筏式養殖夾苗密度對山東榮成愛蓮灣海帶生長及產量的影響

閆令東，孫利芹，韓國棟

（煙臺大學，山東煙臺 264005）

我國海帶（Saccharina japonica）養殖的產量和規模均居世界首位。2019 年全國海帶產量達到162.4 萬t，具有非常顯著的經濟和社會效益[1]。筏式養殖是我國海帶的主要養殖方式[2]，養殖密度過高是當前海帶養殖產業面臨的主要養殖問題之一[3]。過高的養殖密度超出了海區的養殖容量[4]，阻礙了海水流動，水交換能力下降，海水交換周期延長，養殖海域出現海水貧瘠的現象[5，6]；養殖密度過大也使藻體嚴重重疊，影響海帶的光合作用，降低了海帶品質[7]。過高的養殖密度還增加了勞動力成本，使海帶養殖的綜合經濟效益下降。人工成本是海帶養殖成本上升的主要因素，當前人工成本占總成本的比例高達60%～70%[8]。針對當前海帶養殖密度高、人工成本高、綜合經濟效益低的養殖現狀，急需探究合適的養殖密度以提高海帶養殖綜合經濟效益。

榮成市是山東省海帶的主產區，產量約占山東省產量80%，愛蓮灣是榮成市主要的養殖海灣之一。愛蓮灣采用筏式養殖技術，按照海水深度劃分為水深5～15 m 的低區養殖區，15～ 20 m 的中區和20～30 m 的高區。本研究在榮成愛蓮灣低、中、高三個養殖海區設立不同養殖密度試驗區，監測養殖區海水的溫度和營養鹽水平，觀察海帶夾苗密度對個體生長和產量的影響。研究結果對于指導生產企業科學合理設置海帶養殖密度，改善綜合水體環境、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

實驗所用海帶品種均為“煙雜”，由尋山集團育苗公司提供。

1.2 方法

愛蓮灣采用海帶筏式養殖技術。筏架長約77 m（浮綆長度），筏架間距約5 m（浮綆間距），單根苗繩長約2.3 m，實際養殖時由2 根苗繩系在一起，用吊繩綁在兩側的筏架上（圖1）。每臺筏架96 根繩，每28 臺筏架約為1 hm2。

按水深5～15 m、15～20 m、20～30 m 劃分低、中、高三個養殖區，設置對應實驗位點（圖1）。以生產組（低區32×98；中區、高區32×96）為對照組，即低區每根苗繩夾苗32 棵，每根浮綆上系98 根苗繩；中區、高區每根苗繩夾苗32 棵，每根浮綆上系96根苗繩。保持筏架位置不動，通過增加浮綆上的苗繩間距、苗繩上的海帶夾苗間距，來降低夾苗密度（表1）。2016 年12 月海帶夾苗，低區海帶2017 年4月收獲，中區和高區海帶2017 年5 月收獲。

表1 實驗期間海帶的夾苗密度Tab.1 The kelp density in long line raft culture during the experiment

養殖期間，每月中旬測定養殖區的環境因子。海水溫度采用便攜式水質分析儀（哈希HQ 30-d，中國上海）測定。營養鹽按照GB 17378.4-2007，檢測1.5 m 水深處氨氮（NH4+-N）、硝氮（NO3--N）和活性磷（PO43--P）含量。計算N/P 比值，分析養殖海域中限制性營養鹽。

收獲時測定海帶的生長指標。在對照組和實驗組隨機采10 棵海帶，分別測量海帶葉片長度和寬度。對照組和實驗組隨機采集3 繩海帶，稱量后計算單棵海帶重量。高區對照組和實驗組隨機采3 繩海帶，晾曬后稱量，計算單棵海帶干重量。

1.3 數據處理

所得數據采用Prism 8.2.1 統計分析軟件分析處理，利用單因素方差分析（One-Way ANOVA）和t-檢驗進行統計顯著性分析，以P<0.05 作為差異顯著水平。

2 結果與分析

2.1 環境因素監測結果

2.1.1 海水溫度檢測結果

愛蓮灣低、中、高區表層海水溫度均具有較大的季節間差異（圖2）。養殖期內，低、中、高區表層海水溫度變化幅度分別為：15.8℃、13.6℃和13.3℃。6月份，低區的表層海水溫度顯著高于其他2 個養殖區（F(2,6)=5.445，P=0.045）。其他月份，3 個養殖區表層海水溫度沒有顯著差異（P>0.05）。

2.1.2 海水營養鹽監測結果

3 個實驗位點的可溶無機氮含量差異較大（圖3），除1 月份外，總體上表現出低區濃度最低、高區最高的趨勢。低區表層海水中的溶解無機氮主要為NH4+-N。除3 月份外，中區和高區表層海水中的溶解無機氮主要為NO3--N。3、4 月低區表層海水中的NH4+-N 和NO3--N 的總含量低于50.00 μg/L，不能滿足海帶生長對氮元素的最低需求。

3 個區的PO43--P 含量也存在較大的差異。除4月份外，愛蓮灣表層海水中的PO43--P 含量總體上表現出高區>中區>低區的趨勢。1、3 月低區和1月中區表層海水中的PO43--P 含量低于4.00 μg/L，不能滿足海帶生長對磷元素的最低需求。

在海帶生長期間，各養殖區的N/P 比值不斷下降（表2），至養殖末期均低于大洋的Redfield 比值，N/P=16[9]。其中低區為貧瘠海區，中、高區營養鹽基本滿足海帶生長的需求。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 海帶生長指標

2.2.1 海帶長、寬指標分析

降低夾苗密度對低區海帶收獲時的長度沒有顯著影響（F(3,36)=2.350，P=0.089），但是可以顯著影響中區（F(4,45)=5.234，P=0.002）和高區（F(3,36)=9.439，P<0.001）海帶收獲時的長度（圖4）。中區夾苗密度降低為每公頃夾苗59 136 棵（22×96）時，海帶收獲時的長度顯著增加，繼續降低夾苗密度對長度沒有影響，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%。高區夾苗密度降低為每公頃夾苗50 176 棵（28×64）時，海帶收獲時的長度顯著增加，繼續降低夾苗密度對長度沒有影響；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，對低區（F(3,36)=0.737，P=0.537）和高區（F(3,36)=1.732，P=0.178）海帶收獲時的寬度沒有顯著影響（P＞0.05），但是，顯著增加了中區（F(4,45)=4.749，P=0.003）海帶收獲時的寬度（圖5）。中區夾苗密度降低為50 176 棵/hm2（28×64）時，收獲時海帶的寬度顯著增加，繼續降低夾苗密度對寬度沒有影響（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 海帶單個體質量與每公頃產量變化分析

低區的海帶收割較早，總體產量較中高區低2.2～2.5 倍（表3）。降低夾苗密度時，中、高養殖區個體質量有一定程度的提高，每公頃的海帶產量隨之降低。中區夾苗密度降低到22×76 時，相對每公頃的產量變化與28×64 相似，為10%左右。中區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%），每公頃的產量變化最小（減少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%，每公頃產量減少11.92%。高區的3 個實驗組中，22×76 密度組單棵海帶增重最大（增加36.65%），每公頃產量變化最小（減少25.63%）。

表3 不同養殖密度下海帶濕重與產量Tab.3 Wet weight and yield of kelp cultivated at different densities

2.2.3 高區海帶干濕比分析

在高區降低養殖密度后，海帶的干濕比（干物質含量指標）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，對比實驗組提高58.30%。22×76 組干濕比為13.50%，對比實驗組提高11.07%，每公頃干重產量降低17.40%，對比實驗組變化最小。

表4 高區不同實驗密度海帶干濕比對照表Tab.4 DW/FW ratio of kelp at different densities in deep water area

3 討論

3.1 養殖密度對海帶生長的影響

與對照組相比，降低夾苗密度顯著增加了中區養殖海帶收獲時的長度和寬度。海水溫度、營養鹽、海流流速和光照等會影響到海帶的生長[10]。在同一養殖區內對照組和實驗組相鄰，表層海水溫度以及營養鹽水平差異非常小，不同養殖密度引起的光照以及流速差異可能是中區海帶生長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養鹽、CO2的交換速率，沖走海帶生理代謝廢物及浮泥，促進藻體的新陳代謝。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的積累，提高了海帶的品質[2,5]。

在高區降低養殖密度，收獲時海帶的長度顯著增加，但是，寬度沒有明顯變化。這與海帶品種和養殖區域的水文狀況有關。本實驗所用的“煙雜”是日本海帶與真昆布的雜交種，具有長度優勢，但是，養殖后期出現葉片邊緣腐爛現象。高區較高的海流速度使葉片寬度增加緩慢。

低區降低夾苗密度對海帶的生長性狀沒有顯著影響，推測限制低區海帶生長的主要因素是營養鹽水平而不是光照。氮是大型海藻正常生理活動必需的基本營養元素，但它在自然海水中的濃度較低，具有明顯的季節變化，常成為海藻生長的限制性營養鹽[11]。海帶生長與海水中NH4+-N 和NO3--N的總含量密切相關，總含量在50 μg/L 以下時會顯著抑制海帶生長[2]。海區可溶性磷（DIP）總含量在4 μg/L 以上時可正常生產[2]。本文海區氮磷水平監測數據顯示，低區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，營養鹽含量低限制了海帶生長。盡管降低密度可以使光照強度增加，但是，營養鹽限制使實驗組和對照組海帶的生長性狀不會產生大的差異。

3.2 愛蓮灣海帶養殖密度優化探討

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

不同養殖區域不同月份海洋氮磷等營養鹽指標監測結果表明，同一時期中、高區的海水表層氮磷營養鹽水平較高，總可溶性氮DIN 接近100 μg/L，但養殖低區在3—4 月份DIN 已經低于50 μg/L，可溶性磷低于4.0 μg/L，已經達到營養限制水平，導致海帶的生長性狀較差，可考慮減少海帶養殖，增加貝類養殖或者采取貝藻混養的模式[12]。中區海帶養殖密度降低為22×76，海帶收獲時葉片的長度和寬度會明顯增加，單棵海帶重量增加30.33%，夾苗棵數減少45.57%，從而有效地減少勞動力成本。高區養殖密度降低為22×76，同時提早采收時間，以減少葉片邊緣腐爛，提高海帶的品質。

綜上分析可得，盡管降低夾苗密度會降低每公頃的產量，減少收入，但同時可以顯著減少生產性支出，提高海帶生產的綜合經濟效益。以養殖高區為例，22×76 實驗組每公頃的干重產量降低17.40%，但相應地藻體長度增加24.52%，提升了出售時的品級和單價，在一定程度上減少了產量降低引起的收入下降。其次，22×76 實驗組夾苗量減少45.57%，可以顯著降低生產中的苗種支出。最后，降低夾苗密度會顯著減少勞動力，而人工成本在海帶養殖成本中所占比例高達60%～70%[8]。生產性支出的大幅降低能夠增加海帶養殖時的經濟效益。不同養殖區域應該根據實際水文情況設置不同的合理夾苗密度，實現海帶生產的綜合效益最大化。