筏式养殖夹苗密度对山东荣成爱莲湾海带生长及产量的影响

闫令东，孙利芹，韩国栋

（烟台大学，山东烟台 264005）

我国海带（Saccharina japonica）养殖的产量和规模均居世界首位。2019 年全国海带产量达到162.4 万t，具有非常显著的经济和社会效益[1]。筏式养殖是我国海带的主要养殖方式[2]，养殖密度过高是当前海带养殖产业面临的主要养殖问题之一[3]。过高的养殖密度超出了海区的养殖容量[4]，阻碍了海水流动，水交换能力下降，海水交换周期延长，养殖海域出现海水贫瘠的现象[5，6]；养殖密度过大也使藻体严重重叠，影响海带的光合作用，降低了海带品质[7]。过高的养殖密度还增加了劳动力成本，使海带养殖的综合经济效益下降。人工成本是海带养殖成本上升的主要因素，当前人工成本占总成本的比例高达60%～70%[8]。针对当前海带养殖密度高、人工成本高、综合经济效益低的养殖现状，急需探究合适的养殖密度以提高海带养殖综合经济效益。

荣成市是山东省海带的主产区，产量约占山东省产量80%，爱莲湾是荣成市主要的养殖海湾之一。爱莲湾采用筏式养殖技术，按照海水深度划分为水深5～15 m 的低区养殖区，15～ 20 m 的中区和20～30 m 的高区。本研究在荣成爱莲湾低、中、高三个养殖海区设立不同养殖密度试验区，监测养殖区海水的温度和营养盐水平，观察海带夹苗密度对个体生长和产量的影响。研究结果对于指导生产企业科学合理设置海带养殖密度，改善综合水体环境、提高单位面积的综合效益有重要的参考意义。

1 材料与方法

1.1 材料

实验所用海带品种均为“烟杂”，由寻山集团育苗公司提供。

1.2 方法

爱莲湾采用海带筏式养殖技术。筏架长约77 m（浮绠长度），筏架间距约5 m（浮绠间距），单根苗绳长约2.3 m，实际养殖时由2 根苗绳系在一起，用吊绳绑在两侧的筏架上（图1）。每台筏架96 根绳，每28 台筏架约为1 hm2。

按水深5～15 m、15～20 m、20～30 m 划分低、中、高三个养殖区，设置对应实验位点（图1）。以生产组（低区32×98；中区、高区32×96）为对照组，即低区每根苗绳夹苗32 棵，每根浮绠上系98 根苗绳；中区、高区每根苗绳夹苗32 棵，每根浮绠上系96根苗绳。保持筏架位置不动，通过增加浮绠上的苗绳间距、苗绳上的海带夹苗间距，来降低夹苗密度（表1）。2016 年12 月海带夹苗，低区海带2017 年4月收获，中区和高区海带2017 年5 月收获。

表1 实验期间海带的夹苗密度Tab.1 The kelp density in long line raft culture during the experiment

养殖期间，每月中旬测定养殖区的环境因子。海水温度采用便携式水质分析仪（哈希HQ 30-d，中国上海）测定。营养盐按照GB 17378.4-2007，检测1.5 m 水深处氨氮（NH4+-N）、硝氮（NO3--N）和活性磷（PO43--P）含量。计算N/P 比值，分析养殖海域中限制性营养盐。

收获时测定海带的生长指标。在对照组和实验组随机采10 棵海带，分别测量海带叶片长度和宽度。对照组和实验组随机采集3 绳海带，称量后计算单棵海带重量。高区对照组和实验组随机采3 绳海带，晾晒后称量，计算单棵海带干重量。

1.3 数据处理

所得数据采用Prism 8.2.1 统计分析软件分析处理，利用单因素方差分析（One-Way ANOVA）和t-检验进行统计显著性分析，以P<0.05 作为差异显著水平。

2 结果与分析

2.1 环境因素监测结果

2.1.1 海水温度检测结果

爱莲湾低、中、高区表层海水温度均具有较大的季节间差异（图2）。养殖期内，低、中、高区表层海水温度变化幅度分别为：15.8℃、13.6℃和13.3℃。6月份，低区的表层海水温度显著高于其他2 个养殖区（F(2,6)=5.445，P=0.045）。其他月份，3 个养殖区表层海水温度没有显著差异（P>0.05）。

2.1.2 海水营养盐监测结果

3 个实验位点的可溶无机氮含量差异较大（图3），除1 月份外，总体上表现出低区浓度最低、高区最高的趋势。低区表层海水中的溶解无机氮主要为NH4+-N。除3 月份外，中区和高区表层海水中的溶解无机氮主要为NO3--N。3、4 月低区表层海水中的NH4+-N 和NO3--N 的总含量低于50.00 μg/L，不能满足海带生长对氮元素的最低需求。

3 个区的PO43--P 含量也存在较大的差异。除4月份外，爱莲湾表层海水中的PO43--P 含量总体上表现出高区>中区>低区的趋势。1、3 月低区和1月中区表层海水中的PO43--P 含量低于4.00 μg/L，不能满足海带生长对磷元素的最低需求。

在海带生长期间，各养殖区的N/P 比值不断下降（表2），至养殖末期均低于大洋的Redfield 比值，N/P=16[9]。其中低区为贫瘠海区，中、高区营养盐基本满足海带生长的需求。1～3 月N/P 比值高于16，存在不同程度的P 限制；在海带收获月份N/P 比值约为12，存在一定程度的N 限制。

表2 N/P 比值及限制元素分析Tab.2 Analysis of N/P ratios and restrictive nutrients

2.2 海带生长指标

2.2.1 海带长、宽指标分析

降低夹苗密度对低区海带收获时的长度没有显著影响（F(3,36)=2.350，P=0.089），但是可以显著影响中区（F(4,45)=5.234，P=0.002）和高区（F(3,36)=9.439，P<0.001）海带收获时的长度（图4）。中区夹苗密度降低为每公顷夹苗59 136 棵（22×96）时，海带收获时的长度显著增加，继续降低夹苗密度对长度没有影响，其中每公顷夹苗46 816 棵（22×76）、50 176棵（28×64）和59 136 棵（22×96）组分别提升24.79%、23.34%和22.05%。高区夹苗密度降低为每公顷夹苗50 176 棵（28×64）时，海带收获时的长度显著增加，继续降低夹苗密度对长度没有影响；其中每公顷夹苗50 176 棵（28×64）、39 424 棵（22×64）和46 816 棵（22×76）组分别提升30.26%、29.83%和24.52%。

降低夹苗密度，对低区（F(3,36)=0.737，P=0.537）和高区（F(3,36)=1.732，P=0.178）海带收获时的宽度没有显著影响（P＞0.05），但是，显著增加了中区（F(4,45)=4.749，P=0.003）海带收获时的宽度（图5）。中区夹苗密度降低为50 176 棵/hm2（28×64）时，收获时海带的宽度显著增加，继续降低夹苗密度对宽度没有影响（P＞0.05）；其中46 816 棵（22×76）和50 176棵（28×64）组分别提升27.64%和33.71%。

2.2.2 海带单个体质量与每公顷产量变化分析

低区的海带收割较早，总体产量较中高区低2.2～2.5 倍（表3）。降低夹苗密度时，中、高养殖区个体质量有一定程度的提高，每公顷的海带产量随之降低。中区夹苗密度降低到22×76 时，相对每公顷的产量变化与28×64 相似，为10%左右。中区22×76 密度组单棵海带增重最大（增加72.07%），可以最大程度减少夹苗量（减少45.57%），每公顷的产量变化最小（减少6.35%）；28×64 密度组效果次之，单棵海带增重50.99%，减少夹苗量41.67%，每公顷产量减少11.92%。高区的3 个实验组中，22×76 密度组单棵海带增重最大（增加36.65%），每公顷产量变化最小（减少25.63%）。

表3 不同养殖密度下海带湿重与产量Tab.3 Wet weight and yield of kelp cultivated at different densities

2.2.3 高区海带干湿比分析

在高区降低养殖密度后，海带的干湿比（干物质含量指标）有一定程度的提升（表4）。22×64 组干湿比为14.51%，比32×96 组提高19.44%，单颗海带干重平均为296.38 g，对比实验组提高58.30%。22×76 组干湿比为13.50%，对比实验组提高11.07%，每公顷干重产量降低17.40%，对比实验组变化最小。

表4 高区不同实验密度海带干湿比对照表Tab.4 DW/FW ratio of kelp at different densities in deep water area

3 讨论

3.1 养殖密度对海带生长的影响

与对照组相比，降低夹苗密度显著增加了中区养殖海带收获时的长度和宽度。海水温度、营养盐、海流流速和光照等会影响到海带的生长[10]。在同一养殖区内对照组和实验组相邻，表层海水温度以及营养盐水平差异非常小，不同养殖密度引起的光照以及流速差异可能是中区海带生长性状差异的主要原因[7]。降低夹苗密度可使海带接收的光照更充足。密度降低可使海流流速加快，较快的流速可以提高海水中营养盐、CO2的交换速率，冲走海带生理代谢废物及浮泥，促进藻体的新陈代谢。较大的海流可使海带处于较浅水层，避免下半部分的海带受光不足，更好地接受光照。海带光合作用的提升增加了干物质的积累，提高了海带的品质[2,5]。

在高区降低养殖密度，收获时海带的长度显著增加，但是，宽度没有明显变化。这与海带品种和养殖区域的水文状况有关。本实验所用的“烟杂”是日本海带与真昆布的杂交种，具有长度优势，但是，养殖后期出现叶片边缘腐烂现象。高区较高的海流速度使叶片宽度增加缓慢。

低区降低夹苗密度对海带的生长性状没有显著影响，推测限制低区海带生长的主要因素是营养盐水平而不是光照。氮是大型海藻正常生理活动必需的基本营养元素，但它在自然海水中的浓度较低，具有明显的季节变化，常成为海藻生长的限制性营养盐[11]。海带生长与海水中NH4+-N 和NO3--N的总含量密切相关，总含量在50 μg/L 以下时会显著抑制海带生长[2]。海区可溶性磷（DIP）总含量在4 μg/L 以上时可正常生产[2]。本文海区氮磷水平监测数据显示，低区3、4 月份海水中NH4+-N 和NO3--N的总含量只有40 μg/L 左右，DIP 总含量只有2 μg/L左右，营养盐含量低限制了海带生长。尽管降低密度可以使光照强度增加，但是，营养盐限制使实验组和对照组海带的生长性状不会产生大的差异。

3.2 爱莲湾海带养殖密度优化探讨

本研究结果表明，一定程度上降低夹苗密度有利于海带个体生长和干物质的积累，降低鲜干比，这种效果在养殖中、高区域更为明显，这与降低密度，改善水体交换、增加海带光照有关。简单的降低夹苗密度对于水深少于10 m 低区影响较小，这与低区海水温度上升快，海带收割较早（一般在3 月底4 月初开始收割），水体交换和增加光照对海带影响较小有关。

不同养殖区域不同月份海洋氮磷等营养盐指标监测结果表明，同一时期中、高区的海水表层氮磷营养盐水平较高，总可溶性氮DIN 接近100 μg/L，但养殖低区在3—4 月份DIN 已经低于50 μg/L，可溶性磷低于4.0 μg/L，已经达到营养限制水平，导致海带的生长性状较差，可考虑减少海带养殖，增加贝类养殖或者采取贝藻混养的模式[12]。中区海带养殖密度降低为22×76，海带收获时叶片的长度和宽度会明显增加，单棵海带重量增加30.33%，夹苗棵数减少45.57%，从而有效地减少劳动力成本。高区养殖密度降低为22×76，同时提早采收时间，以减少叶片边缘腐烂，提高海带的品质。

综上分析可得，尽管降低夹苗密度会降低每公顷的产量，减少收入，但同时可以显著减少生产性支出，提高海带生产的综合经济效益。以养殖高区为例，22×76 实验组每公顷的干重产量降低17.40%，但相应地藻体长度增加24.52%，提升了出售时的品级和单价，在一定程度上减少了产量降低引起的收入下降。其次，22×76 实验组夹苗量减少45.57%，可以显著降低生产中的苗种支出。最后，降低夹苗密度会显著减少劳动力，而人工成本在海带养殖成本中所占比例高达60%～70%[8]。生产性支出的大幅降低能够增加海带养殖时的经济效益。不同养殖区域应该根据实际水文情况设置不同的合理夹苗密度，实现海带生产的综合效益最大化。