不同材料人工鱼礁溶出物质对礁体附着生物的影响研究

摘要

本文针对不同材质的人工鱼礁进行了研究，分析了复合硅酸盐水泥（P.C）、矿渣硅酸盐水泥（P.S）、火山灰质硅酸盐水泥（P.P）、粉煤灰硅酸盐水泥（P.F）、铝酸盐水泥（CA）等五种类型水泥制作的人工鱼礁，以及木制人工鱼礁和钢板人工鱼礁的经济效益与生态效益，以期为人工鱼礁材料的选择提供理论依据。主要比较不同材质人工鱼礁投入海水中对水质的影响，以及人工鱼礁附着生物的生长状况。实验室内，将不同材质礁体模型置于盛满200kg海水的塑料桶内，进行7次取样，并测定海水盐度（S）、酸碱度（pH）以及活性磷酸盐、活性硅酸盐、无机氮等营养盐浓度的变化。另外，在青岛市薛家岛海域进行挂板实验，观察人工鱼礁上附着生物总量（P）、Shannon-Wiener多样性指数（H'）、Pielou均匀度指数（J）、优势种及优势度（Y）等指标。主要实验结果如下： 1.人工鱼礁模型溶出物质试验 （1）在7次测量中，各组之间温度差保持在0.3-0.8℃之间，组间差异小。前4次测量，平均温度变化不显著，之后3次测量平均温度随着测定日期的推迟而降低。空白组pH和盐度均无明显变化。木块组pH在实验进行15天后，有明显的下降趋势；其余各组pH均持续升高。复合硅酸盐水泥（P.C）组pH升高最快。七个实验组盐度均有升高。第一次测量，各组盐度平均为32.4±0.1；投放一个月后各实验组盐度达到最高，七组平均盐度为33.4，标准差为0.15。 （2）15天后各组硅酸盐浓度达到最高。P.S组硅酸盐浓度最高，其余各组浓度从高到低依次为粉煤灰硅酸盐水泥（P.F）>复合硅酸盐水泥（P.C）>火山灰质硅酸盐水泥（P.P）>铝酸盐水泥（CA）>木块>钢板。之后各组浓度下降，其中P.C、P.S、P.F三组下降幅度最大。 （3）木块组无机氮浓度变化最快，浓度最高。木块组在第三次测得的无机氮浓度最大，约为0.32mg/L。P.C、P.P、钢板四组无机氮浓度变化小，5天以后与空白组差异均不显著。 （4）各组初次测量的平均活性磷酸盐浓度为0.006±0.0002mg/L，低于海洋水质标准。P.S、CA、P.P三组磷酸盐浓度变化与空白组差异不大。P.F、P.C、木块与钢板四组均有一次测量的浓度显著高于空白组。 2.不同材料人工鱼礁挂板试验 （1）2015年9月在青岛市薛家岛海域投放不同材质的人工鱼礁，进行挂板实验。2015年11月和2016年3月，分别进行两次取样。采样和分析方法按照《海洋调查规范》进行。对每种材质的礁体各采集3个样品。每个样品的采样面积为10cm×10cm。取得的样品用玻璃瓶装取，加入5%的福尔马林溶液保存，带回实验室分析鉴定。2015年11月第一次取样，不同材质人工鱼礁上附着生物量从大到小依次为P.P、P.S、CA、P.F、P.C，生物量分别为888.29g/m2、755.43g/m2、752.07g/m2、620.11g/m2、402.01g/m2；生物种类分别为P.S上7种，P.F、P.P、CA上5种，P.C上3种。2016年3月，CA、P.P、P.F、P.C、P.S，生物量分别为1956.93 g/m2、1601.44g/m2、1453.06g/m2、1254.63g/m2；生物种类由多到少为P.F、CA、P.S、P.P、P.C，种类分别为17、15、12、11、8。2015年11月，附着生物Shannon-Wiener多样性指数(H′)依次为CA>P.P>P.F>P.C>P.S；2016年3月依次为 P.S>P.F>P.P>CA>P.C。2015年11月，Pielou均匀度指数(J)分别为CA>P.P>P.F>P.C>P.S；2016年3月，分别为P.S>P.F>P.P>CA>P.C。 （2）人工鱼礁附着生物大多数属于温带黄渤海常见物种。两次取样生物种类总数量差异较大，第一次取样生物种类总数为13种，其中红藻门2种，绿藻门2种，褐藻门2种，节肢动物门4种及环节动物门3种；第二次生物种类总量为27种，其中红藻门4种，绿藻门3种，褐藻门2种，节肢动物门6种，环节动物门8种及软体动物门、腔肠动物门、纽形动物门、扁形动物门各一种。从不同水泥类型上看，2015年11月P.S上生物种类为7种，P.F、P.P、CA上为5种，P.C上为3种；2016年3月生物种类由多到少为P.F、CA、P.S、P.P、P.C，种类分别为17、15、12、11、8。

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引言

第一章 文献综述

1 人工鱼礁定义及研究现状

1.1人工鱼礁的定义

1.2人工鱼礁材料的研究现状

2 人工鱼礁附着生物

2.1人工鱼礁附着生物的研究意义

2.2礁体附着生物的影响因素

3 营养盐对海洋生物的影响

第二章 不同材料人工鱼礁溶出试验

1 材料与方法

1.1人工鱼礁模型礁体材料

1.2实验方法

2 基本理化因子变化

2.1实验结果

2.2海水温度、盐度、pH变化与人工鱼礁投放的关系

3 人工鱼礁材料对海水硅酸盐的影响

3.1硅酸盐浓度变化

3.2不同材料人工鱼礁投放对海水硅酸盐浓度的影响

4 人工鱼礁材料对海水无机氮的影响

4.1无机氮浓度变化

4.2不同材料人工鱼礁投放对海水无机氮浓度的影响

5 人工鱼礁材料对活性磷酸盐的影响

5.1活性磷酸盐浓度变化

5.2不同材料人工鱼礁投放对海水活性磷酸盐浓度的影响

第三章 不同材料人工鱼礁附着生物的生长状况

1 材料方法

1.1样板制作

1.2挂样时间及海域

1.3挂样及取样方法

1.4数据分析

2 结果

2.1礁体附着生物种类及生物量

2.2群落结构变化

2.3附着生物优势种及优势度

3 讨论

3.1种类与优势种

3.2 生物量与生物附着效果分析

3.3人工鱼礁群落生态特征

3.4 不同材料人工鱼礁溶出物质与附着生物的关系

第四章 总结与展望

参考文献

致谢