2018,
Vol. 27
灯光罩网具有网具结构简单、技术要求低、操作简单、捕捞效率高和劳动强度低[1]等特点，是南海区分布广泛的一种重要作业方式。特别是在南海外海鸢乌贼资源罩网探捕成功后，罩网渔船开始从南海近海走向南海中南部海域，迅速发展成为南海外海资源开发的重要力量。在此背景下，诸多学者对灯光罩网的渔获组成、渔场渔期[2-3]和网具沉降性能[4-6]等方面进行了广泛研究，但有关罩网集鱼灯的研究却未见报道。
目前，南海罩网渔船普遍使用金卤灯，但金卤灯光源没有定向性，光能利用率低，耗油偏高。LED灯被称为第四代光源, 具有长寿命、低能耗、小型化、定向性和无光源污染等优点[7]，用LED集鱼灯代替金卤灯已成为光诱渔业未来发展的一大趋势。LED集鱼灯在鱿钓等光诱渔业中的应用得到广泛研究，涉及LED集鱼灯捕鱼效果[8-13]、光学特性与节能分析[14-20]、最佳入射角[21-22]、最佳光色[23-24]等。在此背景下，本研究进行了3种LED集鱼灯与1种传统金卤灯的对比生产试验，以验证LED集鱼灯是否适用于南海近海灯光罩网渔业。
1 材料与方法 1.1 试验渔船、时间及海域试验渔船为粤阳西21248，船舶主要参数如下：玻璃钢质，主机功率31.6 kW，发电机功率58.8 kW，船长14.7 m，型宽3.25 m，型深1 m。实验进行时间为2014年9月3日—9月6日。实验海域在广东省阳西县沙扒湾，每次试验均位于21°26.6′N，111°26.5′E附近，渔场水深16 m。
1.2 生产试验进行了4种集鱼灯捕鱼效果的对比试验，试验中集鱼灯使用顺序依次为：LED白光灯、LED绿光灯、LED蓝光灯及金卤灯。其中，所有LED灯均由上海嘉宝协力电子有限公司生产，为3列式，功率均为300 W。金卤灯由广东肇庆鸿信科技有限公司生产，功率也为300 W。
表 1为灯光罩网生产试验的基本状况。在为期4晚的试验过程中，每晚使用1种集鱼灯，船舷两侧各用2盏，且集鱼灯每次均固定在相同位置。原计划每晚8点开灯诱鱼，每2小时作业1网，每晚作业4网，合计作业16网。实际试验过程中，根据现场实际情况，天黑后开灯导致开灯时间略有提前。5日、6日晚因风大流急，导致有些网次无法放网，最终试验共作业13网，其中LED白光灯4网，LED绿光灯4网，LED蓝光灯3网，金卤灯2网。
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表 1 生产试验基本状况 Tab.1 Basic situation of the fishing test |
由LEDXpert QC公司利用远方PMS-80光谱分析系统对试验集鱼灯进行测试，分析4种集鱼灯相对光谱功率分布。
调查中对每网次的渔获物进行种类鉴定，并记录渔获物的体长及体质量(渔获较少时全部测量，渔获较多时按比例随机抽样测量)。
以单位光诱时长的渔获体质量作为渔获率来进行不同集鱼灯间的比较研究，其中光诱时长是指从亮灯时间开始至最后一网起网时间为止的时间段。
采用相对重要性指数(IRI)[25]分析不同集鱼灯渔获的优势种。当IRI≥1 000为优势种，100≤IRI＜1 000为重要种，10≤IRI＜100为常见种，IRI＜10为少见种。其计算公式:
(1)
式中：ni和wi分别为第i种渔获的尾数和体质量，N和W分别为所有渔获的总尾数和总体质量，Fi表示出现频率百分比。
利用单因素方差分析研究[26]不同集鱼灯渔获个体的体长、体质量是否存在显著性差异。
2 结果与分析 2.1 集鱼灯相对光谱功率分布4种集鱼灯相对光谱功率分布见图 1。在380~400 nm的近紫外线波段，3种LED灯的相对光谱功率基本为0，远低于金卤灯，说明LED灯与金卤灯相比对人体更健康。LED白光灯的相对光谱功率分布有2个波峰，其中一个波峰峰值波长445 nm，在蓝光波段，另一波峰主要在绿光及黄光波段；LED绿光灯有1个波峰，峰值波长510 nm，在绿光波段；LED蓝光灯有1个波峰，峰值波长465 nm，在蓝光波段；金卤灯有多个波峰，峰值波长640 nm，主要在红光波段。
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图 1 集鱼灯相对光谱功率分布
Fig. 1 The relative spectral power distribution of lamps
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经鉴定，4种集鱼灯的渔获种类(表 2)共有41种。LED白光灯组共有渔获31种，其中鱼类26种，头足类2种，虾类2种，蟹类1种，隶属于8目19科26属；LED绿光灯组共有渔获37种，其中鱼类31种，头足类2种，虾类2种，蟹类2种，隶属于9目22科30属；LED蓝光灯组共有渔获33种，其中鱼类26种，头足类2种，虾类2种，蟹类2种，虾蛄类1种，隶属于9目19科26属；金卤灯组共有渔获21种，其中鱼类16种，头足类2种，虾类2种，蟹类1种，隶属于6目12科18属。
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表 2 4种集鱼灯的渔获种类 Tab.2 Catch species of 4 kinds of lamps |
LED白光灯渔获总质量92.071 kg，其中主要渔获(质量占比5%以上)有中国枪乌贼(占总质量45.43%)、丽叶鲹(19.36%)、金色小沙丁鱼(12.75%)及蓝圆鲹(5.71%)；LED绿光灯渔获总质量54.692 kg，其中主要渔获有中国枪乌贼(21.93%)、丽叶鲹(15.74%)、金色小沙丁鱼(15.52%)、杜氏棱鳀(11.71%)、蓝圆鲹(7.42%)及乳香鱼(5.88%)；LED蓝光灯渔获总质量53.901kg，其中主要渔获有青鳞小沙丁鱼(40.24%)、丽叶鲹(20.94%)、中国枪乌贼(12.00%)；金卤灯渔获总质量10.532 kg，其中主要渔获有中国枪乌贼(45.07%)、墨吉对虾(33.00%)。
2.3 不同集鱼灯的渔获率由表 3可见，LED白光灯的渔获率最高，为10.896 kg/h，其次为LED绿光灯、LED蓝光灯和金卤灯。可见，LED集鱼灯的渔获率均高于金卤灯，且LED白光灯的渔获率明显高于其他组，为LED绿光灯的1.64倍，LED蓝光灯的1.86倍，金卤灯的4.26倍；LED绿光灯渔获率略高于LED蓝光灯；金卤灯渔获率明显低于其他种类的集鱼灯。
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表 3 4种集鱼灯的光诱时长、渔获总质量及渔获率 Tab.3 Light time, total catch weight and catch rate of 4 kinds of lamps |
表 4可知，4种集鱼灯渔获中优势种的数量及种类存在差异。中国枪乌贼为共同优势种，对其渔获率进行分析，发现渔获率由大到小依次为LED白光灯、LED绿光灯、金卤灯，LED蓝光灯。LED白光灯的中国枪乌贼渔获率远高于其他3种集鱼灯，为LED绿光灯的3.39倍、金卤灯的4.30倍，LED蓝光灯的7.07倍。
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表 4 4种集鱼灯的优势种及其渔获率 Tab.4 Common dominant species and catch rate of 4 kinds of lamps |
由表 5可知，LED蓝光灯捕获个体的平均胴长与平均体质量明显高于其他3种集鱼灯。由图 2可知，LED白光灯与绿光灯捕获个体的优势胴长组均为81~90 mm(分别占33.73%，28.4%)；LED蓝光灯捕获个体的优势胴长组为101~110 mm(占26.23%)；金卤灯捕获个体的优势胴长组为91~100 mm(占26.83%)。
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表 5 中国枪乌贼的胴长与体质量 Tab.5 Mantle length and weight of Loligo chinensis |
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图 2 中国枪乌贼胴长分布
Fig. 2 Mantle length distribution of Loligo chinensis
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对LED灯捕获个体与金卤灯捕获个体间的胴长、体质量分别进行单因素方差分析，发现LED白光灯与金卤灯捕获个体间的胴长(p>0.05)、体质量(p>0.05)无显著性差异；LED绿光灯与金卤灯捕获个体间的胴长(p>0.05)、体质量(p>0.05)无显著性差异；LED蓝光灯与金卤灯捕获个体间的胴长(p < 0.05)、体质量(p < 0.05)存在显著性差异。
3 讨论与分析在同等功率情况下，3种LED集鱼灯的渔获率均高于金卤灯，这可能是因为金卤灯存在灯光浪费，会将近75%的灯光投射到空气中和甲板上[27]，而LED灯具有很强的指向性和光线穿透性，其衰减系数相对较小，因而随着深度的加大，其辐射量与金卤灯相比占据优势[15]，从而可以诱集到更深水层的鱼类。此外，LED集鱼灯能瞬熄瞬灭，便于生产控制，能极大程度地吸引周围鱼群，控制鱼群，实现产量最大化[10, 15]。通过金卤灯的相对光谱功率分布发现，金卤灯在紫外光和红外光波段占有不少的比例，且峰值波长为640 nm，在红光波段。红光诱鱼效果不佳，导致金卤灯渔获率较差。
LED白光灯渔获率明显高于绿光灯与蓝光灯。该研究中所用LED白光灯有两个波峰，分别在蓝光波段，绿光、黄光波段。一般认为头足类、蓝圆鲹等海洋鱼类对蓝绿光趋光性比较好[18, 28-29]，LED白光灯兼具蓝、绿两种波段的色光，在对多鱼种的诱集效果上可能要优于主要为单色光的LED绿光灯与LED蓝光灯。LED绿光灯渔获率略高于LED蓝光灯，可能是因为对浅水区的鱼类而言，其视觉曲线的峰值波长应该是在绿光波段(500~555 nm)，绿光比蓝光显的更亮[29]。
中国枪乌贼是所有灯的共同优势种，这反映出中国枪乌贼在南海近海罩网渔业中的重要地位。中国枪乌贼经济价值高，生命周期短、生长速率快且资源丰富[30]，因此中国枪乌贼的渔获率可以作为衡量集鱼灯经济效益的一个重要指标。4种集鱼灯中，LED白光灯中国枪乌贼的渔获质量占总质量的比例最高，达45.43%；LED白光灯的渔获率也远高于其他灯具，为LED绿光灯的3.39倍、为金卤灯的4.30倍，LED蓝光灯的7.07倍，同时LED白光灯捕获的中国枪乌贼的胴长与体质量与传统金卤灯捕获个体间无显著性差异，说明LED白光灯在捕捞中国枪乌贼上具有明显的优势。LED蓝光灯虽渔获率最低，但其捕获个体的平均胴长及平均体质量却最大，这是否是抽样误差引起的，需在以后进行进一步的研究。
除渔获率的优势外，王伟杰等[12]研究发现上海嘉宝协力电子有限公司生产的LED白光灯节能效果明显，在不影响捕捞产量的同时，能够节约燃油60%~70%。故研究认为LED灯，尤其是LED白光灯，适用于南海近海灯光罩网渔业，可以取代传统的金卤集鱼灯。但在其推广上仍有一些难题急需解决，如初次安装成本较高，灯具质量较大，散热需要水冷等。今后能否在南海推广应用的关键是如何降低成本、优化散热、保证质量以及灯具的轻型化。
试验租用的渔船为玻璃钢制，吨位小，在稍有风浪的情况下便无法正常作业。试验期间天气状况不佳，导致作业天数偏少，光诱时长、作业网次不等，这些不足之处一定程度上对统计结果造成了影响。在今后的研究中应尽量减少天气因素对实验的不利影响，此外还应收集更多数据，尤其要对外海大中型罩网作业中LED集鱼灯的应用进行更深入的研究。
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