高密度近江牡蠣養(yǎng)殖對(duì)欽州灣水質(zhì)影響的研究*

廣西大學(xué)資源環(huán)境與材料學(xué)院 曾恒，孫翔

一、引言

牡蠣是世界范圍的養(yǎng)殖品種，也是中國(guó)最主要的養(yǎng)殖貝類之一。截至2019年，近海養(yǎng)殖牡蠣產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了5225595噸，占海水貝類養(yǎng)殖產(chǎn)量的38.47%。近江牡蠣的生物沉積作用使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)滯留在近江牡蠣養(yǎng)殖區(qū)及周邊海域的底質(zhì)中[1]，導(dǎo)致近江牡蠣養(yǎng)殖區(qū)域底質(zhì)的有機(jī)物富集效應(yīng)。近江牡蠣同化作用后產(chǎn)生的糞便及過剩攝食產(chǎn)生的假糞形成生物沉積物，其中一部分經(jīng)過微生物的礦化分解再生為營(yíng)養(yǎng)鹽[2]進(jìn)入水體，一部分生物沉積物沉積在養(yǎng)殖區(qū)域及周邊海域的底質(zhì)中被埋藏。另外一部分有機(jī)氮進(jìn)入沉積物缺氧層，在發(fā)硝化細(xì)菌的作用下被還原為N2[2]。欽州灣作為全國(guó)最大的近江牡蠣天然苗種繁殖區(qū)[3]，關(guān)于近海養(yǎng)殖活動(dòng)對(duì)海域水質(zhì)變化的研究少有報(bào)道[4]。本研究通過2019年夏季和秋季對(duì)欽州灣養(yǎng)殖區(qū)的葉綠素a及無機(jī)氮進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析欽州灣養(yǎng)殖區(qū)域與非養(yǎng)殖區(qū)域的葉綠素a濃度、無機(jī)氮濃度及其變化趨勢(shì)，為探究近江牡蠣的生物沉積作用對(duì)欽州灣水質(zhì)的影響提供了科學(xué)依據(jù)。

二、數(shù)據(jù)與方法

本研究基于2019年4月欽州灣的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析欽州灣水質(zhì)的空間分布特征。將普通克里金插值法與反距離加權(quán)法進(jìn)行精度比較后，選用精度更高、制圖效果更好的普通克里金插值法對(duì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值分析，并利用皮爾遜相關(guān)系數(shù)進(jìn)行葉綠素a和無機(jī)氮相關(guān)性分析。

圖1 欽州灣營(yíng)養(yǎng)鹽流動(dòng)圖

三、結(jié)果與討論

（一）葉綠素a分布特征

欽州灣2019年4月份葉綠素a濃度分布特征見圖2。葉綠素a濃度范圍為5.01-8.64μg/L。區(qū)域分布上，養(yǎng)殖區(qū)域葉綠素a濃度明顯低于非養(yǎng)殖區(qū)，浮筏養(yǎng)殖區(qū)的葉綠素a濃度明顯低于沉排養(yǎng)殖區(qū)，茅尾海葉綠素a濃度高于灣外濃度。近江牡蠣為濾食性生物，它能大量濾食水體中的浮游植物和顆粒物質(zhì)，從而對(duì)浮游植物產(chǎn)生下行控制，葉綠素a指標(biāo)間接反映了海域的浮游植物生物量，因而養(yǎng)殖區(qū)葉綠素濃度明顯低于非養(yǎng)殖區(qū)。欽州灣灣區(qū)呈葫蘆狀，灣口有欽江、茅嶺江等江河的淡水注入，使得灣區(qū)海水的鹽度呈現(xiàn)從灣頂?shù)綖晨谥饾u遞減的梯度分布。每年5-7月，近江牡蠣養(yǎng)殖的采苗階段將會(huì)在灣頂鹽度較低的沙井沉排養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行。由于本次選取的研究時(shí)間為4月，外海育肥期的近江牡蠣被拉回內(nèi)灣七十二涇進(jìn)行產(chǎn)卵，茅尾海內(nèi)部的采苗活動(dòng)沒有開展，導(dǎo)致浮筏養(yǎng)殖區(qū)的葉綠素a濃度明顯低于沉排養(yǎng)殖區(qū)。欽州灣屬于半封閉海灣，水動(dòng)力條件較弱，營(yíng)養(yǎng)鹽不斷累積于茅尾海。同時(shí)受茅嶺江、欽江和大風(fēng)江等河流輸入的影響，大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入促進(jìn)了浮游植物的大規(guī)模繁殖。同時(shí)，在茅尾海內(nèi)部，只有茅嶺江保苗區(qū)進(jìn)行近江牡蠣的養(yǎng)殖活動(dòng)，近江牡蠣的下行控制得到減弱[5]，進(jìn)而導(dǎo)致尾海葉綠素a濃度高于外灣濃度。

圖2 欽州灣2019年4月葉綠素a濃度分布特征圖

（二）無機(jī)氮分布特征

欽州灣2019年4月份無機(jī)氮(DIN)濃度分布特征見圖3。無機(jī)氮(DIN)濃度范圍為27.66-36.98μmol/L。區(qū)域分布上，茅嶺江和欽江的入海區(qū)域無機(jī)氮的濃度高于茅尾海其余區(qū)域。針對(duì)灣頸七十二徑區(qū)域，靠近灣外的地區(qū)無機(jī)氮的濃度高于靠近灣外的區(qū)域。這表明隨著欽州灣降雨量和徑流量的增加，沿岸流域農(nóng)耕施肥中大量的化肥和居民生活排污水大量流入欽州灣，且保持較高濃度值，表明廣西北部灣近岸海域是所有營(yíng)養(yǎng)鹽的匯入點(diǎn)[6]，該時(shí)期營(yíng)養(yǎng)鹽的陸源輸入是欽州灣的主要污染源。同時(shí)七十二徑作為近江牡蠣的養(yǎng)殖區(qū)域，氨氮是近江牡蠣的主要排泄物，表明了近江牡蠣的呼吸排泄活動(dòng)對(duì)養(yǎng)殖區(qū)域產(chǎn)生了不可忽視的影響。

圖3 欽州灣2019年4月無機(jī)氮濃度分布特征圖

（三）營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)及其環(huán)境因子的關(guān)系

海洋環(huán)境是由化學(xué)、物理等要素組成的復(fù)合體，各種環(huán)境因素隨著物理?xiàng)l件或者環(huán)境條件的變化而變化。本文通過分析4月欽州灣葉綠素a和無機(jī)氮的相關(guān)性系數(shù)，顯示相關(guān)性為0.3868。結(jié)果表明，欽州灣葉綠素a的濃度和無機(jī)氮濃度的相關(guān)性不顯著。

（四）結(jié)論

本文探討了2019年欽州灣海區(qū)葉綠素a、無機(jī)氮的時(shí)空分布特征，主要得出以下結(jié)論:（1）區(qū)域分布上，養(yǎng)殖區(qū)域葉綠素a濃度明顯低于非養(yǎng)殖區(qū)，浮筏養(yǎng)殖區(qū)的葉綠素a濃度明顯低于沉排養(yǎng)殖區(qū)，茅尾海葉綠素a濃度高于灣外濃度。（2）茅嶺江和欽江的入海區(qū)域無機(jī)氮的濃度高于茅尾海區(qū)域。針對(duì)灣頸七十二徑區(qū)域區(qū)域，靠近灣外的地區(qū)無機(jī)氮的濃度高于靠近灣外的區(qū)域。（3）通過皮爾遜相關(guān)系數(shù)，葉綠素a和無機(jī)氮不存在相關(guān)性。

盡管本研究對(duì)欽州灣2019年4月葉綠素a和無機(jī)氮濃度進(jìn)行了分析，但是影響海洋環(huán)境的影響因子很多，在今后條件允許的情況下，本研究會(huì)繼續(xù)開展欽州灣理化參數(shù)(DO、pH和COD等參數(shù))和營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)(包括NH4+-N、NO2—-N、NO3—-N-等參數(shù))的監(jiān)測(cè)分析，為探究欽州灣近江牡蠣的生物沉積作用對(duì)欽州灣水質(zhì)的影響提供科學(xué)依據(jù)。