舒廷飞等 [ 9 ] 提出了网箱养殖污染不仅来源 于投放饵料和排泄对水体的污染 ,还考虑到沉积 到底泥的污染物释放到水体中造成的二次污染 。 并且假设在养殖规模不变的情况下 ,认为内源污 染会随着养殖时间的增加而不断增大 。在计算网 箱养殖对水体的污染的净通量时 ,认为净通量由 两部分组成 ,一部分是“饵料 +幼鱼 - 成鱼收获
(3)水质管理 :水深不同 ,水中溶解氧含量也
不相同 。表层好氧区生物繁殖旺盛 ,水质一般较
好 ;底层厌氧区累积了鱼虾的排泄物和残饵 ,丰富
的有机质促进微生物的新陈代谢 ,消耗了水中大
量的溶解氧 ,导致底层缺氧 ,硫酸盐还原菌大量繁
殖 。网箱的底层环境适宜于光合细菌的生存 ,可
添加光合细菌降解底层的有机物 ,缓解水质污染 。
基金项目 :国家海洋局“海洋经济规划实施的科技推进平台与运 行项目 ”
料 ,通过长时间底质监测的结果 ,分析沉积物在底 质的分布情况 ,计算底质受养殖污染面积 ,受污染 的底质耗氧量为 594 m g O2 / (m2 ·h) [ 3 ] , 未受污 染的底质耗氧量为 90 m g O2 / (m2 ·h) [ 4 ] ,计算养 殖区域底质耗氧量 。由于养殖鱼类的氧消耗是 2. 60 g O2 / ( kg 鱼 ·d) [ 5 ] ,可以计算出现有养殖 规模消耗氧气的量和可增加养殖鱼的耗氧量 。
- 底泥沉积 ”,这部分是养殖规模函数 ,在规模一 定的情况下 ,随着养殖年限增加基本不变 ,称为恒 定污染源 ;另一部分是“底泥释放 ”,这一部分是
随着养殖年限的增加和底泥富集而不断增加 ,既 是养殖规模的函数 ,也是养殖时间的函数 ,称为可 变污染源 。
舒廷飞等还首次将时间变量考虑到养殖环境 容量的研究当中 ,利用数学模型 (二维浅水潮波 方程 )来模拟该海域的流场 。根据污染物扩散方 程 ,结合哑铃湾的水质标准 ,经计算该海域 P的 环 境 容 量 为 8. 58 g / s, N 的 环 境 容 量 为 168. 30 g / s。对于养殖污染来说 ,排放的 N、P物 质的比例约为 10∶1。因此 ,对于同样产量的鱼 , P 对环境容量的限制要比 N 的严格 。最终网箱养 殖容量确定以 P来计算 ,得到网箱养殖容量 : 如 果养殖时间为 1 年且水质不超标 ,那么它的最大 养殖环境容量约为 54 100箱 ;如果想要连续养殖 10年 ,而水质不超标 ,那么它的养殖环境容量约 为 34 500箱 。因此 ,哑铃湾网箱养殖环境容量是 随着养殖时间的增加而不断地变小的 。
Telfor等 [ 2 ]在对所研究海域进行长时间环境 生态调查的基础上 ,建立了一个溶解氧箱式模型 , 建立方程 :浮游生物净产生氧气 +大型藻类净产 生氧气 =底质消耗氧气 +养殖鱼类耗氧 。在风浪 较小的情况下 ,由于海水中溶解氧的产生主要依 靠浮游植物 、大型藻类的光合作用 ,并且浮游植物 和细菌会消耗海水中的溶解氧 ,所以浮游植物净 产生氧气量利用黑白瓶方法计算 。查阅文献 [ 3 ] 得到大型藻类的呼吸与光合作用最终产生的氧气 量 。底质耗氧主要通过查阅文献和前人积累的资
黄洪辉等 [ 6 ] 首先对养殖区域的养殖规模进 行调查 ,包括幼鱼载鱼量和商品鱼载鱼量 ,并且同 时采集颗粒有机碳与表层沉积物 ,分别分析颗粒 有机碳沉积通量的季节变化与幼鱼载鱼量和商品 鱼载鱼量季节变化之间的规律 ,以及表层沉积物 有机碳含量的季节变化与幼鱼载鱼量和商品鱼载 鱼量季节变化规律 ,最后得出春季至秋季幼鱼养 殖阶段的投饵过程是养殖场颗粒有机碳沉积通量 的主要来源 。养殖表层沉积物有机碳含量与总载 鱼量呈极显著的正相关关系 。我国第一类海洋沉 积物质量标准中的最高限量值为 2. 0% [ 7 ] ,根据 实际情况分析 ,最后确定表层沉积物有机碳含量 1. 8%作为可接受最高限值 ,从而确定网箱养殖场 春 、秋两季的养殖载鱼量可分别达到约 650 t和 550 t。由于春 、秋两季对养殖载鱼量限制的关键 在于颗粒有机碳沉积通量大于表层沉积物有机碳 的分解速度 ,而颗粒有机碳沉积通量主要来自于 幼鱼养殖阶段投喂鱼糜的散失部分 ,因此 ,从技术 上 (如投喂技术和饵料改良技术等 )进一步提高 幼鱼对鱼糜饵料的利用率 ,减少散失 ,则养殖容量 可以进一步提高 。
两个网箱养殖容量模型都采用了二维浅水潮 波方程来模拟海区的流场 ,并且最后都确定 P是 网箱养殖容量最关键的限制因子 。这两个海域的 特殊的水文地质条件都比较适合二维学模型描 述特定水域流场及物质扩散的重要原则 。
舒廷飞等在对于网箱养殖污染负荷分析计算 时 ,不光考虑到 N 和 P的限制影响 ,还把底泥的 累积污染影响考虑进来 ,并做了定量计算 ,同时还 把养殖污染源分为恒定污染源和可变污染源 。在 模型中巧妙地运用了养殖规模和养殖时间两个参 数 ,使得累计污染影响得到定量计算 。此方法中 恒定污染负荷与养殖规模之间的转化系数 k的确 定很关键 。利用曲线估计法对养殖年限 t和底泥 释放通量 W ( t)之间的关系进行线性拟合 ,得到 它们之间的最佳回归方程是二次方程 。这些都是 这种模型建立的优点 。
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速 在 5. 25 m / s 的 时 候 , 氧 气 交 换 增 加 92 213 kg O2 / d[ 3 ] 。由于在研究海域不同位置海 水交换率不同 ,海水交换补充的氧气没有计算 ,而 且陆源废水排放和人类旅游活动造成的污染也没 有考虑 。由于现有养殖网箱具有升降喂食技术 , 对于残饵沉降分布产生一定的影响 ,进而使计算 底质沉积物耗氧量与实际底质沉积物耗氧量差别 很大 。利用溶解氧的平衡方程计算养殖容量 ,对 于养殖容量的计算和研究具有重要意义 ,但是所 使用的方程与实际情况还有较大的差别 。黄洪辉 等的计算方法相对简单 ,缺点是由于实验利用了 统计的方法 ,实测数据较少 。如果能得到更长时 间的数据 ,养殖表层沉积物有机碳含量变化与总 载鱼量变化的关系将更加清晰 。 1. 2 数学模型估算法
(2)养殖种类 : 不同种类的生物有不同的生 活习性和生态要求 ,网箱饲养的对象一般都选择 生长快 、饲养周期短 、抗病力强的品种 ,但在放养 结构上应重视发挥不同生物之间的互利性 。Of2 ficer等 [ 13 ]认为 ,滤食性贝类的摄食可减少养殖区 的营养负荷 ; Yamamuro等 [ 14 ]则认为 ,滤食性贝类 的存在可刺激初级生产 。其实关键是贝类养殖量 的不同就会有不同的结果 。鱼类的滤食活动及其 生理代谢作用加速了水体的物质循环 ,促进了氮 、 磷的积累和释放 ,有利于浮游植物加快繁殖 。把 滤食性鱼类和滤食性贝类混养在一起 ,贝类可利 用鱼类所不能利用的藻类 ,促使水体净化 ,并使养 殖产量得到提高 。
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《渔业现代化 》2007年第 34卷第 3期
染物负荷量就有较大的出入 。 舒廷飞等认为 ,由于残饵和养殖体排泄物的
沉积 ,释放出来的污染物质又会对水环境造成二 次污染 ,或称内源污染 。假设在养殖规模不变的 情况下 ,内源污染会随着养殖时间的增加而不断 地增大 。不过内源污染会不会随着养殖时间的增 加而无限增大呢 ? 是否沉积物在一定条件下会达 到沉积与释放平衡的结果呢 ? 舒廷飞等关于哑铃 湾网箱养殖容量是随着养殖时间的增加而不断变 小的假设 ,是在网箱养殖数量超过环境容量情况 下才会出现 。如果网箱养殖没有超过养殖容量 , 网箱底质的污染物就能及时得到净化 ,水质的污 染物能够及时迁移 ,随着养殖时间的增加 ,网箱养 殖的容量仍然保持不变 。我们要探讨的就是这种 网箱养殖水域可持续利用的养殖容量 。
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海水网箱养殖容量研究综述
张 皓 1 , 杜 琦 2 , 黄邦钦 1 , 方民杰 2
(1 厦门大学 海洋环境科学研究中心 ,厦门 361005; 2 福建省水产研究所 ,厦门 361012)
目前国内外估算养殖容量主要使用实地监测 估算法 ,生态动力学模型和水动力与水质数学模 型 。其中实地监测估算方法应用较为普遍 ,这种 估算方法简单易行 ,但是需要耗费大量的时间和 经费 。生态动力学模型主要利用海洋生态系统动 力学研究网箱养殖容量 ;由于网箱养殖生态系统 各因子相互关系比较复杂 ,故很少有利用生态动 力学模型来研究网箱养殖容量 ;由于计算机技术 的快速发展 ,利用数学模型估算养殖环境容量 ,其 发展越来越快 ,应该是未来发展趋势 。
在黄小平等的研究中 ,输入 、输出项是投饵和 成鱼的收获 ,这种估算相对来说比较粗略 ,它考虑 的只是网箱养殖对水环境造成的外源污染的一部 分 。因为对于鱼类没有消费的残饵 ,只有部分溶 解态的进入水体污染环境 ,还有未溶解的部分沉 积到水底 。一般认为 , 45% ～55%的磷底物与底 泥长期结合 [ 10 ] ,也就是还有一半左右的磷将会从 底物释放回水中 。所以 ,黄小平等上文中计算污
混养一些滤食性动物 (如扇贝 、牡蛎 、罗非鱼等 ) ,
对浮游生物有减少作用 ,使水质稳定 ;浮游植物的
生物多样性指数增大 ,有利于养殖生物的摄食和
生长 ,并有利于养殖密度的提高 。另外 ,也可以使
(式中 C 为污染物 质浓度 , H 为混合水深 , U、V 分别为 x、y方向的垂 向平均流速分量 , Dx、Dy分别为 x、y方向的扩散系 数 , K为衰减系数 , S为污染源强 ) ,计算水环境对 其网箱养殖容量的限制情况 。计算出了上川岛公 湾海域的网箱养殖容量 ,得到的结论为磷是公湾 海域的主要限制因子 。根据每个网箱产鱼 250 kg 计算 ,公湾网箱养殖容量为 65 000个网箱左右 。
2 扩大网箱养殖容量的途径
网箱养殖容量并不是固定不变的 ,它受到环 境 、社会 、经济 、文化各方面的影响 。随着养殖技 术的不断发展 ,并采取相应的措施 ,就可以提高网 箱养殖容量 。对于网箱养殖 ,扩大其养殖容量的 途径也主要是从这几个方面来考虑的 :
(1)合理布局 : 良好的生态环境可以为网箱 中的养殖鱼类提供优越的生存和生长条件 ,从而 在一定程度上提高养殖容量 。网箱设置应选择泥 沙底质 ,水流交换畅通 ,四季水位较稳定 ,水体流 动适中的区域 。不同底质对污染物的吸附和释放 能力是不同的 [ 11, 12 ] ,一般网箱设置区应选择泥沙 底质 [ 13 ] 。