稳定同位素分析表明商业规模开放海岸综合多营养层养殖系统中鲑鱼与海带之间存在养分连通

为什么鱼场和海藻田一起重要

在许多海岸线上，漂浮的养殖鲑鱼笼旁边排列着摇曳的海带。这种搭配不仅是风景，更暗示了一种在减轻环境压力的同时种植海鲜的方法。在爱尔兰班特里湾的这项研究中，研究人员提出了一个简单但重要的问题：商业规模的鲑鱼养殖场释放的养分是否真正到达了附近的糖海带？这是否有助于海藻更好地生长？

并排养殖鱼类和海藻

这项工作聚焦于一种称为多物种养殖的概念，即将高价值的鱼类与低营养级的生物如海藻并列养殖。其想法是，来自鱼类的富氮废物可以被海藻利用，而不是简单地扩散到海洋中。糖海带是一个有吸引力的伙伴，因为它生长快、能在波涛条件下良好生存，并且需氮量大。然而，迄今为止，大多数关于鱼类废物促进海带生长的证据来自小规模试验或计算模型，对于这种合作在开放、受波浪影响的商业场地上实际效果如何，仍存在不确定性。

一个天然的“前后”实验

研究地点提供了一个罕见的内在对照。在四年里，只有海带养殖在运行。然后在2023年中期，旁边的一个鲑鱼养殖场恢复生产，海带在2023年初和2024年再次以相同方式在绳索上播种。这就创造了在几乎相同局部条件下的前后比较。在两年中，科学家采集了海带、海水以及可能的氮源样本：人工鱼饲料、鲑鱼粪便、在水中下沉的颗粒和生长在附近岸边的野生海藻。他们还记录了光照、温度和洋流，以确保任何变化不能简单地归因于不同的季节或天气模式。

追踪看不见的氮指纹

为了找出海带从何处获得氮，研究团队使用了稳定同位素分析——一种读取氮原子微小天然质量差异的技术。不同的氮源带有略微不同的同位素“指纹”。通过将海带组织中的指纹与饲料、粪便和野生藻类中的指纹进行比较，并将这些数据输入贝叶斯混合模型，研究人员估计了哪些来源最可能为海带提供氮。他们发现海带中的氮信号随时间变化并在不同年份间存在差异。2023年未有鲑鱼在场时，海带的指纹与来自背景海洋来源（如野生藻类和水中一般颗粒）的范围相匹配。2024年当鲑鱼在附近被投喂时，海带显示出较低的数值，这类数值典型于已通过鱼饲料和废物循环并在水中被转化的氮。

海藻生长与组织变化

化学结果得到海带本身表现的支持。两年中海藻都有生长，但在2024年其叶片更快变得更长、更宽、也更重。海带整体含氮量也更高，碳氮比显示出它并未缺乏这一关键营养物质。海湾表层水中的硝酸盐在2024年生长季开始时更高，此时鲑鱼正被积极投喂，随后随着海带的快速生长以及鱼类被收获不再投喂而下降。虽然水样本的天然变异性使得单靠水样难以确定精确趋势，但更快的生长、更富含养分的海带组织与同位素指纹的结合都指向同一结论。

这对更清洁的沿海养殖意味着什么

综合来看，研究结果表明在开放海岸的商业规模条件下，来自鲑鱼养殖场的养分确实被邻近的糖海带吸收。该研究表明，结合稳定同位素工具与简单的生长和水质测量，可以揭示投喂养鱼的废物如何被转化为海藻的资源。研究也指出了仍需填补的空白，例如需要更好地理解氮在从饲料经过鱼类、微生物直到进入海带的过程中如何被改变。随着沿海社区寻求在不过度负荷当地水体的情况下扩展养殖业，这种鱼—海带配套种植提供了一条将一种作物的剩余物转化为另一种作物养分的路径。

引用: Krupandan, A., Falconer, L., Maguire, J. et al. Stable isotope analysis suggests nutrient connectivity between salmon and kelp within a commercial scale open coast integrated multi-trophic aquaculture system. Sci Rep 16, 15135 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45539-5

关键词: 养殖业, 鲑鱼养殖, 海带, 养分循环, 稳定同位素