2021—2022年山东荣成海带产区大规模溃烂灾害综合调查分析

doi:10.13304/j.nykjdb.2022.0728

中国农业科技导报 ›› 2023, Vol. 25 ›› Issue (1): 206-222.DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0728

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2021—2022年山东荣成海带产区大规模溃烂灾害综合调查分析

李晓东¹^,²^,³(), 苏丽¹^,²^,³, 李晓捷⁴, 李杰⁵, 徐英江⁶, 常丽荣⁷, 于仁成¹^,², 杨德周¹^,²^,³, 逄少军¹^,²^,³()

^1.中国科学院海洋研究所，山东青岛 266071
^2.中国科学院海洋大科学研究中心，山东青岛 266071
^3.青岛海洋科学与技术试点国家实验室，山东青岛 266071
^4.山东东方海洋科技股份有限公司，山东省海藻遗传育种与栽培技术重点实验室，山东烟台 264003
^5.中国水产科学研究院黄海水产研究所，山东青岛 266071
^6.山东省海洋资源与环境研究院，山东烟台 264006
^7.威海长青海洋科技股份有限公司，山东荣成 264300

收稿日期:2022-08-31 接受日期:2022-09-14 出版日期:2023-01-15 发布日期:2023-04-17
通讯作者: 逄少军
作者简介:李晓东 E-mail： xdli@qdio.ac.cn；
基金资助:
国家自然科学基金项目(32061133008);山东省重点研发计划（农业良种工程）项目(2021LZGC029);财政部和农业农村部现代农业产业技术体系建设项目(CARS-50);中国科学院生物遗传资源库专项(CZBZX-1)

Comprehensive Analysis of Large-Scale Saccharina japonica Damage in the Principal Farming Area of Rongcheng in Shandong Province from 2021 to 2022

Xiaodong LI¹^,²^,³(), Li SU¹^,²^,³, Xiaojie LI⁴, Jie LI⁵, Yingjiang XU⁶, Lirong CHANG⁷, Rencheng YU¹^,², Dezhou YANG¹^,²^,³, Shaojun PANG¹^,²^,³()

^1.Institute of Oceanology，Chinese Academy of Sciences，Shandong Qingdao 266071，China
^2.Center for Ocean Mega-Science，Chinese Academy of Sciences，Shandong Qingdao 266071，China
^3.Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology，Shandong Qingdao 266071，China
^4.Provincial Key Laboratory of Algae Genetic Breeding and Cultivation Techniques of Shandong，Shandong Oriental Ocean Sci-tech Co. ，Ltd. ，Shandong Yantai 264003，China
^5.Yellow Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Shandong Qingdao 266071，China
^6.Shandong Marine Resource and Environment Research Institute，Shandong Yantai 264006，China
^7.Weihai Changqing Ocean Science and Technology Co. ，Ltd，Shandong Rongcheng 264300，China

Received:2022-08-31 Accepted:2022-09-14 Online:2023-01-15 Published:2023-04-17
Contact: Shaojun PANG

摘要/Abstract

摘要：

2021年11月至2022年4月，海带（Saccharina japonica）主产区山东荣成发生了海带溃烂灾害，受灾面积超9 300 hm²，直接经济损失20亿元。通过现场调查、室内试验、资料分析等手段进行了研究，结果显示，2021年10月至2022年12月，由多纹膝沟藻（Gonyaulax polygramma）和红色赤潮藻（Akashiwo sanguinea）构成的赤潮，顺自西向东沿岸流进入荣成海带养殖区，自北至南蔓延，暴发海域可溶解磷酸盐含量为3.68 μg·L^-1，凸显磷限制；室内培养试验显示问题海域海水正常；浮标观测显示，养殖区2021年11月盐度30.92 PSU，显著偏低；养殖区海水透明度显著高于往年同期。综上，此次灾害归因于海水透明度季节性偏高、赤潮藻枯竭了海带早期生长赖以需要的营养元素，溃烂海带促进了褐藻酸降解菌繁殖，加速溃烂过程，带来次生灾害。

关键词: 海带, 赤潮, 营养盐, 水产养殖, 灾害

Abstract:

Large-scale festered Saccharina japonica damage broke out in Rongcheng， one of the principal Saccharina japonica production region in China from November 2021 to April 2022. This natural disaster covered an area of 9 300 hm² and caused a direct economic loss of 20×10⁸ yuan （RMB）. Results of field survey， indoor culture experiments and historical data analyses unveiled the sequential process of this unprecedented event. Driven by surface water current， red tide of Gonyaulax polygramma and Akashiwo sanguinea travelled from the west to the east along and bypassed Shandong peninsula， entering Saccharina japonica farming region. Dissolved phosphorus in seawater was detected to be at 3.68 μg·L^-1， reaching limited level for Saccharina japonica growth. Seedlings of Saccharina japonica grew normally in seawater sampled from the problematic area. Survey buoy mounted at the problematic region recorded a significant low salinity of 30.92 PSU and a much higher surface water transparency during the breaking time. In general， over high seasonal water transparency and exhausted nutrients resulted from the red tides were considered to be the direct causes. Festered blade tissue facilitated propagation of alginate-degrading bacteria， causing secondary damage in the entire farming region.

Key words: Saccharina japonica, red tide, phosphorus-limiting, aquaculture, seaweed farming

中图分类号:

F326.4

李晓东, 苏丽, 李晓捷, 李杰, 徐英江, 常丽荣, 于仁成, 杨德周, 逄少军. 2021—2022年山东荣成海带产区大规模溃烂灾害综合调查分析[J]. 中国农业科技导报, 2023, 25(1): 206-222.

Xiaodong LI, Li SU, Xiaojie LI, Jie LI, Yingjiang XU, Lirong CHANG, Rencheng YU, Dezhou YANG, Shaojun PANG. Comprehensive Analysis of Large-Scale Saccharina japonica Damage in the Principal Farming Area of Rongcheng in Shandong Province from 2021 to 2022[J]. Journal of Agricultural Science and Technology, 2023, 25(1): 206-222.

图/表 16

表1 样品采集信息

Table 1 Information of samples

海域 Sea area	养殖区 Farming region	位置 Location
鸡鸣岛 Jiming island	低区 Low zone	37°26′33″N	122°26′46″E
	中区 Mid zone	37°26′47″N	122°26′48″E
	高区 High zone	37°27′4″N	122°26′47″E
荣成湾 Rongcheng bay	低区 Low zone	37°19′9″N	122°36′30″E
	中区 Mid zone	37°20′18″N	122°37′17″E
	高区 High zone	37°19′5″N	122°38′1″E
俚岛 Li island	低区 Low zone	37°15′19″N	122°38′37″E
	中区 Mid zone	37°15′20″N	122°37′6″E
	高区 High zone	37°15′22″N	122°35′35″E
爱莲湾 Ailian bay	低区 Low zone	37°11′54″N	122°35′9″E
	中区 Mid zone	37°9′48″N	122°34′24″E
	高区 High zone	37°9′29″N	122°33′17″E
楮岛 Chu island	低区 Low zone	37°1′42″N	122°33′17″E
	中区 Mid zone	37°1′12″N	122°34′10″E
	高区 High zone	37°1′8″N	122°34′37″E
镆铘岛 Moye island	低区 Low zone	36°54′43″N	122°32′6″E
	中区 Mid zone	36°54′33″N	122°32′20″E
	高区 High zone	36°54′23″N	122°32′33″E

表2 2022年2月采集样品汇总

Table 2 Information of samples in February 2022

海域 Sea areas	海水样品 Samples of seawater	沉积物样品 Samples of sediments	海带样品名称 Samples name of Saccharina japonica
鸡鸣岛Jiming island	鸡鸣岛海水JMW	鸡鸣岛沉积物JMS	/
爱莲湾Ailian bay	爱莲湾海水ALW	爱莲湾沉积物ALS	爱莲湾低区海带 LK
			爱莲湾中区海带 MK
			爱莲湾高区海带 HK
镆铘岛 Moye island	镆铘岛海水MYW	镆铘岛沉积物MYS	/

图1 荣成海区灾害发生前后海带A：典型受灾海带；B：灾害后期海带（鸡鸣岛，2022年1月10日）；C：楮岛海区海带受灾前（2022年1月6日）；D：楮岛海区海带受灾后（2022年3月9日）

Fig. 1 Saccharina japonica before and after the disasterA：Festered Saccharina japonica on a cultivation rope； B： Remained residual plants on a ropeafter disaster （Jiming island， January 10， 2022）； C： Healthy sporophytesbefore disaster （Chu island， January 6， 2022）； D： Sporophytes after disaster （Chu island， March 9， 2022）

表3 海带养殖区海水营养盐参数

Table 3 Parameters of seawater nutrients in Saccharina japonica sea areas

海域 Sea areas	站位 Station	pH	溶解无机氮 DIN/（μg·L^-1）	溶解磷酸盐 DIP/（μg·L^-1）	溶解硅酸盐 DISi/（μg·L^-1）	化学需氧量 COD/（μg·L^-1）	氮磷比 N/P	硅磷比 Si/P	硅氮比 Si/N	相对限制因子Absolute limiting factor	绝对限制因子Relative limiting factor	富营养化指数E
爱莲湾Ailian bay	1	8.12	195.61±90.67	12.70±14.76	129.57±11.34	1 361.55±8.29	15.41	0.66	10.20			0.75
	2	8.12	227.19±165.34	3.65±1.14	164.01±9.50	1 313.68±32.67	62.32	0.72	44.99	P		0.24
	3	8.24	187.48±30.85	3.67±0.33	138.18±7.79	1 499.47±11.56	51.14	0.74	37.70	P		0.23
荣成湾 Rongcheng bay	4	8.18	675.10±7.07	2.79±0.07	—	1 472.74±9.95	241.97	—	—		P	0.62
	5	8.19	179.55±140.36	1.67±1.22	198.45±14.44	1 385.28±35.71	107.75	1.11	119.09	P	P	0.09
	6	8.19	131.35±29.48	1.68±0.42	112.35±3.22	1 238.83±24.44	78.00	0.86	66.71	P	P	0.06
	7	8.22	199.58±98.88	8.60±5.09	155.40±0.95	1 371.90±8.85	23.21	0.78	18.07			0.52
俚岛 Li island	8	8.21	139.09±18.97	4.05±2.12	263.02±1.98	1 154.42±14.56	34.34	1.89	64.94	P		0.14
	9	8.17	190.55±36.55	4.01±4.12	125.27±10.53	1 166.39±22.36	47.50	0.66	31.22	P		0.20
	10	8.17	164.26±66.24	4.64±1.29	185.54±15.00	1 472.63±17.60	35.44	1.13	40.03	P		0.25
	11	8.20	161.50±2.12	4.06±0.07	—	1 297.39±21.22	39.78	—	—			0.19
	12	8.23	160.70±0.71	4.25±0.07	—	1 172.26±15.11	37.81	—	—			0.18
	13	8.25	192.40±2.12	2.79±0.07	328.00±8.23	1 256.70±31.54	68.96	1.70	117.56	P	P	0.15
鸡鸣岛Jiming island	14	8.25	557.27±612.06	3.12±0.78	265.51±14.35	1 571.77±22.77	178.47	0.48	85.03	P		0.61
	15	8.25	244.39±78.89	3.11±1.39	209.16±5.78	1 261.3±12.45	78.55	0.86	67.23	P		0.21
	16	8.25	279.67±92.15	2.61±2.01	188.82±11.71	1 550.27±28.76	107.18	0.68	72.36	P	P	0.25
楮岛 Chu island	17	8.17	100.85±6.58	2.72±1.01	86.70±0.92	—	37.15	0.86	31.93	P	P	—
	18	8.21	48.20±7.64	2.57±0.81	100.00±5.40	—	18.76	2.07	38.91	P	P	—
	19	8.25	51.84±9.38	3.14±0.83	93.20±2.57	—	16.53	1.80	29.73	P		—
	20	8.11	42.03±11.15	2.10±1.28	142.77±4.47	—	19.98	3.40	67.89	P	P	—
	21	8.11	46.27±19.07	1.33±0.42	168.64±12.26	—	34.79	3.64	126.82	P	P	—
	22	8.22	61.50±49.36	1.62±0.85	142.49±17.31	—	37.89	2.32	87.79	P	P	—

表3 海带养殖区海水营养盐参数

Table 3 Parameters of seawater nutrients in Saccharina japonica sea areas

海域 Sea areas	站位 Station	pH	溶解无机氮 DIN/（μg·L^-1）	溶解磷酸盐 DIP/（μg·L^-1）	溶解硅酸盐 DISi/（μg·L^-1）	化学需氧量 COD/（μg·L^-1）	氮磷比 N/P	硅磷比 Si/P	硅氮比 Si/N	相对限制因子Absolute limiting factor	绝对限制因子Relative limiting factor	富营养化指数E
爱莲湾Ailian bay	1	8.12	195.61±90.67	12.70±14.76	129.57±11.34	1 361.55±8.29	15.41	0.66	10.20			0.75
	2	8.12	227.19±165.34	3.65±1.14	164.01±9.50	1 313.68±32.67	62.32	0.72	44.99	P		0.24
	3	8.24	187.48±30.85	3.67±0.33	138.18±7.79	1 499.47±11.56	51.14	0.74	37.70	P		0.23
荣成湾 Rongcheng bay	4	8.18	675.10±7.07	2.79±0.07	—	1 472.74±9.95	241.97	—	—		P	0.62
	5	8.19	179.55±140.36	1.67±1.22	198.45±14.44	1 385.28±35.71	107.75	1.11	119.09	P	P	0.09
	6	8.19	131.35±29.48	1.68±0.42	112.35±3.22	1 238.83±24.44	78.00	0.86	66.71	P	P	0.06
	7	8.22	199.58±98.88	8.60±5.09	155.40±0.95	1 371.90±8.85	23.21	0.78	18.07			0.52
俚岛 Li island	8	8.21	139.09±18.97	4.05±2.12	263.02±1.98	1 154.42±14.56	34.34	1.89	64.94	P		0.14
	9	8.17	190.55±36.55	4.01±4.12	125.27±10.53	1 166.39±22.36	47.50	0.66	31.22	P		0.20
	10	8.17	164.26±66.24	4.64±1.29	185.54±15.00	1 472.63±17.60	35.44	1.13	40.03	P		0.25
	11	8.20	161.50±2.12	4.06±0.07	—	1 297.39±21.22	39.78	—	—			0.19
	12	8.23	160.70±0.71	4.25±0.07	—	1 172.26±15.11	37.81	—	—			0.18
	13	8.25	192.40±2.12	2.79±0.07	328.00±8.23	1 256.70±31.54	68.96	1.70	117.56	P	P	0.15
鸡鸣岛Jiming island	14	8.25	557.27±612.06	3.12±0.78	265.51±14.35	1 571.77±22.77	178.47	0.48	85.03	P		0.61
	15	8.25	244.39±78.89	3.11±1.39	209.16±5.78	1 261.3±12.45	78.55	0.86	67.23	P		0.21
	16	8.25	279.67±92.15	2.61±2.01	188.82±11.71	1 550.27±28.76	107.18	0.68	72.36	P	P	0.25
楮岛 Chu island	17	8.17	100.85±6.58	2.72±1.01	86.70±0.92	—	37.15	0.86	31.93	P	P	—
	18	8.21	48.20±7.64	2.57±0.81	100.00±5.40	—	18.76	2.07	38.91	P	P	—
	19	8.25	51.84±9.38	3.14±0.83	93.20±2.57	—	16.53	1.80	29.73	P		—
	20	8.11	42.03±11.15	2.10±1.28	142.77±4.47	—	19.98	3.40	67.89	P	P	—
	21	8.11	46.27±19.07	1.33±0.42	168.64±12.26	—	34.79	3.64	126.82	P	P	—
	22	8.22	61.50±49.36	1.62±0.85	142.49±17.31	—	37.89	2.32	87.79	P	P	—

图2 海带幼苗室内培养A：培养4 d；B：培养8 d；QD—使用青岛采集海水培养；RC—使用荣成灾区采集海水培养

Fig. 2 Indoor culture of Saccharina japonica seedlingsA： Culture for 4 days；B： Culture for 8 days；QD— Using water sampled from Qingdao； RC—Using water sampled from problematic area in Rongcheng area

图3 不同海区海带成分组成注：JM—鸡鸣岛；MY—镆铘岛；DY—大鱼岛；E25—对照；不同小写字母表示差异在P<0.05水平显著。

Fig. 3 Contents of Saccharina japonica collected from different sea areasNote：JM—Jiming island； MY—Moye island； DY—Dayu island； E25—Control； Different lowercase letters indicate significant difference at P<0.05 level.

图4 山东半岛东北部海域叶绿素a含量与分布的遥感分析结果A：2021年12月7日；B：2021年12月20日

Fig. 4 Remote-sensing results on chrolophyll a level and distribution in the coastal waters around Shandong peninsulaA： December 7， 2021： B： December 20， 2021

图5 2021年12月11日山东半岛东北部赤潮区采集的浮游植物及其分离培养物A：赤潮区采集的浮游植物；B：分离培养的多纹膝沟藻； C：分离培养的红色赤潮藻

Fig. 5 Phytoplankton samples and their isolated cultures collected from the red tide area of northeast Shandong peninsula on December 11， 2021A：Phytoplankton samples collected from the red tide area；B：Isolated and cultures of Gonyaulax polygramma； C：Isolated cultures Akashiwo sanguinea

图6 2019和2021年黄海站16号浮标站点2 m层盐度变异

Fig. 6 Salinity variations at 2 m depth of Huanghai Buoy 16 in 2019 and 2021

图7 2021年11月（2021/11）至2022年3月（2022/03）渤海和黄海海表面流场

Fig. 7 Monthly mean ocean current surface layer of Bo Sea and Yellow Sea from Novmber 2021 （2021/11） to March 2022 （2022/03）

图8 不同位点不同样品的Alpha多样性指数注：不同小写字母表示差异在P<0.05水平显著。

Fig. 8 Alpha diversity indices of different samples from different locationsNote： Different lowercase letters indicate significant difference at P<0.05 level.

图9 不同位点不同样品中的主要细菌类群

Fig. 9 Major bacterial taxa in different samples from different locations

图10 2022年3个海区和2019年桑沟湾海区1、2月细菌属的相对丰度注：不同小写字母表示差异在P<0.05水平显著。

Fig. 10 Relative abundance of the bacterial genera in the three locations in 2022 with those in January and February of 2019 in Sungo BayNote： Different lowercase letters indicate significant difference at P<0.05 level.

图11 2216E平板和褐藻酸平板分菌结果统计

Fig. 11 Statistics of the bacterial compositions obtained using 2216E and alginate plates

图12 爱莲湾海带的主要附生细菌类群注：样品名称同表2。

Fig. 12 Major epiphytic bacterial taxa associated with the Saccharina japonica in Ailian bayNote： Sample name is the same as Table 2.

图13 2022年爱莲湾和2019年桑沟湾1、2月海带附生细菌属的相对丰度注：不同小写字母表示差异在P<0.05水平显著。

Fig. 13 Relative abundance of the kelp-associated bacterial genera in Ailian bay in 2022 with those in Sungo bay in January and February of 2019Note： Different lowercase letters indicate significant difference at P<0.05 level.

参考文献 47

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2021—2022年山东荣成海带产区大规模溃烂灾害综合调查分析

Comprehensive Analysis of Large-Scale Saccharina japonica Damage in the Principal Farming Area of Rongcheng in Shandong Province from 2021 to 2022

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