Holothurians play an important role in mitigating the impacts of aquaculture on sediment conditions  

海參在減輕水產養殖對沉積物條件影響方面發揮重要作用  

來源：Marine Pollution Bulletin, Volume 198, 2024, Article 115856  

《海洋污染通報》第198卷，2024年，文章編號115856  

 

摘要內容：  

摘要指出海參（Holothuria poli）作為沉積物食性生物，通過室內底棲生態模擬實驗（benthocosm）驗證了其減輕水產養殖污染的能力。實驗設置含海參組（H+）和無海參組（H-），模擬養殖場有機富集（魚糞與飼料混合物）和恢復兩個階段。結果顯示海參顯著降低沉積物中活性有機質（LabOM）和硫化氫（H?S），提高氧化還原電位（Eh）和氧化層深度，防止缺氧條件。在恢復階段，海參促進沉積物快速恢復，而無海參組沉積物持續富集有機物。  

 

研究目的：  

驗證Holothuria poli降低水產養殖沉積物環境足跡的能力  

 

探究海參對沉積物關鍵地球化學參數（有機質、氧化還原狀態、硫化物）的影響機制  

 

評估海參在沉積物恢復階段的修復效率  

 

研究思路：  

實驗設計：設置8個底棲生態模擬裝置（4個H+含海參，4個H-對照），分兩階段：  

 

持續富集階段（30天）：每日添加2g養殖廢物（魚糞+飼料）  

 

恢復階段（28天）：停止添加廢物，監測自然恢復  

數據采集：定期測量沉積物參數（LabOM、Eh、H?S、葉綠素a）和粒度  

 

技術應用：使用Unisense微剖面系統進行高分辨率Eh和H?S垂直剖面測量（2mm分辨率）  

 

統計分析：三因素方差分析（處理×時間×深度）和多元統計（nMDS）  

 

測量數據及研究意義：  

活性有機質（LabOM）（圖2、圖6）  

 

 

 

意義：量化海參對有機廢物的消耗效率。H+組LabOM顯著低于H-組（表2、3），證實海參通過攝食減少沉積物有機負荷，降低缺氧風險。  

 

 

 

氧化還原電位（Eh）（圖3、圖7）  

 

 

 

意義：反映沉積物氧化狀態。H+組Eh整體更高（表2），尤其在1-5cm深度氧化層增厚（圖3），表明海參生物擾動促進氧氣滲透，防止還原條件。  

硫化氫（H?S）濃度（圖4、圖8）  

 

 

 

 

意義：指示厭氧代謝強度。H-組H?S峰值達1000 μmol/L，H+組僅298.5 μmol/L（圖4），證明海參活動抑制硫酸鹽還原菌活性，降低毒性硫化物積累。  

葉綠素a（Chl-a）（表2、3）  

 

意義：表征微藻生物量。H+組表層Chl-a較低，反映海參對沉積物表層微藻的攝食。  

沉積物粒度  

 

意義：排除粒度變化對結果的干擾。實驗前后粒度無顯著差異（細砂為主），確認地球化學變化由生物活動驅動。  

 

結論：  

有機質削減：海參使LabOM降低30-50%（圖2），有效消耗養殖廢物。  

 

氧化狀態改善：H+組Eh比H-組高50-200 mV（圖3），氧化層深度從1cm增至4cm（圖7），避免沉積物缺氧。  

 

硫化物抑制：海參使H?S峰值降低70%（圖4），顯著減輕硫化物毒性。  

 

恢復能力提升：恢復階段H+組快速回歸初始狀態，H-組仍維持富集狀態（nMDS圖5、9）。  

 

 

 

應用價值：海參通過生物擾動和攝食行為，可作為綜合多營養層養殖（IMTA）的關鍵物種，提升水產養殖可持續性。  

 

丹麥Unisense電極測量數據的研究意義：  

Unisense微剖面系統（RD 100 Eh電極 + SULF 100 H?S電極）提供的關鍵數據具有以下核心價值：  

高分辨率機制解析：2mm垂直分辨率（圖3、4、7、8）精準揭示海參生物擾動對氧化層的延展作用（H+組氧化層深達4cm，H-組僅1cm），這是傳統分層采樣無法實現的。  

 

缺氧過程動態監測：實時捕捉H?S生成與Eh的負相關關系（H-組D18時Eh<-200mV對應H?S>1000μmol/L），定量證實有機富集導致還原條件的時空動態。  

 

恢復效能評估：恢復階段H+組Eh持續正值（圖7）和H?S趨零（圖8），直接驗證海參加速沉積物修復的生理機制（生物灌溉促進氧化）。  

 

技術優勢：非破壞性原位測量避免樣品氧化，保障了硫化物和氧化還原敏感參數的準確性，為生物修復模型提供可靠參數。