大水面可調(diào)控捕撈裝置設(shè)計(jì)與效果驗(yàn)證

陳曉龍，車 軒，劉興國(guó)，朱 浩，田昌鳳，李新豐

(中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海，200092)

大水面漁業(yè)是中國(guó)內(nèi)陸漁業(yè)的重要組成部分，在水域生態(tài)文明建設(shè)、保障優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)品供應(yīng)、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)融合、鄉(xiāng)村振興等方面具有不可替代的作用[1-2]。目前，大水面漁業(yè)捕撈使用的漁具主要有圍網(wǎng)、刺網(wǎng)、張網(wǎng)等[3-5]。圍網(wǎng)、刺網(wǎng)是捕撈集群性的中上層魚類，對(duì)捕撈對(duì)象的體長(zhǎng)和體質(zhì)量有較強(qiáng)的選擇性，無法捕撈底層性魚蝦等[6-7]。張網(wǎng)通常需要固定設(shè)置在水流較急的水域，對(duì)各類魚蝦的大小規(guī)格沒有選擇性，往往對(duì)水生生物資源損害較大[8-10]。出于漁業(yè)資源調(diào)查與適時(shí)捕撈的需要，大水面捕撈現(xiàn)主要采取傳統(tǒng)捕撈網(wǎng)具如刺網(wǎng)、張網(wǎng)等進(jìn)行作業(yè)[11-15]，這在強(qiáng)調(diào)水域生態(tài)修復(fù)、恢復(fù)漁業(yè)資源和種群結(jié)構(gòu)的情勢(shì)下，無法滿足大水面可調(diào)控捕撈的需要[16-20]。

國(guó)內(nèi)外淡水漁業(yè)捕撈方式主要集中在小型水體中[21-24]。江濤等[25]通過在池塘兩岸設(shè)置鋼絲繩，利用液壓絞車及拖引裝置來實(shí)現(xiàn)連續(xù)拖網(wǎng)的方法，開發(fā)了一套池塘機(jī)械拖網(wǎng)捕魚系統(tǒng)，該系統(tǒng)大大降低了作業(yè)人數(shù)，提高工作效率。羅罡[26]通過對(duì)傳統(tǒng)的池塘大拉網(wǎng)的裝置進(jìn)行沉子綱上裝配防鉆沉子、大拉網(wǎng)兩端增加活動(dòng)角網(wǎng)及網(wǎng)片結(jié)構(gòu)的改進(jìn)使得勞動(dòng)強(qiáng)度減少40%、拉網(wǎng)時(shí)間縮短40%和魚的邊角溜逃網(wǎng)率降低80%。凌武海等[27]設(shè)計(jì)了一種用于池塘的底層魚捕撈網(wǎng)具，該網(wǎng)具主要由一只一面開口的盛魚網(wǎng)箱和一張趕魚連網(wǎng)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，與傳統(tǒng)捕撈網(wǎng)具相比，降低勞動(dòng)力50%，頭網(wǎng)捕撈率達(dá)85%、三網(wǎng)捕撈率可達(dá)95%以上。陳道廣等[28]利用魚及飛蟲蛾類的趨光性，誘魚進(jìn)入預(yù)先設(shè)置好的網(wǎng)內(nèi)，然后借用滑輪快速向水面上方提起網(wǎng)具，取得良好經(jīng)濟(jì)效果。Sharma等[29]針對(duì)矩形的養(yǎng)殖池塘開發(fā)了一套機(jī)械化捕撈系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括安裝在池塘兩側(cè)的軌道、網(wǎng)具以及控制系統(tǒng)，作業(yè)時(shí)通過抬升網(wǎng)具來捕撈魚類，最后再通過人工搬運(yùn)到岸邊。而少數(shù)研制的大水體捕撈裝置卻存在無法篩選魚體大小的問題。

本研究分析了大水面魚類捕撈的要求，設(shè)計(jì)了一套應(yīng)用于大水面的可調(diào)控捕撈裝置，并與傳統(tǒng)捕撈方式進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，為大水面可調(diào)控捕撈裝置的研究提供參考。

1 可調(diào)控捕撈裝置設(shè)計(jì)

可調(diào)控捕撈裝置由捕撈網(wǎng)具和捕撈平臺(tái)兩部分組成(圖1)。捕撈網(wǎng)具主要由小網(wǎng)孔的攔河網(wǎng)制作而成，底部由套裹小石礫的網(wǎng)沉底緊貼底泥，使拖網(wǎng)的底部與底泥緊密接觸，防止魚蝦從網(wǎng)下逃走。外側(cè)的攔河網(wǎng)上端用浮子系住漂浮固定，內(nèi)側(cè)的攔河網(wǎng)主要用竹竿固定以方便提網(wǎng)撈魚，最后按照橢圓形狀多層排布在大型湖泊或水庫中。為保持穩(wěn)定，在需要固定的攔河網(wǎng)周圍再用鋼管或木樁進(jìn)行拉緊。

攔河網(wǎng)的進(jìn)口一側(cè)設(shè)有袖籠，袖籠呈漏斗形，大端朝外，小端朝內(nèi)。根據(jù)魚順網(wǎng)游動(dòng)的習(xí)性，此結(jié)構(gòu)可防止魚群進(jìn)入后脫逃。而最外側(cè)的攔河網(wǎng)呈錐口，長(zhǎng)度可延至湖泊岸邊或魚類主要聚集區(qū)，從而形成迷魂陣式。而攔河網(wǎng)通常使用聚乙烯或尼龍并配有浮漂、吊錘，末端還附有一個(gè)小型網(wǎng)兜，用于收集捕獲的魚類。而所使用的攔河網(wǎng)的尺寸要根據(jù)用于作業(yè)的湖泊大小、水的深淺而定，一般高度為2.5～9 m。所選擇的網(wǎng)目應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)產(chǎn)品規(guī)格和所捕魚大小來定，適用的網(wǎng)目規(guī)格一般為2～10 cm[30]。

捕撈平臺(tái)主要由浮筒、鋼管拼接而成，四周可用鋼管插入底部進(jìn)行固定。捕撈或采樣時(shí)可在平臺(tái)上隨時(shí)查看網(wǎng)兜內(nèi)存魚量，可隨時(shí)提網(wǎng)撈魚，也可在平臺(tái)上進(jìn)行魚類分類篩選。

2 捕撈裝置基本參數(shù)設(shè)定及安裝條件

一般在133～200 hm2湖泊中，外層攔河網(wǎng)圍成1 500 m2的橢圓形，中層攔河網(wǎng)圍成500 m2的橢圓，內(nèi)層網(wǎng)兜為裝魚結(jié)構(gòu)，可圍成100 m2的魚兜。兩側(cè)延伸的攔魚網(wǎng)根據(jù)湖泊形狀設(shè)置，一般延伸至水淺區(qū)域，可根據(jù)湖泊或水庫面積和形狀對(duì)捕撈裝置的布置進(jìn)行調(diào)整。

可調(diào)控捕撈裝置的安裝的方法直接影響魚類捕撈量。首先，需要選擇地勢(shì)平坦，水流緩慢的地方布置，容易固定而且牢固，不易受水流沖倒的影響。魚類多喜游泳在水草多，水質(zhì)清混適中的地方，因此可選擇這種地方進(jìn)行下網(wǎng)布置，同時(shí)要避免有污水流經(jīng)的地方，污水地方不藏魚，水太清則魚容易受到驚嚇，不易捕魚。其次，布置時(shí)各網(wǎng)間要布置合理，從大到小，避免混亂布置。各進(jìn)魚口大小適中，要使魚群可以進(jìn)到內(nèi)網(wǎng)中，又避免內(nèi)網(wǎng)的魚群逃脫。捕撈平臺(tái)安裝需合理，太大時(shí)成本高，太小捕撈作業(yè)困難，容易造成傾覆。因此選擇1.5 m左右寬度作為捕撈平臺(tái)較適宜。最后，需要常年對(duì)捕撈平臺(tái)進(jìn)行檢修維護(hù)，避免網(wǎng)具破損，造成捕不到魚類。在裝置不使用時(shí)，需要關(guān)閉進(jìn)魚口，打開放魚口。

3 可調(diào)控捕撈裝置的捕撈原理

可調(diào)控捕撈裝置主要安裝于大型湖泊或水庫魚群密集區(qū)域，開口方向主要由水流方向確定，開口一般背對(duì)來水方向，如圖2所示。根據(jù)魚的逆流特性，當(dāng)有水流時(shí)，魚體會(huì)逆流而上，魚群碰到網(wǎng)具時(shí)沿側(cè)面進(jìn)入第1層網(wǎng)內(nèi)，進(jìn)入后繼續(xù)前游，網(wǎng)路內(nèi)越來越狹窄，進(jìn)而進(jìn)入第2層及第3層網(wǎng)內(nèi)，最后只有1個(gè)魚兜入口，魚一旦游進(jìn)去，就無法逃脫。魚群游過每一個(gè)小出口時(shí)，不能返回，只能前游。當(dāng)進(jìn)入最后一層網(wǎng)時(shí)，魚將只能生活在該網(wǎng)層內(nèi)，由于其空間較大，魚群基本不會(huì)造成死亡。且最后一層網(wǎng)孔可制作成不同規(guī)格，當(dāng)需要大魚時(shí)，網(wǎng)孔可僅小于需要捕撈最小魚體的尺寸，而其他小型魚可自由活動(dòng)，對(duì)其基本無影響。而且對(duì)捕獲的魚體沒有任何損傷。當(dāng)捕獲量較大時(shí)，可打開魚兜出口，放回部分魚群，不會(huì)對(duì)魚體造成影響。

圖2 安裝位置示意圖Fig.2 Schematic diagram of installation position

4 裝置制作與效果驗(yàn)證

4.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及方法

2020年4月對(duì)可調(diào)控捕撈裝置進(jìn)行制作，其外形尺寸根據(jù)基本參數(shù)確定，外層網(wǎng)圍成1 500 m2，兩側(cè)攔魚網(wǎng)長(zhǎng)度各200 m。再根據(jù)流速儀和多波束地形測(cè)繪儀的測(cè)繪結(jié)果，根據(jù)水流及地形將可調(diào)控捕撈裝置安裝于白洋淀-鰣?chǎng)\淀133 hm2內(nèi)，如圖3所示。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖Fig.3 Site installation diagram

2020—2021年度在鰣?chǎng)\淀133 hm2內(nèi)選擇2個(gè)點(diǎn)位對(duì)可調(diào)控捕撈裝置(實(shí)驗(yàn)區(qū))與“地籠+刺網(wǎng)”(對(duì)照區(qū))分別進(jìn)行捕撈試驗(yàn)，其中2020年夏季對(duì)可調(diào)控捕撈裝置獲取大規(guī)格魚類的效果進(jìn)行評(píng)估，2021年度夏季對(duì)可調(diào)控捕撈裝置獲取小規(guī)格魚類的效果進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)可調(diào)控捕撈大規(guī)格以上魚類(10 cm以上)和包含小規(guī)格魚類(1 cm以上)的原則，可調(diào)控捕撈裝置內(nèi)網(wǎng)兜采用1 cm和10 cm兩種網(wǎng)目分別進(jìn)行捕撈。傳統(tǒng)網(wǎng)具使用的是刺網(wǎng)，采用網(wǎng)長(zhǎng)125 m，網(wǎng)高1.5 m，為了科學(xué)對(duì)比，刺網(wǎng)的網(wǎng)目尺寸同為1 cm和10 cm兩種；地籠規(guī)格為每條長(zhǎng)10 m，高40 cm，寬40 cm，網(wǎng)目亦為1 cm和10 cm。由于可調(diào)控捕撈裝置的攔魚網(wǎng)總長(zhǎng)為400 m，同時(shí)根據(jù)網(wǎng)具長(zhǎng)度相同原則，在鰣?chǎng)\淀內(nèi)放置3條刺網(wǎng)(共長(zhǎng)度375 m)和2條地籠(共長(zhǎng)度20 m)。對(duì)比試驗(yàn)時(shí)每次放網(wǎng)12 h，在下午18∶00 左右放網(wǎng)，次日清晨6∶00左右收網(wǎng)。

捕獲的魚類全部分類(鑒定至種)計(jì)數(shù)，并且使用電子游標(biāo)卡尺(精度0.01 mm)和體秤(精度0.01g)測(cè)量魚類的全長(zhǎng)(由吻端到尾鰭末端的水平距離)、體長(zhǎng)(由吻端到最后一枚尾椎的水平距離)、體質(zhì)量三個(gè)生物學(xué)體征指標(biāo)，在不足20尾的魚種需全部測(cè)量，大于20尾的魚種隨機(jī)選取測(cè)量20尾之后剩余魚類計(jì)總數(shù)和總質(zhì)量。

4.2 大規(guī)格魚類捕撈裝置評(píng)估

由于兩種裝置都只采用10 cm大網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，因此捕獲的魚類都為大規(guī)格魚類(10 cm以上)。如圖4所示。通過試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，10 cm可調(diào)控捕撈裝置共計(jì)捕獲393尾，總質(zhì)量33 110.43 g，隸屬于2目3科8種，平均全長(zhǎng)為149.00±89.71 mm，平均體長(zhǎng)為118.82±71.82 mm，平均質(zhì)量為84.25±698.85 g；對(duì)照區(qū)共計(jì)捕獲133尾，總質(zhì)量8 625.05 g，隸屬于4目5科13種，平均全長(zhǎng)為123.19±45.37 mm，平均體長(zhǎng)為100.00±0.08 mm，平均體質(zhì)量為64.85±37.89 g。兩處對(duì)比分析，10 cm可調(diào)控捕撈裝置內(nèi)除種類數(shù)比對(duì)照區(qū)較低，其余指標(biāo)皆比對(duì)照區(qū)要高，并且單因素方差分析平均全長(zhǎng)(F=26.19,P<0.01)、平均體長(zhǎng)(F=20.136,P<0.01)和平均體質(zhì)量(F=9.332,P=0.002<0.01)均存在極其顯著性差異。而試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的魚類存活率約為88%，而對(duì)照區(qū)存活率僅為25%，可調(diào)控捕撈裝置的魚類存活率明顯高于“刺網(wǎng)+地籠”。

圖4 大規(guī)格魚類捕撈時(shí)對(duì)照區(qū)和試驗(yàn)區(qū)(圖中稱圍網(wǎng)區(qū))魚類平均體征Fig.4 Average physical signs of fish in control area and test area(called fence area in the figure)during large-size fish fishing

4.3 小規(guī)格魚類捕撈裝置評(píng)估

由于兩種裝置都只采用1 cm網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，因此能捕撈大部分魚類。如圖5所示。

圖5 小規(guī)格捕撈時(shí)對(duì)照區(qū)和試驗(yàn)區(qū)內(nèi)各魚類總數(shù)量(上)及總質(zhì)量(下)對(duì)比Fig.5 Comparison of total quantity(above)and total weight(below) of fishes in the control area and the test area during unlimited fishing

通過試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)1 cm魚類捕撈裝置共計(jì)捕獲1 285尾，總質(zhì)量17 393.73 g，隸屬于4目7科16種，對(duì)照區(qū)共計(jì)捕獲957尾，總質(zhì)量13 391.41 g，隸屬于3目3科11種。而試驗(yàn)區(qū)比對(duì)照區(qū)要多的種類數(shù)有12種，占全部種類數(shù)(兩處全部魚類種類數(shù)為17種)的70.59%；同時(shí)，根據(jù)調(diào)查同樣發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的魚類存活率為85%，明顯高于對(duì)照區(qū)的20%，試驗(yàn)區(qū)魚類存活率明顯高于對(duì)照區(qū)。

4.4 試驗(yàn)效果分析

可調(diào)控捕撈裝置通過與傳統(tǒng)“刺網(wǎng)+地籠”捕撈方式試驗(yàn)對(duì)比表明：當(dāng)需要大規(guī)格魚類(10 cm以上)捕撈時(shí)，可調(diào)控捕撈裝置單次捕撈魚質(zhì)量是“刺網(wǎng)+地籠”的1.30倍(P=0.002<0.01)，捕撈數(shù)量是其2.95倍，魚類存活率是其3.5倍；當(dāng)需要小規(guī)格魚類捕撈時(shí)，可調(diào)控捕撈裝置中的魚類數(shù)量、質(zhì)量、種類明顯大于“刺網(wǎng)+地籠”，存活率提升4倍以上。

5 結(jié)論

本可調(diào)控捕撈裝置基本無淡旺季之分，此外，除冬季結(jié)冰不能捕撈以及檢修工具外，全年作業(yè)周期300 d左右，比一般的捕撈方法時(shí)間更久。在裝置入口設(shè)置獨(dú)特的袖籠結(jié)構(gòu)，通過袖口張合的大小及網(wǎng)孔的規(guī)格等結(jié)構(gòu)，可有效實(shí)現(xiàn)起捕、分類的功能。由于末端空間較大，魚類在原水位生存，操作時(shí)僅需要1人起網(wǎng)，捕撈效率高，魚體損傷較低。該網(wǎng)具具有制造簡(jiǎn)單、成本低、材料來源廣等優(yōu)點(diǎn)，可以使用攔網(wǎng)、秸稈、竹編等材料，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，維修簡(jiǎn)單，可隨時(shí)起捕，具有廣泛的應(yīng)用推廣前景。同時(shí)，具有產(chǎn)量高、收入大、省勞力等優(yōu)點(diǎn)。該平臺(tái)還可以根據(jù)需要的魚類大小進(jìn)行篩選，只捕撈一定規(guī)格的魚類，從而保證了魚群的生態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)量。

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