黄河干流河南段黄河鲤的生长特征与资源合理利用

doi:10.14012/j.cnki.fjsc.2022.02.001

黄河干流河南段黄河鲤的生长特征与资源合理利用

孙嘉畦^,¹^,², 杨军¹, 尹增强^,¹^,^*, 介子林³, 张剑波³, 赵忠放¹^,², 李佳星¹^,², 孙建富¹

1.大连海洋大学海洋科技与环境学院,辽宁大连 116023

2.大连海洋大学水产与生命学院,辽宁大连 116023

3.河南省水产科学研究院,河南郑州 450044

Growth characteristics and rational utilization of Cyprinus carpio haematoperus in the Yellow River of Henan Province

SUN Jiaqi^,¹^,², YANG Jun¹, YIN Zengqiang^,¹^,^*, JIE Zilin³, ZHANG Jianbo³, ZHAO Zhongfang¹^,², LI Jiaxing¹^,², SUN Jianfu¹

1. College of Marine Science and Environment,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China

2. College of Fisheries and Life,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China

3. Henan Academy of Fishery Sciences,Zhengzhou 450044,China

通讯作者: 尹增强(1973-),男,教授,从事渔业资源和海洋牧场评估研究.E-mail:zqyin@dlou.edu.cn

收稿日期: 2022-01-17

基金资助:

公益性行业(农业)科研专项(201303050)
河南省科技厅重点攻关项目(152102110148)

Received: 2022-01-17

作者简介 About authors

孙嘉畦(1997-),女,硕士研究生,从事渔业资源研究.E-mail:1697344311@qq.com

摘要

为制定黄河干流河南段黄河鲤的开捕规格和总允许捕捞量,根据2013—2016年黄河干流河南段黄河鲤的现场调查数据资料,分析黄河鲤资源群体的体质量与体长组成,拟合黄河鲤的体长-体质量关系式,计算体长生长方程和体质量生长方程的参数,求解黄河鲤个体的体质量生长拐点年龄、资源群体的临界年龄和总死亡率系数,评估黄河干流河南段黄河鲤的资源量。结果表明:黄河鲤的体长生长方程为L_t=625×(1-e^{-0.31(t+0.387)}),体质量生长方程为W_t=5 343.3×(1-e^{-0.31(t+0.387)})^3.014,体质量生长的拐点年龄为3.17龄,群体的临界年龄为3.73龄;黄河鲤的资源生物量为78 052.13 t。建议黄河干流河南段黄河鲤的开捕体长为417.6~450.6 mm,开捕体质量为1 584.9~1 993.2 g,年允许捕捞量为24 801.06 t。

关键词： 黄河鲤; 生长特征; 资源生物量; 评估; 黄河干流河南段

Abstract

The Yellow River carp(Cyprinus carpio haematoperus)is one of the most important commercial fish species in the Yellow River Basin of China.The Yellow River carp,Songjiang perch(Trachidermus fasciatus),Xingkai Lake culter(Culterinae)and Songhua River salmon(Oncorhynchus keta)are collectively known as the four famous freshwater fish in China.In recent years,due to disorderly fishing,the wild resources of the Yellow River carp have declined sharply.Scientifically formulating the fishing strategy of the Yellow River carp has important practical significance for the sustainable utilization of the Yellow River carp resources.In order to formulate the Yellow River carp catchable size and total allowable catch in the Yellow River of Henan Province,on basis of investigative data,by analyzing the length - weight formula,body length and weight growth equation,and instantaneous mortality rate,we calculated the weight growth inflexion age,the critical age and the biomass of the Yellow River carp in the Yellow River of Henan Province.The result indicated that the growth equation of length and weight were L_t=625×(1-e^{-0.31(t+0.387)})and W_t=5 343.3×(1-e^{-0.31(t+0.387)})^3.014,respectively.The weight growth inflection age and critical age of the Yellow River carp were 3.17 and 3.73 age,respectively.The biomass in the Yellow River of Henan Province was about 70 852.13 t.To the Yellow River carp stock in the Yellow River of Henan Province,the catchable length was about 417.6~450.6 mm,and catchable weight was about 1 584.9~1 993.2 g.Total allowable catch was about 24 801.06 t.

Keywords： Cyprinus carpio haematoperus; growth characteristics; biomass; assessment; the Yellow River of Henan Province

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本文引用格式

孙嘉畦, 杨军, 尹增强, 介子林, 张剑波, 赵忠放, 李佳星, 孙建富. 黄河干流河南段黄河鲤的生长特征与资源合理利用[J]. 渔业研究, 2022, 44(2): 109-114 DOI:10.14012/j.cnki.fjsc.2022.02.001

SUN Jiaqi, YANG Jun, YIN Zengqiang, JIE Zilin, ZHANG Jianbo, ZHAO Zhongfang, LI Jiaxing, SUN Jianfu. Growth characteristics and rational utilization of Cyprinus carpio haematoperus in the Yellow River of Henan Province[J]. Journal of Fujian Fisheries, 2022, 44(2): 109-114 DOI:10.14012/j.cnki.fjsc.2022.02.001

黄河鲤(Cyprinus carpio haematoperus)俗称鲤拐子、鲤子,隶属于硬骨鱼纲、鲤形目、鲤亚目、鲤科,是中国黄河流域重要经济鱼类之一。黄河鲤与兴凯湖鲌鱼、松江鲈鱼和松花江鲑鱼共同被誉为我国四大淡水名鱼^[1]。黄河鲤肉嫩味美,高蛋白,富含多种维生素与微量元素,具有很高的营养价值与药用价值^[2]。近年来,由于无序捕捞,黄河鲤野生资源量急剧下降^[1],科学制定黄河鲤的捕捞策略,对黄河鲤资源的可持续利用具有重要的现实意义。

目前黄河鲤的研究主要集中于肌肉成分^[3-4]、遗传育种^[5-6]、饲料成分^[7-8]及水质^[9-10]对鱼体生长的影响等方面,尚未见关于黄河干流河南段黄河鲤生长特征与资源量评估的公开报道。本研究根据黄河干流河南段黄河鲤的现场调查资料,分析黄河鲤生长特征,评估资源量,以期为黄河鲤资源的科学管理和利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本研究所用的黄河鲤资源数据来自2013年10月至11月和2016年5月黄河干流河南段(包括西霞院水库、三门峡水库、范县、桃花峪、天然文岩渠、开封、伊洛河和沁河等黄河断面)黄河鲤的体长、体质量(为去除内脏后的体质量)调查资料,共计195尾样本;捕捞工具主要为刺网(网目尺寸为150、100、50 mm三种规格)、电网和迷魂阵。

1.2 方法

1)解析黄河鲤资源群体组成:分析体长组成、体质量组成、平均体长和平均体质量。

2)拟合体长与体质量数据,建立体长-体质量数学关系式:根据大多数鱼类的研究结果,本文选用幂函数拟合黄河鲤体长与体质量关系^[11],具体表达式:W=a·L^b(W代表体质量,L代表体长,a、b为相关参数)。

3)求解个体生长方程模型:黄河鲤个体生长方程包括体长生长方程和体质量生长方程。本研究选用Von Bertalanffy生长方程模拟。根据黄河鲤的现场采样数据分析结果,可知黄河干流河南段中黄河鲤样本年龄组成比较简单,主要为1龄和2龄个体,因此对黄河鲤生长曲率K和渐进体长L_∞的参数估算运用FiSAT Ⅱ软件中的体长频率分析法ELEFAN Ⅰ估计;对于t₀(理论初始年龄)的计算,则采用Pauly经验公式^[12],ln(-t₀)=-0.392 2-0.275 2 lnL_∞-1.038lnK;渐进体质量W_∞运用体长体质量公式(W_∞=a· $L_{\infty}^{b}$ )求得。

4)评估黄河干流河南段中黄河鲤群体的资源生物量:应用体长股分析(LCA)法^[13],计算公式主要为:N_t=C_t×(M+F_t)/F_t;C_i= ${N_{i +}}_{△}_{t}$ ×[F_i/(M+F_i)×( $e^{(M + F_{i}) △ t_{i}}$ -1)],式中△t_i=(t_i+1-t_i),t_i=t₀-(1/K)×ln(1-L_i/L_∞);N_i=N_i+△t· $e^{M + F_{i}}$ 。

式中,N_t、C_t和F_t分别表示黄河鲤最大体长时对应的资源量、渔获量和瞬时捕捞死亡率;N_i、C_i和F_i分别表示黄河鲤在i龄时的资源生物量、渔获量和瞬时捕捞死亡率; ${N_{i +}}_{△}_{t}$ 表示黄河鲤在i+△t龄时的资源生物量;M表示黄河鲤群体的瞬时自然死亡率(可由Pauly经验公式^[14]:lnM=-0.006 6-0.279lnL_∞+0.654 3lnK+0.463 4lnT计算求得,T为黄河鲤栖息水域的年均温度,本文选取20℃)。

2 结果

2.1 黄河鲤的群体组成分析

根据黄河干流河南段黄河鲤采样数据,求得黄河鲤资源群体平均体长为223.8 mm,平均体质量为436.0 g。不同鲤鱼个体的体质量和体长相差较大,最大个体与最小个体的体质量相差25倍以上,体长相差7倍以上。黄河鲤资源群体的体长组成主要分布在150~350 mm之间,约占群体总样本的55.2%(图1);体质量组成主要集中于51~250 g和451~650 g,分别约占群体总样本的35.2%、21.0%,表明黄河干流河南段黄河鲤以小个体居多(图2)。

图1

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图1 黄河鲤体长组成

Fig.1 Body length composition of Cyprinus carpio haematoperus

图2

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图2 黄河鲤体质量组成

Fig.2 Body weight composition of Cyprinus carpio haematoperus

2.2 体长-体质量函数关系式

对195尾黄河鲤样本进行分析,其中45尾可以鉴定性别,运用协方差分析(ANCOVA)可知,黄河鲤雌雄间的体质量与体长关系没有显著差异(P=0.11>0.05),因此将雌雄合并后拟合体质量与体长的幂函数关系(图3),函数式为:W_t=2×10^-5 ${L_{t}}^{3.014}$ (R²=0.983,n=195)。

图3

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图3 黄河鲤体质量和体长的关系

Fig.3 The relation between body weight and body length of Cyprinus carpio haematoperus

2.3 个体生长

2.3.1 体长生长方程和体质量生长方程

根据黄河鲤资源群体的生物学调查资料,将体长分布数据按10 mm的间隔进行统计,求得体长分布频率数据,运用FiSATⅡ软件中的ELEFAN Ⅰ方法,可得Von Bertalanffy生长方程的参数:K(生长曲率参数)为0.31,L_∞(渐进体长)为625.0 mm,t₀(理论初始年龄)为-0.387a。根据体长-体质量函数式可求得:W_∞=a· $L_{\infty}^{b}$ =2×10^-5×625^3.014=5 343.3 g。因此,黄河鲤个体的体长生长方程为L_t=625×(1-e^{-0.31×(t+0.387)}),个体体质量生长方程为W_t=5 343.3×(1-e^{-0.31×(t+0.387)})^3.014。

2.3.2 体长生长速度方程与体质量生长速度方程

对个体的体长生长方程L_t=625×(1-e^{-0.31×(t+0.387)})求导,可得黄河鲤的体长生长速度方程为:dL_t/dt=193.75×e^-0.31t-0.12;同理对体质量生长方程W_t=5 343.3×(1-e^{-0.31×(t+0.387)})^3.014求导,可得体质量生长速度方程dW_t/dt=4 992.5×(1-e ^-0.31t-0.12)^2.014×e^-0.31t-0.12。通过生长速度方程作体长生长速度和体质量生长速度关于年龄的函数关系图(图4),由图4可知,黄河鲤资源群体的体长生长速度随年龄的增长而逐渐减慢,体质量生长速度先随年龄增长而逐渐加快,到达735.45 g/a后,开始逐渐变缓。体质量生长速度从快转慢时对应的年龄称为体质量生长拐点年龄,由公式d²W_t/dt²=0可得,拐点年龄t为3.17龄或-0.387龄,其中t为-0.387龄没有实际的生物学意义,因此体质量的生长拐点年龄为3.17龄,据此可解得体质量生长拐点年龄时的体长为417.6 mm,体质量为1 584.9 g。

图4

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图4 体长生长速度与体质量生长速度曲线

Fig.4 The curve of growth rate of body length and weight

2.4 瞬时总死亡率、瞬时自然死亡率和瞬时捕捞死亡率

根据体长频率数据,求得转换渔获量曲线(图5),经线性回归(去掉不能用于分析的点)后,可得方程:ln(N/△t)=-0.816 t+5.262(R=-0.710 1)。由于拟合方程的斜率为-0.816,因此将0.816作为文中黄河鲤瞬时总死亡率;根据渐近体长(L_∞)、生长曲率(K)以及Pauly经验公式^[12]:lnM=-0.006 6-0.279lnL_∞+0.654 3lnK+0.463 4lnT(T表示栖息水域年均温度,本文为20℃),可得M为0.318;故瞬时捕捞死亡率F=Z-M=0.498。

图5

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图5 由转换体长渔获曲线估算总瞬时死亡率

Fig.5 Estimation of morality based on body length—converted catch curve

2.5 临界年龄

临界年龄是指同一世代(同时出生)的渔业资源群体在未被人类开发利用的条件下,资源群体生物量达到最大值时的年龄,或者个体质量相对生长速度与群体瞬时自然死亡率相等时的年龄^[13]。通过黄河鲤Von Bertalanffy体质量生长方程和资源瞬时自然死亡率(M值),由dW/(Wdt)M,计算得出黄河鲤资源群体的临界年龄为3.73龄,代入体长和体质量的生长方程,求得相应的临界体长和体质量分别为450.6 mm和1 993.2 g。

2.6 黄河鲤的资源生物量

根据黄河鲤资源群体的体长频率分布数据,设群体最大体长时的瞬时捕捞死亡系数F_t为0.498,由体长股分析(LCA)法,通过FiSAT Ⅱ软件计算可得黄河干流河南段水域黄河鲤资源群体的数量为1.46×10⁸尾(图6),资源生物量为78 052.13 t(表1)。

图6

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图6 黄河鲤的资源生物量评估

Fig.6 Estimation of population number of Cyprinus carpio haematoperus in the Yellow River of Henan Province

表1 黄河干流河南段黄河鲤资源评估结果

Tab.1 Assessment results of population of Cyprinus carpio haematoperus in the Yellow River of Henan Province

体长组中值 Mid-Length	渔获量/ind Catch	资源数量/ind Population(N)	瞬时捕捞死亡率/a^-1 Fishing mortality(F)	生物量/t Biomass
40	200 000	16 628 737.00	0.111 7	51.34
60	600 000	15 859 548.00	0.344 0	164.09
80	200 000	14 705 258.00	0.117 9	375.34
100	300 000	13 966 085.00	0.180 2	717.54
120	600 000	13 137 029.00	0.373 5	1 195.77
140	800 000	12 026 545.00	0.528 7	1 789.09
160	900 000	10 745 710.00	0.644 8	2 465.07
180	1000 000	9 402 173.00	0.794 2	3 168.66
200	500 000	8 002 076.00	0.435 5	3 966.68
220	500 000	7 137 276.50	0.467 8	4 920.07
240	700 000	6 297 626.50	0.722 7	5 793.54
260	900 000	5 289 839.00	1.086 7	6 303.19
280	900 000	4 126 686.50	1.358 2	6 304.18
300	800 000	3 016 133.50	1.607 2	5 829.08
320	200 000	2 057 973.38	0.500 2	5 687.67
340	400 000	1 730 913.13	1.206 7	5 659.57
360	500 000	1 225 582.63	2.253 9	4 499.09
380	400 000	655 092.88	0.498 3	19 162.16
合计Total	10 400 000	146 010 285.00	-	78 052.13

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3 讨论

3.1 黄河鲤个体生长特征

资源群体体长和体质量的相关指标可作为表征鱼类生长特点的重要指标,在体长-体质量关系式中,参数b值可用于判断鱼类是否为等速生长,b≈3时表示鱼类处于等速生长,b≠3时表示鱼类为异速生长,即鱼类在生长过程中,三个维度(长、宽、高)方向生长的速度不等,其体型发生变化^[15⇓-17]。本文黄河鲤体长体质量关系式中b值为3.014,表明黄河鲤属于等速生长,这与黄河干流宁蒙河段黄河鲤生长类型(b=3.105)一致^[18]。本次调查的195尾黄河鲤年龄组成多以1~2龄为主,平均体长为223.8 mm,平均体质量为436.0 g;优势体长组为150~350 mm,约占55.2%;优势体质量组为51~250 g,约占35.2%。根据张觉民^[19]的报道可知,黄河鲤鱼在初次性成熟的体质量规格约为400~620 g,体长约为265~295 mm,对比文中黄河干流河南段中黄河鲤的体长与体质量值,发现性未成熟个体数量较多,并且种群呈现低龄化状态,高龄鱼群体资源严重衰退,故在日后捕捞黄河鲤资源群体时,应严格禁止使用小网目网具,并加大对黄河鲤渔业资源的管控。

3.2 黄河鲤资源管理

黄河鲤渔业资源监管部门应从鱼体开捕规格和年捕捞量两方面入手:1)黄河鲤资源开捕规格的确定。从生物学方面,不单考虑鱼类个体生长潜能,而且要兼顾鱼类群体生物量变化。从鱼类个体生长方面考虑,鱼类资源捕捞年龄应在体质量生长拐点年龄之后^[20];从鱼类群体生物量变化方面,群体的临界年龄才是其科学捕捞年龄,此时群体的瞬间资源生物量最大,但是河南省相关渔业监管部门可根据黄河鲤资源状况安排开捕时间,把由自然因素死亡而造成的渔业损失降到最低^[21],实际捕捞年龄应在临界年龄之前。根据本研究可知,黄河鲤较合理的资源捕捞年龄控制为3.17~3.73龄,为便于在实践过程中的操作,可按相应的鱼体规格来控制捕捞体长和体质量,即黄河鲤的体长控制在417.6~450.6 mm之间,体质量控制在1 584.9~1 993.2 g之间。2)总允许捕捞产量(TAC)需要按照现有资源生物量并综合考虑黄河鲤资源情况后确定。本研究评估的黄河干流河南段黄河鲤资源生物量约为78 052.13 t,假定现有的黄河鲤资源生物量为获取最大持续产量(MSY)时的生物量(即1/2B₀),由F_MSY=M,MSY=F_MSYB_MSY=0.5MK=0.5M ${B_{0}}^{}$ ^[22],即最大持续产量MSY=0.5×0.318×(2×78 052.13)=24 801.06 t。根据调研资料,黄河干流河南段黄河鲤产量约1×10⁴t。目前黄河鲤资源衰退主要是由鱼类生长型捕捞过度造成的,因此需要加强管理,提高开捕规格,为黄河鲤提供较长的生长时间,从而达到最大持续量。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

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黄河鲤全同胞家系的微卫星标记亲子鉴定

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徐蒙蒙.

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