类是重要的渔业资源,目前其捕捞产量约占到全球海洋渔获量二分之一。小型中上层海洋鱼类具有生命周期短、生长速度快、分布不均匀、易受环境因素影响等生物学特点,近年来,一些小型中上层海洋鱼类渔获量出现下降趋势,为保证其资源的可持续利用,对其进行准确的资源评估研究和制定合理有效的管理策略显得尤为重要。以文献计量统计分析为基础,对20多年来应用于小型中上层海洋鱼类资源评估的模型方法以及所需数据类型进行归纳与回顾,同时对模型中重要的参数估计、不确定性来源进行总结。分析认为,由于缺乏完整、准确的生物学信息导致无法对小型中上层海洋鱼类使用传统的资源评估方法进行评估,因此,其资源评估研究仍处在发展阶段。建议今后研究中应开展以下工作:1)努力提高现有模型的评估精度,尽可能考虑更多影响因素; 2)要进行长期系统的渔业资源独立调查; 3)充分利用体长等易获得数据,开发体长结构模型和基于生态系统的评估模型,降低模型选择的局限性。     

连续形Fox产量模型在模拟和实际渔业评估中的应用

剩余产量模型因为具有形式简单和所需数据少的特点,在渔业资源评估中被广泛应用。文章应用连续形Fox产量模型对3种模拟渔业以及北大西洋剑鱼渔业进行了评估,并对模拟渔业的评估结果进行了比较,以发现连续Fox产量模型比较适宜的渔业条件。蒙特卡罗（Monte Carlo）分析表明,模型在产量和捕捞努力量随时间波动的波动性渔业中评估效果最好,可能是由于该类型渔业过程比较完整,数据中包含的信息比较丰富。比较不同的白色噪音水平,当白色噪音小于10%时评估结果偏差较小,小于3.3%;当白色噪音为50%时,评估结果偏差较大,最大偏差为36.7%。     

运用数据缺乏方法估算印度洋大青鲨可持续渔获量

运用数据缺乏方法,即基于资源衰减的可持续渔获量估算模型(DCAC),结合Monte Carol模拟,对印度洋大青鲨(Prionace glauca)的可持续渔获量进行估计。结果表明,若大青鲨资源衰减比率(Δ)为正值,当自然死亡系数M增大或最大可持续产量对应的捕捞死亡系数(F_(MSY))与M的比值c增大时,可持续渔获量估算值(Y_(sust))增大;若Δ接近零甚至为负值,当M或c增大时,Y_(sust)呈减小趋势。资源丰度指数的选择对DCAC结果有较大影响,基于日本延绳钓渔业1998—2014年和2001—2014年两个时间序列的丰度指数得到的Y_(sust)结果可靠,且与其他模型估算的MSY值接近。2014年印度洋大青鲨的年渔获量正好处在或略高于最大可持续产量(MSY)水平,但该结果仍具有一定的不确定性。本研究表明运用DCAC方法估算印度洋大青鲨可持续渔获量是可行的,但对其他鲨鱼种类的适用性仍需进一步研究,该结果可为数据缺乏方法在大洋和中国近海渔业中的应用提供参考。     

基于CMSY和BSM的东海区重要渔业种类资源评估

有限数据方法(data-limited method)可结合少量易获得数据和相关生物学信息对渔业资源状况、生物学参考点以及生物量等进行评估,已经成为全球区域性渔业管理组织和资源评估学者的关注热点。本研究采用基于渔获量的最大可持续渔获量(catch-based maximum sustainable yield,CMSY)和基于贝叶斯状态空间的Schaefer产量模型(Bayesian Schaefer production model,BSM)评估了东海区19个重要经济种类的资源状况,并提出了基于最大可持续渔获量(maximum sustainable yield,MSY)的渔业管理建议。结果显示,19个种类中有1个种类衰竭,3个种类严重衰退,5个种类过度捕捞,5个种类轻度过度捕捞,5个种类健康。种群状态长期评估结果表明,处于生物可持续水平的鱼类种群占比已由1980年的95%下降至2019年的26%。同时对CMSY和BSM方法的结果进行了比较,整合单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort,CPUE)数据的BSM方法导致了置信区间较宽,并调节了生物量轨迹的变化形态...     

闽东渔场鱼类资源生态容量和最大可持续开发量

以海洋生态系统营养动力学为理论依据,根据历次调查所获得的闽东渔场初级生产力资料,通过对该渔场浮游植物有机碳含量和生态效率的测算、52种主要鱼类营养级及其有机碳含量的检测,采用营养动态模型和Cushing模型估算鱼类资源生态容量(自然生产量),采用Cadima模式和MSY简单模式估算鱼类资源最大可持续开发量。估算结果:闽东渔场鱼类资源生态容量平均为6.308×10~5t,最大可持续开发量为3.268×10~5t。1994年以来闽东渔场实际年渔获量3.435～4.685×10~5t,平均4.267×10~5t,已连续9年超过鱼类资源最大可持续开发量,呈现过度捕捞态势。必须实行渔获量负增长制度才能使鱼类资源得到有效恢复。     

闽台近海渔业管理目标的研究

本文应用Ｓｃｈａｅｆｅｒ和Ｆｏｘ两种剩余产量模式,及其由此衍生的两种生物经济模式,分别估算了闽台近海最大持续产量,最适捕捞力量和最大经济产量,最适经济捕捞 力量,最佳经济效益等指标,建立了闽台渔烽管理模式,比较了以最大渔获量和以最佳经济效益为目标的各项经济指标,讨论了并确定了近期以最大持续产量为目标的渔业管理方案。     

基于贝叶斯Schaefer模型的西北太平洋秋刀鱼资源评估和管理

秋刀鱼(Cololabis saira)是西北太平洋温带海域的主要捕捞对象之一,也是西北太平洋渔业重要的组成部分。本研究根据北太平洋渔业委员会(NPFC)统计的2003～2017年渔获量数据以及中国秋刀鱼组织提交的单位捕捞努力渔获量数据(Catch per unit effort, CPUE),基于贝叶斯Schaefer剩余产量模型,分基准方案和敏感性分析方案对西北太平洋秋刀鱼资源状况进行了评估,并对其管理策略做了风险分析。结果显示,基准方案和敏感性分析方案下模型参数预测值以及生物学参考点估计值比较相近。在基准方案下,估算的最大可持续产量(Maximumsustainableyield,MSY)为75.26×10~4t,最大可持续产量的资源量BMSY为240.14×10~4t,此时的捕捞死亡率为0.32。在敏感性分析方案下,估算的最大的可持续产量MSY为70.03×104t,最大可持续产量的资源量BMSY为232.53×104t,此时的捕捞死亡率为0.31。该海域秋刀鱼资源状况良好,未经受过度捕捞。风险评估分析表明,为使秋刀鱼资源可持续利用,需将捕获率设定在0.3左右。     

南海北部眼镜鱼资源利用状况研究

根据2008-2019年南海北部渔港渔业生产抽样调查数据,统计得出南海北部的眼镜鱼(Mene maculata)产量主要来自于灯光围网,占其总产量的93.38%。利用剩余产量模型对围网作业功率在300 kW以上、功率在200~300 kW和功率在100~200 kW的CPUE数据进行了分析。模型计算出南海北部眼镜鱼的最大可持续产量在151128.99~163139.34 t,平均为155298.09 t。依据处于优势地位的围网作业功率在200~300 kW的CPUE数据的模型评估认为,2019年发生了过度捕捞。该鱼种的总可捕量宜下调为3.6×10⁴t。     

Application of a bioeconomics model to examine sustainability of fishery resources in the global market: the case of octopus resource in Morocco

A study was conducted to examine the long-term relationship among price of fish, harvest level, and resource condition using a bioeconomics model. Data on the annual amount of production and prices of octopus (Octopus vulgaris) in Morocco from 1970 to 2006 are plotted on a diagram to trace annual changes of price and production. The plotted pattern suggests a long-term movement of the yield-price equilibrium along the line of a theoretical long-term supply function curve of the bioeconomics model. The plotted data also suggests that there are four stages of resource exploitation for octopus in Morocco: (1) the underexploited stage from 1970 to 1987 which is characterized by small catch and low prices, (2) the maximum sustainable yield (MSY) stage from 1988 to 1998 which is characterized by moderate catch and intermediate prices, (3) the overexploited stage from 1999 to 2001 which is characterized by large catch and intermediate prices, and (4) the reduced stock stage after 2002 which is characterized by small catch and high prices. This result is consistent with the independent scientific research information on octopus harvested in Morocco. Our study indicates that an analysis of market information (i.e., amount of production and price) could be an effective tool in identifying approximate status of fishery resources.     

应用贝叶斯状态空间剩余产量模型框架评估印度洋大眼金枪鱼的资源状况

根据1950―2016年的渔获量数据及1955―2016年的单位捕捞努力量(Catch Per Unit Effort,CPUE)数据,采用贝叶斯状态空间剩余产量模型框架JABBA(Just Another Bayesian Biomass Assessment)对印度洋大眼金枪鱼(Thunnus obesus)的资源状况进行评估,分析了渔船效应、CPUE数据尺度对评估结果的影响。结果表明,模型拟合效果对于不同时间跨度下CPUE数据的选择比较敏感。当选用时间跨度为1979―2016年的CPUE数据且考虑渔船效应时,模型拟合效果最好。2016年大眼金枪鱼的资源量为812 kt,最大可持续产量(Maximum Sustainable Yield,MSY)为163 kt,远高于同年渔获量86.81 kt,其资源量具有82.50%的概率处于"健康"状态。当总允许可捕量为69.45～104.17 kt时(2016年渔获量的80%～120%),未来10年大眼金枪鱼的资源量仍高于B_(MSY)(达到MSY所需的生物量)。回顾性分析结果表明,该资源评估结果存在一定程度的回顾性问题,捕捞死亡率和资源量分别存在被低估和高估的现象。将来需要在模型结构设定、CPUE数据选择及模型参数的先验分布设置等方面进一步优化。