南海北部近海中国枪乌贼分布...海洋环境关系的空间异质研究_蔡研聪.pdf

DOI:10.12131/20220288文章编号：2095 0780（2023）03 0001 10南海北部近海中国枪乌贼分布与海洋环境关系的空间异质研究蔡研聪1，孙铭帅1，许友伟1，陈作志1,21.中国水产科学研究院南海水产研究所/农业农村部外海渔业可持续利用重点实验室，广东 广州 5103002.南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)，广东 广州 511458R2adj摘要：头足类是最具开发潜力的渔业种群之一，然而其资源易受环境变化影响，复杂的交互作用致使二者空间关系呈现非均一性。中国枪乌贼(Uroteuthis chinensis)是南海北部近海重要的经济物种，且在渔业群落结构中占据优势种地位，故正确理解与掌握该物种资源-环境关系的空间特征，有助于该资源的保护与利用。基于南海北部近海2014年夏季的渔业资源调查数据，构建了地理权重回归模型(Geographical weighted regression,GWR)，探索该海域中国枪乌贼的资源分布与海洋环境关系的空间特征，阐述主要影响因子。模型评价指标结果表明，GWR的最小赤池信息准则 (AkaikeInformation Criterion,AIC)和校正决定系数(Adjusted R-Squared,)分别为224.81和0.46，均优于传统的全局线性回归模型，因此前者能更真实地反映中国枪乌贼资源-环境关系的空间异质性。整个海域，叶绿素 a对资源的影响为正负效应共存，而其余环境变量与资源均为正效应关系。资源分布在广东近海主要受海表盐度、海表温度和叶绿素 a影响，后两者分别为粤西和珠江口粤东海域的首要影响因子，而北部湾则仅受水深显著影响。在主导环境因子影响下，中国枪乌贼资源密度区域分化特征明显，尤其是珠江口粤东海域与其他海域差异显著。地理权重回归模型可为探索和理解复杂头足类资源与环境关系的局部特征提供有效手段。关键词：中国枪乌贼；异质性；地理权重回归中图分类号：S 931.1文献标志码：A 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Spatial heterogeneity of relationship between distribution of Uroteuthischinensis and marine environment in offshore waters of northern SouthChina SeaCAI Yancong1,SUN Mingshuai1,XU Youwei1,CHEN Zuozhi1,21.South China Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences/Key Laboratory of Sustainable Utilization ofOpen-Sea Fishery,Ministry of Agriculture and Rural Affairs,Guangzhou 510300,China2.Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory(Guangzhou),Guangzhou 511458,ChinaAbstract:Cephalopods are one of the most potienial fishery species but are vulnerable to environment changes,and their com-plex interactions lead to the spatial heterogeneity in resource-environment relationship.Uroteuthis chinensis is an importanteconomic species in the offshore waters of northern South China Sea,occuping a dominant position in the fishery communitystructure.Therefore,understanding the spatial characteristics of the resource-environment relationship is beneficial to its deve-lopment,utilization and protection.Based on the fishery resources survey data in the offshore waters of northern South China第 19 卷第 3 期南 方 水 产 科 学Vol.19，No.32023 年 6 月South China Fisheries ScienceJun.，2023收稿日期：2022-11-11；修回日期：2023-01-18基金项目：广州市基础与应用基础研究项目(202201010636)；广东省重点领域研发计划项目(2020B1111030001)；中国水产科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助(2020TD05)；农业农村部外海渔业可持续利用重点实验室开放基金资助(LOF 2022-01)作者简介：蔡研聪(1988)，男，助理研究员，博士，研究方向为渔业资源评估和海洋遥感。E-mail:onion-通信作者：陈作志(1978)，男，研究员，博士，研究方向为海洋生态和渔业资源。E-mail:R2adjSea in summer of 2014,we established a geographically weighted regression(GWR)model to explore the spatial characteristicsof the relationship between the resource distribution of U.chinensis and the marine environment in this area,and to reveal themain influencing factors.The results of model evaluation indexes show that the minimum Akaike information criterion(AIC)and adjusted R-Square()for GWR model were 224.81 and 0.46,respectively,both of which were better than those of the tra-ditional global linear regression model.Thus,the GWR model could more truly reflect the spatial heterogeneity on resource-en-vironment relationship for U.chinensis.The impact of chlorophyll a on resources was a coexistence of positive and negative ef-fects in the whole sea,but the other environment variables had consistent positive effects on resources.The stock distribution inthe coastal waters of Guangdong was mainly affected by sea surface salinity,sea surface temperature and chlorophyll a,and thelatter two were the primary influencing factors in western Guangdong and Pearl River Estuary-Eastern Guangdong,respectively,but the Beibu Gulf was only significantly affected by water depth.Under the impact of dominant environmental factors,U.chinensis stock denstiy showed obvious regional differentiation characteristics,especially those in the Pearl River Estuary-Eastern Guangdong significantly different from the other areas.In conclusion,GWR model provides an effective means to ex-plore and understand the local characteristics of cephalopod resource-environment relationship.Keywords:Uroteuthis chinensis;Heterogeneity;Geographically weighted regression中国枪乌贼(Uroteuthis chinensis)隶属于头足纲、枪乌贼科、枪乌贼属，是近海暖水性经济种类。南海大陆架是中国枪乌贼的主要分布区之一1，其复杂的海底地形和上升流，为该物种的繁育和栖息提供了良好条件。长期以来，中国枪乌贼都是南海拖网和围网等渔业生产的主要捕捞对象，也是该海域的头足类优势种，具有重要的生态地位2-3。在泰国邻近海域、北部湾、闽南台湾浅滩、南海、印度洋等区域已相继开展了有关中国枪乌贼形态特征4-6、年龄和生长7-9、食性10、性成熟11等传统渔业生物学和基于现代基因测序技术的微观生物学研究12-13，极大地丰富了对其生物特征的认识，但目前在宏观空间尺度的资源研究方面尚有不足。在海洋渔业资源严重衰退和高强度捕捞的严峻局面下，掌握中国枪乌贼种群资源分布及其环境影响效应尤为重要，是其开发、保护及管理的首要数据基础和科学理论支撑。头足类是对环境变化较为敏感的生物，其资源波动与环境紧密关联14。以往研究主要基于站点渔获和海洋环境因子采用全局回归方法探索资源-环境关系，此类方法的假设前提是二者关系在整个空间域恒定不变，即空间平稳。然而，头足类具有较强的移动能力，空间分布表现为较高的不均匀性，且与环境交互作用复杂，使得二者关系呈明显空间差异性。因此，应用常规全局回归法开展此研究，掩盖了要素关系的局部差异性，研究结果无法反映真实状况。随着空间分析理论的发展，Bruns-don 等15和 Fortheringham 等16-17在总结局部回归分析和变参数研究的基础上，提出了地理权重回归模型(Geographical weighted regression,GWR)，用于解决地理要素关系的空间非平稳性。在渔业领域，物种资源分布-环境关系的空间非平稳性问题逐渐引起重视，从内陆水生系统的伊利湖碧古鱼(Stizostedion vitreum)18与黄鲈(Perca flavescens)19、马拉维湖东南支流卡朗罗非(Oreochromis karongae)20到海洋生态系统的北大西洋鳕(Gadus morhua)21-22、黑海鲈(Centropristis striata)-大西洋鲷(Stenotomuschrysops)23和西北太平洋柔鱼(Ommastrephesbartramii)24的研究，均表明相较于常规全局回归法，GWR 可更好地表征目