珊瑚的室内循环海水生态养殖模式的构建

黄 敏，王荣霞，王永波，蒲利云，唐贤明

(1.海南省海洋与渔业科学院，海口 571126；2.海南省热带海水养殖技术重点实验室，海口 571126)

珊瑚属于腔肠动物门(Coelenterata)珊瑚虫纲(Anthozoa)，在热带和亚热带海域中均有分布。珊瑚礁生态系统是海洋的“热带雨林”，海洋中由珊瑚骨骼堆积而成的珊瑚礁具有保护海岸、维护生物多样性、维持渔业资源等重要功能[1-2]。因此，珊瑚礁在海洋生态系统中占据着极其重要的地位。近年来，受全球气候变化和地区性人类活动的影响，珊瑚资源正在急剧衰退，开展珊瑚人工繁育是解决珊瑚资源衰退的主要途径之一[3-4]。此外，珊瑚人工繁育还有助于开展珊瑚的基础生物学和珊瑚礁生物活性物质资源开发等科学研究。目前国内外对珊瑚研究多集中在生物学和生态学领域，对珊瑚的人工养殖报道较少[5-6]。国内对于珊瑚养殖的报道只限于少数的几个品种，包括鹿角珊瑚和尖锐轴孔珊瑚[7-8]。当前，珊瑚室内人工养殖主要在控温、控光的水族缸中进行，并对养殖种类的最优养殖条件进行研究，如：李泽鹏等[9]研究了主要环境因子对滨珊瑚的胁迫作用，认为石珊瑚在25～28 ℃之间具有一定的抗温机制，并且当磷酸盐浓度高于30 μmol·L-1时，石珊瑚会白化而死亡；李卫东等[10]探索出一种肉质软珊瑚的人工扩繁方法，可以实现软珊瑚在水族缸内的快速人工扩繁。笔者通过对珊瑚室内水族缸养殖模式进行试验研究，以期构建高效稳定的珊瑚循环海水生态系统，为珊瑚人工繁育、推动海洋生物资源保护与利用等研究提供参考依据。

1 材料与方法

1.1试验材料气泡珊瑚(Plerogyrasinuosa)、肾形真叶珊瑚(Euphylliaancora)、长须飞盘(Heliofungiaactiniformis)、绿纽扣珊瑚(Protopalythoasp.)和鹿角珊瑚(Acroporacervicornis)等试验材料均采自三沙市西沙海域，经消毒处理后运至海南省海洋与渔业科学院琼海科研基地循环水养殖系统中进行暂养，待其生长稳定后，选取气泡珊瑚、肾形真叶珊瑚、长须飞盘和绿纽扣珊瑚骨骼直径在5～15 cm的个体，鹿角珊瑚选择芽高1～10 cm的个体开始进行试验。

1.2养殖设施与设备珊瑚养殖装置包括珊瑚养殖缸、水处理缸和灯光架。养殖缸内设置对流泵。水处理缸内用隔板分隔为过滤室、蛋分除沫室、微生物室和抽水室，其中，过滤室填充过滤材料，蛋分除沫室里设置蛋白除沫器；微生物室里滋生有微生物；抽水室设置功率为2 000 L·h-1的抽水泵。海水从珊瑚养殖缸中出来，经过砂滤、棉滤后引入蛋白分离器中进行有机物的分解，再通过微生物系统，最后返回到养殖缸中。海水的循环周期控制在大约6 h循环1次，每天循环4次。经过循环处理的海水，氨氮浓度控制在0～0.01 mg·L-1, 硝酸盐氮和亚硝酸盐氮浓度控制在0～0.005 mg·L-1, 溶解氧含量在4 mg·L-1以上。在养殖缸上方安置灯光架，利用定时器使LED灯上午6：00开，下午18：00关，模拟日出、日落的自然现象，为珊瑚的生长提供光源。

1.3实验环境以5种珊瑚为样本，每种珊瑚养殖实验组设置3个平行，每立方水体的养殖密度为15株。培育光照条件：光波长为380～415 nm，色温值25 000～30 000 K。

1.4养殖管理在珊瑚养殖期(1年)对养殖水温、盐度、pH、光照强度、氨氮、溶解氧等环境指标进行定期监测，每个月测定3～5次，分别利用温度计、盐度计、pH计和水下照度计定期监测珊瑚养殖缸内水质指标水温、盐度、pH和水下光照强度，同时利用国标方法(GB 17378.4-2007 海洋监测规范 第4部分：海水分析)测定溶解氧和营养盐的浓度(氨氮、亚硝基氮和硝基氮等)。

养殖水温控制在24～28 ℃。当气温低于24 ℃时利用加热棒对养殖水体进行加温，当温度高于28 ℃时则使用空调制冷室内温度以降低水温。

养殖盐度控制在25～35。由于养殖基地海南省琼海市属于亚热带气候温度较高，因此，珊瑚缸中的水蒸发较快，盐度比较高，通过每天监测水体盐度，及时调节养殖水体盐度。

养殖水体的pH控制在8.0～8.5。用KH添加剂(NaHCO3)控制水体硬度值在7～12。用钙添加剂(CaCl2)调节钙的含量控制在0.04%～0.05%。钙添加剂不能和KH添加剂一起加入，这2类添加剂的添加时间至少间隔在1 h以上。

1.5生物学观察及测量

1.5.1 生长状态观察定期观察气泡珊瑚、肾形真叶珊瑚、长须飞盘和绿纽扣珊瑚水螅体的伸展状态，拍照记录珊瑚的生长状态。

1.5.2 鹿角珊瑚的珊瑚枝生长的测量选取水族缸中生长状况良好的50株鹿角珊瑚，每月1日测量鹿角珊瑚的芽高、芽长和体质量，计算出鹿角珊瑚的平均生长率。其中，测量珊瑚枝的最高点到珊瑚的底座为珊瑚的芽高；选取珊瑚枝中最长的1枝(做好标记，保证每次选取的为同一枝)，测量该枝条的长度为珊瑚的芽长。

2 结果与分析

2.1水质参数变化在循环水养殖过程中水温、pH值、硬度和钙含量保持稳定，水温为24.3～28.0 ℃，pH为8.0～8.3，钙质浓度维持在0.04%～0.05%，硬度KH维持在6～8(表1)。养殖水体中盐度、氨氮、亚硝基氮和溶解氧等指标的变化易受外界环境影响，但监测发现本实验的这几个环境因子在循环水水族缸培养系统基本保持稳定。

2016-02-05纽扣珊瑚放入水族缸中，在2016-03-17发现，纽扣珊瑚排放出精子和卵子，进行体外受精后，受精卵随着海水漂浮，经过数天后沉降，固着在水族缸底部。经过半个月左右，在水族缸底看到小个体的纽扣珊瑚(图1)。表2显示的是纽扣珊瑚在整个自然繁育过程中水质的变化情况。在纽扣珊瑚自然繁殖的过程中，珊瑚养殖水体的水质各项指标均表现稳定。

2.2水下光照条件对珊瑚生长的影响从图2可见，20 000～30 000 Lx光照强度下的珊瑚比10 000 Lx左右光强的珊瑚生长旺盛,而30 000 Lx以上的光强对珊瑚生长有一定的抑制，说明较高的光照强度对珊瑚的生长具有一定的促进作用，但过强的光强对珊瑚生长却具有一定的抑制作用。图2结果表明，光照强度对珊瑚生长的促进作用可能存在一个饱和点，例如，气泡珊瑚在超过30 000 Lx的光照条件下珊瑚水螅体只表现为部分伸展。不同珊瑚的光饱和点是不同的，光饱和点的确定还需要进一步的研究。

表1 珊瑚养殖水质指标监测结果

表2 纽扣珊瑚繁育过程中水质指标监测结果

2.3鹿角珊瑚的生长变化鹿角珊瑚属于造礁珊瑚中的一种，其生长变化的研究对海洋生态环境修复起着重要的作用。由表3可知，从2016年4～10月，鹿角珊瑚的相对生长保持在一个稳定的数据范围内，珊瑚芽长的相对增长率为2.84%～3.42%，芽高的相对增长率为2.28%～2.79%，而质量的相对增长率为2.28%～3.02%。从养殖成活率来看，鹿角珊瑚在实验过程中没有出现死亡，成活率为100%。而且在实验过程中鹿角珊瑚没有出现白化现象。

表3 鹿角珊瑚的生长指标变化

3 讨 论

珊瑚室内水族缸养殖是珊瑚人工繁育最常用的方式之一。水族缸系统通过人工控制为珊瑚生长繁育提供了一个适宜的环境，水温、光照、营养盐、pH、水体钙质、硬度等主要因素是珊瑚养殖与繁育的关键所在。维持养殖水体的水质稳定是珊瑚封闭循环水养殖的关键环节之一。传统室内水族饲养系统维持难度大，含氮营养盐处理能力较弱，难以维持饲养珊瑚所需的较苛刻的贫营养盐环境。李琰等[11]研究了“柏林系统”中活石对氨氮和硝基氮的去除效率，发现活石能够有效去除氨氮，然而对NO3-去除效果较差。周智等[12]通过在珊瑚养殖水体中添加乙醇作为碳源,能显著降低珊瑚养殖水体中无机氮盐的含量，并维持其钙镁离子含量和碱度，从而改善珊瑚养殖系统的水质状况。笔者利用砂滤、棉滤辅助微生物过滤的方法可以有效地去除水体中的含氮营养盐，而且整个水族缸养殖系统易于维持，简洁高效。

珊瑚对环境有机物营养盐的变化很敏感，虫黄藻需要利用营养盐充分进行光合作用产生足够的能量供给珊瑚[13]；然而高浓度的营养盐(尤其是有机物营养盐)会造成藻类爆发从而影响珊瑚的生长和繁殖。笔者采用的蛋白分离器产生的气泡表面张力可以吸附水中的有机物，因而有效的减少水体中有机物的含量。通过有效地控制水族缸内水质条件，5种珊瑚的生长状况均良好，鹿角珊瑚的芽高、芽长和质量的相对增长也很稳定，而且成活率高，没有发生白化现象。易于养殖的纽扣珊瑚在适宜条件下也自然繁殖产生了幼体。

珊瑚的生长与其体内寄生的虫黄藻的光合作用效率和珊瑚本身的代谢速率密切相关，而温度是影响光合作用和新陈代谢的最重要因子之一。研究结果表明，寒潮或高温均会导致珊瑚白化、抗病力下降等问题，而且成为珊瑚礁迅速退化的主要原因[14-15]。因此，在进行珊瑚人工繁育时要注意不同种类珊瑚的最适宜温度及耐受温度。适宜的水质条件有利于珊瑚的自然繁殖，本实验将水温控制在24～28 ℃条件下，5种珊瑚的生长状况均良好，且纽扣珊瑚繁殖产生了小珊瑚。

光照是影响珊瑚生长的重要环境因子，光照对虫黄藻的光合作用是必不可少的，而造礁珊瑚的骨骼生长主要依靠光来促进钙化作用[16]。SCHUTTER等研究了4种光照条件对丛生盔形珊瑚(Galaxeafascicularis)骨骼生长和净光合作用的长期影响,结果表明，珊瑚断枝的生长随光照强度增加而增加，净光合作用也随光照强度增加而增加[17]。通常认为，多数造礁石珊瑚对光照强度要求较高，而软珊瑚对光照强度的要求更低。ROCHE等[16]在对软珊瑚(Sinulariaflexibilis)在不同光照条件下的培养研究中发现，低光强度下生长的珊瑚虫黄藻密度显著增加，而高光强度下光合色素浓度反而降低。

综上所述，珊瑚的水族缸养殖模式在可控条件下是完全可行的，关键在于建立稳定的海水生态系统。生物多样性丰富的众多珊瑚品种，对温度、光照和营养盐等理化条件有不同的需求，因此，珊瑚人工繁殖研究应以构建室内珊瑚培养海水生态系统为切入点，根据不同珊瑚品种的环境需求和养殖特点，探索不同珊瑚的养殖模式。