劉金立 陳新軍① 李 綱 王從軍

(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)圖書館 上海 201306; 3. 國家遠(yuǎn)洋漁業(yè)工程技術(shù)研究中心上海 201306; 4. 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)

柔魚(Ommastrephes bartramii)是棲息在大洋的暖水性種類, 廣泛分布在西北太平洋海域, 該海域是目前規(guī)模性開發(fā)柔魚資源的主要海域, 作業(yè)方式以魷釣為主(王堯耕等, 2005)。1974年日本魷釣船首先對柔魚資源進(jìn)行產(chǎn)業(yè)性開發(fā), 我國于1993年開始開發(fā)該資源, 之后捕撈規(guī)模和作業(yè)海域不斷擴(kuò)大, 年產(chǎn)量穩(wěn)定在6萬—10萬噸間(Chenet al, 2008), 是我國遠(yuǎn)洋漁業(yè)重要的捕撈對象。國內(nèi)外學(xué)者對西北太平洋柔魚進(jìn)行了較深入的研究, 主要包括生物學(xué)特性、漁場形成及其開發(fā)狀況、資源量變動以及漁業(yè)資源評估等方面(Yatsuet al, 2000; 王文宇等, 2003; 陳新軍等,2003; Ichiiet al, 2004; 樊偉, 2004; Chenet al, 2008;馬金等, 2011; 唐峰華等, 2011), 但在柔魚資源優(yōu)化配置方面尚無研究。漁業(yè)資源開發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)工程,不僅涉及資源數(shù)量本身, 而且還包括經(jīng)濟(jì)效益、社會就業(yè)以及生態(tài)影響等, 是一個(gè)生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)的綜合系統(tǒng)。因此, 本研究以漁業(yè)資源經(jīng)濟(jì)學(xué)的理論與方法為基礎(chǔ)(Gordonet al, 1954; Clarket al, 1985, 1990;陳新軍, 2004; Yagiet al, 2009), 構(gòu)建基于生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益等因素的綜合優(yōu)化配置模型,模擬分析不同管理目標(biāo)下西北太平洋柔魚漁業(yè)的短期(1—5年)、中期(10年)及長期(20年)的漁業(yè)資源、經(jīng)濟(jì)利益以及社會效益, 為科學(xué)制定西北太平洋柔魚漁業(yè)資源管理策略提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料來源

采用1996—2008年中國大陸魷釣船在西北太平洋的柔魚漁業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)資料, 包括作業(yè)天數(shù)、日漁獲量、作業(yè)船次等, 作業(yè)海域?yàn)?8o—46oN, 150o—165oE,由中國遠(yuǎn)洋漁業(yè)協(xié)會上海海洋大學(xué)魷釣技術(shù)組提供。CPUE為單船每天的漁獲量(噸/天×船次), 作業(yè)成本數(shù)據(jù)和柔魚價(jià)格數(shù)據(jù)以舟山市寧泰遠(yuǎn)洋漁業(yè)有限公司為基準(zhǔn), 近年來每天單船作業(yè)成本約為0.6萬元,近五年來柔魚平均價(jià)格約為1.0萬元/噸。

1.2 分析方法

1.2.1 Schaefer生物模型 根據(jù)歷年漁獲量數(shù)據(jù)及魷釣漁業(yè)的捕撈努力量來擬合Schaefer生物模型,估算最大可持續(xù)產(chǎn)量(MSY)及對應(yīng)的捕撈努力量fMSY。Schaefer生物模型如下:

式中:Y為漁獲產(chǎn)量,f為捕撈努力量,q為可捕系數(shù),r為種群內(nèi)稟自然增長率,K為環(huán)境負(fù)載容量(陳新軍,2004)。

1.2.2 Gordon-Schaefer生物經(jīng)濟(jì)模型 一般Gordon-Schaefer生物經(jīng)濟(jì)模型如下:

式中:π為利潤, TR為總收入, TC為總成本,p為價(jià)格,Y為漁獲產(chǎn)量,f為捕撈努力量,c為單船作業(yè)成本(Clarket al, 1985; 1990; 陳新軍, 2004; Yagiet al,2009)。

由此模型估算出最大經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量(MEY)和生物經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)(BE)以及對應(yīng)的捕撈努力量fMEY和fBE, 并求出其相應(yīng)的產(chǎn)量以及利潤(陳新軍, 2004)。

1.2.3 社會生物經(jīng)濟(jì)綜合模型 漁業(yè)資源開發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程, 不僅涉及生物資源本身, 還涉及經(jīng)濟(jì)利益、社會效益等諸多方面(張廣文等, 2010)。因此, 在分析西北太平洋柔魚資源的優(yōu)化配置時(shí), 可以綜合考慮生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會等因素, 分別對捕撈努力量fMSY、fMEY及fBE取不同的權(quán)重, 構(gòu)建社會生物經(jīng)濟(jì)優(yōu)化配置模型。在本研究中, 我們以最大捕撈努力量作為社會效益的目標(biāo), 因?yàn)榇藭r(shí)所能提供的就業(yè)人數(shù)為最多。令綜合捕撈努力量f為:

其中,a、b、c為待定系數(shù), 且a+b+c=1,a、b、c∈[0, 1]。

以捕撈努力量作為西北太平洋柔魚資源優(yōu)化配置的管理目標(biāo), 分別設(shè)定了14種不同的備選方案(表1)。在設(shè)定的備選方案中, 方案1、方案2、方案3分別為管理目標(biāo)MSY、MEY和BE對應(yīng)的捕撈努力量fMSY、fMEY、fBE; 其它方案的捕撈努力量主要是針對生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益等管理目標(biāo)所占的權(quán)重不同進(jìn)行設(shè)定; 例如, 方案4、方案8、方案9及方案10等4種方案只考慮生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益中的兩種管理目標(biāo), 方案5—方案7、方案11—方案14等7種方案綜合考慮了生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益三種管理目標(biāo), 其中方案11是假設(shè)各管理目標(biāo)所占的權(quán)重相同, 方案6、方案12是以生態(tài)效益為主, 方案7、方案13是以經(jīng)濟(jì)效益為主, 方案5、方案14是以社會效益為主。

結(jié)合Schaefer資源量動態(tài)模型及產(chǎn)量方程, 比較不同備選方案下的短期(1—5年)、中期(10年)和長期(20年)的累計(jì)資源量、累計(jì)漁獲產(chǎn)量以及累計(jì)經(jīng)濟(jì)效益。

Schaefer資源量動態(tài)模型表達(dá)如下:

其中:Bt為第t年的資源量,r為種群內(nèi)稟自然增長率,K為環(huán)境負(fù)載容量,Ct–1為第t–1年的漁獲量(陳新軍等, 2011) ; 西北太平洋柔魚初始資源量B0為1996年的資源量B1996。

根據(jù)Ichii等(2006)、曹杰(2010)的研究結(jié)果, 柔魚種群內(nèi)稟增長率r為1.19, 根據(jù)陳新軍等(2011)研究結(jié)果, 1995年的西北太平洋柔魚的資源量為25萬噸, 其產(chǎn)量為7.3萬噸, 結(jié)合Schaefer資源量動態(tài)模型, 推算1996年資源量B1996為28.74萬噸。

2 結(jié)果

2.1 MSY、MEY和BE點(diǎn)的產(chǎn)量及其對應(yīng)的捕撈努力量

根據(jù)Schaefer生物模型, 并利用一元線性回歸分析方法擬合CPUE和捕撈努力量f的相關(guān)關(guān)系,其相關(guān)性在統(tǒng)計(jì)上為顯著(R2=0.8742,P＜0.05)(圖1),由此估算得到西北太平洋柔魚的最大可持續(xù)產(chǎn)量MSY約為11.83萬噸, 對應(yīng)的捕撈努力量約為4.44萬船次。

圖1 西北太平洋柔魚Schaefer模型(圖中y為CPUE, x為捕撈努力量)Fig.1 The Schaefer Model of Ommastrephes bartramii in the Northwestern Pacific Ocean

根據(jù)Gordon-Schaefer生物經(jīng)濟(jì)模型估算, 柔魚最大經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量MEY和生物經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)BE的產(chǎn)量分別為11.67萬噸和4.73萬噸, 所對應(yīng)的捕撈努力量分別為3.94萬船次和7.88萬船次(圖2)。

圖2 西北太平洋柔魚Gordon-schaefer生物經(jīng)濟(jì)模型Fig.2 The Gordon-Schaefer Bio-economic Model of Ommastrephes bartramii in the Northwestern Pacific Ocean

2.2 不同管理目標(biāo)下柔魚資源變化

根據(jù)設(shè)定的備選方案, 得出不同權(quán)重下各備選方案的捕撈努力量(表1), 模擬出各方案下西北太平洋柔魚的短期、中期及長期的資源量變化情況。

根據(jù)擬定的備選方案, 模擬了20年內(nèi)資源量的變化情況(圖3, 圖4)。以方案2、方案8及方案1開發(fā)柔魚資源, 20年內(nèi)其資源量維持在20萬噸以上, 年漁獲產(chǎn)量可達(dá)到11.67萬—11.83萬噸間。其中, 方案2柔魚的資源量在22萬噸左右, 即以最大經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量(MEY)為管理目標(biāo)時(shí)的資源量; 方案8的資源量在21萬噸左右, 即以MSY和MEY各占50%權(quán)重為管理目標(biāo)時(shí)的資源量; 方案1的資源量在20萬噸左右, 即以MSY為管理目標(biāo)時(shí)的柔魚漁業(yè)資源量。以方案7開發(fā)柔魚資源, 20年內(nèi)其資源量維持在 19萬噸左右;方案11、方案12、方案13及方案6開發(fā)柔魚資源, 20年內(nèi)其資源量維持在15萬—17萬噸; 以方案9、方案14及方案10開發(fā)柔魚資源, 20年內(nèi)其資源量維持在12萬—13萬噸, 這三種開發(fā)方案均為以社會效益(BE)所占的權(quán)重較大(占1/2比重); 以方案4及方案5開發(fā)柔魚資源, 20年內(nèi)其資源量維持在10萬噸左右,這兩種開發(fā)方案也是以社會效益(BE)所占的權(quán)重較大(占2/3比重); 以方案3開發(fā)柔魚資源, 20年內(nèi)其資源量持續(xù)減少, 維持在5萬噸左右, 即完全以社會效益(BE)為管理目標(biāo)時(shí)的資源量。

表1 不同備選方案及其捕撈努力量Tab.1 The fishing efforts of Ommastrephes bartramii in different scenarios

圖3 不同備選方案下20年內(nèi)柔魚資源量的變動Fig.3 The stock biomass variation of Ommastrephes bartramii under different alternative management programs

圖4 不同備選方案下柔魚的短期、中期和長期的累計(jì)資源量Fig.4 The accumulative stock biomass of Ommastrephes bartramii in short-, medium-, and long-term in different management scenarios

從累計(jì)資源量來看(圖5), 無論是短期、中期, 還是長期, 柔魚的累計(jì)資源量B均為B方案2＞B方案8＞B方案1＞B方案7＞B方案6＞B方案13＞B方案12＞B方案11＞B方案10＞B方案14＞B方案9＞B方案4＞B方案5＞B方案3。

圖5 不同備選方案下柔魚漁業(yè)的短期、中期和長期的累計(jì)漁獲量Fig.5 The accumulative catches of Ommastrephes bartramii fishery in short-, medium-, and long-term in different management scenarios

2.3 不同管理目標(biāo)下柔魚漁業(yè)的累計(jì)產(chǎn)量及利潤比較

從短期累計(jì)產(chǎn)量(前5年)來看, 以方案3(BE為管理目標(biāo))開發(fā)柔魚資源的累計(jì)漁獲產(chǎn)量最低(為58.74萬噸),方案2(以MEY為管理目標(biāo))、方案8略低, 累計(jì)漁獲產(chǎn)量分別為63.13萬噸、64.76萬噸; 以其余各方案開發(fā)柔魚資源時(shí), 其累計(jì)漁獲產(chǎn)量在66.10萬—68.80萬噸間, 且累計(jì)產(chǎn)量差異不明顯。其中, 以備選方案11(MSY、MEY及BE各占1/3權(quán)重)所獲得的累計(jì)漁獲產(chǎn)量為最高(68.80萬噸)(圖5)。從中期累計(jì)產(chǎn)量(10年)來看, 以方案3(BE為管理目標(biāo))開發(fā)柔魚資源的累計(jì)漁獲產(chǎn)量最低(86.70萬噸); 以方案5和方案4開發(fā)時(shí), 其累計(jì)漁獲產(chǎn)量分別為112.1萬噸、113.4萬噸;以方案9、14、2、10、8等開發(fā)時(shí), 其累計(jì)漁獲量在118.96萬—123.73萬噸, 且累計(jì)產(chǎn)量差異不明顯; 以方案11、1、12、7、13、6等開發(fā)時(shí), 其累計(jì)漁獲產(chǎn)量在125.21萬—126.45萬噸間, 且累計(jì)產(chǎn)量差異不明顯, 其中, 以備選方案6所獲得的累計(jì)漁獲產(chǎn)量為最高(126.45萬噸)(圖5)。從長期累計(jì)產(chǎn)量(20年)來看,以方案3(BE為管理目標(biāo))開發(fā)柔魚資源的累計(jì)漁獲產(chǎn)量最低(136.73萬噸); 以方案5和方案4開發(fā)時(shí), 其累計(jì)漁獲產(chǎn)量分別為201.26萬噸、204.71萬噸; 以方案9、14、10開發(fā)時(shí), 其累計(jì)漁獲量在219.56萬—227萬噸間; 以方案11、2、12、8、13、6、1、7等開發(fā)時(shí), 其累計(jì)漁獲產(chǎn)量在237.75萬—244.09萬噸間, 且累計(jì)產(chǎn)量差異不明顯, 其中, 以備選方案7(以MEY占2/3比重為管理目標(biāo))所獲得的累計(jì)漁獲產(chǎn)量為最高(為244.09萬噸), 以備選方案1(以MSY為管理目標(biāo))所獲得的累計(jì)漁獲產(chǎn)量次之(243.55萬噸) (圖5)。

從短期累計(jì)利潤(前5年)來看, 以方案6開發(fā)柔魚資源獲得的累計(jì)利潤最大(53.17億元), 其次為方案13(53.11億元); 以方案3(BE為管理目標(biāo))開發(fā)柔魚資源時(shí)獲得的累計(jì)利潤最小(35.10億元); 以方案7、方案5及方案4開發(fā)時(shí), 其累計(jì)利潤在43.5億—47.25億元間; 以其它各方案開發(fā)時(shí), 其累計(jì)利潤在49.71億—53.11億元間, 且累計(jì)利潤差異不明顯。短期累計(jì)利潤分布:π方案6＞π方案13＞π方案12＞π方案1＞π方案11＞π方案8＞π方案2＞π方案10＞π方案14＞π方案9＞π方案4＞π方案5＞π方案7＞π方案3。在中期(10年)和長期(20年)累計(jì)利潤中, 均以方案8開發(fā)柔魚資源時(shí)獲得的累計(jì)利潤最大, 分別為98.63億元、191.36億元, 以方案3開發(fā)柔魚資源時(shí)獲得的累計(jì)利潤最小, 分別為39.42億元、42.18億元;柔魚漁業(yè)中長期的累計(jì)利潤分布:π方案8＞π方案2＞π方案1＞π方案6＞π方案13＞π方案12＞π方案11＞π方案10＞π方案14＞π方案7＞π方案9＞π方案4＞π方案5＞π方案3(圖6)。

3 討論與分析

3.1 柔魚資源開發(fā)現(xiàn)狀分析

圖6 不同備選方案下柔魚漁業(yè)的短期、中期和長期的累計(jì)利潤Fig.6 The accumulative profits of Ommastrephes bartramii fishery in short, medium and long-term in different management scenarios

我國是世界頭足類的重要生產(chǎn)國(王堯耕等,2005), 并于1993年開始開發(fā)西北太平洋柔魚資源,作業(yè)方式主要以魷釣為主, 是目前捕撈柔魚最主要的國家和地區(qū)之一(Chenet al, 2008)。根據(jù)我國1996—2008年13年間在西北太平洋海域魷釣作業(yè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看, 柔魚年產(chǎn)量基本上穩(wěn)定在8萬—12萬噸,年均產(chǎn)量約為10萬噸, 1999年漁獲產(chǎn)量最高約為13.2萬噸, 其次為2000年漁獲產(chǎn)量為約為12.4萬噸,對應(yīng)的捕撈努力量分別為6.46萬船次和5.28萬船次,2001—2008年柔魚年漁獲量穩(wěn)定在8萬—11萬噸間,捕撈努力量在2.4萬—4.5萬船次間。本研究應(yīng)用Gordon-Schaefer生物經(jīng)濟(jì)模型估算得到的柔魚漁業(yè)的MSY為11.83萬噸、MEY為11.67萬噸, 相應(yīng)的捕撈努力量fMSY、fMEY分別為4.44萬船次、3.94萬船次。本研究估算得出柔魚漁業(yè)的MSY值與前人的研究結(jié)果(村田守et al, 1982; Osakoet al, 1983; 陳新軍等,2008)存在一定的差距, 其誤差可能來自于不同模型的選擇以及模型參數(shù)r、K等的設(shè)置。由于柔魚是短生命周期種類, 其資源量極易受到海洋環(huán)境因子波動的影響(Yatsuet al, 2000; Rodhouse, 2001; 邵全琴等, 2005; 陳新軍等, 2009; 曹杰等, 2010), 導(dǎo)致柔魚的年產(chǎn)量也會隨之波動。結(jié)合歷年我國大陸魷釣船在西北太平洋海域的漁獲產(chǎn)量及其變化情況(陳新軍等,2011), 可以判斷該資源已處于充分利用狀態(tài), 但尚未遭受過度捕撈, 該研究結(jié)果與陳新軍等(2008)和曹杰等(2010)的研究結(jié)果一致。

3.2 柔魚漁業(yè)資源量狀況模擬分析

根據(jù)設(shè)定的社會生物經(jīng)濟(jì)模型, 結(jié)合不同的備選方案開發(fā)西北太平洋柔魚資源, 模擬了20年內(nèi)柔魚漁業(yè)資源量的變化, 各方案下, 柔魚資源量在前5年內(nèi)明顯下降, 之后趨于穩(wěn)定并維持在一定的資源量水平上。研究認(rèn)為方案2、方案8和方案1下的柔魚資源量均維持在20萬噸以上, 其中, 方案2(以MEY為管理目標(biāo))的柔魚資源量最大, 方案8(以MSY、MEY各占50%權(quán)重為管理目標(biāo))的資源量次之,方案1(以MSY為管理目標(biāo))的時(shí)資源量更次之; 柔魚資源量處于第二階梯的是以方案7開發(fā)時(shí), 其20年內(nèi)其資源量維持在19萬噸左右; 柔魚資源量處于第三階梯的是方案11、方案12、方案13及方案6, 這四種方案均綜合考慮了MSY、MEY及BE等管理目標(biāo), 且BE(社會效益)占的權(quán)重略低(≤30%); 柔魚資源量處于第四階梯的是方案10、方案14及方案9, 這三種方案BE(社會效益)所占的權(quán)重較大(占50%); 柔魚資源量處于第五階梯的是方案4和方案5, 這三種方案BE(社會效益)所占的權(quán)重更大(占2/3); 柔魚資源量最低的是方案3(以BE為管理目標(biāo))。因此, 通過上述分析, 可以選擇方案2(以MEY為管理目標(biāo))或者方案8(以MSY、MEY各占50%權(quán)重為管理目標(biāo))來開發(fā)柔魚資源, 此時(shí)該漁業(yè)年漁獲產(chǎn)量可達(dá)11萬噸左右, 資源量保持在22萬噸左右, 可確保柔魚資源的可持續(xù)開發(fā)。

3.3 最適備選方案的選擇

以不同備選方案開發(fā)西北太平洋柔魚資源, 其累計(jì)漁獲產(chǎn)量和累計(jì)利潤在短期過程中差異不明顯,但在中長期開發(fā)過程中差異較為明顯。這些差異主要來源于不同備選方案中捕撈努力量的設(shè)置, 即生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益等因素所占權(quán)重不同。通過比較可知, 方案6的短期經(jīng)濟(jì)利益最大, 方案3的短期經(jīng)濟(jì)利益最小; 方案8(以MSY、MEY各占50%權(quán)重為管理目標(biāo))和方案2(以MEY為管理目標(biāo))的中長期經(jīng)濟(jì)效益為最大, 其累計(jì)利潤遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于方案3(以BE為管理目標(biāo))的累計(jì)利潤, 且柔魚資源狀況保持最好, 但社會就業(yè)率較低; 相反, 方案3的短期社會效益較大, 且可以解決大量的社會就業(yè)問題, 但其長期經(jīng)濟(jì)效益卻最低, 且資源狀況最差(遠(yuǎn)小于BMSY),不利于柔魚漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展; 其它方案的經(jīng)濟(jì)利益和社會效益則都介于方案8、方案2與方案3之間。由此可知, 要獲取更多的就業(yè)機(jī)會(提供更多的捕撈努力量), 就需要犧牲經(jīng)濟(jì)利益和漁業(yè)資源為代價(jià),隨著時(shí)間的推移, 其累計(jì)的長期經(jīng)濟(jì)利益是最低的。

綜合考慮生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)利益和社會效益等方面,備選方案6、方案13、方案12及方案11的綜合效益較好, 獲得的長期累計(jì)利潤中等, 但這些方案投入到漁業(yè)中的捕撈努力量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過fMSY(4.44萬船次), 柔魚資源將會遭受過度捕撈, 可能會導(dǎo)致資源崩潰的危險(xiǎn)。因此, 這些方案均不適合用來開發(fā)柔魚資源。綜上所述, 綜合考慮各方面因素的影響, 最佳的備選方案為方案8和方案2, 即投入到柔魚漁業(yè)中的適宜捕撈努力量應(yīng)控制在3.94萬—4.19萬船次, 可以確保柔魚資源量穩(wěn)定在BMSY以上, 從而達(dá)到可持續(xù)利用西北太平洋柔魚資源的目的。

由于Gordon-Schaefer生物經(jīng)濟(jì)模型主要是應(yīng)用于單一種群的生物經(jīng)濟(jì)模型, 沒有考慮環(huán)境變化對漁業(yè)資源的影響、魚類的生物學(xué)特性、捕撈成本以及漁獲價(jià)格變動等的影響, 同時(shí), 該模型估算出的MSY、MEY及BE也可能與漁業(yè)的實(shí)際情況存在一定偏差。今后的研究中, 需要結(jié)合種群間的競爭關(guān)系、捕食與被捕食關(guān)系, 以及環(huán)境因子對西北太平洋柔魚資源的影響, 結(jié)合資源評估中的不確定性, 系統(tǒng)開展基于生態(tài)和環(huán)境因素的西北太平洋柔魚生物經(jīng)濟(jì)學(xué)模型及其資源優(yōu)化配置的研究, 為柔魚資源的可持續(xù)開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

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