昌黎县海水养殖区水质对长期养殖活动的影响

杨思蕊，张雨薇，李志伟

（河北农业大学海洋学院，河北秦皇岛 066000）

为满足人们对高质量蛋白质快速增长的需求，海水养殖业在全球快速发展，我国在其中发挥着重要作用［1-4］。根据有关统计，我国海水养殖产量约占全世界产量的62%。海水养殖总产量从1990 年713 万t 增长到2020 年的5 215 万t［5］。海水养殖业的快速发展不可避免地对海域环境造成威胁，如沿海景观变化、生物多样性下降、水质退化等［6-8］。

河北省秦皇岛市昌黎县海水养殖区位于河北省东北部，隶属于秦皇岛市。海岸线长52.10 km，海域面积为757.88 km2，其中浅海面积占94.46%，浅海海域水深4～14 m，该海域涨潮时平均流速0.06 m·s-1，落潮时平均流速0.18 m·s-1，海水透明度一般为4 m［9］。昌黎县海水养殖区周边有滦河、大浦河等河流入海，营养物质来源丰富，底质较细，为昌黎县发展海水养殖创造了天然条件。昌黎县海水养殖开始于20 世纪90 年代，主要从事扇贝养殖活动，目前该海域有海湾扇贝养殖区26 667 hm2、工厂化养殖车间面积超过10 万 m2、海水养殖池塘3 333 hm2、滩涂贝类养殖区域2 000 hm2，扇贝年产量约18 万t。昌黎县扇贝养殖规模占全国的1/3，占河北省海水养殖总产量的52.7%，是我国海湾扇贝主产区之一［10］。但长期大规模海水养殖，不可避免地对养殖海域水环境造成威胁。根据有关报道，该海域水体质量不断恶化，部分养殖海域生态系统处于亚健康，甚至不健康状态，一定程度上影响了海水养殖业可持续健康发展［11-13］。因此，以昌黎县海水养殖区为例，基于2000—2018 年养殖区水质监测结果，研究长期海水养殖对海域水环境的影响。

1 材料与方法

1.1 数据来源

昌黎县海水养殖区面积和产量数据来源于2000—2018 年河北省水产统计年鉴。为分析水质变化，于2015—2018 年每年8 月对养殖区表层水水质进行监测，共设置19 个站位，主要监测指标为无机氮（DIN）、活性磷酸盐、氮磷比（N/P）等。此外，具体监测了无机氮中硝态氮（NO3--N）和铵态氮（NH4+-N）含量变化。同时，采集河北省海洋环境监测中心2000—2014 年每年8 月对昌黎县养殖区的水质监测结果，仅保留与2015—2018 年监测站位相同站点的监测数据，用于分析2000年以来养殖区水质的变化，其他数据予以剔除。

1.2 监测分析方法

2015—2018 年每年8 月对昌黎县海水养殖区表层（0.5 m）水质开展实地调查监测，水质监测的采样及分析方法均按国家标准海洋监测规范执行。

1.3 数据分析

根据监测数据资料，计算2000—2018 年昌黎县海水养殖区表层海水各水质指标的均值，为识别养殖区水质对长期海水养殖活动的响应特点，利用spearman相关分析评价不同年份水质参数差异显著性、水质参数与养殖面及产量之间的关系。数据的统计分析主要通过SPSS 25.0 和Sigamaplot 14.0 软件完成。

2 结果与分析

2.1 昌黎县海水养殖发展特征

由图1 知，2000—2018 年，昌黎县海水养殖区养殖面积和产量分别增加了223.61%和162.84%。2006年以前，昌黎县海水养殖面积基本维持在1.5 万 hm2以下，2007 年以后养殖面积快速增长，到2014 年养殖面积增长到4.2 万 hm2以上，此后海水养殖面积略有下降。从养殖产量看，波动比较明显，但整体上也呈现出增长的趋势。2008 年以前，养殖产量基本呈现快速增长的趋势（除2003 年），但在2009 年由于受石油泄漏事故及海水赤潮等因素的影响，养殖产量下降明显，直到2014 年以后养殖产量开始逐步恢复。

图1 昌黎县养殖区2000—2018 年养殖面积和养殖产量

2.2 养殖区水质变化

2006—2014 年，昌黎县养殖区海水中无机氮和硝态氮含量呈现明显的增长趋势，其中无机氮的Spearman 相关分析，p=0.926，P＜0.001，见图2（a）；硝态氮的Spearman 相关分析，p=0.921，P=0.001，见图2（b）。2006 年之前，海水中的无机氮和硝态氮含量均保持相对稳定，2014 年后，海水中的无机氮和硝态氮含量有所波动。2008—2011 年，铵态氮含量快速增长，此后波动比较明显（Spearman 相关分析，p=0.849，P＜0.001），见图2（c）。2000—2006年，昌黎县养殖区海水中的活性磷酸盐含量基本呈下降趋势；2006—2012 年，活性磷酸盐含量快速回升，在2012 年达到最高值，为0.078 mg·L-1，此后又开始呈现下降趋势（Spearman 相关分析，p=0.633，P=0.004），见图2（d）。2005 年之前，昌黎县养殖区海水中N/P基本维持在25 以下；2006—2009 年N/P 由56 快速增长到116，此后虽有所波动但基本保持在110～124（Spearman 相关分析，p=0.918，P＜0.001），见图2（e）。

图2 2000—2018 年昌黎县养殖区海水水质指标的变化

2.3 水质变化与海水养殖发展的关系

为分析水质变化与海水养殖的关系，对昌黎县养殖区主要海水指标与养殖面积、养殖产量进行相关分析。结果表明，2000—2018 年，昌黎县养殖区海水中N/P 和活性磷酸盐含量随着养殖面积和养殖产量的增加而逐渐升高，见图3。因此，海水养殖业的快速发展对昌黎县养殖区海水营养盐状况有明显影响。海水养殖是海水中营养盐的一个重要来源，养殖过程中残余饵料、生物排泄物等大量残留在养殖海域中，成为养殖海域中有机物和营养盐的来源之一。氮磷比与养殖面积、养殖产量呈正向相关关系，且相关系数较高。此外，海水中的活性磷酸盐含量，虽然与养殖面积、养殖产量也呈现正相关关系，但相关系数较低。相对于养殖过程中的含氮营养物质的使用量，磷的用量相对较低。此外，海水中磷的含量受浮游植物生长和海洋管控措施的影响更大。

图3 昌黎县养殖区水质参数与养殖活动的相关分析

3 结论与讨论

对昌黎县养殖区海水中无机氮（DIN）、活性磷酸盐（PO4-P）、氮磷比（N/P）等指标及养殖活动的变化分析，结果表明，2000—2018 年，昌黎海水养殖区养殖面积和产量分别增加了223.61%和162.84%，尤其在2006 年以后，海水养殖业快速发展。2000 年以来，随着昌黎县养殖业的不断发展，海水水质整体呈现出一定的退化趋势，具体表现为无机氮含量持续上升、活性磷酸盐（PO4-P）含量波动式上升，尤其是在2005 年以后，养殖区海水中N/P 升高了2～4 倍。相关性分析表明，昌黎县养殖区海水水质变化与海水养殖业的快速发展有密切的关系，尤其是与氮类营养盐的变化关系密切。因此，今后需进一步探索积极有效的措施和方法，如科学设置养殖规模和密度、实施多营养级健康养殖模式、发展大型海藻养殖、实施生态修复等，促进昌黎县养殖区海水环境质量的改善，实现海水养殖业的可持续发展。