近海網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)由于高密度養(yǎng)殖活動易導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化,成為赤潮頻發(fā)的熱點(diǎn)區(qū)域。微藻作為海洋生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵初級生產(chǎn)者,在赤潮防控中展現(xiàn)出多維度生態(tài)調(diào)控功能。以下從競爭機(jī)制、營養(yǎng)鹽調(diào)控、化感作用及實(shí)際應(yīng)用等方面展開論述:
一、赤潮成因與近海網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)的環(huán)境特征
1. 赤潮的成因
赤潮是浮游生物(如甲藻、硅藻)在富營養(yǎng)化條件下爆發(fā)性增殖的生態(tài)異?,F(xiàn)象,其顏色因優(yōu)勢種不同呈現(xiàn)紅、綠、黃等多種形態(tài)。人為因素(如工業(yè)廢水、養(yǎng)殖污染)導(dǎo)致氮、磷等營養(yǎng)鹽過量輸入是主要誘因,疊加水溫升高、水流停滯等自然條件加速赤潮形成。
2. 網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)的環(huán)境特征
近海網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)通常選擇避風(fēng)條件好、水深5-15米、底質(zhì)為泥沙的開放海域,要求水體流速<1.0 m/s,鹽度13-34,pH 7.5-8.6。然而,高密度投喂導(dǎo)致的殘餌和排泄物易造成局部營養(yǎng)鹽累積(尤其是氮、磷),增加赤潮風(fēng)險。
二、微藻的生態(tài)調(diào)控機(jī)制
1. 營養(yǎng)鹽競爭
快速吸收能 :微藻(如硅藻、綠藻)通過高表面積體積比,優(yōu)先吸收氮、磷等營養(yǎng)鹽。例如,微微型藻類(<20 μm)在寡營養(yǎng)條件下仍能高效攝取營養(yǎng),抑制赤潮藻類的資源獲取。
群落結(jié)構(gòu)調(diào)控:當(dāng)硅/氮、硅/磷比例失衡時,微藻通過粒級演替改變?nèi)郝浣Y(jié)構(gòu)。例如,遼東灣富營養(yǎng)區(qū)以小型硅藻為主,而貧營養(yǎng)區(qū)由微型甲藻主導(dǎo),后者更適應(yīng)低營養(yǎng)環(huán)境。
2. 化感作用與種間競爭
分泌抑制物質(zhì):部分微藻(如小球藻、湛江等鞭金藻)通過釋放次生代謝產(chǎn)物抑制赤潮藻生長。實(shí)驗顯示,蛋白核小球藻在共培養(yǎng)體系中可顯著抑制塔瑪亞歷山大藻的增殖。
起始生物量比效應(yīng):微藻與赤潮藻的初始比例決定競爭結(jié)果。例如,當(dāng)湛江等鞭金藻與赤潮藻起始比為1:1時,其競爭優(yōu)勢最明顯;若比例達(dá)4:1,則能完全抑制赤潮藻。
3. 共生菌群的協(xié)同作用
藻球(Phycosphere) :微藻表面附生細(xì)菌通過分泌抗菌物質(zhì)(如蛋白酶、吩嗪類化合物)直接殺滅赤潮藻,或通過競爭維生素B12等關(guān)鍵營養(yǎng)間接抑制其生長。
溶藻菌的應(yīng)用:假單胞菌、黃桿菌等可特異性溶解赤潮藻細(xì)胞壁,其培養(yǎng)物對東海原甲藻、米氏凱倫藻的抑制率達(dá)80%以上。
三、微藻在赤潮防控中的實(shí)際應(yīng)用
1. 生物修復(fù)技術(shù)
大型海藻與微藻聯(lián)用:龍須菜與赤潮異彎藻共培養(yǎng)時,通過競爭硝酸鹽和物理接觸抑制其生長,抑制效果與起始生物量比呈正相關(guān)。
微生物絮凝劑:假單胞菌發(fā)酵液對赤潮藻的絮凝去除率可達(dá)90%,且無二次污染。
2. 定向調(diào)控案例
滸苔與微藻競爭:在蘇北淺灘高濁度水域,滸苔通過強(qiáng)光適應(yīng)性(日均增長率11.91%/d)與微藻競爭營養(yǎng)鹽,使中肋骨條藻、東海原甲藻的抑制率分別達(dá)46%和44%。
海洋生物膜應(yīng)用:生物膜葉綠素?zé)晒忭憫?yīng)氨氮輸入,同時抑制鈍齒原甲藻和赤潮異彎藻的種群增長,最大抑制率分別為79.6%和88.6%。
四、綜合防控策略建議
1. 微藻種類篩選:優(yōu)先選擇本地優(yōu)勢種(如硅藻、綠藻),適應(yīng)網(wǎng)箱區(qū)的鹽度(13-34)和水溫(12-32℃)條件。
2. 動態(tài)監(jiān)測與調(diào)控:結(jié)合營養(yǎng)鹽濃度(如氮磷比>16時磷限制為主)調(diào)整微藻投放比例,防止硅藻向甲藻演替。
3. 多技術(shù)協(xié)同:微藻-細(xì)菌共生體系與物理阻流(流速<0.8 m/s)結(jié)合,提升營養(yǎng)鹽吸收效率。
結(jié)論
微藻通過營養(yǎng)競爭、化感作用和共生菌群協(xié)同,在近海網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)赤潮防控中展現(xiàn)出高效且環(huán)境友好的調(diào)控潛力。未來需進(jìn)一步結(jié)合區(qū)域水文特征優(yōu)化微藻群落結(jié)構(gòu),并開發(fā)基于藻菌共培養(yǎng)的集成技術(shù),以實(shí)現(xiàn)赤潮的生態(tài)化防控。