海藻修复富营养化海域与内陆缺碘环境的潜力

李 睿,刘嘉伟,洪春来,周 骏,胡春琴,宋明义,戴之希,翁焕新*(.浙江大学环境与生物地球化学研究所,浙江 杭州 007；.浙江省农业科学院,浙江 杭州 00；.中国地质调查局中国农业地质应用研究中心,浙江 杭州 0007)

海藻修复富营养化海域与内陆缺碘环境的潜力

李 睿1,刘嘉伟1,洪春来2,周 骏1,胡春琴1,宋明义3,戴之希1,翁焕新1*(1.浙江大学环境与生物地球化学研究所,浙江 杭州 310027；2.浙江省农业科学院,浙江 杭州 310021；3.中国地质调查局中国农业地质应用研究中心,浙江 杭州 310007)

系统测定了采自中国渤海、黄海、东海、南海海域的大型海藻——海带的主要营养元素和微量营养元素含量水平,分析了海带营养元素的区域性差异及其对富营养化海域水体中氮磷的去除能力.结果显示，海带中的氮、磷和碘的含量分别是海水中相应元素含量的9.80×104倍、2.00×105倍和5.80×104倍.同时,利用海带制成海藻有机碘肥,培育富碘蔬菜,其碘含量可比普通蔬菜高10余倍.揭示了外源碘对提高土壤碘背景含量的生物地球化学过程.从而建立了海带修复生态环境的潜在模式,将修复沿海水域富营养化和改善缺碘生态环境的技术串联起来,为建立包括规模化海带养殖、海带发酵提取生物质能源、海藻有机碘肥生产、含碘植物性食品培育在内的生态产业链,提供了技术路线.

碘缺乏病；海水富营养化；海带；海藻碘肥；生态修复；生态产业链

根据国家海洋局历年海洋环境状况公报[1],我国渤海、黄海、东海、南海近岸海域的无机氮和活性磷酸盐常年超标.如何有效地遏制中国沿海海域水质富营养化的趋势,使近岸海域的生态环境得到修复,成为人们关注的环境热点[2-4].另一方面,在我国广阔的内陆地区,由于土壤中碘的背景含量很低,导致粮食和蔬菜等植物性食品碘含量也普遍很低,从而使大量人群受到“碘缺乏病(IDD)”的威胁[5-6].如何改善缺碘地域的生态环境,使人体能通过平常膳食自然补碘,从而克服食盐加碘的缺陷[7-9],也是一个全球共同努力的目标.

大型海藻——海带(Saccharina japonica)在其生长过程中,除了可以从海水中大量地吸收氮、磷、钾等营养元素,还可以通过生物富集作用,将海水中的碘浓缩数万倍至数百万倍,从而使海带中的碘含量高达 0.3%～0.5%[10].海带不仅高产,而且适合在我国整个沿海海域养殖,多年来,人们都将海带作为一种具有经济价值的海产品进行养殖[11-12].为了拓展海带在医疗、工业、环保等领域的应用,众多海洋学家对海藻蛋白质、基因也做了深入的研究[13-14].然而,对于海带在修复海洋环境和改善缺碘环境的双重作用方面所具有的巨大潜在价值,却长期被忽略.

为了深入了解中国沿海海域规模化养殖海带的环境效应,本研究选取了产自渤海、黄海、东海、南海大型海带养殖基地自然生长的成品海带,通过测定海带样品中的N、P、K、Ca、Mg等主要营养元素及I、Fe、Zn、Cu、Mn等微量营养元素的含量,在研究海带中营养元素含量区域分布差异性特征及其与海水环境关系的基础上,分析了海带修复沿海海域水体富营养化的能力.与此同时,为了深入了解不同地区土壤碘的背景差异,对地处浙江沿海地区的宁波姚江河谷平原和内陆地区的丽水碧湖盆地土壤中碘的背景含量,以及生长在两地的一些蔬菜中碘的含量水平,开展了对比性调查,并采用含碘量较高产自渤海的海带为原料,制成海藻有机碘肥,在缺碘的内陆区,通过大田试验,除了直接培育高含碘量较高的蔬菜外,还论证了海藻碘对于培育富碘蔬菜和改善土壤缺碘环境的生物有效性.最后,结合海带提取生物质能源的最新研究成果,提出海藻修复近岸海域水体富营养化和改善内陆缺碘生态环境双重作用的潜在模式,为建立以规模化海带养殖为基础的产业链,提供科学依据和技术支撑.

1 材料与方法

1.1 样品采集

海带样品采集.本研究选取的海带样品,在生物分类上,属于褐藻门,海带目,海带科,海带属.4组海带样品分别产自辽宁大连、山东日照、福建连江和广西北海的海带规模化养殖区,其海域分别地处中国渤海、黄海、东海、南海.海带采用人工低温育苗,筏式养殖技术,养殖区离周围污染源较远,外源污染对海带生长的影响较小,海域氮、磷含量状况大多符合水产养殖的水质要求(表 1).每组样品由随机采集的3株成熟海带样品组成,海带植株生长状态良好,长约1～2m,宽约30～40cm.

表1 样品海带养殖区海域的无机氮及活性磷酸盐含量Table 1 The dissolved inorganic nitrogen(DIN)and active phosphate (PO-P) concentration in the cultured sea areas of the sample kelps

表1 样品海带养殖区海域的无机氮及活性磷酸盐含量Table 1 The dissolved inorganic nitrogen(DIN)and active phosphate (PO-P) concentration in the cultured sea areas of the sample kelps

海域 DIN (mg/L) PO43--P (mg/L) N:P 数据来源渤海(大连金州湾) 0.168 0.012 14.00 王富贵等[15]黄海(日照近海) 0.140 0.006 23.33 孟娜等[16]东海(连江近海) 0.456 0.032 14.25 郑小宏[17]南海(北海近海) 0.021 0.004 5.53 杨艳等[18]

土壤及蔬果样品采集.分别选择地处浙江东部沿海地区的宁波姚江河谷平原和浙江西南部内陆地区的丽水碧湖盆地为研究区,进行土壤碘背景含量及植物性食品碘含量的对比性调查.在宁波姚江河谷平原的12个村和丽水碧湖盆地的10村采集了土壤表层样,并在余姚采集了3个土壤剖面样,丽水采集了 1个剖面样,剖面深度230cm,每10cm采集1个土样.同时,在两地分别随机采集了青菜、菠菜、包心菜、大白菜、蒿菜、菜苔、紫菜苔、雪菜、芥菜、青蒜、莴苣、萝卜、草莓、番茄等14种常见蔬菜/水果的样品各3份,每份鲜重至少 1kg,样品用去离子水冲洗干净后,用吸水纸吸干表面的水分,称鲜重后,在 50℃恒温条件下烘干,粉碎过30目筛备测.

1.2 海藻有机碘肥制备与蔬菜碘强化

海藻有机碘肥制备.选用渤海海带加工下脚料,经粉碎后,与硅藻土按质量比1:1混合,制成海藻有机碘肥[19].经放大反应光度法标定[20],该海藻有机碘肥的碘含量为500mg/kg.

蔬菜碘强化培育.在丽水碧湖盆地沙岸村,选择常态耕地为试验田,进行施用海藻有机碘肥培育富碘蔬菜的大田试验,试验田的种植土壤为青紫泥,土壤的基本理化性质见表2.大田实验覆盖了当地常见的蔬菜类型,其中根类蔬菜包括:红萝卜、紫萝卜、白萝卜、生姜;叶类蔬菜包括:包心菜、菠菜、大白菜、蒿菜、芥菜、青菜、生菜、雪菜、苦菜;果类蔬菜包括:草莓、番茄、黄瓜、辣椒、茄子、长豇豆;茎类蔬菜包括:芹菜、青蒜、莴苣、紫云英、紫菜苔.海藻有机碘肥施用量为 1.5kg/hm2,通过基肥的形式一次性施入土壤表层(深度约20cm),其他田间管理依照常规耕作方式进行.

当各类蔬菜可食部位达到上市标准时即开始取样,取样时将蔬菜连根拔起,取可食部位样品用去离子水冲洗干净后,用吸水纸吸干表面的水分,称鲜重后,在50℃恒温条件下烘干,粉碎过30目筛,测定蔬菜的碘含量.

为了深入了解施用外源碘对土壤碘含量的影响,于头茬受试农作物收获后,分别在实验区内和试验区外20～60m处各挖3个土壤剖面,剖面深度约1m.刨去表层20cm土壤,以下每隔10cm取1个样,风干磨碎过筛备测.

表2 供试土壤的基本理化参数Table 2 Physical and chemical parameters of the soil under test

1.3 样品分析

海带样品用细毛刷轻轻刷洗,去除表面泥沙、杂藻及其他附着物.在 50℃烘箱中烘 24h,水分充分蒸干后,取出磨细过 0.25～0.50mm筛,保证整株海带各部分被均匀粉碎,放入样品袋中保存备用.

海带中氮(N)的测定,采用凯氏定氮法;磷(P)的测定,采用钼锑抗比色法;钾(K)的测定,采用火焰光度计法;碘(I)的测定,采用放大反应光度法[20].其它营养元素Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Mn的测定,采用浓H2SO4-HNO3消煮,电感耦合等离子体质谱测定法.

土壤和蔬菜样品碘的测定均采用放大反应光度法(又称溴水氧化法)[20-21].

每组样品设置3组平行样.所有空白和重复样品测定的分析误差＜5%.

2 结果与讨论

2.1 海带的固氮和固磷作用

从表3中可看到,海带中主要营养元素N的含量范围为1.61%～2.27%,平均含量1.92%;P的含量范围为0.16%～0.36%,平均含量0.26%;K的含量范围为0.86%～2.34%,平均含量1.29%;Ca的含量范围为 0.63%～0.92%,平均含量 0.79%;Mg的含量范围为0.49%～0.68%,平均含量0.60%.海带中微量营养元素 Fe的含量范围为 57.30～361.60μg/g,平均含量157.10μg/g;Zn的含量范围为13.60～26.70μg/g,平均含量20.50μg/g;Cu的含量范围为 0.78～1.79μg/g,平均含量为 1.49μg/g; Mn的含量范围为 2.50～17.20μg/g,平均含量7.40μg/g;I的含量范围为 2896.00～3406.00μg/g,平均含量3203.00μg/g,为海水中碘浓度(约50.00 μg/L～60.00μg/L)的5.80～6.80×104倍[10],表明海带对海水中的碘具有十分强大的生物富集作用.

表3 中国各海域所产海带的营养元素含量Table 3 Nutrient content of kelps growing in various sea areas of China

不同海域出产的海带,同种营养元素的含量水平存在明显差异(图1),生长在东海和渤海的海带样品中主要营养元素N和P的含量明显高于生长在其它海域的海带,其中东海海带中N的含量分别是南海和黄海海带的1.41倍和1.23倍;P的含量分别是南海和黄海海带的2.24倍和1.64倍.海带中N、P含量区域性差异与所生长海域中N、P的浓度密切相关(图 1,表 1),海水中 N、P的浓度越高,海带的N、P含量也越高 (相关系数分别为 r=0.9343和 r=0.7522),平均而言,海带中N、P含量分别为海水中N、P浓度的9.8×104,2.0× 105倍,这意味着海带具有弹性较强的净化水体和修复沿海海域水体富营养化的能力.

图1 海带中N、P含量的区域分布差异Fig.1 N and P contents of the kelps produced in different sea areas

东海海域水体中N、P的平均浓度是南海和黄海海域水体的2倍多,但是,东海海带中N含量比南海和黄海海域海带中N含量,P含量比黄海海域海带中P含量小于2倍.另外,生长在不同海域海带中的N/P比值在6.09～10.04之间,而相应海域水体中的N/P比值在5.53～23.33之间,变幅明显高于前者,这说明海带对N、P的吸收除了受海水中N、P浓度的影响,还受到其它因素影响.先前的研究表明[22],不同的 N/P、温度、光照、盐度等因素均对海带吸收N、P产生不同程度的影响.东海连江海域和渤海大连海域的N/P比值接近Redfield比值(16:1),其它两处海域的N/P比值则明显偏离Redfield比值,N、P限制也可能是导致海带中N、P含量区域性差异的原因之一.

据统计[23],中国大型海藻的养殖面积达1.107×105万hm2,海藻产品的总产量为(1.0～1.6)× 106t/a,按照光合作用换算的固碳量为(4.8～5.4)× 105t/a、固氮量为(0.96～1.08)×105t/a、固磷量为(4.8～5.4)×103t/a.在我国的海藻产品中,海带的产量约为 9.0×105t/a[24].按干海带含水量 70%,以本实验数据推算,目前我国通过海带养殖,可以去除海水中的N和P分别为5.2×103和7.29×102t/a,分别约占中国大型海藻年固氮量和年固磷量的5%和8%;分别相当于2015年闽江入海无机氮和总磷的6%和7%[1],由此可见,海带养殖已经在降低海水富营养化过程中起着重要的作用.

2.2 海藻碘对内陆缺碘环境的改善作用

图2 宁波姚江河谷平原(图上部)和丽水碧湖盆地(图下部)表层土壤碘的背景含量Fig.2 The background concentration of iodine in the soil of the Ningbo Yaojiang Valley Plain (above) and the Lishui Bihu Basin (below)

对土壤碘背景值的调查结果表明,宁波姚江平原各采样点表层土壤中碘的含量范围 26.53～12.87mg/kg,平均含量为19.35mg/kg,远高于浙江省表层土壤中碘的平均含量(1.95mg/kg),属于典型的高碘地区;而丽水碧湖盆地各采样点表层土壤中碘的含量范围 2.33～1.27mg/kg,平均值为 1.65mg/kg,低于浙江省表层土壤中碘的平均含量,属于典型的缺碘地区.滨海河谷平原与内陆盆地表层土壤中碘的背景含量差异很大,两地土壤碘的平均含量之差达到17.70mg/kg,其中宁波姚江河谷平原的车厩村土壤碘含量比丽水碧湖盆地大陈村高出25.26mg/kg(图 2).如此大的差异,与两地土壤中碘的来源不同直接相关.宁波姚江河谷平原土壤剖面I、F、Cl的相对百分含量集中在三角相图中很小的区间内,反映出其土壤中较高的碘背景含量一定程度上与该地区第四纪以来的海侵相关联[25],而丽水碧湖盆地土壤剖面I、F、Cl的相对百分含量却分散在三角相图中,反映出其土壤碘的背景含量与当地岩石风化物相关联,各类岩石中碘含量偏低必然导致土壤较低的碘背景含量(图 3).产自宁波姚江河谷平原的蔬菜碘含量高出丽水碧湖平原的同类蔬菜约19倍(图4),土壤碘的背景含量决定了植物性食品中的碘含量.

图3 土壤中碘(I)氟(F)氯(Cl)三角相图Fig.3 The triangle phase diagram of the relative percentage of I, F, and Cl contents of the soil in Ningbo Yaojiang Valley Plain and Lishui Bihu Basin

图4 产自宁波姚江河谷平原和丽水碧湖盆地的蔬菜/水果食用部位的碘含量Fig.4 Iodine content in the edible parts of vegetables and fruits produced in the Ningbo Yaojiang Valley Plain and the Lishui Bihu Basin

选择缺碘地区丽水碧湖盆地沙岸村的菜园地,进行了培育蔬菜碘强化的大田试验.结果表明,未施用海藻有机碘肥的蔬菜(CK),其食用部位的碘含量处于较低水平,除了个别蔬菜,如菠菜、苦菜、芹菜分别达到 0.87、0.52、1.14mg/kg外,各类蔬菜食用部位中碘的平均含量均低于 0.40mg/ kg.但是,当农田施用海藻有机碘肥(碘剂量为1.50kg/hm2)后,各类蔬菜食用部位碘的含量水平均有明显的提高,具体表现为叶类蔬菜由原来的0.15～0.87mg/kg提升至14.57～22.71mg/kg,平均含量达到 18.13mg/kg;茎类蔬菜由原来的 0.14～1.14mg/kg提升至4.03～13.67mg/kg,平均含量达到10.96mg/kg;根类蔬菜由原来的0.14～0.38mg/kg提升至1.70～8.71mg/kg,平均含量达到4.65mg/kg;果类蔬菜由原来的 0.12～0.31mg/kg提升至 1.68～4.67mg/kg,平均含量达到 3.51mg/kg.通过施入外源碘后,缺碘土壤所产蔬菜食用部位的含碘水平有了大幅度提高,海藻有机碘肥对蔬菜含碘量的提升作用非常明显(图5).

未添加外源碘肥的农田土壤(图 6,4～6剖面),其碘含量随深度变化特点表现为:在20～50cm无明显变化,当深度＞50cm时,土壤碘含量随深度增加而逐渐减少.施加海藻有机碘肥后,土壤碘含量明显增加,且在 20～50cm的深度范围,土壤(图 6,1～3剖面)碘含量随深度增加而增加;当深度＞50cm后,碘浓度随深度骤然下降,直至80～90cm的深度与本地土壤相接近.这反映了土壤外源碘存在垂直向的生物地球化学迁移过程,海藻有机碘肥施入土壤的深度一般在表层20cm处,而土壤剖面中所显示的土壤外源碘最高浓度出现在30～50cm处,这个深度正是植物根系最发达的位置,因此,土壤外源碘垂直向下迁移的动力除了来自淋滤作用外,还与蔬菜植物根系对碘的生物吸收作用相关.另外,经测定,实验区表层土壤的碘溶出率都小于 6.5%,表明海藻有机碘为一种长效缓释肥.

上述研究结果表明,内陆缺碘土壤通过施用海藻有机碘肥,可以提高土壤碘的背景含量,这不仅能够直接培育出含碘水平高的农作物,从而使人们可以通过日常膳食得到自然补碘,而且能够使缺碘的生态环境得到改善,最终使土壤、水体、作物和整个食物链中碘的含量水平得到提高,从而为逐步消除“碘缺乏病”创造有利的自然条件.

图5 施用海藻有机碘肥培育的蔬菜食用部位碘含量水平Fig. 5 The iodine contents in the edible parts of vegetables fertilized by seaweed organic iodine

图6 土壤碘的含量随深度的变化Fig.6 The iodine contents of the soil at various depth

2.3 海带修复生态环境的潜在模式

海带作为一种具有高经济价值的海产品,在我国的养殖已有百年历史,从最初的仅限于辽东、山东半岛附近海域,发展至今,人工养殖已经推广到浙江、福建、广东等地沿海海域,基本覆盖了整个中国的沿海海域.随着对海带开发利用研究的不断深入,海带除了本身作为有营养的海产品和作为某些食品工业的原料外,最新的研究表明,海带是提取生物能源,如乙醇或沼气理想的原料,Wargacki等通过设计的微生物平台[26],顺利地从1t干海带中提取0.281t乙醇,等价于海带中糖类得到乙醇的最大理论产值约为 80%,从而为海带提取生物能源的工业化奠定了基础.从图 8可以看到,随着海带中甘露醇和褐藻酸的不断减少,乙醇的产率逐渐增加,当海带中的糖类转化为乙醇后留下的残渣,使海带中富含的营养元素得到浓缩,特别是碘的含量进一步提高,将提取乙醇后的残渣与硅藻土按一定的比例制成海藻有机肥碘肥,不仅生产成本降低,而且质量高,更重要的是,海带提取乙醇过程产生的大量残余物能被资源化利用,为海带原料提取生物质能源的工业化,提供了清洁化生产的保障.

图7 乙醇产出及糖类的消耗,根据Wargacki等(2012)[26]修改Fig.7 Ethanol production and the transformation of sugars, revised according to Wargacki et al.(2012)[26]

我国广大的内陆地区普遍缺碘,若通过长期施用海藻有机碘肥,在培养富碘蔬菜、粮食和水果的同时,还可以使土壤碘的背景含量逐渐提高,从而使缺碘地区的生态环境得到改善.由于在自然状态下,人体和动物所需要的碘 80%以上来自植物性食品[27-28],且人体对食物中碘的生物利用率最高可达99%,因此,这一方面在日常生活中通过食用含碘的植物性食品,人体可以得到自然有效的补碘;另一方面,土壤碘背景含量的提高,经过生物地球化学和环境地球化学作用过程,可以使整个食物链中的碘含量水平逐步得到提高,为最终彻底消除“碘缺乏病(IDD)”创造必要条件.

图8 海带产业链修复生态环境的潜在模式Fig.8 The potential model to use kelp industry chain for the remediation of ecological environment

综上所述,根据中国所具有的广阔沿海海域,构建海带修复生态环境的潜在模式(图8).该潜在模式不仅为修复沿海海域水体富营养化和改善缺碘生态环境提供了技术框架,而且也为建立包括规模化海带养殖、海带发酵提取生物质能源、海藻有机碘肥生产、含碘植物性食品培育等在内的一条完整的产业链,提供了技术路线.

表 3给出了海藻修复生态环境潜在模式的数值分析.我国72条主要河流输入沿海海域的污染物中,总氮和总磷分别约为 2.70×106和 3.59× 105t/a,如果将我国沿海海域的海带养殖量,从目前养殖量(约为 9.00×105t/a)的基础上扩大 10倍[20],即达到9.00×106t/a,海带对N和P的吸收量将分别达到5.20×104和7.29×103t/a,对净化沿海海域水体的富营养化将起到重要作用.如果用海带养殖量 9.0×106t/a的 90%提取生物质能源(其它10%依然作为海产品或工业原料),可以生产清洁生物能源—乙醇 2.3×106t/a;同时,海带养殖对CO2的吸收量将达到4.0×106t/a,对CO2减排起重要作用.海藻提取乙醇后产生的残渣,与硅藻土混合可以制成 8.0×106t/a海藻有机碘肥,在我国内陆地区施用海藻有机碘肥,不仅能够直接培育2.5×107t含有机碘的植物性食品,还可以改善缺碘土壤1.8×105km2.

表3 海藻修复生态环境潜在模式的数值分析Table 3 Numerical analysis of the potential model to use kelp for the restoration of ecological environment

3 结论

3.1 中国沿海养殖的大型海藻—海带中主要营养元素N、P、K、Ca和Mg的平均含量分别为1.92%、0.27%、1.29%、0.79%和0.60%,微量营养元素I、Fe、Zn、Cu和Mn的平均含量分别为3203.00μg/g、157.10μg/g、20.50μg/g、1.49μg/g和 7.40μg/g.虽然由于海带自身的生理特性、海洋生态环境和物理化学等综合作用的结果,海带的营养元素含量水平存在明显的区域性差异,但是海带对受氮、磷污染海域的净化作用和对碘的生物富集作用是非常明显的.

3.2 利用海带制成的海藻有机碘肥作为土壤外源碘,可被蔬菜植物根系吸收,并被输送至各食用部位.外源碘施用量为1.50kg/hm2时,可使其碘含量提高10～20倍.施用海藻有机碘肥可以使土壤碘含量明显提高,且其溶出率＜6.5%.表明海藻有机碘肥不仅可以直接培育出含碘蔬菜,而且可以有效的改善缺碘土壤的生态环境.利用海带提取生物质能源(乙醇、沼气)残渣制取有机碘肥,不仅彻底解决了海藻提取生物质能源的残渣问题而保障了清洁生产,而且可以进一步用于提高缺碘土壤的碘和氮、磷、钾含量.

3.3 基于大型海藻—海带富集碘和对氮、磷有较强吸收能力,以及海带本身又是提取生物质能源的理想原料等特点所建立的修复生态环境潜在模式,不仅为修复沿海海域水体富营养化和改善缺碘土壤环境提供了技术框架,而且也为建立包括规模化海带养殖、海带发酵提取生物能源、海藻有机碘肥生产、含碘植物性食品培育在内的一条完整的产业链,提供了技术路线.

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The potential model of seaweeds to remediate eutrophic sea waters and improve inland iodine deficiency environments.

LI Rui1, LIU Jia-wei1, HONG Chun-lai2, ZHOU Jun1, HU Chun-qin1, SONG Ming-yi3, DAI Zhi-xi1, WENG Huan-xin1*
(1.Institute of Environmental and Biogeochemistry, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China；2.Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310021, China；3.Geological Research Center for Agricultural Applications, China Geological Survey, Hangzhou 310007, China). China Environmental Science, 2017,37(1)：284～291

The contents of major elements and micronutrients of the kelps, macroalgaes produced in the Bohai Sea, the Yellow Sea, the East China Sea, and the South China Sea, were respectively determinated. Their differences in nutrient contents between regions were compared,and their ability to eliminate the excessive nitrogen and phosphorus in sea waters were analyzed. The results showed that the concentrations of nitrogen, phosphorus and iodine in the kelp were respectively 9.8 × 104 times, 2.0 ×105 times, and 5.8 × 104 times higher than that in the sea water. Meanwhile, the organic iodine fertilizer made from the kelp was applied to cultivate iodine-rich vegetables, and their iodine content could reach to about 10 times higher than the unfertilized controls. The biogeochemical process of using exogenous iodine to improve the iodine deficiency in the soil was revealed. At last, a kelp-based potential model to repair the ecological environment is established, which can link the remediation of eutrophic sea waters and the improvement of inland environment of iodine deficiency. The solution may provide a technical route to establish an environment-friendly iodine industry chain, including large-scale cultivation of kelps, extraction of biomass energy from kelp fermentation, manufacture of organic iodine fertilizer, cultivation of iodine-rich plant foods, and so on.

iodine deficiency disorders；eutrophic sea water；kelp；seaweed iodine fertilizer；ecological restoration；eco-industrial chain

X55,Q89,S3

A

1000-6923(2017)01-0284-08

李 睿(1965-),男,贵州织金人,副教授,博士,主要从事资源与环境生态研究.发表论文50余篇.

2016-03-03

国家自然科学基金(40873058,40373043);浙江省国土资源厅土地环境地质调查与应用示范项目(2014002)

∗ 责任作者, 教授, gswenghx@zju.edu.cn