华贵栉孔扇贝筏式养殖在亚热带海湾碳循环中的作用

碳是一切生命的基本组成元素。海洋是地球上最大的碳库。海洋生物对碳的生物地球化学循环具有重要影响，目前对养殖生物在海洋碳循环中的作用还研究的较少。贝类是我国和世界上产量最大的海水养殖品种，但其生理生态过程对海湾碳循环的影响尚不清楚。本项目拟以热带和亚热带海湾重要的养殖品种-华贵栉孔扇贝为研究对象，在典型的亚热带海湾-大亚湾现场条件下用沉积物捕集器测定华贵栉孔扇贝的生物沉积速率，推算滤水率，并测定悬浮颗粒物和生物沉积物的碳含量，计算其对碳的滤食率和生物沉积率。现场测定其呼吸率，根据呼吸商计算对碳的代谢率。根据生理生态实验结果，研究华贵栉孔扇贝对碳的生长余力，建立碳收支方程。以非养殖区为对照，测定比较底层沉积物的呼吸率，研究扇贝生物沉积对沉积物有机碳矿化速率的影响。旨在揭示华贵栉孔扇贝在亚热带海湾碳循环过程中的"生物耦联"作用，为探讨养殖生物和人类大规模养殖活动对海洋碳循环的影响提供依据。

本项目拟对华贵栉孔扇贝在亚热带海湾碳循环中的作用进行研究，回答“滤食性贝类及其大规模筏式养殖对海湾碳循环产生了怎样的影响”这一科学问题。项目申请书和计划任务书中拟只针对华贵栉孔扇贝开展研究，但本项目在实施过程中发现除了华贵栉孔扇贝外，葡萄牙牡蛎在大亚湾的养殖规模也很大，并且在筏架和吊绳等养殖设施上附着大量的翡翠贻贝和皱瘤海鞘等附着生物，这些滤食性的附着生物种类和华贵栉孔扇贝具有相似的生理生态特征，因此也很可能同样对海湾碳元素的生物地球化学循环产生影响，因此本项目对研究对象和内容进行了扩展，增加了葡萄牙牡蛎、翡翠贻贝和皱瘤海鞘。应用贝类生理生态学和环境生态学技术手段，从贝类呼吸作用的碳排泄、生物沉积过程的碳沉降、贝类对沉积物有机质再矿化和碳释放的影响、养殖对碳从海域的移出等四个方面切入进行研究，定量评估了贝类养殖活动对碳元素从海域到陆域的迁移，根据呼吸熵估算了贝类呼吸作用对碳的排泄；华贵栉孔扇贝等贝类和皱瘤海鞘具有较高的生物沉积速率，且存在明显的季节变化特征；定量评估了贝类养殖对水体中悬浮颗粒物垂直沉降的影响；贝类养殖活动显著提高了沉积物耗氧速率和矿化速率以及C的再释放。综上，本研究发现贝类生理生态学过程和养殖活动对碳元素的迁移具有重要影响，改变了沉积环境有机质的再矿化速率和碳元素的释放速率。本项目成果初步揭示了滤食性贝类规模化筏式养殖对养殖生态系统碳元素生物地球化学循环的影响及其关键影响因素，有助于加深理解和全面刻画近岸海域规模化养殖活动对浅海和海湾生态系统物质迁移和循环的影响，丰富了对人类活动对浅海生态系统影响的认知。