基于氮和磷平衡的负责任养殖模式下的养殖海区规划

以氮（N）和磷（P）2种重要营养盐为研究对象,提出负责任养殖概念,建立了基于负责任养殖模式下的鱼、藻复合养殖海区的规划模型。这一模式下仅考虑人工养殖行为,饲料作为养殖海区唯一的营养盐输入途径,鱼类和经济藻类作为营养盐输出途径,不考虑海水交换、自然海区藻类营养盐吸收、野生鱼类残饵摄食和生物降解等因素引起的营养盐吸收和转化过程。研究表明,鱼、藻复合养殖模式可以实现负责任养殖行为,但鱼类和藻类养殖规模比例悬殊,藻类羊栖菜（Sargassum fusiform e）和鱼类大黄鱼（Pseudosciaena crocea）的养殖面积比约为95：1,生物量比值约为30：1。单纯采用经济藻类养殖作为养殖海区营养盐平衡手段效果有限,可以考虑增加贝类养殖,加强海区营养盐转移功能。     

象山港中部养殖海区营养盐的季节变化及富营养化

根据2014年11月,2015年1月、3月和7月在象山港中部养殖海区开展的海洋调查所获得的海水营养盐数据,分析了该海域营养盐含量的季节变化,评价了海水的富营养化状况。结果显示,该海域无机氮平均含量秋季最高,春季次之,冬季最低;活性磷酸盐平均含量秋季最高,夏季次之,冬季最低。对不同养殖区域分析,宁海海藻养殖区和西沪港海带养殖区的无机氮浓度除冬季1个站位点外均劣于国家海水四类水质标准(0.50 mg/L),活性磷酸盐浓度在春、秋两季劣于国家海水四类水质标准(0.045 mg/L)。全年各水层的N/P比值均高于Redfield比值,磷相对缺乏。根据富营养化评价模式,象山港中部养殖海区营养水平属于磷中等限制潜在性富营养型。     

龙须菜处理海水养殖废水的初步研究

在实验室培养条件下,分别采用添加不同浓度的无机氮、磷营养盐培养液和直接利用养鱼废水培养龙须菜,研究高浓度氮、磷营养盐条件下龙须菜的生长情况。结果表明,在溶解无机氮浓度10~75μmol/L和溶解无机磷浓度1~15μmol/L范围内,龙须菜的生长状况良好;当溶解无机氮浓度超过100μmol/L或溶解无机磷浓度超过20μmol/L时,龙须菜的生长受到抑制。养殖废水培养龙须菜的实验结果表明,龙须菜在工厂化养殖废水可以维持较好的生长状况。龙须菜可用作大规模养殖废水的净化材料。     

厦门大嶝岛海域紫菜、海带养殖容量研究

以海域无机氮(N)和无机磷(P)输入与吸收的平衡原理,通过2000～2001年对厦门大嶝岛海域海水交换、沉积物释放、陆地和江河径流排放、养殖动物和野生海洋动物排泄等项无机氮和无机磷输入量的调查、检测,浮游植物、潮滩微型藻类、野生大型藻类、养殖和野生海洋动物对无机氮和无机磷吸收量的调查和检测,估算可供养殖海带和紫菜的无机氮和无机磷数量,进一步以海带和紫菜有机氮和有机磷的含量,来衡量海带和紫菜的可养殖量。估算结果表明,无机氮平衡法估算大嶝海域紫菜和海带养殖容量(淡干品)分别为5·43×104和32·84×104t,单位面积可养密度分别为7·21和43·61t·hm-2。无机磷平衡法估算大嶝海域紫菜和海带养殖容量分别为1·97×104和12·22×104t,单位面积可养密度分别为2·62和16·23t·hm-2。模型的实用性分析以无机磷供需平衡法为佳。     

不同流向对曝气生物滤池处理对对虾养殖污水效果的影响

采用上流式和下流式曝气生物滤池处理凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)养殖污水,连续进行30 d,分析出水水质,并观察系统运行情况和装置污染状况。研究了养殖污水中化学需氧量、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、无机氮及活性磷酸盐6项指标的去除效果。实验结果表明:从养殖污水主要污染物指标的去除效果和稳定性上看,上流式优于下流式曝气生物滤池。在系统进水化学需氧量质量浓度为7.62～8.20 mg/L、氨氮质量浓度为0.62～0.65 mg/L、硝酸盐氮质量浓度为0.54～0.59 mg/L、亚硝酸盐氮质量浓度为0.23～0.27 mg/L、无机氮质量浓度为1.40～1.47 mg/L、活性磷酸盐质量浓度为0.24～0.29 mg/L,水温为25℃～30℃时,上流式曝气生物滤池对养殖污水中6项指标的去除率分别为:45.2%、88.9%、58.5%、78.8%、75.3%和25.1%。可见,对氨氮的去除效果最佳,亚硝酸盐氮和无机氮次之,化学需氧量和硝酸盐氮的去除效果较差,活性磷酸盐去除率最低。     

对虾养殖中后期虾塘沉积物的硝化与反硝化作用

2009年7～8月,通过使用乙炔抑制技术对对虾养殖池塘的投饵区和非投饵区沉积物硝化与反硝化速率进行了测定,并同时用气相色谱法测定了虾塘表层N2O浓度.结果表明,虾塘沉积物硝化、反硝化和硝酸盐还原速率分别为10.70～337.47 μmol/m2·h、1.10～17.92 μmol/m2·h、0.090～7.48 mmol/m2·h,虾塘表层N2O浓度为5.98～10.90 nmol/L,海-气交换通量为1.76～3.89μmol/m1·d.虾塘硝化与反硝化作用较为复杂,不仅存在着显著的区域性差异,而且呈现出明显的养殖季节变化特征,其中8月中旬硝化与反硝化速率达到最高值,而在整个养殖季节,投饵区硝化速率约为非投饵区的2～10倍,反硝化速率约为非投饵区的1～4倍.反硝化作用在虾塘生态系统的氮循环中扮演着重要角色,其日无机氮去除量为2.80 g/d,占虾塘无机氮总输入的2.34%,占总输出的2.56%.     

象山港内新增网箱养殖污染物对海水水质的影响预测

象山港是宁波市最重要的网箱养殖港湾,网箱养殖带来丰厚经济利益的同时,也产生了大量的养殖污染物。文章以象山港内某新增大黄鱼网箱养殖基地为例,利用Deflt3D二维对流扩散模型预测养殖废水中的污染物对海水水质的影响。结果表明,新增大黄鱼网箱养殖产生的三种污染物浓度增量均是在网箱养殖点较高,在网箱养殖区外污染物随潮流运动迅速扩散,浓度增量降低,由于本项目规模小、时间短,其产生的养殖污染物对象山港水质的影响不大。但是,由于象山港内活性磷酸盐和无机氮已超标,对新增网箱养殖仍要严格评估其污染物排放浓度,以切实保护象山港海域环境,促进该海域养殖业的可持续发展,本文研究结果可为新增网箱养殖污染物预测提供参考。     

草鱼与鲢、鲤不同混养模式系统的氮磷收支

采取陆基围隔实验法,选用草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、鲢(Hypophythalmichthys molitrix)、鲤(Cyprinus carpio)研究不同养殖模式系统氮磷的收支。实验于2011年5月开始,10月结束,实验周期为6个月,每月定期采样,围隔面积为7 m×7 m。分别测定了草鱼单养(G组)、草鱼–鲢混养(GS组)、草鱼–鲤混养(GC组)、草鱼–鲢–鲤混养(GSC1,GSC2)系统氮磷的输入和输出,并分析了不同养殖模式水体和底泥氮磷的积累情况。主要实验结果为:(1)不同养殖模式下,饵料氮磷的输入是系统氮磷输入的主要途径,分别占总输入的85.54%~93.38%和82.60%~84.26%,其余为放养生物、降水和初始水层。(2)不同养殖模式下,系统氮的输出依次为养殖生物收获、底泥积累、水层积累、围隔布吸附和氨挥发,所占比例分别为62.80%~77.15%、15.19%~27.60%、5.04%~7.71%、1.54%~2.14%和0.22%~0.30%;系统磷的输出依次为底泥积累、水层积累、养殖生物收获、围隔布吸附,所占比例分别为76.46%~80.04%、13.04%~15.14%、4.09%~9.79%、0.71%~1.16%。(3)不同养殖模式下,底泥氮积累量GSC1组和GSC2组显著低于G组、GS组和GC组(P0.05),而磷积累量GSC1组和GSC2组显著低于G组和GS组(P0.05);水体氮磷积累量GSC2组显著低于G组(P0.05)。(4)系统氮磷利用率GSC2组显著高于G组、GC组和GSC1组(P0.05)。实验结果表明,GSC2组(草鱼0.38 ind/m2、鲢0.69 ind/m2和鲤0.55 ind/m2)能有效降低系统氮磷的积累,提高氮磷的利用率,是一种高效清洁的草鱼混养模式。     

龙须菜与海湾扇贝多营养层次综合养殖技术研究

2012年-2013年从福建宁德引进大型藻类龙须菜,与海湾扇贝进行多营养层次综合养殖试验与示范。在海湾扇贝与龙须菜综合养殖模式下,海湾扇贝适宜养殖密度为22.5~25个/m~2,笼内密度45~50个/层,每hm~2套养龙须菜1 800绳,平均增产龙须菜9 000kg/hm~2,海湾扇贝比对照模式增加1 020kg/hm~2,单产增加了17.35%,其经济效益和生态效益显著。     

宁德三都湾海水网箱养殖区营养盐状况调查

通过2009年和2010年4—11月对宁德三都湾2个网箱养殖区的无机氮和活性磷酸盐进行监测。结果表明,三都湾网箱养殖区无机氮平均浓度0.324~0.368 mg/L,活性磷酸盐平均浓度0.034~0.035 mg/L。无机氮和活性磷酸盐浓度基本上超出《海水水质标准》GB3097-1997二类标准,超标率在50%~75%。网箱养殖区营养盐浓度有较明显的季节性变化,并且有发生赤潮的潜在性危险。     

象山港海域营养状况分析与富营养化水平评价

根据2010年4月份和7月份象山港海域水质调查资料,分析了该海域海水中N、P、Si营养盐的分布特征、时空变化及其结构,利用Si∶N∶P比、有机污染指数、富营养化状态指数和潜在富营养化对该海域进行了评价。结果表明,7月份DIN的分布由港底向港口逐渐降低,4月份无明显变化趋势;PO4-P4、7月份空间分布趋势相同,都是由港底向港口方向逐渐降低,4、7月SiO3-Si的浓度基本保持一致,高浓度区出现在港底附近海域。从营养结构看,与Redfield值和Justic等提出的营养盐化学计量限制标准比较符合P限制。富营养化评价表明,整个象山港海域水质一直处于严重污染水平和高富营养程度,且有机污染和富营养化程度均存在港底最高,越往港湾出口处污染越轻的趋势。由于港内水动力交换能力较弱,一旦水文气象条件适宜,随时有爆发赤潮的可能。     

桑沟湾水动力特征及其对养殖容量影响的研究——观测与模型

主要介绍了从动力学研究桑沟湾养殖容量的主要思路、方法及结果。研究以精细过程观测为基础,以数值模型为手段,从物理海洋学角度考察养殖海区水动力特征,研究水动力对物质循环的影响、对颗粒态/溶解态营养物质的补充和对养殖生物量的影响,探寻不同养殖模式效果的技术路线;介绍了两个航次设计方案与目的。通过观测发现养殖对水动力垂直结构有很大影响,底层流速最大并滞后表层,发现弱动力条件下海底颗粒物和营养盐无法进入水体上层的事实。据此提出双边界层动力模型,建立一维数值模型进行机制探讨,将养殖阻力三维化建立水动力数值模型,定量给出养殖对水动力和水交换的阻碍;以此驱动三维养殖生态模型,充分考虑养殖对水动力的影响、水动力对生源要素的输运。建立了一个真正的物理-生物过程耦合模型。利用该模型进行的数值模拟和实验表明,贝藻兼养多元养殖是健康、高效养殖的有利措施;桑沟湾在现有养殖模式下,目前已基本达到了它的养殖容量,养殖品种分布不变,减少养殖密度至目前的0.9倍会略微提高产量,降低成本;减少湾口海带养殖密度,会大幅度提高贝藻兼养区的营养盐总量和养殖生物产量,从海带与贝类经济价值对比会有更高的效益。人为提高水动力混合或许是解决湾内营养盐缺乏的途径。     

桑沟湾多元养殖生态模型研究：Ⅱ生态环境模拟与生源要素循环

运用桑沟湾多元养殖生态模型,模拟得到了桑沟湾浮游植物和无机氮营养盐的年变化规律、水平分布的季节变化。结果表明,浮游植物生物量和无机氮营养盐浓度存在明显的季节变化,养殖活动的季节性增大了二者的季节变化幅度;桑沟湾浮游植物和无机氮营养盐的分布受大面积海带和贝类养殖的影响;外海营养盐补充是桑沟湾内无机氮营养盐的主要来源。     

桑沟湾春季营养盐分布特征及赤潮暴发诱因

根据2006年4月和2011年4月两个航次的调查数据,对比分析了桑沟湾水域春季水温、盐度及溶解无机氮(DIN)、活性磷酸盐(PO₄^3-)、活性硅酸盐(Si₃² -Si)含量的时空分布特征,探讨了目前大面积赤潮暴发的可能原因。结果显示,2011年的氮、磷、硅浓度都高于2006年同期调查结果,分别是2006年的5.6倍,1.3倍和3.2倍。氮磷比高达(66.33?47.16),硅磷比为(35.12?21.44),硅氮比为(0.82?0.77),严重偏离Redfield比值。块状分布明显,氮、磷、硅的空间分布情况相似,都是在湾口的东南部(褚岛外海)有高值区,向湾内递减;在湾底的西北部赤潮的始发区,有次高值区,与盐度的低值区几乎重叠。从营养盐、水文、大型藻类营养盐竞争与克生作用及水温4个方面,分析了赤潮暴发的可能原因。     

象山港三种不同养殖方式对浮游动物群落的影响

为探究不同营养类型养殖方式对半封闭海湾浮游生态系统的影响,于2015年在象山港的鱼类网箱养殖、牡蛎筏式养殖和海带筏式养殖3种养殖区内外分别进行大、中型和中、小型浮游动物群落及相关环境因子的四季研究。结果显示,牡蛎养殖区内大、中型浮游动物群落结构变化明显,夏、秋季优势种太平洋纺锤水蚤的优势度下降,冬季优势种腹针胸刺水蚤的优势度上升;网箱养殖区内浮游动物群落变化不明显,变化主要为大、中型浮游动物优势种,春、冬季腹针胸刺水蚤的优势度下降,秋季优势种种类组成变化明显;海带养殖区内浮游动物群落和优势种变化均不明显。此外,3种养殖方式对浮游动物的生物量、丰度和α多样性均未产生明显影响。结合象山港的水文特征和养殖区内外的环境因子,研究表明,牡蛎养殖区浮游动物群落变化是牡蛎滤食行为和铁港水交换能力差的综合结果,而浮游动物优势种变化可能与水体总磷含量较高有关;因目前网箱养殖规模小且西沪港水动力条件较好,网箱区内局部环境和浮游动物的变化较小;海带养殖因面积小且仅春、冬季养殖,不足以对水质和浮游动物产生影响。此外,本研究显示不同环境中,大、中型浮游动物群落结构的变异较中、小型浮游动物明显,这可能与中、小型浮游动物群落的稳定性较高有关。     

Modelling phytoplankton abundance in a small enclosed bay used for salmon farming

Abstract. A simplified mass balance model was used to predict spatially averaged nitrogen and chlorophyll concentrations in Big Glory Bay, Stewart Island, New Zealand. The bay is used for salmon fanning and during January 1989 supported a dense bloom of Heterosigma alcashiwo which killed 600t of fish. Nutrient concentrations in the bay arc affected by inputs from bottom sediments, catchment run-off, rainfall, salmon farms and water exchange with Paterson Inlet (into which Big Glory Bay drains). The nitrogen model was calibrated using field data collected on 11–27 February 1988 and successfully predicted the mean nitrogen concentration of the bay during the 1989 bloom. Nitrogen concentrations in the bay were most affected by the nitrogen concentration in Paterson Inlet, which appears to vary year-to-year as a result of the incursion into Fouveaux Strait of highly fertile oceanic water. The marginal effect of the salmon farms was to increase the mean nitrogen concentration of Big Glory Bay by about 30%. The nitrogen model was combined with a logistic phytoplankton growth model to examine the effects of nitrogen availability and hydraulic flushing on phytoplankton yields (measured as chlorophyll a). The spatially averaged chlorophyll concentration of Big Glory Bay was reliably predicted during the 1989 study, when there was strong evidence that phytoplankton were nitrogen limited. The model indicated that nitrogen inputs from the salmon farms increased the mean chlorophyll concentration of the bay by about 33%. The model was less successful in predicting chlorophyll concentrations in February 1988 when phytoplankton growth was not restricted by nitrogen, but may have been controlled by zooplankton grazing or sedimentation (which were not included in the model). The use of mo re complex three-dimensional models is advocated to describe the observed'patchiness'in Heterosigma distribution.     

日照紫菜养殖海域营养盐的时空分布特征及其与浮游植物群落结构的相关性分析

2016年11月～2017年3月对山东日照阜鑫渔港紫菜(Pyropia sp.)养殖海域开展调查,分析该海域浮游植物群落结构和营养盐的时空分布特征及其相关性。结果显示,调查海区中无机氮(DIN)、磷酸盐(PO_4~(3–)-P)及硅酸盐(SiO_3~(2–)-Si)浓度均表现为自近岸海区到外海区逐渐降低的趋势;硝酸盐、SiO_3~(2–)-Si、PO_4~(3–)-P、DIN和溶解有机氮(DON)等营养盐的浓度均因月份的不同具有显著差异;调查海区营养水平总体为中营养型,浮游植物丰度为(0.049～3.031)×10~4 cells/L,浮游植物的生长受控于SiO_3~(2–)-Si和PO_4~(3–)-P的几率较大;该海区共检出硅藻门27属37种,甲藻门7属8种,金藻门1属1种,主要优势种为骨条藻(Skeletonema sp.)、角毛藻(Chaetoceros sp.)、圆筛藻(Coscinodiscus sp.)等;盐度的大幅降低和丰富的营养盐、氨氮(NH_(4+)~(-N))和PO_4~(3–)-P浓度的显著变化可能分别是导致1、3月浮游植物多样性指数显著降低的主要原因;调查海区NH_(4+)~(-N)浓度和DIN/P值与浮游植物多样性指数均呈负相关关系,其中,非紫菜养殖区的负相关程度达到显著水平,而养殖区的负相关程度不显著,表明条斑紫菜(Pyropiayezoensis)养殖可能有利于降低该海域的NH_(4+)~(-N)水平和DIN/P值、提高浮游植物群落结构稳定性及物种多样性,从而有利于防止赤潮的发生。研究结果可为该海域环境保护、赤潮防治以及水产养殖活动的开展等提供基础数据。     

流沙湾浮游植物群落特征季节变化及其与养殖活动的关系

流沙湾是中国海水珍珠“南珠”的主产区和广东省重要的贝类养殖区。为评估湾内养殖活动的环境效应,于2015~2016年对流沙湾海区进行了夏(8月)、秋(11月)、冬(2月)、春(5月) 4个季节的浮游植物和海水理化因子调查。共检出浮游植物171种,包括硅藻门43属122种、甲藻门 10属44种、蓝藻门2属2种、金藻门2属2种和裸藻门1属1种。流沙湾内湾浮游植物细胞丰度为(0.05~79.04)×104个/L,夏季>春季>秋季>冬季,且夏季丰度远大于其他三季,内湾和外湾差异不显著。春季须状角毛藻(Chaetoceros crinitus)、红海束毛藻(Trichodesmium erythraeum)和明壁圆筛藻(Coscinodiscus debilis)为主要优势种,夏季优势种主要为中肋骨条藻(Skeletonema costatum),秋季优势种主要为拟弯角毛藻(Chaetoceros pseudocurvisetus)、奇异棍形藻(Bacillaria paradoxa)、洛氏角毛藻(Chaetoceros lorenzianus),冬季主要优势种为威氏圆筛藻(Coscinodisus wailesii)、柔弱根管藻(Rhizosolenia delicatula)、岛脆杆藻(Fragilaria islandica)。其中,奇异棍形藻为春、秋、冬季的优势种,红海束毛藻为春、夏、秋季的优势种。冗余分析表明,流沙湾浮游植物优势种在春季与水温和氨氮密切相关,夏季受透明度显著影响,而在秋、冬季受亚硝酸氮含量影响显著。流沙湾不同养殖区的浮游植物多态性和丰度有明显季节差异。与2012年相比,流沙湾外湾的养殖覆盖率提高了近50%,内湾的珍珠贝养殖减少了近90%,养殖品种、规模和分布格局都发生了明显变化,目前流沙湾的浮游植物群落特征正是对其变化的一种响应。夏季鱼类网箱养殖提高了水域营养盐水平并降低了浮游植物多样性。大规模的扇贝养殖则导致了扇贝养殖区浮游植物丰度的降低。     

对虾池不同综合养殖系统效率和效益的比较研究

利用５０个５．０×５．０×１．８ｍ陆基围隔研究了中国对虾与台湾红罗非鱼、海湾扇贝和缢蛏投饵或施肥混养及鲈鱼与中国对虾和台湾红罗非鱼混养最佳结构的生态效率、生产效果和经济效益。结果表明,几种综合养殖系统最佳结构下各种养殖对象对Ｎ的绝对利用率由高至低依次为：鲈鱼－对虾－罗非鱼（３０．９１％）＞对虾－海湾扇贝（２１．０９％）＞对虾－罗非鱼施肥混养（２０．１２％）＞对虾－罗非鱼投饵混养（１７．８１％）＞对虾－缢蛏（１６．９３％）＞单养对虾（１１．５２％）;对Ｐ的绝对利用率由高至低依次为：对虾－缢蛏（１６．０８％）＞鲈鱼－对虾－罗非鱼（１２．８３％）＞对虾－罗非鱼投饵混养（１２．６３％）＞单养对虾（１０．８８％）＞对虾－海湾扇贝（６．０１％）＞对虾－罗非鱼施肥混养（４．０４％）;其产出投入比由高至低依次为：对虾－罗非鱼投饵混养（１．９９）＞对虾－罗非鱼施肥混养（１．９８）＞对虾－海湾扇贝（１．５３）＞单养对虾（１．３８）＞鲈鱼－对虾－罗非鱼（１．３０）＞对虾－缢蛏（１．２３）。