寧德三沙灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖與環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系

朱峰，石志洲，凌信文，夏永健，李陽，翁怡嬋，劉溢馨

（1.國家海洋局閩東海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，福建 寧德 352100；2.海洋赤潮災(zāi)害立體監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用國家海洋局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200081）

三沙灣位于福建省寧德市東南部，是一個(gè)半封閉形的港灣，海域面積714 km2（黃標(biāo)等，2002）。三沙灣海區(qū)東北部毗鄰霞浦縣的溪南鎮(zhèn)，是全國有名的“大黃魚之鄉(xiāng)”，中部有官井洋野生大黃魚的產(chǎn)卵場和三都島、青山島兩個(gè)主要的網(wǎng)箱養(yǎng)殖大黃魚基地，西北部的福安和蕉城區(qū)沿岸也有大量的網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)，整個(gè)海區(qū)內(nèi)有22 萬個(gè)網(wǎng)箱，網(wǎng)箱養(yǎng)殖的品種主要為大黃魚、鱸魚、鯛科魚類等，其中大黃魚養(yǎng)殖占60%左右（蘇躍中，2009）。其中在青山島周圍不到10 hm2的海域上分布著約10 萬個(gè)網(wǎng)箱，網(wǎng)箱的規(guī)格一般為4 m×4 m×7 m，育苗的養(yǎng)殖密度為每箱1×104尾，成魚的養(yǎng)殖密度約為每箱1 500 尾（廖紅梅等，2011）。近年來，隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，三沙灣海區(qū)內(nèi)的網(wǎng)箱數(shù)量逐年增加（宋蘭芬，2007）。在夏秋季節(jié)，富營養(yǎng)化的水體中溶解氧會被大量消耗，各種細(xì)菌病和寄生蟲病的病原體（如弧菌類、刺激隱核蟲、本尼登蟲等） 也會在網(wǎng)箱內(nèi)大量滋生（林克冰 等，1999），若不及時(shí)采取措施改善網(wǎng)箱內(nèi)的水質(zhì)環(huán)境，極易造成養(yǎng)殖魚類的突發(fā)性疾病并大批死亡，例如2009年5月至8月，福建省寧德市網(wǎng)箱養(yǎng)殖大黃魚相繼發(fā)生刺激隱核蟲病，造成成魚損失近萬噸，魚苗損失1 億多尾，經(jīng)濟(jì)損失約1.87 億元。本文根據(jù)2011年5月和8月的監(jiān)測資料，對三沙灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)和非網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)的水質(zhì)現(xiàn)狀進(jìn)行分析對比，研究了水質(zhì)環(huán)境對網(wǎng)箱養(yǎng)殖病害的影響；對水質(zhì)條件和魚病發(fā)生時(shí)的死亡率進(jìn)行相關(guān)性分析和研究，得到三沙灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖病害和水文條件的相關(guān)性；分析了網(wǎng)箱養(yǎng)殖對底棲生物群落結(jié)構(gòu)的影響。通過本研究，力圖為網(wǎng)箱養(yǎng)殖病害的預(yù)防和防治提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并為網(wǎng)箱養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展以及海區(qū)的環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 調(diào)查與方法

1.1 站點(diǎn)設(shè)置

在三沙灣海區(qū)內(nèi)共設(shè)置了9 個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)，其中4 個(gè)位于網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)（3、4、6、8），4 個(gè)位于非網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)（2、5、7、9），1 號點(diǎn)安置了哈希hydrolab DS5X 多功能水質(zhì)自動監(jiān)測探頭，位于青山島和斗帽島之間網(wǎng)箱養(yǎng)殖最密集的地區(qū)，其站點(diǎn)分布詳見圖1。三沙灣的北面有閩東第一大江賽江又叫白馬河入海，西北面有“五江三溪”之一的霍童溪注入三沙灣，兩條河流帶來的淡水對2、3、4、6 站點(diǎn)的鹽度有顯著的影響。

圖1 2011年三沙灣采樣站點(diǎn)分布圖

1.2 樣品采集及分析

2011年5月16-19日和8月18-20日（即網(wǎng)箱養(yǎng)殖大黃魚正常期和細(xì)菌病暴發(fā)期） 分別對各個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)采樣一次，采樣水深為0.5 m。8 個(gè)站點(diǎn)共同的監(jiān)測項(xiàng)目有水溫、鹽度、透明度、pH、葉綠素-a、溶解氧（DO）、化學(xué)需氧量（COD）、亞硝酸鹽（NO2-N）、硝酸鹽（NO3-N）、銨鹽（NH4-N）、活性磷酸鹽（PO4-P） 和弧菌總數(shù)。

在細(xì)菌病暴發(fā)、病魚大量死亡期間（8月23日-9月10日），利用經(jīng)過校準(zhǔn)后的哈希hydrolab DS5X 多功能水質(zhì)自動監(jiān)測探頭，于每日14 點(diǎn)觀測溫度、鹽度、pH、葉綠素、溶解氧等水質(zhì)指標(biāo)，同時(shí)在該站點(diǎn)隨機(jī)選擇6 個(gè)網(wǎng)箱，每日統(tǒng)計(jì)1 齡大黃魚的平均死亡量。8月份還有3 個(gè)站位（4、7、8） 用采泥器采集底棲生物一次。樣品采集和分析方法按照海洋監(jiān)測規(guī)范（GB 17378-2007，2008）執(zhí)行。

1.3 數(shù)據(jù)分析

水質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)第二類標(biāo)準(zhǔn)值（pH 7.5-8.5，COD ≤3 mg/L，DIN ≤0.30 mg/L，PO4-P≤0.030 mg/L） （GB 30972-1997， 1998）。Redfield 提出海水中的平均N/P 是15，而浮游植物N/P 的組成為16∶1，用近海海水進(jìn)行生物培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)N/P＜8 時(shí)浮游植物生長受N 限制，N/P＞30時(shí)受P 限制。水體營養(yǎng)級的標(biāo)準(zhǔn)按文獻(xiàn)（郭衛(wèi)東等，1998） 采用的標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

海水富營養(yǎng)程度的評價(jià)采用鄒景忠提出的方法（林榮根，1996）。

其中各要素的單位是mg/L，當(dāng)E≥1，既表示該海區(qū)富營養(yǎng)化，數(shù)值越大既富營養(yǎng)化程度越高。

使用t 檢驗(yàn)法分析同一月份養(yǎng)殖區(qū)和非養(yǎng)殖區(qū)的差異顯著性，以及不同季節(jié)的同一用海類型的海區(qū)差異顯著性（各因素顯著水平設(shè)置為P＜0.05）（GB 17378.2-2007，2008）。

利用SPSS11.0 軟件統(tǒng)計(jì)各水質(zhì)因素與死亡數(shù)量的均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，并用雙因素分析法對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson 相關(guān)性分析（各因素顯著水平均設(shè)置為P＜0.05）。

采用PRIMER 6.0 統(tǒng)計(jì)軟件包計(jì)算3 個(gè)站位的底棲生物Shannon-Wiever 物種多樣性指數(shù)（H′）、Margalef 物種豐度指數(shù)（d）、Pielous 物種均勻度指數(shù)（J） 和豐度／生物量比較曲線，即ABC 曲線（Abundance/Biomass Curves）。根據(jù)生態(tài)演替理論，未受擾動的群落，趨向于由少量的大個(gè)體、長生活史的物種主導(dǎo)，生物量曲線完全在豐度曲線之上。在中度干擾的群落將會被短生活史和高種群增長率的物種占據(jù)，此時(shí)生物量曲線和豐度曲線較為接近。在受嚴(yán)重?cái)_動的群落，群落由小個(gè)體機(jī)會性物種占據(jù)，豐度曲線將完全位于生物量曲線之上（Vergnon et al，2006）。

表1 海水營養(yǎng)級的劃分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果

細(xì)菌病暴發(fā)前后各站點(diǎn)的監(jiān)測結(jié)果見表2。

2.2 養(yǎng)殖區(qū)與對照區(qū)水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果比較分析

2.2.1 水質(zhì)狀況比較

通過對5月和8月8 個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)兩次監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析顯示（見表2）：5月份網(wǎng)箱內(nèi)的水溫比對照海區(qū)略低，8月份網(wǎng)箱內(nèi)水溫比對照海區(qū)略高；而鹽度網(wǎng)箱區(qū)比對照組都略低，其中5月份有差異（P＜0.05）。這是由于網(wǎng)箱一般都會選擇在沿岸水體較淺的地方，水溫變化幅度會比中心海區(qū)快。沿岸河流和淡水的注入，也會使網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)的3、4、6號點(diǎn)海水的鹽度降低。網(wǎng)箱內(nèi)的DO 略低，但差異并不顯著（P＞0.05）。8月份弧菌數(shù)量大于對照組（P＜0.05），這是因?yàn)榫W(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)養(yǎng)殖魚類排泄物和殘餌等有機(jī)養(yǎng)料相對豐富，各種細(xì)菌病的病原體也會滋生；網(wǎng)箱內(nèi)無機(jī)氮和無機(jī)磷的含量均大于對照海區(qū)，表現(xiàn)出一定程度的富營養(yǎng)化。

表2 細(xì)菌病暴發(fā)前（5月） 和發(fā)病期間（8月） 各站點(diǎn)水質(zhì)調(diào)查表

2.2.2 N/P 值比較

養(yǎng)殖區(qū)的N/P 值最接近Redfield 值，非養(yǎng)殖區(qū)的N/P 值明顯高于16∶1。在兩個(gè)月份N/P 值都是網(wǎng)箱區(qū)與對照區(qū)有差異（P＜0.05），這是由于5月養(yǎng)殖區(qū)的磷酸鹽含量顯著高于對照區(qū)（P＜0.05） 所致，而8月份主要是由于養(yǎng)殖區(qū)的無機(jī)氮和磷酸鹽含量都高于對照區(qū)而造成的。可見網(wǎng)箱養(yǎng)殖給海區(qū)帶來的主要污染物是活性磷酸鹽和無機(jī)氮。

2.2.3 富營養(yǎng)程度比較

海區(qū)普遍富營養(yǎng)化，網(wǎng)箱區(qū)更為嚴(yán)重（表2）。養(yǎng)殖區(qū)絕大部分水質(zhì)都是富營養(yǎng)，只有夏季8 號點(diǎn)的為中度營養(yǎng)。對照區(qū)水質(zhì)稍好，靠近白馬河口的非養(yǎng)殖區(qū)2 號點(diǎn)為富營養(yǎng)，位于三沙灣中央的7 號點(diǎn)為磷中等限制潛在性富營養(yǎng)，位于東吾洋的5 號點(diǎn)為中度營養(yǎng)，靠近東沖口的9 號點(diǎn)富營養(yǎng)化指數(shù)最低，為中度營養(yǎng)。網(wǎng)箱區(qū)除了夏季的8 號點(diǎn)，均不符合二類水質(zhì)，非養(yǎng)殖區(qū)營養(yǎng)鹽濃度稍低，但是除了9 號點(diǎn)，也達(dá)不到二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)箱內(nèi)的無機(jī)氮和磷酸鹽都是富營養(yǎng)級水平，對照區(qū)磷酸鹽偏向中度營養(yǎng)并且5月份平均E 值為還未達(dá)到臨界值。

2.3 5月與8月水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果比較分析

2.3.1 水質(zhì)狀況比較

從5月到8月，養(yǎng)殖區(qū)和非養(yǎng)殖區(qū)在溫度升高的同時(shí)，DO 下降、葉綠素含量和弧菌數(shù)量升高（P＜0.05)，這是因?yàn)?月份養(yǎng)殖魚類及海洋生物生長旺盛，雖然浮游植物的光合作用會產(chǎn)生大量的溶解氧，但由于高密度的網(wǎng)箱養(yǎng)殖魚類，以及微生物對有機(jī)物的降解作用，溶解氧被大量消耗（Holmer,2008），另外水溫的升高也會降低海水溶解氧的飽和濃度；浮游植物大量繁盛，葉綠素含量上升；排泄物和殘餌等有機(jī)養(yǎng)料相對豐富，此時(shí)水溫更適合微生物繁殖，同時(shí)各種細(xì)菌病的病原體也會滋生。養(yǎng)殖海區(qū)有顯著性季節(jié)變化的還有8月份鹽度和亞硝酸鹽顯著升高，pH 值顯著降低（P＜0.05）；非養(yǎng)殖海區(qū)8月份的COD 和富營養(yǎng)鹽指數(shù)也顯著的升高（P＜0.05），可見網(wǎng)箱養(yǎng)殖和陸源污染物在夏季對海區(qū)的影響更為廣泛。

2.3.2 N/P 值以及富營養(yǎng)程度的比較

對照本監(jiān)測結(jié)果（見表2），5月份和8月份海區(qū)的N/P 值絕大部分在8 至30 之間。通過t 檢驗(yàn)，兩個(gè)月份的N/P 值差異不顯著（P＜0.05)。從表2可以看出，8月份無論網(wǎng)箱內(nèi)還是對照區(qū)的富營養(yǎng)化程度比5月份更加嚴(yán)重。由此可以看出，8月份更為活躍的網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)和陸源污染給水體帶來明顯的營養(yǎng)鹽污染。

2.4 水質(zhì)環(huán)境與網(wǎng)箱養(yǎng)殖魚類死亡率的關(guān)系

2011年8月三都澳海區(qū)內(nèi)網(wǎng)箱養(yǎng)殖的大黃魚等普遍暴發(fā)了刺激隱核蟲病，細(xì)菌病爆發(fā)期間hydrolab DS5X 水質(zhì)探頭每日14 點(diǎn)的數(shù)據(jù)經(jīng)校準(zhǔn)后如表3 所示。

海水水質(zhì)和死亡量各因素均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)見表4。

各因素間相關(guān)系數(shù)列于表5。網(wǎng)箱養(yǎng)殖大黃魚在細(xì)菌病暴發(fā)時(shí)期內(nèi)的死亡量與海水溫度呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與鹽度呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與pH、葉綠素和溶解氧無顯著相關(guān)。

表4 各因素均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表5 各水質(zhì)因素與死亡數(shù)間的相關(guān)系數(shù)表

大潮期間（8月27-9月1日，農(nóng)歷28 至初4），海水交換速率快，受外海高鹽海水的影響鹽度升高，網(wǎng)箱內(nèi)和對照區(qū)的溫度和鹽度變化趨于平衡，死亡數(shù)量下降；小潮期間（9月2-9月10日，農(nóng)歷初5 至13），海水交換速率緩慢，網(wǎng)箱內(nèi)（淺水海區(qū)） 的水溫要比對照區(qū)略高，由于沿岸淡水河流的注入，也使沿岸的網(wǎng)箱養(yǎng)殖海區(qū)鹽度下降，正逢夏季海水富營養(yǎng)化程度和細(xì)菌密度較高，魚類死亡數(shù)量增加。

2.5 網(wǎng)箱養(yǎng)殖與底棲生物群落多樣性的關(guān)系

2.5.1 底棲生物的種類組成和優(yōu)勢種

三沙灣海區(qū)有底棲生物3 門17 種，其中環(huán)節(jié)動物種類最多，有9 種，占總種數(shù)的52.9 %；甲殼動物6 種，占總種數(shù)的35.3%；棘皮動物2 種，占總種數(shù)的11.8%。

三沙灣海域底棲生物豐度優(yōu)勢種有4 種（優(yōu)勢度（Y） ≥0.05）。

優(yōu)勢種分別為多毛類的半球索沙蠶（Lumbrineris spharocephala），甲殼動物的日本鼓蝦（Alpheus japonicus）、變態(tài)蟳（Charybdis variegata），棘皮動物的馬氏刺蛇尾（Ophiothrix marenzelleri） （表6）。

2.5.2 各站位底棲生物的群落多樣性

分析生物群落的多樣性一般考慮群落中物種的豐富性和異質(zhì)性。三沙灣各站位的底棲生物的種類數(shù)、棲息密度、生物量、物種多樣性指數(shù)、均勻度和豐度見表7 所示。

表6 底棲生物優(yōu)勢種

由于魚類不能攝食和吸收全部的餌料，大約只有1/5 的餌料被有效利用，殘餌和魚糞沉降到海底成為底質(zhì)污染的主要來源（董雙林等，2000），易造成養(yǎng)殖區(qū)沉積物有機(jī)碳、硫化物含量和底層海水DO 濃度的超標(biāo)（黃洪輝等，2007），TP 及各形態(tài)P 含量的高值都出現(xiàn)在青山島和斗帽島之間、三都島南岸及礁頭、城澳北岸等大黃魚養(yǎng)殖海域，低值出現(xiàn)在非養(yǎng)殖區(qū)（吳芳等，2005）。從表7 中可得本次監(jiān)測結(jié)果三都澳海區(qū)非養(yǎng)殖區(qū)的7 號站位的底棲生物種類數(shù)最高，物種多樣性指數(shù)和豐度也明顯高于養(yǎng)殖區(qū)（P＜0.05）。

表7 養(yǎng)殖區(qū)和對照區(qū)海域各站位底棲生物的種類數(shù)、生物量、密度、物種多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和豐富度指數(shù)

2.5.3 ABC 曲線

通過三沙灣海區(qū)3 個(gè)站位底棲生物的豐度/生物量比較曲線（圖2），可以看出3 個(gè)站位底棲生物的生物量和豐度曲線相距較近且生物量曲線在豐度曲線之上，說明了三沙灣海區(qū)的底棲生物均受到較小程度的擾動。非養(yǎng)殖區(qū)的7 號點(diǎn)豐度和生物量相差的距離要比養(yǎng)殖海區(qū)的4 號點(diǎn)和8 號點(diǎn)更為接近，這說明非養(yǎng)殖區(qū)對底棲生物的擾動更強(qiáng)烈。非養(yǎng)殖海區(qū)的干擾主要來自航道清淤和輪船行駛帶來的底質(zhì)攪動和翻耕，對大型底棲生物有嚴(yán)重的影響。養(yǎng)殖區(qū)雖然會降低底層水質(zhì)溶解氧、增加底質(zhì)有機(jī)物（黃洪輝等，2007；吳芳等，2005），并最終影響大型底棲動物的豐富度、多樣性等（Pearson et al，1978） ，但是也杜絕了航道清淤等其他的人為擾動，對保護(hù)大型底棲生物有一定的積極意義（韓慶喜等，2011）。

圖2 三沙灣海區(qū)底棲生物豐度/生物量比較曲線

3 結(jié)論和建議

三沙灣大部分海區(qū)已呈現(xiàn)富營養(yǎng)化，主要超標(biāo)污染物是無機(jī)氮和磷酸鹽。養(yǎng)殖區(qū)和對照區(qū)的對比顯示，高密度網(wǎng)箱養(yǎng)殖改變了海區(qū)的水質(zhì)環(huán)境，使海域細(xì)菌濃度升高，營養(yǎng)鹽特別是活性磷酸鹽濃度升高，N/P 值降低，富營養(yǎng)化程度加劇。由于季節(jié)變化和高密度網(wǎng)箱養(yǎng)殖的影響，8月份水溫升高的同時(shí)，pH 和DO 值顯著降低，弧菌密度升高。網(wǎng)箱內(nèi)的魚類體質(zhì)下降，攝食量降低。由于此時(shí)正處于高溫期，網(wǎng)箱內(nèi)的水體富營養(yǎng)化程度比較高，浮游生物大量繁殖，細(xì)菌密度明顯增多，由刺激隱核蟲病引起的繼發(fā)性細(xì)菌性感染愈發(fā)嚴(yán)重。由水質(zhì)環(huán)境和網(wǎng)箱養(yǎng)殖魚類死亡率的相關(guān)性分析可以得出，魚類病情的危害程度與三沙灣水文環(huán)境有一定的關(guān)系。大潮期間死亡率下降，小潮期間死亡率上升。

本次三沙灣底棲生物調(diào)查的優(yōu)勢種類為多毛類和甲殼動物，網(wǎng)箱養(yǎng)殖降低了底棲生物的種類和物種多樣性，但是對保護(hù)大型底棲生物有一定的積極意義。

針對三都澳海區(qū)網(wǎng)箱養(yǎng)殖魚類高溫期細(xì)菌病頻發(fā)的現(xiàn)狀，為改善養(yǎng)殖區(qū)自然環(huán)境，促進(jìn)網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展，現(xiàn)提出以下幾點(diǎn)措施：1、規(guī)劃網(wǎng)箱布局，降低養(yǎng)殖密度，合理投餌（廖紅梅 等，2011；Cai et al，2007），加強(qiáng)環(huán)保宣傳工作增強(qiáng)漁民的衛(wèi)生意識，減輕網(wǎng)箱內(nèi)的富營養(yǎng)化程度。2、增加養(yǎng)殖容量，開發(fā)推廣健康養(yǎng)殖技術(shù)。漁排內(nèi)部要適當(dāng)留出空網(wǎng)箱以加快網(wǎng)箱內(nèi)部區(qū)域的水流循環(huán)，網(wǎng)箱內(nèi)可適當(dāng)混養(yǎng)貝類、甲殼類、大型藻類或?yàn)V食性魚類，可有效地降低水體的富營養(yǎng)化程度，促進(jìn)網(wǎng)箱內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的可循環(huán)再利用（董雙林等，1998；蔡惠文 等，2009）。3、加強(qiáng)海洋環(huán)境監(jiān)測和監(jiān)督管理（Mohammad et al，2008）。統(tǒng)籌海陸污染物排放，控制污染物總量。國家海洋局東海分局目前在現(xiàn)有三沙灣增養(yǎng)殖區(qū)大面監(jiān)測的基礎(chǔ)上逐步增加水質(zhì)在線監(jiān)控探頭和遠(yuǎn)紅外視頻監(jiān)控探頭，可以實(shí)時(shí)反映海水養(yǎng)殖污染狀況，以建立海洋環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)，并監(jiān)測主要江河和排污口的污染物入海通量。為進(jìn)一步研究三沙灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖容量，科學(xué)劃分海洋功能區(qū)域提供參考資料。

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