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。     

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。     

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。     

多重压力胁迫下近海生态系统与多营养层次综合养殖

近半个多世纪以来,在过度开发利用、气候变化(包括全球变暖和自然波动)以及环境污染等多重压力胁迫下近海生态系统发生了前所未有的变化,其中黄海大海洋生态系最具代表性。它主要表现在生物多样性和生态系统生产力的变化;生态系统产出质量下降,如个体较大、营养层次较高、重要的底层经济种类被个体较小、营养层次较低、中上层及经济价值低的种类所替代。研究分析表明,在多重压力胁迫下,近海生态系统及其变化受控于多因素作用的控制机制,导致生态系统变化的复杂性、不确定性,并难以甄别和管理。多营养层次综合水产养殖是应对多重压力胁迫下近海生态系统显著变化的一条有效的途径。文内论述了发展多营养层次综合养殖的科学基础,介绍了在黄海桑沟湾构建的多营养层次综合养殖模式及其效果,评估了多营养层次综合养殖的碳收支与生态服务功能。最后,在结语中指出:展望未来,多营养层次综合养殖模式的多样化发展需要特别予以关注,需要得到更多基础研究的支持。除了进一步加强养殖种类的生物学和区域生态学研究,还需要加强养殖生态系统的生物地球化学循环和水动力学过程研究,关注海洋酸化对养殖生物的影响,多营养层次综合养殖系统对海洋酸化的响应及其应采取的适应性对策。     

添加氮磷对龙须菜光合固碳能力影响的现场研究

采用碘量法和碱度法,通过测定密闭容器中溶解氧和无机碳浓度的变化,从产氧和固碳两个方面研究添加氮、磷对龙须菜光合作用速率的影响。实验设置为加氮(ADDN,10μmol/LNH4Cl)、加磷(ADDP,1.0μmol/LKH2PO4)、同时加氮磷(ADDNP,10μmol/LNH4Cl+1.0μmol/LKH2PO4)、不加氮磷(NONP)4个处理,不加龙须菜的海水作为对照。根据实验前后光合作用瓶内各参数的变化,计算了龙须菜光合产氧速率(RO,mg/gDW.h),固碳速率(RDIC,μmol/gDW.h),HCO3-吸收速率(RHCO-3,μmol/gDW.h)、CO2吸收速率(RCO2,μmol/gDW.h)以及光合熵(PQ)和二氧化碳分压(pCO2)的变化,探讨了氮磷营养盐对龙须菜光合作用固碳速率的影响,为提高龙须菜的碳汇功能提供理论参考。结果表明,8～11月添加氮磷对龙须菜RO的影响差异不显著,12月加氮和加磷能显著提高龙须菜RO,RO存在明显的季节变化;添加氮磷对RDIC的影响差异不显著,存在明显的季节变化,与RO相同,9月最高(287.3μmol/gDW.h),12月最低位(134.8μmol/gDW.h);RCO2除12月外,不同处理差异不显著,季节变化明显,平均RCO28月最高,11月最低;RHCO-3不同处理差异不显著,季节变化明显,9月最高,12月最低;实验结束后容器内pCO2范围为82.7～238.7μatm(平均152.1μatm),双因素方差分析表明不同处理pCO2差异不显著,不同月份差异显著;不同处理和不同月份PQ值均有显著差异,加氮组平均PQ值最高(1.23),不同月份平均值为0.59～1.50。     

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。     

獐子岛养殖海域氮、磷的分布特征

根据2005年4个季节的调查资料，研究了獐子岛养殖海区的氮、磷营养盐的季节变化及平面分布特性，重点分析了7月营养盐、叶绿素及环境因子的相关性，探讨了与底播养殖的可能内在联系。结果表明，溶解性无机氮、活性磷酸盐的平面分布和垂直分布较均匀，仅在7月，表底层的氨氮浓度及磷酸盐浓度存在显著性差异。根据氮磷摩尔比和浮游植物生长的阈值分析，在该海区氮、磷营养盐限制呈季节性交替变化，7月磷限制的潜在性较大，3月和5月氮限制的潜在性较大。尽管目前的养殖生产活动并未对该海区的营养盐浓度产生较大的影响或压力，但是，3、5和7月底层水的无机氮以氨氮为主以及贝类养殖密度较大的区域叶绿素浓度较低的现象，可能与养殖活动有关，应引起关注．     

黄海绿潮（浒苔）暴发区温盐、溶解氧和营养盐的分布特征及其与绿潮发生的关系

根据2008年7月9～14日对黄海绿潮暴发区生态环境要素的调查数据,重点研究了调查海域温盐、溶解氧和营养盐的分布特征及其与绿潮发生的关系。结果表明,溶解氧的平均值为9.22mg/L,整体处于过饱和状态,呈北高南低,西高东低的分布趋势。溶解无机氮的平均值为9.07μmol/L,呈现出南高北低,苏北沿岸向离岸方向逐渐降低的趋势;活性磷酸盐的平均值为0.19μmol/L,呈现出东高西低,自外海向海洲湾方向递减的趋势。在调查海域的东部出现营养盐高值区。通过分析温度、盐度、溶解氧、营养盐与绿潮发生的关系发现,温度、盐度和溶解氧均处于浒苔藻体生长和孢子释放的适应范围内。大面积浒苔聚集区的表层海水DIN和PO34--P的平均含量分别为14.89和0.27μmol/L,营养盐含量要明显高于调查海域其他海区营养盐的含量,表明充足的营养盐是绿潮发生的物质基础。同时调查海区表层、10m层和底层N/P（摩尔比）比值的平均值分别为702、194和411,均远大于Redfield值,由此可见,该调查水域主要受到磷的潜在限制。     

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。