1、海 洋 牧 场 海洋生物生息场的环境建设主讲：陈 勇内 容一、流环境的改善二、底环境的改善三、内水湾的水质改善四、藻场的修复与建设生息场环境建设 生息场环境建设目的：环境修复、环境保护、环境优化 环境可分为 生物环境和非生物（理、化）环境 环境建设的前提：了解对象生物的生活史和各生长阶段与环境的关系。了解环境的变化规律。一、流环境改善方法 1、环流的水产学意义及人工造成方法（1）环流的水产学意义 近海海域或岛屿附近形成的环流区域往往是好渔场。原因是环流中的物质被流所扩散的比率小，许多藻类、水生动物的卵和幼体不能被带到其它地方，可附着或定居；另外，环流可以改变某些海域的底质，使其适合某些生物的生
2、息。所以人工形成环流滞流对海洋生物资源养护与增殖具有重要意义。例:八丈岛的九孔鲍生息场概念图陆地海洋海岸线渔场渔场2m10m5m八丈岛是（九孔鲍）的渔场，原因是每年9-10月马沙洼湾内形成许多环流，此时正好是 产卵期和孵化期，大量的浮游幼体停滞在环流区域，沉底后生长，形成良好渔场。环流区波向沿岸流（2）环流的人工造成方法潜堤法：利用潜堤造成环流的方法由潜堤造成水位变化 由潜堤、波、流形成独立环流水块循环流的计算式中：u 环流速 l 环流流线长 h 平均水深（沿 l 的平均水深）h 水位差 =hT hA n 粗度系数，由实验得出，表示流与底的摩擦阻力 环流流线 l 的大小由潜堤的配置、海底地形以
3、及一般流的大小决定，当环流流速与一般流速一样时，l 可达最大值。（环流直径最大）21321lhhnu二、滩涂贝类底质环境改善方法滩涂贝类增殖要素：母贝量、产卵量 卵与幼体的分散量 着底的环境（饵料、底质）环境改善造成的自然条件 a.如果成贝多，稚贝少，说明海水（流动）分散强，浮游幼体或卵被流带走，此时需抑制分散，使幼体能着底。b.滩涂有大量浮游体，存活率低，可能底环境恶化，此时可以通过改善底质使大量稚贝能着底后正常生长。c.成贝少，产卵量、幼体量少，需投放成贝，增加产卵量。（1）挖沟渠改善底质环境的方法 滩涂沟渠的作用：增大流速促进海水交换阻止浮泥的沉淀堆积沟渠的侧面部位形成2次流，浮游幼体着
4、底的机会增大滩涂上沟渠的模式图滩涂的流速流量 式中：u 流速；D 沟深 q 流量 I 水面坡度 n 粗度系数（由底面状态决定）自然滩涂n=0.030.04 nIDu/2132nIDq/2135 沟渠内外的流速流量 式中：qa 沟渠单位宽度的流量；qb 沟渠傍的流量；na 沟渠中粗度系数；nb 滩涂粗度系数 D 沟渠深度；d 滩涂水深；Ia、Ib 沟渠与近傍的水面坡度。2135)()1(baabbaIIdDnnqq注意的问题 如果沟渠的流速大、流程长，浮游幼体分散到深水中不能重返回来，因此在设计、施工时应加以注意。（2）用导流堤（八字堤）优化底环境的方法 筑堤后改变流速、流态 形成沟渠和环流 改
5、变底质 要求：堤高低于满潮水深环流环流快慢慢慢堤堤堤堤八字堤的水理 滩涂流量流速的计算 当滩涂坡度i一样时，单位滩涂宽度的流量q、潮位h、涨落潮的滩涂长l以及从平均潮位到满潮时的时间t的关系，可用下式表示uu0u*滩涂流量流速的计算 q=l dh/dt式中：S 潮位差；T 潮汐周期；h 潮位 l 滩涂长；t 平均潮位到满潮时的时间 当水深为D时，流速u用下式表示式中：i 滩涂坡度)/2cos(TtiTldtdhDlu2/)/2sin(TtSh摩擦流速与限界残留粒径的计算式中：u*-摩擦流速 n 粗度系数 g 重力加速度 D 水深求出u*后可以通过u*2（限界流扫力）与粒径d的关系图求出粒径61
6、Dugnu 摩擦流速u*2与限界残留粒径d的关系图 限界粒径d（cm）101031010-11限界流扫力u*2假如：u*2=10（cm）2，则在图中可求出d=0.1cm，即 粒径小于0.1cm的沙泥都被流带走，而大于0.1cm的沙子留在原处。三、内湾水质环境改善方法 潮汐坝的原理和构造 利用潮汐差导流，改善底层水质（DO）潮汐坝原理与构造潮汐坝原理与构造潮汐坝规模的计算方法 设：导流管与海底的夹角=0；Q0-导水量；b0-喷流口直径；ZM-喷流最大上升高度；QM-在高度ZM时的喷流量（导水量+连带量）；SM-喷流形成领域的长度；喷流水的密度小于湾水的密度。则：SM/b0=12.4 QM/Q0=
7、2 喷流最大上升高度ZM与在ZM高度QM的关系，通过E.Hirst的喷流理论或进行数值计算制成图表示 SMZM/b0 图中无因次数Fro（流系数）和T0（成层高度），通过下式算出 式中：u0-喷出口的流速；-海域的海水密度；-导水的密度；g-重力加速度 -海域的垂直密度梯度 已知Fro、T0后，通过图表，可查出ZM和QM （见上图）/)/(000200gbuFlr/)(0000dzdbTll0dzdl/向下层水输送氧（DO）的计算DOS-单位容积贫氧下层水的溶氧（DO）浓度（g-O2/m3）；qSF-下层水单位容积、单位时间接收从上层水输送到下层水的溶解氧（g-O2/m3/d）；-qSC-下层
8、水在单位时间、单位容积，水和泥消耗的溶氧的量（g-O2/m3/d）；VL-下层水的容积（m3）；ZL-下层水的高度（深度m）；如果设 DOS为单位容积下层水 在t时期内溶氧浓度（DO）的变化量，则：DOS/t=qSF-qSC 如果利用潮汐坝导水，则单位容积下层水DO的 单位时间浓度的变化DOT/t可用下式表示：DOT/t=qSF-qSC+qTF 式中：qTF 由喷流在单位时间内向下层单位容积水输送的溶氧量（g-O2/m3/d）；qTF 根据ZM和ZL的大小关系进行计算 ZLZM当 ZMZL时（图）qTF=（DOD-DOs）Q0/VL 式中：式中：DOD贮水池贮水池DO浓度；浓度；DOs下层水下
9、层水DO浓度浓度当 ZMZL时（图）MLLMTUTFZZVQQDODOq0)(式中：式中：DODOU U 伴随着由喷流带起的连带流量伴随着由喷流带起的连带流量（Q QM M-Q-Q0 0）Z ZL L/Z/ZM M向下层水流入的上层水向下层水流入的上层水DODO浓度。浓度。导水量的计算 一般，49月海水密度成层活跃，因此，下层水DOS降低，最终降到允许溶氧浓度DOA（在此值以下水生生物生命活动受阻），此时，可起动潮汐坝。设：DOA/t=-qSC 为了DOT不低于DOA，式应取正值，DOT/t=qSF-qSC+qTF 0 即 DOT/t0 根据 式 和 将 式 DOS/t=qSF-qSC 代入式
10、 DOT/t=DOS/t+qTF 0 那么 qTF-DOS/t 满足式的导水量Q，通过以下方法求得：首先，测定水温、盐度和溶氧浓度（DO）根据测定结果，选定下层水DO，从DOA以上到以下的期间（天数d）t；求出：贫氧下层水高度ZL（m）；贫氧下层水DO的减少速度 DOS/t（g-O2/m3/d）；贫氧下层水的容积VL（m3）；另外，根据水温、盐度求t期间，垂直密度分布 （表）ldzdl/再次，假定潮汐坝的参数：导水管半径b0（m）；导水平均流速u0（m/s）；导水量Q0（m3/d）；导水密度 （kg/m3）；用式 和 求：Fr0、T0 再从计算表上，读取ZM、QM 在ZMZL时，用式 在ZMZ
11、L时，用式 求出qTF 如果qTF不满足式，则改变潮汐坝的参数，再求，直到满足式l3、藻场的生态功能及建设方法 何谓藻场、海中林？藻场是指大型藻类群落形成的场所。如中国沿海的海带、裙带菜、马尾藻、鼠尾藻等大面积形成的场所。海中林是指大型海藻形成的群落。（1）藻场的生态功能 养护鱼贝类等动物资源 藻场是许多鱼贝类的产卵场和稚鱼育成场。有110多种动物被确认。有的终生生活在藻场，有的成长后逐渐移向深海或外海。在藻场的鱼类有六线鱼、黄鱼、黑鲪、平鲽类、鲷科鱼类、鳗鱼、鲻鱼等。从藻场中脱落流出的流藻，为一些鱼类提供浮动生息场，有些鱼类在流藻上产卵，如秋刀鱼、飞鱼等，这些孵化的小鱼随着流藻移动并长大，还
12、有些鱼类在索饵、越冬洄游时，把流藻当作索饵、休息场所，如翻东鱼、鰤鱼、竹荚鱼的幼鱼等。净化水质 沿岸海域的许多地方呈富营养化，表现为N、P等过多。大型海藻和浮游植物都具有降解营养盐的能力，而大型海藻的基础产生量比浮游植物大的多。每平方米的浮游植物的干重是10100g，而大型海藻为0.210公斤，其生产量与陆地热带雨林一样，所以利用海藻吸收、固定富养水域中的P、N，是净化水质的好方法。海藻在光合作用中能产生氧气，这些溶解氧对其他生物的成长提供氧的同时，可以改善中底层水的贫氧状态以及底土的无氧状态。使原来恶化的底质、水质得以改善，修复生态环境。阻止赤潮的发生 藻场阻止赤潮发生的原因：a、海藻藻体上
13、的小型动物和海藻场聚集的浮游动物等大量摄食浮游植物；b、海藻体上释放他感物质，具有阻碍赤潮浮游生物异常增殖的效果。（图）c、大量吸收营养盐，阻止因富营养化导致的赤潮生物大量繁殖。例如，赤潮浮游植物Chattonella marina在没有孔石莼（Ulva pertusa）时繁殖的非常快，在培养第天，密度可达10000cells/ml，而在有孔石莼时，无论追肥（Sweeney）或不追肥，都停留在10002000cells/ml左右，到第天几乎为零。天然饵料 海带、裙带菜、马尾藻等大型海藻，叶子大且形状复杂，为叶上附着生物提供了良好的生息环境，在海藻叶上生息的动物主要有甲壳类、小型贝类、桡足类以及
14、多毛类等等。经济价值 藻场中的海带、裙带菜、紫菜等许多藻类具有食用价值和药用价值，特别是用海藻加工的食品、保健品、药品等越来越受欢迎。碳汇功能 海藻在光合过程中吸收，具有固碳的作用，可以用大型海藻固定水中 水质环境的生物指标 海藻与其他鱼贝类、浮游生物一样，也是重要的水质环境生物指标，由于其定着性强，所以其存在海域的水质监控，特别是长期广域的环境变化观测利用海藻是一种有效的手段。比如，海域是否富营养化，是否贫养等，通过海藻的生长就可观测到。（2）藻场的营造方法 岩礁底、敌害生物少、附着基清洁 母藻移植法 孢子投放法敌害生物多 清除敌害、母藻移植或孢子投放沙泥底或附着基少 投放人工藻礁等附着基
15、浮筏养殖流速快、孢子不附着 潜堤环流、人工藻礁 母藻移植或孢子投放海底设置藻礁（或投石）投石建藻场岩礁面扫除 将岩礁面的小型附着生物等清除掉，使大型藻类孢子能够着生、生长。浮筏、浮纲式浮筏式 浮纲式 中层人工藻场（人工海底）升降式 固定式（模拟海底）(1)生息场类别 产卵保育场 培养育成场 （2）建造步骤 确定海域（依据海域功能规划等）社会调查（渔业人口、社会经济等）本底调查（非生物环境、生物环境）确定主要对象生物 规划设计、施工4、人工鱼礁生息场的建造方法注意问题（基本条件）没有食害（敌害）生物 有良好的饵料环境 水质良好 底质适当 流速合适（人工鱼礁的滑动、移动）不影响其他渔业生产 离岸边或渔场近，便于管理例1：枪乌贼产卵保育场 对象：枪乌贼（枪鱿鱼）地区：北海道、青森、山形、新岛等地，设置产卵礁（混凝土礁）环境：枪鱿鱼的自然产卵场所 水深：2050m 场所：岩棚的顶面，岩缝等 水温：920 礁材：混凝土礁枪乌贼的产卵保育场（青森县岩崎地区）例2：海参等海珍品生息场 对象：海参、海胆、鲍、黑鲪、大龙六线鱼等 地区：长海县、大连南部地区等 水深：520m 场所：有大型藻类的岩礁底、硬泥沙底等 礁材：石块、人工鱼礁等长海县（獐子岛）凌水人工鱼礁海洋大学实验礁塔型礁塔型礁箱型礁（1个月）方形混凝土礁（黑鲪）实验礁效果调查谢 谢！
