海洋滩涂贝类养殖环境的研究现状[共3页]

薛超波等：海洋滩涂贝类养殖环境的研究现状 119海洋滩涂贝类养殖环境的研究现状薛超波，王国良，金 珊宁波大学生命科学与生物工程学院，浙江 宁波 315211摘要：随着海洋滩涂贝类养殖业的发展，滩涂贝类养殖环境日趋恶化，生物病原大量滋生，养殖生产受到了严重的阻碍。文章介绍了我国滩涂的分布、类型和资源开发利用状况；结合滩涂贝类养殖生产和发病状况，从微生物学、底栖生态学和污染生态化学等角度，对我国在海洋滩涂贝类养殖环境方面取得的研究成果进行了综述；提出了滩涂贝类养殖环境方面亟需解决的问题。这些问题包括养殖容量的确定、底栖生物生态的研究、健康养殖模式的确立和污染环境的生物修复等。关键词：滩涂贝类；养殖环境；微生物；底栖动物中图分类号：S931.3 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2004）01-0116-03表1 海产滩涂经济贝类养殖生产和发病概况养殖种类主要养殖区大规模养殖年份发病史发病情况主要病原或病因泥蚶浙江、福建1993不明零星发病弧菌缢蛏福建、浙江1962不明零星发病不明泥螺浙江19901997年大规模死亡环境因素文蛤江苏等地19841985年局部大批死亡弧菌青蛤江苏等地1992不明尚未发病不明西施舌福建1980不明不明不明菲律宾蛤仔全国沿海19751987年2000年局部100%死亡弧菌帕金虫彩虹明樱蛤浙江、福建1990不明尚未发病不明滩涂是海洋与陆地交接并处于不断演变的生态系，是人类最早成功开发和利用的海洋地域。合理开发和利用海洋滩涂资源对国民经济和社会的可持续发展具有非常重大的意义。目前，我国的滩涂开发以养殖业为主，养殖面积和养殖种类逐年增加。然而，随着养殖历史的延长、养殖种类的增加和养殖规模的扩大，滩涂养殖环境日趋恶化，生物病原大量滋生，致使许多贝类出现了大规模死亡的现象，严重阻碍了养殖生产的正常发展。本文综述了我国近年来在海洋滩涂贝类养殖环境方面取得的研究成果，并对研究中存在的问题进行了评述。1 滩涂贝类养殖环境的研究现状1.1 我国滩涂的分布、类型和资源的开发利用我国浅海滩涂分布很广，北起辽宁，南至广西，总面积约220万hm2 1。按其形成的特点，可分为3类：（1）平原海岸地区，包括潮滩平原海岸与河口三角洲平原海岸，是滩涂的主要分布区；（2）港湾或沙岛后侧波浪作用减弱的海岸带，这类滩涂多淤涨型的厚层淤泥；（3）红树林泥沼海岸，如广西、海南及广东的红树林海岸带。按滩涂的主要物质组成又可分为：粉砂滩涂（以苏北海岸为代表）、淤泥滩涂（以渤海湾为代表）和沙质滩涂（以胶州湾为代表）。浅海滩涂开发已成为我国海洋开发行业最多，密集度和活动频率最高的区域，产生了巨大的社会经济效益。目前，浅海滩涂开发的主要方式是：潮间或潮下带发展养殖业；潮上或潮间带发展种植业，包括种植水稻、牧草、芦苇、米草等；潮间带大力发展贝类和大型藻类等品种的养殖业及生态旅游业。其中，以海带为主的大型海藻养殖业取得了很大的成功，在育种和总产量等方面处于世界领先水平。浅海滩涂贝类的养殖也取得了一定的成绩，无论在品种上还是在产量上均形成了一定的规模，养殖面积和养殖种类也逐年增加。1.2 滩涂贝类的养殖生产和发病概况滩涂贝类是滩涂生物群落组成的优势种类，在我国沿海有较大的资源储藏量。目前已开展人工养殖和人工育苗的种类有泥蚶、缢蛏、泥螺、文蛤、青蛤、西施舌、菲律宾蛤仔、彩虹明樱蛤等。随着养殖历史的延长及养殖规模的扩大，海洋生态环境的日趋恶化，滩涂贝类的病害和死亡问题也越来越严重，使养殖生产遭受重大损失（表1）2, 3。1.3 海洋滩涂环境的微生物学研究滩涂微生物在滩涂生态系统的物质循环和能量流动中发挥着重要的作用，如营养盐的循环，有机物的运输和矿化，以及能量流动等47，而且对滩涂污染物的降解，环境净化，生态平衡的保持也具有重要意义。其数量、生物多样性与代谢活动等可以作为滩涂土壤质量评价和滨海环境监测的生物学指标。我国从20世纪80年代开始对沉积物中微生物进行研究，主要研究了沉积物中微生物的数量分布、种类组成和生理生化特点，并没有涉及微生物的生物量、生产力及其在所处生态系统中的功能作用。90年代以后，开始了对海洋微生物功能的研究，相关报道以关于台湾海峡和厦门海域中海洋细菌生态功能的系列研究为代表。此外，其他关于海洋细菌生态功能的研究工作有胶州湾细菌二次生产力的研究，以及对微生物环的初步研究。但这些研究主要是针对水体中的细菌，而对沉积物中微生物的功能研究很少，缺乏系统研究和基础数据。随着海水养殖业的蓬勃发展，养殖生物的微生物疾病及其防治研究日益受到重视，养殖环境中微生物生态分布的研究也逐渐开展起来，但对滩涂贝类养殖环境中微生物生态分布的研究报道却并不多见。林凤翱等8对黄渤海沿岸贝类养殖环境以细菌学指标进行了调查分析，并建议采用异养细菌总数作为一项指标来指示海洋环境状况。马绍赛等9对牡蛎及菲律宾蛤仔滩涂养殖环境中异养细菌总数进行了初步调查，但并未作进一步的分析。Wang等10对泥螺养殖滩涂的异养菌群组成及其生态特性进行了检测分析，结果表明，细菌数量随气温变化而波动，芽孢杆菌属等优势菌群与滩涂环境的恶化有关。张瑜斌等11研究了厦门西港西南部潮间带无植被滩涂3大类群微生物的数量，结果表明，微生物的数量大小与土壤有机质含量、氮含量和受污染的程度有关。陈碧鹃等12对乳山湾滩涂贝类养殖区进行了微生物调查，研究了乳山湾东流区海水及底泥中细菌数量和弧菌数量的变化及其与环境因子之间的关系。刘文华等13利用MPN法及API 20E系统对厦门浔江湾牡蛎养殖区的牡蛎体、水体及底质3类样品进行了弧菌分析，结果表明，3类样品的弧菌密度随季节均呈春、夏秋、冬趋势而变化，而且湾内的弧菌密度高于湾外。1.4 海洋滩涂环境的底栖生物研究研究滩涂底栖生物的种类组成、数量分布、多样性指数和生物量等生态习性，可以为合理的开发、利用和保护滩涂生态系统提供相应的科学依据，同时还可以利用底栖生物来评价滩涂底质环境的污染状况。国外底栖生物生态学的研究起步较早，目前已具备了良好的基础。我国对底栖生物生态学的研究，主要是以建国后3次全国性的综合调查以及多次有关水产资源、环境和专属经济区的专项调查为基础。5070年代主要是将底栖生物群落与沉积类型相联系，进行定性定量的描述。80年代以来，通过开展国际合作，引进国外先进技术，底栖生物生态学的研究取得很大的成功，目前已经探明了渤海、长江口、胶州湾、福建沿海和南麂列岛等地的底栖生物资源，并研究了底栖生物分布的影响因子，为进一步研究底栖生态系统的结构和功能提供了重要的参考。但总体来说，我国在该领域的研究尚处于起步阶段，研究基础还很薄弱，与国外先进水平相比，还有很大的差距。海洋中的各类污染物能够以不同的方式进入到沉积物中，引起底质环境的变化，进而影响底栖生物的结构和组成，而底栖生物也可以通过摄食、排泄、掘穴等生命活动影响沉积物中污染物的分布，因此可以利用底栖生物的结构和组成来反映底质环境的污染状况。早在1916年，德国学者Wilhelmi就首先提出了利用小头虫（Capitella）来指示海洋污染，开辟了利用底栖生物来评估环境污染的全新领域，并引起了国际上的广泛兴趣。我国底栖生物的污染生态学的研究开始于80年代，并且发展很快，为我国的海洋环境保护和综合整治提供了重要的科学依据。黄邦钦14通过分析厦门和香港两地的微藻种类组成、结构、丰度、生物量和生理生化指标的变化，揭示了微藻在海洋生态环境变化（如富营养化）中的指示作用。庄栋法等15通过研究柴油对底栖生物群落的影响，证明可以通过底栖生物群落结构和组成的变化来反映底质环境的质量状况。郭玉清等16利用渤海小型底栖动物数量的季节变动和自由生活海洋线虫与底栖桡足类数量之比的变动，对渤海潮下带的沉积环境污染状况进行了评价。目前，底栖生物的污染生态学研究主要集中于以下几个方面：（1）污染物在底栖动物体中含量测定及一些污染物在底栖动物中累积分布的研究；（2）污染物对底栖动物生理特性影响；（3）污染物对底栖动物群落的影响；（4）底栖动物在水质和底质污染中的监测应用。至今为止，对养殖环境中底栖生物的研究报道并不多见，而有关滩涂贝类养殖环境中底栖生物的研究更是一片空白。今后我们应当加强这方面的工作，以便为确定正确的养殖容量和对养殖环境进行综合评价提供必需的科学依据。1.5 海洋滩涂环境的污染生态化学研究底质是滩涂贝类赖以生存的空间，是其栖息和觅食的主要场所，滩涂底质环境的优劣，直接关系到滩涂贝类养殖的成功与否。由于滩涂介于海洋与陆地的交汇点，是沿海陆源污染物和海上排污的主要受纳场所，而且滩涂养殖区的自身污染也很严重，往往容易导致大面积的环境恶化，同时引发病虫害的爆发和流行，给滩涂贝类养殖业带来极大的损失。我国浅海滩涂环境污染物主要包括有机物、富营养化无机物、赤潮藻类、重金属和石油等几大类。这些污染物一旦形成危害，很难在短时期内消除，因此，为了保护环境，防止污染，必须实施海洋滩涂生态环境监测，及时了解滩涂生态环境的污染现状。目前海洋滩涂环境监测的主要项目有：有机质、硫化物、油类、总氮、总磷、汞、镉、铅、砷以及难降解有机污染物（DDTs、PCBs、PAHs、酞酸酯类）等。其中，总氮和总磷等是营养要素，其指标可反映海洋滩涂环境的富营养化程度；有机质、硫化物、油类等可综合反映海区沉积环境的有机污染情况；汞、镉、铅、砷等可反映海区沉积环境重金属的污染情况；难降解有机污染物，如DDTs、PCBs、PAHs、酞酸酯等，尽管在海洋滩涂环境中含量很低，但毒性极大，对海洋生物有致畸、致突变和致癌作用。海洋滩涂生态环境监测包括监测站布点、样品采集、实验室分析测试、数据储存处理、编制报告、信息使用等一系列过程，目前已形成了一套科学的体系。在海洋滩涂环境监测技术中，除了执行国家环保局编制的环境监测分析方法（1986）、水和废水监测方法（1989）和国家海洋局编制的海洋监测规范（1991）之外，国内的专家和学者研究出许多新的更简便、快捷、准确的监测技术和方法。刘现明等17在前人采用气相色谱法测定甲基汞的基础上，改用萃取-气相色谱法，该方法简单，干扰少，再现性好，最小检出量达到0.8110-6，相对标准偏差也达到了1.01%。宋树林等18创造性的采用离子交换-电沉积-谱法测定了沉积物中的钚，使钚的化学回收率达到75%80%。杨广杏等19研究了伶仃洋石油污染及油品的鉴别方法，并用荧光光度法测定了生物样品中的石油烃和底质环境中的石油烃。李悦等(1996)对沉积物中不同形态磷的提取方法加以改进，对沉积物中的吸附态磷、铝结合磷、铁结合磷、有机磷等7中形态的磷采用分步提取的方法，并对各步骤提取液的磷含量均采用钼锑抗比色法测定，结果表明这种方法灵敏度高，显色稳定，抗干扰能力强，是目前微量磷测定的最佳方法。2 海洋滩涂贝类养殖环境研究存在的问题及对策在滩涂贝类养殖环境研究中，尚有许多问题亟待解决。2.1 滩涂贝类养殖容量的确定 由于滩涂贝类养殖具有投资小、见效快、效益高的特点，养殖户往往容易在利益的驱动下，忽视养殖滩涂的承载量和环境的容纳量，盲目地增加养殖密度，扩大养殖面积，最终导致滩涂贝类养殖业的自身污染加剧。应当结合当地的滩涂养殖生态环境（包括温、盐结构，潮汐变化，水交换，水质和底质化学环境等），系统地研究滩涂贝类养殖容量，为政府进行海域管理提供科学依据。2.2 滩涂底栖生物的研究 底栖生物在滩涂贝类养殖生态系统的物质循环和能量流动中发挥着重要作用，并且可以用来监测滩涂生态环境的污染状况，因而开展底栖生物的研究是非常必要的。今后我们应当加强对滩涂贝类养殖环境中底栖生物的调查研究，确定其资源分布及影响因子，明确其生理功能，保护其多样性。2.3 滩涂贝类养殖生态模式研究 为了合理地开发利用浅海滩涂资源，避免滩涂资源和环境遭到破坏，应当针对不同的区域，创建适合当地情况并与当地生态系统相协调的区域化养殖模式，实现养殖过程的良性循环，减少养殖对海区生态环境造成的二次污染，保持滩涂养殖生态系统的稳定。必须高度注意滩涂的养殖容量和生态环境容纳量，研究滩涂主要养殖贝类的生物能量学，了解不同养殖种类之间的关系，探讨生态环境与养殖规模、养殖密度之间的联系，建立复合养殖生态系统。各地应根据当地的特点，合理规划，制定自己的最优发展模式，而不能一味照搬，简单模仿，盲目推广。2.4 滩涂养殖环境的生物修复技术生物修复（Bioremediation）分为原位生物修复（In situ bioremediation）和异位生物修复（Ex situ remediation）两种，是一门刚刚兴起的很有前途的环境污染治理技术，它可以利用作用生物自身的功能消除污染物或改变污染物的存在形态而降低其毒性，使退化的或破坏的生态系统得以恢复或重建。有关海水养殖环境生物修复技术的研究，国内外才刚刚起步，研究报道不多。我国作为养殖大国，而且环境污染日趋严重，如果采用物理或化学手段进行治理，不仅需要大量的人力物力，而且很难从根本上解决环境污染的问题。因此，应当尽快开展海水养殖环境生物修复方法和原理的研究，同时还应该借助现代生物技术，构建高效的基因工程菌，并进行大规模的生产，用以快速高效地降解海水养殖环境中的污染物，推动我国海水养殖业的快速发展。总之，滩涂贝类养殖业在我国国民经济中占有非常重要的地位，如何正确的评估海洋滩涂贝类养殖环境，寻找控制滩涂贝类大规模死亡的合理途径，创建切实可行的滩涂贝类生态养殖模式，解决日益恶化的滩涂贝类养殖环境，将直接关系着我国海洋水产经济的可持续发展。参考文献：1 彭建, 王仰麟. 我国沿海滩涂的研究J. 北京大学学报（自然科学版）, 2000, 36(6): 832-839.2 张国范, 李霞, 薛真福. 我国养殖贝类大规模死亡的原因分析及防治对策J. 中国水产, 1999, 12(9): 34-39.3 王一农, 张义君. 中国海产底栖经济贝类的苗种生产J. 水产学报, 1995, 19(2): 166-171.4 MUNSTER U, CHROST R J. 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Simultaneously, it is also pointed out that such questions as the confirmation of carrying capacity, ecology of benthos, establishment of the model of health cultivation and bioremediation of the contaminated environment should be resolved immediately.Key words: intertidal shellfish; culture environment; microbiology; benthos