昌黎縣海水養殖區水質對長期養殖活動的影響

楊思蕊，張雨薇，李志偉

（河北農業大學海洋學院，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，海水養殖業在全球快速發展，我國在其中發揮著重要作用［1-4］。根據有關統計，我國海水養殖產量約占全世界產量的62%。海水養殖總產量從1990 年713 萬t 增長到2020 年的5 215 萬t［5］。海水養殖業的快速發展不可避免地對海域環境造成威脅，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殖區位于河北省東北部，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］。昌黎縣海水養殖區周邊有灤河、大浦河等河流入海，營養物質來源豐富，底質較細，為昌黎縣發展海水養殖創造了天然條件。昌黎縣海水養殖開始于20 世紀90 年代，主要從事扇貝養殖活動，目前該海域有海灣扇貝養殖區26 667 hm2、工廠化養殖車間面積超過10 萬 m2、海水養殖池塘3 333 hm2、灘涂貝類養殖區域2 000 hm2，扇貝年產量約18 萬t。昌黎縣扇貝養殖規模占全國的1/3，占河北省海水養殖總產量的52.7%，是我國海灣扇貝主產區之一［10］。但長期大規模海水養殖，不可避免地對養殖海域水環境造成威脅。根據有關報道，該海域水體質量不斷惡化，部分養殖海域生態系統處于亞健康，甚至不健康狀態，一定程度上影響了海水養殖業可持續健康發展［11-13］。因此，以昌黎縣海水養殖區為例，基于2000—2018 年養殖區水質監測結果，研究長期海水養殖對海域水環境的影響。

1 材料與方法

1.1 數據來源

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

1.2 監測分析方法

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

1.3 數據分析

根據監測數據資料，計算2000—2018 年昌黎縣海水養殖區表層海水各水質指標的均值，為識別養殖區水質對長期海水養殖活動的響應特點，利用spearman相關分析評價不同年份水質參數差異顯著性、水質參數與養殖面及產量之間的關系。數據的統計分析主要通過SPSS 25.0 和Sigamaplot 14.0 軟件完成。

2 結果與分析

2.1 昌黎縣海水養殖發展特征

由圖1 知，2000—2018 年，昌黎縣海水養殖區養殖面積和產量分別增加了223.61%和162.84%。2006年以前，昌黎縣海水養殖面積基本維持在1.5 萬 hm2以下，2007 年以后養殖面積快速增長，到2014 年養殖面積增長到4.2 萬 hm2以上，此后海水養殖面積略有下降。從養殖產量看，波動比較明顯，但整體上也呈現出增長的趨勢。2008 年以前，養殖產量基本呈現快速增長的趨勢（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，養殖產量下降明顯，直到2014 年以后養殖產量開始逐步恢復。

圖1 昌黎縣養殖區2000—2018 年養殖面積和養殖產量

2.2 養殖區水質變化

2006—2014 年，昌黎縣養殖區海水中無機氮和硝態氮含量呈現明顯的增長趨勢，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氮含量均保持相對穩定，2014 年后，海水中的無機氮和硝態氮含量有所波動。2008—2011 年，銨態氮含量快速增長，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，昌黎縣養殖區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，昌黎縣養殖區海水中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 年昌黎縣養殖區海水水質指標的變化

2.3 水質變化與海水養殖發展的關系

為分析水質變化與海水養殖的關系，對昌黎縣養殖區主要海水指標與養殖面積、養殖產量進行相關分析。結果表明，2000—2018 年，昌黎縣養殖區海水中N/P 和活性磷酸鹽含量隨著養殖面積和養殖產量的增加而逐漸升高，見圖3。因此，海水養殖業的快速發展對昌黎縣養殖區海水營養鹽狀況有明顯影響。海水養殖是海水中營養鹽的一個重要來源，養殖過程中殘余餌料、生物排泄物等大量殘留在養殖海域中，成為養殖海域中有機物和營養鹽的來源之一。氮磷比與養殖面積、養殖產量呈正向相關關系，且相關系數較高。此外，海水中的活性磷酸鹽含量，雖然與養殖面積、養殖產量也呈現正相關關系，但相關系數較低。相對于養殖過程中的含氮營養物質的使用量，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 昌黎縣養殖區水質參數與養殖活動的相關分析

3 結論與討論

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