连续形Fox产量模型在模拟和实际渔业评估中的应用

论文摘要

剩余产量模型(Surplus production model)又称总产量模型(general production model)是现代渔业资源评估和管理的主要理论模型之一。该模型是以种群增长S型曲线一般模型为理论基础,它不像动态综合模型考虑资源群体的补充、生长、死亡和年龄结构等对资源的影响,而把资源群体的补充、生长和自然死亡综合起来作为资源群体大小的一个单变函数进行分析,然后推导出剩余产量模型的数学公式。尽管渔业模型日趋复杂和多因子化,然而剩余产量模型具有简单的形式和所需数据和参数相对较少的特点,在渔业研究中可以被简单的应用,并且它估计的管理参数(最大持续产量和最佳捕捞努力量)比较容易得出和理解。剩余产量模型也可作为年龄结构模型的辅助工具,为渔业种群数量动态研究提供不同的思路,所以对这类模型对它们的研究具重要的价值。本文所采用的连续形Fox产量模型在国内还没被系统研究和应用。为了证明该模型的评估效果,亦即在什么渔业史条件和数据特点下,该模型能作出最准确的评估效果,本文采用连续形Fox产量模型对不同的模拟渔业和实际渔业进行了评估分析,并对模型的评估效果作了系统的研究。首先,利用Monte Carlo模拟方法来检验连续形Fox产量模型在几种不同渔业史条件下的模拟渔业中评估结果的有效性,借此来发现能使连续形Fox产量模型产生最佳评估效果所需要的渔业条件以及所需渔业数据的特点,发现该模型在实际评估中存在的问题和解决方法,希望能为渔业管理部门和渔业种群数量动态变动的研究人员使用该种模型对渔业进行管理和研究时提供有效的依据。最后,本文利用该模型对北大西洋剑鱼渔业(The North Atlantic swordfish fishery )作了评估分析。研究结果表明:当白色噪音小于等于10%时所有模拟渔业的各个参数估计值接近于真实值。当白色噪音达到30%时,评估结果偏差较大,模型表现不好。从各参数的评估结果来看,渔业起始生物量B1和最大环境容纳量K的评估结果偏差较小,但是RIQR%(相对四分位数间距)较大,参数r(种群内禀增长率)和q (可捕系数)的评估结果比较接近真值。MSY (最大可持续产量)和f MSY(获得最大可持续产量时的捕捞努力量)的评估结果最为准确,总体RIQR%小于75.1%。从不同渔业来看,用RBM%(参数估计偏差)来衡量,模型在渔业一(掠夺式渔业)中的表现为最好,其次为渔业三(管理良好型渔业),各个渔业24个被估参数的偏差平均值,渔业一为2.6%、渔业二为4.6%、渔业三为4.3%;用RIQR%来衡量,模型在渔业三中表现最好,各渔业RIQR%的平均值,渔业一为46.6%、渔业二为55.1%、渔业三为31.6%。白色噪音越小,各个渔业渔获量的观测值与估计值越接近,模型预测效果越好,这说明渔业统计数据越准确,模型评估效果越好。当白色噪音较大时,各个渔业渔获量的观测值与估计值差异较大,模型评估效果较差,但是结果显示渔获量的观测值与估计值的整体变化趋势较一致,这说明虽然不能通过模型十分准确的预测渔获量,但是起码可以了解渔获量的变化趋势,如果再结合实际渔业中的其它信息,对渔业管理还是比较有作用的。从不同渔业来看,在白色噪音较大情况下(30%,50%)渔业三即管理良好型渔业的渔获量观测值和估计值差别最小,这也说明模型在评估这一类型渔业时发挥好于其它两种类型渔业。对北大西洋剑鱼渔业的的评估得出该渔业的MSY为15678吨,最佳捕捞努力量fMSY为37×106(钩次/年),Prager(2002)评估该渔业的MSY为14070吨和14510吨;孙利东(2004)评估该渔业的MSY为12493吨, f MSY为53×106钩次/年。本文评估的MSY与其它不同模型评估的MSY结果相差不大,证明连续性Fox产量模型对北大西洋剑鱼渔业的评估结果具有参考价值。北大西洋剑鱼渔业在80年代初期,捕捞努力量一度超过这个水平,导致资源衰退,之后国际和各国渔业组织采取了一定的管理措施,捕捞努力量基本控制在本文计算得出的最佳捕捞努力量水平,该渔业的CPUE(单位捕捞努力量渔获量)有一定程度的恢复。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 模型
• 1.1 剩余产量模型
• 1.2 连续形Fox 产量模型
• 2 评估方法
• 2.1 Monte Carlo 模拟
• 2.2 参数评估方法
• 2.2.1 平均捕捞努力量法（the effort-average methods）
• 2.2.2 过程误差估计法（the proeess-error estimators）
• 2.2.3 观测误差估计法（the observation-error estimators）
• 2.2.4 本文采用的评估方法
• 2.2.5 靴襻（bootstrap）法求参数的置信区间
• 3 模拟数据
• 4 研究结果
• 4.1 参数估计偏差
• 4.2 渔获量的观测值和估计值对比
• 4.3 三种渔业的预测误差百分数PPE%比较
• 4.4 参数添加约束的影响
• 5 连续形Fox 产量模型在实际渔业评估中的应用
• 5.1 数据
• 5.2 评估方法
• 5.3 结果及讨论
• 6 讨论与总结
• 参考文献
• 致谢