大型藻类光合固碳作用及对鲍、参供饵力的研究

摘要

大型藻类是海洋生态系统中重要的初级生产者,通过光合作用固定二氧化碳、释放氧气、吸收海水介质中的营养物质,参与海洋生态系统中碳氮磷等生源要素循环。底播海珍品因更接近原生态而得到广大消费者的青睐,海珍品底播日益受到重视,逐渐成为水产养殖新的增长点。尽管大型藻类的生态功能和经济价值研究较多,但大型藻类在底播养殖系统中的生态功能和饵料供给能力研究较少。本研究以典型的底播IMTA系统为研究对象,采用现场实验和碳氮同位素示踪方法,探讨了大型藻类对海水无机碳的利用特点以及对底播 IMTA系统中皱纹盘鲍Haliotis discus hannai和刺参Apostichopus japonicus的饵料贡献,旨在阐述碳氮生源要素在底播IMTA系统中的转移和输运规律,为构建底播多营养层次综合养殖模式提供理论依据。
　　本文从3个方面研究了几种大型藻类光合固碳作用特点和底栖大型藻类对皱纹盘鲍、刺参的饵料供应能力。1)崂山湾增养殖海域环境及底栖大型藻类分布特征。分别在2012年春季(5月)和秋季(11月)调查了青岛龙盘海洋生态养殖有限公司所属4个海珍品底播增殖海区(雕龙嘴、仰口、峰山和港东海区)的底质、水环境,流速等理化环境特征;查明了底播增养殖海域底栖大型藻类群落空间多样性和分布规律;2)大型藻类对海水无机碳体系的影响。分别选择龙须菜(红藻)、石莼(绿藻)、鼠尾藻和海黍子(褐藻)为研究对象,研究了添加氮营养盐和充CO2气体对大型藻类光合固碳作用的影响,分析了大型藻类光合作用对海水无机碳体系的影响。3)大型藻类对底播皱纹盘鲍和刺参的饵料贡献。通过测定不同季节大型藻类、皱纹盘鲍、刺参的碳氮稳定同位素,分析了大型藻类对底播增殖海珍品-鲍和刺参的饵料供应能力。主要研究结果如下:
　　(1)底播增殖海区底栖大型藻类丰富度、多样性和均匀度指数等群落结构特征。共获得14种大型藻类,分属褐藻门Phaeophyta(5种)、红藻门Rhodophyta(8种)和绿藻门Chlorophyta(2种);春季大型藻类物种丰富度指数按大小依次为峰山>港东>仰口>雕龙嘴,在秋季依次为雕龙嘴>仰口>峰山>港东;春季大型藻类物种多样性指数按大小依次为峰山>港东>雕龙嘴>仰口,在秋季依次为峰山>仰口>雕龙嘴>港东;春季大型藻类物种均匀度指数按大小依次为雕龙嘴>峰山>港东>仰口,在秋季依次为峰山>仰口>雕龙嘴>港东。方差分析结果表明,4个研究海区大型藻类的物种丰富度、多样性和均匀度指数差异不显著。春季在研究海域裙带菜是底栖大型藻类群落中的优势种,秋季在研究海域海头红是底栖大型藻类群落中的优势种。
　　(2)大型藻类光合作用对无机碳体系的影响。采用碘量法测定溶解氧、碱度法测定海水溶解无机碳 DIC,通过测定密闭容器中溶解氧和无机碳浓度的变化,从产氧和固碳两个方面研究4种大型藻类龙须菜 Gracilaria Lemaneifomis、石莼Ulva lactuca、鼠尾藻Sargassum thunbergii、海黍子Sargassum muticum光合固碳能力。研究结果表明,大型藻类能够显著改变海水中无机碳的浓度,现场实验中添加营养盐和充CO2对大型藻类的光合固碳作用影响不同。在海水介质营养盐浓度较低的条件下,添加营养盐能够提高龙须菜的光合产氧速率RO,添加营养盐对大型藻类的总无机碳吸收速率RDIC影响差异不显著,对碳酸盐体系中各组分的吸收差异不显著。充 CO2对石莼、鼠尾藻和海黍子 RDIC的影响差异显著,在未充CO2的条件下,鼠尾藻比石莼和海黍子总无机碳 DIC吸收速率高,最高达到423.36μmol/gDW·h;石莼较鼠尾藻和海黍子吸收 CO2速率高,最高达12.34μmol/gDW·h;鼠尾藻比石莼和海黍子吸收 HCO3-速率高,最高达572.34μmol/gDW·h。在充 CO2的条件下,石莼比鼠尾藻和海黍子总无机碳 DIC吸收速率高,最高达777.19μmol/gDW·h;石莼较鼠尾藻和海黍子吸收 CO2速率高,最高达64.84μmol/gDW·h;石莼比鼠尾藻和海黍子吸收 HCO3-速率高,最高达966.64μmol/gDW·h。实验大型藻类的光合熵在0.36～1.18之间。
　　(3)大型藻类对底播皱纹盘鲍刺参的饵料贡献。本文采用同位素法研究了春季和秋季大型藻类对皱纹盘鲍和刺参的饵料供应能力。结果表明,实验海区大型藻类碳氮同位素存在明显的种间和季节变化,春季底栖红藻δ13C变化范围为-34.6～-12.3‰,δ15N变化范围为4.9～6.7‰;褐藻δ13C变化范围为-31.8～18.0‰,δ15N变化范围为2.7～9.5‰。秋季红藻δ13C变化范围为-31.9～-16.4‰,δ15N变化范围为5.0～7.1‰;褐藻δ13C变化范围为-17～-15‰,δ15N变化范围为6.3～7.3‰;绿藻δ13C变化范围为-18.6～-15.2‰,δ15N变化范围为4.9～7.7‰。皱纹盘鲍和刺参的碳、氮稳定同位素值存在季节性差异,揭示它们的饵料结构也存在季节差异。通过IsoSource计算了大型藻类对鲍和刺参的饵料贡献,显示春季波状网翼藻对皱纹盘鲍的饵料贡献率大(20.8％),褐藻对海参的贡献率最大(29.2%);秋季石莼对皱纹盘鲍的饵料贡献率大(41.1%),绿藻对海参的饵料贡献率最大(52.4%)。这些结果揭示了大型藻类是皱纹盘鲍和刺参的重要食源,并且存在着季节性演替规律。

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前言

第一章文献综述

1.1大型藻类的生态功能

1.2大型藻类在海洋生态系统中的饵料贡献作用

1.3本文的研究目的和意义

第二章 崂山湾增养殖海域环境及底栖大型藻类分布特征

2.1材料

2.2实验方法

2.3 结果与分析

2.4讨论

2.5小结

第三章 大型藻类对海水无机碳体系的影响

3.1 材料与方法

3.2添加氮磷对龙须菜光合固碳能力影响的现场研究

3.3三种大型藻类光合作用对海水无机碳体系的影响

3.4 讨论

3.5小结

第四章 大型藻类对底播皱纹盘鲍、刺参的饵料贡献

4.1材料与方法

4.2结果与分析

4.3讨论

4.4小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢