主养草鱼与主养黄颡鱼池塘沉积物—水界面氮磷营养盐通量变化及与环境因子的关系

为了探讨不同主养模式池塘养殖期间沉积物—水界面氮磷营养盐通量变化特征以及与环境因子之间的相互关系,利用沉积物—水界面营养盐扩散通量的原位观测装置,分析了2013年4—10月主养草鱼和主养黄颡鱼池塘沉积物—水界面营养盐交换通量,并探讨了影响营养盐交换通量的因素。结果发现:(1)在养殖初期,各种形态氮磷在养殖池塘沉积物—水界面主要表现为从上覆水向沉积物的沉积,养殖中后期,由于温度升高以及池塘沉积物中营养物质的大量累积,各种形态氮磷表现为以沉积物向上覆水扩散为主,表明池塘沉积物是氮磷营养盐的源与汇;(2)两种不同主养模式池塘氮磷通量的统计结果表明,沉积物—水界面-N、-N和-P通量变化无显著差异,而-N、TN和TP通量有显著差异;(3)上覆水中DO含量的升高显著促进界面间-N和-N释放通量,而-N和-P释放通量与上覆水DO浓度成显著负相关;温度的升高对各种无机形态的氮磷通量有显著的促进作用。     

封闭式精养池塘N、P营养盐的自净作用研究

以珠江三角洲的精养池塘为例,通过对一个养殖周期的水质和生产情况调查,计算了N、P营养盐的平衡收支情况,获得了养殖池塘N、P营养盐的净沉积速率,在此基础上分析了浮游植物对N、P吸收、底泥的吸附沉淀和底泥-水界面营养盐的扩散在池塘自净作用中的贡献。结果表明:养殖池塘N营养盐的自净作用主要来自浮游植物的吸收,强度达到0.35 g/(m2.d),扩散作用也是N营养盐的重要的自净机制,其强度与水体-底泥间隙水中的N营养盐浓度梯度相关,在优质鱼养殖池塘,扩散作用强度达到0.42~0.49 g/(m2.d),而在家鱼养殖池塘,呈现出反向的扩散,强度为0.02~0.10 g/(m2.d)。养殖池塘P营养盐的自净作用来自浮游植物的吸收、底泥的吸附沉淀,二者的强度分别达到0.049 g/(m2.d)、0.04~0.12 g/(m2.d),二者之和一般大于养殖鱼类无机P排泄速度0.079 g/(m2.d),底泥的P释放是维持水质稳定的重要过程,在观测的池塘中,P释放强度达到0.019~0.068 g/(m2.d)。     

胶州湾大沽河潮滩营养盐在沉积物—水界面的扩散通量对盐度变化的响应

2009年3、6、9和12月在胶州湾大沽河河口潮滩采集均长25cm的沉积物柱状样,利用室内培养法,培养柱状样72h。该时间段内的营养盐在水—沉积物界面的平均迁移速度视为营养盐的扩散通量。在培养中,上覆水的盐度,分别被调整到17、22和28。不同盐度水平下,氨氮和磷酸盐在沉积物—水界面的扩散通量具有明显的时空异质性;在所...     

吉富罗非鱼温棚池塘上覆水−沉积物间隙水营养盐垂直分布特征及其界面交换通量

利用Peeper(pore water equilibriums)技术采集上覆水-沉积物间隙水整个垂直剖面的原位水样,然后使用微量分光光度法测定样品中主要营养盐NH4+-N、NO3--N、NO2--N、PO43--P和SO42--S的浓度,从而分析吉富罗非鱼(GIFT,Oreochromis niloticus)温棚养殖池塘各营养盐的垂直分布特征,并估算其在上覆水-沉积物界面处的交换通量。结果表明:(1)两罗非鱼温棚养殖池塘,4个Peeper实验组在上覆水-沉积物间隙水中各营养盐组间重复性都较好,且各营养盐都有较强的垂直分布规律。NH4+-N主要存在于沉积物间隙水中,从其表面深度0至6 cm间隙水中NH4+-N浓度迅速增高,8 cm后趋于相对稳定;NO3--N主要存在于上覆水中,沉积物0至4 cm间隙水中3NO--N浓度迅速降低;NO2--N浓度在沉积物表层2 cm处出现峰值;PO43--P浓度在沉积物0至4 cm间隙水中浓度迅速增加至最大值,深度超过4 cm浓度有降低趋势;SO42--S主要存在于上覆水中,沉积物0至8 cm间隙水中SO42--S浓度迅速降低。(2)不同深度的水样根据营养盐浓度,各实验组都可聚类为3组差异显著的类群:上覆水组、表层沉积物组(上覆水-沉积物交界面组)和深层沉积物组。(3)通过Fick第一定律估算营养盐在上覆水-沉积物界面的扩散通量得出:NH4+-N和PO43--P为从沉积物间隙水扩散至上覆水中;NO3--N和SO42--S为从上覆水扩散至沉积物中。4个Peeper实验组NH4+-N的扩散通量分别为22.44 mg/(m2·d)、22.93 mg/(m2·d)、50.84 mg/(m2·d)和16.74 mg/(m2·d),为两罗非鱼温棚养殖池塘主要的沉积物内源释放营养盐。与类似研究比较,本研究通量相对较高,表明养殖池塘沉积物有机质含量相对较高。SO42--S的扩散通量分别为–87.05 mg/(m2·d)、–164.87 mg/(m2·d)、–77.37 mg/(m2·d)和–91.30 mg/(m2·d),为两养殖池塘沉积物最大的吸收营养盐,表明SO42--S还原可能为罗非鱼养殖池塘沉积物中有机质降解的主要途径之一。     

胶州湾大沽河潮滩营养盐在沉积物-水界面的扩散通量对盐度变化的响应

2009年3、6、9和12月在胶州湾大沽河河口潮滩采集均长25cm的沉积物柱状样,利用室内培养法,培养柱状样72h。该时间段内的营养盐在水—沉积物界面的平均迁移速度视为营养盐的扩散通量。在培养中,上覆水的盐度,分别被调整到17、22和28。不同盐度水平下,氨氮和磷酸盐在沉积物—水界面的扩散通量具有明显的时空异质性;在所测试的盐度范围内,氨氮的扩散通量与盐度的相关性并不显著;而盐度对磷酸盐在沉积物—水界面的扩散具有显著的影响。在6月和9月,所有测试站位中均表现为盐度增加,磷酸盐的扩散速度下降。大沽河径流的衰减会抑制磷酸盐自沉积物向水体释放,从而导致初级生产磷的供应不足。因此,大沽河径流的降低是大沽河潮滩湿地生态功能退化的一个原因。     

桑沟湾养殖海区沉积物-海水界面氮、磷营养盐的通量

20 0 2年 5月和 7月分 4个航次对桑沟湾养殖海区海底沉积物进行了底质与间隙水营养盐(NH+ 4,NO- 3,NO- 2 ,PO3- 4)的分析 ,并使用Fick第一定理对该海区沉积物 海水界面营养盐的通量进行了估算。研究结果表明 ,各站点间隙水三氮和磷酸盐的平面分布和垂直分布有较大的差异。用 4个航次的数据估算全年由沉积物向上覆水扩散的NH+ 4的通量为 376 33μmol/m2 ·d ,NO- 3、NO- 2 和PO3- 4的通量分别是 33 0 2、6 4 1、10 .0 8μmol/m2 ·d。估算桑沟湾全年由沉积物扩散进入上覆水的总无机氮的量为 2 81 7t,可以满足该湾浮游植物初级生产需要的 2 8 73% ,释放的无机磷的总量为 4 16 2t,可以完全满足该湾全年浮游植物的需求。研究结果为桑沟湾海湾沉积物 海水界面氮、磷营养盐的通量建模提供了重要数据 ,结论可以运用到规模化养殖海湾养殖容纳量的进一步研究之中。     

桑沟湾养殖海域沉积物中磷的溶出动力学特性

2003年8～11月对桑沟湾进行了两次生态环境的调查研究,通过沉积物水界面交换室内培养实验得到了PO4P和TDP在沉积物水界面的交换量与时间的动力学关系,并利用非线性拟合技术和连续函数计算法计算了该湾沉积物水界面PO4P和TDP的交换速率。其变化范围PO4P为0.09～3.26mg/m2·d,TDP为1.22～7.66mg/m2·d。总体趋势是相同站位的交换速率为8月高于11月,不同站位的交换速率为扇贝和牡蛎养殖区高于海带养殖区。与我国其他近岸海域相比,桑沟湾沉积物水界面磷的交换速率相对较高。     

淡水养殖对长江氮磷输出的贡献及其河口环境效应

本研究利用集成式环境评估模式—营养盐模型(IMAGE-GNM),计算了2003—2018年长江流经主要省份淡水养殖引起的总氮(TN)和总磷(TP)年排放量。结果显示,长江流域淡水养殖产生的TN和TP释放量具有一致的空间分布,由湖北、湖南和江西省组成的中游占淡水养殖TN和TP总排放量的60%以上;2003—2018年长江流经的主要省份淡水养殖的TN和TP负荷均呈增长趋势,且TP的增长幅度略高于TN;长江流域淡水养殖TN和TP的年排放量分别占2010年长江N、P输送量的7.93%和13.65%,是长江水体N、P营养盐重要的来源;淡水养殖污染的N/P介于6.35～12.53之间(质量比),也对长江水体N/P失衡起到了一定的缓解作用。本研究估算与观测结果一致性较高,相关估算在一定程度上反映了长江流域养殖污染的现状;随着淡水养殖过程中N、P释放通量的增加,河流—河口富营养化的程度可能会加剧,值得进一步的关注。     

3种水质调控方式下参池沉积物酶活性的比较研究

2015年10月至2016年9月对自然纳潮、微孔曝气、养水机3种水质调控方式下海参池塘沉积物中淀粉酶、蛋白酶、碱性磷酸酶、脱氢酶的活性进行了跟踪比较研究。研究结果显示,3种水质调控方式下池塘沉积物中的淀粉酶活性年变化为0.126~0.880 mg/g,年均值(0.410±0.180) mg/g,蛋白酶活性年变化为0.024~0.472 mg/g,年均值(0.190±0.103) mg/g,碱性磷酸酶活性年变化为0.068~1.042 mg/g,年均值(0.340±0.196) mg/g,脱氢酶活性年变化为12.092~52.794 mL/g,年均值(26.980±8.295) mL/g。3种水质调控方式下池塘沉积物中蛋白酶、碱性磷酸酶及脱氢酶活性均在自然纳潮池塘中均值最高,变化幅度最大;淀粉酶活性均值则在自然纳潮池塘中最低,养水机池塘最高,这与养水机池塘有机质最低,自然纳潮池塘最高,养水机池塘沉积物的细菌多样性最高,真菌数量最多有关。表明养水机能够快速去除沉积物中氮、磷有机化合物,有利于池塘的正常物质循环。本研究从沉积物酶活性的角度,探讨了养水机的作用效果与其他两种水质调控方式产生差异的机理。     

近20年黄河口营养盐结构演变及现状研究

追踪和把握黄河口海域的营养盐分布和历史变化,不仅是西北太平洋边缘海域生源要素地球化学循环的关键内容,而且对区域富营养化和环境质量监管、污染综合整治具有重要意义。本研究延续该海域的营养盐及相关环境要素的现状调查,整理近20年的历史资料,分析黄河口营养盐组成和结构的发展趋势,揭示黄河口营养盐现状的主要影响因素。结果显示,溶解无机氮(DIN)、活性磷酸盐(DIP)和硅酸盐浓度总体由黄河口分别向北和向东南逐渐降低,但其组成和分布的时空差异较大,河口口门外出现异常高值;硝酸氮是DIN的主要组分,各组分相对贡献变化较大,都出现超过80%贡献率的状况;氮磷比(N/P)较高,最低为43.7。近20年黄河口海域DIN变化大致分为3段,2006年前逐渐增加到最高浓度(60 μmol/L),到2009年逐渐降至30 μmol/L,之后到2023年在浓度小于30 μmol/L的范围内波动;DIP浓度在2005年和2013年出现峰值,2006—2008年浓度较高,其他年度浓度较低。除2000年,黄河口N/P不低于25,2010年以来呈现持续升高的趋势。主成分分析结果表明,营养盐组成能显著表征黄河口水质特征。黄河口海域营养盐组成和分布的极不均匀性以及高N/P,使得黄河口水环境质量情势严峻。     

龙江入海口水域氮、磷含量变化及富营养化评价

根据2012—2013年龙江入海口水域的水质调查数据,对该水域氮、磷营养盐分布状况、结构特征及富营养评价进行了研究。结果表明,2012年和2013年DIN含量范围分别为0.808~5.285、0.610~5.383 mg/L,PO4-P含量范围分别为0.028~0.324、0.096~0.643mg/L,呈不同程度的超标状态并有上升趋势。受海水稀释作用,营养盐浓度由河口向外逐渐降低;受枯水期地表径流减少导致营养盐浓缩的影响,营养盐含量呈现冬、春季高,夏、秋季低的季节性变化;NH4-N在DIN中的占比在51.15%~63.25%和43.88%~69.39%之间,DIN的污染程度主要受NH4-N控制。营养盐结构上N/P比值范围为10.83~13.12,接近适合浮游植物生长繁殖的Redfield比值(16∶1),潜在性富营养化程度评价分析表明该水域处于富营养化状态,N、P营养盐绝对浓度高,可能有赤潮等严重海洋生态问题发生的潜在风险。     

菲律宾蛤仔对沉积物-水界面营养盐交换通量的影响

营养盐在沉积物-水界面的扩散影响菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)的底播、菲律宾蛤仔和鳗草实生苗的互作，推测菲律宾蛤仔规格、丰度和活动稳定性影响营养盐的扩散。将不同丰度、规格的菲律宾蛤仔置入沉积物中，室内培养19天，并于第13、19天，研究营养盐在沉积物-水界面的交换通量。菲律宾蛤仔生物量、规格和丰度、活跃性影响营养盐在沉积物-水界面的交换通量，第13天，NO^-₂-N、NH₃-N、TN交换通量受菲律宾蛤仔规格影响，NO^-₂-N和NH₃-N交换通量随菲律宾蛤仔规格增大而增大。第13天和19天，NO^-₂-N、NH₃-N、TN、PO₄^3--P交换通量受菲律宾蛤仔丰度影响，随菲律宾蛤仔丰度增大而增大。因此，评估滤食性贝类环境容量、贝类与海草的互作时，需考虑贝类生物量、规格和丰度的作用。     

桑沟湾贝类养殖水域沉积物再悬浮的动力机制及其对水体中营养盐的影响

基于海流、波浪、水环境和沉积环境指标的实测资料,探讨了桑沟湾贝类养殖水域沉积物再悬浮的动力机制,并估算了一次大的动力过程作用下桑沟湾沉积物中氮、磷营养盐的释放量。结果表明,(1)在小风速(≤5.0m/s)条件下,波浪在海水-沉积物界面产生的切应力量值与底流切应力大致相当;在较大风速(5.0～11.8m/s)条件下,波浪切应力比底流切应力高出一个量级;(2)当风浪较小(风速≤3.6m/s)时,随底层流速的周期性变化,底层水体浊度变化并未呈现出明显的规律性,二者相关系数值仅为0.22,这说明底流作用只会引起沉积物的水平输运,对沉积物再悬浮的贡献相对较小,沉积物再悬浮的动力主要来自波浪扰动;(3)据估计,桑沟湾贝类养殖水域沉积物再悬浮的临界波浪切应力在0.04N/m2左右,对应的风速约为8m/s;(4)据估算,一次大的动力过程作用下桑沟湾沉积物中无机氮和活性磷酸盐的最大释放量,春季分别为10.24t和1.71t,这相当于全湾水体中无机氮平均含量增加9.54μg/L,活性磷酸盐平均含量增加1.59μg/L;夏季分别为11.04t和0.95t,相当于全湾水体中无机氮平均含量增加10.28μg/L,活性磷酸盐平均含量增加0.88μg/L;(5)贝类养殖使桑沟湾生物沉积作用加强,而沉积物再悬浮造成的内源释放,又对桑沟湾的水产养殖产生反馈作用。     

利用液相氧电极技术研究“海天1号”海带(Saccharina japonica)幼孢子体光合及呼吸速率

“海天1号”海带是南方耐高温品种与北方高产品种杂交后,经过几代选育获得的海带新品系,具有产量高、耐高温、成熟稍早等特点(暂命名为“海天l号”海带).为探究“海天1号”海带幼孢子体在不同环境因子下的生理适应性,设置了温度、光强及营养盐3个单因素实验,利用液相氧电极技术研究其对“海天l号”海带幼孢子体(1-2 cm)表观光合速率(Pn)和呼吸耗氧速率(R)的影响,并测定相对生长速率(Relative growth rate,RGR).结果显示:(1)温度为14℃、光强为80 μmolphotons/(m2.s)、氮营养盐为6 mg/L(N/P=10∶1,下同)环境下,幼孢子体的RGR和Pn均较大.在温度为22℃、光强为1 00 μmol photons/(m2·s)、氮营养盐浓度为10 mg/L条件下,R最强.(2) 22℃组的幼孢子体生长受到抑制,其RGR显著低于14℃组(P＜0.05).20 μmol photons/(m2·s)与80 μmolphotons/(m2·s)光强组的RGR存在显著性差异(P＜0.05).单因素方差分析显示,5个营养盐浓度组之间幼孢子体的RGR无显著性差异(P＞0.05).(3)随着温度、光强、营养盐浓度增加,幼孢子体的Pn呈先上升后下降的趋势,14℃组Pn显著高于其他温度组,氮营养盐浓度4 mg/L和6 mg/L组的Pn显著高于2、8和10 mg/L组(P＜0.05).在本实验条件下,R和Pn呈负相关.(4)光强对幼孢子体P/R(总光合速率/呼吸耗氧速率)的影响较小,温度和营养盐浓度对其影响较大.正交实验结果显示,适宜“海天1号”海带幼孢子体培养的条件为光强50 μmol photons/(m2·s)、温度16℃、氮营养盐浓度5 mg/L.     

氮磷铁营养盐浓度对牟氏角毛藻生长的影响

采用正交设计法,研究了不同营养盐浓度对牟氏角毛藻生长的影响。结果表明,氮磷铁三种营养因子对其生长都有显著影响,而氮的作用最为明显。发现当氮磷铁的浓度在30、3、0.1mg/L时牟氏角毛藻生长最好,即在实验条件下,培养牟氏角毛藻的m(N)∶m(P)∶m(Fe)的理想比例为10∶1∶0.03。     

桑沟湾养殖水域沉积物中营养要素(TOC、TN和TP)溶出动力学特性

2003 年8~11 月对桑沟湾进行了两次生态环境的调查研究,测定了其扇贝、海带和牡蛎养殖区3个站位的表层沉积物中有机碳、总氮、总磷的含量,并且通过沉积物水界面交换室内培养实验得到了沉积物水界面有机碳、总氮、总磷的交换量与时间的动力学关系,利用连续函数和非线形拟合技术计算了沉积物水界面有机碳、总氮、总磷的交换速率。其交换速率变化范围TOC 为22 .96~172. 41 mg/m2·d,TN为1 .71~10. 83 mg/m2·d,TP为1. 22~7 .66 mg/m2·d。总体趋势是相同站位的交换速率为8月高于11月,不同站位的交换速率为扇贝和牡蛎养殖区高于海带养殖区。     

丁字湾沉积物间隙水中氮、磷营养盐的分布及其在沉积物—水界面的扩散通量

调查和分析了丁字湾沉积物间隙水中氮、磷营养盐的空间和时间分布,并通过积物——水界面的扩散通量,探讨了其在沉积物间隙水和海水之间量的关系。结果表明,该湾沉积物间隙水中IN和TN的空间分布明显受到虾塘排污影响,且有明显的季节变化,IP和TP则受影响很小;与其在海水中的分布趋势一致,沉积物间隙水中IN和TN均较IP和TP远为丰富;沉积物——水界面的质量交换是丁字湾水体中氮、磷营养盐的主要控制因素之一。     

仿刺参夏眠前后池塘沉积物—水界面氮、磷通量研究

在仿刺参夏眠前后(6—10月),原位采集仿刺参养殖池塘的沉积物—水界面样品,检测沉积物上覆水的氨氮、亚硝态氮、硝态氮和无机磷酸盐含量及变化,研究沉积物—水界面氮、磷通量变化规律.试验结果显示,亚硝态氮+硝态氮(NOx--N)通量呈先降后升的变化规律,8月的NOx--N通量达到极低值,为-(66.12±7.66)mg/(...     

三都湾大黄鱼网箱养殖区海水营养盐状况的初步研究

根据2009-2011年三都湾大黄鱼网箱养殖区的水质监测资料,对该海域营养盐的变化及分布特征进行了探讨、研究.结果表明:2009-2011年期间,网箱养殖区海域水质超出作为养殖功能区的水质标准的要求;N03-N占DIN含量的78.08％～88.89％,是该养殖区海域DIN的主要组成部分;PO4-P对养殖区海域浮游植物的繁殖生长将可能起限制作用,是该海域初级生产力的主要潜在限制性营养盐;营养盐(N,P,Si)含量存在明显的月变化、空间变化及年际差异等特征.     

菲律宾蛤仔对养殖池塘沉积物/水界面反硝化和厌氧氨氧化反应速率的影响

养殖尾水氮含量过高等富营养化问题是影响当前我国池塘养殖产业健康可持续发展的重要因素,反硝化和厌氧氨氧化是自然水生态系统中重要的氮循环过程,是沉积物氮素营养迁出的主要途径,埋栖型贝类通过滤水和蠕动等生命活动不仅能净化水质,还可以使沉积物颗粒混合并改变沉积物/水界面的物质交换。本研究于2020年9、10、11、12月采集菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)养殖池塘贝类区域(有贝区)和对照区域(无贝区)的沉积物表层样品,进行泥浆培养实验,利用氮稳定同位素示踪技术检测其反硝化和厌氧氨氧化反应速率,并分析了其与间隙水理化参数的相关性。结果显示,菲律宾蛤仔养殖池塘有贝区10月和11月样品检测到厌氧氨氧化反应,并有反硝化—厌氧氨氧化耦合反应;有贝区9—12月沉积物反硝化反应速率均高于无贝区,有贝区9月的反硝化反应速率最高(0.005 8 μmol/kg·h);水体温度与沉积物反硝化反应速率呈极显著正相关(P<0.01),氨氮(NH4+-N)浓度与厌氧氨氧化反应速率呈极显著正相关(P<0.01)。研究表明,海水池塘养殖生态系统中也存在厌氧氨氧化过程,养殖菲律宾蛤仔等埋栖型贝类有利于池塘沉积物/水界面的反硝化和厌氧氨氧化反应,有效地促进池塘沉积物脱氮过程,研究结果不仅丰富了海水养殖生态系统氮循环理论,也为开展尾水生物净化工作提供了新思路。