双齿围沙蚕-牙鲆网箱综合养殖模型碳、氮收支的实验研究

在实验室条件下, 设计相同的牙鲆(Paralichthys olivaceus)鱼苗网箱养殖密度(密度5尾/箱, 鱼苗体质量约21 g), 分别与不同数量的双齿围沙蚕(Perinereis albuhitensis, 0 g, 50 g, 70 g, 90 g)混合养殖, 4个实验组分别记作C、S1、S2和S3, 网箱规格为Ф60 cm×30 cm。各实验组设3个平行组, 实验进行40 d。牙鲆和沙蚕在称重前均饥饿24 h, 同时取5尾牙鲆和20 g沙蚕作为实验初始样品。实验期间, 每天07:30和18:00分2次投喂配合饲料, 根据对照组饵料剩余情况适时调整投喂量, 每个实验单元的投饵量基本一致, 此过程中不处理残饵和粪便。实验单元采用微流水, 流量为250~500 L/d。实验期间, 24 h持续微量充气。至实验结束时, 全部生物饥饿24 h。将其全部取出, 擦干体表水分, 称重后置于70℃干燥箱中烘干至衡重, 研磨、分析。结果表明, 对照组(C)的底质积累碳、氮量最高, 各实验组水体净输出的氮和有机碳量以及呼吸碳量分别无显著差异(P>0.05)。饲料是碳、氮输入的主要来源。在输出各项中, 各个实验组水体净输出氮占输出氮比例无显著差异(P>0.05), 而系统净排放氮以对照组所占比例最高, 但与S1和S2组无显著差异(P>0.05); 对照组底质积累氮所占输出氮比例显著高于S2和S3组(P<0.05)。对照组底质积累碳所占比例显著高于其他各实验组(P<0.05); 对照组和S1组的水体净输出有机碳比例显著高于S3组(P<0.05), 而S3组碳净排放占碳输出的比例显著低于对照组和S1组(P<0.05)。碳、氮产投比均以对照组最低。在本研究条件下, 双齿围沙蚕在综合养殖模型中可利用牙鲆网箱养殖产生的残饵和粪便, 减少底质碳、氮积累, 提高产投比, 综合养殖模型既可以降低碳、氮排放, 又可以增加产品产出。结论认为, 网箱养殖牙鲆搭配双齿围沙蚕的综合养殖模型理论上具有可行性, 双齿围沙蚕可以作为牙鲆网箱养殖产生的残饵和粪便的一道有效处理屏障, 此模型在港湾和围堰鱼类网箱养殖中更有意义。

     

乳山宫家岛以东牡蛎养殖水域秋季海—气界面CO2交换通量研究

为探讨规模化贝类养殖对海—气界面CO2交换通量的影响,选择山东乳山市宫家岛以东太平洋牡蛎养殖水域作为研究区域,根据2011年10月大面调查获得的pH、总碱度(TA)、叶绿素a等基础数据,分析了该区域表层海水溶解无机碳(DIC)体系各分量的浓度、组成比例及平面分布特征,估算了海—气界面CO2的交换通量,定量了浮游植物的固碳贡献。结果表明,秋季乳山宫家岛以东牡蛎养殖水域表层海水DIC浓度范围1 953.20～2 130.74μmol/L,平均值(2 048.73±57.19)μmol/L;HCO3-是DIC的主要成分,占88.25%;表层海水pCO2范围为220.08～262.29μatm,平均值(246.46±23.00)μatm;该区域秋季海—气界面CO2交换通量在-53.78～-21.93 mmol/(m2.d),平均值为-42.09 mmol/(m2.d),表现为强的CO2汇;该区域浮游植物的固碳强度变化范围为460.27～725.64 mg/(m2.d),平均为(593.27±91.98)mg/(m2.d),海—气界面较强烈的CO2交换通量主要由浮游植物的光合作用贡献;养殖区与对照区海—气界面CO2交换通量差异不显著,表明太平洋牡蛎呼吸、钙化生理活动释放的CO2对海—气界面CO2的交换影响不大。     

水流作用下筏式养殖设施动力响应的数值模拟

利用有限单元法建立了水流作用下筏式养殖设施动力响应的数学计算模型,通过数值求解对浮标和吊笼结构的最大位移以及锚绳受力进行分析。计算机模拟结果表明,筏绳在水流作用下产生明显的变形,其形态变化与实际基本相符。当流向一定时,浮标和吊笼的最大位移值以及左右两侧的锚绳受力均随流速的增加而增大。其中,浮标最大位移值7.6m,吊笼最大位移值9.6m。当流速一定时,浮标和吊笼的最大位移值与右侧锚绳受力随着来流角度的增加而增大。左侧锚绳力受来流方向变化影响不明显,其最大值为3 780N。     

长牡蛎食物组成的高通量测序分析

为了更加细致地甄别滤食性贝类的食物组成,于2019年8月,以北方规模化典型养殖海湾——桑沟湾养殖的长牡蛎(Crassostrea gigas)为研究对象,运用Illumina高通量测序技术对长牡蛎的胃含物及所处养殖水体中的真核生物进行分析研究。结果显示,扩增18S rDNA V4区平均得到111,359个有效序列短片段,在97%相似性水平上划分OTUs (operational taxonomic units),聚类后得到239个类别。其中,长牡蛎胃含物中的真核生物分属于34个门,绿藻门(Chlorophyta)、甲藻门(Pyrrophyta)、链形植物(Streptophyta)、硅藻门(Bacillariophyta)和原生动物(Protozoa)等为主要类群。所处养殖水体中的真核生物分属于37个门,绿藻门、脊索动物门(Chordata)、节肢动物门(Arthropoda)、甲藻门和硅藻门等为主要类群。结果表明,浮游植物是长牡蛎的主要食物来源,链型植物和原生动物也有一定的贡献,分别占总食物贡献量的10.43%和4.11%。研究结果为深入认识滤食性贝类的摄食生态学及其在养殖生态系统物质循环和能量流动中发挥的作用提供了数据支撑。     

胶州湾菲律宾蛤仔个体生长模型的构建与验证

为更好地掌握胶州湾菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)的动态生长情况，本研究基于动态能量收支(Dynamic energy budget, DEB)理论，利用python软件构建了菲律宾蛤仔的个体生长模型，以2018年4月24日~2019年1月9日观测的胶州湾海域叶绿素a和水温为强制函数，通过现场实验和已有文献报道获取模型参数，模拟了菲律宾蛤仔软体组织质量和壳长的生长情况，并根据胶州湾海域菲律宾蛤仔生长的实测数据对模型进行了验证。结果表明，构建的个体生长模型能够很好地模拟胶州湾海域菲律宾蛤仔软体组织干重和壳长的生长，软体组织干重和壳长的模拟值与实测值呈显著线性相关关系(P<0.01)，R2分别为0.9374和0.9168。敏感度指数最高的是阿伦纽斯温度TA和参考温度T1，如果TA和T1分别改变10%，菲律宾蛤仔软体组织干重增加高达8.86%。研究结果为后续开展基于生态系统动力学模型的养殖容量动态评估提供了基础模块和数据支撑。     

桑沟湾浮游植物粒径结构及其与环境因子的关系

于2017年4、7、11月和2018年1月4个航次调查了桑沟湾浮游植物粒径结构的时空分布，并分析了粒径结构与主要环境因子的关系。结果显示，桑沟湾海域表、底层Chl-a浓度的年变化范围分别为0.74?3.27和0.81?3.66 µg/L，平均值分别为(1.90±1.28)和(2.01±1.29) µg/L，存在极显著的季节差异(P<0.01)和空间分布的不均匀性。从粒径结构来看，小型浮游植物是春季表、底层浮游植物的主要贡献者，贡献率分别为54.05%和58.08%，夏、秋和冬季均是微型浮游植物占优势地位。冬季和春季微微型浮游植物的贡献率较小，但夏季和秋季的贡献率显著增多，夏季表、底层贡献率分别达24.46%和20.70%；秋季表、底层贡献率分别达35.88%和40.77%。冗余分析(Redundancy analysis, RDA)结果表明，温度(T)是影响浮游植物粒径结构的主要环境因子。溶解氧(DO)对微微型浮游植物占总浮游植物的比例有显著影响；微型浮游植物所占比例受亚硝酸盐(NO2?)、铵盐(NH4?)等影响显著；小型浮游植物对总浮游植物的贡献主要受温度影响，呈正相关。研究结果为深入认识桑沟湾养殖生态系统浮游植物的粒径结构、准确评估滤食性贝类的养殖容量提供了基础数据。     

胶州湾底栖生态系统健康评价——基于大型底栖动物生态学特征

根据2017年7月山东省胶州湾海域的大型底栖动物调查数据，应用聚类分析、生物多样性和Multivariate-AZTI’s Marine Biotic Index (M-AMBI)等方法分析了大型底栖动物的生态学特征，评估了胶州湾底栖生态系统的健康状况。结果显示，调查海域共采集到大型底栖动物64种，其中，多毛类25种，甲壳动物23种，软体动物9种，棘皮动物和其他类群共7种。该海域大型底栖动物生物量和丰度的平均值分别为70.0 g/m2和132 ind./m2，菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)、寡鳃齿吻沙蚕(Nephthys oligobranchia)和纽虫(Nemertinea)是优势种。物种多样性指数( )为0.69~3.77，平均值为2.35，丰富度指数(d)为0.67~3.12，平均值为1.56，Pielou均匀度指数(J)为0.25~1.00，平均值为0.81。多样性AMBI指数(M-AMBI)为0.26~0.60，平均值为0.44。根据CLUSTER分析结果，在15%相似水平上可将研究站位划分为3个群落，菲律宾蛤仔养殖密度较大的站位群落结构较为相似，被划分在同一个群落中，聚类结果与菲律宾蛤仔养殖密切相关。大型底栖动物群落的多样性指数和M-AMBI指数分析显示，胶州湾海域底栖生态系统受到中等程度的干扰。     

流清河湾扇贝养殖区夏季附着生物特征研究

2007年6~9月,利用悬挂不同网目的试网方法,对夏季青岛流清河湾栉孔扇贝筏式养殖区附着生物的种类、数量及其垂直分布特征进行了研究。结果显示,流清河湾附着生物群落的优势种在6月份为麦秆虫和钩虾,7月份以后贻贝成为优势种。附着生物湿重随挂网时间延长而增加,8月份增长最快,特定增长率最高可达8.77%/d,主要是由于优势种贻贝的快速生长。玻璃海鞘等海鞘类在流清河湾较少出现。附着生物的数量受网目和水深的影响,总体上随水深的增加而下降,较小网目上附着生物量较大。贻贝为群落优势种是流清河湾夏季附着生物数量较高的主要原因。     

渔业碳汇与碳汇渔业定义及其相关问题的辨析

本文基于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)关于碳汇和碳源的解释和水生植物固碳特点,对2010年提出的渔业碳汇和碳汇渔业的定义进行修订,强调了渔业碳汇功能和增汇的基本表达方式和水生植物在渔业碳汇中的重要作用,进一步解释了通过水生藻类养殖、滤食性贝类和鱼类等养殖、渔业生物群体捕捞和增殖等渔业生产活动促进水生生物“移出和储存”CO2等温室气体的过程和机制。分析了贝类养殖在不需要投放饵料的前提下,通过滤食浮游植物及有机碎屑等颗粒有机物大量使用水体中CO2的过程及机制,从能量收支层面论述了使用碳、移出碳、储存碳和释放碳4个碳库的特征及其数量关系,进而证实贝类养殖提升了水域生态系统碳汇能力,是碳汇而不是碳源。贝藻养殖碳汇评估结果表明,随着海水养殖生产持续发展,近20年我国近海贝藻养殖碳汇有较大幅度的增加,总碳汇量从2001年394万t增加到2020年659万t,其中近三年(2018—2020)平均总碳汇量为648万t (相当于每年义务造林87万hm2);净碳汇量从2001年255万t增加到2020年430万t,近三年(2018—2020)平均净碳汇量为422万t (相当于每年义务造林56万hm2)。最后,提出了健康持续、深入发展碳汇渔业的相关建议。     

钩虾对大型海藻的摄食选择及其潜在的碳汇分析

经食物链形成的“碳封存”和“碳转移”是海洋渔业碳汇的重要方面。大型海藻是海洋生态系统中最主要的初级生产力之一,也是最高效的固碳生物类群之一,端足类是大型海藻群落中非常重要的消费类群,处于食物链物质循环和能量传递的中间环节,承担着“碳转移”的职责。本文以山东半岛端足类中华原钩虾(Eogammarus possjeticus)为实验对象,开展了其对5种大型海藻[浒苔(Ulva prolifera)、肠浒苔(U. intestinalis)、扁浒苔(U. compressa)、线形硬毛藻(Chaetomorpha linum)和丝毛藻(Cloniophora sp.)]的摄食研究,比较了中华原钩虾对5种大型海藻的摄食率,分析了摄食率与海藻的总有机碳(TOC)、总氮(TN)、碳氮比(C/N)和干湿比(DW/FW)等指标的相关性,揭示了中华原钩虾对海藻的摄食选择性特征,初步探讨了钩虾潜在的碳汇影响。结果显示,中华原钩虾对肠浒苔和浒苔具有较高的摄食率,分别为0.81和0.80 g鲜重/(g·d),而对线性硬毛藻摄食率最低,为 0.19 g鲜重/(g·d);中华原钩虾选择栖息于大型海藻的个体数量比例以丝毛藻最高,其次为肠浒苔和浒苔;中华原钩虾的摄食率与海藻TOC含量和C/N呈显著正相关(P<0.05),而与TN含量和DW/FW呈显著负相关(P<0.05)。研究表明,中华原钩虾对大型海藻的摄食选择与海藻TOC、TN、C/N和DW/FW均显著相关,且偏向于在结构复杂、细丝状分枝多而密集的海藻中栖息。钩虾优先选择固碳量较高的浒苔类绿藻,能够快速将其固定的碳向更高营养级传递转移,可加速实现碳封存或碳移出,对海洋渔业碳汇进程可能会产生影响。