Holothurians play an important role in mitigating the impacts of aquaculture on sediment conditions  

海參在減輕水產(chǎn)養(yǎng)殖對沉積物條件影響方面發(fā)揮重要作用  

來源：Marine Pollution Bulletin, Volume 198, 2024, Article 115856  

《海洋污染通報》第198卷，2024年，文章編號115856  

 

摘要內(nèi)容：  

摘要指出海參（Holothuria poli）作為沉積物食性生物，通過室內(nèi)底棲生態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)（benthocosm）驗(yàn)證了其減輕水產(chǎn)養(yǎng)殖污染的能力。實(shí)驗(yàn)設(shè)置含海參組（H+）和無海參組（H-），模擬養(yǎng)殖場有機(jī)富集（魚糞與飼料混合物）和恢復(fù)兩個階段。結(jié)果顯示海參顯著降低沉積物中活性有機(jī)質(zhì)（LabOM）和硫化氫（H?S），提高氧化還原電位（Eh）和氧化層深度，防止缺氧條件。在恢復(fù)階段，海參促進(jìn)沉積物快速恢復(fù)，而無海參組沉積物持續(xù)富集有機(jī)物。  

 

研究目的：  

驗(yàn)證Holothuria poli降低水產(chǎn)養(yǎng)殖沉積物環(huán)境足跡的能力  

 

探究海參對沉積物關(guān)鍵地球化學(xué)參數(shù)（有機(jī)質(zhì)、氧化還原狀態(tài)、硫化物）的影響機(jī)制  

 

評估海參在沉積物恢復(fù)階段的修復(fù)效率  

 

研究思路：  

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：設(shè)置8個底棲生態(tài)模擬裝置（4個H+含海參，4個H-對照），分兩階段：  

 

持續(xù)富集階段（30天）：每日添加2g養(yǎng)殖廢物（魚糞+飼料）  

 

恢復(fù)階段（28天）：停止添加廢物，監(jiān)測自然恢復(fù)  

數(shù)據(jù)采集：定期測量沉積物參數(shù)（LabOM、Eh、H?S、葉綠素a）和粒度  

 

技術(shù)應(yīng)用：使用Unisense微剖面系統(tǒng)進(jìn)行高分辨率Eh和H?S垂直剖面測量（2mm分辨率）  

 

統(tǒng)計(jì)分析：三因素方差分析（處理×?xí)r間×深度）和多元統(tǒng)計(jì)（nMDS）  

 

測量數(shù)據(jù)及研究意義：  

活性有機(jī)質(zhì)（LabOM）（圖2、圖6）  

 

 

 

意義：量化海參對有機(jī)廢物的消耗效率。H+組LabOM顯著低于H-組（表2、3），證實(shí)海參通過攝食減少沉積物有機(jī)負(fù)荷，降低缺氧風(fēng)險。  

 

 

 

氧化還原電位（Eh）（圖3、圖7）  

 

 

 

意義：反映沉積物氧化狀態(tài)。H+組Eh整體更高（表2），尤其在1-5cm深度氧化層增厚（圖3），表明海參生物擾動促進(jìn)氧氣滲透，防止還原條件。  

硫化氫（H?S）濃度（圖4、圖8）  

 

 

 

 

意義：指示厭氧代謝強(qiáng)度。H-組H?S峰值達(dá)1000 μmol/L，H+組僅298.5 μmol/L（圖4），證明海參活動抑制硫酸鹽還原菌活性，降低毒性硫化物積累。  

葉綠素a（Chl-a）（表2、3）  

 

意義：表征微藻生物量。H+組表層Chl-a較低，反映海參對沉積物表層微藻的攝食。  

沉積物粒度  

 

意義：排除粒度變化對結(jié)果的干擾。實(shí)驗(yàn)前后粒度無顯著差異（細(xì)砂為主），確認(rèn)地球化學(xué)變化由生物活動驅(qū)動。  

 

結(jié)論：  

有機(jī)質(zhì)削減：海參使LabOM降低30-50%（圖2），有效消耗養(yǎng)殖廢物。  

 

氧化狀態(tài)改善：H+組Eh比H-組高50-200 mV（圖3），氧化層深度從1cm增至4cm（圖7），避免沉積物缺氧。  

 

硫化物抑制：海參使H?S峰值降低70%（圖4），顯著減輕硫化物毒性。  

 

恢復(fù)能力提升：恢復(fù)階段H+組快速回歸初始狀態(tài)，H-組仍維持富集狀態(tài)（nMDS圖5、9）。  

 

 

 

應(yīng)用價值：海參通過生物擾動和攝食行為，可作為綜合多營養(yǎng)層養(yǎng)殖（IMTA）的關(guān)鍵物種，提升水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)性。  

 

丹麥Unisense電極測量數(shù)據(jù)的研究意義：  

Unisense微剖面系統(tǒng)（RD 100 Eh電極 + SULF 100 H?S電極）提供的關(guān)鍵數(shù)據(jù)具有以下核心價值：  

高分辨率機(jī)制解析：2mm垂直分辨率（圖3、4、7、8）精準(zhǔn)揭示海參生物擾動對氧化層的延展作用（H+組氧化層深達(dá)4cm，H-組僅1cm），這是傳統(tǒng)分層采樣無法實(shí)現(xiàn)的。  

 

缺氧過程動態(tài)監(jiān)測：實(shí)時捕捉H?S生成與Eh的負(fù)相關(guān)關(guān)系（H-組D18時Eh<-200mV對應(yīng)H?S>1000μmol/L），定量證實(shí)有機(jī)富集導(dǎo)致還原條件的時空動態(tài)。  

 

恢復(fù)效能評估：恢復(fù)階段H+組Eh持續(xù)正值（圖7）和H?S趨零（圖8），直接驗(yàn)證海參加速沉積物修復(fù)的生理機(jī)制（生物灌溉促進(jìn)氧化）。  

 

技術(shù)優(yōu)勢：非破壞性原位測量避免樣品氧化，保障了硫化物和氧化還原敏感參數(shù)的準(zhǔn)確性，為生物修復(fù)模型提供可靠參數(shù)。