三沙湾盐田港养殖海域大型海藻生态修复策略研究

发布时间：2017-07-17 13:35

  本文关键词：三沙湾盐田港养殖海域大型海藻生态修复策略研究

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【摘要】：大型海藻是近岸海区重要的初级生产者,种类多、生物量大、生长周期短,通过光合作用吸收水体中营养元素,增加水体中的溶解氧(DO)。在富营养化海域,特别是以N、P营养盐浓度高的条件下,大型海藻细胞可以在短时间内吸收营养盐并转化为自身的组织氮、氨基酸、叶绿素、藻胆蛋白、酶类等存储下来。福建省三沙湾总面积为714 km2,水域开阔,是我国南方典型的近海封闭型海湾,不仅是全国唯一的内湾性大黄鱼产卵场与最大的网箱养殖基地,同时还有大型海藻、贝类和海参等养殖种类。近十年来,三沙海水养殖步伐放缓,从发展的眼光来看待当前海水养殖现状,仍存在诸多不尽合理的问题,快速发展的海水网箱养殖所带来的富营养化负面影响正逐渐凸显。本文针对于我国封闭型海湾水环境质量富营养化和污染严重导致生境退化的实际,选择三沙湾盐田港为研究区域,首先,开展重点区域水环境质量现状调查与退化诊断,评价其对封闭型海湾水环境质量的影响并提出合理化生态养殖建议;其次,以大型海藻龙须菜与海带,根据海域环境特征和养殖现状,进行养殖生态系统生物修复策略研究;第三,建立基于大型海藻栽培生态系统生物修复的封闭海湾水质修复技术,提出修复策略。于2012~2013年对三沙湾盐田港养殖海域表层海水溶解无机碳体系各分量的浓度、pco2和海-气界面co2交换通量进行估算,结果表明盐田港表层海水4个季节的dic、hco3-、co32-和co2浓度分别为955~1957.08μmol/l,905.08~1848.13μmol/l、10.14~124.78μmol/l和11.48~39.78μmol/l,不同季节之间差异极显著(p0.01)。盐田港表层海水中的pco2在一年中的变化范围是391.27~1200.49μatm,海-气界面co2交换通量全年的范围在0.25~6.93μmol/(m2·d)之间,表现为大气co2的弱源。沉积物中有机氮(tn)、总磷(tp)和有机碳(oc)含量差异显著(p0.05),tn和tp含量4季变化范围分别是0.15~1.39g/kg和0.11~1.08g/kg,平均值分别为(0.89±0.36)g/kg和(0.56±0.26)g/kg。oc含量在1.00~14.71g/kg之间,平均值为(8.26±3.78)g/kg。各站位沉积物中tn污染指数4季变化范围为0.25~2.53,4季超标率分别为67%、81%、80%和90%;各站位tp污染指数4季变化范围为0.18~2.63,4个季节超标率分别为35%、80%、40%和51%;各季节oc含量均未超标;oc/n原子比全年变化范围在8.4~10.3之间,平均值为8.9±0.6。三沙湾盐田港海域共发现浮游植物6门147种,含变种(属)。整个调查期间以硅藻门种类数量最多,共有115种,占种类总数的78.23%;其次是甲藻门,22种,占总数的14.97%;各站位细胞丰度周年变化范围为1.97×104-3.99×104cell/l,年平均值是2.88×104cell/l。浮游植物的多样性指数(h’)变化范围在0.309-4.240之间,个各站位全年平均值为2.370。1.三沙湾盐田港海水养殖海域现状调查2.龙须菜对三沙湾盐田港养殖海域生物修复能力研究在龙须菜-小黄鱼养殖系统中,龙须菜的栽培对提高水体中的do有着明显的改善作用(p0.05),水体中do变化范围在(5.92±0.36-7.85±0.08)mg/l之间,平均值为(7.12±0.23)mg/l;龙须菜修复区的din和dip均显著低于小黄鱼单养区(p0.01)。龙须菜修复一区和修复二区din含量分别为(0.675±0.047)mg/l、(0.595±0.094)mg/l和(0.549±0.128)mg/l,修复二区平均修复效率最高,为18.7%,修复一区的din去除率为11.8%;对于dip,监测期间,3个功能区的平均值分别为(0.131±0.007)mg/l、(0.118±0.014)mg/l和(0.117±0.012)mg/l,对dip的去除率分别为10.4%和10.8%。在龙须菜-长牡蛎养殖系统中,实验结束时修复一区和修复二区的龙须菜特定生长率为4.52%/d和4.11%/d,而下游大规模特定生长率最小,平均为3.66%/d;一个月之后长牡蛎长、宽、高分别增加了0.3cm、0.4cm和0.5cm;根据方差分析结果显示,不同功能区之间的din和dip含量差异极显著(p0.01),两个修复区的营养盐含量显著低于牡蛎单养区,龙须菜修复一区和二区对din去除率最大值为25.1%和32.4%;两个修复区的dip平均去除效率为11.1%和16.3%。3.海带对三沙湾盐田港养殖海域生物修复能力的研究在海带-小黄鱼养殖系统中,小黄鱼单养区、海带修复一区和修复二区水体中的do平均值分别为(6.11±0.19)mg/l、(7.06±0.20)mg/l和(6.98±0.22)mg/l,海带的栽培对提高水体中的do有明显作用;两个海带修复区水体中的tn含量平均值分别为(0.782±0.084)mg/l和(0.780±0.077)mg/l,对tn的去除效率基本相同,为12.3%;网箱单养区tp平均含量最高,为(0.149±0.014)mg/l,海带修复一区对tp的平均去除率最高,为26.6%,修复二区水体中tp含量平均值为(0.116±0.009)mg/l,去除率为22.5%;根据方差结果显示,海带对鱼-藻养殖系统中din的修复效率极显著(p0.01),最高去除率分别为36.7%和47.4%;对dip的修复效率显著(p0.05),海带在2个修复区的修复效率最高去除率分别为28.6%和41.1%。监测期间,修复区海带特定生长率分别为3.6%和3.8%,高于下游对照区的特定生长率3.2%,在综合养殖系统中海带的收获量高于海带单养时的产量。在海带-长牡蛎养殖系统中,按照功能区的特征可以划分为牡蛎单养区、海带修复一区、修复二区和海带-牡蛎混养区。监测期间,海带对贝-藻养殖系统中din和dip的修复效率极显著(p0.01),整个监测期间,海带修复二区水体中的din平均含量为(0.637±0.121)mg/l,去除率为29.1%,栽培密度较小的修复一区为(0.651±0.079)mg/l,平均去除率为27.5%,贝-藻混养区水体中din平均含量为(0.650±0.092)mg/l,去除率为27.7%;相对于牡蛎单养区,贝-藻混养区对水体中dip的去除率最大,为33.5%,而海带修复一区和二区的dip去除率为24.9%和19.1%。4.大型海藻对三沙湾海水养殖海域的修复策略三沙湾养殖海域根据季节的变化,轮换栽培龙须菜和海带,每年5-7月和9-12月主要挂养龙须菜,而从12月开始到翌年的5月养殖海带,仅在水温比较高的8月份,无大规模海藻栽培。根据本文研究,三沙湾盐田港是一个氮过剩的系统。海带体内组织氮含量在1.34%~2.06%之间,每亩产量鲜重约为3.88吨,以干湿比1:7计算,每亩海带干重为0.55吨。通过推算,每100个大黄鱼网箱养殖需要栽培龙须菜48.7亩(每亩1000米苗绳),需要海带养殖量为112.1亩。现今,整个三沙湾大型海藻养殖面积为3290hm2,即49350亩,而网箱约有21万口。因此,还需扩大龙须菜栽培面积1.24倍、海带栽培面积2.38倍才能实现氮的收支平衡。
【关键词】：封闭海湾 富营养化 大型海藻 网箱养殖 生态修复
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X55;X171.4
【目录】：

• 摘要6-11
• ABSTRACT11-18
• 第一章 引言 我国近岸海水养殖富营养化状况和修复策略18-25
• 1.1 我国近岸海水养殖业的发展和面临的问题18-20
• 1.1.1 我国近岸海水养殖业发展现状和经济效益18-19
• 1.1.2 我国近岸海水养殖业面临的污染问题19-20
• 1.2 大型海藻在治理水体富营养化及养殖中的作用与优势20-22
• 1.2.1 大型海藻对近岸海域生态修复优势与能力20-21
• 1.2.2 大型海藻在养殖业中的应用21-22
• 1.3 研究依据22-25
• 1.3.1 三沙湾养殖海域现状22-23
• 1.3.2 存在的问题23-24
• 1.3.3 本文研究目的和内容24-25
• 第二章 三沙湾盐田港海水养殖海域现状调查25-60
• 2.1 三沙湾盐田港海水养殖海域海-气界面CO2交换通量的时空变化25-36
• 2.1.1 材料与方法25-28
• 2.1.2 结果28-34
• 2.1.3 讨论34-36
• 2.2 三沙湾盐田港养殖海域沉积物中的有机碳、氮和磷36-46
• 2.2.1 材料与方法37-39
• 2.2.2 结果39-44
• 2.2.3 讨论44-46
• 2.2.4 结论46
• 2.3 盐田港养殖海域浮游植物种类组成与对环境因子的相应46-60
• 2.3.1 材料与方法47-49
• 2.3.2 结果49-57
• 2.3.3 讨论57-60
• 第三章 龙须菜对三沙湾盐田港养殖海域生物修复能力研究60-78
• 3.1 龙须菜在鱼-藻养殖系统中生物修复功能的研究60-69
• 3.1.1 材料与方法60-63
• 3.1.2 结果63-68
• 3.1.3 讨论68-69
• 3.2 龙须菜在贝-藻养殖系统中生物修复能力的研究69-78
• 3.2.1 材料与方法69-71
• 3.2.2 结果71-76
• 3.2.3 讨论76-78
• 第四章 海带对三沙湾盐田港养殖海域生物修复能力的研究78-95
• 4.1 海带在鱼-藻养殖系统中生物修复功能的研究78-88
• 4.1.2 结果82-87
• 4.1.3 讨论87-88
• 4.2 海带在贝-藻养殖系统中生物修复功能的研究88-95
• 4.2.1 材料与方法89-91
• 4.2.2 结果91-94
• 4.2.3 结论94-95
• 第五章 大型海藻对三沙湾海水养殖海域的修复策略95-114
• 5.1 龙须菜对封闭海湾生境修复能力的研究95-101
• 5.1.1 材料与方法95-97
• 5.1.2 结果97-101
• 5.2 海带对封闭海湾生境修复能力的研究101-106
• 5.2.1 材料与方法101-102
• 5.2.2 结果102-105
• 5.2.3 讨论105-106
• 5.3 三沙湾富营养化养殖海域生物修复策略106-114
• 5.3.1 材料与方法107-110
• 5.3.2 结果110-112
• 5.3.3 讨论112-114
• 参考文献114-124
• 硕士研究生期间研究成果124-125
• 致谢125-126

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本文编号：553877