三種大型經(jīng)濟(jì)海藻的栽培密度

徐森　趙振良　孫桂清

摘要：近年來，由于人類的生產(chǎn)活動(dòng)導(dǎo)致了大量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽元素不斷積累，并直接加劇了近海海域富營(yíng)養(yǎng)化的進(jìn)程，富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象頻繁發(fā)生。使得近岸海域海水的富營(yíng)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(yíng)養(yǎng)化，這一觀點(diǎn)已經(jīng)被國(guó)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(shí)驗(yàn)希望為大型經(jīng)濟(jì)藻類應(yīng)用于海域營(yíng)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(guó)海域富營(yíng)養(yǎng)化的嚴(yán)峻背景下帶來經(jīng)濟(jì)效益。

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

人類的發(fā)展是對(duì)資源不斷開發(fā)和利用的一個(gè)過程，幾個(gè)世紀(jì)以來人類都致力于對(duì)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(duì)海洋資源的探索。海洋，一直就被人們稱之為“藍(lán)色的寶庫(kù)”，蘊(yùn)含著巨大的資源和能源?？墒墙鼣?shù)十年來，隨著我國(guó)對(duì)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(duì)海底石油的開發(fā)。導(dǎo)致大量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽元素不斷積累，直接加劇了近海水體富營(yíng)養(yǎng)化的進(jìn)程，使得近海海域富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象不斷加重，對(duì)海洋環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害。

所以，對(duì)海洋環(huán)境生態(tài)的修復(fù)成為了我國(guó)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(dòng)物具有生態(tài)上的互補(bǔ)性，它們能吸收養(yǎng)殖動(dòng)物釋放到水體中多余的營(yíng)養(yǎng)鹽，并轉(zhuǎn)化為具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)品。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過被大型藻類吸收而去除，同時(shí)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(duì)養(yǎng)殖環(huán)境的生物修復(fù)和生態(tài)調(diào)控作用。

本實(shí)驗(yàn)選取生長(zhǎng)環(huán)境相近的經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的龍須菜、鼠尾藻和羊棲菜三種大型經(jīng)濟(jì)海藻作為研究對(duì)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(jià)值，有軟堅(jiān)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(yíng)養(yǎng)的食用藻，享有“保健珍品”的美譽(yù)，日本稱其為“長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)室控制條件和實(shí)際條件分別考察龍須菜、鼠尾藻、羊棲菜三種經(jīng)濟(jì)海藻最佳的栽培密度，來實(shí)現(xiàn)藻類對(duì)海域氮磷營(yíng)養(yǎng)移除，同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的最大化。

1實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

本試驗(yàn)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(shí)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(shí)挑選體型健壯和正常的藻體，并且摘取長(zhǎng)勢(shì)、長(zhǎng)度和健康狀態(tài)相同的海藻（長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)在河北省東方紅鰭純良種場(chǎng)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(gè)聚乙烯培養(yǎng)池中（一個(gè)缸里栽培藻，一個(gè)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象。自然海水水體中設(shè)置6個(gè)不同的密度梯度：0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 kg/m³，每個(gè)處理做3個(gè)作為平行實(shí)驗(yàn)。共培養(yǎng)15 d后進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。

1.3樣品的采集與測(cè)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(jì)算相對(duì)生長(zhǎng)速率，公式如下：

RGR=[In（W_t-W₀）/t]×100%

式中：Wo為初始藻體的鮮重（g）；W_t為培養(yǎng)t時(shí)間藻體的鮮重（g）；t為試驗(yàn)培養(yǎng)的時(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1不同栽培密度下藻類的生長(zhǎng)分析

2.1.1龍須菜的生長(zhǎng)情況 如圖1顯示，龍須菜的相對(duì)生長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)生長(zhǎng)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(zhǎng)速度最佳?？紤]到龍須菜的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，所以要以密度2.0 kg/m³來實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)量。

2.1.2鼠尾藻的生長(zhǎng)情況 如圖2顯示，鼠尾藻的相對(duì)生長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)生長(zhǎng)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(zhǎng)速度最佳?？紤]到鼠尾藻的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，所以要以密度2.5 kg/m³來實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)量。

2.1.3不同栽培密度下羊棲菜的生長(zhǎng)情況

如圖3顯示，羊棲菜的相對(duì)生長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)生長(zhǎng)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(zhǎng)速度最佳?？紤]到羊棲菜的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，所以要以密度2.5 kg/m³來實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)量。

3實(shí)驗(yàn)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(duì)氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽吸收以及生長(zhǎng)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(zhǎng)能力、對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽吸收以及生理特性等。

通過對(duì)龍須菜和鼠尾藻的不同密度的栽培實(shí)驗(yàn)顯示，隨著密度的增加相對(duì)生長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)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(duì)生長(zhǎng)速率在0.5、1.0、1.5、2.0 kg/m³密度下其相對(duì)生長(zhǎng)速率基本一致，而隨著實(shí)驗(yàn)密度的增加，2.5 kg/m³、3.0 kg/m³相對(duì)生長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)生長(zhǎng)速率0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 kg/m³密度下其相對(duì)生長(zhǎng)速率基本一致，而隨著實(shí)驗(yàn)密度的增加3.0 kg/m。相對(duì)生長(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)間內(nèi)水體光照強(qiáng)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(yíng)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(zhǎng)就會(huì)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(zhǎng)能力就會(huì)不同。SvenssonEl83等研究了密度對(duì)褐藻黃墨（Ascophyllu mnodosum）的營(yíng)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(yàn)中，培養(yǎng)密度對(duì)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(yíng)養(yǎng)鹽吸收也具有密度依賴效應(yīng)。在不同栽培密度下對(duì)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(shí)驗(yàn)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(duì)龍須菜、鼠尾藻、羊棲菜密度栽培實(shí)驗(yàn)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(duì)生長(zhǎng)速率，再兼顧帶來的經(jīng)濟(jì)效益，所以龍須菜在海區(qū)進(jìn)行修復(fù)富營(yíng)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(duì)生長(zhǎng)速率。