昌黎縣海水養(yǎng)殖區(qū)水質對長期養(yǎng)殖活動的影響

楊思蕊，張雨薇，李志偉

（河北農業(yè)大學海洋學院，河北秦皇島 066000）

為滿足人們對高質量蛋白質快速增長的需求，海水養(yǎng)殖業(yè)在全球快速發(fā)展，我國在其中發(fā)揮著重要作用［1-4］。根據(jù)有關統(tǒng)計，我國海水養(yǎng)殖產量約占全世界產量的62%。海水養(yǎng)殖總產量從1990 年713 萬t 增長到2020 年的5 215 萬t［5］。海水養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展不可避免地對海域環(huán)境造成威脅，如沿海景觀變化、生物多樣性下降、水質退化等［6-8］。

河北省秦皇島市昌黎縣海水養(yǎng)殖區(qū)位于河北省東北部，隸屬于秦皇島市。海岸線長52.10 km，海域面積為757.88 km2，其中淺海面積占94.46%，淺海海域水深4～14 m，該海域漲潮時平均流速0.06 m·s-1，落潮時平均流速0.18 m·s-1，海水透明度一般為4 m［9］。昌黎縣海水養(yǎng)殖區(qū)周邊有灤河、大浦河等河流入海，營養(yǎng)物質來源豐富，底質較細，為昌黎縣發(fā)展海水養(yǎng)殖創(chuàng)造了天然條件。昌黎縣海水養(yǎng)殖開始于20 世紀90 年代，主要從事扇貝養(yǎng)殖活動，目前該海域有海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)26 667 hm2、工廠化養(yǎng)殖車間面積超過10 萬 m2、海水養(yǎng)殖池塘3 333 hm2、灘涂貝類養(yǎng)殖區(qū)域2 000 hm2，扇貝年產量約18 萬t。昌黎縣扇貝養(yǎng)殖規(guī)模占全國的1/3，占河北省海水養(yǎng)殖總產量的52.7%，是我國海灣扇貝主產區(qū)之一［10］。但長期大規(guī)模海水養(yǎng)殖，不可避免地對養(yǎng)殖海域水環(huán)境造成威脅。根據(jù)有關報道，該海域水體質量不斷惡化，部分養(yǎng)殖海域生態(tài)系統(tǒng)處于亞健康，甚至不健康狀態(tài)，一定程度上影響了海水養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展［11-13］。因此，以昌黎縣海水養(yǎng)殖區(qū)為例，基于2000—2018 年養(yǎng)殖區(qū)水質監(jiān)測結果，研究長期海水養(yǎng)殖對海域水環(huán)境的影響。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

昌黎縣海水養(yǎng)殖區(qū)面積和產量數(shù)據(jù)來源于2000—2018 年河北省水產統(tǒng)計年鑒。為分析水質變化，于2015—2018 年每年8 月對養(yǎng)殖區(qū)表層水水質進行監(jiān)測，共設置19 個站位，主要監(jiān)測指標為無機氮（DIN）、活性磷酸鹽、氮磷比（N/P）等。此外，具體監(jiān)測了無機氮中硝態(tài)氮（NO3--N）和銨態(tài)氮（NH4+-N）含量變化。同時，采集河北省海洋環(huán)境監(jiān)測中心2000—2014 年每年8 月對昌黎縣養(yǎng)殖區(qū)的水質監(jiān)測結果，僅保留與2015—2018 年監(jiān)測站位相同站點的監(jiān)測數(shù)據(jù)，用于分析2000年以來養(yǎng)殖區(qū)水質的變化，其他數(shù)據(jù)予以剔除。

1.2 監(jiān)測分析方法

2015—2018 年每年8 月對昌黎縣海水養(yǎng)殖區(qū)表層（0.5 m）水質開展實地調查監(jiān)測，水質監(jiān)測的采樣及分析方法均按國家標準海洋監(jiān)測規(guī)范執(zhí)行。

1.3 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)資料，計算2000—2018 年昌黎縣海水養(yǎng)殖區(qū)表層海水各水質指標的均值，為識別養(yǎng)殖區(qū)水質對長期海水養(yǎng)殖活動的響應特點，利用spearman相關分析評價不同年份水質參數(shù)差異顯著性、水質參數(shù)與養(yǎng)殖面及產量之間的關系。數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析主要通過SPSS 25.0 和Sigamaplot 14.0 軟件完成。

2 結果與分析

2.1 昌黎縣海水養(yǎng)殖發(fā)展特征

由圖1 知，2000—2018 年，昌黎縣海水養(yǎng)殖區(qū)養(yǎng)殖面積和產量分別增加了223.61%和162.84%。2006年以前，昌黎縣海水養(yǎng)殖面積基本維持在1.5 萬 hm2以下，2007 年以后養(yǎng)殖面積快速增長，到2014 年養(yǎng)殖面積增長到4.2 萬 hm2以上，此后海水養(yǎng)殖面積略有下降。從養(yǎng)殖產量看，波動比較明顯，但整體上也呈現(xiàn)出增長的趨勢。2008 年以前，養(yǎng)殖產量基本呈現(xiàn)快速增長的趨勢（除2003 年），但在2009 年由于受石油泄漏事故及海水赤潮等因素的影響，養(yǎng)殖產量下降明顯，直到2014 年以后養(yǎng)殖產量開始逐步恢復。

圖1 昌黎縣養(yǎng)殖區(qū)2000—2018 年養(yǎng)殖面積和養(yǎng)殖產量

2.2 養(yǎng)殖區(qū)水質變化

2006—2014 年，昌黎縣養(yǎng)殖區(qū)海水中無機氮和硝態(tài)氮含量呈現(xiàn)明顯的增長趨勢，其中無機氮的Spearman 相關分析，p=0.926，P＜0.001，見圖2（a）；硝態(tài)氮的Spearman 相關分析，p=0.921，P=0.001，見圖2（b）。2006 年之前，海水中的無機氮和硝態(tài)氮含量均保持相對穩(wěn)定，2014 年后，海水中的無機氮和硝態(tài)氮含量有所波動。2008—2011 年，銨態(tài)氮含量快速增長，此后波動比較明顯（Spearman 相關分析，p=0.849，P＜0.001），見圖2（c）。2000—2006年，昌黎縣養(yǎng)殖區(qū)海水中的活性磷酸鹽含量基本呈下降趨勢；2006—2012 年，活性磷酸鹽含量快速回升，在2012 年達到最高值，為0.078 mg·L-1，此后又開始呈現(xiàn)下降趨勢（Spearman 相關分析，p=0.633，P=0.004），見圖2（d）。2005 年之前，昌黎縣養(yǎng)殖區(qū)海水中N/P基本維持在25 以下；2006—2009 年N/P 由56 快速增長到116，此后雖有所波動但基本保持在110～124（Spearman 相關分析，p=0.918，P＜0.001），見圖2（e）。

圖2 2000—2018 年昌黎縣養(yǎng)殖區(qū)海水水質指標的變化

2.3 水質變化與海水養(yǎng)殖發(fā)展的關系

為分析水質變化與海水養(yǎng)殖的關系，對昌黎縣養(yǎng)殖區(qū)主要海水指標與養(yǎng)殖面積、養(yǎng)殖產量進行相關分析。結果表明，2000—2018 年，昌黎縣養(yǎng)殖區(qū)海水中N/P 和活性磷酸鹽含量隨著養(yǎng)殖面積和養(yǎng)殖產量的增加而逐漸升高，見圖3。因此，海水養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展對昌黎縣養(yǎng)殖區(qū)海水營養(yǎng)鹽狀況有明顯影響。海水養(yǎng)殖是海水中營養(yǎng)鹽的一個重要來源，養(yǎng)殖過程中殘余餌料、生物排泄物等大量殘留在養(yǎng)殖海域中，成為養(yǎng)殖海域中有機物和營養(yǎng)鹽的來源之一。氮磷比與養(yǎng)殖面積、養(yǎng)殖產量呈正向相關關系，且相關系數(shù)較高。此外，海水中的活性磷酸鹽含量，雖然與養(yǎng)殖面積、養(yǎng)殖產量也呈現(xiàn)正相關關系，但相關系數(shù)較低。相對于養(yǎng)殖過程中的含氮營養(yǎng)物質的使用量，磷的用量相對較低。此外，海水中磷的含量受浮游植物生長和海洋管控措施的影響更大。

圖3 昌黎縣養(yǎng)殖區(qū)水質參數(shù)與養(yǎng)殖活動的相關分析

3 結論與討論

對昌黎縣養(yǎng)殖區(qū)海水中無機氮（DIN）、活性磷酸鹽（PO4-P）、氮磷比（N/P）等指標及養(yǎng)殖活動的變化分析，結果表明，2000—2018 年，昌黎海水養(yǎng)殖區(qū)養(yǎng)殖面積和產量分別增加了223.61%和162.84%，尤其在2006 年以后，海水養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展。2000 年以來，隨著昌黎縣養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，海水水質整體呈現(xiàn)出一定的退化趨勢，具體表現(xiàn)為無機氮含量持續(xù)上升、活性磷酸鹽（PO4-P）含量波動式上升，尤其是在2005 年以后，養(yǎng)殖區(qū)海水中N/P 升高了2～4 倍。相關性分析表明，昌黎縣養(yǎng)殖區(qū)海水水質變化與海水養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展有密切的關系，尤其是與氮類營養(yǎng)鹽的變化關系密切。因此，今后需進一步探索積極有效的措施和方法，如科學設置養(yǎng)殖規(guī)模和密度、實施多營養(yǎng)級健康養(yǎng)殖模式、發(fā)展大型海藻養(yǎng)殖、實施生態(tài)修復等，促進昌黎縣養(yǎng)殖區(qū)海水環(huán)境質量的改善，實現(xiàn)海水養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。