菲律宾蛤仔养殖在浅海碳循环中的作用——以胶州湾为例

摘要

碳是构成地球上生物分子的骨架的基本元素，是生命有机体的基本组成成分，是生物圈的物质和能量循环的载体，它以多种形式循环于环境中。碳循环对于人类的生存和发展以及全球环境气候的影响都具有重要意义。海洋碳库是仅次于岩石圈的第二大活跃碳库，因此，在碳循环过程中海洋碳循环成为其中重要的一个环节。海洋碳循环中的三个主要过程“溶解度泵”“生物泵”“碳酸盐泵”的完成，都是在海洋生物的作用下进行的，特别是近海海区以及近海养殖区范围内，大量的养殖生物作用必然会对浅海碳循环造成一定的影响。
　　因此，本研究选择胶州湾作为研究海域，于2014年2月、5月、8月和11月对胶州湾菲律宾蛤仔的生态情况与生物资源量进行了全面的资源调查，通过分析胶州湾14个站位的菲律宾蛤仔的壳长、生物量、栖息密度和年龄组成，评估胶州湾内菲律宾蛤仔的大致分布区域、资源状况;同时选取胶州湾的主要贝类养殖优势种—菲律宾蛤仔作为此次的研究种类，采用室内受控生态实验法并运用“碱度异常技术”测定了盐度、温度和pH对菲律宾蛤仔耗氧率、呼吸和钙化的影响，以期了解菲律宾蛤仔的生理生态学的规律，并探讨分析了菲律宾蛤仔养殖可能对近海碳循环所产生的作用。主要结果如下:
　　1.本次调查胶州湾全年的菲律宾蛤仔的年龄组成主要是1龄蛤仔、2龄蛤仔和3龄蛤仔，而其中的1龄蛤仔和2龄蛤仔占有非常重要的数量优势。胶州湾2014年2月至2014年11月的14个站位的平均生物量为398.5 g/m2，最高生物量可高达3444.75 g/m2，是2号站位;胶州湾年均栖息密度达263.31 ind./m2，最高年均栖息密度也是出现在2号站位，是2377.5 ind./m2。
　　2.本次调查研究，胶州湾的菲律宾蛤仔种群年龄结构情况出现低龄化。胶州湾的1龄蛤仔占绝对优势，2龄蛤仔仅次于1龄蛤，3龄以上最少。若以壳长30 mm的蛤仔为采捕规格，2014年胶州湾年际菲律宾蛤仔的商品率为6.8％;若以壳长25 mm蛤仔为采捕规格，2014年胶州湾年际菲律宾蛤仔的商品率为33.17％。从生物量和蛤仔的商品率上分析，5月是最佳的采捕时期，2龄蛤仔也可能成为最优势的采捕年龄。
　　3.盐度的变化对菲律宾蛤仔的钙化率和呼吸率有显著性影响，在盐度为20-28时，菲律宾蛤仔的钙化率和呼吸率均随盐度的升高逐渐而变大，随着盐度的继续升高直至达到35时，两者数值指标均降低。当盐度为20时，菲律宾蛤仔的钙化率最低为-0.992μmol.FW g-1.h-1;在盐度为30时，达到最大值，为-0.407μmol.FW g-1.h-1，在盐度达到25时，其呼吸率达到最大值1.682μmol.FWg-1.h-1。
　　4.温度的变化对菲律宾蛤仔的耗氧率有极显著影响，菲律宾蛤仔的钙化率随温度的升高而下降，当升高到15℃左右时，随着温度的继续升高，钙化率有一个缓慢上升的过程;而在温度5-15℃时，其呼吸率随温度而升高;在温度为15℃时，其呼吸率达到最大值1.510μmol·FW g-1·h-1;当温度超过15℃时，呼吸率呈下降趋势;
　　5.酸化对菲律宾蛤仔钙化率影响极显著，对呼吸率的影响不显著(p＞0.05）。钙化率和呼吸率都随着酸化的变强出现了不同程度的下降，其中钙化率与pH呈线性相关:G=0.1746-0.3424pH(R2=0.9963，p＜0.01)。在pH为8.1-7.0时，钙化率从pH8.1时的-0.148μmol.FWg-1.h-1下降到pH7.0时的-1.193μmol.FWg-1.h-1，而呼吸率呈现先升高后降低的趋势，在pH7.7时达到最大值为2.533μmol.FWg-1.h-1。
　　6.在胶州湾湾内，养殖区域的菲律宾蛤仔呼吸所释放出的碳量范围大约在0.43×104t（113.51 mgC.m-2.d-1）-0.65×104t(173.32mgC.m-2.d-1)之间;而通过生物沉积活动沉积的碳可达到0.49×104t-8.98×104t(129.69mgC.m-2.d-1-2372.25mgC.m-2.d-1)。胶州湾湾内养殖的菲律宾蛤仔虽然会通过呼吸作用释放二氧化碳到环境中，但是通过贝类的生物沉积作用，会将更多的碳转换成有机碳并沉降到海底。
　　7.贝类的沉积作用可以把生物沉积下来的很大一部分碳埋藏起来，而埋藏的碳很难或者很少能再次被悬浮、利用并矿化分解。虽然养殖菲律宾蛤仔的呼吸作用和钙化活动会释放一部分二氧化碳，但是实质上有更多的碳在双壳贝类的沉积作用下埋藏起来，在沉积过程中脱离了生物地球化学循环，所以贝类的沉积作用起到了生物碳汇的作用。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1 海洋碳循环

1．1 海洋碳循环的格局

1．2 浅海碳循环

2 胶州湾及其经济贝类增养殖现状

2．1 胶州湾地理环境

2．2 胶州湾海域的水温和盐度

2．3 胶州湾贝类养殖现状

3 胶州湾经济贝类养殖优势种—菲律宾蛤仔的概况

3．1 菲律宾蛤仔的分布和生活习性

3．2 生态因子对菲律宾蛤仔生理生态、生长繁殖等影响

4 本论文研究的内容和意义

第二章 胶州湾菲律宾蛤仔生物资源评估

2．1 前言

2．2 材料与方法

2．2．1 调查区域

2．2．2 调查方法

2．2．3 生物测量和数据分析

2．3 调查结果

2．3．1 种群与年龄组成

2．3．2 生物量与栖息密度

2．3．3 菲律宾蛤仔的商品率

2．4 讨论

2．5 小结

第三章 温度、盐度、pH变化对菲律宾蛤仔呼吸和钙化的影响

3．1 前言

3．2 材料与方法

3．2．1 实验原理

3．2．2 实验材料

3．2．3 实验方案设置

3．2．4 实验方法

3．2．5 数据分析

3．3 实验结果

3．3．1 盐度对菲律宾蛤仔钙化率、呼吸率和耗氧率的影响

3．3．2 温度对菲律宾蛤仔钙化率、呼吸率和耗氧率的影响

．3．3 pH对菲律宾蛤仔钙化率、呼吸率和耗氧率的影响

3．4 讨论

3．4．1 盐度对菲律宾蛤仔钙化率、呼吸率和耗氧率的影响

3．4．2 温度对菲律宾蛤仔钙化率、呼吸率和耗氧率的影响

3．4．3 酸化对菲律宾蛤仔钙化率、呼吸率和耗氧率的影响

3．4．4 贝壳形成对环境胁迫反应的初步探讨

3．5 小结

第四章 菲律宾蛤仔养殖对于胶州湾碳循环的作用

4．1 前言

4．2 实验原理与方法

4．3 实验过程

4．4 结果

4．5 讨论

4．6 小结

参考文献

致谢

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