筏式養(yǎng)殖夾苗密度對(duì)山東榮成愛(ài)蓮灣海帶生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

閆令東，孫利芹，韓國(guó)棟

（煙臺(tái)大學(xué)，山東煙臺(tái) 264005）

我國(guó)海帶（Saccharina japonica）養(yǎng)殖的產(chǎn)量和規(guī)模均居世界首位。2019 年全國(guó)海帶產(chǎn)量達(dá)到162.4 萬(wàn)t，具有非常顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[1]。筏式養(yǎng)殖是我國(guó)海帶的主要養(yǎng)殖方式[2]，養(yǎng)殖密度過(guò)高是當(dāng)前海帶養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)面臨的主要養(yǎng)殖問(wèn)題之一[3]。過(guò)高的養(yǎng)殖密度超出了海區(qū)的養(yǎng)殖容量[4]，阻礙了海水流動(dòng)，水交換能力下降，海水交換周期延長(zhǎng)，養(yǎng)殖海域出現(xiàn)海水貧瘠的現(xiàn)象[5，6]；養(yǎng)殖密度過(guò)大也使藻體嚴(yán)重重疊，影響海帶的光合作用，降低了海帶品質(zhì)[7]。過(guò)高的養(yǎng)殖密度還增加了勞動(dòng)力成本，使海帶養(yǎng)殖的綜合經(jīng)濟(jì)效益下降。人工成本是海帶養(yǎng)殖成本上升的主要因素，當(dāng)前人工成本占總成本的比例高達(dá)60%～70%[8]。針對(duì)當(dāng)前海帶養(yǎng)殖密度高、人工成本高、綜合經(jīng)濟(jì)效益低的養(yǎng)殖現(xiàn)狀，急需探究合適的養(yǎng)殖密度以提高海帶養(yǎng)殖綜合經(jīng)濟(jì)效益。

榮成市是山東省海帶的主產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)量約占山東省產(chǎn)量80%，愛(ài)蓮灣是榮成市主要的養(yǎng)殖海灣之一。愛(ài)蓮灣采用筏式養(yǎng)殖技術(shù)，按照海水深度劃分為水深5～15 m 的低區(qū)養(yǎng)殖區(qū)，15～ 20 m 的中區(qū)和20～30 m 的高區(qū)。本研究在榮成愛(ài)蓮灣低、中、高三個(gè)養(yǎng)殖海區(qū)設(shè)立不同養(yǎng)殖密度試驗(yàn)區(qū)，監(jiān)測(cè)養(yǎng)殖區(qū)海水的溫度和營(yíng)養(yǎng)鹽水平，觀察海帶夾苗密度對(duì)個(gè)體生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響。研究結(jié)果對(duì)于指導(dǎo)生產(chǎn)企業(yè)科學(xué)合理設(shè)置海帶養(yǎng)殖密度，改善綜合水體環(huán)境、提高單位面積的綜合效益有重要的參考意義。

1 材料與方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)所用海帶品種均為“煙雜”，由尋山集團(tuán)育苗公司提供。

1.2 方法

愛(ài)蓮灣采用海帶筏式養(yǎng)殖技術(shù)。筏架長(zhǎng)約77 m（浮綆長(zhǎng)度），筏架間距約5 m（浮綆間距），單根苗繩長(zhǎng)約2.3 m，實(shí)際養(yǎng)殖時(shí)由2 根苗繩系在一起，用吊繩綁在兩側(cè)的筏架上（圖1）。每臺(tái)筏架96 根繩，每28 臺(tái)筏架約為1 hm2。

按水深5～15 m、15～20 m、20～30 m 劃分低、中、高三個(gè)養(yǎng)殖區(qū)，設(shè)置對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)位點(diǎn)（圖1）。以生產(chǎn)組（低區(qū)32×98；中區(qū)、高區(qū)32×96）為對(duì)照組，即低區(qū)每根苗繩夾苗32 棵，每根浮綆上系98 根苗繩；中區(qū)、高區(qū)每根苗繩夾苗32 棵，每根浮綆上系96根苗繩。保持筏架位置不動(dòng)，通過(guò)增加浮綆上的苗繩間距、苗繩上的海帶夾苗間距，來(lái)降低夾苗密度（表1）。2016 年12 月海帶夾苗，低區(qū)海帶2017 年4月收獲，中區(qū)和高區(qū)海帶2017 年5 月收獲。

表1 實(shí)驗(yàn)期間海帶的夾苗密度Tab.1 The kelp density in long line raft culture during the experiment

養(yǎng)殖期間，每月中旬測(cè)定養(yǎng)殖區(qū)的環(huán)境因子。海水溫度采用便攜式水質(zhì)分析儀（哈希HQ 30-d，中國(guó)上海）測(cè)定。營(yíng)養(yǎng)鹽按照GB 17378.4-2007，檢測(cè)1.5 m 水深處氨氮（NH4+-N）、硝氮（NO3--N）和活性磷（PO43--P）含量。計(jì)算N/P 比值，分析養(yǎng)殖海域中限制性營(yíng)養(yǎng)鹽。

收獲時(shí)測(cè)定海帶的生長(zhǎng)指標(biāo)。在對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組隨機(jī)采10 棵海帶，分別測(cè)量海帶葉片長(zhǎng)度和寬度。對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組隨機(jī)采集3 繩海帶，稱量后計(jì)算單棵海帶重量。高區(qū)對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組隨機(jī)采3 繩海帶，晾曬后稱量，計(jì)算單棵海帶干重量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)采用Prism 8.2.1 統(tǒng)計(jì)分析軟件分析處理，利用單因素方差分析（One-Way ANOVA）和t-檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯著性分析，以P<0.05 作為差異顯著水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)境因素監(jiān)測(cè)結(jié)果

2.1.1 海水溫度檢測(cè)結(jié)果

愛(ài)蓮灣低、中、高區(qū)表層海水溫度均具有較大的季節(jié)間差異（圖2）。養(yǎng)殖期內(nèi)，低、中、高區(qū)表層海水溫度變化幅度分別為：15.8℃、13.6℃和13.3℃。6月份，低區(qū)的表層海水溫度顯著高于其他2 個(gè)養(yǎng)殖區(qū)（F(2,6)=5.445，P=0.045）。其他月份，3 個(gè)養(yǎng)殖區(qū)表層海水溫度沒(méi)有顯著差異（P>0.05）。

2.1.2 海水營(yíng)養(yǎng)鹽監(jiān)測(cè)結(jié)果

3 個(gè)實(shí)驗(yàn)位點(diǎn)的可溶無(wú)機(jī)氮含量差異較大（圖3），除1 月份外，總體上表現(xiàn)出低區(qū)濃度最低、高區(qū)最高的趨勢(shì)。低區(qū)表層海水中的溶解無(wú)機(jī)氮主要為NH4+-N。除3 月份外，中區(qū)和高區(qū)表層海水中的溶解無(wú)機(jī)氮主要為NO3--N。3、4 月低區(qū)表層海水中的NH4+-N 和NO3--N 的總含量低于50.00 μg/L，不能滿足海帶生長(zhǎng)對(duì)氮元素的最低需求。

3 個(gè)區(qū)的PO43--P 含量也存在較大的差異。除4月份外，愛(ài)蓮灣表層海水中的PO43--P 含量總體上表現(xiàn)出高區(qū)>中區(qū)>低區(qū)的趨勢(shì)。1、3 月低區(qū)和1月中區(qū)表層海水中的PO43--P 含量低于4.00 μg/L，不能滿足海帶生長(zhǎng)對(duì)磷元素的最低需求。

在海帶生長(zhǎng)期間，各養(yǎng)殖區(qū)的N/P 比值不斷下降（表2），至養(yǎng)殖末期均低于大洋的Redfield 比值，N/P=16[9]。其中低區(qū)為貧瘠海區(qū)，中、高區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽基本滿足海帶生長(zhǎng)的需求。1～3 月N/P 比值高于16，存在不同程度的P 限制；在海帶收獲月份N/P 比值約為12，存在一定程度的N 限制。

表2 N/P 比值及限制元素分析Tab.2 Analysis of N/P ratios and restrictive nutrients

2.2 海帶生長(zhǎng)指標(biāo)

2.2.1 海帶長(zhǎng)、寬指標(biāo)分析

降低夾苗密度對(duì)低區(qū)海帶收獲時(shí)的長(zhǎng)度沒(méi)有顯著影響（F(3,36)=2.350，P=0.089），但是可以顯著影響中區(qū)（F(4,45)=5.234，P=0.002）和高區(qū)（F(3,36)=9.439，P<0.001）海帶收獲時(shí)的長(zhǎng)度（圖4）。中區(qū)夾苗密度降低為每公頃夾苗59 136 棵（22×96）時(shí)，海帶收獲時(shí)的長(zhǎng)度顯著增加，繼續(xù)降低夾苗密度對(duì)長(zhǎng)度沒(méi)有影響，其中每公頃夾苗46 816 棵（22×76）、50 176棵（28×64）和59 136 棵（22×96）組分別提升24.79%、23.34%和22.05%。高區(qū)夾苗密度降低為每公頃夾苗50 176 棵（28×64）時(shí)，海帶收獲時(shí)的長(zhǎng)度顯著增加，繼續(xù)降低夾苗密度對(duì)長(zhǎng)度沒(méi)有影響；其中每公頃夾苗50 176 棵（28×64）、39 424 棵（22×64）和46 816 棵（22×76）組分別提升30.26%、29.83%和24.52%。

降低夾苗密度，對(duì)低區(qū)（F(3,36)=0.737，P=0.537）和高區(qū)（F(3,36)=1.732，P=0.178）海帶收獲時(shí)的寬度沒(méi)有顯著影響（P＞0.05），但是，顯著增加了中區(qū)（F(4,45)=4.749，P=0.003）海帶收獲時(shí)的寬度（圖5）。中區(qū)夾苗密度降低為50 176 棵/hm2（28×64）時(shí)，收獲時(shí)海帶的寬度顯著增加，繼續(xù)降低夾苗密度對(duì)寬度沒(méi)有影響（P＞0.05）；其中46 816 棵（22×76）和50 176棵（28×64）組分別提升27.64%和33.71%。

2.2.2 海帶單個(gè)體質(zhì)量與每公頃產(chǎn)量變化分析

低區(qū)的海帶收割較早，總體產(chǎn)量較中高區(qū)低2.2～2.5 倍（表3）。降低夾苗密度時(shí)，中、高養(yǎng)殖區(qū)個(gè)體質(zhì)量有一定程度的提高，每公頃的海帶產(chǎn)量隨之降低。中區(qū)夾苗密度降低到22×76 時(shí)，相對(duì)每公頃的產(chǎn)量變化與28×64 相似，為10%左右。中區(qū)22×76 密度組單棵海帶增重最大（增加72.07%），可以最大程度減少夾苗量（減少45.57%），每公頃的產(chǎn)量變化最?。p少6.35%）；28×64 密度組效果次之，單棵海帶增重50.99%，減少夾苗量41.67%，每公頃產(chǎn)量減少11.92%。高區(qū)的3 個(gè)實(shí)驗(yàn)組中，22×76 密度組單棵海帶增重最大（增加36.65%），每公頃產(chǎn)量變化最?。p少25.63%）。

表3 不同養(yǎng)殖密度下海帶濕重與產(chǎn)量Tab.3 Wet weight and yield of kelp cultivated at different densities

2.2.3 高區(qū)海帶干濕比分析

在高區(qū)降低養(yǎng)殖密度后，海帶的干濕比（干物質(zhì)含量指標(biāo)）有一定程度的提升（表4）。22×64 組干濕比為14.51%，比32×96 組提高19.44%，單顆海帶干重平均為296.38 g，對(duì)比實(shí)驗(yàn)組提高58.30%。22×76 組干濕比為13.50%，對(duì)比實(shí)驗(yàn)組提高11.07%，每公頃干重產(chǎn)量降低17.40%，對(duì)比實(shí)驗(yàn)組變化最小。

表4 高區(qū)不同實(shí)驗(yàn)密度海帶干濕比對(duì)照表Tab.4 DW/FW ratio of kelp at different densities in deep water area

3 討論

3.1 養(yǎng)殖密度對(duì)海帶生長(zhǎng)的影響

與對(duì)照組相比，降低夾苗密度顯著增加了中區(qū)養(yǎng)殖海帶收獲時(shí)的長(zhǎng)度和寬度。海水溫度、營(yíng)養(yǎng)鹽、海流流速和光照等會(huì)影響到海帶的生長(zhǎng)[10]。在同一養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組相鄰，表層海水溫度以及營(yíng)養(yǎng)鹽水平差異非常小，不同養(yǎng)殖密度引起的光照以及流速差異可能是中區(qū)海帶生長(zhǎng)性狀差異的主要原因[7]。降低夾苗密度可使海帶接收的光照更充足。密度降低可使海流流速加快，較快的流速可以提高海水中營(yíng)養(yǎng)鹽、CO2的交換速率，沖走海帶生理代謝廢物及浮泥，促進(jìn)藻體的新陳代謝。較大的海流可使海帶處于較淺水層，避免下半部分的海帶受光不足，更好地接受光照。海帶光合作用的提升增加了干物質(zhì)的積累，提高了海帶的品質(zhì)[2,5]。

在高區(qū)降低養(yǎng)殖密度，收獲時(shí)海帶的長(zhǎng)度顯著增加，但是，寬度沒(méi)有明顯變化。這與海帶品種和養(yǎng)殖區(qū)域的水文狀況有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)所用的“煙雜”是日本海帶與真昆布的雜交種，具有長(zhǎng)度優(yōu)勢(shì)，但是，養(yǎng)殖后期出現(xiàn)葉片邊緣腐爛現(xiàn)象。高區(qū)較高的海流速度使葉片寬度增加緩慢。

低區(qū)降低夾苗密度對(duì)海帶的生長(zhǎng)性狀沒(méi)有顯著影響，推測(cè)限制低區(qū)海帶生長(zhǎng)的主要因素是營(yíng)養(yǎng)鹽水平而不是光照。氮是大型海藻正常生理活動(dòng)必需的基本營(yíng)養(yǎng)元素，但它在自然海水中的濃度較低，具有明顯的季節(jié)變化，常成為海藻生長(zhǎng)的限制性營(yíng)養(yǎng)鹽[11]。海帶生長(zhǎng)與海水中NH4+-N 和NO3--N的總含量密切相關(guān)，總含量在50 μg/L 以下時(shí)會(huì)顯著抑制海帶生長(zhǎng)[2]。海區(qū)可溶性磷（DIP）總含量在4 μg/L 以上時(shí)可正常生產(chǎn)[2]。本文海區(qū)氮磷水平監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，低區(qū)3、4 月份海水中NH4+-N 和NO3--N的總含量只有40 μg/L 左右，DIP 總含量只有2 μg/L左右，營(yíng)養(yǎng)鹽含量低限制了海帶生長(zhǎng)。盡管降低密度可以使光照強(qiáng)度增加，但是，營(yíng)養(yǎng)鹽限制使實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組海帶的生長(zhǎng)性狀不會(huì)產(chǎn)生大的差異。

3.2 愛(ài)蓮灣海帶養(yǎng)殖密度優(yōu)化探討

本研究結(jié)果表明，一定程度上降低夾苗密度有利于海帶個(gè)體生長(zhǎng)和干物質(zhì)的積累，降低鮮干比，這種效果在養(yǎng)殖中、高區(qū)域更為明顯，這與降低密度，改善水體交換、增加海帶光照有關(guān)。簡(jiǎn)單的降低夾苗密度對(duì)于水深少于10 m 低區(qū)影響較小，這與低區(qū)海水溫度上升快，海帶收割較早（一般在3 月底4 月初開(kāi)始收割），水體交換和增加光照對(duì)海帶影響較小有關(guān)。

不同養(yǎng)殖區(qū)域不同月份海洋氮磷等營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，同一時(shí)期中、高區(qū)的海水表層氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽水平較高，總可溶性氮DIN 接近100 μg/L，但養(yǎng)殖低區(qū)在3—4 月份DIN 已經(jīng)低于50 μg/L，可溶性磷低于4.0 μg/L，已經(jīng)達(dá)到營(yíng)養(yǎng)限制水平，導(dǎo)致海帶的生長(zhǎng)性狀較差，可考慮減少海帶養(yǎng)殖，增加貝類養(yǎng)殖或者采取貝藻混養(yǎng)的模式[12]。中區(qū)海帶養(yǎng)殖密度降低為22×76，海帶收獲時(shí)葉片的長(zhǎng)度和寬度會(huì)明顯增加，單棵海帶重量增加30.33%，夾苗棵數(shù)減少45.57%，從而有效地減少勞動(dòng)力成本。高區(qū)養(yǎng)殖密度降低為22×76，同時(shí)提早采收時(shí)間，以減少葉片邊緣腐爛，提高海帶的品質(zhì)。

綜上分析可得，盡管降低夾苗密度會(huì)降低每公頃的產(chǎn)量，減少收入，但同時(shí)可以顯著減少生產(chǎn)性支出，提高海帶生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。以養(yǎng)殖高區(qū)為例，22×76 實(shí)驗(yàn)組每公頃的干重產(chǎn)量降低17.40%，但相應(yīng)地藻體長(zhǎng)度增加24.52%，提升了出售時(shí)的品級(jí)和單價(jià)，在一定程度上減少了產(chǎn)量降低引起的收入下降。其次，22×76 實(shí)驗(yàn)組夾苗量減少45.57%，可以顯著降低生產(chǎn)中的苗種支出。最后，降低夾苗密度會(huì)顯著減少勞動(dòng)力，而人工成本在海帶養(yǎng)殖成本中所占比例高達(dá)60%～70%[8]。生產(chǎn)性支出的大幅降低能夠增加海帶養(yǎng)殖時(shí)的經(jīng)濟(jì)效益。不同養(yǎng)殖區(qū)域應(yīng)該根據(jù)實(shí)際水文情況設(shè)置不同的合理夾苗密度，實(shí)現(xiàn)海帶生產(chǎn)的綜合效益最大化。