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        三種大型經(jīng)濟海藻的栽培密度

        2016-09-08 10:28:03徐森趙振良孫桂清
        河北漁業(yè) 2016年5期
        關(guān)鍵詞:龍須菜富營養(yǎng)化

        徐森 趙振良 孫桂清

        摘要:近年來,由于人類的生產(chǎn)活動導(dǎo)致了大量的氮、磷等營養(yǎng)鹽元素不斷積累,并直接加劇了近海海域富營養(yǎng)化的進(jìn)程,富營養(yǎng)化現(xiàn)象頻繁發(fā)生。使得近岸海域海水的富營養(yǎng)化現(xiàn)象成為目前海洋生態(tài)系統(tǒng)面臨的重要生態(tài)環(huán)境問題。研究發(fā)現(xiàn),大型海藻的大規(guī)模養(yǎng)殖可修復(fù)海水的富營養(yǎng)化,這一觀點已經(jīng)被國內(nèi)外大多數(shù)學(xué)者所認(rèn)可。在此背景下,本文主要研究工作為:探究龍須菜、鼠尾藻、羊棲菜三種大型海藻的最佳栽培密度。研究發(fā)現(xiàn),龍須菜、鼠尾藻、羊棲菜的最佳栽培密度為2.0 kg/m3、2.5 kg/m3、2.5 kg/m3。本研究實驗希望為大型經(jīng)濟藻類應(yīng)用于海域營養(yǎng)化的修復(fù)以及海藻資源的開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ),也能在我國海域富營養(yǎng)化的嚴(yán)峻背景下帶來經(jīng)濟效益。

        關(guān)鍵詞:龍須菜;鼠尾藻;羊棲菜;富營養(yǎng)化;栽培密度

        人類的發(fā)展是對資源不斷開發(fā)和利用的一個過程,幾個世紀(jì)以來人類都致力于對陸地資源的開發(fā),可是陸地資源又是有限的。這樣就迫使人類開始了對海洋資源的探索。海洋,一直就被人們稱之為“藍(lán)色的寶庫”,蘊含著巨大的資源和能源??墒墙鼣?shù)十年來,隨著我國對海洋的不斷開發(fā),海洋環(huán)境在一定程度上遭到了破壞,尤其是海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)在養(yǎng)殖過程中大量未被吸收的餌料以及養(yǎng)殖生物排泄物沉積在水底;沿海城市人口的增加使得生活污水排放量急劇上升;工業(yè)、農(nóng)業(yè)污水的肆意排放;近海岸港口的建造以及對海底石油的開發(fā)。導(dǎo)致大量的氮、磷等營養(yǎng)鹽元素不斷積累,直接加劇了近海水體富營養(yǎng)化的進(jìn)程,使得近海海域富營養(yǎng)化現(xiàn)象不斷加重,對海洋環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害。

        所以,對海洋環(huán)境生態(tài)的修復(fù)成為了我國迫切需要解決的問題。大型藻類作為生物濾器技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的,后來被很多學(xué)者所重視,逐漸發(fā)展和完善了大型藻類與魚、蝦、貝類和大型藻類與多種生物的綜合養(yǎng)殖模式。

        大型藻類與養(yǎng)殖動物具有生態(tài)上的互補性,它們能吸收養(yǎng)殖動物釋放到水體中多余的營養(yǎng)鹽,并轉(zhuǎn)化為具有較高經(jīng)濟價值的產(chǎn)品。這些營養(yǎng)物質(zhì)通過被大型藻類吸收而去除,同時大型藻類能固碳、產(chǎn)生氧氣,調(diào)節(jié)水體的pH值,從而達(dá)到對養(yǎng)殖環(huán)境的生物修復(fù)和生態(tài)調(diào)控作用。

        本實驗選取生長環(huán)境相近的經(jīng)濟價值較高的龍須菜、鼠尾藻和羊棲菜三種大型經(jīng)濟海藻作為研究對象。龍須菜(Oracilaria lemanei formis)含有大量的瓊膠,干品的含膠量是目前已知可養(yǎng)江屬海藻中最高的一種,可到達(dá)25%以上。它既是提取瓊膠的原料,又可以作為鮑養(yǎng)殖的優(yōu)質(zhì)飼料和人類的綠色保健食品;鼠尾藻(Sargassum thunbergii)的必需氨基酸、不飽和脂肪酸、礦物質(zhì)及微量元素的含量豐富而合理。鼠尾藻還有一定的藥用價值,有軟堅散結(jié)、利尿消腫、消熱化痰的功效等。在北方海區(qū),居民常用鼠尾藻做豬飼料或作為海參人工育苗及成參養(yǎng)殖的飼料;羊棲菜(Hizikia fusiforme)是一種富含營養(yǎng)的食用藻,享有“保健珍品”的美譽,日本稱其為“長壽菜”,羊棲菜中含有豐富的多糖、食物纖維、B簇維生素、褐藻酸、甘露醇及人體必需的礦物質(zhì)和微量元素。

        本研究工作以河北省海洋與水產(chǎn)研究院為依托,介于實驗室控制條件和實際條件分別考察龍須菜、鼠尾藻、羊棲菜三種經(jīng)濟海藻最佳的栽培密度,來實現(xiàn)藻類對海域氮磷營養(yǎng)移除,同時實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會效益的最大化。

        1實驗材料與方法

        1.1實驗材料

        本試驗用的龍須菜、鼠尾藻、羊棲菜均采自河北省秦皇島市北戴河大蒲河口12海里左右。當(dāng)時采集海域的海水平均溫度約為12℃左右,平均鹽度為30‰左右。采集時挑選體型健壯和正常的藻體,并且摘取長勢、長度和健康狀態(tài)相同的海藻(長度一般為30~50 cm左右)。每種藻各摘取25 kg左右,然后分別放人保溫泡沫箱中,加入冰塊低溫保存,帶回養(yǎng)殖實驗室。在實驗車間內(nèi)用鑷子和細(xì)毛刷小心地將三種藻體表面雜草、雜質(zhì)、附著生物去掉(盡量不要傷害藻體),然后用沙濾滅菌后的海水反復(fù)沖洗,洗去藻體上的沙泥。

        采摘來的三種藻類用亞麻繩上吊養(yǎng)在沙濾消毒的循環(huán)海水先進(jìn)行暫養(yǎng)3天,在暫養(yǎng)期間保持海水水溫為18~22℃,光照強度2000~4000 1×左右(室外海域環(huán)境的光照),光周期12 L:12 D,并24 h不間斷地充氣。每天攪拌藻體3~4次使藻體受光均衡。

        1.2實驗設(shè)計

        實驗在河北省東方紅鰭純良種場進(jìn)行,三種藻類均采用苗繩夾苗的吊養(yǎng)方式,栽培在1 000 L培養(yǎng)液中的兩個聚乙烯培養(yǎng)池中(一個缸里栽培藻,一個缸里水泵抽水,再用虹吸管回流,使水體具有一定流速),培養(yǎng)液為過濾自然海水然后進(jìn)行循環(huán)流水培養(yǎng)。并在通風(fēng)的室內(nèi)環(huán)境下溫度控制在18~22℃,光照強度1500 1x左右,光周期12L:12 D。選取龍須菜、鼠尾藻、羊棲菜作為密度實驗的研究對象。自然海水水體中設(shè)置6個不同的密度梯度:0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 kg/m3,每個處理做3個作為平行實驗。共培養(yǎng)15 d后進(jìn)行指標(biāo)測定。

        1.3樣品的采集與測定

        藻類培養(yǎng)15 d后,稱量不同栽培密度下的藻類并進(jìn)行記錄。

        計算相對生長速率,公式如下:

        RGR=[In(Wt-W0)/t]×100%

        式中:Wo為初始藻體的鮮重(g);Wt為培養(yǎng)t時間藻體的鮮重(g);t為試驗培養(yǎng)的時間。

        1.4數(shù)據(jù)分析

        數(shù)據(jù)以SPSSl9.O軟件進(jìn)行單因子方差分析,以P<0.05作為差異顯著水平。

        2實驗結(jié)果與分析

        2.1不同栽培密度下藻類的生長分析

        2.1.1龍須菜的生長情況 如圖1顯示,龍須菜的相對生長速率RGR隨著栽培密度的增加而降低。分析發(fā)現(xiàn)在密度0.5、1.0、1.5、2.0 kg/m3下生長速率沒有顯著性差異(P>0.05),其RGR分別為1.410、1.403、1.444、1.503 g/d。而在2.5、3.0 kg/m3密度培養(yǎng)條件下,龍須菜的相對生長速率RGR分別達(dá)到了1.253 g/d、1.188 g/d,這明顯與2.0 kg/m3密度組之間差異顯著(P<0.05)。所以在密度0.5、1.0、1.5、2.0 kg/m3栽培密度下生長速度最佳。考慮到龍須菜的經(jīng)濟價值,所以要以密度2.0 kg/m3來實現(xiàn)最大產(chǎn)量。

        2.1.2鼠尾藻的生長情況 如圖2顯示,鼠尾藻的相對生長速率RGR隨著栽培密度的增加而降低。分析發(fā)現(xiàn)在密度0.5、1、1.5、2.0、2.5 kg/m。下生長速率沒有顯著性差異(P>0.05),其RGR分另0為0.895、0.971、0.968、0.951、0.996 g/d。而在3 kg/m。密度培養(yǎng)條件下,鼠尾藻的相對生長速率RGR達(dá)到了0.815 g/d,這明顯與2.5kg/m3密度組之間差異顯著(P<0.05)。所以在密度0.5、1、1.5、2、2.5 kg/m3栽培密度下生長速度最佳??紤]到鼠尾藻的經(jīng)濟價值,所以要以密度2.5 kg/m3來實現(xiàn)最大產(chǎn)量。

        2.1.3不同栽培密度下羊棲菜的生長情況

        如圖3顯示,羊棲菜的相對生長速率RGR隨著栽培密度的增加而降低。分析發(fā)現(xiàn)在密度0.5、1、1.5、2.0、2.5 kg/m3下生長速率沒有顯著性差異(P<0.05),其RGR分別為0.795、0.781、0.768、0.761、0.786 g/d。而在3 kg/m3密度培養(yǎng)條件下,羊棲菜的相對生長速率RGR達(dá)到了0.665g/d,這明顯與2.5 kg/m3密度組之間差異顯著(P>0.05)。所以在密度0.5、1、1.5、2、2.5 kg/m。栽培密度下生長速度最佳??紤]到羊棲菜的經(jīng)濟價值,所以要以密度2.5 kg/m3來實現(xiàn)最大產(chǎn)量。

        3實驗討論

        許多科研人員做了大量的研究發(fā)現(xiàn),影響大型海藻對氮、磷營養(yǎng)鹽吸收以及生長生理變化的因素有很多,比如pH、水溫、氮磷比等。栽培密度也作為一種重要生態(tài)因子直接影響著藻類的生長能力、對營養(yǎng)鹽吸收以及生理特性等。

        通過對龍須菜和鼠尾藻的不同密度的栽培實驗顯示,隨著密度的增加相對生長速率呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的狀態(tài),這與HurtadoEl57的研究相似。在本實驗中,隨著培養(yǎng)密度由0.5 kg/m3增加到3.0kg/m3,龍須菜的相對生長速率在0.5、1.0、1.5、2.0 kg/m3密度下其相對生長速率基本一致,而隨著實驗密度的增加,2.5 kg/m3、3.0 kg/m3相對生長速率開始降低,所以龍須菜在2.0 kg/m3密度下得到最佳生長速率和最大生產(chǎn)產(chǎn)量,該密度是龍須菜最適宜栽培密度;鼠尾藻與羊棲菜相對生長速率0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 kg/m3密度下其相對生長速率基本一致,而隨著實驗密度的增加3.0 kg/m。相對生長速率開始降低,所以鼠尾藻與羊棲菜都在2.5 g/L密度下得到最佳生長速率和最大生產(chǎn)產(chǎn)量,該密度是鼠尾藻和羊棲菜最適宜栽培密度。三種藻類隨著培養(yǎng)密度的增加,藻體表面積大使得在有效的時間內(nèi)水體光照強度降低,藻體光合作用不能充分進(jìn)行,從而阻礙藻體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成減少,營養(yǎng)鹽類只能在龍須菜的液泡內(nèi)富集,得不到有效的利用和轉(zhuǎn)化生長就會出現(xiàn)滯待,2006年Mata也做了相關(guān)的研究。Wang et al給出了另一種解釋是,藻體在不同栽培密度下能夠改變培養(yǎng)水體中的pH條件。當(dāng)pH改變的條件下,龍須菜的生長能力就會不同。SvenssonEl83等研究了密度對褐藻黃墨(Ascophyllu mnodosum)的營養(yǎng)鹽吸收特性的影響,研究指出N吸收具有密度依賴效應(yīng)。在本試驗中,培養(yǎng)密度對N吸收和P吸收具有正效應(yīng)。結(jié)果表明,龍須菜的N,P營養(yǎng)鹽吸收也具有密度依賴效應(yīng)。在不同栽培密度下對藻體生理生化的影響都有一定的相關(guān)性,在這方面還需要做大量的實驗去研究,希望能更好地為大型海藻的研究提供科學(xué)指導(dǎo)。

        4結(jié)論

        通過對龍須菜、鼠尾藻、羊棲菜密度栽培實驗的研究分析:龍須菜在2.0 kg/m3栽培密度下具有最大的生產(chǎn)量且具有最佳相對生長速率,再兼顧帶來的經(jīng)濟效益,所以龍須菜在海區(qū)進(jìn)行修復(fù)富營養(yǎng)化水體的栽培密度為2.0 kg/m3;而鼠尾藻與羊棲菜都在2.5 kg/m3具有最大的生產(chǎn)量和最佳相對生長速率。

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