陸化杰, 陳新軍, 曹 杰

(1. 上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院， 上海 201306；2. 上海海洋大學(xué)大洋生物資源可持續(xù)開發(fā)和利用上海市高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 201306；3.上海海洋大學(xué)大洋漁業(yè)可持續(xù)開發(fā)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 201306；4. 美國緬因大學(xué)，美國緬因州 04469)

基于GLBM模型的中國大陸阿根廷滑柔魚魷釣漁業(yè)CPUE標(biāo)準(zhǔn)化

陸化杰1, 2,3, 陳新軍1,2,3,*, 曹 杰4

(1. 上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院， 上海 201306；2. 上海海洋大學(xué)大洋生物資源可持續(xù)開發(fā)和利用上海市高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 201306；3.上海海洋大學(xué)大洋漁業(yè)可持續(xù)開發(fā)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 201306；4. 美國緬因大學(xué)，美國緬因州 04469)

西南大西洋阿根廷滑柔魚既是西南大西洋生態(tài)系統(tǒng)中的重要種類，也是魷釣漁業(yè)的重要捕撈對(duì)像。單位捕撈努力量漁獲量(CPUE)是表示漁業(yè)資源狀況及其豐度的常用指標(biāo)。根據(jù)2000—2010年中國大陸魷釣船在西南大西洋的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和海洋衛(wèi)星遙感獲得的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)(表溫，表溫水平梯度，海面高度，葉綠素濃度)，利用基于貝葉斯的廣義線性模型(GLBM)，分未加入固定交互選項(xiàng)、加入固定交互選項(xiàng)和加入隨機(jī)交互選項(xiàng)3種情況對(duì)中國大陸西南大西洋阿根廷滑柔魚魷釣漁業(yè)的CPUE進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)偏差信息準(zhǔn)則 (DIC)值最小來確定最佳貝葉斯模型。結(jié)果表明，包含緯度、海表溫度、表溫水平梯度、海面高度、月×緯度、月×經(jīng)度及年×緯度變量且加入隨機(jī)交互項(xiàng)的GLBM模型為最適。標(biāo)準(zhǔn)化后的CPUE較名義CPUE小，年間變化平緩。與廣義線性模型(GLM)和廣義加性模型(GAM)標(biāo)準(zhǔn)化的CPUE比較，GLBM模型更能反映其資源豐度的真實(shí)水平。研究認(rèn)為，2001—2010年間經(jīng)GLBM模型標(biāo)準(zhǔn)化后的CPUE呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)。

阿根廷滑柔魚；CPUE標(biāo)準(zhǔn)化；GLBM模型；西南大西洋；中國大陸

阿根廷滑柔魚Illexargentinus是大洋性淺海種，分布廣、產(chǎn)量高、波動(dòng)大[1- 3]。對(duì)資源量進(jìn)行正確評(píng)估是對(duì)漁業(yè)進(jìn)行科學(xué)管理和合理開發(fā)的關(guān)鍵[4]。國外一些學(xué)者利用不同方法對(duì)西南大西洋阿根廷滑柔魚的資源量進(jìn)行過評(píng)估，但結(jié)果存在很大差異[6- 7]。單位捕撈努力量漁獲量(CPUE)通常作為魚類資源豐度的相對(duì)指數(shù)，是漁業(yè)資源評(píng)估的基礎(chǔ)內(nèi)容之一[3, 5]。CPUE標(biāo)準(zhǔn)化受到諸如捕撈能力(漁船噸位和馬力，漁具，助漁設(shè)備等)、海洋環(huán)境條件(水溫，葉綠素等)、時(shí)間和空間要素(年、月、經(jīng)度、緯度)等眾多因素的影響[8- 9]。因此，為了排除外界因素對(duì)CPUE的影響和干擾，資源評(píng)估時(shí)需要對(duì)CPUE進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，使其能夠最真實(shí)反映漁業(yè)資源的豐度變化[10]。本文根據(jù)2000—2010年中國大陸魷釣船在西南大西洋的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，結(jié)合海洋環(huán)境等因子, 應(yīng)用基于貝葉斯的廣義線性模型(GLBM)對(duì)該漁業(yè)CPUE進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并進(jìn)行CPUE標(biāo)準(zhǔn)化不同模型的比較，為西南大西洋阿根廷滑柔魚資源評(píng)估提供基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

商業(yè)性生產(chǎn)數(shù)據(jù)來源于中國遠(yuǎn)洋漁業(yè)協(xié)會(huì)上海海洋大學(xué)魷釣技術(shù)組, 時(shí)間為2000—2010年。數(shù)據(jù)字段包括日期、經(jīng)度、緯度、產(chǎn)量、作業(yè)次數(shù)。時(shí)間分辨率為天, 空間分辨率為0.5°×0.5°(定義為1個(gè)漁區(qū))?？紤]到中國大陸在西南大西洋魷釣漁船基本上屬于大型專業(yè)魷釣船，漁船技術(shù)參數(shù)基本相同，在本研究中忽略其影響。

海洋環(huán)境數(shù)據(jù)包括表層溫度(SST)、海平面高度(SSH)和葉綠素(Chl-a)。其中，SST數(shù)據(jù)來源于http://iridl.ldeo.columbia.edu, 空間分辨率為1°×1°；SSH和Chl-a數(shù)據(jù)來源于http://oceanwatch.pifsc.noaa.gov/las/servlets/dataset, 分辨率分別為0.25°×0.25°和0.05°×0.05°。3個(gè)海洋環(huán)境數(shù)據(jù)時(shí)間跨度均為2000—2010年，空間范圍均為35°—55°S、45°—70°W。

1.2 漁業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)的匹配

CPUE定義為每艘船每天的捕撈產(chǎn)量，則第i年、l月、k經(jīng)度、j緯度(分辨率為0.5°×0.5°)的CPUE為:

(1)

式中, ∑Catchi,l,k,j為第i年、l月、k經(jīng)度、j緯度(0.5°×0.5°)總產(chǎn)量 (t)，∑Ei,l,k,j為對(duì)應(yīng)的總作業(yè)天數(shù)(d)[8]。

SST轉(zhuǎn)化公式如下:

(2)

式中,SSTi,l,k,j為i年、l月、k經(jīng)度、j緯度(0.5°×0.5°)平均SST，SSTx為i年、l月、k經(jīng)度、j緯度中的某個(gè)SST數(shù)據(jù)[9]。

表面溫度水平梯度(horizontal gradient of sea surface temperature, GSST)由其周邊海區(qū)的SST計(jì)算而來，k緯度、j經(jīng)度的GSST計(jì)算公式如下[ 11]:

(3)

由于SSH和Chl-a分辨率高于產(chǎn)量分辨率，在研究過程中對(duì)其取平均值以代表某一漁區(qū)的數(shù)值。

1.3 GLBM 模型

1.3.1 對(duì)數(shù)正態(tài)的基本模型

GLBM的基本模型為GLM模型，是利用貝葉斯的統(tǒng)計(jì)方法對(duì)(Generalized linear models)GLM模型進(jìn)行估算，因此本研究假設(shè)CPUE服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布[9]:

(4)

(5)

式中,yeari表示第i年, monthl表示第l月, lonk表示經(jīng)度為k，lati表示緯度為j, SST、GSST、Chl-a分別表示第i年、l月、經(jīng)度為k，緯度為j漁區(qū)內(nèi)的SST、GSST和Chl-a，Interations為交互選項(xiàng)。

(6)

本研究中將GLBM模型分3種情況進(jìn)行，即未加入固定交互選項(xiàng)、加入固定交互選項(xiàng)和加入隨機(jī)交互選項(xiàng)[13- 14]。

1.3.2 參數(shù)的先驗(yàn)概率

貝葉斯統(tǒng)計(jì)估算方法要求給定模型參數(shù)的先驗(yàn)概率。結(jié)合其他學(xué)者的研究[15]，本文假設(shè)了模型的參數(shù)為不可知的。假設(shè)模型中的yeari、monthi、latj和lonk服從均值為0，方差為100000的正態(tài)分布，這種方差很大的正態(tài)分布接近均勻分布；假設(shè)模型中的σ2服從反gamma分布即1/σ2——Gamma (0.001,0.0001)，0.001和0.0001分別表示Gamma分布的形狀和比例[14]。對(duì)于非層次對(duì)數(shù)線性模型，假設(shè)交互項(xiàng)的先驗(yàn)概率分布為正態(tài)分布，Interactions——N (Uc,σc2)，參數(shù)Uc服從均值為0，方差為100000的正態(tài)分布，Uc——N (0, 100000)，1/σc2——Gamma (0.001,0.0001)。對(duì)于這些給定的參數(shù)進(jìn)行敏感性測(cè)試，特別是σ2參數(shù)。

1.3.3 利用預(yù)測(cè)的CPUE估算資源量豐度指數(shù)

由于各月西南大西洋魷釣漁船CPUE分布集中，使得CPUE存在誤差。為了解決該問題，本研究利用GLBM模型對(duì)2000—2010年1—7月各月未作業(yè)區(qū)域(除了當(dāng)月作業(yè)區(qū)域外的所有其他年和月作業(yè)過的區(qū)域)的CPUE進(jìn)行預(yù)測(cè)估算[13]。因此，月平均資源量豐度指數(shù)可以表示為:

(7)

式中,Ai,l為第i年第l月的資源量豐度指數(shù)；如果利用預(yù)測(cè)的CPUE，則TG為2000—2010年1—7月所有作業(yè)過的區(qū)域；如果不利用預(yù)測(cè)的CPUE，則TG表示為第i年第l月的實(shí)際作業(yè)區(qū)域。

1.3.4 模型選擇和計(jì)算

隨著人們生活水平的提升，對(duì)富含特色的產(chǎn)品更加追求，對(duì)此富含傳統(tǒng)居民元素的藝術(shù)文化產(chǎn)品、作品更被市場(chǎng)看好。傳統(tǒng)居民元素利用鄉(xiāng)土文化氣息這一文化特征，可提高人們的舒適度。在陶瓷藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可以突顯作品返璞歸真的文化特征。不僅對(duì)傳統(tǒng)民族文化有傳承作用，同時(shí)也拓展了傳統(tǒng)文化的傳播途徑，間接帶動(dòng)了陶瓷設(shè)計(jì)作品的特色發(fā)展。傳統(tǒng)民居元素的設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)與自然環(huán)境和諧相處，圍繞自然生態(tài)理念，將陶瓷藝術(shù)設(shè)計(jì)作品回歸到自然生態(tài)的本源。傳統(tǒng)居民元素在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用另類感強(qiáng)，對(duì)此其文化功用在建筑中難以有效體現(xiàn)。在陶瓷藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，將自然觀等生態(tài)文化充分體現(xiàn)，側(cè)面烘托出了設(shè)計(jì)者的思想、人文情懷。

首先將解釋變量(除去交互項(xiàng))依次加入GLBM模型，得到包含不同個(gè)數(shù)解釋變量的GLBM模型。然后加入交互項(xiàng)(monthl× latj、yeari× lonk、monthl× lonk和yeari× latj)分別進(jìn)行非層次和層次的分析。選取DIC(Deviance Information Criterion)值最小的為最佳模型。DIC是對(duì)AIC和BIC(Bayesian Information Criterion)的概括，用于通過蒙特卡羅(Markov Chain Monte Carlo，MCMC)模擬計(jì)算后驗(yàn)概率的貝葉斯模型的選擇[16]。DIC的計(jì)算方法為:

(8)

所有的貝葉斯分析和建模計(jì)算過程都是通過R version 2.10.0和WinBUGS14[17]軟件計(jì)算完成的。MCMC的迭代次數(shù)根據(jù)收斂評(píng)估計(jì)算而得，收斂評(píng)估時(shí)使用兩條鏈。為了確保樣本抽樣的可靠性和穩(wěn)定性選取丟棄適當(dāng)?shù)某闃哟螖?shù)。MCMC迭代預(yù)算時(shí)所有參數(shù)的初始值設(shè)置為0[13]。

2 結(jié)果

2.1 CPUE空間分布

K-S檢驗(yàn)顯示，ln(CPUE+1)趨向于服從正態(tài)分布(μ=2.22，σ=1.06)，因此關(guān)于CPUE服從對(duì)數(shù)據(jù)正態(tài)分布的假設(shè)，以及采用GLBM模型進(jìn)行研究是合適的。GLBM分析基于1543個(gè)數(shù)據(jù)，其中1537個(gè)的捕撈量大于0。從圖1可看出，2000—2010年的捕撈區(qū)域由438個(gè)點(diǎn)組成，然而月捕撈努力量的分布僅僅占據(jù)39個(gè)點(diǎn)或者更少。大部分的捕撈努力量都發(fā)生在1—5月，6月和7月的數(shù)據(jù)只是很小的一部分。

圖1 2000—2010年和2005年1月隨機(jī)選取的中國大陸阿根廷滑柔魚魷釣漁業(yè)捕撈努力量分布Fig.1 The distributions of fishing efforts for Illex argentinus by Chinese mainland squid jigging fishery during 2000 to 2010 and during January of 2005 (random selected from all the fishing months during 2000 to 2010)

2.2 模型選擇和比較

2.2.1 未加入固定交互選項(xiàng)

GLBM分析表明，當(dāng)未考慮交互項(xiàng)時(shí)，yeari、Chl-a和lonk變量對(duì)CPUE沒有顯著影響(Pgt;0.05)，其余的變量對(duì)CPUE都有顯著影響(Plt;0.05),其中變量SST對(duì)CPUE的影響最大，剩下的依次為monthl、latj、SSH和GSST(表1)。根據(jù)DIC的結(jié)果，未考慮交互效應(yīng)的最佳GLBM模型(DIC=3603.56)為:

(9)

GLBM模型中各變量的后驗(yàn)概率分布圖見圖2。

2.2.2 加入固定交互選項(xiàng)

GLBM分析表明，當(dāng)加入固定交互項(xiàng)時(shí)，yeari、lonk和Chl-a變量對(duì)CPUE沒有顯著的影響(Pgt; 0.05)，其余變量對(duì)CPUE都有顯著的影響(Plt;0.05)，其中變量SST對(duì)CPUE的影響最大，剩下的依次為latj、monthl、SSH、GSST、year×latj、month×latj、year×lonk和month×lonk(表2)。根據(jù)DIC值(DIC=3598.76)，加入固定交互效應(yīng)的最佳GLBM模型為:

表1 未加入交互項(xiàng)時(shí)解釋變量的后驗(yàn)概率分布及模型結(jié)果

圖2 未考慮交互效應(yīng)時(shí)模型參數(shù)的后驗(yàn)概率分布Fig.2 The marginal density distribution of posterior for the model in which interaction terms were excluded

(10)

GLBM模型中各變量的后驗(yàn)概率分布見圖3。

圖3 考慮固定交互效應(yīng)時(shí)模型參數(shù)的后驗(yàn)概率分布Fig.3 The marginal density distribution of posterior for the model in which fixed effect interaction terms were included

2.2.3 加入隨機(jī)交互選項(xiàng)

GLBM分析表明，當(dāng)加入隨機(jī)交互項(xiàng)時(shí)，yeari、lonk、Chl-a和month×lonk變量對(duì)CPUE沒有顯著的影響(Pgt;0.05)，其余的變量對(duì)CPUE都有顯著的影響(P lt; 0.05)，其中變量SST對(duì)CPUE的影響最大，剩下的依次為latj、SSH、GSST、year×latj、month×latj和month×lonk(表3)。根據(jù)DIC值(DIC=3590.46)，加入隨機(jī)交互效應(yīng)的最佳GLBM模型為:

(11)

GLBM模型中各變量的后驗(yàn)概率分布圖見圖4。

表2加入假設(shè)固定影響的交互項(xiàng)時(shí)解釋變量的后驗(yàn)概率分布及模型結(jié)果

Table2Posteriordistributionofcovariatesandsummarystatisticsforselectednon-hierarchicalmodelinwhichfixedeffectinteractiontermsareincluded

來源Node平均值Mean標(biāo)準(zhǔn)差SD計(jì)算誤差MCerror2.50%中值Median97.50%分析次數(shù)AnalysistimesPSST0.12150.01391.095×10-38.891×10-20.12320.1283500002.883×10-3latitude5.530×10-23.834×10-27.699×10-4-0.32820.05810.1202500003.509×10-3month-0.97490.42758.552×10-3-1.6326-1.0291-0.1401500006.087×10-3SSH3.946×10-32.363×10-34.725×10-5-1.055×10-33.684×10-38.168×10-3500002.597×10-2GSST0.07810.05581.118×10-3-3.013×10-20.07530.1861500002.962×10-2year×latitude5.693×10-53.159×10-56.318×10-7-1.566×10-85.246×10-51.233×10-4500003.015×10-2month×latitude7.931×10-36.893×10-34.725×10-51.379×10-48.251×10-3-2.043×10-3500003.127×10-2year×longitude-5.930×10-53.889×10-57.778×10-7-1.249×10-4-5.891×10-51.208×10-5500003.264×10-2month×longi-tude1.138×10-28.690×10-31.738×10-4-4.994×10-31.244×10-22.740×10-2500003.633×10-21/σ20.68092.440×10-24.882×10-40.63460.680.732650000

表3加入假設(shè)隨機(jī)影響的交互項(xiàng)時(shí)解釋變量的后驗(yàn)概率分布及模型結(jié)果

Table3Posteriordistributionofcovariatesandsummarystatisticsforselectedhierarchicalmodelinwhichrandomeffectinteractiontermsareincluded

來源Node平均值Mean標(biāo)準(zhǔn)差SD計(jì)算誤差MCerror2.50%中值Median97.50%分析次數(shù)AnalysistimesPSST3.903×10-25.77×10-21.118×10-3-7.219×10-23.809×10-20.1548500002.097×10-3GSST8.502×10-31.877×10-32×10-54.871×10-37.222×10-39.878×10-3500002.349×10-3SSH-1.631×10-5-1.717×10-51.824×10-74.783×10-52.931×10-51.473×10-5500003.671×10-3year×latitude1.857×10-51.343×10-51.432×10-7-6.237×10-41.799×10-54.345×10-5500002.982×10-2month×latitude2.597×10-29.370×10-39.988×10-58.543×10-31.917×10-24.292×10-3500003.093×10-2month×longi-tude-1.846×10-26.991×10-37.451×10-5-3.111×10-2-1.846×10-2-5.538×10-2500003.259×10-21/σ20.67552.456×10-22.619×10-40.62850.67530.724850000

圖4 考慮隨機(jī)影響的交互效應(yīng)時(shí)模型參數(shù)的后驗(yàn)概率分布Fig.4 The marginal density distribution of posterior for model in which random effect interaction terms were included

根據(jù)3種方法(未加交互項(xiàng)、加入固定影響交互項(xiàng)和加入隨機(jī)影響的交互項(xiàng))得出的結(jié)果見表4，根據(jù)DIC比較，加入隨機(jī)交互效應(yīng)的模型為最佳GLBM模型。

表43種模型得到的最佳結(jié)果(未加交互項(xiàng)，加入固定交互項(xiàng)，加入隨機(jī)交互項(xiàng))

Table4Resultsofthebest-fittingmodelsderivedfromthethreemodels(Interaction terms excluded, Fixed effects interaction terms included, and Random effects interaction term included)

方法Approach模型ModelsDIC未加交互項(xiàng)InteractiontermsexcludedUi,j,k,l=monthl+latj+SST+SSH+GSST3603.58加入固定交互項(xiàng)FixedeffectsinteractiontermsincludedUi,j,k,l=latj+monthl+SST+SSH+GSST+yeari×lonk+monthl×lonk+yearl×latj+monthi×latj3598.76加入隨機(jī)交互項(xiàng)RandomeffectsinteractiontermincludedUi,j,k,l=latj+SST+GSST+SSH+monthl×lonk+yeari×latj+monthl×latj3590.43

2.3 名義CPUE和標(biāo)準(zhǔn)化CPUE的比較

2.3.1 年均CPUE比較

由圖5a可見，除了2004年和2010年以外，其余年間經(jīng)GLBM模型標(biāo)準(zhǔn)化后的CPUE明顯低于或接近名義CPUE。2000—2003年名義CPUE波動(dòng)范圍為7.13—10.40 t/d，且波動(dòng)幅度不大，但2004—2008年和2009—2010年間，名義CPUE變化幅度很大，波動(dòng)范圍為3.39—29.17 t/d。然而經(jīng)過GLBM模型標(biāo)準(zhǔn)化后的CPUE卻波動(dòng)相對(duì)平緩，2000—2010年間，波動(dòng)范圍介于5.45—9.29 t/d。

2.3.2 月均CPUE比較

由圖5b可知，除了2004年1—5月、2010年1—5月標(biāo)準(zhǔn)化后的月均CPUE較名義月均CPUE高以外，其余所有年間的各月份，經(jīng)GLBM模型標(biāo)準(zhǔn)化后的CPUE都低于或者接近對(duì)應(yīng)的名義CPUE?？傮w而言，名義CPUE波動(dòng)幅度比較大，且數(shù)值較大(范圍為0.68—38.72t/d)，經(jīng)GLBM模型標(biāo)準(zhǔn)化后的CPUE則波動(dòng)幅度較小(范圍為1.31—11.27t/d)。

圖5 2000—2010年阿根廷滑柔魚漁業(yè)年(a)和月(b)均名義CPUE與GLBM模型標(biāo)準(zhǔn)化后CPUE的關(guān)系Fig.5 Relationship between annual (a) and monthly (b) nominal CPUE and standardized CPUE by GLBM of the Chinese squid jigging fishery in southwest Atlantic Ocean during 2000 to 2010

3 分析與討論

3.1 不同GLBM模型的對(duì)比

研究認(rèn)為，3種方法(未加交互項(xiàng)、加入固定影響的交互項(xiàng)和加入隨機(jī)影響的交互項(xiàng))標(biāo)準(zhǔn)化的CPUE結(jié)果并不相同。未加入交互項(xiàng)時(shí)，yeari、Chl-a和lonk變量對(duì)CPUE沒有顯著的影響，而SST、monthl、latj、SSH和GSST變量對(duì)CPUE有顯著的影響；加入固定交互項(xiàng)時(shí)，yeari、lonk和Chl-a變量對(duì)CPUE沒有顯著影響，SST、latj、monthl、SSH、GSST、year×latj、monthr×latj、year×lonk和month×lonk對(duì)CPUE有顯著性影響；而加入隨機(jī)交互項(xiàng)時(shí)，yeari、lonk、Chl-a和year×lonk變量對(duì)CPUE沒有顯著影響，SST、latj、monthl、SSH、GSST、year×latj、month×latj和month×lonk對(duì)CPUE有顯著影響。DIC比較認(rèn)為，加入隨機(jī)交互效應(yīng)的GLBM模型為CPUE標(biāo)準(zhǔn)化的最佳模型。綜合而言，3個(gè)模型都得到y(tǒng)eari、Chl-a和lonk對(duì)CPUE沒有顯著性影響，SST、latj、monthl、SSH和GSST對(duì)CPUE產(chǎn)生顯著性影響。兩個(gè)包含交互項(xiàng)的模型中，year×latj、month×latjk和month×lonk對(duì)CPUE產(chǎn)生顯著影響。因此，不難看出，阿根廷滑柔魚CPUE分布受到包括時(shí)間因素(month)、空間因素(latj)和海洋環(huán)境因素(SST、SSH、GSST等)的影響。

最佳GLBM模型分析認(rèn)為，2000—2010年西南大西洋阿根廷滑柔魚CPUE波動(dòng)比較平緩，沒有出現(xiàn)劇烈的大幅度波動(dòng)。然而Chen[18]、Portela[19]等分別通過對(duì)中國臺(tái)灣和福克蘭群島海域阿根廷滑柔魚漁業(yè)CPUE標(biāo)準(zhǔn)化研究認(rèn)為，西南大西洋阿根廷滑柔魚CPUE存在4—5a一個(gè)周期的波動(dòng)。這與本研究的結(jié)果存在一定的差異性，其原因可能和研究的方法、模型的選取，以及數(shù)據(jù)的來源和構(gòu)成有關(guān)。同時(shí)由于三者研究的時(shí)間、海域不同，并且作業(yè)方式的也存在差異，都可能對(duì)研究結(jié)果存在影響。

3.2 GLBM與GLM、GAM模型結(jié)果對(duì)比

GLM模型分析認(rèn)為，年、緯度、SST以及交互項(xiàng)年與緯度(yeari× latj)均為顯著性變量，對(duì)CPUE的影響極顯著；經(jīng)度、SSH、GSST、Chl-a、年和經(jīng)度(yearl× lonj)、月和緯度(monthl× latj)以及月與經(jīng)度(monthl×lonk)的交互效應(yīng)為不顯著變量，對(duì)CPUE的影響不顯著[20]。GAM模型分析認(rèn)為[20]年、月、經(jīng)度、緯度、SST、SSH以及交互項(xiàng)年與緯度(yeari× latj)、年與經(jīng)度(yeari× lonk)均對(duì)CPUE有顯著影響(Plt;0.01)；GSST、Chl-a、月和緯度(monthl× latj)以及月與經(jīng)度(monthl×lonk)的交互效應(yīng)對(duì)CPUE的影響不顯著(Pgt;0.01)[19]。加入隨機(jī)交互項(xiàng)的GLBM分析則認(rèn)為，yeari、lonk、Chl-a和year×lonk變量對(duì)CPUE沒有顯著的影響，而SST、latj、monthl、SSH、GSST、year×latk、month×latj和month×lonk對(duì)CPUE都有顯著的影響。從研究的結(jié)果來看，GLM和GAM研究結(jié)果與GLBM研究結(jié)果存在差異(圖6)。

圖6 2000—2010年GAM, GLM和GLBM模型標(biāo)準(zhǔn)化月均CPUE(a)和年均CPUE(b)標(biāo)準(zhǔn)化后CPUE的關(guān)系Fig.6 Monthly (a) and annual (b) CPUE standardized CPUE by GLM and GAM and GLBM of the Chinese squid jigging fishery in southwest Atlantic Ocean during 2000—2010

研究認(rèn)為，GLBM模型標(biāo)準(zhǔn)化后的結(jié)果比較可信，與西南大西洋阿根廷滑柔魚漁業(yè)特點(diǎn)一致。CPUE受到空間因素latj、monthl和隨機(jī)影響的交互效應(yīng)year×latj、year×lonk和month×lonk的顯著影響，這與阿根廷滑柔魚南北向洄游分布以及福克蘭與巴西暖流南北向交匯的特點(diǎn)一致。通常中國大陸的魷釣漁船于每年的1到7月在西南大西洋海域生產(chǎn)，但產(chǎn)量主要集中于1—5月。通過陸化杰等[21的研究，中國大陸魷釣船主要捕獲冬季產(chǎn)卵群，而1—5月，該群體由于?？颂m海流的影響要進(jìn)行季節(jié)性的南北向索餌和產(chǎn)卵洄游，因此latj和monthl為影響CPUE的重要時(shí)空因素。

同時(shí)，GLBM模型還能夠解決阿根廷滑柔魚作業(yè)集中而導(dǎo)致CPUE不準(zhǔn)確的問題，隨著科技進(jìn)步和作業(yè)漁船間漁汛信息交流，漁船作業(yè)海域通常比較集中，尤其是在產(chǎn)量高的年份，整個(gè)漁汛期間，某些漁船的作業(yè)位置變化不大。無論是月均CPUE還是年均CPUE，GLBM模型標(biāo)準(zhǔn)化后的CPUE要比GAM和GLM模型標(biāo)準(zhǔn)化后的CPUE低(圖6)，這間接說明了阿根廷滑柔魚作業(yè)方式使其名義CPUE不能正確反映資源量，極有可能出現(xiàn)當(dāng)資源量較低時(shí)，名義CPUE值仍然很高的現(xiàn)象，因此在以后的資源評(píng)估中，應(yīng)利用GLBM標(biāo)準(zhǔn)化后的CPUE。

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CPUEStandardizationofIllexargentinusforChineseMainlandsquid-jiggingfisherybasedongeneralizedlinearBayesianmodels

LU Huajie1,2,3, CHEN Xinjun1,2,3,*, CAO Jie4

1CollegeofMarineSciences,ShanghaiOceanUniversity, 999HuchengRingRoad,Shanghai201306,China2KeylaboratoryofOceanicFisheriesResourcesExploitationofShanghaiEducationCommission,ShanghaiOceanUniversity,Shanghai201306,China3KeyLaboratoryofSustainableExploitationofOceanicFisheriesResources,MinistryofEducation,ShanghaiOceanUniversity,Shanghai201306,China4SchoolofMarineSciencesofUniversityofMaine,MaineofUSA04469

Illexargentinusis not only one of the important species in the marine ecosystem, but also a fishing target of the most important squid-jigging fishery in Southwest Atlantic Ocean. Catch per unit effort (CPUE) is an important index for fishery abundance, and the standardization of CPUE is an important content in the fishery stock assessment. Based on the catch data from Chinese mainland squid jigging fishery in the southwest Atlantic ocean and marine environmental factors (sea surface temperature, SST; horizontal gradient of sea surface temperature, GSST; sea surface height, SSH) derived from ocean satellite during 2000 to 2010, the Generalized Linear Bayesian models (GLBM), including the interaction terms excluded, fixed effects interaction terms and random effects interaction term, are used to standardize the CPUE for the Chinese Mainland squid-jigging fishery ofI.argentinusin the southwest Atlantic Ocean, and the best model is selected based on the lowest DIC (Deviance Information Criterion). The results indicated that the models with random effects interaction term including the variance of latitude, SST, GSST, SSH, month×longitude, year×latitude and month×latitude had the best fit for the Chinese mainland squid-jigging fishery ofI.argentinusin the southwest Atlantic Ocean. The CPUE standardized by GLBM is smaller and fluctuated lower than the nominal CPUE. Compared with the result by generalized linear models (GLM) and generalized additive models (GAM), the GLBM seemed to be best for standardization of CPUE for the Chinese Mainland squid-jigging fishery ofI.argentinusin the southwest Atlantic Ocean, and our result showed that the standardized CPUE ofI.argentinushas been decreased during 2000 to 2010.

Illexargentinus；CPUE standardization；generalized linear Bayesian model；Southwest Atlantic Ocean；Chinese Mainland

國家遠(yuǎn)洋漁業(yè)工程技術(shù)研究中心; 農(nóng)業(yè)部大洋漁業(yè)資源環(huán)境科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站的資助

2012- 06- 16;

2012- 10- 26

*通訊作者Corresponding author.E-mail: xjchen@shou.edu.cn

10.5846/stxb201206160862

陸化杰, 陳新軍, 曹杰.基于GLBM模型的中國大陸阿根廷滑柔魚魷釣漁業(yè)CPUE標(biāo)準(zhǔn)化.生態(tài)學(xué)報(bào),2013,33(17):5375- 5384.

Lu H J, Chen X J, Cao J.CPUE Standardization ofIllexargentinusfor Chinese Mainland squid-jigging fishery based on generalized linear Bayesian models.Acta Ecologica Sinica,2013,33(17):5375- 5384.