贝类养殖容量评估是科学规划海水贝类养殖规模、合理调整养殖结构、推进现代化发展的重要依据,近年来受到了人们的广泛关注。贝类养殖容量的评估方法多种多样,主要有“静态”的经验法、瞬时生长率、能量收支法以及“动态”的生态系统动力学模型方法等,从评估方法采用的核心参数来看,饵料是滤食性贝类养殖容量评估最重要的参数。目前的养殖容量评估方法多数采用叶绿素a总量作为驱动参数,研究表明,滤食性贝类鳃丝结构的特点决定了多数滤食性贝类不能有效截留<2μm的浮游植物。随着人们对于养殖生态系统生物地球化学循环过程和机理的认识逐渐走向深入,养殖容量评估涉及的关键生物、生态过程的刻画也逐渐趋向于精细化。在这样的背景下,本文选择长牡蛎(Crassostrea gigas)、栉孔扇贝(Chlamys farreri)和厚壳贻贝(Mytilus coruscus)两类具有不同鳃丝结构特点的典型滤食性贝类,探讨了三种贝类对不同粒径颗粒物的截留效率,摸清了典型规模化贝类养殖海域浮游植物的粒径结构、微微型浮游生物丰度和生物量的时空分布特征,基于流水法探讨了微食物环主要组分对长牡蛎的生态贡献。研究结果为深入认识养殖生态系统的结构和功能、有效提升养殖容量评估的准确性提供了重要的理论依据和数据支撑。主要研究结果如下:1.三种重要滤食性贝类对不同粒径颗粒物的截留效率分别于2018年夏季和秋季采用流水法测定了长牡蛎、栉孔扇贝和厚壳贻贝对不同粒径颗粒物的截留效率。结果表明,在一定范围内,三种贝类的截留效率随着颗粒粒径的增大而逐渐增加。夏季,长牡蛎、栉孔扇贝和厚壳贻贝对不同粒径颗粒物截留效率的平均值分别为85%、71%和85%;秋季分别为91%、79%和84%。与其他两种贝相比,栉孔扇贝对小粒径颗粒物的截留效率较低,夏季对2μm的截留效率仅为9.60%,长牡蛎和厚壳贻贝对2μm颗粒物的截留效率均为49%。2.典型规模化贝类养殖海域浮游植物粒径结构的时空变化特征2017-2018年间,对桑沟湾、胶州湾、獐子岛海域累计开展了 10次大面调查,获取了海域浮游植物Chl-a含量及粒级结构的时空分布特征。(1)桑沟湾浮游植物粒径结构及其与环境因子的关系桑沟湾海域表、底层浮游植物Chl-a的平均浓度分别为1.90±1.28 μg/L和2.01±1.29 μg/L,存在极显著的季节差异和空间分布的不均匀性(P<0.01)。从粒径结构来看,小型浮游植物是春季表、底层浮游植物的主要贡献者,贡献率分别为54.05%和58.08%;夏季、秋季和冬季均是微型浮游植物占优势地位。冬季和春季微微型浮游植物的贡献率较小,但是夏季和秋季的贡献率显著增多,夏季表、底层贡献率分别达24.46%、20.70%;秋季表、底层贡献率分别达35.88%、40.77%。冗余分析(Redundancyanalysis,RDA)结果表明,温度(T)是影响浮游植物粒径结构的主要环境因子。溶解氧(DO)对微微型浮游植物占总浮游植物的比例有显著影响;微型浮游植物物所占比例受硝态氮和氨氮影响显著;小型浮游植物对总浮游植物的贡献主要受温度(T)影响,呈正相关。(2)胶州湾表层水域浮游植物粒径结构及对总浮游植物的贡献胶州湾海域表层Chl-a的平均浓度为3.33 μg/L,季节差异极显著(P<0.01)。春季,浮游植物Chl-a平均浓度为2.09μg/L,其中,小型、微型、微微型浮游植物对总浮游植物的贡献分别为15%、81%和4%。夏季,浮游植物的平均浓度为4.72μg/L,各粒径浮游植物对总浮游植物的贡献同春季相似。秋季,平均浓度2.23μg/L,测区大多数以小型和微型浮游植物为主,其对总Chl-a的平均贡献分别为37%和56%。冬季,胶州湾表层水浮游植物平均浓度为4.28 μg/L,测区仍以微型浮游植物为主,占55%,微微型浮游植物贡献最小,仅为4%。(3)獐子岛夏季表层水域浮游植物粒径结构及对总浮游植物的贡献2017年夏季,总叶绿素a平均浓度为0.71μg/L,其中,小型、微型、微微型浮游植物平均浓度分别为0.12μg/L、0.46μg/L、0.14μg/L,对总叶绿素a的贡献率分别为:16%、65%和19%。2018年夏季,总叶绿素a平均浓度为1.00μg/L,其中,小型、微型、微微型浮游植物平均浓度分别为0.13 μg/L、0.75 μg/L、0.12μg/L,对总叶绿素a的贡献率分别为:13%、75%和12%。3.桑沟湾养殖水域微微型浮游生物的时空分布特征分析了 2017年4月、7月、11月和2018年1月桑沟湾海域表层微微型浮游生物(聚球藻、微微型真核浮游生物和异养细菌)丰度和生物量的时空分布特征及其与环境因子的关系。结果表明,桑沟湾海域表层聚球藻、微微型真核浮游生物和异养细菌的平均丰度分别为(2.93±2.29)×103个/ml、(13.84±12.81)×103个/ml和(1.03±0.28)×106个/ml,季节差异极显著(P<0.01)。从总体来看,聚球藻和微微型真核浮游生物丰度的周年变化基本呈现相同的趋势,即春季和冬季丰度低,夏季丰度显著增高;异养细菌的丰度冬季最低,其他季节基本保持较一致的水平。从对总生物量的贡献来看,4个航次中,异养细菌始终占主导地位,占总微微型浮游生物生物量的73.60-94.56%;微微型真核浮游生物次之,占4.77-24.11%;聚球藻的贡献率最小,为0.67-2.30%。微微型浮游生物与环境因子的相关性分析结果表明,聚球藻、微微型真核浮游生物和异养浮游细菌的丰度均与Chl-a浓度、温度和颗粒有机物呈显著正相关。聚球藻与无机磷、硝态氮、亚硝态氮无显著关系,微微型真核浮游生物与硝态氮、氨氮呈显著正相关。4.桑沟湾养殖生态系统微食物环主要组分对长牡蛎碳需求的贡献2018年夏季,基于流水法测定了微食物环主要组分对长牡蛎碳需求的贡献。结果表明,长牡蛎对不同粒径浮游生物清滤率的变化范围为0.21-2.77L·g-1·h-1,并随着浮游生物粒径的增大而增加。长牡蛎对微微型浮游植物的清滤率极显著低于小型和微型浮游植物(P<0.01)。此外,长牡蛎对微微型浮游生物的清滤率显著低于对微型鞭毛虫和纤毛虫的清滤率(P<0.01)。碳流途径分析表明,夏季,长牡蛎的碳需求约为6945.84 μg·g-1·d-1小型和微型浮游植物的Chl-a是长牡蛎碳需求的主要贡献者(73.73%),其次来源于微型鞭毛虫和纤毛虫(18.02%),小于2μm的微微型浮游生物对长牡蛎的贡献最低(8.24%)。