全 文 ：龙须菜在网箱养殖区的生物修复研究
汤坤贤1 , 2
(1.厦门大学 近海海洋环境科学国家重点实验室 ,福建 厦门 361005;2.东山县生态环境科学研究所 , 福建 东山 363400)
摘要:在福建省东山县八尺门网箱养殖区的浅水区吊养面积约 0.7 hm2的龙须菜(Gracilaria lemaneiformis),研究龙须菜
对网箱养殖区水质的修复效果。通过对实验区及其内外两侧的定点监测 ,以及对与潮流方向一致和垂直的 2 个断面的
监测 , 结果表明 ,修复区的溶解氧(DO)浓度明显高于非修复区 , 无机氮(IN)、无机磷(IP)浓度低于非修复区 , 由此可见 ,
通过海水交换 , 龙须菜可以吸收流经修复区的 IN、IP , 并提高流出修复区的海水的 DO 水平。 这有利于改善网箱养殖区
的海水水质 , 提高网箱养鱼的成活率和生长率 ,促进海水养殖的可持续发展。[ 中国水产科学 , 2007 , 14(3):488-492]
关键词:龙须菜;生物修复;溶解氧;无机氮;无机磷
中图分类号:S931.3　　　文献标识码:A　　　文章编号:1005-8737-(2007)03-0488-05
收稿日期:2006-05-26;修订日期:2006-08-14.
基金项目:福建省重大科技项目(2002Y005);漳州市科技项目(Z05048).
作者简介:汤坤贤(1968-),男 ,高级工程师 ,博士生 ,主要研究方向为海洋环境污染及生物修复.E-mail:kunxiantang@sina.com
　　网箱养殖过程中 ,大量的残饵 、粪便及生物残骸
进入水体和底质 ,容易造成水质恶化。利用大型海
藻对富营养化海域进行生物修复近年来倍受推
崇[ 1-2] ,特别是大型经济海藻江蓠(Graci laria)对
富营养化的海区有良好的修复效果[ 3-5] 。但至今
在自然海区进行较大面积的原位生物修复实验的研
究报道还很少 。汤坤贤等[ 4]曾经在夏秋季节利用
菊花心江蓠(Graci laria lichenoides)在福建省东山
县八尺门网箱养殖区进行生物修复的研究。本实验
利用生长在冬 、春季节的龙须菜(Gracilaria le-
maneiform is)对同一网箱养殖区进行生物修复研
究 ,利用菊花心江蓠(Gracilaria lichenoides)和龙须
菜生长季节的互补性 ,实现对同一海区全年不间断
地生物修复 。以期能为减轻网箱养殖污染 ,恢复海
区养殖功能 ,实现海上生态养殖提供依据。
1　材料与方法
1.1　实验藻类
龙须菜 ,江蓠属 ,原产青岛 ,已经于南方沿海驯
化 ,适宜海上吊养 ,本地生长季节为冬季和春季。生
长适温12 ～ 26 ℃,适宜盐度25 ～ 34 ,适宜的pH 为 7
～ 9。
1.2　实验地点
福建省东山县八尺门网箱养殖区(图 1),为半
封闭海湾 ,风浪小 ,是该县主要的网箱养殖区 ,有养
殖网箱 14 000只 。由于过度养殖和水交换条件差 ,
环境污染严重 ,不利的气候条件下经常发生大面积
的网箱养鱼死亡事故。实验区位于八尺门东海域网
箱养殖区边的浅水区 ,共有相邻的 2片 ,宽约 36 m ,
长分别为 70 m和 120 m ,总面积约 0.7 hm2 。
图 1　修复实验区位置示意图
Fig.1　Location of the studied area
第 14 卷第 3 期
2 0 0 7 年 5 月
　　　　　中 国 水 产 科 学
Journal of Fishery Sciences of China
Vol.14 No.3
May 2007
1.3　实验方法
实验时间为 2003年 1 ～ 3月。龙须菜采用绳子
夹苗 、挂于筏架的方式吊养 ,苗绳上每隔 10 ～ 20 cm
夹一簇龙须菜 ,质量约10 g ,苗绳间距30 ～ 50 cm ,苗
绳总长约 16 000 m 。吊养筏架均为竹筏[ 5] ,根据此
处潮差较大的特点 ,筏架通过主绳固定在海底的铁
锚和条石上。初始养殖密度约 1 500 kg/hm2 。
1.4　环境监测
1.4.1　监测站位　如图 2所示。在实验区与潮流
平行方向上的内侧非修复区(①)、生物修复区(②)
和外侧非修复区(③)共布 3个定点监测站位 ,内外
两侧的非修复区的站位距修复区的距离约 50 m 。
生物修复区每片各布一个站位 ,每个站位每次取 2
个平行样 ,生物修复区的数据取 2片实验区的平均
值;在与潮流平行的方向上布监测断面 A1 ～ A31相
邻站位间距约 12 m ,与潮流垂直的方向上布监测断
面 B1 ～ B10 ,其中 B1 ～ B9 相邻站位间距约 8 m ,B9
与 B10相距 50 m 。
图 2　修复区及定点 、断面监测位置示意图
A1～ A31 、B1～ B10—监测断面 , ①②③—定点监测站位
Fig.2　Setting of bioremediation area and the fish cage
area and monitoring transects and spots
A1-A31 , B1-B10—monitoring transects , ①②③—moni tor-
ing spots
1.4.2　监测项目 　温度 、盐度 、pH 、溶解氧(DO)、
DO饱和度 、化学需氧量(COD)、无机氮(IN)(为
NH3-N 、NO-2 -N 、NO-3 -N 的合计)、无机磷(IP)、叶
绿素 a(Chl-a)。
1.4.3　监测频率　定点监测一般每周 1次 ,一般在
上午的 10∶00 ～ 11∶00;在龙须菜生长到一定数量后
进行断面监测。
1.4.4　监测方法　温度 、盐度 、pH 、DO 、DO 饱和度
采用德国 WTW 公司制造的 P4 多参数计现场速
测 ,其余项目的分析按 GB17378—1998《海洋监测
规范》执行。
2　结果与分析
2.1　实验期间温度 、盐度 、pH 、COD、Chl-a变化
实验区挂苗 1周后开始定期监测 ,从 1月 28日
～ 3月26日的2个月内 ,生物修复区内水温变化范围
15.2 ～ 18.7 ℃(16.6±0.5)℃(X ±SE ,下同);盐度
28.9～ 30.3(29.8±0.2);pH 为 7.20 ～ 8.07(7.66±
0.14),均在龙须菜的适宜生长条件下。COD 、Chl-a
质量浓度均较低 ,分别为(0.62±0.14)mg/L 和(1.53
±0.14)μg/L。
2.2　龙须菜的生长
实验开始时龙须菜藻体长约 15 cm ,实验结束
时藻体长 1 m 多 ,共收获龙须菜 17 700 kg ,特殊生
长率 4.2%。
2.3　龙须菜对 IN 、IP 的修复
实验期间潮水方向上的生物修复区和内外两侧
的非修复区的 IN 、IP 变化如图3a、3b所示。尽管由
于海水交换 ,水质仍受修复区的影响 ,但仍然可以观
察到龙须菜修复区的 IN 、IP 浓度略低于外围非修
复区 ,或介于二者之间。说明海水流经修复区时水
中部分 IN 、IP 被龙须菜吸收 ,龙须菜对海水中的
IN 、IP 具有一定的降低作用。
2003年 3月 27日与潮水方向垂直的 B断面的
IN 、IP 浓度变化情况显示修复区的 IN 、IP 浓度最
低 ,网箱养殖区的浓度最高 , 非修复区介于二者之
间 ,如图 4所示。结果表明网箱养殖导致 IN 、IP 浓
度上升 ,龙须菜则使 IN 、IP 浓度下降 ,龙须菜可以
降低海水的营养盐浓度 。
2.4　龙须菜对 DO 的修复
实验期间生物修复区和内外两侧非修复区的
DO定点监测结果如图 5所示 ,修复区的 DO浓度一
般高于内外两侧。水流下方向非修复区的 DO浓度
往往高于水流上方向的浓度 ,说明龙须菜不仅提高
了修复区的 DO 浓度 ,其产生的 DO 不断被水流带
走 ,也提高了外围海水的 DO 浓度 。
2003年 3月 27日对与涨落潮方向一致的 A 断
面 ,与涨落潮方向垂直的 B 断面的监测结果可以更
加明显地观察到生物修复区中 DO 浓度的提高和对
外围水域的影响。
第 3 期 汤坤贤等:龙须菜在网箱养殖区的生物修复研究 489　
图 3　生物修复区与内外两侧非修复区 IN、IP 浓度对比(与潮流方向平行)
Fig.3　Comparison of IN and IP concentrations betw een bioremediation and non-bioremediation areas(parallel w ith the tide di-
rection)
图 4　B 断面 IN 、IP浓度变化(与潮流方向垂直)
Fig.4　Variations of IN and IP concentration along tran-
sect B(perpendicular to the tide direction)
图 5　生物修复区与非生物修复区 DO浓度对比
Fig.5　Comparison of DO concentration between biore-
mediation and non-bioremediation areas
　　图 6 是 A 断面下午落潮的 DO 变化。结果表
明 ,修复区中 DO浓度高于外围非修复区 ,修复区往
外DO 浓度呈递减趋势;流出修复区的 DO 浓度高
于流进时的浓度 ,说明龙须菜对提高外围水体的
DO 浓度有明显的效果 。
与海流方向垂直的 B断面的 DO变化如图 7所
示 ,龙须菜修复实验区 DO 的浓度同样高于相邻的
非养殖水域 ,而网箱养殖区的 DO 略低于非养殖水
域。说明网箱养鱼呼吸作用使海水中 DO 浓度下
降 ,龙须菜的光合作用则使 DO浓度得到提高 ,龙须
菜可以缓解网箱养鱼出现的水体缺氧状况 。
490　 中 国 水 产 科 学 第 14 卷
图 6　A 断面涨落潮 DO 浓度变化(与潮流方向平行)
Fig.6　Variations of DO concentration along transect A
(par allel to the tide direction)w hen tides rise
or ebb
图 7　B 断面 DO 浓度变化(与潮流方向垂直)
Fig.7　Variations of DO concentration along transect B
(perpendicular to the tide)
3　讨论
龙须菜对环境修复的最显著特征是对水中 DO
浓度的提高 。据测定 ,阳光下 ,龙须菜 1 d向水体提
供的 DO大于 20 mg/g 。如果龙须菜的密度以平均
12.5 t/hm2计 ,实验区海水平均深度约 2 m ,海水流
速平均约 0.03 m/ s ,白天可使流经修复区的 DO浓
度上升约 0.26 mg/L 。因此 ,实验结果可以明显地
观察到修复区的 DO 浓度高于非修复区 ,并通过海
水交换 ,提高周边网箱养殖区的 DO 浓度 ,这种现象
在实验后期生物量较大的中午和下午表现得更加明
显(图 6)。
龙须菜生长过程中吸收海水中的 IN 、IP 转化
为自身的有机成分 ,通过收获藻体将这些营养物质
彻底从海水中转移出去 ,可以从根本上铲除营养盐
对海洋环境的污染 ,减轻海水的富营养化程度 。龙
须菜藻体中含氮量约占干重的 5%, 含磷量约
0.3%[ 6] 。龙须菜干重占湿重 12.5%,那么 ,通过收
获藻体本次实验可实现将海水中约 111 kg 的 IN和
7 kg 的 IP 转移出水体。因此 ,在实验后期龙须菜生
物量较大的情况下 ,对 IN 、IP 的修复效果还是能够
被明显观察到。
网箱养殖区发生大面积死鱼的主要原因往往是
水体缺氧和 NH3等有害物质浓度升高。龙须菜的
产氧率是鱼 、贝类耗氧率的几倍至十几倍 ,龙须菜对
氮的吸收速率与鱼 、贝类排氨率相当或是其数
倍[ 7-9] 。因此 ,网箱养殖区中栽种较少数量的龙须
菜就能维持区内生物间的氧和营养盐的供需平衡。
特别是 3种价态的 IN 中龙须菜优先吸收 NH+4 -N ,
而后者对鱼具有毒性 ,这对防止网箱养鱼死亡 ,提高
鱼类的成活率和生长率具有重要的作用[ 4] 。
龙须菜在本地的生长季节是冬季和春季 ,可以
和生长在夏 、秋季节的菊花心江蓠[ 4] 互补 ,实现对
同一网箱养殖水域全年不间断地生物修复 。这对维
护网箱养殖区良好的养殖环境 ,促进鱼类健康生长
和网箱养殖可持续发展具有良好的应用前景。
致谢:感谢导师厦门大学环科中心焦念志教授的指导和
东山县生态环境科学研究所的林亚森 、游秀萍 、陈敏儿 、林泗
彬 、沈东煜的帮助.
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Bioremediation in fish cage-farming areas by Gracilaria lemaneiformis
TANG Kun-xian1 , 2
(1.State Key Laboratory of Marine Enviromental Science, Xiamen University , Xiamen 361005 , China;2.Ecological Environmental
Science Institute of Dong shan , Dongshan , 363400 , China)
Abstract:Eutrophication caused by caged fish culture has become the most important environmental prob-
lem in mariculture area of Chinese coastal waters.Since excess nutrients can be uptaken by macroalga and
ultimately removed from w ater by alg a harvest , and DO concentration is enhanced as well , macroalg a-based
bioremediation of eutrophication is possible to be the best w ay to solve such envi ronmental problem.In this
study , Gracilaria lemanei formis introduced from Shandong Province w as employed as bioremediato r to res-
cue the eutrophicat ion of the fish cage-farming area , Bachimen ,Dongshan Conuty ,Fujian Province.The ex-
periments with bio remediation area about 0.7 hm2 were conducted f rom January to M arch in 2003.Water
quality w as monitored at three fixed sites , including bioremediation and non-bio remediation areas , and tw o
transects parallel or perpendicular to the tide direction during the experimental courses.The results show ed
that the specific grow th rate of G.lemanei formis was 4.2%during the experiment.The IN (inorg anic ni-
t rogen)and IP (inorganic phosphorus)concentrations in bio remediation area were lower than those in non-
bioremediation areas.The DO concentration in bioremediation area w as significantly higher than that in
non-bio remediation area.In particular , the DO concentration of dow nstream seawater increased and as IN
and IP w ere taken up by seawater exchange.It is possible to alleviate the pollution of marine environment ,
prevent eut rophication and improve fish survival rate and grow th rate.Thus , this study demonstrated a
promising ecological approach of sustainable mariculture.[ Journal of Fishery Sciences of China , 2007 , 14
(3):488-492]
Key words:Gracilaria lemanei formis;bioremediation;dissolved oxygen;inorganic nit rogen;inorganic phos-
pho rus
492　 中 国 水 产 科 学 第 14 卷