戴曉娟, 胡韌, 羅洪添, , 王慶, , 胡曉娟, , 白敏冬, 楊宇峰,

1. 暨南大學(xué)水生生物研究所, 廣東 廣州 510632;

2. 南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室, 廣東 珠海 519080;

3. 中國水產(chǎn)科學(xué)院南海水產(chǎn)研究所, 廣東 廣州 510300;

4. 廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院, 福建 廈門 361102

大型海藻龍須菜(Gracilaria lemaneiformis)在我國沿岸被廣泛栽培, 它能有效吸收氮、磷等營養(yǎng)鹽, 修復(fù)富營養(yǎng)化水體, 收獲的龍須菜可用于生產(chǎn)瓊膠, 因此龍須菜栽培具有重要的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益(Yang et al, 2015)。江蘺屬海藻產(chǎn)量在我國大型海藻栽培產(chǎn)量中位列第二, 僅次于海帶(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部漁業(yè)漁政管理局, 2019), 而龍須菜是江蘺屬海藻產(chǎn)量的主要貢獻(xiàn)者(Yang et al, 2015)。大型海藻會(huì)因衰老或外部因素干擾而導(dǎo)致藻體凋落, 凋落衰亡的大型海藻在分解過程中, 其吸收的營養(yǎng)鹽會(huì)重新被釋放到水體中, 進(jìn)而影響海洋生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)鹽循環(huán)(Pedersen et al, 2017)。

大型海藻生長可作為海水營養(yǎng)鹽的匯(Mawi et al, 2020), 但凋落分解可能使其變成釋放營養(yǎng)鹽的源。目前關(guān)于大型海藻凋落物分解的研究仍十分有限, 國內(nèi)學(xué)者主要關(guān)注“綠潮”大型海藻衰亡。如孟祥森等(2016)通過對(duì)綠潮硬毛藻衰亡過程的研究, 發(fā)現(xiàn)大量氮磷釋放到海水中, 造成了局部水域的富營養(yǎng)化。劉湘慶等(2016)的研究顯示, 我國黃海漂浮滸苔的衰亡分解可導(dǎo)致水體缺氧, 其釋放大量的營養(yǎng)鹽會(huì)惡化水質(zhì)。大型海藻規(guī)模栽培中往往存在藻體在海區(qū)腐爛的現(xiàn)象, 如海帶在滯銷時(shí)因未及時(shí)收割而爛在海里, 紫菜因氣候影響而大面積死亡, 并在海中腐爛分解。

為評(píng)估大型海藻龍須菜的凋落分解過程及沉積物對(duì)其凋落分解的影響, 本研究選取大型海藻龍須菜為實(shí)驗(yàn)對(duì)象, 采用室內(nèi)模擬方法, 研究新鮮龍須菜和干龍須菜分別在有沉積物和無沉積物條件下分解對(duì)水質(zhì)的影響, 以期為海洋環(huán)境保護(hù)和大型海藻栽培產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

龍須菜采自廣東南澳島深澳灣, 用人工海水沖洗干凈, 一部分 65℃烘干至恒重(即干龍須菜), 另一部分洗凈后用濾紙吸干藻體表面水分(即鮮龍須菜)。在廣東省南澳縣深澳灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)用抓斗式采泥器采集表層沉積物, 風(fēng)干后過孔徑 1mm網(wǎng)篩, 去除雜物及動(dòng)植物殘?bào)w后充分混勻。實(shí)驗(yàn)采用人工海水: 自來水曝氣24h 后, 以30g 海鹽配1L 水的比例配置, 攪拌均勻后測(cè)其鹽度為 30‰, 靜置12h。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)共設(shè)置6 組: 海水組(W 組)、海水+沉積物組(S 組)、干龍須菜+海水組(DW 組)及鮮龍須菜+海水組(FW 組)、干龍須菜+海水+沉積物組(DWS 組)、鮮龍須菜+海水+沉積物組(FWS 組)(圖1), 每組3 個(gè)重復(fù)。實(shí)驗(yàn)條件為溫度25℃、光強(qiáng)5500lx、光暗周期比12h: 12h。將3g 干龍須菜、30g 鮮龍須菜分別裝入上孔徑2mm、下孔徑0.18mm 的凋落物袋, 放入裝有2.5L 人工海水的3L 燒杯中, 沉積物組的燒杯內(nèi)有250g 沉積物(Paalme et al, 2002; 王云祥 等, 2016)。在第 0、1、3、6、10、15、21、28、36、45 天取樣, 取樣前測(cè)定溶解氧(dissolved oxygen, DO), 用去離子水補(bǔ)充蒸發(fā)水量, 待其自然混合均勻后采集 20mL 水樣, 用于測(cè)定水體總氮(total nitrogen, TN)、總磷(total phosphorus, TP)濃度, 最后用去離子水補(bǔ)充水量至2.5L。于實(shí)驗(yàn)始末測(cè)定龍須菜總氮、總磷和總碳(total carbon, TC)含量, 以及稱量龍須菜干重。

圖1 龍須菜凋落物分解實(shí)驗(yàn)設(shè)置 W 組表示海水組; S 組表示海水+沉積物組; DW 組表示干龍須菜+海水組; FW 組表示鮮龍須菜+海水組; DWS 組表示干龍須菜+海水+沉積物組; FWS 組表示鮮龍須菜+海水+沉積物組 Fig.1 Experimental design of G. lemaneiformis litter decomposition W represents seawater, S represents sediment, DW represents dried seaweed+seawater, FW represents fresh seaweed+seawater, DWS represents dried seaweed+seawater+sediment, and FWS represents fresh seaweed+seawater+sediment

用 YSI-Plus 多參數(shù)水質(zhì)分析儀(美國)測(cè)量水溫、鹽度和 DO; 依據(jù)《海洋調(diào)查規(guī)范》(GB/T 12763.4-2007)(中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 等, 2017)測(cè)定水體的TN 和TP。用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(英國, Thermo Scientific, iCAP 7000 SERIES)測(cè)定龍須菜的TP 含量; 龍須菜的 TN 和 TC 含量則用有機(jī)元素分析儀(德國, Elementar, vario EL cube)測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

參照Zhou 等(2018)的方法, 失重率計(jì)算公式為:

式中: Dw為失重率(單位: %); M0、Mt分別為龍須菜被投放初始以及投放td 后的干重(單位: g)。

分解速率估算采用Olson(1963)的指數(shù)衰減模型:

式中: k為分解速率(單位: d–1), t為分解時(shí)間(單位: d)。

營養(yǎng)鹽釋放率公式(孟祥森 等, 2016)為:

式中: NR為營養(yǎng)鹽釋放率(單位: %); C0、Ct分別為分 解開始和結(jié)束時(shí)龍須菜營養(yǎng)鹽含量(單位: mg·g–1)。

參照組采用生物合成人胰島素（批準(zhǔn)文號(hào)：國藥準(zhǔn)字J20120034；規(guī)格:10 mL：400 IU）治療。要求患者進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)，并開展飲食控制，在患者餐前30 min，對(duì)其進(jìn)行皮下注射生物合成人胰島素治療。起始劑量為6 U，根據(jù)患者血糖水平變化情況，合理調(diào)整給藥劑量，為4 U/次[2]。對(duì)患者連續(xù)治療2周。

營養(yǎng)鹽單位累積貢獻(xiàn)量的計(jì)算公式(杜立剛, 2013)為:

式中: U 為單位累積釋放量(單位: mg·g–1); V 為燒杯中的溶液總體積(單位: L); n 為采樣次數(shù); Cn為第n次采樣時(shí)實(shí)驗(yàn)組中的N 或P 濃度(單位: mg·L–1); Cn'為第n 次采樣時(shí)空白組的N 或P 濃度(單位: mg·L–1); Vn為取樣體積(單位: L); m 為龍須菜初始干重(單位: g)。

2 結(jié)果與分析

2.1 龍須菜的分解與營養(yǎng)鹽釋放率

在45d 的實(shí)驗(yàn)周期內(nèi), 龍須菜的失重率和分解速率在各實(shí)驗(yàn)組之間的對(duì)比均呈DW 組>DWS 組>FWS 組>FW 組(表1), 其中FW 組失重率和分解速率顯著低于干龍須菜組(DW 組和DWS 組)(P<0.05)。龍須菜氮、磷和碳釋放率在各實(shí)驗(yàn)組之間的對(duì)比同樣呈DW 組>DWS 組>FWS 組>FW 組分布(表1), 其中FW 組的TN 最終釋放率為負(fù)值(-1.13±7.38%), 并 顯 著 低 于 DW 組 的 TN 釋 放 率(73.96±5.61%)(P<0.05)。此外, FW 組的TC 和TP 釋放率均明顯低于兩個(gè)干龍須菜組(DW 組和 DWS組)(P<0.05)。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明干龍須菜分解較劇烈, 而沉積物對(duì)干、鮮龍須菜的分解具有不同影響。

表1 龍須菜的失重率、分解速率和營養(yǎng)鹽釋放率 Tab. 1 The weight loss rate, decomposition rate and release rate of nutrients in G. lemaneiformis

2.2 龍須菜分解過程中的水體理化指標(biāo)變化

2.2.1 水體DO 濃度變化

在45d 實(shí)驗(yàn)周期中, W 組、S 組及FW 組的DO濃度在3.63～7.19mg·L–1之間波動(dòng), 其他處理組的水體DO 濃度變化較大(圖2)。DW 組中, 其水體DO濃度在第 1 天快速下降, 在第 3～28 天于 0.04～ 0.09mg·L–1之間波動(dòng), 其中在第21 天達(dá)到最低值(0.04mg·L–1); DWS 組中, DO 濃度在第1 天快速降低, 在第6～28 天于0.04～0.10mg·L–1之間波動(dòng), 在第21天DO 濃度最低(0.04±0.01mg·L–1); FWS 組DO 濃度在第 0～21 天持續(xù)下降, 于第 21 天達(dá)到最低值(0.26±0.32mg·L–1)后又逐漸恢復(fù)至對(duì)照組水平。實(shí)驗(yàn)過程中, 各處理組的水體DO 濃度變化反映了龍須菜的凋落分解可導(dǎo)致水體短期缺氧。各實(shí)驗(yàn)組在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的水體DO 平均濃度大小對(duì)比為W 組>FW 組>S 組>FWS 組>DW 組>DWS 組。

在無沉積物組中, 水體的 DO 濃度范圍為0.04～7.19mg·L–1, 各組在實(shí)驗(yàn)過程中的 DO 平均濃度呈W 組>FW 組>DW 組。在沉積物組中, 水體的DO 濃度范圍為0.04～6.75mg·L–1, 各組在實(shí)驗(yàn)過程中的DO 平均濃度呈S 組>FWS 組>DWS 組。

圖2 龍須菜分解過程中的水體DO 濃度變化 a. 無沉積物組; b. 有沉積物組 Fig.2 Variation of DO concentration in water body during the G. lemaneiformis litter decomposition period. (a) Treatments without sediments, and (b) treatments with sediments

2.2.2 水體TN 濃度變化

W 組、S 組及FW 組的水體TN 濃度在實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)較穩(wěn)定, 其他組則變化較大(圖3)。DW 組中, TN 濃度在第3 天達(dá)到最大值(12.10±1.92mg·L–1), 然后緩慢下降, 第10 天后基本保持穩(wěn)定; DWS 組中, TN 濃度在初始的幾天呈較快速的上升趨勢(shì), 并在第6 天達(dá)到最大值(18.45±3.36mg·L–1), 隨后逐漸下降至有沉積物的對(duì)照組水平; FWS 組的TN 濃度在第28 天上升至最大值(9.93±1.89mg·L–1)后也轉(zhuǎn)為下降。各組TN 平均濃度呈DWS 組>DW 組>FWS 組>S 組>W 組>FW 組。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明龍須菜的凋落分解可使水體TN 濃度短期上升。

在無沉積物組中, 水體的 TN 濃度范圍為0.99～12.10mg·L–1, 各組在實(shí)驗(yàn)過程中的TN 平均濃度呈DW 組>W 組>FW 組, DW 組水體平均TN 濃度顯著高于FW 組和W 組(P<0.05)。在沉積物組中, 水體的TN 濃度范圍為2.53～18.45mg·L–1, 各組在實(shí)驗(yàn)過程中的TN 平均濃度呈DWS 組>FWS 組>S 組, DWS 組水體平均TN 濃度顯著高于FWS 組和S 組(P<0.05), FWS 組又顯著高于S 組(P<0.05)。

圖3 龍須菜分解過程中的水體TN 濃度變化 a. 無沉積物組; b. 有沉積物組 Fig.3 Variation of TN concentration in water body during the G. lemaneiformis litter decomposition period. (a) Treatments without sediments, and (b) treatments with sediments

2.2.3 水體TP 濃度變化

在45d 實(shí)驗(yàn)周期中, W 組、S 組及FW 組的水體TP 濃度都較為穩(wěn)定, 其他組的水體TP 濃度則變化較大(圖4)。DW 組中, TP 濃度在第1 天迅速上升, 至第3 天達(dá)到最高濃度(2.03±0.28mg·L–1), 之后緩慢下降并趨于穩(wěn)定; DWS 組中, 第3 天TP 濃度上升至最高濃度(1.69±0.15mg·L–1)后也轉(zhuǎn)為緩慢下降; FWS組的TP 濃度在實(shí)驗(yàn)期間緩慢上升, 并在第36 天達(dá)到最高值(1.11±0.90mg·L–1), 隨后開始下降。各組的水體TP 平均濃度呈DW 組>DWS 組>FWS 組>S 組>FW 組>W 組。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明龍須菜的凋落分解造成水體TP 濃度短期上升。

在無沉積物組中, 水體的 TP 濃度范圍為0.03～2.03mg·L–1, 各組在實(shí)驗(yàn)過程中的的 TP 平均濃度呈DW 組>FW 組>W 組, DW 組水體平均TN 濃度顯著高于FW 組和W 組(P<0.05)。在沉積物組中, 水體的TP 濃度范圍為0.15～1.69mg·L–1, 各組在實(shí)驗(yàn)過程中的TP 平均濃度呈DWS 組>FWS 組>S 組, DWS 組水體平均TN 濃度顯著高于FWS 組和S 組(P<0.05), 而FWS 組又顯著高于S 組(P<0.05)。

圖4 龍須菜分解過程水體TP 濃度變化 a. 無沉積物組; b. 有沉積物組 Fig.4 Variation of TP concentration in water body during the G. lemaneiformis litter decomposition period. (a) Treatments without sediments, and (b) treatments with sediments

2.2.4 龍須菜凋落分解對(duì)水體TN、TP 濃度的貢獻(xiàn)

各實(shí)驗(yàn)組中龍須菜的凋落分解對(duì)水體TN、TP濃度影響不同。龍須菜(3g 干重)營養(yǎng)鹽凈釋放量如表2 所示, TN 和TP 單位累積釋放量均呈現(xiàn)DW 組>DWS 組>FWS 組>FW 組的趨勢(shì), 其中FW 組的TN單位累積釋放量為負(fù)(–1.81mg·g–1), 表明鮮龍須菜吸收的TN 大于其釋放的TN。烘干處理對(duì)龍須菜的TN 和TP 釋放影響更大, 其中對(duì)水體TN 的累積貢獻(xiàn)量最大。

表2 龍須菜TN、TP 單位累積釋放量 Tab. 2 Unit cumulative release of TN and TP from G. lemaneiformis

3 討論

3.1 龍須菜分解特征

凋落物分解一般分為兩個(gè)階段: 可溶性化合物淋溶引起的凋落物快速失重階段與隨后發(fā)生的微生物分解剩余物質(zhì)階段(Shilla et al, 2006)。不同大型海藻凋落物完全分解的周期存在較大差異, 例如大型海藻Palmaria 和Desmarestia 的分解周期分別為31d和48d(Braeckman et al, 2019)。本研究中, 干龍須菜在第45 天幾乎完全分解, 與上述大型海藻分解周期相近。以DW 組為例, 干龍須菜的分解可分為兩個(gè)階段: 第一階段為第0～6 天, 期間藻體中氮、磷快速釋放, 水體中總氮、總磷濃度快速上升; 第二階段為第6 天至實(shí)驗(yàn)結(jié)束, 水體中總氮、總磷濃度呈現(xiàn)波動(dòng)變化或下降趨勢(shì)。FWS 組的鮮龍須菜在第45 天僅失重62.5%, 新鮮龍須菜(尤其是FW 組)的失重率低于烘干組(表1), 表明自然凋落的龍須菜, 其分解周期長于曬干的龍須菜。Brouwer(1996)發(fā)現(xiàn)烘干大型海藻細(xì)胞中的磷更易于被微生物吸收, 進(jìn)而破壞細(xì)胞壁, 刺激物質(zhì)浸出。衰亡大型海藻中的多酚化合物含量減少, 營養(yǎng)價(jià)值更高, 而多酚化合物可抑制微生物定殖及底棲動(dòng)物的同化效率(Dethier et al, 2014), 因此干龍須菜比新鮮龍須菜分解更快, 且釋放營養(yǎng)鹽更多。

微生物對(duì)藻體分解起重要作用, 本研究為室內(nèi)受控實(shí)驗(yàn), 水體處于靜置狀態(tài)。靜水中微生物是最主要的分解者(Battle et al, 2000)。沉積物中存在大量微生物和生物活性酶類, 可有效促進(jìn)以微生物降解為主的藻體分解(Goecke et al, 2013)。本研究中, FWS 組的龍須菜分解周期比FW 組更短, 營養(yǎng)鹽釋放率更高, 可能是沉積物中的微生物活動(dòng)在鮮龍須菜分解中起了主要作用。但是, 干龍須菜的分解過程正好相反, 烘干藻體的快速淋溶作用在沉積物中不如在水體中強(qiáng)烈。水體中的淋溶作用是一個(gè)更快的過程, 因?yàn)樗w流動(dòng)使分解物質(zhì)周圍的水不斷更新, 從而促進(jìn)有機(jī)化合物和礦物的溶解(Brock et al, 1982)。相對(duì)于DW 組而言, DWS 組中沉積物的存在可能限制了干龍須菜的分解。因此, 推測(cè)可溶性物質(zhì)的快速淋溶在干龍須菜分解過程中起主要作用, 而沉積物的存在對(duì)干龍須菜淋溶可能有抑制作用。

3.2 龍須菜分解對(duì)水環(huán)境的影響

3.2.1 龍須菜分解對(duì)水體營養(yǎng)鹽的貢獻(xiàn)

一般認(rèn)為水體TN 濃度在植物分解初期會(huì)迅速上升, 在后期又下降到較低水平(葉春 等, 2014)。在分解初期, 植物釋放大量有機(jī)氮, 微生物迅速進(jìn)行氨化作用(王博 等, 2009), 導(dǎo)致水體TN 濃度明顯上升。微生物利用凋落物分解釋放的溶解性有機(jī)碳生長, 大量消耗水體中的溶解氧, 且通過反硝化作用將水體中的氮轉(zhuǎn)化為氣體并釋放至大氣中(曹勛 等, 2015), 導(dǎo)致水體TN 濃度下降, 且伴隨著溶解氧的消耗。本文的實(shí)驗(yàn)過程也展示了這一變化趨勢(shì): 水體中的TN 濃度在第3～6 天達(dá)到最高, 隨后持續(xù)下降, 并在第45 天達(dá)到與實(shí)驗(yàn)前持平的濃度。

干龍須菜凋落物沉降至海底, 可能有利于減弱其對(duì)海水氮濃度變化的影響。凋落物分解體系中沉積物是發(fā)生反硝化作用的主要場(chǎng)所(Bastviken et al, 2005), 而大型海藻凋落物使沉積物有機(jī)質(zhì)富集及氧滲透力降低, 導(dǎo)致沉積物中的微生物反硝化作用增強(qiáng)(García-Robledo et al, 2013)。因此, 推測(cè)本次實(shí)驗(yàn)中沉積物的存在可能促進(jìn)了龍須菜凋落過程中的微生物反硝化作用, 促使更多的氮被還原成氮?dú)膺M(jìn)入大氣, 從而降低了水體的總氮濃度。

水體TP 濃度在凋落物分解初期快速增加, 隨后逐漸降低。由于植物組織中磷的快速物理淋溶主要發(fā)生在分解初期, 使水體TP 濃度快速上升(Wang et al, 2018), 其后的降低可能是由于藻體上附著細(xì)菌和真菌的繁殖吸收所致(Wu et al, 2017)。本研究中DW 組與DWS 組水體的TP 濃度在前期雖經(jīng)歷了上述過程, 但在實(shí)驗(yàn)后期均再次緩慢上升, 這與陳洪森等(2020)的河口水生植物研究結(jié)果相似。水體中的磷一般不會(huì)因微生物過程而變?yōu)闅怏w并逃逸, 水體中磷的濃度波動(dòng)可能與微生物生長時(shí)吸收一部分磷來合成自身結(jié)構(gòu)及死亡時(shí)又釋放回水體的過程有關(guān)(童雄 等, 2019)。Ozalp 等(2007)的研究也發(fā)現(xiàn)在凋落物分解后期微生物對(duì)磷的礦化程度大于固定程度。

本文的研究結(jié)果表明沉積物可吸收龍須菜凋落物分解釋放的磷, 緩解其對(duì)水質(zhì)的影響。在凋落物分解過程中磷循環(huán)幾乎不存在氣體釋放, 沉積作用是除磷的主要機(jī)制(Li et al, 2014)。好氧狀態(tài)有利于Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+, 與磷酸鹽結(jié)合成難溶性磷酸鐵, 促進(jìn)沉積物對(duì)磷的吸收; 厭氧時(shí)Fe3+被還原, 釋放原本沉積狀態(tài)的磷酸鹽及被[Fe(OH)3]x吸附的游離態(tài)磷, 導(dǎo)致水體磷濃度上升(王立志 等, 2013)。DWS組中龍須菜的分解釋放大量磷到水中, 且DO 濃度在前28d 的降低和后期的升高分別抑制和促進(jìn)沉積物對(duì)水體磷的吸收, 造成水體中磷濃度的波動(dòng)和后期下降。García-Robledo 等(2008)的研究表明, 由于大型海藻在分解后期剩余生物量少, 沉積物表面被遮光的面積減小, 光照可照射到表層沉積物的底棲微藻群落, 底棲微藻恢復(fù)光合活性, 吸收水體營養(yǎng)鹽并開始生長。沉積物的沉積作用及底棲生物的生命活動(dòng)可緩解干龍須菜凋落物造成的水體總磷增加。

收獲后的大型海藻龍須菜大部分需要曬干后銷售或囤放。龍須菜滯銷時(shí)將造成倉庫大量囤積, 若漁民將收獲過程中散落的干龍須菜重新棄置水中, 可對(duì)海區(qū)造成二次污染。Battle 等(2000)的研究指出, 植物預(yù)先烘干后的凋落與自然腐解過程不同。烘干使植物在分解初期迅速發(fā)生可溶性物質(zhì)淋溶作用, 而新鮮植物分解初期需經(jīng)歷葉組織緩慢死亡, 其釋放可溶性物質(zhì)的量比烘干植物要少(Gessner, 1991)。王立志等(2020)指出經(jīng)過不同處理(干或鮮)后的植物分解速率不同, 在新鮮植物自然分解過程模擬中, 植物仍進(jìn)行緩慢的光合作用, 分解速率較慢。本研究中, 新鮮龍須菜的生命活動(dòng)可能在實(shí)驗(yàn)過程中緩慢減弱直至完全停止, 在實(shí)驗(yàn)中后期(第10～45 天)才開始加速分解, 而干龍須菜則在實(shí)驗(yàn)初期就迅速分解, 因此鮮龍須菜組中總體的氮磷變化曲線較干龍須菜組平緩且遲滯。這一研究結(jié)果表明干龍須菜的分解對(duì)水質(zhì)影響更大, 故收獲后晾干的龍須菜應(yīng)妥善處理, 避免投入海中分解。

3.2.2 龍須菜分解對(duì)氮、磷生物地球化學(xué)循環(huán)的影響

龍須菜在生長過程中可大量吸收氮和磷, 降低水體營養(yǎng)鹽含量(Yang et al, 2015)。劉之威等(2019)在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)龍須菜規(guī)模栽培對(duì)海水中氮、磷的單位移除量分別為44.48mg·g–1和3.50mg·g–1, 均低于干龍須菜分解對(duì)水體氮、磷的單位累積釋放量, 而高于鮮龍須菜分解對(duì)水體氮、磷的單位累積釋放量。但FWS 組中未完全分解的龍須菜的磷單位累積釋放量達(dá) 3.2mg·g–1, 接近于其生長中對(duì)磷的移除量(表2)。2018 年廣東省龍須菜產(chǎn)量為49738t(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部漁業(yè)漁政管理局, 2019), 若其中的5%脫落形成凋落物, 以DW 組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為例進(jìn)行估算, 干龍須菜分解對(duì)水體氮、磷釋放量分別占其生長吸收量的5.88%和15%。若凋落量進(jìn)一步增加, 將對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生重要影響。研究表明植食性動(dòng)物可捕獲和攝食一部分海藻凋落物(Filbee-Dexter et al, 2020), 其生態(tài)過程和影響因不同大型海藻種類和海區(qū)環(huán)境而有較大差異, 有關(guān)龍須菜凋落過程與動(dòng)物的關(guān)系還需要進(jìn)一步調(diào)查和分析。龍須菜規(guī)模栽培雖可吸收營養(yǎng)鹽, 改善水質(zhì), 但若任其脫落物在海水中腐爛分解, 會(huì)造成海洋環(huán)境污染。因此, 在龍須菜栽培過程中, 應(yīng)及時(shí)清理衰老或脫落的藻體, 妥善處理收獲后晾干的龍須菜, 以保障大型海藻規(guī)模栽培對(duì)海區(qū)的生物修復(fù)效果。

4 結(jié)論

1) 龍須菜凋落分解會(huì)對(duì)水質(zhì)造成影響, 導(dǎo)致水體短期缺氧, 水體氮、磷濃度上升。

2) 干龍須菜凋落物分解過程中的碳、氮和磷釋放率、失重率及分解速率均高于鮮龍須菜。

3) 沉積物可減緩干龍須菜向水體中釋放氮和磷, 有效減緩凋落物對(duì)水體環(huán)境的影響。

4) 在龍須菜栽培過程中應(yīng)及時(shí)打撈脫落或衰老的藻體, 尤其對(duì)已收獲的大型海藻應(yīng)妥善處理, 避免大型海藻腐爛而導(dǎo)致海水二次污染。