桑溝灣海帶標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式的優(yōu)勢探析*

房景輝 蔣增杰 藺 凡 高亞平 方建光 張 鵬 郭智俐 杜美榮 孟 珊,3

桑溝灣海帶標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式的優(yōu)勢探析*

房景輝1①蔣增杰1藺 凡1高亞平1方建光1張 鵬2郭智俐2杜美榮1孟 珊1,3

(1. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室海洋漁業(yè)科學(xué)與食物產(chǎn)出過程功能實(shí)驗(yàn)室 青島 266071；2. 山東大學(xué)(威海)海洋學(xué)院 威海 264209；3. 上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院 上海 201306)

針對桑溝灣養(yǎng)殖海區(qū)海帶()的超容量養(yǎng)殖現(xiàn)象，研究了該海區(qū)中標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式和傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式的海帶生長差異。結(jié)果顯示，在標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式下，海帶長、寬、平均厚度、濕重、投影面積和特定生長率均高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，單棵海帶重量顯著提高，且海帶的碳、氮和蛋白質(zhì)含量明顯高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，海帶品質(zhì)大大提升。養(yǎng)殖后期，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖海區(qū)養(yǎng)殖海帶垂直投影面積之和與對應(yīng)養(yǎng)殖海區(qū)面積之比為6.33，而傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式的比值為9.15；標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖海區(qū)海帶所處水層下方的光照強(qiáng)度顯著高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖區(qū)，海帶所處水層的海流流速也高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖區(qū)。研究表明，桑溝灣海帶標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式使海帶養(yǎng)殖密度降低，海帶生長速度和品質(zhì)均得以提高；在標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式下，海帶重疊較小，接受的光照比傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式充足；較快的海流使標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖海區(qū)營養(yǎng)鹽更新速度更快，這兩方面可能是導(dǎo)致2種養(yǎng)殖模式下海帶生長和品質(zhì)產(chǎn)生差異的原因。

海帶；標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖；養(yǎng)殖容量；生長；桑溝灣

桑溝灣位于山東半島東部，平均水深約8 m，總面積約為13333 hm2，是我國著名的水產(chǎn)養(yǎng)殖海灣，也是我國重要的海帶()養(yǎng)殖海域。自20世紀(jì)60年代末開始，桑溝灣便開始進(jìn)行海帶養(yǎng)殖，隨后貽貝、扇貝和牡蠣養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展起來，與海帶養(yǎng)殖業(yè)一同成為桑溝灣水產(chǎn)養(yǎng)殖的主要養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)，但海帶養(yǎng)殖仍處于主體地位(方建光等, 1996)。多年來，為滿足國內(nèi)外的市場需求，該海灣筏式養(yǎng)殖面積不斷擴(kuò)大，養(yǎng)殖范圍已擴(kuò)展到灣外20 m水深處，同時(shí)，養(yǎng)殖密度居高不下。由于海灣半封閉的特點(diǎn)，大面積筏式養(yǎng)殖限制了水流交換，水交換速率下降(何宇晴等, 2016)，灣內(nèi)營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生改變，磷成為海帶生長的限制性營養(yǎng)鹽(劉慧, 2002; 李瑞環(huán), 2014; 徐東會(huì)等, 2017)。

海洋科學(xué)中應(yīng)用容納量的概念始于20世紀(jì)30年代，養(yǎng)殖容量是容納量概念應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的一個(gè)生態(tài)學(xué)特例(唐啟升, 1996)，為單位水體內(nèi)在保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源和保證應(yīng)有效益各方面都符合可持續(xù)發(fā)展基本要求的最大養(yǎng)殖量(方建光等, 1996; 董雙林等, 1998)。20世紀(jì)90年代中期，方建光等(1996)評估了桑溝灣海帶養(yǎng)殖容量，顯示灣內(nèi)海帶單位養(yǎng)殖量已經(jīng)超過理論養(yǎng)殖量。而當(dāng)前該灣海帶的養(yǎng)殖規(guī)模已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)時(shí)，超容量養(yǎng)殖現(xiàn)象加劇(史潔, 2009)，導(dǎo)致海帶養(yǎng)殖問題頻發(fā)、勞動(dòng)力成本高、綜合經(jīng)濟(jì)效益低、產(chǎn)品質(zhì)量差，不利于該灣海帶養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

桑溝灣海帶的傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式主要根據(jù)養(yǎng)殖從業(yè)者的經(jīng)驗(yàn)確定，已沿用多年。該模式筏架間距較小，海帶養(yǎng)殖密度較大，參數(shù)設(shè)置不能根據(jù)桑溝灣環(huán)境條件的變化做出改變。針對桑溝灣海帶養(yǎng)殖存在的問題，本課題組構(gòu)建了海帶筏式養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)化模式與技術(shù)方案。經(jīng)過2015~2016、2016~2017年的養(yǎng)殖示范，養(yǎng)殖效果突出，大大降低了海帶養(yǎng)殖的勞動(dòng)力、物資成本，產(chǎn)品品質(zhì)顯著提高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。在桑溝灣超容量養(yǎng)殖海區(qū)進(jìn)行海帶養(yǎng)殖，標(biāo)準(zhǔn)化與傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式相比效果迥異，針對這一現(xiàn)象，課題組在2017~2018年再次實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖示范，建立標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖示范區(qū)，以毗鄰的傳統(tǒng)養(yǎng)殖區(qū)為對照，比較養(yǎng)殖周期內(nèi)2種養(yǎng)殖方式海帶的生長情況；通過測定海帶的投影面積、海帶所處深度的光照強(qiáng)度、養(yǎng)殖區(qū)海流流速等指標(biāo)，分析2種不同養(yǎng)殖模式條件下海帶生長差異的原因，初步探究超容量養(yǎng)殖條件下的海帶生長差異機(jī)制，為海帶筏式養(yǎng)殖提供技術(shù)支撐和參考資料。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)海域與筏架布局

實(shí)驗(yàn)海域選擇在桑溝灣南側(cè)的東楮島養(yǎng)殖海域，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖區(qū)40 hm2，對照養(yǎng)殖海區(qū)40 hm2，2個(gè)養(yǎng)殖區(qū)相距約50 m。

將筏架間距由傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式的4.7 m增大到5.3 m；改變了浮漂顏色并增大了浮漂規(guī)格，將原來的黑色28 cm直徑的浮漂改為橘紅色直徑為30 cm的浮漂，減少了每條筏架放置的浮漂數(shù)量；使用“八字扣”固定海帶苗繩，方便海帶苗投放和收獲；標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式海帶繩間距約1.15 m，傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式海帶繩間距約為0.85 m；每條長度約100 m的筏架，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式海帶繩約87繩，傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式海帶繩數(shù)量約115繩；標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式海帶每繩32棵，傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式每繩海帶35棵。通過計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式海帶的密度降低為傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式的62.9%。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)養(yǎng)殖區(qū)與標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖區(qū)的海帶樣品，從掛苗到收獲共采集5次，分別為2017年12月20日、 2018年1月19日、2018年3月2日、2018年4月12日和2018年4月26日，分別在傳統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)化海帶養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取采樣點(diǎn)，從海帶苗繩靠綆繩一端向內(nèi)連續(xù)采集8~10棵。現(xiàn)場測量并記錄長、寬、濕重、垂直投影面積等。第1、2次取樣由于海帶較小，整棵帶回實(shí)驗(yàn)室冷凍保存、分析；實(shí)驗(yàn)后期，因?yàn)楹л^大，每棵海帶從假根部往上分下、中、上3段等重取樣合計(jì)300~500 g，帶回實(shí)驗(yàn)室冷凍保存、分析。

海帶養(yǎng)殖后期，于2018年2月10日~4月12日，在傳統(tǒng)養(yǎng)殖區(qū)與標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖區(qū)中心位置各懸掛自容式溫度照度計(jì)(HOBO, UA-002-64, 美國)3臺(tái)，懸掛于海帶苗繩靠綆繩一端下方70 cm深處，設(shè)置每15 min記錄1次光照強(qiáng)度，用于測定透過海帶養(yǎng)殖水層的光照強(qiáng)度。海帶養(yǎng)殖后期(2018年4月12日~5月9日)，在2個(gè)養(yǎng)殖海區(qū)各投放1臺(tái)ADCP(Nortek, Aquadopp Profiler 1 MHz, 挪威)測定養(yǎng)殖區(qū)剖面海流，測定1個(gè)潮周期。

1.3 樣品分析與測定

1.3.1 海帶垂直投影面積測定 本研究建立了海帶垂直投影面積計(jì)算方法，將每棵海帶樣品平鋪于1.5 m×1.5 m的白板上，用相機(jī)在白板中心上方約2.5 m處垂直向下拍照，使用Adobe Photoshop CS6軟件進(jìn)行圖片分析，計(jì)算海帶的垂直投影面積。

1.3.2 海帶含水率與碳、氮含量測定 在70℃條件下，使用電熱鼓風(fēng)干燥箱將海帶樣品烘干至恒重，使用電子天平稱量干重。使用研磨機(jī)將海帶研磨成粉末，密封保存，并使用元素分析儀(Elementer Vario EL Ⅲ)分析其碳、氮含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

1.4.1 特定生長率 本實(shí)驗(yàn)分5個(gè)階段計(jì)算海帶特定生長率(Specific growth rate, SGR, %/d)，2017年12月20日~2018年1月19日、2018年1月19日~ 3月2日、2018年3月2日~4月12日、2018年4月12日~26日和2017年12月20日~2018年4月26日的SGR分別記為SGR、SGR、SGR、SGR、SGR。特定生長率計(jì)算如下：

式中，W為階段海帶末重(g)，W為階段海帶初重(g)，為階段養(yǎng)殖天數(shù)。

1.4.2 單位面積內(nèi)海帶垂直投影面積與養(yǎng)殖海區(qū)面積比()

1.4.3 海帶平均厚度 定義海帶體積與海帶垂直投影面積的比為海帶平均厚度：

式中，為海帶厚度(cm)，為海帶濕重(g)，以排水法測定的為海帶密度(g/cm3)，為海帶垂直投影面積(cm2)。標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖海帶厚度與傳統(tǒng)養(yǎng)殖海帶厚度差異百分比()為：

式中，為海帶厚度差異百分比(%)，標(biāo)準(zhǔn)化為標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式下的海帶厚度(cm)，傳統(tǒng)為傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式下的海帶厚度(cm)。

1.4.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 使用Excel 2010軟件對海帶垂直投影面積與濕重關(guān)系進(jìn)行曲線擬合，將2018年2月8日~4月11日標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖區(qū)與傳統(tǒng)養(yǎng)殖區(qū)每天的光照強(qiáng)度進(jìn)行累計(jì)，分別對3個(gè)測量點(diǎn)的日累計(jì)光照強(qiáng)度取均數(shù)做折線圖進(jìn)行比較。使用SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式海帶長、寬、濕重、投影面積、含水率、碳含量、氮含量、光照強(qiáng)度差異使用獨(dú)立樣本檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析；海帶垂直投影面積與濕重關(guān)系使用回歸分析進(jìn)行曲線估計(jì)。

2 結(jié)果

2.1 特定生長率

從整個(gè)過程來看，與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式的海帶相比，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式海帶的生長指標(biāo)多數(shù)較高(表1)。至2018年4月12日，標(biāo)準(zhǔn)化與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式下海帶的長、寬和濕重均差異顯著(<0.05)，至2018年4月26日，雖然2種養(yǎng)殖模式海帶生長差異減小，但標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖海帶的各項(xiàng)生長指標(biāo)仍大于傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式。

標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式下的SGR和SGR高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式下的SGR和SGR高于標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式。從整個(gè)養(yǎng)殖周期來看，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式的SGR略高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式(表2)。

2.2 垂直投影面積

2種養(yǎng)殖模式的海帶垂直投影面積變化趨勢與生長指標(biāo)相似，到2018年4月12日，標(biāo)準(zhǔn)化與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式下的垂直投影面積差異顯著(<0.05)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式的海帶垂直投影面積仍然較大(表1)。

表1 標(biāo)準(zhǔn)化與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式下海帶長、寬、濕重和垂直投影面積(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)

Tab.1 Length, width, wet weight, vertical projection area of kelp under standard and traditional long line culture (Mean±SD)

注：不同字母表示相同時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式的相應(yīng)指標(biāo)存在顯著性差異(<0.05)。下同

Note: Data with different letters were significantly different between standard and traditional modes at the same time (<0.05). The same as below

在標(biāo)準(zhǔn)化和傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式下，海帶垂直投影面積與濕重均呈現(xiàn)顯著的線性關(guān)系(標(biāo)準(zhǔn)化：2=0.95,<0.01; 傳統(tǒng)：2=0.95，<0.01; 圖1)。由公式(2)可得，至2018年4月26日，傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式下單位養(yǎng)殖面積內(nèi)海帶垂直投影總面積是養(yǎng)殖海區(qū)面積的9.15倍，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式下的海帶投影總面積是養(yǎng)殖海區(qū)面積的6.33倍，傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式下的海帶垂直投影總面積顯著高于標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式(<0.05)。

表2 標(biāo)準(zhǔn)化和傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式不同生長階段海帶的特定生長率(%/d)

Tab.2 Comparison of specific growth rate (SGR, %/d) of kelp at different stages between standard and traditional long line culture

注：表中SGR為2017年12月20日~2018年4月26日期間(整個(gè)實(shí)驗(yàn)期)的特定生長率。SGR為2017年12月20日~2018年1月19日期間的特定生長率，SGR為2018年1月19日~3月2日期間的特定生長率，SGR為2018年3月2日~4月12日期間的特定生長率，SGR為2018年4月12日~26日期間的特定生長率

Note: SGRstands for the specific growth rate (SGR) of 2017.12.20~2018.4.26. SGRstands for the SGR of 2017.12.20~2018.1.19. SGRstands for the SGR of 2018.1.19~3.2. SGRstands for the SGR of 2018.3.2~4.12. SGRstands for the SGR of 2018.4.12~26

圖1 標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式下的海帶濕重與垂直投影面積的線性回歸關(guān)系

圖2 傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式下的海帶濕重與垂直投影面積的線性回歸關(guān)系

2.3 藻體成分組成

2.3.1 水分 2018年1月19日和3月2日，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式下的海帶含水率分別為91.9%和89.1%，傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式下分別為93.3%和90.4%；2018年4月12日和4月26日，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式下的海帶含水率分別為89.6%和89.6%，傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式下分別為89.3%和88.5%。養(yǎng)殖前期，傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式的海帶含水率略高，而養(yǎng)殖后期，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式的海帶含水率略高，但不同時(shí)期2種模式養(yǎng)殖海帶的含水率差異均不顯著(>0.05)。

2.3.2 碳、氮和蛋白質(zhì)含量 從表3可以看出，2018年3月2日標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式海帶氮和蛋白質(zhì)含量略低于傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，其他采樣時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式海帶的氮和蛋白質(zhì)含量均略高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，至4月26日，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式海帶的氮和蛋白質(zhì)含量比傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式高16.1% (<0.05)。

2.4 光照強(qiáng)度

在2個(gè)養(yǎng)殖海區(qū)的3個(gè)照度計(jì)監(jiān)測的約12000個(gè)光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)中，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖海區(qū)有354個(gè)數(shù)據(jù)超過8000 lx，211個(gè)數(shù)據(jù)超過10000 lx，105個(gè)數(shù)據(jù)超過12000 lx，55個(gè)數(shù)據(jù)超過14000 lx，只有1個(gè)數(shù)據(jù)超過22000 lx；而在傳統(tǒng)養(yǎng)殖海區(qū)僅有5個(gè)數(shù)據(jù)超過8000 lx，1個(gè)數(shù)據(jù)超過14000 lx。從圖3可以看出，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖海區(qū)日累計(jì)光照強(qiáng)度明顯大于傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式。在整個(gè)監(jiān)測時(shí)段內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖海區(qū)3個(gè)照度計(jì)平均日累計(jì)光照強(qiáng)度總和為4422370 lx，傳統(tǒng)養(yǎng)殖海區(qū)3個(gè)照度計(jì)平均日累計(jì)光照強(qiáng)度總和僅為2146402 lx，相差1倍以上。

表3 標(biāo)準(zhǔn)化和傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式不同生長階段海帶的碳、氮和蛋白質(zhì)含量(%)(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)

Tab.3 Carbon, nitrogen and protein contents in kelp at different stages under standard and traditional long line culture (%) (Mean±SD)

圖3 標(biāo)準(zhǔn)化與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式日累計(jì)光照強(qiáng)度

2.5 海流流速

原計(jì)劃測定2個(gè)養(yǎng)殖海區(qū)同一潮周期的海流流速，由于儀器故障所獲數(shù)據(jù)僅能比較大潮期4 d (4月26~29日)的海流流速。結(jié)果顯示，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖海區(qū)海帶所處水層海流平均流速為13.8 cm/s，而傳統(tǒng)養(yǎng)殖海區(qū)為11.5 cm/s，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖海區(qū)比傳統(tǒng)養(yǎng)殖海區(qū)快20.0% (圖4)。從圖5可以看出，傳統(tǒng)養(yǎng)殖海區(qū)海流流速多處于0.4 m/s以內(nèi)，而標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖海區(qū)海流流速在0.2~0.6 m/s范圍內(nèi)，出現(xiàn)頻率明顯高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖海區(qū)。

圖4 不同養(yǎng)殖模式海帶所處水層的海流流速

圖5 不同養(yǎng)殖模式海帶所處水層的海流流速分布

3 討論

3.1 不同養(yǎng)殖模式海帶生長差異原因分析

研究表明，影響海帶生長的因素較多，諸多因素中溫度、光照、營養(yǎng)鹽、海流流速等與海帶的生長關(guān)系尤為密切(吳榮軍等, 2009)。海帶生長最適溫度為10℃~20℃，溫度低于10℃或高于20℃時(shí)，海帶生長滯緩(張起信, 1994)。桑溝灣灣口溫度低于灣內(nèi)溫度，春季表層平均水溫為14.76℃，夏季為24.02℃，秋季為17.90℃，冬季為5.61℃(劉慧, 2002)，秋、冬和春季是海帶生長的主要時(shí)期，除冬季水溫偏低外，其余時(shí)段均處于海帶的生長期，且溫度的差異不是影響海帶產(chǎn)量的決定性因素(李愛杰等, 1986)。為減少溫度差異對研究結(jié)果的影響，本研究標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖海區(qū)與傳統(tǒng)養(yǎng)殖海區(qū)相鄰約50 m，2個(gè)區(qū)域海帶所處水層的溫度無顯著差異。因此，溫度不是導(dǎo)致本研究2種養(yǎng)殖模式海帶產(chǎn)生生長差異的原因。

光照強(qiáng)度可影響海帶的生長，處于厚成期、成熟期、衰老期的海帶光照強(qiáng)度控制在14000~22000 lx之間最為適宜(張起信, 1994)，特別是在厚成期，海帶對光照的需求較大。但是，過高的光照強(qiáng)度也會(huì)對大型藻類生長產(chǎn)生脅迫作用，造成生長減緩(張清芳等, 2017; 梁洲瑞等, 2011)。本研究中，在養(yǎng)殖中后期，經(jīng)2個(gè)多月光照強(qiáng)度監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，海帶養(yǎng)殖水層光照強(qiáng)度極少超過22000 lx，不存在強(qiáng)光脅迫的問題。而光照強(qiáng)度不足卻是傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式存在的明顯問題，該模式中海帶所處水層的光照強(qiáng)度很少超過8000 lx。經(jīng)過對海帶垂直投影面積測算，海帶垂直投影總面積與筏架面積的比例越大，說明海帶重疊面積越大，海帶相互遮擋陽光越嚴(yán)重。本研究光照強(qiáng)度測量數(shù)據(jù)顯示，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式下的海帶所處水層的光照強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，且從2種養(yǎng)殖模式下總投影面積與筏架總面積的比例關(guān)系對比中可知，傳統(tǒng)養(yǎng)殖與標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖中海帶接受光照強(qiáng)度的差異是導(dǎo)致其生長出現(xiàn)顯著差異的重要因素。

以N、P、Si、Fe、Mn為重要限制元素的營養(yǎng)鹽是限制海帶生長的重要因素(劉慧, 2002)，充足的營養(yǎng)鹽等生源要素是保障大型藻類生長的必要條件，在營養(yǎng)鹽限制的條件下，其更新速度或者說海流流速可能會(huì)對海帶生長產(chǎn)生重要影響(張定民等, 1986)。從海流數(shù)據(jù)可以看出，2種養(yǎng)殖模式的養(yǎng)殖海帶所處水層海流流速存在明顯差異，傳統(tǒng)養(yǎng)殖區(qū)營養(yǎng)鹽更新要比標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖區(qū)慢。另外，海流流速?zèng)Q定了海帶在水層中所處的位置及方向，較快的流速可以使海帶處于較淺水層，并處于平鋪狀態(tài)，能夠較好地接受光照。本研究結(jié)果與張定民等(1986)的研究結(jié)果相似，該研究發(fā)現(xiàn)，海流流速53 cm/s(監(jiān)測點(diǎn)的最大流速)是海帶生長的最佳流速，當(dāng)流速小于53 cm/s時(shí)，海帶生長速度隨著流速減小而降低。本研究中，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖海區(qū)海帶所處水層最大海流流速均在65 cm/s以內(nèi)，而傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式海區(qū)海帶所處水層最大海流流速均在45 cm/s以內(nèi)。因此，不同養(yǎng)殖模式海帶所處水層的海流流速差異也是造成海帶生長差別的重要因素。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化海帶養(yǎng)殖模式優(yōu)勢分析

本研究通過測量對比筏式養(yǎng)殖海帶標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式生長參數(shù)(長、寬、平均厚度、濕重等)發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式的海帶特定生長率略高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖海區(qū)海帶規(guī)格顯著高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式海區(qū)，且從含水率可以看出，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式海帶成熟度不如傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，前者具有更長的生長期，收獲時(shí)的規(guī)格更大。從碳、氮組成來看，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式下的海帶碳、氮元素的含量均高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，說明標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式下的海帶蛋白質(zhì)含量顯著提高，海帶品質(zhì)提高。因此，與常規(guī)養(yǎng)殖方式相比，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖區(qū)海帶的養(yǎng)殖密度降低了30%以上，單位養(yǎng)殖海區(qū)耗費(fèi)的養(yǎng)殖物資顯著降低，同時(shí)，降低了勞動(dòng)力投入和成本；養(yǎng)殖的海帶產(chǎn)品品質(zhì)顯著提高，干海帶產(chǎn)品價(jià)格要比傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式下的干海帶平均價(jià)格高，綜合以上因素，標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式所帶來的綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。

Dong SL, Li DS, Pan KH. On the carrying capacity of mariculture. Journal of Ocean University of Qingdao (Natural Science), 1998, 28(2): 86–91 [董雙林, 李德尚, 潘克厚. 論海水養(yǎng)殖的養(yǎng)殖容量. 青島海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 1998, 28(2): 86–91]

Fang JG, Sun HL, Kuang SH,. Assessing the carrying capacity of Sanggou Bay for culture of kelp. Marine Fisheries Research, 1996, 17(2): 7–17 [方建光, 孫慧玲, 匡世煥, 等. 桑溝灣海帶養(yǎng)殖容量的研究. 海洋水產(chǎn)研究, 1996, 17(2): 7–17]

Fang JG, Sun HL, Kuang SH,. Mariculture status and optimizing measurements for the culture of scallopand kelpin Sanggou Bay. Marine Fisheries Research, 1996, 17(2): 95–102 [方建光, 孫慧玲, 匡世煥, 等. 桑溝灣海水養(yǎng)殖現(xiàn)狀評估及優(yōu)化措施. 海洋水產(chǎn)研究, 1996, 17(2): 95–102]

He YQ, Huang DJ, Zeng DY,. Effect of suspended kelp culture on vertical structure of tidal current in Sanggou Bay, China. Journal of Marine Science, 2016, 34(4): 20–27 [何宇晴, 黃大吉, 曾定勇, 等. 桑溝灣筏式海帶養(yǎng)殖對潮流垂直結(jié)構(gòu)的影響. 海洋學(xué)研究, 2016, 34(4): 20–27]

Li AJ, Sun ST. Studies on the seasonal variations in some chemical components and the catalase activity ofaresch. Journal of Fisheries of China, 1986(4): 128–133 [李愛杰, 孫守田. 海帶若干化學(xué)成分及過氧化氫酶活力的季節(jié)變化的研究. 水產(chǎn)學(xué)報(bào), 1986(4): 128–133]

Li RH. Nutrient dynamics under the impact of eco-aquaculture – A case study in Sanggou Bay. Master′s Thesis of Ocean University of China, 2014 [李瑞環(huán). 生態(tài)養(yǎng)殖活動(dòng)下營養(yǎng)鹽動(dòng)力學(xué)研究—以桑溝灣為例. 中國海洋大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文, 2014]

Liang ZR, Wang FJ, Sun XT,. Effects of light intensity, temperature and salinity on newborn branches ofevaluated with chlorophyll fluorescence assay. Marine Sciences, 2011, 35(12): 21–27 [梁洲瑞, 王飛久, 孫修濤, 等. 利用葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)揭示光照、溫度和鹽度對鼠尾藻嫩芽的影響. 海洋科學(xué), 2011, 35(12): 21–27]

Liu H. Studies on limiting nutrients of Laizhou Bay and Sanggou Bay. Master′s Thesis of Ocean University of China, 2002 [劉慧. 萊州灣和桑溝灣限制性營養(yǎng)鹽的研究. 中國海洋大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文, 2002]

Shi J. Numerical study on the influences of physical processes on the aquaculture carrying capacity in a semi-enclosed bay. Master′s Thesis of Ocean University of China, 2009 [史潔. 物理過程對半封閉海灣養(yǎng)殖容量影響的數(shù)值研究. 中國海洋大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文, 2009]

Tang QS. On the carrying capacity and its study. Marine Fisheries Research, 1996, 17(2): 1–6 [唐啟升. 關(guān)于容納量及其研究. 海洋水產(chǎn)研究, 1996, 17(2): 1–6]

Wu RJ, Zhang XL, Zhu MY,. A model for the growth of haidai () in aquaculture. China Fisheries, Marine Science Bulletin, 2009, 28(2): 34–40 [吳榮軍, 張學(xué)雷, 朱明遠(yuǎn), 等. 養(yǎng)殖海帶的生長模型研究. 海洋通報(bào), 2009, 28(2):34–40]

Xu DH, Chen BJ, Jiang T,. Temporal and spatial variation characteristics of water nutrients and eutrophication evaluation in aquaculture water areas of Sanggou Bay. Progress in Fishery Sciences, 2017, 38(3): 1–11 [徐東會(huì), 陳碧鵑, 江濤, 等. 桑溝灣養(yǎng)殖海域營養(yǎng)鹽時(shí)空分布特征及富營養(yǎng)化評價(jià). 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展, 2017, 38(3): 1–11]

Zhang DM, Miao GR, Yang QM. Research on the relationship between the coastal current andraising. An experiment of comparision between the current speed andgrowth. Journal of Shandong College of Oceanology, 1986, 16(4): 180–186 [張定民, 繆國榮, 楊清明. 沿岸流與海帶養(yǎng)殖關(guān)系的研究Ⅱ、流速對海帶生長的影響. 山東海洋學(xué)院學(xué)報(bào), 1986, 16(4): 180–186]

Zhang QF, Feng YQ, Wen JY,. The effects of light intensity and nitrogen on the physiology of the red macroalgae. Journal of Fishery Sciences of China, 2017, 24(5): 1065–1071 [張清芳, 馮穎琪, 溫金燕, 等. 光照強(qiáng)度和氮營養(yǎng)鹽濃度對龍須菜生理代謝的影響. 中國水產(chǎn)科學(xué), 2017, 24(5): 1065–1071]

Zhang QX. The relationship between growth and light of kelp. China Fisheries, 1994(6): 34–35 [張起信. 海帶生長與光照的關(guān)系. 中國水產(chǎn), 1994(6): 34–35]

Analysis on the Advantages of Standard Kelp Long Line Culture in Sanggou Bay

FANG Jinghui1①, JIANG Zengjie1, LIN Fan1, GAO Yaping1, FANG Jianguang1, ZHANG Peng2,GUO Zhili2, DU Meirong1, MENG Shan1,3

(1. Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences; Key Laboratory of Sustainable Development of Marine Fisheries, Ministry of Agriculture and Rural Affairs; Laboratory for Marine Fisheries Science and Food Production Processes, Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology (Qingdao), Qingdao 266071;2. Marine College, Shandong University (Weihai), Weihai 264209; 3. College of Fisheries and Life Science, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306)

In the 1990s, kelp () aquaculture was over capacity in Sanggou Bay; however, the area used for kelp aquaculture has almost doubled since then. Consequently, the levels and proportion of nutrients has changed since the end of last century. In order to address this problem, we previously established standard long line culture to reduce kelp density. After two years, profit had increased significantly; however, the reasons why kelp growth improved in the standard long line culture area compared to the traditional area remained unknown. This study was carried out to elucidate the advantages of standard kelp long line culture in Sanggou Bay. There were two 40 hm2experimental areas: a standard kelp long line culture area and a traditional long line culture area. The distance between the two areas was approximately 50 m. The growth and composition of kelp, light density, and current in both areas were measured throughout the experiment. The length, width, average thickness, wet weight, projected area, and specific growth rate of kelp were higher in the standard long line culture area than in the traditional long line culture area, with kelp weight significantly higher in the standard area. The carbon, nitrogen, and protein content of the kelp in the standard long line culture area was significantly higher than that in the traditional culture area, and the quality of the kelp product was greatly improved. During the later stages of cultivation, the ratio of the sum of the projection area of cultured kelp in the standard culture area to the corresponding cultured sea area was 6.33, while that of the traditional area was 9.15. The light density of the water layer beneath the kelp in the standard area was significantly higher than that in the traditional area, and the current speed was also higher in the standard area than in the traditional culture area. Our results showed that kelp overlap decreased in the standard area and that total light density was higher in the standard area than in the traditional area. Moreover, the increased current in the standard area carried more nutrients to the kelp. These may be the factors resulting in differences between the two methods of kelp culture.

; Standard aquaculture; Carrying capacity; Growth; Sanggou Bay

FANG Jinghui, E-mail: hui861@163.com

S917.3

A

2095-9869(2020)05-0016-07

10.19663/j.issn2095-9869.20190625001

http://www.yykxjz.cn/

房景輝, 蔣增杰, 藺凡, 高亞平, 方建光, 張鵬, 郭智俐, 杜美榮, 孟珊. 桑溝灣海帶標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式的優(yōu)勢探析. 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展, 2020, 41(5): 134–140

Fang JH, Jiang ZJ, Lin F, Gao YP, Fang JG, Zhang P, Guo ZL, Du MR, Meng S. Analysis on the advantages of standard kelp long line culture in Sanggou Bay. Progress in Fishery Sciences, 2020, 41(5): 134–140

* 十三五“藍(lán)色糧倉科技創(chuàng)新”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2019YFD0900803)、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41876185)、國家貝類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系養(yǎng)殖容量評估與管理崗位(CARS-49)和科技部政府間國際科技創(chuàng)新合作重點(diǎn)專項(xiàng)(2017YFE0118300)共同資助 [This work was supported by National Key R&D Program of China (2019YFD0900803), General Program of National Natural Science Foundation of China (41876185), Capacity Evaluation and Management Post of National Shellfish Industry Technology System (CARS-49), and Key Project of International Science and Technology Innovation Cooperation Among Governments of the Ministry of Science and Technology (2017YFE0118300)].

房景輝，副研究員，E-mail: hui861@163.com

2019-06-25,

2019-07-13

(編輯 馮小花)