我國(guó)近海大型海藻生態(tài)修復(fù)策略與典型案例

何培民，段元亮，劉 巧，劉金林，劉 煒，張建恒,3，方建光，蔣增杰，吳海龍，李信書，湯坤賢，李可俊，李娟英,3，趙 爽，常佳楠，張建琳，包炎琳，趙子滔，張梅菁

(1.上海海洋大學(xué)海洋生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，上海 201306；2.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)種質(zhì)資源發(fā)掘與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201306；3.自然資源部大都市區(qū)國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)創(chuàng)新中心，上海 200003；4.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所，山東 青島 266000；5.江蘇海洋大學(xué)，江蘇 連云港 222005；6.自然資源部第三海洋研究所，福建 廈門 361005)

海洋生態(tài)系統(tǒng)(Marine Ecosystem)在維系自然界物質(zhì)循環(huán)、凈化環(huán)境、緩解溫室效應(yīng)等方面發(fā)揮著重要作用。21世紀(jì)是“海洋世紀(jì)”，但人類活動(dòng)對(duì)海洋不合理開發(fā)使得海洋生態(tài)環(huán)境變得更為脆弱，海水污染、資源浪費(fèi)、資源枯竭等海洋環(huán)境問(wèn)題日益突出。2005年，國(guó)際千年生態(tài)評(píng)估計(jì)劃報(bào)告指出，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)資源過(guò)度開發(fā)，全球超過(guò)60%的海洋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能在退化，其中超過(guò)35%的紅樹林和超過(guò)20%的珊瑚礁被破壞，另有20%的珊瑚礁正逐步退化；部分地區(qū)海岸帶濕地?fù)p失已超過(guò)30%[1]。至今全世界仍然有三分之一的海岸生態(tài)系統(tǒng)處于嚴(yán)重退化狀態(tài)[2]。

我國(guó)近岸海域富營(yíng)養(yǎng)化仍然比較嚴(yán)重，致使近海藻華生態(tài)災(zāi)害頻繁發(fā)生。2000—2019年期間，我國(guó)近海平均每年單細(xì)胞有害藻華事件達(dá)50～80次[3]，2007年起我國(guó)黃海已連續(xù)15 a大規(guī)模暴發(fā)綠潮，且近年來(lái)金潮暴發(fā)正演變?yōu)槲覈?guó)新型海洋生態(tài)災(zāi)害。上述生態(tài)災(zāi)害嚴(yán)重威脅國(guó)家海洋生態(tài)安全，近海富營(yíng)養(yǎng)化防治已刻不容緩。

本研究針對(duì)我國(guó)近海富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，分別介紹了近海生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)及封閉海域、半封閉海域、開放海域水體生態(tài)修復(fù)效果，旨在為我國(guó)近海富營(yíng)養(yǎng)化海域生態(tài)治理提供參考。

1 我國(guó)近海環(huán)境現(xiàn)狀仍然十分嚴(yán)峻

隨著國(guó)家和各級(jí)政府不斷發(fā)力，近海生態(tài)環(huán)境整體趨好，環(huán)境惡化勢(shì)頭逐步遏制，但我國(guó)海洋生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀仍然十分嚴(yán)峻，富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題依舊突出。

1.1 我國(guó)近海陸源排污和水產(chǎn)養(yǎng)殖自身污染趨勢(shì)

陸源污染物持續(xù)輸入是導(dǎo)致我國(guó)近海富營(yíng)養(yǎng)化加劇的主要原因。據(jù)報(bào)道，陸源排放對(duì)近岸海域的污染貢獻(xiàn)占70%以上[4]。2007—2017年期間，我國(guó)每年大約有1 102～1 653萬(wàn)噸化學(xué)需氧量(COD)、164～237萬(wàn)噸硝態(tài)氮、15.0～60.7萬(wàn)噸氨氮、5.0～7.6萬(wàn)噸亞硝態(tài)氮、18.0～35.9萬(wàn)噸總磷等通過(guò)河流直接排入近海。其中2010—2017年期間，直排海污染源廢水中硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮排放量總體不變，而氨氮、總磷、COD分別下降64.57%、42.64%、57.96%[5]。

我國(guó)近海水產(chǎn)養(yǎng)殖投喂餌料造成的污染不容忽視。由于海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖過(guò)程中大量投飼野雜魚，餌料系數(shù)最高可達(dá)1∶7，這對(duì)附近海域造成巨大營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷[6-7]。徐姍楠等(2008)[8]曾對(duì)象山港網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)箱中心區(qū)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(E)超標(biāo)31倍。海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖每養(yǎng)成1噸魚類，向環(huán)境輸入氮、磷分別高達(dá)161 kg和32 kg[9]。挪威峽灣地區(qū)大西洋鮭(Salmosalar)網(wǎng)箱養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，每生產(chǎn)1噸大西洋鮭，則向環(huán)境中排放11 kg溶解無(wú)機(jī)氮和1.81 kg溶解無(wú)機(jī)磷[10]。我國(guó)是海水養(yǎng)殖大國(guó)且養(yǎng)殖產(chǎn)量逐年遞增，2019年我國(guó)海水養(yǎng)殖產(chǎn)量為2 065.33萬(wàn)噸，其中魚類養(yǎng)殖產(chǎn)量已達(dá)160.58萬(wàn)噸。如果平均按照1∶3餌料系數(shù)計(jì)算，大約使用了480萬(wàn)噸餌料投喂，這相當(dāng)于有320萬(wàn)噸餌料直接進(jìn)入海水，使近海富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)一步加劇。

1.2 我國(guó)近海富營(yíng)養(yǎng)化依然嚴(yán)重，赤潮、綠潮、金潮三潮齊發(fā)

2010—2019年夏季我國(guó)近海未達(dá)到I類水質(zhì)海域約為9×104～18×104km2，呈現(xiàn)逐年下降趨勢(shì)，這說(shuō)明水質(zhì)在逐漸變好。2019年夏季我國(guó)近海未達(dá)到I類水質(zhì)海域面積最低，總面積為89 670 km2，其中II類、III類、IV類、劣IV類水質(zhì)海域面積分別為34 330、18 440、8 560、28 340 km2。2012—2019年夏季，我國(guó)近海富營(yíng)養(yǎng)化面積約為5×104～10×104km2，總體亦呈下降趨勢(shì)，特別是輕度富營(yíng)養(yǎng)化面積下降更為明顯。2019年夏季我國(guó)近海富營(yíng)養(yǎng)化海域總面積為42 710 km2，與2012年相比，下降60%左右[11]，其中東海富營(yíng)養(yǎng)化海域面積最大，為32 190 km2[5]，占我國(guó)近海富營(yíng)養(yǎng)化海域總面積75.4%，應(yīng)列為重點(diǎn)防控區(qū)。

近年來(lái)，由微藻和大型藻類形成的有害藻華事件持續(xù)增加。2007—2019年，我國(guó)近海每年赤潮暴發(fā)數(shù)量和面積分別為35～82次、1 991～14 102 km2，總體呈下降趨勢(shì)[11]。自2007年以來(lái)，我國(guó)黃海連續(xù)每年暴發(fā)綠潮，2007—2019年間我國(guó)黃海每年綠潮暴發(fā)涉及面積為1 500～58 000 km2，最大覆蓋面積為21～2 100 km2，每年對(duì)山東、江蘇省近海生態(tài)、漁業(yè)和旅游業(yè)造成重大影響[12]。2020年自然資源部在江蘇輻射沙洲紫菜養(yǎng)殖筏架海區(qū)開展綠潮源頭防控試驗(yàn)，防控效果顯著，黃海綠潮暴發(fā)最大面積與2019年相比約減少了60%，這為今后黃海綠潮防控與治理工作奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。此外，2012年上海海洋大學(xué)何培民教授團(tuán)隊(duì)在長(zhǎng)江口附近海域發(fā)現(xiàn)大規(guī)模金潮，面積超過(guò)400 km2；2017年初，金潮銅藻侵襲江蘇省輻射沙洲條斑紫菜(Neoporphyrayezoensis)養(yǎng)殖區(qū)，造成經(jīng)濟(jì)損失約5億元[13-15]。

2 我國(guó)近海富營(yíng)養(yǎng)化海域生態(tài)修復(fù)方法與策略

2.1 生態(tài)修復(fù)定義與主要方法

生態(tài)修復(fù)(Ecological Remediation/Restoration)是指協(xié)助受損和退化的自然生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)、重建和改善的過(guò)程。具體說(shuō)，生態(tài)修復(fù)是在生態(tài)學(xué)原理指導(dǎo)下，以生物修復(fù)為基礎(chǔ)，結(jié)合物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)及工程技術(shù)措施，通過(guò)優(yōu)化組合，使之達(dá)到最佳效果和最低耗費(fèi)的一種綜合修復(fù)污染環(huán)境的方法[16]。國(guó)內(nèi)外治理海域污染采用的方法主要有：物理方法、化學(xué)方法、生物方法等3類。其中物理方法成本較高；化學(xué)方法易造成二次污染，多應(yīng)用于局部海域突發(fā)事件；而生物方法成本低、對(duì)環(huán)境友好、易規(guī)?；?，被科研人員廣泛應(yīng)用于多種場(chǎng)合[17]。

2.2 近海富營(yíng)養(yǎng)化海域生態(tài)修復(fù)策略

我國(guó)近海海域面積遼闊，而近海環(huán)境最突出的問(wèn)題是氮、磷濃度超標(biāo)[17]。因此，開展海洋生態(tài)修復(fù)工作迫在眉睫。近海海域生態(tài)修復(fù)是利用生物本身的生理特性治理水體富營(yíng)養(yǎng)化，目前主要有植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)、微生物修復(fù)等方式。其中，水生植物修復(fù)是治理富營(yíng)養(yǎng)化水體氮、磷污染的重要手段，用于海域生態(tài)修復(fù)的海洋水生植物主要有紅樹、濱海鹽沼植物、海草、大型海藻、浮游植物等，其中紅樹林、濱海鹽沼植物、海草場(chǎng)、海藻場(chǎng)為降低海洋富營(yíng)養(yǎng)化做出了重大貢獻(xiàn)。

大型海藻栽培已被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為近海富營(yíng)養(yǎng)化海域生態(tài)修復(fù)的最佳途徑之一，也是現(xiàn)階段應(yīng)用于海洋生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)最多的生物[8]。開展大型海藻栽培可一舉多得[18-19]：①通過(guò)海上人工大規(guī)模栽培生產(chǎn)大量海藻生物質(zhì)，加工為海藻健康食品或工業(yè)原料，獲得巨大經(jīng)濟(jì)效益；②大型海藻栽培大量吸收海水中的無(wú)機(jī)氮、磷等物質(zhì)，顯著緩解海區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，并抑制赤潮發(fā)生；③大型海藻通過(guò)光合作用大量吸收CO2和碳酸鹽(碳匯)，并提高海水pH值，防止海洋酸化；④海藻葉片可為海洋動(dòng)物提供優(yōu)質(zhì)隱蔽的棲息地、產(chǎn)卵地及繁殖地，并可提供天然餌料。2019年，我國(guó)大型海藻總產(chǎn)量為254萬(wàn)噸[20]，按照藻體中氮、磷、碳元素平均含量計(jì)算[21]，我國(guó)僅大型海藻栽培產(chǎn)業(yè)，就直接從近海富營(yíng)養(yǎng)化海水中移出57.6萬(wàn)噸碳、11.52萬(wàn)噸氮、5 760噸磷。焦念志(2021)[22]估算我國(guó)大型海藻初級(jí)生產(chǎn)力(固碳量)為3.52 Tg/a，其中移出碳通量0.68 Tg/a。

2.3 近海富營(yíng)養(yǎng)化海域生態(tài)修復(fù)發(fā)展趨勢(shì)

將海洋水生植物、海洋動(dòng)物修復(fù)和微生物修復(fù)方法相結(jié)合，通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈等人工操縱手段，以期達(dá)到更好的生態(tài)修復(fù)效果。目前國(guó)內(nèi)外在大型海藻規(guī)?；耘嗪秃Ｔ鍒?chǎng)基礎(chǔ)上，構(gòu)建了近海海域多營(yíng)養(yǎng)層級(jí)綜合養(yǎng)殖系統(tǒng)(Integrated Multi-trophic Aquaculture，IMTA)、海洋牧場(chǎng)(Marine Ran-ching)，利用“藻-貝-魚”人工生態(tài)系統(tǒng)凈化和修復(fù)近海生態(tài)環(huán)境，并通過(guò)海洋生物資源增殖，進(jìn)一步保護(hù)和養(yǎng)護(hù)海洋生物棲息地，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境前提下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化，這有望成為近海生態(tài)修復(fù)的主流模式。

3 近海海域大型海藻生態(tài)修復(fù)基本模式

近海海域大型海藻生態(tài)修復(fù)基本模式主要有大型海藻栽培、構(gòu)建海藻場(chǎng)2種模式。

3.1 大型海藻栽培生態(tài)修復(fù)模式

我國(guó)是大型海藻栽培大國(guó)，大型海藻栽培產(chǎn)量一直位居世界之首。我國(guó)沿海主要栽培海帶(Saccharinajaponica)、裙帶菜(Undariapinnatifida)、羊棲菜(Hizikiafusifarme)、鼠尾藻(Sargassumthunbergii)、銅藻(Sargassumhorner)、條斑紫菜、壇紫菜(Neoporphyrahaitanensis)、龍須菜(Gracilarialemaneiformis)、真江蘺(Gracilariaverruco)、麒麟菜屬(Eucheuma)、石花菜(Gelidiumamansii)、紅毛菜(Bangiaatropurpurea)、石莼(Ulvalactuca)、礁膜屬(Monostroma)、滸苔(Ulvaprolifera)等種、屬[19]。我國(guó)已形成了山東省海帶和裙帶菜、江蘇省條斑紫菜、福建省和廣東省龍須菜等大規(guī)模人工栽培藻場(chǎng)，區(qū)域內(nèi)每年很少發(fā)生赤潮災(zāi)害[23-24]，栽培期間海區(qū)水質(zhì)甚至可高達(dá)I—II類[25]，可見生態(tài)修復(fù)效果十分明顯。其中，桑溝灣海帶栽培海區(qū)研究表明，海帶產(chǎn)量以8.45萬(wàn)噸計(jì)算，每年可移出2.8萬(wàn)噸碳和1 538噸氮[26]；江蘇省輻射沙洲條斑紫菜栽培區(qū)研究結(jié)果表明，266.6 km2條斑紫菜栽培和收獲可移除3 688.15噸氮和105.61噸磷[27]。江蘇省連云港海州灣紫菜養(yǎng)殖區(qū)研究顯示，2018年江蘇省海州灣2.7×108m2紫菜養(yǎng)殖區(qū)年產(chǎn)條斑紫菜1.05萬(wàn)噸，可固氮量約為569.1噸[28]。半封閉海灣象山港海帶栽培海區(qū)研究表明，每年象山港可移除297噸氮和42噸磷[29]；南澳深澳灣龍須菜栽培海區(qū)研究表明，15 km2的龍須菜栽培和收獲可移除2 212噸氮、174噸磷和1.33萬(wàn)噸碳，并釋放氧氣3.47萬(wàn)噸[24]。

3.2 海藻場(chǎng)生態(tài)修復(fù)模式

海藻場(chǎng)(Seaweed Bed，也稱海藻床)生態(tài)系統(tǒng)是一種以大型底棲藻類為主，輔以其他浮游生物、游泳動(dòng)物、底棲動(dòng)物等生物群落共同構(gòu)成，位于水深20～30 m以內(nèi)的硬質(zhì)底質(zhì)上的海洋生態(tài)系統(tǒng)[30-31]。該生態(tài)系統(tǒng)是海洋中初級(jí)生產(chǎn)力最高的區(qū)域之一，其初級(jí)生產(chǎn)力占全球海洋初級(jí)生產(chǎn)力的10%～30%，在海岸帶海域發(fā)揮著重要的生態(tài)功能：減緩水流、形成魚蝦貝類生息場(chǎng)所、吸收氮磷等營(yíng)養(yǎng)鹽、固定CO2等[31-33]。因?qū)Ｔ鍒?chǎng)保護(hù)不太重視，全球海藻場(chǎng)退化十分嚴(yán)重。我國(guó)海藻場(chǎng)研究起步相對(duì)較晚，2017—2019年上海海洋大學(xué)章守宇教授團(tuán)隊(duì)對(duì)我國(guó)沿海從南到北(海南10個(gè)、廣西4個(gè)、廣東3個(gè)、福建6個(gè)、浙江8個(gè)、江蘇1個(gè)、山東10個(gè)、河北3個(gè)、遼寧7個(gè))共52個(gè)區(qū)域的40個(gè)海藻場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)最高平均生物量可達(dá)30 kg/m2，主要優(yōu)勢(shì)種為銅藻、海帶、裙帶菜、海黍子(Sargassummiyabei)、海蒿子(Sargassumpallidum)、瓦氏馬尾藻(Sargassumvachellianum)、亨氏馬尾藻(Sargassumhenslowianum)和匍枝馬尾藻(Sargassumpolycystum)等[31]。

為防止海藻場(chǎng)的繼續(xù)衰退，我國(guó)在山東、浙江、福建、廣東等沿海省份均實(shí)施了不同規(guī)模的海藻場(chǎng)修復(fù)工作[34-37]。其中，山東省長(zhǎng)島已投入大量資金構(gòu)建海藻場(chǎng)，通過(guò)改善水質(zhì)以吸引海參和海膽等珍貴海洋動(dòng)物棲息，提高漁民經(jīng)濟(jì)收入。浙江省南麂列島先后開展銅藻、羊棲菜、鼠尾藻、海帶等大型海藻場(chǎng)建設(shè)，涉及海域面積150 hm2，核心區(qū)面積30 hm2；浙江省枸杞島銅藻場(chǎng)達(dá)1.5×104m2、瓦氏馬尾藻場(chǎng)達(dá)2×104m2，福建省平潭壇紫菜海藻場(chǎng)達(dá)5 000 m2[38]。此外，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所黃洪輝研究員團(tuán)隊(duì)在深圳和惠州大亞灣分別構(gòu)建了1 600 m2和8 500 m2的馬尾藻場(chǎng)。

4 大型海藻生態(tài)修復(fù)案例

4.1 上海市金山城市沙灘封閉海域生態(tài)修復(fù)案例

2004—2006年，上海市金山區(qū)政府在杭州灣北岸建設(shè)了封閉海域城市沙灘，面積為1.75 km2，水源取自杭州灣海域。圍隔堤壩合攏時(shí)水體為劣IV類海水，富營(yíng)養(yǎng)化十分嚴(yán)重，浮游植物密度幾乎達(dá)到赤潮暴發(fā)臨界水平。

2006—2008年，上海海洋大學(xué)何培民教授團(tuán)隊(duì)在城市沙灘圍隔海區(qū)首次使用大面積栽培大型海藻真江蘺的方法進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，發(fā)現(xiàn)大型海藻栽培對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化封閉海區(qū)具有顯著生態(tài)修復(fù)效果。2006年9月開始大規(guī)模栽培真江蘺，1個(gè)月后與非修復(fù)區(qū)相比，修復(fù)區(qū)水體活性磷幾乎檢測(cè)不出，無(wú)機(jī)氮已達(dá)到I類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，修復(fù)區(qū)氨態(tài)氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、活性磷分別降低了92.0%～92.8%、34.7%～78.7%、46.5%～88.3%、49.8%～100.0%，高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、5日生化需氧量(BOD5)、葉綠素a(Chl a)含量分別降低了19.4%～28.9%、18.0%～39.4%、22.6%～70.3%，溶氧(DO)含量比對(duì)照區(qū)增加6.8%～19.4%，水體透明度增加2.7%～12.6%。修復(fù)區(qū)海水水質(zhì)自2006年11月起均轉(zhuǎn)變?yōu)镮～I(xiàn)I類，其中2006年12月至2007年2月間均為I類海水。2006年10月至2007年5月間營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)均小于1。6個(gè)月后水體中已檢測(cè)不出氨態(tài)氮，透明度由原先的0.5 m提升至3.0～6.0 m。栽培真江蘺后，整個(gè)封閉海域浮游藻類密度一直控制在1×107個(gè)/m3以下。封閉海域大型海藻生態(tài)修復(fù)匹配模式估算表明，維持1.72 km2封閉海域常年處于II類均值水質(zhì)，需栽培真江蘺18.0噸，維持海區(qū)常年處于I類均值水質(zhì)，需栽培真江蘺21.8噸[8]。

4.2 山東省半封閉海域桑溝灣多營(yíng)養(yǎng)層級(jí)生態(tài)養(yǎng)殖生態(tài)修復(fù)案例

桑溝灣是位于我國(guó)山東半島的半封閉海灣，面積約144 km2，是我國(guó)重要的規(guī)?；ＫB(yǎng)殖海灣。該灣自20世紀(jì)50年代開始就開展了海帶筏式養(yǎng)殖，目前主要養(yǎng)殖種類為海帶、長(zhǎng)牡蠣(Crassostreagigas)、櫛孔扇貝(Azumapectenfarreri)、刺參(Oplopanaxelatus)、皺紋盤鮑(Haliotisdiscus)等，其中海帶年產(chǎn)量約8萬(wàn)噸(干重)，長(zhǎng)牡蠣產(chǎn)量6萬(wàn)噸，櫛孔扇貝1.5萬(wàn)噸。多年來(lái)，桑溝灣海帶養(yǎng)殖一直處于主體地位，隨著養(yǎng)殖種類多樣化，逐步實(shí)踐并發(fā)展了大型海藻、貝類、海參、魚類等多種多營(yíng)養(yǎng)層次生態(tài)養(yǎng)殖模式，其中以“海帶-鮑-海參”、“海帶-牡蠣-海參”等形式的筏式多營(yíng)養(yǎng)層級(jí)生態(tài)養(yǎng)殖模式，以及鰻草(Zosteramarina)床海區(qū)海珍品底播生態(tài)養(yǎng)殖模式的應(yīng)用最為廣泛，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)效益[39-41]。以“海帶-鮑-海參”多營(yíng)養(yǎng)層級(jí)生態(tài)養(yǎng)殖模式為例，每個(gè)養(yǎng)殖單元(4條浮梗)可增加產(chǎn)值1.68萬(wàn)元，綜合效益提高30%以上，所提供的食物供給功能服務(wù)價(jià)值遠(yuǎn)高于鮑單養(yǎng)和海帶單養(yǎng)，價(jià)值比分別為2.06∶1和9.83∶1[42]。多營(yíng)養(yǎng)層次生態(tài)養(yǎng)殖模式在提供優(yōu)質(zhì)蛋白、產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還兼具水質(zhì)調(diào)控、氣候調(diào)節(jié)等生態(tài)服務(wù)功能。據(jù)估算，桑溝灣海帶養(yǎng)殖每年可移除2.8萬(wàn)噸碳和1 538噸氮[26]；年際尺度的溶解無(wú)機(jī)碳收支估算結(jié)果表明，桑溝灣整體表現(xiàn)為“碳匯”，固碳強(qiáng)度達(dá)1.39×105噸/年[43]。國(guó)內(nèi)外多種不同方法的研究均證實(shí)，桑溝灣規(guī)模化養(yǎng)殖雖已開展了30多年，但水質(zhì)和沉積環(huán)境質(zhì)量仍保持在Ⅰ類水平[44-45]。近些年來(lái)，以多營(yíng)養(yǎng)層級(jí)生態(tài)養(yǎng)殖模式為核心的“桑溝灣模式”在世界范圍內(nèi)得到了廣泛認(rèn)可[46]。2016年，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)和亞太水產(chǎn)養(yǎng)殖中心網(wǎng)絡(luò)(NACA)將桑溝灣生態(tài)養(yǎng)殖模式作為亞太地區(qū)12個(gè)可持續(xù)集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖的典型成功案例之一，并向全世界進(jìn)行了推廣[47]。

4.3 江蘇省開放海域大型海藻栽培生態(tài)修復(fù)案例

江蘇沿海輻射沙洲作為世界最大的潮間帶輻射狀水下沙脊，其灘涂面積日益淤積擴(kuò)大，生態(tài)系統(tǒng)區(qū)域特色鮮明。然而，據(jù)海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)顯示，陸上污染輸入耦合內(nèi)源養(yǎng)殖污染使該海域富營(yíng)養(yǎng)化明顯，環(huán)境質(zhì)量退化嚴(yán)重。

自20世紀(jì)80年代初以來(lái)，輻射沙洲海域逐漸形成了以經(jīng)濟(jì)紅藻條斑紫菜為主要栽培品種的海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)。隨著人類對(duì)海藻食品和產(chǎn)品需求的日益提高，其栽培面積和產(chǎn)值也不斷增加，已形成價(jià)值200億的條斑紫菜行業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，且基于條斑紫菜生態(tài)修復(fù)潛力而建立的生態(tài)修復(fù)模式和牧場(chǎng)經(jīng)濟(jì)也逐步形成。因此，對(duì)輻射沙洲海域條斑紫菜栽培牧場(chǎng)生態(tài)修復(fù)能力和碳匯貢獻(xiàn)的研究已成為在該海域建立生態(tài)修復(fù)手段和策略的重要基點(diǎn)。2013—2014年上海海洋大學(xué)何培民教授團(tuán)隊(duì)對(duì)輻射沙洲海域開展的全年水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，輻射沙洲海域條斑紫菜核心栽培區(qū)(養(yǎng)殖面積約133.3 km2)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度顯著低于非養(yǎng)殖區(qū)，通過(guò)栽培和采收每月可移除8.04～1 495.72噸氮和0.19～43.86噸磷，栽培季節(jié)總共移除3 688.15噸氮和105.61噸磷。栽培133.3 km2的條斑紫菜可使輻射沙洲離岸5 km至100 km海域水體氮指標(biāo)達(dá)III類海水標(biāo)準(zhǔn)，磷達(dá)到II類標(biāo)準(zhǔn)。條斑紫菜栽培總產(chǎn)量約5.895萬(wàn)噸(干重)，總銷售額達(dá)65.08億元[27]。

5 結(jié)論與展望

綜上所述，大型海藻規(guī)模化栽培對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化海域具有十分顯著的生態(tài)修復(fù)效果。我國(guó)近海富營(yíng)養(yǎng)化比較嚴(yán)重，頻繁引起藻華災(zāi)害發(fā)生[48-49]，為此，我國(guó)更需要發(fā)展大型海藻栽培產(chǎn)業(yè)，并通過(guò)規(guī)范有序開展規(guī)?；笮秃Ｔ逶耘嗪褪斋@，有效控制和削減近海富營(yíng)養(yǎng)化程度，最終抑制赤潮、綠潮、金潮等發(fā)生。同時(shí)，大型海藻也是一種健康海產(chǎn)品，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，目前我國(guó)海藻產(chǎn)業(yè)已達(dá)2 000多億元，可見大型海藻栽培產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不但可以治理近海富營(yíng)養(yǎng)化環(huán)境問(wèn)題，還可以帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。美國(guó)前藻類學(xué)會(huì)主席Charlie Yarish教授在2014年世界養(yǎng)殖大會(huì)上就提出應(yīng)用大型海藻經(jīng)營(yíng)海洋污染物的理念，即通過(guò)大型海藻把海洋污染物轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)品，這與我國(guó)現(xiàn)在倡導(dǎo)的污染物資源化利用理念相一致。若我國(guó)能更好地發(fā)展多營(yíng)養(yǎng)層次生態(tài)養(yǎng)殖、海洋牧場(chǎng)等模式，將會(huì)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益?？傊芯咳藛T需堅(jiān)守“自然修復(fù)為主，人工修復(fù)為輔”的生態(tài)修復(fù)理念，在沿海富營(yíng)養(yǎng)化海域治理過(guò)程中，上述生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)有望得到廣泛應(yīng)用。