三種大型經濟海藻的栽培密度

徐森　趙振良　孫桂清

摘要：近年來，由于人類的生產活動導致了大量的氮、磷等營養鹽元素不斷積累，并直接加劇了近海海域富營養化的進程，富營養化現象頻繁發生。使得近岸海域海水的富營養化現象成為目前海洋生態系統面臨的重要生態環境問題。研究發現，大型海藻的大規模養殖可修復海水的富營養化，這一觀點已經被國內外大多數學者所認可。在此背景下，本文主要研究工作為：探究龍須菜、鼠尾藻、羊棲菜三種大型海藻的最佳栽培密度。研究發現，龍須菜、鼠尾藻、羊棲菜的最佳栽培密度為2.0 kg/m³、2.5 kg/m³、2.5 kg/m³。本研究實驗希望為大型經濟藻類應用于海域營養化的修復以及海藻資源的開發利用提供理論基礎，也能在我國海域富營養化的嚴峻背景下帶來經濟效益。

關鍵詞：龍須菜；鼠尾藻；羊棲菜；富營養化；栽培密度

人類的發展是對資源不斷開發和利用的一個過程，幾個世紀以來人類都致力于對陸地資源的開發，可是陸地資源又是有限的。這樣就迫使人類開始了對海洋資源的探索。海洋，一直就被人們稱之為“藍色的寶庫”，蘊含著巨大的資源和能源。可是近數十年來，隨著我國對海洋的不斷開發，海洋環境在一定程度上遭到了破壞，尤其是海水養殖產業在養殖過程中大量未被吸收的餌料以及養殖生物排泄物沉積在水底；沿海城市人口的增加使得生活污水排放量急劇上升；工業、農業污水的肆意排放；近海岸港口的建造以及對海底石油的開發。導致大量的氮、磷等營養鹽元素不斷積累，直接加劇了近海水體富營養化的進程，使得近海海域富營養化現象不斷加重，對海洋環境造成了嚴重的危害。

所以，對海洋環境生態的修復成為了我國迫切需要解決的問題。大型藻類作為生物濾器技術是20世紀70年代發展起來的，后來被很多學者所重視，逐漸發展和完善了大型藻類與魚、蝦、貝類和大型藻類與多種生物的綜合養殖模式。

大型藻類與養殖動物具有生態上的互補性，它們能吸收養殖動物釋放到水體中多余的營養鹽，并轉化為具有較高經濟價值的產品。這些營養物質通過被大型藻類吸收而去除，同時大型藻類能固碳、產生氧氣，調節水體的pH值，從而達到對養殖環境的生物修復和生態調控作用。

本實驗選取生長環境相近的經濟價值較高的龍須菜、鼠尾藻和羊棲菜三種大型經濟海藻作為研究對象。龍須菜（Oracilaria lemanei formis）含有大量的瓊膠，干品的含膠量是目前已知可養江屬海藻中最高的一種，可到達25%以上。它既是提取瓊膠的原料，又可以作為鮑養殖的優質飼料和人類的綠色保健食品；鼠尾藻（Sargassum thunbergii）的必需氨基酸、不飽和脂肪酸、礦物質及微量元素的含量豐富而合理。鼠尾藻還有一定的藥用價值，有軟堅散結、利尿消腫、消熱化痰的功效等。在北方海區，居民常用鼠尾藻做豬飼料或作為海參人工育苗及成參養殖的飼料；羊棲菜（Hizikia fusiforme）是一種富含營養的食用藻，享有“保健珍品”的美譽，日本稱其為“長壽菜”，羊棲菜中含有豐富的多糖、食物纖維、B簇維生素、褐藻酸、甘露醇及人體必需的礦物質和微量元素。

本研究工作以河北省海洋與水產研究院為依托，介于實驗室控制條件和實際條件分別考察龍須菜、鼠尾藻、羊棲菜三種經濟海藻最佳的栽培密度，來實現藻類對海域氮磷營養移除，同時實現經濟效益與社會效益的最大化。

1實驗材料與方法

1.1實驗材料

本試驗用的龍須菜、鼠尾藻、羊棲菜均采自河北省秦皇島市北戴河大蒲河口12海里左右。當時采集海域的海水平均溫度約為12℃左右，平均鹽度為30‰左右。采集時挑選體型健壯和正常的藻體，并且摘取長勢、長度和健康狀態相同的海藻（長度一般為30～50 cm左右）。每種藻各摘取25 kg左右，然后分別放人保溫泡沫箱中，加入冰塊低溫保存，帶回養殖實驗室。在實驗車間內用鑷子和細毛刷小心地將三種藻體表面雜草、雜質、附著生物去掉（盡量不要傷害藻體），然后用沙濾滅菌后的海水反復沖洗，洗去藻體上的沙泥。

采摘來的三種藻類用亞麻繩上吊養在沙濾消毒的循環海水先進行暫養3天，在暫養期間保持海水水溫為18～22℃，光照強度2000～4000 1×左右（室外海域環境的光照），光周期12 L：12 D，并24 h不間斷地充氣。每天攪拌藻體3～4次使藻體受光均衡。

1.2實驗設計

實驗在河北省東方紅鰭純良種場進行，三種藻類均采用苗繩夾苗的吊養方式，栽培在1 000 L培養液中的兩個聚乙烯培養池中（一個缸里栽培藻，一個缸里水泵抽水，再用虹吸管回流，使水體具有一定流速），培養液為過濾自然海水然后進行循環流水培養。并在通風的室內環境下溫度控制在18～22℃，光照強度1500 1x左右，光周期12L：12 D。選取龍須菜、鼠尾藻、羊棲菜作為密度實驗的研究對象。自然海水水體中設置6個不同的密度梯度：0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 kg/m³，每個處理做3個作為平行實驗。共培養15 d后進行指標測定。

1.3樣品的采集與測定

藻類培養15 d后，稱量不同栽培密度下的藻類并進行記錄。

計算相對生長速率，公式如下：

RGR=[In（W_t-W₀）/t]×100%

式中：Wo為初始藻體的鮮重（g）；W_t為培養t時間藻體的鮮重（g）；t為試驗培養的時間。

1.4數據分析

數據以SPSSl9.O軟件進行單因子方差分析，以P<0.05作為差異顯著水平。

2實驗結果與分析

2.1不同栽培密度下藻類的生長分析

2.1.1龍須菜的生長情況 如圖1顯示，龍須菜的相對生長速率RGR隨著栽培密度的增加而降低。分析發現在密度0.5、1.0、1.5、2.0 kg/m³下生長速率沒有顯著性差異（P>0.05），其RGR分別為1.410、1.403、1.444、1.503 g/d。而在2.5、3.0 kg/m³密度培養條件下，龍須菜的相對生長速率RGR分別達到了1.253 g/d、1.188 g/d，這明顯與2.0 kg/m³密度組之間差異顯著（P<0.05）。所以在密度0.5、1.0、1.5、2.0 kg/m³栽培密度下生長速度最佳。考慮到龍須菜的經濟價值，所以要以密度2.0 kg/m³來實現最大產量。

2.1.2鼠尾藻的生長情況 如圖2顯示，鼠尾藻的相對生長速率RGR隨著栽培密度的增加而降低。分析發現在密度0.5、1、1.5、2.0、2.5 kg/m。下生長速率沒有顯著性差異（P>0.05），其RGR分另0為0.895、0.971、0.968、0.951、0.996 g/d。而在3 kg/m。密度培養條件下，鼠尾藻的相對生長速率RGR達到了0.815 g/d，這明顯與2.5kg/m³密度組之間差異顯著（P<0.05）。所以在密度0.5、1、1.5、2、2.5 kg/m³栽培密度下生長速度最佳。考慮到鼠尾藻的經濟價值，所以要以密度2.5 kg/m³來實現最大產量。

2.1.3不同栽培密度下羊棲菜的生長情況

如圖3顯示，羊棲菜的相對生長速率RGR隨著栽培密度的增加而降低。分析發現在密度0.5、1、1.5、2.0、2.5 kg/m³下生長速率沒有顯著性差異（P<0.05），其RGR分別為0.795、0.781、0.768、0.761、0.786 g/d。而在3 kg/m³密度培養條件下，羊棲菜的相對生長速率RGR達到了0.665g/d，這明顯與2.5 kg/m³密度組之間差異顯著（P>0.05）。所以在密度0.5、1、1.5、2、2.5 kg/m。栽培密度下生長速度最佳。考慮到羊棲菜的經濟價值，所以要以密度2.5 kg/m³來實現最大產量。

3實驗討論

許多科研人員做了大量的研究發現，影響大型海藻對氮、磷營養鹽吸收以及生長生理變化的因素有很多，比如pH、水溫、氮磷比等。栽培密度也作為一種重要生態因子直接影響著藻類的生長能力、對營養鹽吸收以及生理特性等。

通過對龍須菜和鼠尾藻的不同密度的栽培實驗顯示，隨著密度的增加相對生長速率呈現出負相關的狀態，這與HurtadoEl57的研究相似。在本實驗中，隨著培養密度由0.5 kg/m³增加到3.0kg/m³，龍須菜的相對生長速率在0.5、1.0、1.5、2.0 kg/m³密度下其相對生長速率基本一致，而隨著實驗密度的增加，2.5 kg/m³、3.0 kg/m³相對生長速率開始降低，所以龍須菜在2.0 kg/m³密度下得到最佳生長速率和最大生產產量，該密度是龍須菜最適宜栽培密度；鼠尾藻與羊棲菜相對生長速率0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 kg/m³密度下其相對生長速率基本一致，而隨著實驗密度的增加3.0 kg/m。相對生長速率開始降低，所以鼠尾藻與羊棲菜都在2.5 g/L密度下得到最佳生長速率和最大生產產量，該密度是鼠尾藻和羊棲菜最適宜栽培密度。三種藻類隨著培養密度的增加，藻體表面積大使得在有效的時間內水體光照強度降低，藻體光合作用不能充分進行，從而阻礙藻體內蛋白質的合成減少，營養鹽類只能在龍須菜的液泡內富集，得不到有效的利用和轉化生長就會出現滯待，2006年Mata也做了相關的研究。Wang et al給出了另一種解釋是，藻體在不同栽培密度下能夠改變培養水體中的pH條件。當pH改變的條件下，龍須菜的生長能力就會不同。SvenssonEl83等研究了密度對褐藻黃墨（Ascophyllu mnodosum）的營養鹽吸收特性的影響，研究指出N吸收具有密度依賴效應。在本試驗中，培養密度對N吸收和P吸收具有正效應。結果表明，龍須菜的N，P營養鹽吸收也具有密度依賴效應。在不同栽培密度下對藻體生理生化的影響都有一定的相關性，在這方面還需要做大量的實驗去研究，希望能更好地為大型海藻的研究提供科學指導。

4結論

通過對龍須菜、鼠尾藻、羊棲菜密度栽培實驗的研究分析：龍須菜在2.0 kg/m³栽培密度下具有最大的生產量且具有最佳相對生長速率，再兼顧帶來的經濟效益，所以龍須菜在海區進行修復富營養化水體的栽培密度為2.0 kg/m³；而鼠尾藻與羊棲菜都在2.5 kg/m³具有最大的生產量和最佳相對生長速率。