PIT标志技术在鱼类资源保护中的应用研究

摘要 PIT（passive integrated transponder）标记因其具有储存的信息量大、持久可靠、识别迅速、性能稳定、唯一性、体积小等优点，被广泛用于鱼类种群动态、增殖放流、生境选择和过鱼设施等研究领域，成为鱼类资源保护研究的重要手段之一。介绍了PIT标志技术的工作原理，梳理了1991—2020年国内外PIT标志技术在鱼类资源保护中的应用研究，探讨了PIT标志技术在鱼类种群动态、过鱼设施、增殖放流以及生境选择等研究中的成效。通过对比国内外PIT标志技术的应用研究情况，结合国内鱼类资源保护工作的实际需求与研究现状，分析了国外PIT标志技术应用研究对我国开展相关工作的指导作用，指出PIT标志技术在我国应用研究的发展方向，提出加强PIT标志技术在过鱼设施的长期监测、鱼类增殖放流、鱼类种群动态与鱼类生境选择等方面的应用研究，提升PIT标志技术在鱼类资源保护研究中的技术水平，制定PIT标记应用的技术规范，建立我国PIT标记监测网络平台等建议，以满足鱼类科研、保护和管理的需要。

关键词 PIT标志；检测技术；鱼类资源；保护；应用研究

中图分类号 X171  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2024）17-0001-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.17.001

The Application of PIT Tag Mark and Detection Technique in Fish Resources Conservation

WANG Yu-liang1， XIE Yi-jun2， HUANG Jin1 et al

（1.China Hydropower Construction Group Shengda Hydropower Co.，Ltd.， Chengdu， Sichuan 610000; 2.Power China Leshan Ecological Environmental Protection Technology Co.，Ltd.，Leshan， Sichuan 614000）

Abstract PIT （passive integrated transponder） marker has been widely used in fish population dynamics， proliferation and release， habitat selection， fish passage facilities and other research fields due to its advantages of large information storage， durable and reliable， rapid identification， stable performance， uniqueness and small size. It has become a major vehicle for fish conservation research. In this paper， the working principle of PIT marking technology is introduced， and the applied research of PIT marking technology in fish resource protection at home and abroad from 1991 to 2020 is summarized. This study discusses the effectiveness of PIT marking technology in research on fish population dynamics， fish passage facilities， proliferation and release， and habitat selection. By comparing the application and research of PIT marking technology at home and abroad， combined with the actual needs and research of domestic fish resources protection， analyzes the reference effect of PIT marking technology application from abroad， points out the development direction of PIT marking technology application research in China and proposes to strengthen the long-term monitoring of PIT marking technology in fish passage facilities， fish proliferation and release， fish population dynamics， and fish habitat selection， improve the technical level of PIT marking technology in fish resource protection research， formulate technical specifications for PIT marking applications， and establish PIT marking monitoring network system to meet the needs of research， conservation， and management of fish.

Key words PIT tag；Detection technique；Fish resources；Conservation；Application research

基金项目 中国电力建设股份有限公司科技项目（DJ-ZDXM-2020-02）；水电水利规划设计总院科技项目（ZMDC2019/U07，JC2021/S03）。

作者简介 王宇亮（1981—），男，山西静乐人，高级工程师，博士，从事环境管理研究。

通信作者，正高级工程师，博士，从事水生生态系统研究。

收稿日期 2023-09-26；修回日期 2023-12-06

鱼类标志技术最早主要用于研究鱼类的运动与洄游，自1886年Petersen等用标志鱼估算封闭水体鱼类种群大小和死亡率以来，鱼类标志技术在种群估算、资源评估、迁移洄游、过坝行为和生境利用等研究领域中得到了广泛的应用［1］。标志技术可分为体外标志技术、体内标志技术、生物遥测技术和遗传标记等，体外标志技术通常包括切鳍法、烙印法、化学标记法、体外标法等；体内标志技术通常包括金属线码标法（coded wire tag，CWT）、被动式整合雷达标志法（passive integrated transponder，PIT）等［2］。在众多的标志技术中，PIT 标志技术因其采用的134.2 kHz 的低频射频识别技术，具有使用寿命长、对研究对象生理伤害低、可靠性高、遗失率低、可应用的鱼类个体尺寸广泛、价格便宜等优势，在鱼类资源保护领域中得到了大规模应用。

国外PIT标志技术的研究起步较早，在鱼类保护研究中的应用已十分成熟。PIT标志技术自1987年起就一直被哥伦比亚河流域的渔业机构和相关部门作为研究溯河洄游鱼类活动的重要工具，其通过标记和跟踪溯河鱼类（主要为鲑、鳟鱼类），构建PIT标记鱼类数据收集、共享和修正的信息网络平台，进而为决策者制定鱼类保护策略提供帮助［3］。近年来，随着鱼类标记技术的快速发展，以及我国学者和公众对鱼类资源保护的关注，PIT标志技术在国内鱼类保护研究中的应用研究也日益受到重视，但是仍与国外研究水平存在一定差距。因此，该研究比较国内外PIT标志技术在鱼类保护研究中的应用现状，探讨PIT标志技术在我国的应用前景，以期为鱼类标记技术研究的发展与创新提供参考依据。

1 PIT标志技术及其特点

1.1 工作原理与系统组成

PIT标志检测系统工作原理：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。PIT标志检测系统平时不工作，当开启的阅读器靠近至一定距离才会被激活，使芯片上的谐振电路感应到外界磁场产生振荡，并发射内存的标识代码至阅读器［2-3］。

由图1可知，PIT标志检测系统由PIT标签、天线和阅读器等硬件和数据采集分析软件构成，其中标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；阅读器可读取（有时还可以写入）标签信息的设备，分手持式或固定式2种；天线在标签和读取器间传递射频信号。

1.2 PIT标志技术特点

鱼类标志技术发展至今已有几十种，有简单的物理标记，也有复杂的分子标记，但目前应用的标志技术在使用中都存在一定的缺陷。如切鳍、挂牌等传统标志技术最大的缺陷就是对鱼造成机械性损伤［4］，鱼类生理上的胁迫增大，致使鱼体虚弱［2］，对鱼类行为活动产生影响。分子标记等标记手段的标志则不易直接识别，且价格较为昂贵，由于技术限制，难以用于大群体和大样本的遗传和进化研究［5］。相比其他标记技术，PIT标记则具有许多不可比拟的优势，如芯片储存的信息量大、持久可靠、识别迅速，性能稳定，体积微小［1］等。Smith等［6］研究了PIT标志与T型标（T-bar anchor）对小白鲑（Coregonus sardinella）幼鱼存活率、生长率以及标签保持率的影响，发现试验组与对照组小白鲑幼鱼的增长率与存活率无显著差异，但在标签保持率方面存在差异，PIT标签保持率为100%，而T型标植入25～45 d后，标签保持率仅为55%～75%。同时，PIT标志因其能够跟踪到个体水平，对标志鱼感染率低等优点，在鱼类的生长、运动洄游以及行为研究中［7］等方面亦得到了广泛应用。

2 在鱼类资源保护中的应用研究

利用ISI Web of Science进行文献检索，对1990—2020年发表的关于PIT标志技术在鱼类资源保护中的应用研究论文进行了收集、整理与分析。采用“fish”“Passive integrated transponder”或“PIT tag”等关键词进行搜索，基于标题和摘要对检索结果进行筛选，删除非鱼类（如小龙虾、蝾螈、蟹类等）的研究，收集汇总相关研究的论文，逐一查看其研究内容。经过对相关论文的研究内容进行汇总统计发现，PIT标志技术在鱼类资源保护中的应用研究主要集中于鱼类种群动态研究、过鱼设施研究、增殖放流效果评估研究、生境选择与利用研究、标记影响研究等方面。

2.1 鱼类种群动态中的应用

鱼类种群动态是对鱼类种群的生长、补充、死亡以及迁入、迁出等动态规律进行研究，包括种群数量变动模式、生活史类型判断、种群丰度估计、种群死亡率等方面［8］。随着标志技术的发展，国外学者将PIT标志技术应用于鱼类的种群丰度、数量变动［9-10］、生活史表现［11］、捕食者的影响［12］、幼鱼越冬死亡率［13］等方面开展了诸多研究。Simmons等［14］在美国内华达州Summit湖，使用 PIT 标签进行标记重捕，估算了湖中割喉鳟（Oncorhynchus clarkii henshawi）的丰度和存活率，研究表明，尽管研究期间大部分时间与2012—2016年美国西部发生的一次严重的区域性干旱时间重合，但成年割喉鳟的数量仍然保持稳定。捕食者通常被认为是影响幼鱼存活率的一个关键因素［15］。Kllo等［16］为了量化鸬鹚的捕食行为，利用手持PIT标记检测器在鸬鹚的栖息地反复扫描，以获取早期标记鱼类的信息，发现鸬鹚整体的最低捕食率为27%，鱼类体长与被捕食风险呈负相关，大鸬鹚捕食对野生鳟鱼种群有潜在的负面影响。Brakensiek等［17］利用PIT标记与Cormack-Jolly-Seber 模型评估了加利福尼亚北部近乎原始河流源头中幼鲑（Oncorhynchus kisutch）的越冬存活率，认为为鲑鱼种群制定成功的恢复策略，将需要特异性或特定区域估计幼鱼整个成年前生命阶段的存活率。此外，PIT标志技术还被应用于拆坝对鱼类种群的影响［18］、放流鱼类对野生群体的补充［19］、鱼类死亡后尸体动向［20］等方面的研究，已成为鱼类种群动态研究的有效手段之一。