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海水養殖緩解了海水捕撈給海洋資源帶來的巨大壓力,因此在海洋漁業產量中的比重不斷上升,地位越來越重要。但隨著海洋養殖規模不斷擴大,海水養殖在獲取可觀經濟效益的同時,也引發了一系列生態環境問題。有研究認為,海水養殖對海洋的污染僅占海洋污染總量的5%;但有統計數據表明,我國近岸海域赤潮的發生規律與全國陸源污染的排放量不呈正相關關系,卻與沿海地區對蝦養殖量呈正相關關系[1]。因此,海水養殖對海洋環境帶來的影響,應受到人們的重視。本研究分析了昌黎海水養殖對海洋生態環境的影響,并提出相應的防治措施,從而有利于該地區養殖業的可持續發展及環境的有效保護。 1研究區概況 1.1自然概況 昌黎縣位于河北省東北部,隸屬秦皇島市,北起大蒲河南岸,南至灤河口北岸,屬暖溫帶濕潤大陸性季風氣候,具有光照充足、降水豐沛、雨熱同期等特點。昌黎縣的海域面積757.88km2,其中淺海面積715.86km2,占海域總面積的94.46%。昌黎縣的海域遼闊,岸線綿長,水清、流弱、波小、透明度高、營養物質豐富,成災海況少,底質偏沙,河口灘涂底質較細等,這些特點為昌黎縣海洋養殖業的發展提供了適宜的自然條件。 1.2海水養殖概況 昌黎縣的海水養殖業發展始于20世紀50年代,其養殖條件優越,在發展過程中由最初單一的池塘養殖發展到現在的淺海養殖、池塘養殖、工廠化養殖等養殖方式,養殖品種涉及魚、蝦、貝、蟹、海參等20余種。近年來昌黎縣海水養殖面積及產量不斷增加(表1),2009年昌黎縣海水養殖產值達6.292億元,占秦皇島市海水養殖產值的67.84%,占河北省海水養殖產值的55.12%,地位十分重要。 2監測站位與指標 在灤河口至大蒲河口20m等深線以內的近岸海域布置19個生態監測站位,并根據站位所在區的養殖面積和區面積分出了高密度養殖區(站位13、14、17、18)、中密度養殖區(站位5、6、9、10)、低密度養殖區(站位2、3、7)和近海參比區(站位1)、遠海參比區(站位11、15),如圖1所示。分別于5、8、10月份對養殖區進行監測,監測指標包括水溫、透明度、pH值、溶解氧、鹽度、無機氮(包括硝態氮、亞硝態氮、氨態氮)、活性磷酸鹽(無機磷)、葉綠素a、浮游動物密度及生物量等。 3海水養殖對海洋生態環境的影響 3.1改變海洋水環境要素 對2009年昌黎縣高、中、低密度養殖區的養殖前期(5月份)、養殖中期(8月份)、養殖末期(10月份)的水環境要素進行分析。由圖2、圖3可以看出,5、8月份無機氮、無機磷含量基本呈現出遠海參比區<高密度養殖區<中密度養殖區<低密度養殖區<近海參比區的規律;10月份含量變化趨勢發生明顯改變,高、中密度養殖區的無機氮和無機磷含量大幅度升高,這主要是由于養殖過程中大量的氮、磷、有機顆粒物沉積在底泥中,富集在底泥中的這些物質在一定條件下重新釋放出來而影響了水體營養鹽結構,造成氮、磷比例失調。海水富營養化和不平衡的氮、磷比會導致浮游植物群落結構的改變,是赤潮發生的重要因素[2-4]。由圖4至圖6可以看出,5、8、10月份的pH值、溶解氧含量及透明度在高密度養殖區均表現出較低值,均比遠海參比區低,由此推測低pH值和下降的溶解氧在顆粒物質大量匯集的濾食性貝類高度密集區,會在不同程度上加速水體的富營養化進程。在貝類密集區,明顯的沉降作用使有機物堆積在底層并促使微生物活動加強,增加了底層對氧的需求,從而可能產生缺氧或無氧的環境[5],促進脫氨和硫還原過程[6-7],導致無機營養鹽從底質到水體的加速釋放。環境的改變會對底棲生物群落產生影響,使底棲動物的種類組成、數量和生物量發生變化。研究表明,昌黎海域海水中營養鹽含量與底棲生物中多毛類的比例有顯著相關性(r=0.912,P=0.011,n=6),沉積在底層的大量營養鹽造成的缺氧環境使得耐缺氧的多毛類在底棲生物中的比例不斷增大并占絕對優勢,從而使得底棲生物生物量及棲息密度呈現下降的趨勢。 3.2控制浮游植物的生長 葉綠素a是浮游植物進行光合作用的色素,其含量與浮游植物的生物量有顯著的相關性,能夠指示浮游植物生物量的大小,因此通過測定葉綠素a的含量可以了解水中生產力狀況[8]。不少例證推測,在高密度貝類生物養殖區域,貝類通過大量攝食水體中的浮游植物,影響甚至控制了特定水域中浮游植物的生長。通過對2005、2006年昌黎海域的葉綠素含量進行測定,發現高密度養殖海區內葉綠素a的含量低于中密度和低密度養殖海區,且均低于近海參比區;但在養殖面積激增的2008、2009年,高、中密度養殖區的葉綠素含量明顯高于低密度養殖區,中密度養殖區葉綠素含量與近海參比區基本持平,高密度養殖區已超過近海參比區。推測其原因,可能是由于淺海養殖面積激增,大規模的貝類筏式養殖使有機物質和營養鹽被截留,顆粒物質大量匯集在濾食性貝類高度密集區,使養殖區內pH值降低、溶解氧下降,從而增加了局部營養鹽負荷,在不同程度上造成該海區水質污染和水體富營養化,進而促進了藻類的生長。 3.3影響浮游動物群落 海洋浮游動物是海洋次級生產力的代表,是海洋食物鏈的重要環節。海水養殖對浮游動物的影響是多方面的,魚類的捕食作用和貝類的濾食活動對浮游動物的群落結構和數量動態有明顯的影響。由圖7、圖8可以看出,在浮游動物密度增加的情況下,浮游動物的生物量卻有一定程度降低。因此,從長遠來看,貝類等的養殖能抑制浮游動物群落的生長,且使浮游動物群落向小型化趨勢發展。 3.4天然濕地萎縮,生態功能減弱 養殖池塘的建筑侵占了大面積的自然濕地。遙感影像解譯結果顯示,1987—2009年的22年間,灤河口池塘養殖面積由225.31hm2增加到2126.42hm2,增加了約8.4倍,養殖池塘濕地及稻田濕地已成為灤河河口三角洲濕地典型的生態景觀,天然濕地所剩無幾;1979年七里海澙湖水體面積為817.9hm2,1979年以后由于養殖面積逐年增加,澙湖水面面積不斷減小,2009年七里海澙湖范圍內開發養殖池塘1801.84hm2,占澙湖總面積的65.95%,七里海澙湖水面僅剩365.35hm2,其周邊沼澤濕地基本消失。自然濕地被養殖池塘取代,使得濕地景觀類型單一化趨勢嚴重,生態功能減弱,天然異質性降低,生物棲息地多樣化格局被破壞、水生生物和鳥類數量明顯減少。孫立漢等研究指出,1996—1997年灤河口黑嘴鷗繁殖群體呈明顯下降趨勢[9];2003年灤河口濕地再生性恢復研究調查組進行多次野外考察,未發現黑嘴鷗在灤河口濕地筑巢,灤河口正在失去作為世界黑嘴鷗四大繁殖地之一的地位。自然濕地的破壞使其抗干擾能力、自我調節能力和生態恢復能力均大幅下降,導致整個生態系統穩定性降低、生態功能不斷降低。50年前,七里海澙湖最大蓄水量達2.45×107m3,目前其蓄水量僅為6.33×105m3,蓄洪防澇功能大為減弱。#p#分頁標題#e# 3.5對重要海洋物種的影響 昌黎海域是國家二級保護動物———文昌魚棲息密度最高的海域,對文昌魚及其生活條件做相關分析得出,底質環境是影響文昌魚的主要環境因子。沙質泥和粉沙質泥會限制文昌魚的分布,如果底質內粉沙和黏土大量增加,會改變底質的通氣狀況和海水交換,文昌魚就難以生活和繁殖[10]。近年來,由于水產養殖大量的圍墾,造成水動力條件下降,水流減緩,內灣遷移擴散能力差,納潮能力降低,而筏式養殖的筏架和吊繩則降低了水體流速,改變了水流方向,因此沉積速度加快,使底質環境發生改變,近岸低潮區的底質表層沉積物顆粒趨于細化,使沉積環境發生改變,導致文昌魚遷移和死亡。隨著淺海養殖面積的激增,文昌魚的棲息密度及生物量下降趨勢明顯。 4降低海水養殖對海洋生態環境影響的主要途徑 4.1降低養殖密度和規模 通過對昌黎縣淺海養殖面積、產量和產值做回歸分析得出,當淺海養殖面積為28750hm2時,產值達到理論最大值;當養殖面積為25442.5hm2時,產量達到理論最大值。2008年,昌黎縣的淺海養殖面積為27333hm2,2009年激增到41333hm2,一定程度上反映了昌黎縣養殖海域環境呈現出惡化的趨勢。因此,根據昌黎縣養殖海區的水動力狀況和養殖區水域的生態環境容量,要科學合理地布設養殖池塘和養殖架,確定合適的養殖面積、養殖密度和生態模式,確保養殖廢物的排放量不超過養殖水域的自凈能力,濾食性貝類生產量不超過水域供餌能力,對養殖密度過大的水域要及時調整,將養殖密度控制在水體承載量以內。 4.2優化養殖結構 海水養殖生態系統屬于半人工生態系統,養殖品種單一,生態功能較脆弱,緩沖能力低。昌黎海域淺海養殖以海灣扇貝養殖為主,只有少量的貽貝、太平洋牡蠣、蝦夷扇貝等,養殖品種單一,結構不合理。對該海域營養鹽成分的測量顯示,無機氮中硝態氮含量占84%以上。硝態氮是藻類的最佳氮肥,能被藻類吸收同化,在養殖區引入大型藻類實行貝-藻混養,可以減少養殖海區過量的營養鹽而起到抑制微型藻類的作用,從而減少赤潮發生。昌黎海域現有筏架間隔約為6m,還不到理論研究間隔15m的一半,因此將海灣扇貝與海帶實行間養,即一行筏架養扇貝另一筏架掛養海帶,既節約了資源,不需要對基礎設施再投資,又能利用海帶大量吸收扇貝產生的營養鹽污染物,從而使養殖海區生態系統環境達到平衡。另外,劉石林等研究表明,刺參對淺海筏式貝類養殖系統具有較大的生物修復潛力,貝-參混養模式不僅能夠取得較大的生態效益,而且能顯著增加養殖生產的經濟效益[11]。刺參在10~20℃范圍攝食率較高,而昌黎海域夏季平均水溫都在25℃以下,適合養殖刺參,并且只要將現有筏式養殖籠稍加改造,將貝-參混養,便可有效緩解海洋環境壓力。 4.3加強管理,科學引導規范養殖 漁業部門加強管理,按照漁業法規和管理條例,認真落實近海養殖規劃,不斷完善水產養殖技術,對漁民養殖進行一些技術上的指導。加大治污力度和執法力度,遵循“誰污染、誰治理”的原則,將治污成本納入企業生產成本當中,實施養殖排放水的處理或循環利用,逐步實行“零排污”的措施,并進一步加強生態站位的監測力度,動態監測、監控養殖水域生態環境質量的變化狀況,盡量避免污染帶來的環境損失。