论文部分内容阅读
我国是海水贝类养殖大国,2018年我国海水贝类产量1443.93万吨,位居世界第一。我国海水贝类养殖的主要对象是滤食性贝类,其养殖产量占总养殖产量的97%。菲律宾蛤仔（Ruditapes philippinarum）是我国单种产量最高的养殖贝类,年产量超过300万吨,占世界总产量的90%。胶州湾作为我国北方重要的菲律宾蛤仔规模化养殖海湾,菲律宾蛤仔年产量高达32.5万吨,占胶州湾海水养殖总产量的90%以上。2017年4月,唐启升院士联合25位水产界知名专家形成了一份题为“关于促进水产养殖业绿色发展的建议”的中国工程院院士建议,建议的核心是呼吁建立“水产养殖容量管理制度”。在这样的背景下,开展贝类个体生理生态及养殖容量评估研究具有重要的理论和应用意义。本研究探讨了胶州湾海域理化生物因子的时空分布特征,模拟了温度、规格对菲律宾蛤仔滤水率、耗氧率和排氨率的综合影响,构建了胶州湾菲律宾蛤仔个体生长模型,最后分别通过静态的Herman模型法和动态的生态系统模型法评估了胶州湾菲律宾蛤仔的养殖容量。主要的研究结果如下:1.胶州湾海域理化生物因子的时空分布特征在2017年7月至2018年4月,本研究对胶州湾及其附近海域设置了四个航次海上大面调查,基于水温、pH、溶解氧、透明度、颗粒有机物、浮游植物Chl-a、营养盐（硝态氮、亚硝态氮、氨氮、磷酸盐）的调查数据,分析了胶州湾海域主要理化生物因子的时空分布特征。调查结果表明,胶州湾的理化生物因子中除pH外,水温、DO、透明度、POM和Chl-a季节差异性均显著。在空间分布上,水温呈现春夏季从湾底向湾口降低的特征,秋冬季相反;pH的分布四季都相对均一;溶解氧除春季外,其他季节空间差异性较大;透明度整体上呈现近岸小、远岸大的特征;POM四季差异均较大,且夏季区域差异性比其他三个季节更加明显;Chl-a表现出近岸高、远岸低的分布特征。2.温度、规格对菲律宾蛤仔的滤水率、耗氧率和排氨率的综合影响采用中心复合实验设计和响应面法,研究了水温（5-25℃）和规格（0.12-0.52g组织干重）对菲律宾蛤仔滤水率、耗氧量和排氨率的综合影响。结果表明,温度和规格对菲律宾蛤仔的滤水和耗氧率有显著的交互作用（P<0.05）,而对排氨率的交互影响不显著（P>0.05）。对这两个因素的滤水率、耗氧量和氨排泄率的模型方程如下:CR=1.8096+1.0158T-0.9957DW-0.6412T·DW-0.5347T2+1.2941DW2;OR=0.4693+0.5081T-0.2946DW-0.2586T·DW-0.0686T2+0.2197DW2;NR=1.8938+0.6864T-0.6978DW-0.0367T·DW-0.2562T2+0.5698DW2,决定系数分别为0.8705、0.8702和0.9207。3.胶州湾菲律宾蛤仔个体生长模型的构建与验证基于动态能量收支（Dynamic Energy Budget,DEB）理论,利用python软件构建了菲律宾蛤仔的个体生长模型,以2018.04.24～2019.01.09观测的胶州湾海域叶绿素a和水温为强制函数,通过现场实验和已有文献报道获取模型参数,模拟了菲律宾蛤仔软体组织质量和壳长的生长情况,并根据胶州湾海域菲律宾蛤仔生长的实测数据对模型进行了验证。结果表明,构建的个体生长模型能够很好地模拟胶州湾海域菲律宾蛤仔软体组织干重和壳长的生长,软体组织干重和壳长的模拟值与实测值呈显著线性相关关系（P<0.01）,R2分别为0.9374和0.9168。敏感度指数最高的是阿伦纽斯温度TA和参考温度T1,如果TA和T1分别改变10%,菲律宾蛤仔软体组织干重增加高达8.86%。4.基于叶绿素a时空分布特征的胶州湾菲律宾蛤仔养殖容量静态评估采用大面观测、现场模拟实验、生长情况跟踪相结合的手段,基于Dame指标和Herman模型估算了胶州湾菲律宾蛤仔的养殖容量。结果表明,调查期间胶州湾水体的叶绿素a浓度在2.09～4.28 mg·m-3之间,均值为3.07 mg·m-3;不同规格（壳长2.29～3.59cm）的菲律宾蛤仔单位个体的平均滤水率为0.45 L·h-1·ind-1,单位重量的平均滤水率为2.52 L·g-1·h-1;菲律宾蛤仔1龄、2龄和3龄的平均干重分别为0.18、0.30、0.42g;胶州湾的水团滞留时间为52天,初级生产时间为1.58天,贝类滤水时间为2.09天;1龄、2龄和3龄的蛤仔养殖容量分别为637、378、272 ind·m-2。目前的菲律宾蛤仔养殖量已经超过养殖容量,建议若以2龄蛤为采捕对象,适宜的播苗密度为582 ind·m-2;若以3龄蛤为采捕对象,适宜的播苗密度为789 ind·m-2。5.基于生态系统动力学模型动态评估胶州湾菲律宾蛤仔养殖容量耦合菲律宾蛤仔个体生长模型和生物地球化学模型,构建了胶州湾NPDZ-B生态系统动力学模型,动态评估了胶州湾菲律宾蛤仔的养殖容量。结果表明,2018年5月～2019年2月胶州湾菲律宾蛤仔和浮游植物的实测值和模拟值呈显著线性相关（P<0.01）,R2分别为0.9348和0.9264,表明该生态系统动力学模型能够较好的模拟胶州湾的主要生态环境特征。基于生态系统动力学模型的胶州湾菲律宾蛤仔养殖容量评估结果表明,若在期望的养殖时间内（10个月）收获到商品蛤仔,播种密度不能大于1000 ind·m-2,根据利润最大化,适宜的播种密度为550～750 ind·m-2。