绿潮藻生态修复能力评估及绿潮藻清除研究

摘要

绿潮是大型海洋绿藻在外界环境条件适宜时，通过自身快速大量的生长、繁殖，进而引发其在潮间带和浅海区生物量快速增加产生的一种异常生态现象。引发绿潮的藻类主要有石莼属（Enteromorpha prolifera）、硬毛藻属（Chaetomorpha）以及刚毛藻属（Cladophora）。绿潮通常发生在入海口、泻湖和内湾海岸等富营养化水平相对较高的海域环境中。人类频繁的活动引起近海营养物质尤其是氮(N)和磷(P)含量的增加，增加了藻类暴发的可能性。在富营养化的水域环境中，绿潮藻在营养盐的刺激下可成倍增长，且光能利用效率高，因而拥有较强的竞争优势。绿潮藻的繁殖方式多样，除了经配子结合外，孢子或配子单独亦可繁育成新的个体。而且，绿潮藻进行繁殖的时间段较多，几乎在其生活史的任何一个时间段都能单独发育为独立的个体。
　　本文针对绿潮藻，以奉贤碧海金沙围隔为模型，研究了自然底栖浒苔生长与所处环境水质变化的关系。同时，研究了采用物理方法防止其孢子附着和利用化学方法对成藻灭杀以及生物利用等相关方面，以期为绿潮藻的清除和有效利用开发新的方式。
　　一、曲浒苔对围隔海域水质修复能力
　　于2015年3月-12月对上海市奉贤区2.3km2的海水养殖围隔海域底栖浒苔进行调查，并对其生活环境进行全年监测。结果表明：通过形态、ITS和5sRNA序列分析显示碧海金沙底栖藻类优势种为曲浒苔（U. flexuosa），占总生物量的98％，其次为刚毛藻(Cladophora)，占总生物量的2%。无人机航拍显示，藻体主要分布在西北角的下风处。试验测得曲浒苔总氮磷含量分别为3.50%±0.02%和0.13%±0.01%（%,m/m,干重），围隔海区底栖曲浒苔全年总生物量净增长为1497.3t。2015年整个养殖周期水质监测结果显示：养殖水体已处于严重富营养化状态，溶解无机氮（DIN）在1-7月份和12月份均处于劣Ⅳ类；溶解无机磷（DIP）全年6个月处于Ⅱ类，5个月处于Ⅲ类水质。有机污染指数（A）整年平均值为1.88，已受到污染。富营养化指数（E）1-9月均属于重度污染，整年平均值为29.95，属重度污染。可见，在富营养化水体中，曲浒苔利用营养盐进行快速大量繁殖，数量惊人，鉴于目前的养殖种类，现在的养殖方式不利于养殖产业的可持续发展。
　　二、防止配子附着
　　在实验室内，探究了涂有两种涂料和一种油漆的塑料、竹片、玻璃对浒苔配子附着和萌发的影响。结果表明，浒苔配子体在三种基质上的萌发率均为0%，抑制效果明显。空白组中，塑料基质上附着的配子数最多，为3160±218ind/cm2。三种基质的附着数分别为，塑料＞竹片＞玻璃。另外，于2016年10月-2017年3月在江苏省如东县紫菜养殖区和浙江省枸杞岛贻贝养殖区，利用涂抹两种涂料和一种油漆的缆绳，观察野外藻类和污损生物在其上的附着情况。其中，放置于如东紫菜养殖区的涂抹两种涂料和一种油漆的缆绳上，均未发现藻类附着，放置于枸杞岛贻贝养殖区的涂抹两种涂料的缆绳上有污损生物附着，且随着时间延长，附着物生物量不断增加，涂抹油漆的缆绳上未发现藻类和其他无损生物附着。
　　三、化学灭杀
　　以采集于江苏如东沿岸紫菜养殖筏架固着U.flexuosa属绿潮藻作为实验对象，研究了0.5%乳酸溶液浸泡时间对藻体叶绿素含量和叶绿素荧光参数的影响。结果表明：实验藻体光合速率、叶绿素含量和荧光特性随着浸泡时间的增加均呈现逐渐递减的趋势。用0.5%乳酸溶液浸泡0.5-1.0min对藻体光合速率和叶绿素荧光参数Fv/Fm影响显著（P＜0.05），1.0min之后递减缓慢，光量子产量Fv/Fm一直保持在0.5以上；该溶液对藻体的叶绿素含量的影响比较平稳，浒苔的光合速率一直呈缓慢递减趋势。之后将剩余的浒苔恢复培养一周，少数藻体死亡。
　　（1）柠檬酸除藻实验结果显示：随着处理时间增加，叶绿素 a和叶绿素 b含量明显减少；处理1.0min后藻体的Fv/Fm值接近零界点，1.0min之后已经测不到Fv/Fm值；而藻体的光合速率也在柠檬酸浸泡1.0min时降至0.01μmol/min·g，之后持续下降。
　　（2）乳酸和柠檬酸混合液对浒苔的灭杀效果实验结果表明：0.1%柠檬酸+0.001%乳酸溶液、0.1%柠檬酸+0.01%乳酸溶液和0.1%柠檬酸+0.1%乳酸的混合溶液对紫菜和浒苔分别进行预处理。结果发现，0.1%柠檬酸+0.001%乳酸混合溶液浓度不够，无法完全灭杀浒苔杂藻，所以该方案不能适用此次灭杀研究。而经0.1%柠檬酸+0.1%乳酸混合溶液处理后，浒苔虽能快速杀死，但是该浓度溶液对紫菜存活有一定的影响，也不符合此次研究的要求。0.1%柠檬酸+0.01%乳酸混合溶液能迅速是浒苔失去生长光合能力，并且不会影响紫菜的正常生长。本文认为使用0.1%柠檬酸+0.01%乳酸处理藻体1.0min最适合用于固着绿藻的杀灭。
　　四、成藻的清除
　　本章研究了浒苔（U. prolifera）的不同藻体状态对黄斑篮子鱼幼鱼（Siganus canaliculatus）摄食量的影响及黄斑篮子鱼幼鱼对绿色状态浒苔的摄食节律，同时比较了投喂绿色状态浒苔与投喂鱼类饲料对水质的影响。结果表明，黄斑篮子鱼幼鱼对绿色状态浒苔的摄食量为0.56±0.12g/ind/h，显著高于投喂黄绿色和黄色浒苔组（P＜0.05）。绿色状态浒苔的投喂密度在0.30g～0.80g/ind时，黄斑篮子鱼单位时间的摄食量并无显著变化（P＞0.05）。黄斑篮子鱼幼鱼对浒苔的摄食节律实验显示，黄斑篮子鱼幼鱼的摄食高峰出现在5:00～7:00、9:00～11:00和13:00～15:00时间段内，而在20:00～次日2:00几乎不摄食。投喂绿色状态浒苔的养殖水体中氨氮（NH4-N）、硝态氮（NO3-N）、亚硝态氮（NO2-N）、总氮（TP）、总磷（TP）含量显著低于投喂鱼类饲料组（P＜0.05），而投喂绿色状态浒苔的养殖水体中溶氧（DO）含量显著高于投喂鱼类饲料组（P＜0.05）。研究结果表明，投喂绿色状态浒苔的黄斑篮子鱼幼鱼的摄食量显著高于投喂黄绿色和黄色状态浒苔的实验组，且投喂绿色状态浒苔的黄斑篮子鱼幼鱼养殖水体水质显著优于投喂鱼类饲料的养殖水体。

目录

声明

引言

1 绿潮防治研究

2 防治方法

3 存在问题

第一章 曲浒苔对海水养殖围隔海域水质修复能力评估研究

1 材料与方法

2数据分析

3结果

4讨论

第二章 涂料对浒苔孢子附着的影响研究

1材料与方法

2结果

3 讨论

第三章 柠檬酸和乳酸对浒苔的灭杀效果研究

1乳酸清除绿潮藻效果研究

2结果

3 讨论

第四章 篮子鱼对绿潮藻浒苔利用

1材料与方法

2结果

3 讨论

参考文献

附录

致谢