陳 治，王海山，葉 樂，李由明

(海南熱帶海洋學(xué)院 崖州灣創(chuàng)新研究院，海南 三亞 572022)

0 引言

人工魚礁通常被定義為特定水域內(nèi)人為放置的構(gòu)造物[1-2]，其目的是改善水域中水生生物的棲息場所、調(diào)控和優(yōu)化水域生態(tài)環(huán)境，為魚類等水生生物提供索餌、庇護(hù)、生長、發(fā)育和繁育生殖的條件，增加漁業(yè)資源種類和生物量[3]2。我國真正意義上的人工魚礁研究始于20世紀(jì)70 年代后期[3]5。目前山東、廣東、海南等沿海地區(qū)均進(jìn)行了大量魚礁投放實(shí)驗(yàn)和建設(shè)活動(dòng)。雖然國內(nèi)已有結(jié)果普遍支持“人工魚礁有利于漁業(yè)資源增殖”這一觀點(diǎn)[4-6]，但日本、韓國等部分研究結(jié)果卻認(rèn)為受投放規(guī)模、人類活動(dòng)、海域環(huán)境等多方面因素的制約，人工魚礁的實(shí)際誘魚作用有限[7-9]。因此，人工魚礁資源養(yǎng)護(hù)效果不能一概而論，需要根據(jù)具體情況做調(diào)查分析。

由于過度捕撈、水體污染、港口施工等原因，海南省臨高縣武蓮港出現(xiàn)了比較明顯的濱海濕地喪失、生物資源損失等生態(tài)問題[10]。為了恢復(fù)本區(qū)域海洋生物資源和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，臨高縣海洋與漁業(yè)局等有關(guān)部門陸續(xù)采取了投放人工魚礁和增殖放流等主流修復(fù)措施。然而，上述措施在武蓮港的開展時(shí)間尚短，其資源養(yǎng)護(hù)效果尚不得而知。為了評(píng)估臨高縣武蓮港人工魚礁資源養(yǎng)護(hù)效果，為下一步港內(nèi)海洋生物資源的科學(xué)管理和合理開發(fā)提供政策制定依據(jù)，本研究對(duì)武蓮港人工魚礁區(qū)進(jìn)行了漁業(yè)資源生物調(diào)查。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查站位和采樣方法

魚礁區(qū)總面積為21公頃，區(qū)域內(nèi)布設(shè)8塊單位魚礁(表1、圖1)。由于人工魚礁區(qū)內(nèi)魚礁的存在，不宜使用拖網(wǎng)進(jìn)行調(diào)查(會(huì)破壞魚礁和漁網(wǎng))，因此根據(jù)單位魚礁位置，本研究同時(shí)采用三重底層定置刺網(wǎng)(以下簡稱刺網(wǎng))和籠壺進(jìn)行物種調(diào)查。調(diào)查時(shí)間為2022年7月6—8日。

刺網(wǎng)調(diào)查：魚礁區(qū)和對(duì)照區(qū)各放置刺網(wǎng)3張，放置4 h(圖1)。魚礁區(qū)刺網(wǎng)編號(hào)分別為TC1、TC2和TC3，對(duì)照區(qū)刺網(wǎng)編號(hào)分別為DC1、DC2、DC3。刺網(wǎng)規(guī)格為40 m × 3.5 m，內(nèi)層和外層網(wǎng)衣的網(wǎng)目尺寸分別為55 mm和220 mm。

籠壺調(diào)查：采用倒須籠漁具，網(wǎng)衣尺度為0.264 m2×0.210 m、最小網(wǎng)目尺寸30 mm。籠壺采用鋼筋作為框架，制成圓柱體，外包聚乙烯網(wǎng)片，周邊開3個(gè)橫向扁平入魚口，籠體中懸掛新鮮餌料。每一調(diào)查站位由一條干繩結(jié)綁10條支繩，每條支繩結(jié)系一個(gè)籠，干繩兩端用石頭定置于水底，誘集捕撈對(duì)象進(jìn)入而捕獲。籠壺調(diào)查共布設(shè)8個(gè)調(diào)查站位，其中4個(gè)調(diào)查站位設(shè)置在魚礁區(qū)范圍內(nèi)(T2、T4、T6、T8)，剩余4個(gè)調(diào)查站位設(shè)置在魚礁區(qū)附近海域(D2、D4、D6、D8)(圖1)。籠壺放置12 h。

表1 魚礁區(qū)及對(duì)照區(qū)的魚礁位置

D1～D8和T1～T8為調(diào)查站位；DC1～DC3和TC1～TC3為刺網(wǎng)編號(hào)。圖1 單位魚礁、刺網(wǎng)及籠壺位置示意圖

1.2 物種測量指標(biāo)

現(xiàn)場對(duì)全部漁獲物進(jìn)行種類區(qū)分和生物學(xué)參數(shù)簡單測定。除中國鱟(Tachypleustridentatus)等保護(hù)物種外，其余樣品全部帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，包括測量體長、胴長、頭胸甲長、頭胸甲寬、體質(zhì)量、尾數(shù)等，所有漁獲樣品根據(jù)《南海魚類志》[11]、《海南主要水生生物》[12]、《日本魚類檢索》[13]等參考資料進(jìn)行鑒定，長度測量精確到毫米(mm)，質(zhì)量測定精確到0.1 g。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)物種鑒定和測量結(jié)果，統(tǒng)計(jì)魚礁區(qū)及對(duì)照區(qū)刺網(wǎng)和籠壺調(diào)查的種類組成與數(shù)量分布、主要漁獲種類質(zhì)量組成和數(shù)量組成、漁獲種類的個(gè)體大小、多樣性水平、單位捕撈努力量漁獲量(CPUE)等狀況。具體分析如下。

1.3.1多樣性分析

用豐富度指數(shù)(Margalef richness index，D)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、均勻度指數(shù)(Pielou index，J′)對(duì)漁業(yè)資源生物的群落結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析。

①豐富度指數(shù)

D=(S-1)/log2N，

其中：S為樣品中的物種總數(shù)；N為樣品中的生物個(gè)體總數(shù)。

②多樣性指數(shù)

其中：Pi為ni/N；ni為樣品中第i種生物的個(gè)體數(shù)；S為樣品中的物種總數(shù)。

③均勻度指數(shù)

J′=H′/Hmax，

其中：H′為種類多樣性指數(shù)值，Hmax為log2S；S為樣品中的物種總數(shù)。

1.3.2 優(yōu)勢種分析

優(yōu)勢物種分析用相對(duì)重要性指數(shù)(index of relative importance，IRI)，其計(jì)算公式為

IRI=(Ni%+Wi%)×Fi%，

其中：Ni%為某一物種的個(gè)體數(shù)在總漁獲數(shù)量中所占數(shù)量百分比；Wi%為某一物種的質(zhì)量在總漁獲量中所占的質(zhì)量百分比；Fi%為某一物種在所有調(diào)查站位中出現(xiàn)的頻率。定義IRI>1 000的物種為優(yōu)勢種。

1.3.3 資源密度分析

漁業(yè)資源密度采用單位捕撈努力量漁獲量(CPUE)來分析。刺網(wǎng)和籠壺的單位捕撈努力量漁獲量為每小時(shí)每網(wǎng)次的漁獲質(zhì)量，單位為g·wet-1·h-1。

1.3.4 差異顯著性檢驗(yàn)

所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 20.0中的單因素方差分析(One-way ANOVA，Tukey氏檢驗(yàn))比較魚礁區(qū)和對(duì)照區(qū)的各項(xiàng)指標(biāo)(豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和CPUE等)的差異，其中P<0.05表示差異顯著性水平，P<0.01表示差異極顯著性水平[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 種類組成

魚礁區(qū)和對(duì)照區(qū)的種類比較見附表A1。

“刺網(wǎng)+籠壺”調(diào)查結(jié)果：兩個(gè)調(diào)查區(qū)的生物種類共計(jì)41種，其中魚礁區(qū)的種類數(shù)為36種，對(duì)照區(qū)的種類數(shù)為30種，魚礁區(qū)比對(duì)照區(qū)多出6種。魚礁區(qū)獨(dú)有種類共11種，其中魚類占絕大多數(shù)(9種)，甲殼類和貝類各1種。然而，可能由于調(diào)查航次較少等原因，有5種生物僅出現(xiàn)于對(duì)照區(qū)，其中魚類3種，甲殼類2種(圖2)。

生物種類圖2 基于“刺網(wǎng)+籠壺”調(diào)查方式的生物種類數(shù)比較

刺網(wǎng)調(diào)查結(jié)果：兩個(gè)調(diào)查區(qū)的生物種類共計(jì)30種，其中魚礁區(qū)的種類數(shù)為27種，對(duì)照區(qū)的種類數(shù)為20種，魚礁區(qū)比對(duì)照區(qū)多出7種。魚礁區(qū)獨(dú)有種類共10種，其中魚類占絕大多數(shù)(8種)，貝類和棘皮類各1種。有3種生物僅出現(xiàn)于對(duì)照區(qū)，全部為魚類(圖3)。

生物種類圖3 基于刺網(wǎng)調(diào)查方式的生物種類數(shù)比較

籠壺調(diào)查結(jié)果：兩個(gè)調(diào)查區(qū)的生物種類共計(jì)20種，其中魚礁區(qū)的種類數(shù)為18種，對(duì)照區(qū)的種類數(shù)為17種，魚礁區(qū)比對(duì)照區(qū)多1種。魚礁區(qū)獨(dú)有種類共3種，其中甲殼類2種、棘皮類1種；對(duì)照區(qū)獨(dú)有種類共2種，魚類和甲殼類各1種(圖4)。

生物種類圖4 基于籠壺調(diào)查方式的生物種類數(shù)比較

2.2 物種多樣性

基于刺網(wǎng)和籠壺兩種調(diào)查方式的物種多樣性結(jié)果見表2和表3。

刺網(wǎng)調(diào)查結(jié)果：魚礁區(qū)和對(duì)照區(qū)各站位的物種數(shù)分別為14～17(15.33±1.53)和9～12(10.67±1.53)，兩調(diào)查區(qū)之間存在顯著差異(P=0.02，F(xiàn)=14)，魚礁區(qū)物種總數(shù)是對(duì)照區(qū)物種總數(shù)的1.35倍；魚礁區(qū)和對(duì)照區(qū)各站位的豐富度指數(shù)分別為2.32～2.77(2.48±0.25)和1.66～1.93(1.83±0.15)，二者存在顯著差異(P=0.02，F(xiàn)=14.97)，魚礁區(qū)豐富度指數(shù)平均值是對(duì)照區(qū)豐富度指數(shù)平均值的1.36倍；魚礁區(qū)和對(duì)照區(qū)各站位的多樣性指數(shù)分別為2.49～3.03(2.70±0.24)和2.08～2.23(2.16±0.06)，二者存在顯著差異(P=0.04，F(xiàn)=9.26)，魚礁區(qū)多樣性指數(shù)平均值是對(duì)照區(qū)多樣性指數(shù)平均值的1.30倍；魚礁區(qū)和對(duì)照區(qū)各站位的均勻度指數(shù)分別為0.64～0.74(0.69±0.04)和0.61～0.66(0.64±0.03)，二者不存在顯著差異(P=0.19，F(xiàn)=2.37)，魚礁區(qū)均勻度指數(shù)平均值是對(duì)照區(qū)均勻度指數(shù)平均值的1.08倍(表2，圖5)。

表2 各站位基于刺網(wǎng)調(diào)查結(jié)果的物種多樣性

指數(shù)圖5 基于刺網(wǎng)調(diào)查結(jié)果的物種多樣性比較

籠壺調(diào)查結(jié)果：魚礁區(qū)和對(duì)照區(qū)各站位的物種數(shù)分別為12～14(12.75±0.96)和6～11(8.5±2.38)，二者存在顯著差異(P=0.02，F(xiàn)=10.97)，魚礁區(qū)物種總數(shù)是對(duì)照區(qū)物種總數(shù)的1.06倍；魚礁區(qū)和對(duì)照區(qū)各站位的豐富度指數(shù)分別為2.34～2.94(2.65±0.25)和1.67～2.59(2.06±0.39)，二者存在顯著差異(P=0.04，F(xiàn)=6.49)，魚礁區(qū)豐富度指數(shù)平均值是對(duì)照區(qū)豐富度指數(shù)平均值的1.29倍；魚礁區(qū)和對(duì)照區(qū)各站位的多樣性指數(shù)分別為3.28～3.62(3.44±0.16)和2.50～3.09(2.81±0.29)，二者存在極顯著差異(P=0.007，F(xiàn)=15.21)，魚礁區(qū)多樣性指數(shù)平均值是對(duì)照區(qū)多樣性指數(shù)平均值的1.22倍；魚礁區(qū)和對(duì)照區(qū)各站位的均勻度指數(shù)分別為0.68～0.84(0.76±0.07)和0.59～0.71(0.63±0.06)，二者存在顯著差異(P=0.02，F(xiàn)=9.46)，魚礁區(qū)均勻度指數(shù)平均值是對(duì)照區(qū)均勻度指數(shù)平均值的1.21倍(表3，圖6)。

表3 (續(xù))

指數(shù)圖6 基于籠壺調(diào)查結(jié)果的物種多樣性比較

2.3 單位捕撈努力量漁獲量

刺網(wǎng)調(diào)查結(jié)果：魚礁區(qū)和對(duì)照區(qū)的CPUE值分別為：124.73～189.34(154.29±32.65)g·wet-1·h-1和81.48～102.43(88.97±11.68)g·wet-1·h-1，二者存在顯著差異(P=0.03，F(xiàn)=10.64)，魚礁區(qū)的CPUE平均值是對(duì)照區(qū)CPUE平均值的1.73倍(圖7)。

籠壺調(diào)查結(jié)果：魚礁區(qū)和對(duì)照區(qū)的CPUE值分別為：14.23～20.14(17.34±2.42)g·wet-1·h-1和8.77～15.01(12.81±3.91)g·wet-1·h-1，二者存在顯著差異(P=0.04，F(xiàn)=8.73)，魚礁區(qū)的CPUE平均值是對(duì)照區(qū)CPUE平均值的1.35倍(圖7)。

調(diào)查方式圖7 魚礁區(qū)和對(duì)照區(qū)的單位捕撈努力量漁獲量比較

2.4 優(yōu)勢種情況

定義IRI>1 000的物種為優(yōu)勢種。刺網(wǎng)調(diào)查結(jié)果：魚礁區(qū)優(yōu)勢種為黃斑籃子魚(Siganuscanaliculatus)(IRI=5 789.41)、中華單角鲀(Monacanthuschinensis)(IRI=1 673.50)；對(duì)照區(qū)優(yōu)勢種為黃斑籃子魚(IRI=8 783.50)、中華單角鲀(IRI=2 106.59)、日本蟳(Charybdisjaponica)(IRI=1 147.44)。對(duì)照區(qū)前兩位優(yōu)勢種均值是魚礁區(qū)前兩位優(yōu)勢種均值的1.46倍數(shù)。籠壺調(diào)查結(jié)果：魚礁區(qū)優(yōu)勢種為日本蟳(IRI=2 743.13)、遠(yuǎn)海梭子蟹(Portunuspelagicus)(IRI=1 530.44)、逍遙饅頭蟹(Calappaphilargius)(IRI=1 374.13)；對(duì)照區(qū)優(yōu)勢種為遠(yuǎn)海梭子蟹(IRI=3 560.31)、日本蟳(IRI=2 109.25)、紅星梭子蟹(Portunussanguinolentus)(IRI=1 966.95)和口蝦蛄(Oratosquillaoratoria)(IRI=1 674.51)；對(duì)照區(qū)前兩位優(yōu)勢種均值是魚礁區(qū)前兩位優(yōu)勢種均值的1.33倍。刺網(wǎng)調(diào)查結(jié)果和籠壺調(diào)查結(jié)果均表明，對(duì)照區(qū)物種更單一(前兩位優(yōu)勢種均值更大)，魚礁區(qū)多樣性更高(前兩位優(yōu)勢種均值更低)。

3 討論

陳勇等[15]采用手線釣和定置網(wǎng)法連續(xù)3年對(duì)獐子島海洋牧場深水魚礁區(qū)投礁后的漁業(yè)資源狀況進(jìn)行了調(diào)查評(píng)估。調(diào)查結(jié)果顯示魚礁區(qū)大瀧六線魚(Hexagrammosotakii)的尾均體質(zhì)量為非魚礁區(qū)的9.36倍，漁業(yè)資源養(yǎng)護(hù)效果顯著。張虎等[16]為了探討海州灣人工魚礁投放后魚礁區(qū)的漁業(yè)資源養(yǎng)護(hù)情況進(jìn)行了6個(gè)航次的調(diào)查。調(diào)查結(jié)果表明：人工魚礁投放后，海州灣魚礁區(qū)多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)均有所增加；魚礁區(qū)CPUE值比投礁前增加1倍左右，其中魚類的CPUE值增加最多；魚礁區(qū)比對(duì)照區(qū)相對(duì)應(yīng)時(shí)期的CPUE值要高許多，優(yōu)勢資源種類也有一定的變化。本研究結(jié)果與上述結(jié)論類似：刺網(wǎng)和籠壺調(diào)查結(jié)果顯示，武蓮港魚礁區(qū)的漁業(yè)生物種類數(shù)、平均資源量均大于對(duì)照區(qū)。多樣性指數(shù)與物種總數(shù)、個(gè)體數(shù)量等的分布密切相關(guān)，可在一定程度上反映物種的多樣性以及分布的均勻性。魚礁區(qū)的漁業(yè)生物種類數(shù)、豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)均顯著高于對(duì)照區(qū)，其中：豐富度指數(shù)分別是對(duì)照區(qū)的1.36(基于刺網(wǎng))和1.29(基于籠壺)倍，多樣性指數(shù)分別為1.30(基于刺網(wǎng))和1.22(基于籠壺)倍。人工魚礁投放后，魚礁區(qū)的物種總數(shù)是對(duì)照區(qū)的1.20倍，漁業(yè)資源密度是對(duì)照區(qū)的1.73(基于刺網(wǎng))和1.35(基于籠壺)倍，魚類的物種總數(shù)是對(duì)照區(qū)的1.43倍。通過對(duì)比分析可以看出，武蓮港人工魚礁在修復(fù)漁業(yè)資源方面起到了積極的作用。

此外，武蓮港魚礁區(qū)獨(dú)有物種數(shù)是對(duì)照區(qū)獨(dú)有物種數(shù)的2.2倍，這也表明一些數(shù)量較少的少見種或罕見種(如中國鱟Tachypleustridentatu)更易在魚礁區(qū)找到適宜的生存環(huán)境[3]86。這與多樣性、CPUE分析結(jié)果一致。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，魚礁區(qū)11種獨(dú)有物種中，魚類占絕大多數(shù)(9種，占比高達(dá)81.82%)；而對(duì)照區(qū)5種獨(dú)有物種中，魚類占60%(3種)。表明人工魚礁對(duì)魚類資源的誘集和養(yǎng)護(hù)效果更顯著。根據(jù)物種習(xí)性可知，本次調(diào)查中魚礁區(qū)獨(dú)有魚類(大斑石鱸Pomadasysmaculatus、伏氏眶棘鱸Scolopsisvosmeri、褐菖鲉Sebastiscusmarmoratus和馬拉巴石斑魚Epinephelusmalabaricus等)廣泛分布于海南近海區(qū)域，不僅均為近底層魚類，而且普遍喜棲息于珊瑚礁及近岸巖礁區(qū)域[17-20]。本次調(diào)查中，原有人工魚礁區(qū)及對(duì)照區(qū)海底表層底質(zhì)為粉砂或粗砂。而投放人工魚礁后，對(duì)原有棲息地進(jìn)行了改造，為魚類營造了類似珊瑚礁或巖礁的棲息環(huán)境。這可能是吸引戀礁型魚類進(jìn)入魚礁區(qū)的原因之一，也表明人工魚礁能夠改造礁區(qū)生態(tài)環(huán)境。

本研究中調(diào)查方式和次數(shù)有限，不僅未能統(tǒng)計(jì)人工魚礁區(qū)與對(duì)照區(qū)浮游生物的差異，而且也欠缺水質(zhì)、底棲生物、藻類附著效果等方面的數(shù)據(jù)，因此本研究未能全面考察武蓮港人工魚礁的生態(tài)環(huán)境和生物資源養(yǎng)護(hù)效果。后續(xù)研究中，應(yīng)進(jìn)一步補(bǔ)充調(diào)查手段、擴(kuò)大調(diào)查規(guī)模。