昌黎县海水养殖区水质对长期养殖活动的影响

杨思蕊 张雨薇 李志伟

摘 要 我国是世界上海水养殖业发展较快的国家之一，为探究海水养殖业快速发展对海洋生态环境的影响，以我国河北省秦皇岛市昌黎县海水养殖区为例，对其2000—2018年水质变化和养殖活动的发展进行分析，并利用相关分析和主成分分析方法分析了昌黎县养殖区水质对养殖活动快速发展的响应特征。结果表明，2005年以后，昌黎县养殖区海水中营养盐含量快速增长，N/P快速升高，海水水质退化趋势明显，昌黎县养殖区长期大规模养殖活动可能是引起海水水质退化的主要原因之一。

关键词 海水养殖;环境响应;水质;河北省秦皇岛市昌黎县

中图分类号：S959 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.06.003

为满足人们对高质量蛋白质快速增长的需求，海水养殖业在全球快速发展，我国在其中发挥着重要作用[1-4]。根据有关统计，我国海水养殖产量约占全世界产量的62%。海水养殖总产量从1990年713万t增长到2020年的5 215万t[5]。海水养殖业的快速发展不可避免地对海域环境造成威胁，如沿海景观变化、生物多样性下降、水质退化等[6-8]。

河北省秦皇岛市昌黎县海水养殖区位于河北省东北部，隶属于秦皇岛市。海岸线长52.10 km，海域面积为757.88 km2，其中浅海面积占94.46%，浅海海域水深4～14 m，该海域涨潮时平均流速0.06 m·s-1，落潮时平均流速0.18 m·s-1，海水透明度一般为4 m[9]。昌黎县海水养殖区周边有滦河、大浦河等河流入海，营养物质来源丰富，底质较细，为昌黎县发展海水养殖创造了天然条件。昌黎县海水养殖开始于20世纪90年代，主要从事扇贝养殖活动，目前该海域有海湾扇贝养殖区26 667 hm2、工厂化养殖车间面积超过

10万 m2、海水养殖池塘3 333 hm2、滩涂贝类养殖区域2 000 hm2，扇贝年产量约18万t。昌黎县扇贝养殖规模占全国的1/3，占河北省海水养殖总产量的52.7%，是我国海湾扇贝主产区之一[10]。但长期大规模海水养殖，不可避免地对养殖海域水环境造成威胁。根据有关报道，该海域水体质量不断恶化，部分养殖海域生态系统处于亚健康，甚至不健康状态，一定程度上影响了海水养殖业可持续健康发展[11-13]。因此，以昌黎县海水养殖区为例，基于2000—2018年养殖区水质监测结果，研究长期海水养殖对海域水环境的影响。

1 材料与方法

1.1 数据来源

昌黎县海水养殖区面积和产量数据来源于2000—2018年河北省水产统计年鉴。为分析水质变化，于2015—2018年每年8月对养殖区表层水水质进行监测，共设置19个站位，主要监测指标为无机氮（DIN）、活性磷酸盐、氮磷比（N/P）等。此外，具体监测了无机氮中硝态氮（NO3--N）和铵态氮（NH4+-N）含量变化。同时，采集河北省海洋环境监测中心2000—2014年每年8月对昌黎县养殖区的水质监测结果，仅保留与2015—2018年监测站位相同站点的监测数据，用于分析2000年以来养殖区水质的变化，其他数据予以剔除。

1.2 监测分析方法

2015—2018年每年8月对昌黎县海水养殖区表层（0.5 m）水质开展实地调查监测，水质监测的采样及分析方法均按国家标准海洋监测规范执行。

1.3 数据分析

根据监测数据资料，计算2000—2018年昌黎县海水养殖区表层海水各水质指标的均值，为识别养殖区水质对长期海水养殖活动的响应特点，利用spearman相关分析评价不同年份水质参数差异显著性、水质参数与养殖面及产量之间的关系。数据的统计分析主要通过SPSS 25.0和Sigamaplot 14.0軟件完成。

2 结果与分析

2.1 昌黎县海水养殖发展特征

由图1知，2000—2018年，昌黎县海水养殖区养殖面积和产量分别增加了223.61%和162.84%。2006年以前，昌黎县海水养殖面积基本维持在1.5万 hm2以下，2007年以后养殖面积快速增长，到2014年养殖面积增长到4.2万 hm2以上，此后海水养殖面积略有下降。从养殖产量看，波动比较明显，但整体上也呈现出增长的趋势。2008年以前，养殖产量基本呈现快速增长的趋势（除2003年），但在2009年由于受石油泄漏事故及海水赤潮等因素的影响，养殖产量下降明显，直到2014年以后养殖产量开始逐步恢复。

2.2 养殖区水质变化

2006—2014年，昌黎县养殖区海水中无机氮和硝态氮含量呈现明显的增长趋势，其中无机氮的Spearman相关分析，p=0.926，P<0.001，见图2（a）;硝态氮的Spearman相关分析，p=0.921，P=0.001，见图2（b）。2006年之前，海水中的无机氮和硝态氮含量均保持相对稳定，2014年后，海水中的无机氮和硝态氮含量有所波动。2008—2011年，铵态氮含量快速增长，此后波动比较明显（Spearman相关分析，p=0.849，P<0.001），见图2（c）。2000—2006年，昌黎县养殖区海水中的活性磷酸盐含量基本呈下降趋势;2006—2012年，活性磷酸盐含量快速回升，在2012年达到最高值，为0.078 mg·L-1，此后又开始呈现下降趋势（Spearman相关分析，p=0.633，P=0.004），见图2（d）。2005年之前，昌黎县养殖区海水中N/P

基本维持在25以下;2006—2009年N/P由56快速增长到116，此后虽有所波动但基本保持在110～124（Spearman相关分析，p=0.918，P<0.001），见图2（e）。

2.3 水质变化与海水养殖发展的关系

为分析水质变化与海水养殖的关系，对昌黎县养殖区主要海水指标与养殖面积、养殖产量进行相关分析。结果表明，2000—2018年，昌黎县养殖区海水中N/P和活性磷酸盐含量随着养殖面积和养殖产量的增加而逐渐升高，见图3。因此，海水养殖业的快速发展对昌黎县养殖区海水营养盐状况有明显影响。海水养殖是海水中营养盐的一个重要来源，养殖过程中残余饵料、生物排泄物等大量残留在养殖海域中，成为养殖海域中有机物和营养盐的来源之一。氮磷比与养殖面积、养殖产量呈正向相关关系，且相关系数较高。此外，海水中的活性磷酸盐含量，虽然与养殖面积、养殖产量也呈现正相关关系，但相关系数较低。相对于养殖过程中的含氮营养物质的使用量，磷的用量相对较低。此外，海水中磷的含量受浮游植物生长和海洋管控措施的影响更大。

3 结论与讨论

对昌黎县养殖区海水中无机氮（DIN）、活性磷酸盐（PO4-P）、氮磷比（N/P）等指标及养殖活动的变化分析，结果表明，2000—2018年，昌黎海水养殖区养殖面积和产量分别增加了223.61%和162.84%，尤其在2006年以后，海水养殖业快速发展。2000年以来，随着昌黎县养殖业的不断发展，海水水质整体呈现出一定的退化趋势，具体表现为无机氮含量持续上升、活性磷酸盐（PO4-P）含量波动式上升，尤其是在2005年以后，养殖区海水中N/P升高了2～4倍。相关性分析表明，昌黎县养殖区海水水质变化与海水养殖业的快速发展有密切的关系，尤其是与氮类营养盐的变化关系密切。因此，今后需进一步探索积极有效的措施和方法，如科学设置养殖规模和密度、实施多营养级健康养殖模式、发展大型海藻养殖、实施生态修复等，促进昌黎县养殖区海水环境质量的改善，实现海水养殖业的可持续发展。

参考文献：

[1] DEMIRAK A，BALCI A，T?FEKCI M.Environmental impact of the marine aquaculture in Güllük Bay Turkey[J].Environmental Monitoring & Assessment，2006，123：1-12.

[2] HERBECK L S，UNGER D，WU Y，et al.Effluent，nutrient and organic matter export from shrimp and fish ponds causing eutrophication in coastal and back-reef waters of NE Hainan，tropical China[J].Continental Shelf Research，2013，57：92-104.

[3] SHI H H，ZHENG W，ZHANG X L，et al.

Ecological-economic assessment of monoculture and integrated multi-trophic aquaculture in Sanggou Bay of China[J].Aquaculture，2013，410/411：172-178.

[4] WIJKSTR?M U，GUMY R，GRAINGER R.The state of world fisheries and aquaculture（SOFIA）：2002[J].Journal of Environmental Engineering，

2002，75：907-913.

[5] 中华人民共和国国家统计局.中华人民共和国2020年国民经济和社会发展统计公报[EB/OL].（2021-02-28）[2021-12-23].http：//www.stats.gov.cn/tjsj/.

[6] MAO Y，ZHOU Y，YANG H S，et al.Seasonal variation in metabolism of cultured Pacific oyster，Crassostrea gigas，in Sanggou Bay，China[J].Aquaculture，2006，253（1/4）：322-333.

[7] ZHANG J H，HANSEN P K，FANG J G，et al.Assessment of the local environmental impact of intensive marine shellfifish and seaweed farming：Application of the MOM system in the Sungo Bay，China[J].Aquaculture，2009，287（3）：304-310.

[8] WU H，PENG R，YANG Y，et al.Mariculture pond influence on mangrove areas in south China：Signifificantly larger nitrogen and phosphorus loadings from sediment wash-out than from tidal water exchange[J].Aquaculture，2014，426/

427：204-212.

[9] 康偉伟.河北昌黎海水养殖对海洋生态环境影响研究[D].石家庄：河北师范大学，2011.

[10] 侯晓梅，张福崇，慕永通.河北海湾扇贝产业特征、困境及发展建议[J].中国渔业经济，2017，35（6）：80-88.

[11] 苏艺，刘佳，韩晓庆，等.海水养殖对海洋生态环境的影响：以河北省昌黎县为例[J].江苏农业科学，2012，40（3）：306-309.

[12] 赵广拓，刘云鹏，张秀文，等.昌黎县海湾扇贝养殖海域水质调查与评价[J].河北渔业，2019（2）：35-41.

[13] 乔志芳，刘东阳，郭晓楠，等.昌黎黄金海岸保护区表层海域沉积物中重金属的赋存形态特征及生态风险评价[J].海洋湖沼通报，2021（1）：101-108.

（责任编辑：张春雨）