牡蛎养殖对大鹏澳环境因子与浮游菌落扰动研究

为评估牡蛎养殖对典型半封闭海湾环境及其生态系统的影响,深入理解其在海洋环境治理和修复中的地位和作用,采用高通量测序技术,对位于典型城市半封闭海湾——大鹏澳的牡蛎养殖区4个季节的水体菌落结构和功能变化进行了分析,并对比了养殖区与对照区在水体和沉积物环境因子的差异特征。结果表明,牡蛎养殖对大鹏澳水体营养盐等环境因子的扰动相对较小,但其生物沉积作用却增强了海区总有机碳(Total organic carbon,TOC)、硫化物(Sulfide,Sul)和部分重金属的富集。高通量测序结果显示,冬季牡蛎养殖区中的绿弯菌门、脱硫杆菌门和放线菌门等菌落的相对丰度显著高于对照区(p<0.05)。冗余分析(Redundancy analysis,RDA)结果揭示了硅酸盐(SiO32-)、海水表面温度(Sea surface temperature,SST)和盐度是影响冬季牡蛎养殖区与对照区水体菌落结构差异的主要环境因子。此外,基于FAPROTAX模型预测的水体菌落生物地球化学功能分析表明,冬季牡蛎养殖区细菌介导的氮(N)和硫(S)元素的生物地球化学作用显著高于对照区(p<0.05)。综上,牡蛎养殖对大鹏澳海水菌落结构组成有一定的扰动,但其影响程度和范围受到了理化因子的季节性变化和水文条件等综合因素的制约。同时,牡蛎养殖也促进了N和S的生物地球化学循环。

大鹏澳养殖区柱状沉积物中氮、磷的分布特征及污染状况研究

为研究海水养殖对海湾沉积物的累积影响,对大亚湾的大鹏澳养殖区沉积物柱状样中总氮、总磷和有机碳的含量及剖面分布特征进行了研究,并探讨了海水养殖区沉积物中氮、磷的污染状况。结果表明,网箱养殖区、贝类养殖区和对照区等3个区域柱状样中总氮的含量范围分别为638.2—3803.9mg·kg-1、740.9—2152.1mg·kg-1和343.2—471.9mg·kg-1,总磷的含量范围分别为344.7—3233.9mg·kg-1、297.9—497.5mg·kg-1和650.2—1327.2mg·kg-1,有机碳的含量范围分别为0.96%—2.22%、0.87%—1.13%和0.69%—0.95%。该三个因子的含量均从底层至表层呈增加趋势,但网箱养殖区上层增加幅度最为剧烈,贝类区次之,对照区变化幅度最小。所有柱状样中,总氮含量均超标,但网箱养殖区总氮污染最为严重,贝类养殖区次之,对照区最轻;网箱养殖区的总磷在上层的不同深度超标,而贝类养殖区及对照区柱状样的总磷含量均未超标。

大鹏澳海水鱼类网箱养殖对水环境的影响

根据2001～2002年对大亚湾大鹏澳海水鱼类网箱养殖海域水环境的监测资料,分析讨论了网箱养殖对水环境的影响.结果表明,该海域水环境质量较好,除夏季溶解氧(DO)和春季的硫化物浓度超第二类海水水质标准情况较严重外(超标率均为62.5%),其他水环境因子一般不超标.养殖区DO和叶绿素a(Chl a)浓度均显著低于对照区(t-test,P＜0.05),而NH4-N和PO4-P浓度则一般高于对照区,其他水环境因子的空间分布差异不大.海水CODMn、BOD5和硫化物主要与网箱养鱼生产季节性强的特点有关;而水温、盐度、透明度、悬浮物、DO和pH的季节变化主要受控于大亚湾亚热带季风气候,NO2-N、NO3-N、DIN、PO4-P和SiO4-Si等营养因子的季节变化主要受降雨和浮游植物的影响,Chl a的季节变化则主要受水温和N∶P比的影响,与网箱养鱼的关系并不明显.

大鹏澳海水鱼类网箱养殖区水环境的时空变化及营养状态分析

通过2009年10月—2010年7月对深圳大亚湾大鹏澳网箱养殖区、网箱外0.5km(对照区1)和网箱外2km(对照区2)等3个区域的现场调查,阐明了海水中温度、盐度、pH、溶解氧(dissolved oxygen,DO),化学需氧量(chemical oxygen demand,CODMn)、叶绿素a(Chl a)和营养盐等水质因子的时空分布特征及相关性,并评价了海区的营养状态。结果表明,与两个对照区域相比较,大鹏澳网箱养殖对海水中的CODMn、Chl a和SiO3-Si的影响不明显,对DO、pH、PO4-P、NO2-N、NH4-N、总氮(total nitrogen,TN)和总磷(total phosphorus,TP)的影响相对较大,其中对NH4-N的影响已经扩散到了网箱外0.5km区域。网箱养殖区在冬季和春季是中营养水平,而夏季则是富营养水平。总体来说,大鹏澳网箱养殖区水质有恶化的趋势,必须采取一定的有效措施对网箱区环境进行合理调控。

大鹏澳牡蛎养殖区生态服务价值评估

对中国南海典型的浅海养殖区——大亚湾大鹏澳牡蛎养殖区的生态服务价值进行了评估,结果表明:2012年,牡蛎养殖区生态服务价值总量为3 460.52万元,单位面积生态服务价值为17.30万元/hm2。在各项服务价值组成中,供给服务中的养殖生产服务价值(3 158.00万元)占主要份额(91.26%);此外,文化服务中的休闲娱乐(124.00万元)和科研服务(71.52万元)也比较可观,分别占价值总量的3.58%和2.07%;其他服务价值,如氧气生产(31.34万元),气候调节(61.06万元)以及废弃物处理(14.60万元)所占份额较小。2013年,养殖区生态服务价值总量降为814.10万元,单位面积生态服务价值降为4.07万元/hm2。在各项服务中,养殖生产服务价值(540.00万元)较2012年出现大幅度降低,但仍占主要份额(66.33%);氧气生产(31.34万元),休闲娱乐(124.00万元)和科研服务(71.52万元)价值与2012年持平,但其所占份额有所提升,分别占服务价值总量的3.85%,15.23%和8.79%;调节服务(包括气候调节与废弃物处理)价值相较2012年有大幅度下降,而其所占份额却有所上升。2013年养殖区生态服务价值的降低主要是由于养殖生产服务价值的大幅度降低造成的,而养殖规模过大和海区环境老化是造成该结果的直接原因。总体来说,牡蛎养殖大大提升了海区的生态服务价值,但是必须对养殖模式进行合理规划,这样才能实现大鹏澳生态服务功能的可持续发展。

大鹏澳浮游纤毛虫群落与环境因子间的关系

为了解大鹏澳浮游纤毛虫时空分布特征及与环境因子间的关系,于2014年冬季、春季、夏季和秋季对大鹏澳海域进行了浮游纤毛虫的调查,并采用多元分析方法研究了环境因子对其的影响。结果显示,共检出纤毛虫31种,隶属于4纲、8目、18属。纤毛虫平均丰度为1 487个·L-1(10~5 040个·L-1),以砂壳目(Tintinnida)、急游目(Stombidiid)和环毛目(Cyclotrichida)为主。浮游纤毛虫群落结构时空差异较大。浮游纤毛虫丰度在春季最高,冬季最低;种类在夏季最多,春季最少。此外,在鱼类网箱养殖区浮游纤毛虫丰度最高,而在王母河入海口最低。通过冗余分析(redundancy analysis,RDA)发现,大鹏澳浮游纤毛虫群落结构差异主要与水体营养盐水平、温度和叶绿素a含量有关,且在不同季节有不同的主要影响因子。

大鹏澳海湾养殖生态环境的化学计量分析

根据2008 2009年在深圳大鹏澳养殖海域周年4个季节的生态环境调查数据,采用化学计量学方法(主成分分析、系统聚类分析和分类主成分分析)研究了大鹏澳养殖海域生态环境的时空变化。结果表明,第一主成分以海水温度、盐度、海水营养盐中的无机三氮、硫化物、叶绿素a(Chla)和颗粒有机物(POM)等为特征,表征了大鹏澳海洋生态环境主要受气候和水文因素的影响;第二主成分以海水磷酸盐(PO4-P)和沉积物硫化物为特征,与网箱养殖自身污染效应有关;第三主成分以海水溶解氧(DO)和化学需氧量(CODMn)为特征,与养殖生物耗氧代谢活动有关;第四主成分以沉积物有机质为特征,与养殖贝类的生物沉降作用有关。该养殖海域生态环境的时空分布特征主要受亚热带季风气候和养殖活动的空间布局及其季节周期性养殖生产的共同影响。

大亚湾大鹏澳油污染状况和自净能力的研究——污染有机物可降解性研究

将已知浓度的污染物石油烃加入到取自大亚湾大鹏澳天然海水中，进行污染物自净能力实验室模拟试验，探讨了各种条件下微生物对有机物降解的影响，用有机物浓度、ATP、DO、BOD5、COD 描述了有机物的降解过程。根据实验结果，得出 BOD5 和 ATP 可用来指示降解过程中微生物量的变化；此外，在一定条件下，石油烃的生物降解一级反应方程可描述为 OIL＝17.442 e－0.1949d 。

大亚湾大鹏澳养殖海区水化学指标的变化及营养状况分析

根据 １９９４年 ７月和 １０月、１９９５年 １月和 ４月对大亚湾大鹏澳养殖海区的现场调查，统计了各水化学指标的变化范围和平均值；讨论了Ｎ／Ｐ值的季节变化；以ＣＯＤ、ＴＩＮ、ＰＯ~３－_４－Ｐ和Ｃｈｌ－ａ为分析指标，用营养状态质量指数（ＮＱＩ）分析了该海区的营养状态；并用叶绿素法估算了养殖海区的初级生产力。

大鹏澳养殖海域微表层与次表层水质及浮游动物群落特征的比较

2007年5～12月对大鹏澳鱼类养殖区（St．1）、贝类养殖区（St．2）、自然海区（对照区）（St．3）微表层和次表层的水质及浮游动物群落特征进行了调查。研究表明：3个调查区域微表层浮游动物种类数分别为33、25和27种，次表层浮游动物种数分别为70、56和67种。微表层浮游动物丰度在夏季达到最高，分别为580．0ind．／L（st．1）、224．0ind．／L（St．2）、750．0ind．／L（St．3），微表层浮游动物丰度均值高于次表层，对照区最高（314．5ind．／L），鱼类养殖区（262．0ind．／L）次之，贝类养殖区（168．5ind．／L）最低。水化分析结果显示大鹏澳海区微表层对氮、磷、硅营养盐均有富集作用，TN、TP、活性磷酸盐和活性硅酸盐富集因子平均值分别为2．02±0．13、2．16±0．18、3．36±1．04和2．12±0．10。大鹏澳不同功能海区不同水层浮游动物群落结构有很大差异，海水养殖对水质、浮游动物数量和组成有很大影响。

广东大亚湾西南部海域营养盐结构的长期变化

分析了大亚湾西南部海域1982～2002年营养盐结构的长期变化。水域中溶解无机氮(DIN)的含量呈上升趋势,磷酸盐(PO4)含量从80年代初到90年代末逐年下降,2000年后有所恢复,硅酸盐(SiO3)的含量波动较大,3-2-但平均维持在20μmol·L-1的较高水平上。各营养盐浓度比值的长期变化表现为氮磷比上升,硅氮比下降,硅磷比稳中有升。结合营养盐浓度及其比值的变化,可以认为大亚湾西南部海域中浮游植物生长的营养盐限制因子已经由过去的氮限制转变为磷限制;各营养盐的浓度及其比值在各季度的分布表明,浮游植物的生长春季和冬季受到氮限制的可能性较大,而夏季和秋季受磷限制的可能性较大;在营养盐的平面分布上,大鹏澳内DIN高于澳外水域,而PO4自3-1997年后低于澳外水域。

大鹏澳不同区域尿素浓度与浮游植物脲酶活性的研究

2014年8月对大鹏澳的核电温排区、人工鱼礁区和水产养殖区，以及连接大鹏澳的南涌河口、龙岐河口和王母河口等6个区域的尿素浓度（以氮浓度表示，Urea—N）和浮游植物脲酶活性开展调查研究，结合其他环境因子，对比分析不同区域的尿素分布特征及其与脲酶活性的相关性。结果表明，夏季大鹏澳湾内和河口Urea—N浓度相差较大，范围分别为0．28—1．21 μmol·L-1和0．38～3．50 μmol·L-1，相当于溶解无机氮（DIN）的6．30％-24．31％和3．13％～6．77％，氮源以DIN为主。龙岐河口和王母河口的尿素浓度最高，养殖区次之。湾内和河口的脲酶活性（以NH4-N表示）范围分别为0．61～1．03 μmol·（L·h）。和0．82～1．07 μmol·（L·h）-1，其活性除了与尿素浓度呈正相关外，还受无机营养盐和浮游植物量的影响。在氮、磷没有限制的鱼礁区、养殖区和南涌河口，叶绿素a（Chl-a）浓度高可促进脲酶的诱导调节。尿素为养殖区的重要氮源，脲酶活性与Chl-a呈极显著正相关。温排区、龙岐河口和王母河口存在磷限制，抑制脲酶的诱导调节。

大鹏澳牡蛎养殖对浮游植物种群结构的影响研究

于2013年8、10月及2014年2、5月对大鹏澳牡蛎养殖区及其邻近海域进行了采样调查。利用设置的3个站位(牡蛎养殖区S1、养殖区外S2、靠近湾口S3)的数据研究了牡蛎养殖对海区浮游植物种群结构和丰度的影响。本次考察共鉴定出大鹏澳浮游植物58属144种,丰度为6.15×103—5.94×106cells/L。其中,硅藻36属100种,占种类总数的69.4%,丰度在4.5×103—5.93×106cells/L之间;甲藻15属34种,占总种类的23.6%,丰度范围为1.5×102—4.53×104 cells/L;蓝藻、绿藻、隐藻等共7属10种。在牡蛎养殖期(8月至2月),养殖区内养殖水层浮游植物总丰度低于非养殖区,硅藻丰度占浮游植物总丰度的90%以上,硅藻丰度与总浮游植物细胞丰度的空间分布特征一致;与硅藻空间分布特点不同,养殖区内甲藻丰度显著低于非养殖区。牡蛎收获后的5月,养殖区内的甲藻丰度高于非养殖区。牡蛎养殖区站位S1浮游植物多样性指数平均值为1.35,明显低于非养殖区S2(2.68)和S3(2.69)。与此相似,养殖区内站位S1均匀度J(0.27)明显低于非养殖区站位S2(0.49)和S3(0.51)。本研究表明,大鹏澳牡蛎养殖对浮游植物群落结构造成了一定影响,能够显著降低浮游植物丰度、种类多样性和均匀度。

冬季大鹏澳海域微表层浮游植物色素特征的日变化研究

于2013年12月3日清晨、正午、傍晚采集了大亚湾大鹏澳海域3个站位的微表层和次表层水样,经过三级分级过滤（小型：〉20μm；微型：2.7-20μm；微微型：〈2.7μm）后,对其进行高效液相色谱（HPLC）色素分析,通过藻类色素化学分类法（CHEMTAX）分析不同浮游植物对Chl a的贡献,研究了微表层及次表层光合色素粒径特征及浮游植物群落结构差异。结果表明,冬季大亚湾海域水体中存在的浮游植物光合色素主要有17种,以岩藻黄素和Chl a含量较高。微表层总Chl a平均浓度为0.797μg/L,略高于次表层的0.714μg/L,不存在显著性差异（P〉0.05）；微表层和次表层Chl a含量清晨最高,傍晚次之,正午最低。微表层不同粒径浮游植物对Chl a的贡献率从大到小依次为小型、微型、微微型浮游植物,分别为80.7%,10.1%和9.2%。CHEMTAX分析结果得出,冬季该海域硅藻占绝对优势,甲藻、定鞭藻、青绿藻、蓝藻、隐藻所占比重相差不大。微表层中定鞭藻、青绿藻和蓝藻等较小粒径浮游植物种群所占比重高于次表层,说明相对于次表层,微表层中的浮游植物群落有小型化趋势。

大鹏澳养殖海域表底层水环境及浮游动物群落结构的比较研究

2007年5月～2008年4月对大鹏澳鱼类养殖区、贝类养殖区、自然海区（对照区）进行了每月一次的调查，分析比较了不同站点表底层水环境因子和浮游动物种类组成、数量变动的季节差异。结果表明：3个站点表层溶解氧年均值分别为5．46、7．26和8．10mg／L，表层高于底层，表底层差异极显著（P〈0．01）；总氮（TN）、总磷（TP）、活性磷酸盐（PO4-P）、活性硅酸盐（SiO3-Si）、总溶解无机氮（TIN）含量均以鱼类养殖区最高，而pH在鱼类养殖区最低。调查期间，共发现浮游动物82种，表底层浮游动物种类组成相似度为85．37％。原生动物和浮游幼虫是最主要的类群，3个站点表层中浮游幼虫和原生动物密度占浮游动物总密度的比例分别为93．63％、91．64％、81．69％，底层水域这一比例分别为92．04％、90．33％、82．83％。表层浮游动物丰度高于底层，表底层丰度差异显著（P〈0．05）。浮游动物体长频度分布显示：体长小于0.2mm的浮游动物在表层频度为0．533，高于底层（0．367）；体长小于0．3mm的浮游动物在养殖区频度为0．785，明显高于自然海区（0．540），养殖区浮游动物小型化明显。

近5a来深圳大鹏湾南澳赤潮监控区营养盐变化及其结构特征

根据2004～2008年每年3～11月份深圳大鹏湾南澳赤潮监控区表层海水营养盐的监测基础资料,对监控区水域营养盐变化及其结构特征进行了分析评价。结果表明:近5 a监控区Si、N、P营养盐的空间波动程度存在明显年际差异,营养盐含量受监控区藻类等浮游植物的生命活动和陆源径流以及鱼、贝类新陈代谢强弱的共同影响。5 a来NO2-N、NH4-N和SiO3-Si的含量呈波动性升高,PO4-P含量保持稳定,NO3-N含量有所降低,Si∶P值上升比较明显,而N∶P和Si∶N值波动较大。2004～2005年监控区无机氮主要存在形式是NO3-N,2006～2008年主要存在形式为NH4-N。P一直是该海域初级生产力的主要潜在限制性因子。5 a来监控区海水符合养殖功能区的水质标准要求,未受到PO4-P和DIN营养盐的污染,处于贫营养状态。