CN110122312B - 一种改善羊栖菜幼苗生长的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善羊栖菜幼苗生长的方法。该方法包括如下步骤：在羊栖菜幼孢子体的育苗池中加入海水，测试海水的总碱度、pH值、盐度、温度以及营养物质浓度，计算无机碳浓度；将碳酸氢钠溶液加入育苗池中，再次计算海水无机碳的浓度，观察是否还要继续添加碳酸氢钠。本发明使用的碳酸氢钠价格低廉，安全易得，易于实现大规模农业生产；加入碳酸氢钠改变养殖海水碳酸盐体系组成，升高养殖海水中无机碳（TIC）浓度，操作简便，安全有效的提高羊栖菜幼苗的生长速度，为后续羊栖菜栽培节省了时间，有利于提高羊栖菜的产量；本发明提供的一种改善幼苗生长的方法，实施性较强，对我国近岸海域大型养殖羊栖菜产业有一定现实意义。

Description

一种改善羊栖菜幼苗生长的方法
技术领域
本发明属于羊栖菜养殖领域，具体涉及一种改善羊栖菜幼苗生长的方法。
背景技术
羊栖菜（Hizikia fusiformis）属于暖温带海藻，广泛分布于中国、朝鲜半岛和日本沿岸。羊栖菜在海洋生态系统修复、食用原料和海藻工业等方面具有很高的应用价值，是一种重要的大型经济褐藻。在我国浙江和福建等地已有一定规模的养殖生产。2013年，我国羊栖菜养殖面积达1390 hm2，鲜藻产量为1.5万吨，占我国海藻养殖总产量的9.3%。大型海藻通过吸收海水碳酸盐体系中的无机碳进行光合作用和生长，海水中的无机碳（totalinorganic carbon, TIC）主要以三种形态存在（CO2、HCO3 -和CO3 2-）。虽然海水中存在CO2，但是在当前海水环境中的含量非常低，海水中TIC的主要存在形态是HCO3 -，约占TIC的89%。为应对低的CO2浓度以保持较高的生长速率，羊栖菜已经进化出HCO3 -利用机制，具有通过胞外碳酸酐酶催化HCO3 -脱水成CO2的HCO3 -利用能力，并能在其他环境条件适宜的情况下达到碳饱和。海藻的栽培海区由于高密度养殖、海湾区域水体交换缓慢等因素，经常出现低TIC浓度和高pH的现象，使羊栖菜幼苗的光合速率和生物量下降。如何在这种上述海藻栽培区科学有效的改善羊栖菜幼苗的生长情况，是本发明需要解决的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种改善羊栖菜幼苗生长的方法。
本发明可以为养民提供一种改善羊栖菜幼苗生长的技术（通过在培养液中添加碳酸氢钠），提高海水中无机碳浓度，该方法可指导养民在栽培区本安全高效的种植羊栖菜幼苗，为进一步的种植提供生长良好的健康幼苗，提升我国羊栖菜养殖技术水平。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
本发明提供的一种改善羊栖菜幼苗生长的方法，包括以下步骤：
（1）选择一块大小合适的育苗池，在羊栖菜幼孢子体的育苗池中加入海水（自然海水），作为羊栖菜幼苗养殖区域；幼孢子体来源于育苗池中先前育种培养的长度为3-6cm植株；
（2）测试育苗池中海水的总碱度、pH值、盐度、温度以及营养物质浓度，计算无机碳的浓度；
（3）将碳酸氢钠加入水中，搅拌均匀得到碳酸氢钠溶液；
（4）将步骤（3）得到的碳酸氢钠溶液加入育苗池海水中；
（5）在泵入空气搅动海水培养的期间，更换育苗池中的海水，测试育苗池中海水的总碱度、pH值、盐度、温度、营养物质浓度，计算无机碳的浓度；若无机碳浓度低于1.8 m molL-1且pH大于8.6，则重复步骤（2）-（4），改善养殖中羊栖菜幼苗被抑制的光合作用和提高羊栖菜幼苗的无机碳吸收效率，从而改善羊栖菜幼苗生长，加快羊栖菜幼苗生长速率。
通过投加碳酸氢钠改变养殖海水碳酸盐体系，升高养殖海水中无机碳（TIC）浓度，改善养殖中羊栖菜幼苗被抑制的光合作用和提高羊栖菜幼苗的无机碳吸收效率。
进一步地，步骤（1）中所述羊栖菜幼孢子体的长度为3-6 cm。
进一步地，步骤（3）所述搅拌的搅拌时间为20-30min，所述碳酸氢钠溶液的浓度为800-900 m mol L-1。
进一步地，步骤（4）所述碳酸氢钠溶液的加入量为每升育苗池海水中加入1-5 mL，使加入碳酸氢钠后海水中无机碳浓度为3.3-4.4m mol·L-1。
进一步地，步骤（2）以及步骤（5）所述总碱度采用酸碱滴定法测试，pH值使用pH计测定，盐度使用盐度计测定，温度使用温度计测定。使用pH计测试育苗池中海水的pH值，具体为随机选取三个测试点测试，将矫正过读数的酸度计（pH计）放入育苗池，轻轻摇匀，待读数稳定后记录数值；
进一步地，步骤（2）以及步骤（5）所述测试育苗池中海水的总碱度、pH值、盐度、温度以及营养物质浓度为每隔12小时测试一次；步骤（5）中第一次测试育苗池中海水的总碱度、pH值、盐度、温度以及营养物质浓度，是从添加第一次碳酸氢钠溶液开始计，到12小时后测试。
进一步地，步骤（2）以及步骤（5）所述营养物质浓度的测试，包括采用锌镉还原分光光度法测试培养介质中的NO3 -的浓度以及采用抗坏血酸还原钼蓝法测试活性磷的浓度。
进一步地，步骤（2）以及步骤（5）所述无机碳浓度的计算方式为根据测试得到的总碱度和pH值、盐度、温度和营养物质浓度，通过CO2SYS软件计算培养海水中的无机碳浓度，育苗池中海水的无机碳浓度为每隔12小时计算一次；步骤（5）中第一次计算无机碳浓度是从第一次添加碳酸氢钠溶液后开始计，到12小时后计算无机碳浓度。
进一步地，步骤（5）中所述泵入空气搅动海水培养的速率为400-600mL/min，所述泵入空气搅动海水培养的时间为7-9天。
进一步地，步骤（5）中所述更换育苗池中的海水为每1-3天更换一次（第一次更换海水是从第一次添加碳酸氢钠溶液开始计到1-3天后更换），所述海水为自然海水，第一次更换育苗池中的海水为步骤（4）添加碳酸氢钠溶液后的1-3天更换。
进一步地，步骤（2）以及步骤（5）所述被记录的pH读数，必须30s未改变；选取测试点，应为分别在育苗池的上中下层随机选取。
进一步地，步骤（2）以及步骤（5）所述测试育苗池海水的无机碳浓度为根据最近一次测试得到的总碱度、pH值、盐度、温度以及投加的营养物质浓度计算育苗池中海水的无机碳浓度为每隔12小时计算一次。
栽培海区由于高密度养殖、海湾区域水体交换缓慢等因素，经常出现低TIC浓度和高pH的现象，以至于羊栖菜幼苗的光合作用和生长相对于普通pH海水中生长的幼苗较低；所述过高海水pH值为大于等于8.6的pH值。海水pH值高于8.6时，羊栖菜的光合作用以及生长均被抑制。将3-6cm左右幼孢子体所处育苗池中加入碳酸氢钠补充无机碳来改善幼苗生长，尽快入海栽培。
进一步地，步骤（4）所述加入的步骤（2）配好的碳酸氢钠溶液体积，根据育苗池的大小计算容积V L。取碳酸氢钠溶液，用育苗池的原有海水混匀后分块加入育苗池。
优选的，步骤（3）所述碳酸氢钠溶液搅拌时间应25min左右，确保碳酸氢钠充分溶解。
由以上步骤完成的一种改善羊栖菜幼苗生长的方法（通过在培养液中添加碳酸氢钠），投加碳酸氢钠改变养殖海水碳酸盐体系，升高养殖海水中无机碳（TIC）浓度，改善养殖中羊栖菜幼苗被抑制的光合作用和提高羊栖菜幼苗的无机碳吸收效率。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
（1）本发明提供的方法使用的原料为碳酸氢钠，其价格低廉，安全易得，易于实现大规模农业生产；
（2）本发明提供的方法通过加入碳酸氢钠改变养殖海水碳酸盐体系组成，升高养殖海水中无机碳（TIC）浓度，操作简便，安全有效的提高羊栖菜幼苗的生长速度，为后续羊栖菜栽培节省了时间，有利于提高羊栖菜的产量；
（3）本发明提供的一种改善幼苗生长的方法，实施性较强，对我国近岸海域大型养殖羊栖菜产业有一定现实意义。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，但本发明的实施方式不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技术人员可参照现有技术理解或实现的。
对比例1
（1）选择一块容积为200L，长100cm、宽50cm、深40cm的育苗池，放入225升自然海水，作为羊栖菜幼苗（幼孢子体）养殖区域。幼孢子体来源于育种培养的长度为3-6 cm的植株。
（2）羊栖菜幼苗培养密度为10 g/L，通过气泵从外界泵入流通良好区域的空气（CO2浓度为390 μL/L）搅动海水，泵入空气搅动海水的速率为500mL/min，泵入空气不间断搅动海水至培养结束。
（3）选取三个测试点测试pH值，将校正过读数的酸度计（pH计）放入育苗池，摇匀，待读数稳定30s不变后记录数值。不加入碳酸氢钠改变海水碳酸盐体系。海水每2天更换，所述海水为自然海水。
培养7天后，取对比例中羊栖菜（随机取样）与实施例2作比较；
培养8天后，取对比例中羊栖菜（随机取样）与实施例1作比较；
培养9天后，取对比例中羊栖菜（随机取样）与实施例3作比较。
实施例1
（1）选择一块容积为200L，长100cm、宽50cm、深40cm的育苗池，放入180升自然海水，作为羊栖菜幼苗（幼孢子体）养殖区域。幼孢子体来源于育种培养的长度为3-6 cm的羊栖菜植株。
（2）羊栖菜幼苗培养密度为10 g/L。通过气泵从外界泵入流通良好区域的空气（CO2浓度为390 μL/L）搅动海水，泵入空气搅动海水的速率为500mL/min，泵入空气不间断搅动海水至培养结束。
（3）测试育苗池中海水的总碱度、pH值、盐度、温度、营养物质浓度，利用CO2SYS软件计算无机碳的浓度；测试得到海水的总碱度为2.3、pH值为8.1、盐度为30、温度为20℃、营养物质NO3 -和PO4 -浓度分别为200 μmol/L和25 μmol/L，CO2SYS软件计算出无机碳的浓度为2.1。
（4）称取70g碳酸氢钠，加入1000g水搅拌混匀，搅拌时间为20min，使碳酸氢钠溶解，得到碳酸氢钠溶液（浓度为833.3mmol/L）。
（5）量取360mL步骤（4）所得的碳酸氢钠溶液加入育苗池中（每升海水的碳酸氢钠溶液的加入量为2.0mL）。
（6）每12小时测试一次育苗池中海水的总碱度、pH值、盐度、温度、营养物质浓度，计算无机碳的浓度；加入碳酸氢钠溶液12小时后测试得到海水总碱度为3.0，pH值为8.7，盐度为30、温度为20℃、营养物质NO3 -和PO4 -浓度分别为200 μmol/L和25 μmol/L，CO2SYS软件计算出无机碳的浓度为3.3 mmol L-1。因为无机碳浓度大于1.8mmol L-1，因此不重复步骤（4）-（5）。
接下来的培养时间中，海水每2天更换一次，更换的海水为自然海水；每12小时测试一次育苗池中海水的总碱度、pH值、盐度、温度、营养物质浓度，计算无机碳的浓度，当无机碳浓度低于1.8mmol L-1且pH大于8.6，重复步骤（4）-（5），当无机碳浓度不低于1.8mmolL-1或pH不大于8.6，不重复（4）-（5）；泵入空气搅动海水的速率为500mL/min，泵入空气不间断搅动海水至培养结束；实施例1的培养时间从第一次往育苗池加入碳酸氢钠溶液开始计，实施例1的培养时间为8天。
（7）实施例1加入碳酸氢钠的海水中栽培的羊栖菜幼苗和对比例1未加入碳酸氢钠的幼苗相比，培养8天后称重后计算发现实施例1相对于对比例生长速率提高了40.32%。
实施例2
（1）选择一块容积为200L，长100cm、宽50cm、深40cm的育苗池，放入180升自然海水，作为羊栖菜幼苗（幼孢子体）养殖区域。幼孢子体来源于育种培养的长度为3-6 cm的羊栖菜植株。
（2）羊栖菜幼苗培养密度为10 g/L。通过气泵从外界泵入流通良好区域的空气（CO2浓度为390 μL/L）搅动海水，泵入空气搅动海水的速率为400mL/min，泵入空气不间断搅动海水至培养结束。
（3）测试育苗池中海水的总碱度、pH值、盐度、温度、营养物质浓度，利用CO2SYS软件计算无机碳的浓度；测试得到海水的总碱度为2.3、pH值为8.1、盐度为30、温度为20℃、营养物质NO3 -和PO4 -浓度分别为200 μmol/L和25 μmol/L，CO2SYS软件计算出无机碳的浓度为2.1。
（4）称取67.2g碳酸氢钠，加入1000g水搅拌混匀成溶液，搅拌时间为25min，使碳酸氢钠溶解，得到碳酸氢钠溶液（浓度为800mmol/L）。
（5）量取900mL步骤（3）所得的碳酸氢钠溶液加入育苗池（每升海水的碳酸氢钠溶液的加入量为5.0mL）中。
（6）每12小时测试一次育苗池中海水的总碱度、pH值、盐度、温度、营养物质浓度，计算无机碳的浓度；加入碳酸氢钠溶液12小时后测试得到海水的总碱度为3.5、pH值为8.7、盐度为30、温度为20℃、营养物质NO3 -和PO4 -浓度分别为200 μmol/L和25 μmol/L，CO2SYS软件计算出无机碳浓度为3.6 mmol L-1。因为无机碳浓度大于1.8mmol L-1，因此不重复步骤（4）-（5）。
接下来的培养时间中，海水每1天更换一次，更换的海水为自然海水；每12小时测试一次育苗池中海水的总碱度、pH值、盐度、温度、营养物质浓度，计算无机碳的浓度，当无机碳浓度低于1.8mmol L-1且pH大于8.6，重复了步骤（4）-（5），当无机碳浓度不低于1.8mmolL-1或pH不大于8.6，不重复（4）-（5）；泵入空气搅动海水的速率为400mL/min，泵入空气不间断搅动海水至培养结束；实施例2的培养时间从第一次往育苗池加入碳酸氢钠溶液开始计，实施例2的培养时间为7天。
（7）实施例2加入碳酸氢钠的海水中栽培的羊栖菜幼苗和对比例1未加入碳酸氢钠的幼苗相比，培养7天后称重后计算发现相对生长速率提高了51.94%。
实施例3
（1）选择一块容积为200L，长100cm、宽50cm、深40cm的育苗池，放入180L自然海水，作为羊栖菜幼苗养殖区域。幼孢子体来源于育种培养的长度为3-6 cm的羊栖菜植株。
（2）海藻培养密度为10 g/L。海水每2天更换，通过气泵从外界泵入流通良好区域的空气（CO2浓度为390 μL/L）搅动海水。
（3）测试育苗池中海水的总碱度、pH值、盐度、温度、营养物质浓度，利用CO2SYS软件计算无机碳的浓度；测试得到海水的总碱度为2.4、pH值为8.0、盐度为30、温度为20℃、营养物质NO3 -和PO4 -浓度分别为200 μmol/L和25 μmol/L，CO2SYS软件计算出无机碳的浓度为2.2。
（4）称取75.6g碳酸氢钠，加入1000g水搅拌混匀，搅拌时间为30min，使碳酸氢钠溶解，得到碳酸氢钠溶液（浓度为900mmol/L）。
（5）量取180mL步骤（3）所得的碳酸氢钠溶液，加入育苗池中（每升海水的碳酸氢钠溶液的加入量为1.0mL），换水后重复（4）-（5）。
（6）每12小时测试一次育苗池中海水的总碱度、pH值、盐度、温度、营养物质浓度，计算无机碳的浓度；加入碳酸氢钠溶液12小时后测试得到海水的总碱度为3.6、pH值为8.8、盐度为30、温度为20℃、营养物质NO3 -和PO4 -浓度分别为200 μmol/L和25 μmol/L，CO2SYS软件计算出无机碳浓度为4.4 mmol L-1。因为无机碳浓度大于1.8mmol L-1，因此不重复步骤（4）-（5）。
接下来的培养时间中，海水每3天更换一次，更换的海水为自然海水；每12小时测试一次育苗池中海水的总碱度、pH值、盐度、温度、营养物质浓度，计算无机碳的浓度，当无机碳浓度低于1.8mmol L-1且pH大于8.6，重复步骤（4）-（5），当无机碳浓度不低于1.8mmolL-1或pH不大于8.6，不重复（4）-（5）；泵入空气搅动海水的速率为600mL/min，泵入空气不间断搅动海水至培养结束；实施例3的培养时间从第一次往育苗池加入碳酸氢钠溶液开始计，实施例3的培养时间为9天。
（7）实施例3加入碳酸氢钠的海水中栽培的羊栖菜幼苗和对比例1未加入碳酸氢钠的幼苗相比，培养9天后称重后计算发现相对生长速率提高了59.76%。
培养效果检测
对羊栖菜幼苗在高pH下，不同无机碳浓度海水中的生长速率、生化组成和叶绿素荧光进行对比，包括如下的测试：
测试1
上三个实施例以及对比例中，羊栖菜幼苗自然风干1h后，使用电子天平称量记录数据为鲜重（Fw），在培养期间持续监测海藻鲜重的的变化，以计算海藻的相对生长速率（RGR）。相对生长速率的计算公式按照: RGR(%/d)= 100%×(lnM t －lnM 0 ) /t，式中M t 为培养t天后藻体的重量，M 0 为初始鲜重。
实施例1羊栖菜幼苗相对生长速率为1.43 %d-1，对比例未添加碳酸氢钠的幼苗相对生长速率为1.02 %d-1，实施例1羊栖菜幼苗比未添加碳酸氢钠的幼苗相对生长速率高40.32%。
实施例2羊栖菜幼苗相对生长速率为1.55 %d-1，对比例未添加碳酸氢钠的幼苗相对生长速率为1.02 %d-1，实施例2羊栖菜幼苗比未添加碳酸氢钠的幼苗相对生长速率高51.94%。
实施例3羊栖菜幼苗相对生长速率为1.63 d-1，对比例未添加碳酸氢钠的幼苗相对生长速率为1.02 %d-1，实施例3羊栖菜幼苗比未添加碳酸氢钠的幼苗相对生长速率高59.76%。
测试2
采用考马斯亮蓝 G-250 染料结合法测定羊栖菜的可溶性蛋白（SP）含量。分别称取0.2 g实施例1与实施例2以及实施例3得到的新鲜羊栖菜，加入5.0 mL磷酸缓冲液（0.1mol L-1，pH 6.8，4°C）研磨成匀浆，转移到5 mL离心管中，经离心（10000 rpm，4°C，20 min）后，取1.0 m L 上清液，加入 5.0 mL考马斯亮蓝 G-250 溶液，混匀，静置10 min 后在 595nm 波长下测定其吸光值。
实施例2羊栖菜幼苗可溶性蛋白含量为6.14 mg/g，未添加碳酸氢钠的幼苗可溶性蛋白含量为5.09 mg/g，实施例2羊栖菜幼苗比未添加碳酸氢钠的幼苗可溶性蛋白含量高20.63%。实施例1与实施例3的可溶性蛋白含量与实施例2大致相同，与对比例1对比效果可参照实施例2。
测试3
为了解不同碳酸盐体系中羊栖菜对无机碳（TIC）的吸收速率，取0.5g羊栖菜，装入50mL的具塞广口玻璃瓶中，分别加入25mL 不同碳酸盐体系的海水（即上述不同实施例中所调配的海水体系），密封，转移至光照强度为120 μmol photons/(m2 s)，温度为19±1℃条件下，12h后取海水样品，测定水体的TIC浓度。
实施例2羊栖菜幼苗无机碳吸收速率为6.01mmol g−1 Fw h−1，未添加碳酸氢钠的幼苗无机碳吸收速率为7.23 mmol g−1 Fw h−1，实施例2羊栖菜幼苗比未添加碳酸氢钠的幼苗无机碳吸收速率高20.30%。实施例1与实施例3的无机碳吸收速率与实施例2大致相同，与对比例1对比效果可参照实施例2。
海水养殖羊栖菜幼苗中，由于养殖密度较高，加入碳酸氢钠提高了幼苗相对生长速率，可溶性蛋白含量和无机碳吸收速率。因此，可以通过在育苗海水中加入碳酸氢钠来改善羊栖菜幼苗的生长。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种改善羊栖菜幼苗生长的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在羊栖菜幼孢子体的育苗池中加入自然海水；所述羊栖菜幼孢子体的长度为3-6cm；
（2）测试育苗池中海水的总碱度、pH值、盐度、温度以及营养物质浓度，计算无机碳的浓度；
（3）将碳酸氢钠加入水中，搅拌均匀得到碳酸氢钠溶液；所述搅拌的搅拌时间为20-30min，所述碳酸氢钠溶液的浓度为800-900 mmol∙L-1；
（4）将步骤（3）得到的碳酸氢钠溶液加入育苗池海水中；所述碳酸氢钠溶液的加入量为每升育苗池海水中加入1-5mL，使加入碳酸氢钠后海水中无机碳浓度为3.3-4.4mmol∙L-1；
（5）在泵入空气搅动海水培养期间，更换育苗池中的海水，测试育苗池中海水的总碱度、pH值、盐度、温度以及营养物质浓度，计算无机碳的浓度；若无机碳浓度低于1.8mmol∙L-1且pH大于8.6，则重复步骤（3）-（4），改善养殖中羊栖菜幼苗被抑制的光合作用和提高羊栖菜幼苗的无机碳吸收效率；
步骤（2）以及步骤（5）所述总碱度采用酸碱滴定法测试，pH值使用pH计测定；
步骤（2）以及步骤（5）所述测试育苗池中海水的总碱度、pH值、盐度、温度以及营养物质浓度为每隔12小时测试一次；
步骤（2）以及步骤（5）所述营养物质浓度的测试，包括采用锌镉还原分光光度法测试培养介质中的NO3 -的浓度以及采用抗坏血酸还原钼蓝法测试活性磷的浓度；
步骤（2）以及步骤（5）所述无机碳浓度的计算方式为根据测试得到的总碱度和pH值、盐度、温度和营养物质浓度，通过CO2SYS软件计算培养海水中的无机碳浓度，育苗池中海水的无机碳浓度为每隔12小时计算一次；
步骤（5）中所述泵入空气搅动海水培养的速率为400-600mL/min，所述泵入空气搅动海水培养的时间为7-9天；
步骤（5）中所述更换育苗池中的海水为每1-3天更换一次，所述海水为自然海水，第一次更换育苗池中的海水为步骤（4）添加碳酸氢钠溶液后的1-3天更换。
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