三种大型经济海藻的栽培密度

    徐森　赵振良　孙桂清

    

    

    摘要：近年来，由于人类的生产活动导致了大量的氮、磷等营养盐元素不断积累，并直接加剧了近海海域富营养化的进程，富营养化现象频繁发生。使得近岸海域海水的富营养化现象成为目前海洋生态系统面临的重要生态环境问题。研究发现，大型海藻的大规模养殖可修复海水的富营养化，这一观点已经被国内外大多数学者所认可。在此背景下，本文主要研究工作为：探究龙须菜、鼠尾藻、羊栖菜三种大型海藻的最佳栽培密度。研究发现，龙须菜、鼠尾藻、羊栖菜的最佳栽培密度为2.0 kg/m3、2.5 kg/m3、2.5 kg/m3。本研究实验希望为大型经济藻类应用于海域营养化的修复以及海藻资源的开发利用提供理论基础，也能在我国海域富营养化的严峻背景下带来经济效益。

    关键词：龙须菜；鼠尾藻；羊栖菜；富营养化；栽培密度

    人类的发展是对资源不断开发和利用的一个过程，几个世纪以来人类都致力于对陆地资源的开发，可是陆地资源又是有限的。这样就迫使人类开始了对海洋资源的探索。海洋，一直就被人们称之为“蓝色的宝库”，蕴含着巨大的资源和能源。可是近数十年来，随着我国对海洋的不断开发，海洋环境在一定程度上遭到了破坏，尤其是海水养殖产业在养殖过程中大量未被吸收的饵料以及养殖生物排泄物沉积在水底；沿海城市人口的增加使得生活污水排放量急剧上升；工业、农业污水的肆意排放；近海岸港口的建造以及对海底石油的开发。导致大量的氮、磷等营养盐元素不断积累，直接加剧了近海水体富营养化的进程，使得近海海域富营养化现象不断加重，对海洋环境造成了严重的危害。

    所以，对海洋环境生态的修复成为了我国迫切需要解决的问题。大型藻类作为生物滤器技术是20世纪70年代发展起来的，后来被很多学者所重视，逐渐发展和完善了大型藻类与鱼、虾、贝类和大型藻类与多种生物的综合养殖模式。

    大型藻类与养殖动物具有生态上的互补性，它们能吸收养殖动物释放到水体中多余的营养盐，并转化为具有较高经济价值的产品。这些营养物质通过被大型藻类吸收而去除，同时大型藻类能固碳、产生氧气，调节水体的pH值，从而达到对养殖环境的生物修复和生态调控作用。

    本实验选取生长环境相近的经济价值较高的龙须菜、鼠尾藻和羊栖菜三种大型经济海藻作为研究对象。龙须菜（Oracilaria lemanei formis）含有大量的琼胶，干品的含胶量是目前已知可养江属海藻中最高的一种，可到达25%以上。它既是提取琼胶的原料，又可以作为鲍养殖的优质饲料和人类的绿色保健食品；鼠尾藻（Sargassum thunbergii）的必需氨基酸、不饱和脂肪酸、矿物质及微量元素的含量丰富而合理。鼠尾藻还有一定的药用价值，有软坚散结、利尿消肿、消热化痰的功效等。在北方海区，居民常用鼠尾藻做猪饲料或作为海参人工育苗及成参养殖的饲料；羊栖菜（Hizikia fusiforme）是一种富含营养的食用藻，享有“保健珍品”的美誉，日本称其为“长寿菜”，羊栖菜中含有丰富的多糖、食物纤维、B簇维生素、褐藻酸、甘露醇及人体必需的矿物质和微量元素。

    本研究工作以河北省海洋与水产研究院为依托，介于实验室控制条件和实际条件分别考察龙须菜、鼠尾藻、羊栖菜三种经济海藻最佳的栽培密度，来实现藻类对海域氮磷营养移除，同时实现经济效益与社会效益的最大化。

    1实验材料与方法

    1.1实验材料

    本试验用的龙须菜、鼠尾藻、羊栖菜均采自河北省秦皇岛市北戴河大蒲河口12海里左右。当时采集海域的海水平均温度约为12℃左右，平均盐度为30‰左右。采集时挑选体型健壮和正常的藻体，并且摘取长势、长度和健康状态相同的海藻（长度一般为30～50 cm左右）。每种藻各摘取25 kg左右，然后分别放人保温泡沫箱中，加入冰块低温保存，带回养殖实验室。在实验车间内用镊子和细毛刷小心地将三种藻体表面杂草、杂质、附着生物去掉（尽量不要伤害藻体），然后用沙滤灭菌后的海水反复冲洗，洗去藻体上的沙泥。

    采摘来的三种藻类用亚麻绳上吊养在沙滤消毒的循环海水先进行暂养3天，在暂养期间保持海水水温为18～22℃，光照强度2000～4000 1×左右（室外海域环境的光照），光周期12 L：12 D，并24 h不间断地充气。每天搅拌藻体3～4次使藻体受光均衡。

    1.2实验设计

    实验在河北省东方红鳍纯良种场进行，三种藻类均采用苗绳夹苗的吊养方式，栽培在1 000 L培养液中的两个聚乙烯培养池中（一个缸里栽培藻，一个缸里水泵抽水，再用虹吸管回流，使水体具有一定流速），培养液为过滤自然海水然后进行循环流水培养。并在通风的室内环境下温度控制在18～22℃，光照强度1500 1x左右，光周期12L：12 D。选取龙须菜、鼠尾藻、羊栖菜作为密度实验的研究对象。自然海水水体中设置6个不同的密度梯度：0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 kg/m3，每个处理做3个作为平行实验。共培养15 d后进行指标测定。

    1.3样品的采集与测定

    藻类培养15 d后，称量不同栽培密度下的藻类并进行记录。

    计算相对生长速率，公式如下：

    RGR=[In（Wt-W0）/t]×100%

    式中：Wo为初始藻体的鲜重（g）；Wt为培养t时间藻体的鲜重（g）；t为试验培养的时间。

    1.4数据分析

    数据以SPSSl9.O软件进行单因子方差分析，以P<0.05作为差异显著水平。

    2实验结果与分析

    2.1不同栽培密度下藻类的生长分析

    2.1.1龙须菜的生长情况 如图1显示，龙须菜的相对生长速率RGR随着栽培密度的增加而降低。分析发现在密度0.5、1.0、1.5、2.0 kg/m3下生长速率没有显著性差异（P>0.05），其RGR分别为1.410、1.403、1.444、1.503 g/d。而在2.5、3.0 kg/m3密度培养条件下，龙须菜的相对生长速率RGR分别达到了1.253 g/d、1.188 g/d，这明显与2.0 kg/m3密度组之间差异显著（P<0.05）。所以在密度0.5、1.0、1.5、2.0 kg/m3栽培密度下生长速度最佳。考虑到龙须菜的经济价值，所以要以密度2.0 kg/m3来实现最大产量。

    2.1.2鼠尾藻的生长情况 如图2显示，鼠尾藻的相对生长速率RGR随着栽培密度的增加而降低。分析发现在密度0.5、1、1.5、2.0、2.5 kg/m。下生长速率没有显著性差异（P>0.05），其RGR分另0为0.895、0.971、0.968、0.951、0.996 g/d。而在3 kg/m。密度培养条件下，鼠尾藻的相对生长速率RGR达到了0.815 g/d，这明显与2.5kg/m3密度组之间差异显著（P<0.05）。所以在密度0.5、1、1.5、2、2.5 kg/m3栽培密度下生长速度最佳。考虑到鼠尾藻的经济价值，所以要以密度2.5 kg/m3来实现最大产量。

    2.1.3不同栽培密度下羊栖菜的生长情况

    如图3显示，羊栖菜的相对生长速率RGR随着栽培密度的增加而降低。分析发现在密度0.5、1、1.5、2.0、2.5 kg/m3下生长速率没有显著性差异（P<0.05），其RGR分别为0.795、0.781、0.768、0.761、0.786 g/d。而在3 kg/m3密度培养条件下，羊栖菜的相对生长速率RGR达到了0.665g/d，这明显与2.5 kg/m3密度组之间差异显著（P>0.05）。所以在密度0.5、1、1.5、2、2.5 kg/m。栽培密度下生长速度最佳。考虑到羊栖菜的经济价值，所以要以密度2.5 kg/m3来实现最大产量。

    3实验讨论

    许多科研人员做了大量的研究发现，影响大型海藻对氮、磷营养盐吸收以及生长生理变化的因素有很多，比如pH、水温、氮磷比等。栽培密度也作为一种重要生态因子直接影响着藻类的生长能力、对营养盐吸收以及生理特性等。

    通过对龙须菜和鼠尾藻的不同密度的栽培实验显示，随着密度的增加相对生长速率呈现出负相关的状态，这与HurtadoEl57的研究相似。在本实验中，随着培养密度由0.5 kg/m3增加到3.0kg/m3，龙须菜的相对生长速率在0.5、1.0、1.5、2.0 kg/m3密度下其相对生长速率基本一致，而随着实验密度的增加，2.5 kg/m3、3.0 kg/m3相对生长速率开始降低，所以龙须菜在2.0 kg/m3密度下得到最佳生长速率和最大生产产量，该密度是龙须菜最适宜栽培密度；鼠尾藻与羊栖菜相对生长速率0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 kg/m3密度下其相对生长速率基本一致，而随着实验密度的增加3.0 kg/m。相对生长速率开始降低，所以鼠尾藻与羊栖菜都在2.5 g/L密度下得到最佳生长速率和最大生产产量，该密度是鼠尾藻和羊栖菜最适宜栽培密度。三种藻类随着培养密度的增加，藻体表面积大使得在有效的时间内水体光照强度降低，藻体光合作用不能充分进行，从而阻碍藻体内蛋白质的合成减少，营养盐类只能在龙须菜的液泡内富集，得不到有效的利用和转化生长就会出现滞待，2006年Mata也做了相关的研究。Wang et al给出了另一种解释是，藻体在不同栽培密度下能够改变培养水体中的pH条件。当pH改变的条件下，龙须菜的生长能力就会不同。SvenssonEl83等研究了密度对褐藻黄墨（Ascophyllu mnodosum）的营养盐吸收特性的影响，研究指出N吸收具有密度依赖效应。在本试验中，培养密度对N吸收和P吸收具有正效应。结果表明，龙须菜的N，P营养盐吸收也具有密度依赖效应。在不同栽培密度下对藻体生理生化的影响都有一定的相关性，在这方面还需要做大量的实验去研究，希望能更好地为大型海藻的研究提供科学指导。

    4结论

    通过对龙须菜、鼠尾藻、羊栖菜密度栽培实验的研究分析：龙须菜在2.0 kg/m3栽培密度下具有最大的生产量且具有最佳相对生长速率，再兼顾带来的经济效益，所以龙须菜在海区进行修复富营养化水体的栽培密度为2.0 kg/m3；而鼠尾藻与羊栖菜都在2.5 kg/m3具有最大的生产量和最佳相对生长速率。