2022, Vol. 46
文章信息
- 解维俊, 赵玉庭, 刘元进, 胡顺鑫, 姜海滨, 韩慧宗, 王腾腾, 王斐, 李兆龙, 张明亮. 2022.
- XIE Wei-jun, ZHAO Yu-ting, LIU Yuan-jin, HU Shun-xin, JIANG Hai-bin, HAN Hui-zong, WANG Teng-teng, WANG Fei, LI Zhao-long, ZHANG Ming-liang. 2022.
- 大钦岛不同养殖年限深水网箱沉积物微生物群落结构分析
- Analysis of the microbial community structure of deep-water net tank sediments of Daqin Island at different culture years
- 海洋科学, 46(12): 31-40
- Marina Sciences, 46(12): 31-40.
- http://dx.doi.org/10.11759/hykx20220321003
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文章历史
- 收稿日期：2022-03-21
- 修回日期：2022-05-05
2. 山东省海洋资源与环境研究院, 山东 烟台 264006
2. Shandong Marine Resources and Environment Research Institute, Yantai 264006, China
浅海网箱养殖是近海生态环境恶化的重要因素之一[1]。残饵、粪便等有机物质在海底的沉降和堆积会导致底栖环境呈缺氧或无氧状态, 从而显著改变底栖微生物群落结构[2]。随着底栖环境进一步的恶化, 硫酸盐还原菌将成为优势类群, 致使硫化物和非离子态的硫化氢大量富集, 极易产生毒害作用[3]。为了减轻网箱养殖带来的生态危害, 中国近几年大力发展深水网箱养殖[4-5], 将养殖网箱从水深10 m以内的浅海搬到水深20 m以上的深水区域。但深水网箱养殖是否有利于海洋生态环境的保护, 仍缺乏系统研究。尽管已有大量研究关注深水网箱养殖对底栖环境、微生物群落结构的影响, 如网箱养殖活动可能会增加沉积物中总氮、总磷、有机碳和硫化物的含量[6]以及提高沉积物菌群的丰富度和多样性[7], 并且对大型底栖生物的分布[8]存在明显影响, 但中国深水网箱养殖开展较晚, 缺乏对长期养殖环境效果的研究。
长岛县大钦岛乡(38.305740°N, 120.814880°E)是中国北方许氏平鲉(Sebastes schlegelii)网箱养殖的重要区域之一。其地理位置特殊, 周边海区水深可达20~40 m, 流速为1~1.5 m/s, 浪高一般小于3 m, 为发展深水网箱养鱼提供了优越的条件[9]。大钦岛乡开展深水网箱养殖已近20年, 是中国最早开展深水网箱养殖的区域, 并且网箱养殖区层次分明, 不同养殖年限网箱独立成片, 网箱底部缓慢的海水流速又能使沉积物保持在同一位置, 为系统研究长年深水网箱养殖对底栖生态系统的影响提供了绝佳环境。本文研究了大钦岛不同养殖年限网箱沉积物理化性质以及细菌群落结构, 并着重关注了硫酸盐还原菌这一导致环境污染的特殊菌群, 揭示了网箱沉积物微生物群落结构和丰度随养殖年限的变化规律及其主要驱动环境因子, 以期为深水网箱养殖区沉积物环境的长年演替和微生态调控提供理论支持, 为中国北方网箱养殖产业的可持续发展提供了科学依据。
1 材料与方法 1.1 样品采集根据养殖起始年份将大钦岛网箱养殖区划分为不同的采样区域3、8、13、18 a以及非养殖区(DZ)5个区域(表 1), 采样网箱自投放入海以来均以许氏平鲉幼苗(6 cm左右)为养殖对象, 饵料以冰鲜野杂鱼为主, 于2021年6月进行了调查取样(图 1)。使用彼得森采泥器采集样点的表层沉积物(0~2 cm), 每个采样区域选取3个网箱表层沉积物作为平行样品, 每个平行样品由5点法采集混合而成, 将样品放在无菌聚乙烯自封袋中, 置于便携式冰箱带回实验室分析。样品分为2部分, 一部分存放在5 mL冻存管中置于–80 ℃冰箱用于微生物群落结构和多样性分析, 另一部分自然风干后研磨存储于4 ℃冰箱中用于理化性质测定。
| 样品编号 | 采样地点 | 经度 | 纬度 |
| 3a | 养殖3年网箱(2018年起) | 120.838053°E | 38.299053°N |
| 8a | 养殖8年网箱(2013年起) | 120.838445°E | 38.298458°N |
| 13a | 养殖13年网箱(2008年起) | 120.836728°E | 38.298033°N |
| 18a | 养殖18年网箱(2003年起) | 120.836388°E | 38.299164°N |
| DZ | 非养殖区 | 120.842923°E | 38.308409°N |
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| 图 1 大钦岛网箱养殖区各采样位点分布 Fig. 1 Distribution of sampling sites in the cage culture area of Daqin Island |
测定了硫化物、有机碳、Cu、Zn、Cr、Hg、Cd、Pb、As及石油类等指标。硫化物测定用亚甲基蓝分光光度法(GB17378.5—2007), 有机碳测定用重铬酸钾氧化-还原容量法(GB17378.5—2007), Cu、Zn、Cr、Cd、Pb及As测定用电感耦合等离子体质谱法(HY/T147.2—2013), Hg测定用电子荧光法(GB17378.5—2007), 石油类测定用紫外分光光度法(GB17378.5—2007)。
1.3 高通量测序将装有沉积物样品的5 mL冻存管送至上海欧易生物医学科技有限公司, 进行PCR扩增和高通量测序。土壤基因组由Magen核酸提取试剂盒(MagPure Soil DNA KF Kit)提取, 利用1%琼脂糖凝胶电泳检测其纯度和完整度。针对V3-V4区域设计特异引物进行PCR扩增, 前端引物为343F-5′-TACGGRAGGCAGCAG-3′, 后端引物为798R-5′-AGGGTATCTAATCCT-3′, 将样品的PCR产物在Illumina Miseq平台上进行高通量测序。
1.4 数据分析将测序得到的原始FASTQ文件用Trimmomatic[10]软件过滤去除质量低或模糊的碱基以及长度小于50 bp的序列, 得到的双端数据使用FLASH[11]软件进行拼接, 同时过滤去除Barcode和引物序列以及长度小于200 bp的序列, 得到clean tags序列。最后用UCHIME[12]软件去除嵌合体序列, 得到可用于后续划分OTU的有效序列Valid tags。用VSEARCH[13]软件将优质序列Valid tags以97%相似度进行OTU分类, 随后将个OTU中丰度最大的序列作为代表序列, 对比Silva (
用WPS Excle 2019处理数据, Surfer绘制采样点分布地图, 并用SPSS 24.0软件进行单因素方差分析(One-Way ANOVA)和相关性分析, P < 0.05为差异显著。
2 结果与分析 2.1 沉积物理化性质各区域有机碳、Cu、Zn、Cr、Hg、Cd、Pb、As和石油类含量差异均不显著(P > 0.05), 说明深水网箱长年养殖并未对底栖环境造成深远影响(表 2)。但养殖18 a区域硫化物含量最高, 且显著高于对照区域(P < 0.05), 含量增长了97.44%, 表明长年养殖促进了硫化物的积累。尽管养殖18 a区域硫化物含量仍符合一级海洋沉积物评价标准(GB18668—2002), 但高浓度的硫化物将会对海洋生物产生危害, 长年养殖无疑增加了底栖环境的生态风险。除Cr外, 其余各监测指标均符合一级海洋沉积物评价标准, 但各区域Cr含量差异不显著(P > 0.05), 表明该区域Cr本底值较高, 深水网箱养殖并没有明显增加其含量。
| 环境因子 | 区域划分 | ||||
| 3 a | 8 a | 13 a | 18 a | DZ | |
| 硫化物(10–6) | 43.6±8.9ab | 43.2±2.8ab | 30.5±0.6a | 61.6±7.4b | 31.2±1.7a |
| 有机碳(%) | 0.313±0.054 | 0.317±0.013 | 0.339±0.001 | 0.311±0.057 | 0.282±0.026 |
| Cu(10–6) | 11.49±1.32 | 12.65±2.76 | 14.69±2.79 | 15.07±2.34 | 12.6±0.86 |
| Zn(10–6) | 41.1±3.5 | 46.9±4.7 | 52.6±10.5 | 57.2±3.2 | 45.6±2.7 |
| Cr(10–6) | 53.8±0.7 | 69.4±7.3 | 56.0±7.9 | 76.5±8.4 | 62.8±5.4 |
| Hg(10–6) | 0.011 7±0.000 7 | 0.013 3±0.000 1 | 0.014 3±0.000 3 | 0.011 7±0.000 8 | 0.011 1±0.000 3 |
| Cd(10–6) | 0.101±0.004 | 0.135±0.038 | 0.160±0.036 | 0.169±0.026 | 0.099±0.012 |
| Pb(10–6) | 16.7±2.0 | 18.2±2.8 | 22.6±4.1 | 22.5±3.5 | 19.0±3.1 |
| As(10–6) | 12.1±1.4 | 13.5±0.7 | 14.4±2.1 | 14.5±2.4 | 16.0±0.3 |
| 石油类(10–6) | 23.7±1.4 | 23.7±4.8 | 29.0±1.9 | 25.8±0.8 | 20.3±2.8 |
| 注: 表中同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P < 0.05) | |||||
不同养殖年限网箱沉积物样品经高通量测序得到clean tags (拼接后的tags数目) 68 525~73 761条, 有效序列52 274~67 696条, 聚类于1 662~5 207个OTUs。样品测序覆盖率为96.52%~99.04%, 说明测序可以很好地覆盖物种信息, 抽样充分。养殖3、8、13、18 a以及非养殖区(DZ)中分别测到的OTU个数为5 954、6 079、7 385、7 659和6 119个。不同养殖年限网箱沉积物共有的OTU数目为1 807个, 约占各采样点总OTU数目的25%。5个采样区域特有的OTU数目分别为: 904个(占3 a总OTU个数的15.2%)、1 317个(占8 a总OTU个数的21.7%)、1 325个(占18 a总OTU个数的17.9%)、1 512(占18 a总OTU个数的19.7%)、1 299个(占非养殖区总OTU个数的21.2%)。该数据表明, 各养殖年限网箱沉积物特有的微生物种类较多, 微生物的组成存在差异性, 总体来说长年养殖对网箱沉积物细菌群落结构具有明显影响, 提高了沉积物微生物菌群的丰富度。
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| 图 2 不同养殖年限网箱沉积物中的微生物群落韦恩图 Fig. 2 Venn diagram of microbial communities in net tank sediments of different culture years |
采用Chao1、物种丰富度Richness、Shannon、Simpson等指数对沉积物样本α多样性进行评估, 结果(表 3)显示。不同养殖年限网箱沉积物菌群丰富度和多样性都具有显著性差异(P < 0.05), 随养殖年限的增加, 养殖网箱沉积物菌群的丰富度和多样性均呈上升趋势, 且长年养殖网箱(13、18 a)沉积物菌群丰富度和多样性显著大于其他区域(P < 0.05), 说明养殖年限可能是影响网箱沉积物细菌群落丰富度和多样性的重要因素之一。
| 区域划分 | Chao1 | 物种丰富度 | Shannon | Simpson | coverage |
| 3 a | 3 622.99b | 2 619.73 | 8.19b | 0.973 209 | 0.982 4 |
| 8 a | 4 122.69b | 3 014.13 | 8.26b | 0.977 457 | 0.979 2 |
| 13 a | 5 381.66a | 4 033.03 | 9.27a | 0.986 549 | 0.972 7 |
| 18 a | 6 284.32a | 4 716.80 | 9.41a | 0.985 322 | 0.973 4 |
| DZ | 4 290.68b | 3 102.93 | 8.55b | 0.978 264 | 0.979 0 |
| 注: 表中同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P < 0.05) | |||||
5个区域沉积物细菌在门水平上丰度排名前10的门类分别为拟杆菌门(Bacteroidota), 变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、脱硫菌门(Desulfobacterota)、弯曲杆菌门(Campilobacterota)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、黏球菌门(Myxococcota)、放线菌门(Actinobacteriota)、NB1-j和芽孢杆菌门(Gemmatimonadota)(图 3)。不同养殖年限网箱沉积物菌群组成在门水平上具有显著差异, 养殖3、8 a以及非养殖区(DZ)的主要优势菌门为拟杆菌门, 变形菌门和厚壁菌门(总相对丰度 > 61.77%), 养殖13、18 a的主要优势菌门为拟杆菌门, 变形菌门和脱硫菌门(总相对丰度 > 61.98%)。养殖3、8 a网箱沉积物厚壁菌门相对丰度分别为28.16%、32.70%, 养殖13、18 a网箱沉积物厚壁菌门相对丰度分别为5.60%、7.26%, 长年养殖显著降低了厚壁菌门的相对丰度(P < 0.05)。养殖3、8 a网箱沉积物脱硫菌门相对丰度分别为9.90%、12.23%, 养殖13、18 a网箱沉积物脱硫菌门相对丰度分别为25.53%、16.80%, 长年养殖显著提升了脱硫菌门的相对丰度(P < 0.05)。非养殖区沉积物检测出的拟杆菌门相对丰度(37.60%)高于所有养殖区沉积物拟杆菌门相对丰度(< 20.50%), 并且显著高于其在养殖8、13 a沉积物中的相对丰度(P < 0.05)。变形菌门的相对丰度在5个区域差异不显著(P > 0.05), 其他菌门相对丰度较小, 不同区域差异也不显著(P > 0.05)。
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| 图 3 沉积物微生物群落组成(门水平) Fig. 3 Sediment microbial community composition (phylum level) |
菌属水平下, 不同养殖年限网箱沉积物优势菌属(相对丰度 > 2%)呈现出显著性差异(P < 0.05)(图 4)。养殖3 a网箱沉积物优势菌主要隶属于硫卵菌属(Sulfurovum)(10.45%)、嗜中温温暖杆菌(Tepidibacter) (5.54%)、拟杆菌属(Bacteroides)(5.40%)、毛囊菌属(Muribaculaceae)(3.84%)和Sva1033(2.52%)。养殖8 a网箱沉积物优势菌主要隶属于硫卵菌属(10.71%)、Sva1033(5.40%)、毛囊菌属(4.40%)和毛螺菌科(Lachnospiraceae)_NK4A136_group(2.74%)。养殖13 a网箱沉积物优势菌主要隶属于Sva1033(9.16%)、硫卵菌属(7.63%)、B2M28(2.97%)、Sva0081_sediment_ group(2.74%)、Subgroup_23(2.29%)、海球菌属(Halioglobus)(2.26%)和伍斯菌属(Woeseia)(2.08%)。养殖18 a网箱沉积物优势菌主要隶属于硫卵菌属(11.54%)、Sva1033(5.49%)、毛囊菌属(2.90%)、B2M28(2.40%)、伍斯菌属(2.27%)和拟杆菌属(2.20%)。非养殖区(DZ)沉积物优势菌主要隶属于拟杆菌属(16.13%)、毛囊菌属(11.81%)、另枝菌属(Alistipes)(3.68%)、毛螺菌科_ NK4A136_group(3.49%)和硫卵菌属(2.93%)。5个区域沉积物优势菌属均包含硫卵菌属, 且其在4个养殖网箱区域沉积物的相对丰度均显著大于非养殖区(DZ) (P < 0.05)。Sva1033仅是4个养殖网箱区域沉积物的优势菌属, 且其在养殖8、13、18 a网箱沉积物的相对丰度均显著大于非养殖区(DZ)(1.66%)(P < 0.05)。拟杆菌属、毛囊菌属是非养殖区沉积物的优势菌属且相对丰度较高, 显著高于其在养殖区域沉积物的相对丰度(P < 0.05)。
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| 图 4 沉积物微生物群落组成(属水平) Fig. 4 Sediment microbial community composition (genus level) |
选取样品相对丰度前30的菌属进行聚类分析, 并绘制Heatmap图(图 5)。在属分类水平上可以看出, 硫卵菌属随养殖年限的增加呈现先降低后上升的趋势, 与硫化物含量变化趋势一致。随养殖年限的增加, 优势菌属的数量也增加。由聚类结果可知, 养殖3、8 a可以聚为一支, 养殖13、18 a可以聚为一支, 随后4个养殖区聚为一支, 非养殖区单独为一支。同时, 采用主成分分析(PCA)对不同养殖年限网箱沉积物菌落结构差异进行分析(图 6), 分析结果与聚类分析结果较为相似, 养殖3、8 a与非养殖区(DZ)在第一主成分上和养殖13、18 a被明显地区分, 说明网箱养殖年限明显影响沉积物细菌群落结构。部分区域的3个重复样品的聚集性较差, 组内细菌群落组成存在差异, 原因是同一养殖年限网箱区域面积过大, 取样时为了更好地展示其真实菌落结构情况, 取样位置跨度较大所致。
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| 图 5 沉积物微生物属水平热图 Fig. 5 Horizontal heat map of sediment microbial genera |
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| 图 6 沉积物微生物PCA分析 Fig. 6 Sediment microbial PCA analysis |
将养殖网箱沉积物样品中细菌丰度前15属与沉积物理化因子进行微生物环境因子分析(图 7), 采用协方差矩阵进行计算。其中, Sva1033与Hg含量呈显著正相关(P=0.034, r=0.670)。Sva0485与Cd含量呈显著正相关(P=0.049, r=0.633)。另枝菌属(Alistipes)与有机碳含量呈显著负相关(P=0.040, r=–0.655), 表明另枝菌属受沉积物有机质含量影响显著。海球菌属与石油类含量呈显著正相关(P=0.042, r=0.650)。这表明Hg、Cd、有机碳以及石油类对不同养殖年限网箱沉积物细菌群落结构有一定的影响。本研究中大部分菌属与环境因子不具有显著相关, 这可能是因为该研究中微生物与环境因子之间的关系可能受到混杂因素的影响, 使其作用可能难以区分。
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| 图 7 沉积物微生物群落与环境因子的RDA分析(属水平) Fig. 7 RDA analysis of sediment microbial communities and environmental factors (genus level) |
本研究根据高通量测序的结果筛选出其中的硫酸盐还原菌(SRB), 选取样品中发现的相对丰度前10的SRB菌属分析(表 4), 脱硫酸盐橡菌属(Desulfatiglans)是养殖网箱沉积物中丰度最高的SRB菌属。我们在进行SRB菌属筛选时发现养殖13、18 a网箱沉积物SRB类群最多, 相对丰度最大, 如脱硫化凸菌属(Desulfoconvexum)在养殖13、18 a网箱沉积物出现且相对丰度较高, 但在养殖3、8 a网箱和DZ未出现。这些结果说明长年养殖网箱区(13、18 a)沉积物环境更适合严格厌氧的SRB菌属生长。
| 菌属 | 3 a | 8 a | 13 a | 18 a | DZ |
| 脱硫酸盐橡菌属(Desulfatiglans) | 0.044 818 6 | 0.015 433 5 | 0.024 079 3 | 0.034 197 5 | 0.037 014 9 |
| 脱硫芭蕉菌属(Desulfuromusa) | 0.000 617 2 | 0.006 538 5 | 0.012 279 3 | 0.009 706 7 | 0.002 537 3 |
| 脱硫球茎菌属(Desulfobulbus) | 0.005 266 1 | 0.016 601 3 | 0.004 766 2 | 0.002 034 7 | 0.005 820 8 |
| 脱硫化胶囊菌属(Desulfocapsa) | 0.000 462 9 | 0.005 628 7 | 0.003 554 6 | 0.005 010 0 | 0.004 776 1 |
| 脱硫化凸菌属(Desulfoconvexum) | 0 | 0 | 0.006 356 6 | 0.005 388 7 | 0 |
| 脱硫化针菌属(Desulfotalea) | 0.000 097 1 | 0.002 673 6 | 0.004 011 7 | 0.003 157 5 | 0 |
| 脱硫化秆菌属(Desulforhopalus) | 0.000 077 1 | 0.001 482 2 | 0.003 397 7 | 0.003 231 3 | 0 |
| 脱硫单胞菌属(Desulfuromonas) | 0 | 0.001 715 8 | 0.003 053 4 | 0.001 645 7 | 0 |
| 脱硫化柱菌属(Desulfopila) | 0.000 462 9 | 0.001 629 2 | 0.002 357 7 | 0.001 633 8 | 0 |
| 脱硫酸盐杵菌(Desulfatirhabdium) | 0.000 231 4 | 0.001 225 4 | 0.001 410 7 | 0.002 054 1 | 0.002 089 5 |
| 总相对丰度 | 0.052 033 1 | 0.052 928 1 | 0.065 266 2 | 0.068 059 4 | 0.052 238 6 |
研究结果显示, 长年养殖(13、18 a)网箱沉积物菌群丰富度和多样性显著大于短期养殖(3、8 a)和非养殖区(P < 0.05), 与颜婷茹[15]对象山港南沙港网箱养殖区以及胡晓娟[16]对汕头南澳岛白沙湾养殖海域研究结果一致, 表明长年网箱养殖对底栖微生物群落具有促进作用。这可能是养殖过程中鱼类残饵和排泄物在沉积物中的累积为细菌提供了合适的生长基质, 刺激细菌的繁殖, 从而使菌群丰富度和多样性指数更高[17-18]。
在本研究中, 随着养殖年限的增加, 长年养殖(13、18 a)网箱沉积物中脱硫菌门的丰度显著提高, 厚壁菌门的丰度显著下降。脱硫菌门主要存在于缺氧的有机污染环境并参与硫循环与碳循环[19], 说明长年养殖网箱沉积物处于严格厌氧状态并存在丰富的有机物, 原因可能是由于网箱养殖活动给沉积物带来丰富的还原性有机物, 大大地增加底栖环境的耗氧量, 裘琼芬等[20]也发现象山港网箱养殖区沉积物耗氧量是非养殖区沉积物耗氧量的2.5倍以上。厚壁菌门相对丰度的显著下降意味着隶属于厚壁菌门的乳酸菌属(lactobacillus)、芽孢杆菌属(bacillus)等典型益生菌由于不适应养殖后期严格厌氧和高污染水平沉积物环境而导致其相对丰度下降, 这些益生菌有净化水质和增强水生动物免疫力的功效[21], 益生菌相对丰度的显著下降可能会使养殖环境进一步恶化。
硫卵菌属可以利用硝酸盐将硫化物氧化为单质硫, 有时还将硫化物/单质硫氧化为硫酸盐, 是一种典型的硫氧化菌[22], 硫卵菌属和Sva1033都驱动着海洋沉积物中的硫循环, 而它们在4个养殖区沉积物的相对丰度均显著大于非养殖区(P < 0.05), 说明养殖区沉积物中硫循环显著活跃, 可能原因是大钦岛渔民为了压缩成本, 网箱养殖主要投喂冰鲜野杂鱼[23], 饵料转化率较低, 导致大量粪便和残饵在网箱底部累积, 最终造成网箱沉积物中有机质含量较高, 有机质中的无机硫酸盐被硫酸盐还原菌分解产生硫化物[24], 硫化物的浓度的升高会刺激硫氧化菌的生长繁殖[25], 从而加速驱动网箱养殖区沉积物中硫循环。养殖后期(18 a)网箱沉积物中硫循环应该主要集中在严格厌氧的硫酸盐还原菌的硫酸盐还原作用, 这也与本研究中所测得硫化物浓度变化趋势一致, 说明长年网箱养殖区域硫氧化菌和硫酸盐还原菌的动态关系无法维持, 生态系统的平衡被打破。
对于不同海区网箱养殖沉积物, 影响菌群结构特征的环境因子不尽相同。如颜婷茹[15]发现象山港南山港网箱养殖区沉积物细菌群落特征主要与PO43–和SO42–存在显著相关性; 胡晓娟[16]发现南澳白沙湾鱼类网箱养殖区沉积物的微生物群落组成主要受TN、TP、TOC影响显著; 涂志刚[26]发现海南后水湾卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)高密度网箱养殖区沉积物细菌群落结构的主要影响因子为总氮、总磷以及COD含量。在本研究中, 部分菌群相对丰度与环境因子存在显著性相关, Hg、Cd、有机碳以及石油类是影响沉积物细菌群落的主导因子, 但是与菌群的丰富度和多样性不存在显著相关(P > 0.05)。由于大钦岛无陆源径流输入, 网箱养殖投喂的饵料成为沉积物有机质和重金属的主要来源, 因此冰鲜野杂鱼可能是影响养殖网箱沉积物细菌群落结构的重要因素。
应当将投喂饵料由传统的冰鲜野杂鱼转变为含有水产诱食剂(氨基酸、大蒜素等)和微生态制剂(酵母菌、EM等)的绿色环保型水产饲料, 控制未能及时被养殖动物吸收利用的N、P等物质进入水体, 有利于预防长年养殖网箱区水体和沉积物发黑发臭。在养殖后期(13、18 a)网箱沉积物中投放适量的厌氧不产氧光合细菌, 光合细菌是一类可以在厌氧光照条件下利用有机物、硫化物以及氨进行光合作用的微生物, 实现对污染沉积物的初步改造, 使其适应大型生物存活, 后续引入刺参(Stichopus japonicus)及大型藻类, 进行大型生物修复。以刺参、沙蚕(Nereis succinea)、魁蚶(Scapharca broughtonii)等沉积食性生物摄食沉积物有机质, 当地养殖品种海带作为修复藻类吸收N、P矿化释放营养盐, 构建多营养层次养殖生态系统, 提高生态系统对网箱沉积物有机质的利用效率, 最终实现污染沉积物治理。
4 结论本研究结果表明, 长年养殖(13、18 a)网箱沉积物菌群丰富度和多样性显著高于短期网箱养殖(3、8 a)区。Hg、Cd、有机碳以及石油类是影响沉积物细菌群落的主要环境因子。长年网箱养殖区沉积物硫循环失调且处于严格厌氧状态, 主要原因可能是大钦岛网箱养殖区长期投喂冰鲜野杂鱼导致, 应及时推广绿色环保型配合饲料, 同时构建多营养层次养殖生态系统实现对污染沉积物的治理。
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