近年来,随着水产养殖产量的逐年升高,所带来的生态环境问题也愈来愈严重。例如,在某些养殖区,养殖贝类瘦小及大面积死亡,养殖鱼类依靠大量鱼药控制鱼病产生耐药性,养殖海带(Saccharina japonica)病变提早枯烂等,这一系列生态问题的主要原因包括养殖密度过大超过养殖容量,以及养殖区域缺乏科学的规划及管理。因此,水产养殖的资源和环境承载力,即养殖容量与生态容量问题,已然成为水产养殖业可持续发展中迫切需要解决的科学问题。首先,本文概述了水产养殖容量和养殖环境容量概念的起源及其发展,例举了养殖容量研究的代表性成果,并对国内外养殖容量研究工作进行了分类描述,对不同养殖品种、不同水域及不同养殖方式的养殖容量进行了比较研究,分析了养殖容量的估算方法及养殖容量模型的演进历程,并探讨了其存在问题以及在水产养殖管理中的应用前景,以期推动以养殖容量评估为基础的水产养殖区规划。水产养殖容量的科学评估与综合应用,在一定程度上依赖于养殖生物个体生长所需生态条件的深入研究,以及个体生长的预测。为此,本文对海带的生物学特性、养殖技术等方面进行了概述。在对海带养殖技术及其养殖适宜性的指标进行了总结的同时,对目前国内外所采用的海藻生长模型进行了归纳。在此基础上,以我国黄渤海沿岸重要的水产养殖水域、以及最大的海带养殖区——山东省荣成市桑沟湾为例,对大面积筏式养殖的海带个体生长进行研究,并建立了动态能量收支(Dynamic Energy Budget,DEB)模型,或称动态能量学模型。迄今为止,国内外有关海带的生理生态学研究主要集中在营养盐、光照、温度等单一环境参数对海带生长及其光合作用的影响,而缺乏以模型为基础、综合各种生态条件影响的海带生长预测研究。本文通过构建海带DEB模型及其系列动态能量学公式,来描述和分析海带生长的关键过程及其与环境参数的关系;进而利用可视化模型软件STELLA来模拟和预测海带的生长过程中叶片长度及干重变化,并分析海带生长指标对各个环境因子变化的敏感性。研究结果可模型参数和方程式的进一步优化、以及为养殖生物的环境适宜性评价提供一定的参考。海带个体生长取决于生长和消耗两个生理过程,体现在DEB模型中则表现为:海带的净生长等于总生长减去总消耗,这个原理也成为DEB模型的基本架构。海带的总生长可用光照、温度、盐度、海带体内营养盐(包括N和P)等系列公式来描述;海带的总消耗则主要包括海带呼吸消耗及海带的枯烂消耗,其中海带的枯烂为海带的生理性枯烂,属于海带的一种遗传特性及一种生存机制,与温度和光照相关,但不包括海带病变枯烂消耗。DEB模型中的参数选取在文献基础上,并利用模型进行校正。同时,模型中的环境参数及海带生长数据分别在桑沟湾的高、中、低区三个站位进行取样和测量,用于模型的结果验证。模型建立了消光系数(k)变化的子模型,用颗粒物浓度(TPM)与消光系数(k)之间的关系,进一步完善了光照强度对海带生长影响的模拟。将高、中、低区海带生长情况的实际测量值与模型模拟值进行对比分析,结果显示模型可较好地预测海带的生长,长度与干重的拟合度R~2分别为0.936,0.963,能够很好的反演海带的真实生长情况。以海带DEB模型为基础,可以进一步演化为群体动态模型,结合水动力、经济等子模型完成养殖生态系统模型的构建,为水产养殖区的空间规划管理提供决策依据。