东海区电脉冲与桁杆虾拖网渔获比较研究

李惠玉，张 翼，戴 阳，刘尊雷

（1.中国水产科学研究院东海水产研究所，上海 200090；
2.农业农村部东海渔业资源开发利用重点实验室，上海 200090）

东海区桁杆拖虾渔业自20世纪80年代开始发展，1985年后进入发展盛期。传统的桁杆拖虾渔具结构不仅作业能耗高［1］，而且对海底扰动强烈［2］，同时渔具的选择性差，易导致副渔获物增多［3－4］。1992年电脉冲惊虾仪的引入使用不仅解决了海底环境被破坏、渔具阻力大和燃油效率低的问题［5］，还提高了捕捞效率［6］，并有效减少了副渔获物（16%～50%）［5，7］。20世纪90年代末期，由于电脉冲虾拖网的大量使用，使得东海区虾类资源呈现过度捕捞、严重衰退和渔业生态失衡的现象［8－9］。因此，我国自2001年1月1日起全面禁止使用电脉冲及其他类似的电助捕虾渔具［10］。但受利益驱动，违规使用电捕渔法的现象仍屡见不鲜。为配合国家提出一套针对电捕渔法对渔业资源损害评估的执法依据，亟需了解电脉冲和传统桁杆拖虾渔获组成以及捕捞效率差异，同时需要考虑到不同捕捞时段的渔获差异。

目前，国外已有大量文献报道有关电捕网与传统渔具（如虾拖网、刺网、围网等）捕捞的群落结构或渔获组成的定量比较研究以及昼夜比较研究［11－19］，国内电捕网的研究仅限于经济虾类增产与否［20］，针对电捕与虾拖网的渔获组成及渔获率的科学规范的比较研究鲜见报道。为此，本研究选用两艘同型桁杆拖虾渔船，采用平行作业法设计，在东海北部近海进行了电脉冲虾拖网（电捕网）和对照虾拖网（对照网）的同步捕捞试验，研究了两种渔具在昼夜对渔获种类数、种类组成以及主要种类渔获率的影响，旨在量化两种渔具对渔获物组成及其捕捞效率的差异，以期为尽快制定电捕渔法对渔业资源损害评估的科学标准提供参考资料。

1.1 试验海域

试验于2019年7月1—7日在东海区典型传统拖虾渔场实施，作业海域为32°00′～32°12′N、122°30′～123°18′E，每间隔0.2°设一个站位，共8个站位（图1）。

图1 试验的作业渔场位置Fig.1 Location of sampling area

1.2 试验渔船

试验船只为沪崇渔11197和沪崇渔11050桁杆拖虾船，船长36.6 m，型宽6.2 m，主功率255 kW，总吨位162 t。其中沪崇渔11197的网具上装有电脉冲设备，简称电捕船（网）；
沪崇渔11050没有安装电脉冲设备，简称对照船（网）。生产网具由7个囊袋构成，桁杆长度为34 m。试验用船和网具参数特征见表1。

表1 电捕网和对照网具体参数Tab.1 Parameters of electrofishing and control trawl

1.3 试验方法

1.3.1 电捕网设计与安装

在电捕船桁杆中间位置安装脉冲电瓶一套，负极接桁杆下方的裸露电缆，正极接拖网底纲铁链，正负极间高度为0.5 m，正负极间放电形成强电场，脉冲电压峰值96 V，频率10 Hz（图2）。

图2 电捕网和对照网网具示意图Fig.2 Schematic diagram of electrofishing and control trawl

1.3.2 调查方式

电捕网和对照网在相同站位同时放网，同航向平行拖曳，两船相距0.15～0.2 n mile，拖曳速度为2～3 kn，拖曳时间为1 h。少量站位因海况、其他生产方式影响，会适当缩短拖曳时间。渔获物依据行业标准《海洋渔业资源调查规范》（SC/T 9403-2012）执行［21］。每网起网后，各网囊的渔获物分开倒在甲板上，编号，并标明渔获时间、站号和航次，入仓速冻或低温保存。运到实验室后，各自按鱼种分类、计数渔获尾数，记录渔获量。将每网渔获量标准化为单位小时渔获量（g·h－1），并以此作为渔获率指标。

为了区分不同时段的网次渔获率，本研究以6∶00～18∶00作为日网，18∶00～翌日6∶00为夜网。试验期间，电捕网和对照网完成日网各4网次（站位1、4、5、8），夜网各4网次（站位2、3、6、7）。每网次获取7个网囊的渔获物数据，经初步统计分析发现，每网次7个网囊渔获组成和渔获率无显著差异，故电捕网和对照网的日网和夜网各获取了28组重复数据。通过渔获物进行种类组成分析并筛选主要种类，将总渔获率、鱼类、甲壳类、头足类和主要种类的渔获率作为目标进行分析。

1.4 统计分析

利用PRIMER软件提供的多元统计方法构建物种-网次相似性矩阵，相似性距离为Braycurtis。采用单因素相似性分析（ANOSIM）检验电捕网和对照网种类组成是否存在组间差异，并应用相似性百分比（SIMPER）分析导致种类组成相似的典型种或相异分歧种［22］。ANOSIM检验统计量计算公式如下：

式中，R为统计量；
rb为组间差异性秩的平均值；
rw为组内差异性秩的平均值；
n为站位数。

R统计量可以量化不同组群间的分离程度，R值域范围是－1～1。R＞0说明组间差异大于组内差异；
R接近0，表示组间没有差异；
R＜0说明组间差异小于组内差异。差异统计显著性根据P值确定，P＜0.05表示组间差异显著［22］。

由于部分种类的渔获率存在较多的零值，对渔获率原始数据经对数转换后仍不满足参数检验的方差齐性，因此采用非参数Mann-Whitney U检验，比较电捕网和对照网，日网和夜网之间不同类群和不同种类的渔获率差异，显著性水平为P＜0.05［23］。

2.1 渔获物组成

2.1.1 电捕网和对照网差异

平行拖网试验期间，电捕网渔获物共有73种，其中鱼类46种、甲壳类16种、头足类11种；
对照网渔获物共有80种，鱼类、甲壳类和头足类分别为49种、21种和10种（表2，附表1）。电捕网和对照网的鱼类和甲壳类渔获量所占比例均超过90%，但虾类渔获量百分比仅分别为2.8%和3.2%（表2）。电捕网和对照网的主要种类较为相似，为绿鳍鱼（Chelidonichthys spinosus）、三疣梭子 蟹（Portunus trituberculatus）、角 木 叶 鲽（Pleuronichthys cornutus）、短蛸（Octopus ocellatus）、日本须鳎（Paraplagusia japonica）、白姑鱼（Argyrosomus argentatus）、叫 姑 鱼（Johnius grypotus）、鹰爪虾（Trachypenaeus curvirostris）和哈氏仿对虾（Parapenaeopsis hardwickii），其中绿鳍鱼（37.2%、43.1%）和三疣梭 子 蟹（43.0%、32.2%）优势度明显（表3）。除了三疣梭子蟹和绿鳍鱼等58种共有种外，电捕网渔获还包括龙头鱼（Harpodon nehereus）、红星梭子蟹（Portunus sanguinolentus）和日本枪乌贼（Loligo japonica）等15个种类；
对照网渔获还包括带鱼（Trichiurus japonicus）、武士蟳（Charybdis miles）和金乌贼（Sepia esculemta）等22个种类（附表1）。

表3 主要渔获物渔获量百分比（渔获量占前90%）Tab.3 Proportion by catch of the main species（catches of the top 90%） （%）

ANOSIM分析结果显示，电捕网和对照网渔获种类组成差异显著（R＝0.165，P＝0.001），种类组成平均相异性为43.85%，相异性贡献度超过4%的分歧种有三疣梭子蟹、绿鳍鱼、角木叶鲽、短蛸、日本须鳎、叫姑鱼和白姑鱼（表4）。

2.1.2 昼夜差异

电捕网昼夜种类数分别为57种和60种，共有种40种；
对照网昼夜种类数均为66种，共有种51种（表2，附表1）。电捕网中，甲壳类日间渔获量所占比例最高（55.4%），鱼类夜间所占比例最高（55.5%）；
对照网中，鱼类无论日间还是夜间所占比例均最高（超过54%）；
两者中虾类渔获量所占比例虽有昼夜波动（2.4%～3.5%），但一直处于较低水平（表2）。

表2 电捕网和对照网种类数及渔获量百分比Tab.2 Species number and percentage of catches by electrofishing and control trawl

ANOSIM分析结果显示，电捕网（R＝0.258，P＝0.001）和对照网（R＝0.168，P＝0.001）渔获组成存在显著性昼夜差异，平均相异性分别为44.60%、40.73%。昼夜平均相异性贡献度超过4%的分歧种有三疣梭子蟹、绿鳍鱼、短蛸、角木叶鲽、叫姑鱼和白姑鱼，分歧种贡献度在电捕网和对照网中略有差异（表4）。

表4 电捕网和对照网组间分歧种及对组间平均相异性的贡献（＞4%）Tab.4 Percentage contributions of the main species to the between-group dissimilarity by electrofishing and control trawl（＞4%）

2.2 渔获率

2.2.1 电捕网和对照网差异

电捕网总渔获率为9 667～75 403 g·h－1，平均值为（45 386±15 341）g·h－1；
对照网总渔获率为4 903～43 530 g·h－1，平均值为（24 945±8 981）g·h－1（图3）。非参数检验显示，电捕网和对照网总渔获率存在显著差异（P＜0.001），电捕网捕捞效率提高了81.9%（表5，图3）。

主要类群中，鱼类、甲壳类和头足类电捕网渔获率分别为22 547 g·h－1、21 476 g·h－1、1 363 g·h－1，对照网分别为14 692 g·h－1、9 318 g·h－1、934 g·h－1，可见电捕网中鱼类和甲壳类捕捞效率分别提高了53.5%和130.5%，头足类无显著差异（表5，图3）。

主要渔获种类中，绿鳍鱼和三疣梭子蟹渔获率处于较高水平。绿鳍鱼电捕网和对照网鱼获率分别为16 899 g·h－1和10 746 g·h－1，电捕网捕捞效率提高了57.3%（P＜0.001）；
三疣梭子蟹电捕网和对照网渔获率分别为19 496 g·h－1和8 026 g·h－1，电捕网捕捞效率提高了142.9%（P＜0.001）（表5，图3）。此外，日本须鳎、叫姑鱼、白姑鱼、鹰爪虾、哈氏仿对虾和短蛸的电捕网渔获率高于对照网，而角木叶鲽的电捕网渔获率低于对照网（图3）。非参数统计检验结果显示，鹰爪虾和角木叶鲽渔获率具有显著性差异（P＜0.05）（表5）。

图3 电捕网和对照网主要种类渔获率Fig.3 Catch rate of the main species by electrofishing and control trawl

表5 电捕网和对照网的昼夜渔获率Mann-Whitney U检验结果Tab.5 Difference in diel catch rate by electrofishing and control trawl using Mann-Whitney U test

2.2.2 昼夜差异

电捕网日间平均总渔获率为35 688 g·h－1，夜间平均总渔获率为55 085 g·h－1，捕捞效率夜间较日间提高了54.4%（P＜0.001）；
对照网日间平均总渔获率为21 560 g·h－1，夜间平均总渔获率为28 330 g·h－1，捕捞效率夜间较日间提高了31.4%（P＜0.05）（图4）。可见，无论电捕网还是对照网，其捕捞效率均为夜间高于日间，且电捕网的捕捞效率夜间提高尤为显著。

图4 电捕网和对照网主要类群昼夜渔获率Fig.4 Diel catch rate of the main group by electrofishing and control trawl

鱼类的电捕网日间渔获率（14 540 g·h－1）极显著低于夜间渔获率（30 555 g·h－1）（P＜0.001），捕捞效率夜间较日间提高了110.1%；
对照网日间渔获率（11 666 g·h－1）极显著低于夜间渔获率（17 719 g·h－1）（P＜0.001），捕捞效率夜间较日间提高了51.9%（表5，图4）。甲壳类电捕网和对照网的夜间捕捞效率均略高于日间，头足类两种渔具的夜间捕捞效率略低于日间，统计结果显示，昼夜捕捞效率差异均未达到显著水平（表5，图4）。

主要种类渔获率昼夜变化显示，电捕网中，绿鳍鱼、叫姑鱼、鹰爪虾和哈氏仿对虾的渔获率存在显著差异（P＜0.05），夜间捕捞效率较日间分别提高了154.1%、494.9%、61.1%、134.2%；
对照网中，绿鳍鱼、叫姑鱼、白姑鱼和鹰爪虾的渔获率呈现显著昼夜差异（P＜0.05），夜间捕捞效率较日间分别提高了60.3%、565.2%、138.5%、39.7%（表5，图5）。

图5 电捕网和对照网主要种类昼夜渔获率Fig.5 Diel catch rate of the main species by electrofishing and control trawl

3.1 渔获物组成

使用不同的取样方法评价种类组成和物种丰富度可能会存在相当大的差异，并可能会对渔业生态系统的评估以及相关的资源管理产生较大影响［18］。研究表明，电捕网的渔获物通常在物种丰富度和多样性方面优于其他传统渔具［19，24］，但也有物种丰富度并未发生变化或者会降低的例子［12，14，25］。本研究中电捕网的渔获物种类数（73种）少于对照网（80种），除了58种共有种外，电捕网还捕获了龙头鱼和红星梭子蟹等15个种类，对照网捕获了带鱼和武士蟳等22个种类。一个物种对渔具的敏感性取决于许多因素，包括生命阶段、渔具大小、栖息地偏好、鱼群和游泳行为，以及被捕捞时的进食和活动水平［26］。结合ANOSIM分析可知，电捕网与对照网的主要渔获物相似，但由于三疣梭子蟹、绿鳍鱼、角木叶鲽、短蛸、日本须鳎、白姑鱼和叫姑鱼等主要种类的贡献率存在明显的差异，因此，两者的渔获物组成具有显著性差异。这与CHAMBERLAND等［12］、FAGO［13］、LAPOINTE等［14］、RUETZ和UZARSKI［17］报道的电捕网与其他传统渔具渔获物组成存在明显差异的结果一致。本研究中，电捕网和对照网在同站位、同时同速平行拖曳，并不存在环境条件以及调查时间等影响因素的差异，推测其渔获物组成不同的原因，可能是电捕网的电刺激和桁杆虾拖网的机械刺激有所差异［5］。电脉冲拖网作业原理是通过脉冲发生器将拖网上下纲上的电缆通电，在网口产生脉冲电场，使潜伏在海底的虾类受到瞬间电刺激起跳，从而被拖曳网具捕获；
传统的桁杆拖虾网具下纲较沉，并装配有小滚轮，下纲贴底拖行配合滚轮滚动可起到惊虾入网的作用。

捕捞时间差异（如昼夜）也被认为是影响物种渔获组成的一个重要因素［25］。根据昼夜分析，电捕网渔获物组成存在显著性差异，夜间种类数多 于 日 间，这 与MCINERNY和CROSS［16］、SMITH［18］和PIERCE等［25］认为的电捕物种丰富度夜间多于日间的结果一致。对照网渔获物组成具有显著性昼夜差异，种类数并无昼夜变化，但种类组成有昼夜变化。相关研究在桁杆拖虾作业中鲜见报道，但在BLACKWELL和BROWN［11］的地拉网昼夜研究中有报道。

传统桁杆拖虾渔业，作为虾类捕捞的一种主要作业方式，虾类应是其主要目标捕捞种类，其他种类则为副渔获物。使用电脉冲，普通虾类可增产20%～30%，哈氏仿对虾和中华管鞭虾（Solenocera crassicornis）增产约50%，日本囊对虾（Marsupenaeus japonicus）最高可增产100%以上［20］，欧洲褐虾（Crangon crangon）大个体损失率从76%减少到24%～43%［27］。本研究观察到鹰爪虾等虾类的电捕网渔获量比例有一定的提高，但由于绿鳍鱼等底层鱼类与三疣梭子蟹成为主要渔获对象，从而掩盖了虾类渔获量比例的增加。无论电捕网还是对照网，鹰爪虾和哈氏仿对虾等虾类的渔获量占比（2.8%～3.2%）都很低。两种渔具副渔获物比例均高于吴勇等［28］和张亚洲等［29］对东海海域虾拖网的调查结果（16.7%～33.4%），以及杨炳忠等［30］在南海海域的研究结果（5.1%～7.0%），同时与VAN MARLEN等［5］和VERSCHUEREN等［7］报道的电捕网可有效减少副渔获物的研究结果并不一致，其原因可能与季节、渔场、种类、大小、行为、栖息地类型等差异有关［18］。

3.2 捕捞效率

电脉冲作为渔业辅助捕捞仪器，利用电场刺激作用使得海洋生物或因丧失活动能力、或因应急反应而投网，进而达到提高产量的目的［27］。与传统网具相比，电捕可以有效增产［19，24］。研究结果表明，相较于传统桁杆虾拖网，电脉冲虾拖网捕捞效率增加了81.9%。绿鳍鱼、三疣梭子蟹和鹰爪虾的渔获率有显著提高，而角木叶鲽渔获率显著降低。物种对电刺激的不同反应除了受到物种生理差异（如内部电导率和代谢的差异）影响外，还受到鱼类的不同行为和生境偏好差异的影响［31］。绿鳍鱼等游泳能力较弱的近底层鱼类，因受强电作用后无法逃离而相对更容易入网被捕捞；
三疣梭子蟹受强电后肢体僵直，鹰爪虾等潜沙类虾类受强电作用后强烈反弹而容易入网被捕捞；
鱼虾类幼体与短蛸等底栖软体动物因受强电刺激后被动龟缩，乃至触电死亡而难以被捕捞。相关研究表明，在电刺激增加时，鱼会先后出现忑电、定向、昏迷等反应；
虾对电的敏感性更强些，感电后会剧烈弹跳，电场太强会昏迷下沉，颜色变白；
蟹对电的反应并不太明显，在感电后只是蟹肢收缩，其在一定强度的电场下，蟹壳脱落［32］。在电场持续作用下，鱼类脊髓可能会受到损伤，影响生长率和繁殖，还会产生麻醉，甚至死亡［33］。

无论是电捕网还是对照网，其夜间捕捞效率均较日间有提高，涨幅分别是54.4%和31.4%，这与以往报道的夜间捕捞比日间更有效的研究结果一致［11，25，34］。昼夜捕捞效率根据种类、生境类型和行为不同而变化［11，25］。本文中，电捕网的绿鳍鱼、叫姑鱼、鹰爪虾和哈氏仿对虾的夜间捕捞效率有显著提高，对照网的绿鳍鱼、叫姑鱼、白姑鱼和鹰爪虾的夜间捕捞效率有显著提高。这可能是在开放水域，多数海洋生物具有昼夜移动和对水下渔具的动态具有特定反应行为等所导致，进而造成捕捞效率的差异［35］。由于该海区底层动物昼夜移动的相关研究较少，其反应机理仍有待今后进一步调查研究。

研究表明，目前桁杆拖虾电捕作业在东海近海不具显著的目标选择性，与桁杆拖虾传统作业一样，主要渔获物为绿鳍鱼等游泳速度较慢的底层鱼类与梭子蟹。我国大陆架海域是一个浅海复合型渔场，相对于资源量较大的鱼类和蟹类而言，虾类产量只能处于次要地位，这就形成了拖虾渔业仍以鱼类产量为主的局面。电脉冲惊虾仪的使用，尽管提高了捕捞效率，但对目标物种——虾类的选择性并不理想，渔获结构并没有得到优化，更多的是无选择高效杀伤性地破坏了底层鱼类及蟹类资源，其造成的危害性非常明显。

附表Ⅰ 试验渔获种类AppendixⅠCatch species

·续附表Ⅰ·