应用生态模型研究近海贝类养殖的可持续发展

建立了一个贝藻混养生态模型，并应用于桑沟湾栉孔扇贝、太平洋牡蛎和海带混养生态系统的模拟。这一模型在个体生长模型的基础上模拟种群的生长情况；通过模拟不同播苗养殖和收获方式下的产量，以及不同混养方式对海洋生态系统的影响来确定养殖容量。采用该模型的研究结果表明：当养殖密度分别增加到目前扇贝和牡蛎放苗量的2倍和15倍时总产量最高(达到养殖容量)，但单位面积产量和产量／播苗比减少，因此效益是下降的；扇贝放苗量增加到目前的15倍，牡蛎增加到30倍时会导致养殖生产崩溃，同时生态系统也发生改变：在目前养殖密度下，桑沟湾向黄海输出初级生产产品，但是当放苗密度增加到15～20倍时，桑沟湾需要黄海向其输入初级生产产品。上述结果表明，该模型可以迅速模拟养殖生物量和生态系统的变化，在多元养殖管理中可作为一种有效的管理工具。     

近200年桑沟湾养殖海域柱状沉积剖面的污染有机质记录与评价

通过对取自桑沟湾南部和北部养殖海域2个站位的柱状沉积物样品进行TOC和TN测定,分析了桑沟湾沉积物中TOC和TN的分布情况,结合沉积物年代序列的测定,估算了工业革命之前、之中及规模化养殖之后桑沟湾海域沉积物中水生有机碳和总氮的含量,并对近200年来桑沟湾养殖海域有机质沉积情况进行了评价。结果显示:19世纪70年代以前,TOC含量较稳定,TN含量随深度增加而缓慢降低;19世纪70年代至20世纪70年代,TOC,TN含量波动均较大;20世纪70年代以后,TOC含量逐渐减小并趋于稳定,TN含量随养殖规模的扩大显著增加,且扇贝养殖区表层沉积物中TOC,TN的含量均低于海带养殖区。近200年桑沟湾沉积物中有机质来源变化趋势为混源-陆源-混源,近40年来的规模化养殖明显增加了水生有机碳及水生总氮在TOC和TN中所占比例。对桑沟湾沉积物中有机质污染评价结果显示,大规模的养殖活动增加了底质中沉积物TOC和TN的含量,海带筏式养殖对沉积物中的TN造成了一定的累积性自身污染。     

桑沟湾养殖业的现状及对策

桑沟湾是荣成市水产养殖的主要水域,养殖面积达8万亩,年养殖产量10多万吨,分别占全市养殖总面积和养殖总产量的30％左右,在荣成市养殖业中占有举足轻重的地位。但进入90年代以来,该湾的主要养殖品种——海带出现了藻体腐烂、出成率低,扇贝出现了个体小、生长周期长、出柱率低、死亡率高等一系列问题。为解决这些问题,市海洋与水产局组织科研部门对桑沟湾的养殖情况进行了全面系     

桑沟湾栉孔扇贝不同季节滤水率和同化率的比较

于１９９３年９月和１９９３年１１月在山东省荣成市桑沟湾用半现场法对该湾养殖之栉孔扇贝的滤水率和同化率进行了测定。结果表明：（１）栉孔扇贝的滤水率秋季（９月）明显地高于冬季（１１月）。（２）在同一密度下，单个个体的滤水率随着个体的增大而增大，而单位重量的滤水率随着个体的增大而减小；同一规格的个体，其单个个体和单位重量的滤水率均随着密度的增大而减小。（３）栉孔扇贝的同化率在秋、冬两季无明显差异。（４）     

近岸典型养殖海区的潮流垂直结构特征

2006年7月在我国北方典型养殖海域桑沟湾进行现场观测,探讨养殖生物和养殖设施影响下潮流垂直结构的特征.结果显示:①夏季的桑沟湾,大量养殖生物和养殖设施的存在造成了潮流垂直结构中出现了潮流上边界层这一独特现象;②建立1个双阻力模型来描述这个现象,得到湾口北侧海带养殖区的潮流上边界层平均阻力系数-CDS=5.4×10-2和底边界层平均阻力系数-CDB=1.5×10-2;湾中部贝藻兼养区的-CDS=4.9×10-2,-CDB=1.9×10-3,并与同在黄海的自然海区青岛外海做比较;③在半日潮占优的桑沟湾海区,养殖阻力和底应力均具有1/4潮周期特征.在养殖阻力大于底应力的情况下,该海区出现了表层海水先涨/落潮的现象,这与浅海潮流底层海水先涨/落潮的一般规律截然不同.     

半封闭高密度筏式养殖海域水动力场的数值模拟

基于2006年4月和7月在中国北方典型筏式养殖海域--桑沟湾的潮流特征的观测,对养殖设施(筏架与浮子等)和养殖生物(海带等)带来的阻力分别进行参数化,修改POM模型,对桑沟湾水动力场进行模拟,进而以此水动力模型驱动水质模型模拟该湾半交换时间,并与不考虑养殖阻力的模拟结果进行比较.结果表明:(1) 加入养殖阻力的水动力模型能模拟出更加真实的潮流流速大小和垂直结构特征,即筏式养殖活动带来的潮流上边界层的存在.(2) 由于养殖活动的影响,桑沟湾的流速减小40%,平均半交换时间延长71%.因此,如果忽视养殖活动本身对海水流动的阻碍作用,会高估桑沟湾的流速大小,高估营养盐和颗粒物的更新补充速度,进而影响对该养殖海域的养殖容纳量的评估.     

桑沟湾海域石油烃的分布特征及其与环境因子的相关性

2009-04-2010-02对山东荣成典型养殖海湾-桑沟湾海区表层海水的石油烃进行6个航次的监测,分析该海区石油烃的污染现状,探讨石油烃在桑沟湾表层海水中的分布特征,以及与水温、叶绿素a、营养盐等环境因子的相关性.结果表明,桑沟湾表层海水石油烃质量浓度的季节变化大致呈现春夏季高,秋季偏低,冬季最低的特点;水平分布基本...     

桑沟湾溶解态铝的分布、季节变化及影响因素

基于2011-04,2011-08,2011-10和2012-01对桑沟湾海域大面调查的资料,利用改进的荧光镓(LMG)分子荧光光谱分析法测定溶解态铝的含量,研究了桑沟湾溶解态铝的分布和季节变化特征。结果表明,4个航次桑沟湾溶解态铝的平均浓度分别是(47.3±14.4),(56.0±14.6),(64.5±11.3)和(32.1±6.0)nmol/L,呈现出明显的季节变化,即秋季最高,夏季、春季次之,冬季最低。除几个异常站位外,溶解态铝的分布大致呈现随离岸距离的增加其浓度逐渐降低的趋势。夏季表层溶解态铝的浓度在近岸出现低值,夏、秋季湾口北部均出现高值。影响桑沟湾溶解态铝分布的主要因素包括与黄海的水交换、河流及地下水、浮游植物和养殖生物、悬浮颗粒物。根据简单箱式模型对桑沟湾溶解态铝的通量进行了估算,结果显示,除了河流和大气沉降外,桑沟湾溶解态铝还存在其他的源。与相邻的爱莲湾和俚岛湾相比,桑沟湾溶解态铝的浓度在春季较高,在夏季较低。与世界大洋相比,桑沟湾溶解态铝的浓度全年均较高。     

桑沟湾养殖栉孔扇贝食物来源研究——脂肪酸标志法

运用脂肪酸标志法分析了桑沟湾养殖栉孔扇贝(Chlamys farreri)春、夏季食物来源组成。结果表明,桑沟湾养殖栉孔扇贝饵料组成中含有硅藻类、细菌、大型绿藻类、鞭毛藻类等饵料来源,且各种饵料来源比例具有较显著的季节变化。采样期间硅藻脂肪酸标志16:1/16:0(相对质量分数比,下同)从0.91降至0.45,表明扇贝硅藻类饵料来源比例呈逐渐下降趋势;细菌脂肪酸标志18:1n-7/18:1n-9比值从0.31升至0.90,奇数碳、支链脂肪酸相对质量分数从2.15%升至3.28%,表明扇贝细菌类饵料来源比例呈逐渐上升趋势;绿藻脂肪酸标志Σ(18:2n-6 18:3n-3)质量分数从2.78%升至5.77%,表明大型绿藻来源有机质饵料比例逐渐上升。栉孔扇贝脂肪酸组成中较高比例的DHA表明扇贝摄取了富含DHA的有机质,如鞭毛藻类、微型浮游动物等。栉孔扇贝食物来源的季节变化很可能是由水体中潜在食物来源的季节变化所导致。     

桑沟湾农药残留及贝毒对海洋环境质量影响和主要食用贝类健康风险评估

根据2009-04—2010-02隔月6个航次桑沟湾9个调查站位贝类养殖区有机氯(OCPs)、有机磷(OPPs)农药残留和麻痹性贝毒(PSP)的调查资料,分析了它们在该海域海水中、表层沉积物中和主要贝类(栉孔扇贝、太平洋牡蛎和菲律滨蛤仔)体内的含量水平,就农药残留及贝毒污染对海洋环境质量的影响进行综合评价和类别划分,并对主要食用贝类中农药残留和贝毒的暴露水平进行健康风险评估。结果表明,桑沟湾贝类养殖区海水质量、沉积物质量和养殖贝类质量水平范围为1~2级,平均分别为2级、1级和1级,养殖生态环境综合质量水平为2级;总体上,该海域海洋环境综合质量处于良好水平,贝类产区生态环境质量为1类区(清洁区)。即该海域农药残留及贝毒污染对海洋环境质量影响较小或无明显影响。另外,针对食用桑沟湾贝类水产品的消费人群进行了农药残留及贝毒污染的健康风险评估,结果表明调查人群食用贝类中OCPs中的HCHs和DDTs、OPPs中的马拉硫磷和甲基对硫磷、PSP的日摄入量分别为0.75,2.11,0.19,0.09和1.22μg/(人·d),其摄入量低于ADI的推荐限值,因此桑沟湾主要食用贝类中农药残留及贝毒污染的健康风险处于安全范围。     

胶州湾扇贝养殖对海域环境影响的初步研究

在2004年11月17日对胶州湾西部扇贝养殖区及周围海区进行的综合海洋环境调查的基础上,分析了胶州湾秋季扇贝养殖区与非养殖区的海洋环境状况,初步探讨了扇贝养殖在收获期对养殖区环境的影响。胶州湾养殖区表层水中COD和无机营养盐含量,除了NO2 -N的变化不明显外,均高于非养殖区的值。养殖区底层水中溶解氧含量和表层沉积物中硫化物的含量均明显超标。因此,肢州湾的扇贝养殖在收获期对环境的影响也是综合性的,且养殖海域的环境同时受陆源、水动力状况及养殖活动的综合影响。     

桑沟湾养殖生态系统浮游植物的粒径结构及浮游生物对栉孔扇贝碳需求的贡献

The biomass and size fraction of phytoplankton in terms of chlorophyll a(Chl a) was measured during four cruises conducted in April, July, October 2013 and January 2014 in mariculture area, the Sanggou Bay, China.Results show that total Chl a levels in the surface seawater of the Sanggou Bay generally range from 0.10 to 20.46μg/L, with an average value of 2.13 μg/L. Nano-phytoplankton was the most important size-fraction and accounted for about 65.1% of total Chl a. In order to evaluate the importance of the "protozoan trophic link" for energy transfer from the microbial loop to filter-feeding feeders, Zhikong scallop Chlamys farreri was then offered a natural planktonic community as potential prey. Results show that scallops obtained carbon source from natural plankton with the rate of 11 033.05 μg/(g·d). Protists(nanoflagellates and ciliates) were the dominant source of carbon retained by scallop(48.78%). The microbial loop provided 58.45% of the carbon source for farmed scallops. These results indicate that the microbial loop represent a valuable trophic resource in mariculture system of the Sanggou Bay.     

Response of phytoplankton to multispecies mariculture:a case study on the carrying capacity of shellfish in the Sanggou Bay in China

A muhispecies model for shellfish polycuhure in the Sanggou Bay in China used for large-scale long-line cultivation of the Chinese scallop Chlamysfarreri, the Pacific oyster Crassostrea gigas and the kelp Laminaria japonica is presented. The model includes key physical processes which are the transports of matter at the system boundary, and the main biological process that is the primary production and nutrients release from the bottom. By the model, the seasonal fluctuations of phytoplankton biomass and dissolved inorganic nitrogen（DIN） in 1994 are simulated. Furthermore, if the kelp culture scale is kept constant and the Chinese scallop and the Pacific oyster culture scales are adjusted, virtual shellfish farms are funded and responses of phytoplankton to the largescale shellfish culture are simulated. According to these simulated results, the room limitation, and the hypothesis that shellfish will not grow well if the phytoplankton biomass is less than 8.2 mg/m^3 , the expandable multiple of scallop culture k and that of oyster culture y are determined as k = -0.276 5y ＋4.690 5 and 0.133 3k ＋0.006 6y≤0.667 5, where, k （ or y） is equal to 1, the culture scale of scallop （ or oyster） is 8.8 x 109 individuals （or 66 ha, with a density of 59 ind./m^2 ）, and the kelp culture scale is 3 300 ha with a density of 12 ind./m^2.     

大亚湾大鹏澳海域表层沉积物中浮游植物休眠体集群的季节变化

于2007年4月至2008年3月对大亚湾大鹏澳海域表层沉积物中浮游植物休眠体进行了每月1次的周年调查.本调查分析鉴定出浮游植物休眠体79种,包括甲藻孢囊50种,硅藻休眠体26种.浮游植物休眠体丰度没有明显的季节变化规律,变化范围为217～6 764 cells/cm3,平均为1 376 cells/cm3;鱼类养殖区休眠体丰度较高,平均丰度为1 999 cells/cm3.浮游植物休眠体在数量上以硅藻为主,甲藻次之,而在鱼类养殖区也出现了较高的蓝藻休眠体.硅藻休眠体的平均丰度为783 cells/cm3,百分比含量为56.9%,从而反映了该海域硅藻型浮游植物群落结构.甲藻孢囊丰度的变化范围在79～1 237 cells/cm3,位于湾口对照区丰度较高,年平均为733 cells/cm3,而鱼类养殖区和贝类养殖区平均值分别为502、388 cells/cm3.异养型甲藻孢囊的种类和数量均比较丰富,其百分比含量为26.7%～82.4%.研究结果显示,在富营养化程度较高的养殖区海域,硅藻休眠体和异养型甲藻孢囊百分率均较高,而鱼类养殖区还出现了较高蓝藻孢子丰度.本次调查中还出现了易碎藻和艉杆藻等在本海域浮游植物调查中未记录种类的孢囊,有毒有害赤潮生物的休眠体如亚历山大藻、链状裸甲藻、旋沟藻、巴哈马梨甲藻孢囊等也在此次调查中频繁出现,说明大亚湾海域存在较大的有毒有害赤潮发生的风险.     

桑沟湾大型底栖动物生物多样性研究

为了解桑沟湾大型底栖动物多样性现状,作者于2009年7月和12月对桑沟湾9个站位进行2个航次的采样,以种类组成、生物量和栖息密度为基础,采用物种多样性指数(Shannon-Wiener index)、物种丰富度指数(Species richnessindex)以及物种均匀度指数(Species evenness index)对大型底栖动物多样性及其影响因子进行了分析。结果表明:共采到大型底栖动物83种,其中多毛类45种,占种类总数的54.22%,软体动物11种(占13.25%),甲壳类23种(占27.71%),其他4种(占4.82%)。各站获得平均种类数在2～28种之间,种类最少的出现在夏季的C8站,最多的出现在夏季的C4站。不同养殖区生物多样性指数差异也很大,物种多样性(H′)和物种丰富度指数(D)均以贝类养殖区最高,藻类养殖区最低,而物种均匀度指数(J′)以贝藻混养区最高,藻类养殖区最低。生物多样性除了受种的数量及其个体密度的影响外,还与多种环境因素有关,相关性分析结果表明:水温、盐度、沉积物类型和硫化物含量是影响桑沟湾大型底栖动物生物多样性的主要环境因子。     

罗源湾口柱状沉积物中的甲藻孢囊

通过对福建罗源湾口海域KMZK5柱状沉积物中甲藻孢囊的分析,共鉴定出15属30种甲藻孢囊。对比发现这30种甲藻孢囊是该湾以前未被记录的种类。其中12种是附近海域也未曾发现的种类,6种为有毒种类:缘亚历山大藻、小型亚历山大藻、塔玛亚历山大藻、具刺膝沟藻、链状裸甲藻、锥状斯氏藻.同时对甲藻孢囊的主要属种和有毒种类的丰度、分布在垂直方向上的变化特征进行了初步研究.     

桑沟湾沉积碳库年汇入速率的长期变化及其区域性差异

对取自桑沟湾北西南三根柱样近200 a碳来源及埋藏通量的解析，分析了湾内不同站位各形态碳的差异性，进而对全湾碳埋藏进行了估算。湾内环流、贝藻养殖等造成湾内不同区域碳埋藏的差异；桑沟湾总碳（TC）平均量1.79%，有机碳（TOC）平均量0.54%，无机碳（TIC）平均量1.25%，TOC含量相对较小，为海陆混合来源，以陆源有机碳（C_t）为主，大规模人工养殖后，海源有机碳（C_a）有明显增加的趋势。桑沟湾碳埋藏通量平均为228.9 g/（m2·a），以无机碳为主要埋藏形式（约占70%），高的沉积速率及生物残骸沉降使桑沟湾养殖区碳的来源及埋藏区别于其他陆架海域。     

桑沟湾浮游纤毛虫丰度和生物量分布的季节变化

于2011年4、8、10月及2012年1月对桑沟湾进行了浮游纤毛虫丰度和生物量的季节调查。纤毛虫的平均丰度为(7 552±10 979)个/L,范围为408~61 667个/L;纤毛虫的平均生物量(以碳计)为(4.79±5.77)μg/L,范围为0.35~33.09 μg/L。无壳纤毛虫丰度和生物量主要分布在湾内,湾中和湾外丰度相对较低;砂壳纤毛虫丰度和生物量在盐度较高的海区总体较高,呈现朝向外海分布的趋势。纤毛虫丰度和生物量的高值区春季主要出现在湾的西北,夏季向湾中部迁移,秋季主要出现在湾的西南,冬季主要出现在湾的西部,高值区随季节大致呈顺时针迁移的趋势。纤毛虫的丰度春季最高,冬季最低;生物量夏季最高,冬季最低。无壳纤毛虫夏季粒级较大,冬季粒级较小;砂壳纤毛虫壳的平均口径夏季较大,秋季较小。共鉴定出砂壳纤毛虫8属27种,其中拟铃虫属(Tintinnopsis)种数最多。砂壳纤毛虫在纤毛虫总丰度中的比例平均为16.3%±21.9%,夏季最高(36.3%±27.8%),冬季最低(4.9%±5.9%)。纤毛虫丰度与温度、盐度、Chl a浓度及微微型真核浮游生物丰度均没有明显的相关性,但与蓝细菌及异养细菌丰度呈显著的正相关关系。