CN101333040A

CN101333040A - 江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法

Info

Publication number: CN101333040A
Application number: CNA2007100426127A
Authority: CN
Inventors: 何培民; 徐姗楠; 温珊珊; 肖君; 吴维宁
Original assignee: Shanghai Ocean University
Current assignee: Shanghai Ocean University
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2008-12-31
Anticipated expiration: 2027-06-25
Also published as: CN101333040B

Abstract

一种江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法。所述的对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法主要经由如下操作过程：江蓠苗种采集，苗种长途运输，江蓠夹苗，运输下海，网箱内悬挂苗绳，网箱养殖区的生态修复，管理与监测。对富营养化网箱养殖海区，大规模引入江蓠后，可大量吸收水体中溶解态营养盐供江蓠生长，江蓠生长过程中吸收营养盐，藻体表面也吸附污泥或其他碎屑通过收割带走，同时可以降低水体叶绿素含量，提高水体溶解氧含量和透明度，改善水质，修复养殖海域生态，防止赤潮发生。本发明适合于对富营养化网箱养殖海区实施应用。

Description

江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法

技术领域：

本发明涉及一种对海域富营养化的生态修复方法，特别是涉及一种江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法。

背景技术：

近几年来，我国海水网箱养鱼的发展达到了起始以来的最高潮，网箱数量持续大幅度增加，传统网箱养殖港湾相继形成了大规模网箱养鱼基地，导致两大突出问题的出现：一是网箱设置过密，大多数规模化基地的鱼排几乎连成一片，形成了大范围的严重超负荷养殖状态；二是整体养殖容量大大超出港湾环境的生态容纳量，有限水面内持续承载成百上千吨高密度的养殖鱼类。两者对环境的综合危害，已不仅使得网箱养鱼自身面临严峻的养殖环境危机，而且已是整个港湾乃至整个近海环境的严重环境威胁。

养鱼过程中以渔产品形式收获的营养物质一般仅占投喂食物营养物质总量的一小部分，其余大部分均以不同的养殖废物(残饵、粪便和排泄物)形式(固态或溶解态营养物)排入环境中。大量残饵与养殖鱼类排泄物等的集中排放，使整个网箱养殖区成为污染源，其影响范围在周围水体中迅速扩大。海水鱼类网箱养殖产生的固态营养物常沉积于水底，使网箱底质中C，N，P等含量和耗氧量明显增加，沉积物中有机物的积累易形成缺氧层，在缺氧条件下，沉积物中释放的氨、硫化氢和甲烷严重威胁鱼类和其它海洋生物的生存，溶氧低的底层海水上涌很容易导致鱼类死亡。此外，鱼类养殖水域高浓度的氮、磷可加快浮游植物的生长，浮游植物的快速生长有可能导致水华，而水华中的有毒种类严重威胁鱼类生存，藻类的死亡消耗水中的溶氧，从而导致鱼类的伤害和死亡。这些带有大量残饵、粪便的水中含有氨氮、尿素、尿酸及其它形式的含氮化合物，加速了海水富营养化进程，为赤潮生物提供了适宜的营养环境。研究表明，经济动物养殖水域的营养水平明显高于非养殖水域，氮、磷及有机物质含量很高，水体富营养化严重，这为赤潮生物的大量繁殖和赤潮发生提供了重要的物质基础，经济动物养殖不仅造成海水营养盐含量增加，而且导致营养盐结构发生改变，从而引起浮游植物群落结构的变化，近年来我国近岸养殖区有毒鞭毛藻种类数量明显增加，特别是从20世纪90年代中期以来，我国沿海每年都有面积超过1000m²的有害鞭毛藻赤潮发生。

发明内容：

本发明的目的是要提供一种江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法，它不但能有效地实现对富营养化网箱养殖海区的生态修复，去富营养化，而且，还能得到产出经济效益。

为了达到上述的目的本发明是这样实现的：本发明的江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法操作步骤如下：

(1)江蓠苗种采集，选用本地种江蓠或者在外地苗种生产场选择新鲜呈紫红色的粗壮藻体作为材料；

(2)苗种长途运输，选择新鲜呈紫红色的粗壮藻体，用当地海水漂洗干净，清除敌害动物和杂藻，将每100kg藻体用粗尼龙缆绳十字型捆成一包，各包呈品字型放置卡车箱内，长途货车运输过程中适当透气与喷洒海水，使其保持一定湿度，以防干燥死亡，车厢温度应为10～25℃，运输时间应小于36h，成活率可达100％，并注意装卸时选择荫凉处，防止日光直晒，抵达养殖海区后，短时间内将成包江蓠散开放于沿岸浅水地带，勿堆积挤压；

(3)江蓠夹苗，一般在树荫、棚下或室内进行，将江蓠苗分成5～8棵(8～12g)的一簇，前后摆放整齐，用长为5～10m，直径为0.8～1.2cm，材料中添加棕丝制成的聚乙烯绳进行分苗，每间隔10～20cm解开分三股捻合的聚乙烯绳，将整簇江蓠苗穿过解开的每处间隔，并定位在江蓠幼苗的中间位置，按绳子原有的螺旋方向捻紧绳子，松紧适宜，以摇动绳子时能固定住江蓠苗而不致脱落为宜，夹苗时与夹苗后在江蓠上喷洒海水，使其保持一定湿度，以防干燥死亡，或将其浸泡于海水中；

(4)运输下海，将夹苗完毕的江蓠绳小心搬运上船，运至网箱养殖区，逢高温强日照天气，运输过程也应喷洒海水并用厚帆布遮盖，或将其浸泡于海水中，快速抵达目的地；

(5)网箱内悬挂苗绳，网箱内养殖的海水鱼类正常投喂条件下，其养殖密度应在10kg/m³以下，将苗绳两端系在网箱内相对的两侧，并使苗绳上的江蓠完全浸没于海面之下0.2～0.5m，苗绳间距及苗绳与网箱壁间距30～50cm，新苗质量较轻，如果苗绳浮于水面使江蓠暴露于空气中，采用重物悬挂法，降低苗绳位置，使江蓠完全浸没，待江蓠质量增大，苗绳自然下垂，可解除重物；

(6)网箱养殖区的生态修复，生态修复采用混养模式或邻养模式：

a)混养模式为养殖海水鱼类的全部网箱内悬挂江蓠苗绳进行生态修复；

b)邻养模式为养殖海水鱼类的网箱前后左右各空出一个网箱，仅在空出的网箱内悬挂江蓠苗绳进行生态修复；

(7)管理与监测，为了保证生态修复方法实施的效果，应每1～2个月收割悬挂于苗绳上的下端江蓠，并保留一定数量的苗种，使每簇重量在0.2～0.5kg，其分支末端保持在低于水面1～1.5m最佳，收割动作应轻缓，避免用力过猛造成脱苗，江蓠生长过程中吸收营养盐，藻体表面也吸附污泥或其他碎屑(1∶0.7)可由收割带走，定期进行水质环境跟踪监测，在网箱养殖海区大规模引入江蓠后，可大量吸收水体中溶解态营养盐供江蓠生长，同时可以降低水体叶绿素含量，提高水体溶解氧含量和透明度，改善水质，修复养殖海域生态，防止赤潮发生。所述的重物悬挂法为在苗绳上间隔悬挂重物，通过重物质量控制降低苗绳位置，使江蓠完全浸没于海面之下。所述的邻养模式为在生态修复初期使用，以应对草食性成年鱼摄食江蓠及对新苗破坏，待江蓠生长，在质量与体积增大后，对抗外来侵害能力增强，再在单养江蓠的网箱中养殖草食性鱼类鱼苗。

由于江蓠具有以下特点：1、净化能力，江蓠是养殖海区重要的初级生产者，人工养殖的江蓠生长速度快，产量高，通过光合作用吸收固定水体的C、N、P等营养物质来合成自身，同时增加水体溶解氧，在海水鱼类网箱中养殖的江蓠可以增重20～800倍，对江蓠组织N、P的含量分析发现，江蓠含0.25％的N和0.003％的P(质量分数)，在网箱养殖区附近绳养江蓠对溶解氮盐的吸收比单养江蓠高2倍左右，在网箱养殖水体中，江蓠属大型海藻可作为生物滤器，通过对水体过剩营养盐的吸收、利用来实现，江蓠吸收水体的营养盐，合成自身的生物量，可以通过收获的途径向外界输出，每收获1t江蓠，相当于从水体转移出2.5kg的N和0.03kg的P，可见，江蓠对减轻养殖水体营养负荷的效果十分明显，从而减少了水体的富营养化；2、吸收营养盐，江蓠对营养盐的吸收和生长之间存在非偶联关系，氮吸收率高于生长率使江蓠能够克服氮营养元素的缺乏。江蓠具有体内储存营养的能力，当介质营养盐含量较高时，即使光照不足，也会吸收超过自身生长需要的营养盐，以备光照合适时快速生长对营养盐的需要，这一点在生产上具有很大意义，当养殖水体营养盐含量急增时，江蓠可以作出反应调节N的吸收率，起到净化水质的作用，江蓠对营养盐的吸收，同样浓度的营养盐，江蓠对N的吸收速率大于对P的吸收速率，对NH₄-N的吸收速率大于对NO₃-N的吸收速率，并且对光的依赖性较小，而NH₄-N又是养殖水体无机营养盐的主要存在形式，因而江蓠对养殖环境NH₄-N具有很好的清除作用，江蓠对污染环境还有较强的耐力和清洁作用，可以有效地减轻有机污染和提高水体的DO水平，使水体生态系统得到恢复；3、江蓠对海水鱼虾贝养殖系统优化的调控，江蓠与海水鱼类的混养构成一种复合养殖系统，该系统中江蓠是自养型生物，鱼类是异养生物，前者主要是吸收水体中的无机营养盐，转化为有机体，后者主要依靠人工饲料，养殖过程中的残饵和排泄物会加速沿岸水体的富营养化进程，二者在生态功能上互相补充，构成一种复合式的养殖系统，其中鱼类的代谢消耗水体DO，降低pH值，释放无机营养盐，江蓠则进行光合作用，吸收利用水体无机营养盐，产生氧气，提高水体pH值，鱼类养殖系统中因饵料输入、鱼体代谢造成的营养负荷，可以通过江蓠的吸收得到减缓；4、通过收获的途径向外界输出，江蓠在改善养殖环境时，自身也能从中受益，投饵及鱼类活动通过系统的物质转化源源不断的向江蓠输送养料，保证了其较高的生长率和产量，在网箱养殖区附近绳养江蓠，可以使江蓠的生长率提高40％，江蓠的产量比单养江蓠高2倍左右，江蓠也是一种重要的经济海藻，既可作为人类的食品，也是鲍鱼的饵料，又还是生产琼脂的来源，作为微生物研究的原料在国际上需求量很大，因此，江蓠在改善养殖环境的同时还可产生较高的经济价值，提高系统单位面积的产出，降低养殖成本，综上所述，故江蓠属大型海藻在网箱养殖水体中的生态修复功能才得以实现。

附图说明：

本发明的江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法由以下的实施例及其附图给出。

图1是本发明的江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法的江蓠生态修复区及对照区监测站位的示意图，27个定点监测站位分布于修复区和对照区的A1-A6，B1-B6，C1-C12 3个断面上。

图2是本发明的江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法的江蓠生态修复网箱区及邻近水域表层海水营养盐PO₄-P平面分布示意图，虚线框表示网箱区所在位置，采样时间为2006-08-01。

图3是本发明的江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法的江蓠生态修复网箱区及邻近水域表层海水营养盐NO₂-N平面分布示意图，虚线框表示网箱区所在位置，采样时间为2006-08-01。

图4是本发明的江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法的江蓠生态修复网箱区及邻近水域表层海水营养盐NH₄-N平面分布示意图，虚线框表示网箱区所在位置，采样时间为2006-08-01。

图5是本发明的江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法的江蓠生态修复网箱区及邻近水域表层海水营养盐NO₃-N平面分布示意图，虚线框表示网箱区所在位置，采样时间为2006-08-01。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

本发明的江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法的实施地点为奉化市裘村镇南沙海区，位于象山港中部，有海水网箱5180只，为该港主要的网箱养鱼基地之一，地理位置E：121°36′19.08″～121°37′10.92″，N：29°32′37.68″～29°32′20.4″；属正轨半日潮，平均潮差2.7～3.3m，盐度25.4～27.5‰，pH 7.83～8.30，89月水温25.7～31.5℃，近年来，由于网箱养鱼的迅速发展，鱼排分布密集，该海区富营养化加剧。

本发明的江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法的实施过程如下：

(1)江蓠苗种采集，选用产自浙江象山港本地的江蓠，该种具有耐高温、高盐，生长快等特点，适宜海上吊养，选择新鲜呈紫红色的粗壮藻体作为材料；

(2)苗种长途运输，选择新鲜呈紫红色的粗壮藻体，用当地海水漂洗干净，清除敌害动物和杂藻，长途货车运输过程中适当透气与喷洒海水，使其保持一定湿度，以防干燥死亡，车厢温度为10～25℃，运输时间应小于36h，成活率可达100％，并注意装卸时选择荫凉处，防止日光直晒，抵达养殖海区后，短时间内将成包江蓠散开放于沿岸浅水地带，勿堆积挤压；

(3)江蓠夹苗，一般在树荫、棚下或室内进行，将江蓠苗分成6棵(10±0.5g)的一簇，前后摆放整齐，用长为5m，直径为0.8cm，材料中添加棕丝制成的聚乙烯绳进行分苗，每间隔15cm解开分三股捻合的聚乙烯绳，将整簇江蓠苗穿过解开的每处间隔，并定位在江蓠幼苗的中间位置，按绳子原有的螺旋方向捻紧绳子，松紧适宜，以摇动绳子时能固定住江蓠苗而不致脱落为宜，夹苗时与夹苗后在江蓠上喷洒海水，使其保持一定湿度，以防干燥死亡，或将其浸泡于海水中；

(4)运输下海，将夹苗完毕的江蓠绳小心搬运上船，运至网箱养殖区，运输时间为2006年8月，正逢高温强日照天气，运输过程喷洒海水并用厚帆布遮盖，快速抵达目的地；

(5)网箱内悬挂苗绳，在3m×3m×3m的海水网箱中，各放养1500尾肉食性鱼类花鲈，初始体长12.5±2.5cm，初始体重41.5±4.3g，将苗绳两端系在网箱内相对的两侧，并使苗绳上的江蓠完全浸没于海面之下0.2m，苗绳间距及苗绳与网箱壁间距50cm，每个网箱悬挂6条苗绳；

(6)网箱养殖区的生态修复，生态修复模式采用混养模式或邻养模式，

a)混养模式，养殖花鲈鱼苗的网箱内直接悬挂江蓠苗绳进行生态修复；

b)邻养模式，养殖花鲈鱼苗的网箱前后左右各空出一个网箱，在这4个网箱内悬挂江蓠苗绳进行生态修复；

(7)管理与监测，因本实施例开展时间为2006年8月1日～2006年9月15日，满足绳养江蓠生长的最佳条件，故这期间未进行收割，45d内进行水质环境平面监测、定点跟踪监测和断面监测。

平面监测，江蓠养殖开始前(2006年8月1日)，以所在网箱区为中心，在包含网箱区及周围非养殖水域，半径为150m的圆形区域内采样，分别在以20m，50m，80m，100m，120m和150m为半径的圆周上每15m左右布1个测点，共220个测点，监测表层水体中PO₄-P、NO₂-N、NH₄-N、NO₃-N和COD的平面分布；

定点跟踪监测，生态修复开始后，江蓠苗绳放入网箱内开始第1d，以及江蓠养殖18d以后连续14d内每隔2d采样1次，之后每隔7d采样1次进行定点跟踪监测水体中PO₄-P、NO₂-N、NH₄-N和NO₃-N含量，监测位点位于生态修复区、修复区相邻网箱和对照网箱区3种不同的功能水域内，见图1中①、②、③；

断面监测，结束时(2006年9月15日)，在网箱养殖区内与潮流平行的方向(A1-A6，B1-B6断面)及与潮流垂直的方向(C1-C12断面)共布20个位点进行监测，其中A1～A6和C1～C4均匀分布于生态修复区内，B1～B6和C9～C12均匀分布于对照网箱区内，C5～C8均匀分布于与生态修复区和对照区相邻的鲈鱼单养网箱内，见图1，监测项目包括PO₄-P、NH₄-N、NO₂-N、NO₃-N、DO、Chla和透明度。

每次采样均为平潮时分，此时水体营养盐波动受潮流影响最小，水样采集分为表层(离水面0.5m)和底层(离水底0.5m)，先经0.45μm的醋酸纤维滤膜过滤，再按GB17378-1998《海洋监测规范》执行，测定结果如无特别说明均为表、底层之平均值。

根据国家海洋局《海水增养殖区监测技术规程》中的营养指数(E)法对网箱养殖区的营养状态进行评价，评价指标包括COD、DIN和DIP(单位均为mg·dm^-3)。

评价公式为：E＝COD×DIN×DIP×10⁶/4500；富营养化阈值：COD、DIN和DIP的质量浓度分别为1～3mg·dm^-3、0.2～0.3mg·dm^-3和0.045mg·dm^-3；评价标准：当E≥1时为富营养化。

监测如下：

1、网箱养殖区营养盐结构特征，江蓠生态修复前，以网箱养殖区为中心，其周围150m临近区域表层水体的PO₄-P、NO₂-N、NH₄-N和NO₃-N平面分布见图2、图3、图4和图5。结果表明，PO₄-P、NO₂-N、NH₄-N和NO₃-N的最高值均出现在网箱养殖区中部，由高浓度的中心区域向四周非养殖区呈逐渐递减趋势，其中PO₄-P、NO₂-N和NO₃-N沿着潮流的下方向由近及远浓度递降趋势更为明显。2006年8月1日，所在网箱养殖区中心位置表层海水的PO₄-P浓度为0.086±0.002mg·L^-1，NO₂-N浓度为0.053±0.004mg·L^-1，NH₄-N浓度为0.36±0.032mg·L^-1，NO₃-N浓度为0.64±0.028mg·L^-1，COD为1.59±0.11mg·L^-1，营养状态指数(E)高达32.00，超标31倍，该网箱养殖区水域属于严重富营养化状态。

2、本发明的江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法的实施后，江蓠对网箱养殖区水质的生态修复的效果显著，生态修复混养模式实施前后网箱养殖区水质监测结果见表1。

表1(单位：mg/L)

生态修复邻养模式实施前后网箱养殖区水质监测结果见表2。

表2(单位：mg/L)

通过45d内的平面监测、定点跟踪监测和断面监测，结果表明：生态修复前，该网箱养殖区水体呈严重富营养化状态，营养状态指数(E)为20.5～22.5，江蓠对养殖区的富营养化海水具有较好的修复效果：养殖江蓠45d后，江蓠修复区水体PO₄-P、NO₂-N、NH₄-N和NO₃-N含量显著低于非修复区(P＜0.01)，混养模式中，修复区海水PO₄-P、NO₂-N、NH₄-N和NO₃-N浓度比非修复区分别降低52.7％、47.6％、54.8％和47.5％，邻养模式中，修复区海水PO₄-P、NO₂-N、NH₄-N和NO₃-N浓度比非修复区分别降低26.8％、36.5％、91.7％和41.0％，修复区水体DO浓度和透明度显著高于非修复区(P＜0.05)，混养模式中，DO平均提高28.5％，透明度平均提高30.4％，邻养模式中，DO平均提高29.3％，透明度平均提高32.8％，而修复区水体Chl-a浓度显著低于非修复区(P＜0.05)，混养模式平均降低48.8％，邻养模式平均降低54.1％，在网箱养殖海区进行江蓠生态修复方法后，可大量吸收水体中溶解态营养盐供江蓠生长，同时可以降低水体叶绿素含量，提高水体溶解氧含量和透明度，改善水质，修复养殖海域生态，防止赤潮发生。

Claims

1、一种江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法，其特征在于所述的对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法操作步骤如下：

(5)网箱内悬挂苗绳，网箱内养殖的海水鱼类正常投喂条件下，其养殖密度应在10kg/m³以下，将苗绳两端系在网箱内相对的两侧，并使苗绳上的江蓠完全浸没于海面之下0.2～0.5m，苗绳间距及苗绳与网箱壁间距30～50cm，因新苗质量较轻，如果苗绳浮于水面使江蓠暴露于空气中，采用重物悬挂法，降低苗绳位置，使江蓠完全浸没，待江蓠质量增大，苗绳自然下垂，可解除重物；

(7)管理与监测，为了保证生态修复方法实施的效果，应每1～2个月收割悬挂于苗绳上的下端江蓠，并保留一定数量的苗种，使每簇重量在0.2～0.5kg，其分支末端保持在低于水面1～1.5m最佳，收割动作应轻缓，避免用力过猛造成脱苗，江蓠生长过程中吸收营养盐，藻体表面也吸附污泥或其他碎屑(1∶0.7)可由收割带走，定期进行水质环境跟踪监测，在网箱养殖海区大规模引入江蓠后，可大量吸收水体中溶解态营养盐供江蓠生长，同时可以降低水体叶绿素含量，提高水体溶解氧含量和透明度，改善水质，修复养殖海域生态，防止赤潮发生。

2、根据权利要求1所述的一种江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法，其特征在于所述的重物悬挂法为在苗绳上间隔悬挂重物，通过重物质量控制降低苗绳位置，使江蓠完全浸没于海面之下。

3、根据权利要求1所述的一种江蓠属大型海藻对富营养化网箱养殖海区的生态修复方法，其特征在于所述的邻养模式为在生态修复初期使用，以应对草食性成年鱼摄食江蓠及对新苗破坏，待江蓠生长，在质量与体积增大后，对抗外来侵害能力增强，再在单养江蓠的网箱中养殖草食性鱼类鱼苗。