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。     

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。

     

温度对虾夷扇贝普通养殖群体和选育新品种海大金贝呼吸代谢的影响

2012年5月和9月,2013年3月和6月,在自然水温条件下,采用呼吸瓶法比较了不同温度(5.6℃、10.5℃、14.4℃、21.2℃)下普通养殖虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)和虾夷扇贝选育新品种海大金贝(Haida golden scallop)耗氧率和排氨率的影响。结果表明,在实验设置水温范围内(5.6~21.2℃),普通虾夷扇贝和海大金贝的耗氧率表现出相似的变化趋势。在温度达到14.4℃之前,实验贝耗氧率随温度的升高而增大,而在14.4℃后,则随温度的升高而减小。两种贝最大耗氧率分别为1.67 mg/(g·h)和1.27 mg/(g·h),其中在5.6℃和14.4℃海大金贝耗氧率显著小于普通虾夷扇贝(P0.05);10.5℃和21.2℃时,两组贝类的耗氧率差异不显著(P0.05)。普通虾夷扇贝和海大金贝排氨率随温度变化呈现出不同的趋势。前者从5.6℃开始,随温度的升高,排氨率缓慢升高,水温为14.4℃时达到最大值,为0.063 mg/(g·h),然后逐渐降低,14.4℃水温的排氨率显著大于10.5℃和21.2℃(P0.05);而从5.6℃到10.5℃,后者的排氨率逐渐降低,10.5℃时达到最低值,为0.029 mg/(g·h),然后随温度升高缓慢升高,到21.2℃达到最高值。海大金贝组在温度条件为5.6℃和21.2℃时排氨率高于普通虾夷扇贝组(P0.05);而水温为14.4℃时,普通虾夷扇贝组排氨率显著高于海大金贝组(P0.05);10.5℃时两者排氨率差异不显著(P0.05)。两实验组耗氧率Q_10系数均随温度的升高而降低。O/N结果表明,普通虾夷扇贝在本次研究的设定温度区间内以消耗脂肪和碳水化合物为主;海大金贝以消耗蛋白质为主,当温度逐渐升高,转化为以消耗脂肪和碳水化合物为主,当水温达到较高的水平,又转换为以消耗蛋白质为主。     

长牡蛎和福建牡蛎个体生长模型的构建及比较

长牡蛎和福建牡蛎分别是我国北方和南方沿海重要的养殖贝类。为比较分析二者的动态生长情况,实验基于动态能量收支理论（DEB）,以连续监测的水温和叶绿素a浓度为强制因子,通过现场实验、模型调试和文献查阅等方式获取模型参数,利用Python 2.7软件分别构建了桑沟湾长牡蛎、深沪湾福建牡蛎的个体生长模型,并以两种牡蛎的实测生长数据进行验证。结果显示：①所构建的DEB模型能够较好地模拟长牡蛎、福建牡蛎的个体生长情况（壳高、软组织湿重等）,模拟值与实测值之间相关性显著;②长牡蛎和福建牡蛎的温度耐受上限（T_H）、温度耐受下限（T_L）、半饱和常数（F_H）等参数存在差异,这可能与不同海域的理化环境、食物组成及牡蛎的选择性摄食有关;③在模拟周期内,受温度和食物的双重限制,长牡蛎冬季生长缓慢,而福建牡蛎处于持续增长状态,期间主要受到食物的限制。本研究结果可为后续生态系统模型构建和牡蛎养殖容量评估提供基础数据。     

不同海拔稻鲤综合种养梯田大型底栖动物群落结构特征

2019 年 5—8 月在云南省红河县哈尼梯田研究了不同海拔(570 m 和 1840 m)稻鲤综合种养梯田中大型底栖动物的群落结构。结果表明: (1)低海拔梯田内共发现大型底栖动物 25 种, 隶属 3 门 3 纲, 其中寡毛纲(Oligochaeta) 9 种, 昆虫纲(Insecta)16 种, 腹足纲(Gastropoda)1 种; 高海拔梯田内共发现大型底栖动物 24 种, 隶属 2 门 2 纲, 其中寡毛纲 3 种, 昆虫纲 21 种。寡毛纲和昆虫纲是高、低海拔梯田的主要大型底栖动物类群, 且种类组成差异显著 (P<0.05)。高、低海拔梯田均发现了摇蚊属(Chironomus)和长跗摇蚊属 (Tanytarsus)水稻害虫, 此外, 在低海拔梯田还发现了水稻害虫福寿螺(Pomacea canaliculata)。(2) 4 个月份 Jorgensen 指数值和 Jaccard 相似性指数值均说明不同海拔梯田中大型底栖动物群落结构存在较大差异。(3) 6 月和 7 月, 高、低海拔之间 Shannon-Wiener 多样性指数、 Pielou 均匀度指数、Margalef 丰富度指数在同一月份差异显著(P<0.05), 其余月份差异不显著(P>0.05)。(4)双因素方差分析表明, 月份和海拔对不同海拔梯田中的大型底栖动物密度影响显著(P<0.05), 月份对生物量影响显著 (P<0.05), 而海拔对其影响不显著(P>0.05), 月份和海拔间均存在交互作用(P<0.05)。研究表明, 月份和海拔是影响不同海拔哈尼梯田稻渔综合种养系统大型底栖动物群落结构的主要因素, 同时, 鲤的摄食压力也是导致大型底栖动物群落结构变化的重要因素, 鲤可以有效降低梯田中水稻害虫的生物量。     

唐岛湾网箱养殖对水环境的影响

2004-08～2005-05分4个航次对唐岛湾网箱养殖区的水环境进行了现场调查，分析讨论了网箱养殖对水环境的影响。结果表明，唐岛湾网箱养殖对海水的水温、盐度、透明度、DO、pH的影响不显著，对叶绿素a浓度的影响显著（t-test，P〈0.05）。养殖区CODMn虽然也显著高于对照点，但主要受陆源污染的影响，与网箱养殖关系不大。养殖区和对照点海水中无机氮的主要形态均以NO^3--N为主，其次是NH^4＋-N，NO2^--N最少，DIN、3种形态无机氮、无机磷的季节变化趋势也比较一致。除了NH^4＋-N外，唐岛湾网箱养殖对溶解态无机氮磷营养盐（NO3^--N、NO2^--N、DIN、PO4^3--P）的影响并不显著（t-test，P〉0.05），但养殖区内的含量比对照点有了一定程度的升高。以DIN和PO4^3--P作为N、P阈值来分析，目前唐岛湾网箱养殖区的水质未超出二类水质标准。唐岛湾网箱养殖区海水各季节的营养指数E值均小于1，表明养殖区的水质状况尚未达到富营养化水平。     

3种滤食性贝类对塔玛亚历山大藻的摄食研究

20 0 3年 4月在实验室内采用静水法 ,研究了长牡蛎、紫贻贝、栉孔扇贝对塔玛亚历山大藻的清滤率 (CR)和摄食率 (IR) ,实验时间持续 3d ,水温 17℃。实验中每 1种贝都分别投喂 :(1)叉鞭金藻 (对照藻 ) ,(2 )叉鞭金藻 +塔玛亚历山大藻去藻过滤液 1.5L ,(3)叉鞭金藻 +塔玛亚历山大藻细胞。结果表明 ,塔玛亚历山大藻过滤液 ,对 3种贝的清滤率的无明显影响 (P >0 .0 5 ) ;3种贝对塔玛亚历山大藻和叉鞭金藻混合液的清滤率与对照组相比明显降低 (P <0 .0 1) ;而对塔玛亚历山大藻的摄食率和保留率 3d间无显著变化 ;实验期间 ,随时间的变化 ,牡蛎对混合液的清滤率变化最大 ,贻贝次之 ,扇贝则无明显著变化 (P >0 .0 5 ) ;如果以摄食率作为指标 ,贻贝在控制赤潮方面的潜力较大 ,值得今后进一步研究。     

基于DEB理论的皱纹盘鲍个体生长模型参数的测定

为获取皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)个体生长模型所需的6个关键参数,设计了饥饿耗能、温度对耗氧的影响等相关生理实验,计算得到各项参数值。单位体积维持耗能率的值 、形成单位体积结构物质所需的能量值 、单位体积最大储存能量 和储备能量值 4个参数,通过连续测定皱纹盘鲍饥饿过程中呼吸耗氧率和软组织干重不断下降直至保持稳定时的能量值计算;温度函数中Arrhenius温度 的数值根据皱纹盘鲍在不同温度梯度下的单位干重耗氧率测定、计算;形状系数δm值通过统计测量的壳长、软组织湿重等生物学参数拟合回归得到。结果显示,皱纹盘鲍在饥饿后,呼吸耗氧率和软组织干重分别降低了26.3%和70.0%,呼吸耗氧率由2.69 mg/(ind.?h)逐渐降低并稳定在0.8 mg/(ind.?h),软组织干重由(5.21±0.89) g降低至(3.84±0.22) g;根据公式计算得 和 的值分别为20.18 J/(cm3?d)和8120 J/cm;皱纹盘鲍饥饿前后有机物含量分别为80%和58%,经过换算, 和 的值分别为2726 J/cm3和32583 J/g。不同规格的皱纹盘鲍在水温为5℃~20℃范围内,温度与单位干重耗氧率呈正比;当水温超过20℃之后,温度与单位干重耗氧率呈反比。在转折点20℃之前,单位干重耗氧率的ln值与温度(热力学温度,K)的倒数呈线性关系,线性回归方程斜率的绝对值为Arrhenius温度 值( =7196 K)。生物学统计分析鲍壳长(L)与体积(V)呈三次函数关系：V=0.0639 L3.1621(R²=0.9852),根据公式对软组织湿重的立方根与壳长进行线性回归,所得的斜率即为形状系数δm值(δm=0.43)。本研究对建立以DEB理论为指导的皱纹盘鲍个体生长模型提供了数据支撑。     

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。     

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。