海洋渔业资源声学评估技术及在南极磷虾资源声学评估中的应用

声学方法评估渔业资源于20世纪70年代开始在国际上推广。如今,声学方法已成为海洋生物资源评估的重要手段。我国于2009年启动南极海洋生物资源开发项目,越来越多的研究目光投向南极磷虾资源。作为南大洋生态系统中的关键物种,南极磷虾具有复杂的集群和生物特性,其资源评估的准确性尚有较多限制因子。作为传统资源评估的重要补充和延伸,声学技术在南极磷虾资源的评估上日益受到重视。本文在总结声学资源评估一般过程(航线设计、声学仪器校正、数据采集、目标强度确定、数据处理及生物量评估等)的基础上,结合南极磷虾的集群特点,分析了声学技术在南极磷虾资源评估上的应用及面临的问题(如,背景噪音剔除、种类鉴别和目标强度确定等)。     

2020年秋季南极布兰斯菲尔德海峡南极磷虾集群时空分布

南极磷虾是南极海洋生态系统中的关键物种,具有重要的商业开发潜力,但其集群的类型与分布存在较大时空异质性,这增加了南极磷虾资源评估的难度,也对南极磷虾渔业的海上作业与企业生产安排带来了较大的挑战.为了探究布兰斯菲尔德海峡渔场内南极磷虾的集群分布和结构特征,提高渔船作业效率,基于渔船采集的声学数据,分析其时空分布特征,昼夜...     

2018年夏季南奥克尼群岛南极磷虾资源丰度多尺度空间异质性

南极磷虾是南大洋中上层生态系统的关键物种,也是我国远洋渔业的重要捕捞对象,充分了解其空间分布特征可为南极磷虾资源的持续开发和利用提供理论支撑.基于2018年夏季南奥克尼群岛南极磷虾资源声学调查数据,将研究海域按经纬度划分为7个空间尺度,利用地统计学方法研究不同尺度下南极磷虾资源丰度的空间异质性特征.结果 显示:①随着空...     

南极磷虾渔船船速对科学探鱼仪有效探测深度的影响

渔业资源声学调查评估的基本条件之一是科学探鱼仪的有效探测深度可以覆盖目标的主要分布水层.针对利用渔船采集声学数据开展南极磷虾资源调查评估,本研究基于后处理方法获得声学数据背景噪声强度,建立一种科学探鱼仪有效探测深度的评估方法,并以南极磷虾渔船"福荣海"轮为例,评估船速变化对该船船载Simrad EK60型科学探鱼仪(3...     

黄海太平洋磷虾回波映像识别与资源密度评估

太平洋磷虾是黄海生态系统中浮游动物的关键种。为准确评估太平洋磷虾的资源密度,基于2010年1月黄海渔业资源调查过程中采集的声学和生物学数据,利用SDWBA目标强度理论模型,研究了太平洋磷虾38和120 k Hz目标的回声散射特性,并根据2个频率平均体积散射强度的差值(简称频差技术),开展了太平洋磷虾回波映像识别及资源密度评估研究。结果显示,太平洋磷虾的目标强度与其倾角和体长密切相关;120k Hz的目标强度明显高于38 k Hz,且两个频率的有效平均目标强度之差随着磷虾体长的增加而减小。数据处理结果显示,两个频率回声数据的平均体积散射强度(MVBS)呈线性关系,120 k Hz的MVBS比38 k Hz高约14.1 d B,与理论仿真结果一致;回声散射层内太平洋磷虾的资源密度为1.8~2531.8尾/m3,均值为255.1尾/m3。本研究对利用渔业声学技术开展浮游动物资源评估具有借鉴意义,未来还需要进一步对太平洋磷虾目标强度模型参数及目标识别方法进行完善,以提高其资源密度声学评估的准确度。     

南极南奥克尼群岛2017年春季南极磷虾资源声学评估

南极磷虾（Euphausia superba）为南大洋中上层生态系统的关键种,对其生物量的研究有助于更准确地掌握磷虾的生态和分布信息。基于2017年我国南极磷虾声学调查采集的断面回波映像,应用声学回波后处理软件（Echoview）,评估了南奥克尼群岛周边水域的磷虾生物量。该海域磷虾体长范围为25.50~49.21 mm,平均体长为（33.01±4.06）mm;其中雌性平均体长为（33.15±3.90）mm,雄性平均体长为（32.68±4.43）mm,雌、雄磷虾体长无显著性差异。本海域声学映像可分为1338个积分单元,最大单元磷虾密度为554.07 g/m²,最小单元密度值为0 g/m²。调查海域磷虾分布不均匀,87.90%的积分单元无磷虾生物量。磷虾平均密度为71.01 g/m²,总生物量为1.77×10⁶ t,密度差异系数为97.4%。磷虾主要分布在水深<200 m的南奥克尼群岛大陆架海域,群岛东侧磷虾生物量多于西侧。积分单元中磷虾密度大于450 g/m²但小于600 g/m²的有2个,群岛东西两侧各1个;密度值大于300 g/m²但小于450 g/m²的积分单元有6个,5个位于群岛东侧。远离群岛的2个断面（1,9）和调查海域中心的2个断面（5,6）磷虾生物量较少。本海域磷虾的昼夜垂直移动对磷虾生物量评估也无影响。磷虾白天聚集在60~180 m水层,随着时间推移,磷虾逐渐向上或向下移动。光照强度是触发磷虾白天下沉、夜晚上浮的因素之一。     

南极半岛南极磷虾栖息地适应性研究

南极磷虾(Euphausia superba)作为南极生态系统中的关键物种,其时空分布研究对发展磷虾渔业和理解南大洋生态系统均有重要的作用,相关研究有利于磷虾种群的资源评估以及中心渔场的探测。本文利用海表温度（Sea Surface Temperature,SST）、海面高度（Sea Surface Height,SSH）、海表面叶绿素（Sea surface chlorophyll,SSC）、海冰面积覆盖(Sea Ice Coverage,SIC）等环境因子,分别采用神经网络拟合和一元非线性拟合方法,并结合最小值法、最大值法、连乘法、算术平均法、几何平均法、加权算术平均法等构建了磷虾栖息适宜指数 (Habitat Suitability Index,HSI) 模型。结果表明,神经网络模型预报结果更符合磷虾实际栖息分布情况,而一元非线性拟合预测结果较为连续。最大值法和最小值法计算结果差异较大,容易引进较大的误差。连乘法的预测效果较好,算术平均法、几何平均法和加权算术平均法的预测结果相似,且较为稳定。     

南极磷虾胃含物分析进展及其在食性研究中的应用

南极磷虾(Euphausia superba Dana)丰富的生物量和所处食物网中的重要地位使之成为南极生态系统中的关键物种, 其生态作用和摄食活动越来越受到重视。南极磷虾是典型的植食性浮游动物, 同时也具有一定的杂食性, 其摄食对象会因所在海域优势浮游植物种类不同而有所差异, 有着作为浮游植物自然采样器的潜力。有关南极磷虾胃含物研究已有较长的历史, 但研究内容存在着显著的时空异质性, 研究区域极为零散, 且环南极分布不均。随着食性研究领域新兴方法的应用, 胃含物分析因方法费时、劳动密集, 且需高水平的专业知识和经验, 近年来缺乏及时且必要的研究。但作为一种检验南极磷虾短期内摄食的直接手段, 将胃含物分析这种传统的食性研究方法与脂质生物标记物、稳定同位素、聚合酶链反应(PCR)等新兴方法相结合, 可以突破单种方法的局限性, 并为后续开展相关研究提供更为准确且全面的摄食生态学信息。本研究从南极磷虾胃含物研究现状、研究方法与应用、胃含物主要组成及季节、海区、个体差异等方面进行总结和归纳, 并进一步探讨了南极磷虾作为南大洋浮游植物采集器的潜力, 为之后研究南极海洋生态系统营养动力学提供科学依据。     

南极磷虾寄生虫多样性与生态学研究进展:簇虫、线虫和纤毛虫

南极磷虾广泛栖息于环南极水域,其生物量极为丰富,为世界上最大的动物蛋白质来源之一.以磷虾(如三刺磷虾Euphausia.triacantha、瓦氏磷虾E.vallentini、长额樱磷虾Thysanoessa macrura以及南极大磷虾Euphausia superba)为中间宿主或终末宿主的寄生虫广泛存在于南大洋食...     

南极磷虾渔业CPUE及其丰度估算适用性

作为一种衡量渔业资源丰度变化的指标,CPUE常用于多种渔业资源评估。南极磷虾作为一种集群性的生物资源,其资源存在着较为明显的时空变化特征,加之该物种本身所具有的特殊性以及渔业特点,这也使得采用CPUE作为衡量该资源丰度指标的有效性存在着较大的不确定性。为此,本实验详细介绍了4种南极磷虾渔业CPUE的常用估算方法,并总结了这些方法所具有的特点、优势以及劣势,在此基础上从时空尺度和环境影响因素等方面对南极磷虾渔业CPUE估算的影响进行了分析。最后,实验就CPUE作为评估南极磷虾资源丰度的适用性及可行性进行了探讨。近年来,南极磷虾渔业日益受到全球的关注,但如何将渔业调查数据纳入到南极磷虾资源评估当中,一直未得到统一的结论,从而导致基于生态系统的南极磷虾渔业管理进展缓慢,本研究结果可为更好地开展南极磷虾资源评估和丰度估算提供思路。     

采用声学方法研究2016年秋季布兰斯菲尔德海峡南极磷虾群昼夜垂直移动特征及其影响因素

近年来,南极磷虾渔业过于集中于布兰斯菲尔德海峡,这也使得该海区磷虾资源状况及其生态学特征日益受到关注。南极磷虾群具有较为明显的昼夜垂直移动特征,开展此方面的研究可为探索其渔场形成机制提供基础数据,并为磷虾渔业反馈式管理提供参考。基于磷虾渔船上Simrad EK80记录的相关声学数据,使用Echoview软件判别声学数据中的磷虾群体,对2016年秋季布兰斯菲尔德海峡南极磷虾群昼夜垂直移动特征进行分析,并进一步分析影响磷虾群昼夜垂直移动的因素。结果显示,3月和4月磷虾群深度基本维持在250 m以浅,虾群最大深度出现在日升时分的频次最高（22.9%）,而最浅深度出现在夜间时分的频次最高（36.0%）,同时在日升时分,虾群厚度达到最大值;白天磷虾群多集中在较深水层,夜间会上浮到较浅水层。随着月份的推移,磷虾群平均深度总体呈现加深的趋势。光强和海底深度是影响磷虾群深度变化的2个主要因素。     

基于空间自相关模型的南极半岛北部水域南极磷虾渔场时空演变特征

南极磷虾是南极海域生态系统的关键物种,是南极渔业的主要捕捞对象,其渔场具有显著的时空分布特征.为明晰南极半岛北部水域磷虾渔场的变动情况,本研究根据中国2010—2020年南极磷虾渔业统计资料,运用全局Moran's I指数和热点分析对该水域磷虾渔场的时空分布特征进行了分析.结果显示,南极半岛北部水域磷虾渔获量在空间分布...     

2019年秋冬季南设得兰群岛南极磷虾集群时空分布特征

为了进一步研究南设得兰群岛附近海域南极磷虾集群时空分布特征,基于2019年秋冬季（4—7月）中国南极磷虾生产渔船声学调查及商业捕捞数据,从时空两个维度对南极磷虾集群中心深度、集群所处水深水温和集群形态进行了分析。结果显示,南设得兰群岛附近海域南极磷虾集群中心深度、集群所处水深水温和集群形态存在明显的时空差异。平均集群中心深度在4—7月总体呈递增趋势(变化范围为34.39～86.12 m),昼夜差异较小(P=0.325),峰值时段为日升阶段(sun rising, SRS)(64.06 m)和夜间(night, NIT)(65.32 m);平均集群中心深度低值区间为62.75°～63.75°S和58.25°～59.75°W,高值区间为61.75°～62.25°S和60.25°～61.75°W。平均集群所处水深水温在4—7月总体呈递减趋势(变化范围为-1.71～-1.50℃),昼夜集群水温差异明显,峰值时段为NIT(夜间)(-1.46℃)和暮光(evening twilight, ETW)(-1.4℃);平均集群所处水深水温低值区间为62.75°～63.75°S和61.25°～61.75°...     

船载南极磷虾智能化捕捞加工生产线在食品安全体系中的特征分析

在近年来快速发展的南极磷虾产业中,南极磷虾捕捞加工船上的捕捞加工生产是其产业链中的一个重要环节。由于南极磷虾的生物特性,船载捕捞加工线直接影响产品质量,进而影响后端陆基深加工产品的质量等级。以“深蓝”号南极磷虾捕捞加工船智能化捕捞加工的冻虾、虾肉和虾粉3种磷虾产品生产线为研究对象,比较其与传统船载加工的差异,基于HACCP体系对3条生产线的工艺流程进行分解和危害分析,并确定关键控制点;通过初步建立控制体系的过程,研究船载南极磷虾捕捞加工生产线在体系中的特征。研究表明,捕捞加工系统由于自动化、整体连贯性和封闭性较高,减少了人为和环境危害概率,关键控制点更为清晰,所有外部输入环节、控制系统参数设置和金属探测都为关键控制点,并对GMP和SSOP的实施要求更为严格,对设备的维护保养和日常清洁要求更高。分析结果可为其他同类船舶的船载加工线设计和建立标准提供参考。     

基于点模式模型的南极半岛北部南极磷虾渔场的时空变动

南极磷虾作为南极生态系统中的关键物种,磷虾渔场时空演变规律对于磷虾海洋生态功能影响及其资源管理十分重要。本研究利用我国磷虾渔业生产数据,按照月份组合,针对南极半岛北部磷虾渔业,采用点模式方法,利用3个空间因子:经度、纬度和离岸距离,获得各月磷虾资源分布最佳点模式模型和模型的方差分析结果,并以最佳点模式模型推知可能潜在的渔场分布。结果显示,(1)12月磷虾渔场离岸距离最大(为45 km),随后,渔场逐渐向南设得兰群岛岸线逼近,至3月时渔场离岸最近,3月之后,磷虾渔场逐渐远离海岸线,4月和5月渔场离岸距离大约在13 km左右。(2)点模式模型的方差分析结果发现,12月,1月,3月和4月最优点模式模型对模型的方差解释率分别为59%、60%、57%和68%,空间因子能够较好拟合磷虾渔场分布,而2月和5月,空间点模型对总体方差的解释率分别为38%和32%。(3)夏季12—1月,磷虾渔场分布在乔治王岛北部;2月,在利文斯顿岛周围形成第2个渔场,以及布兰斯菲尔德海峡中部形成第3个渔场;3—5月渔场基本分布在布兰斯菲尔德海峡沿南极半岛岸线平行方向分布。研究表明,南极半岛北部磷虾渔场的离岸距离远近与该海域海冰边界消融和生长的规律相吻合;基于空间因子点模式模型在大部分月份均能较好地拟合磷虾渔场的时空演变规律,再配合单位捕捞努力量渔获量(CPUE)数据,可以作为探测磷虾群热区的潜在手段。     

商用探鱼仪南极磷虾声学图像的数值化处理

为充分利用渔船所获渔业资源的分布信息,提出了一组商用探鱼仪声学图像数值化处理方法,并将其应用于以数码相机拍摄的南极磷虾回波图像处理,对南极磷虾的集群特征进行了研究.通过对图像进行拍摄角度与亮度调整等预处理、像素色彩标准化与二值化处理后,对虾群厚度、密度中心以及相对集群密度等集群特征进行了分析.30幅图像的处理结果表明,图像所示虾群的平均厚度范围为5.6～55.8 m,中值厚度为25.7m,均值厚度为27.1 m;虾群密度中心所处水深为40.0～156.5m,中值水深为68.8m,均值水深为77.3 m.磷虾的集群特征存在较为明显的昼夜变化,白天集群密度高、厚度小,夜间密度低、厚度大.本研究所述方法为利用渔船商用探鱼仪进行渔业资源研究提供了一种有效技术手段.     

发展我国南极磷虾渔业的探讨

南极磷虾不但资源量巨大，而且营养价值高，已引起世界各国的极大关注。自６０年代初期前苏联进行试捕调查以来，至今已有几十个国家对南极磷虾进行调查研究。前苏联、日本等国先后从７０年代开始对南极磷虾进行商业性捕捞，已形成年捕捞量数十万ｔ的规模。我国是海洋渔业资源不多，渔民人数多及捕捞生产能力较高，渔业技术较发达的国家。国内市场需求水产品数量很大，急切地谋求对外发展。重视发展我国的南极磷虾渔业，积极开发利用