平台按语：本文作者长期从事海藻栽培生物学基础和应用研究，在中国建立起世界最大的海藻栽培产业中，特别是在中国条斑紫菜产业的建立、发展和提高方面作出了卓越的贡献，获得了1978年全国科学大会奖；主持的“紫菜种苗工程”项目，获2002年国家科技进步二等奖。除紫菜外，他在海带、龙须菜育苗和栽培生物学以及科技成果的转化等方面，同样做出了显著成绩，其中“981龙须菜”获全国水产原、良种审定委员会水产新品种证书。
他还一直在倡导并开展以海藻为材料的海洋生物技术研究，以大规模的海藻栽培来改善富营养化的海洋环境；认为快速发展的沿海大城市以及农业和畜牧业的大量增长所产生的大量氮磷等营养物质，是造成沿岸海域富营养化甚至导致赤潮频发的主要来源；而栽培大型经济海藻不但可以有效地吸收富营养化元素，还可以得到有用的海藻产品，是解决水域富营养化问题的可行办法之一。
当2008年夏季大片浒苔进入青岛近岸海域时，他又面对科技日报记者公开发声，浒苔可以大量吸收海水中的二氧化碳和氮磷等营养物质，同时释放大量氧气；浒苔是一种无毒的可食用海藻，也是养鸡、养鲍鱼的绝佳饲料；根据调查，目前日本用于食用的浒苔产品年产量在300吨到400吨之间，这相当于2000吨到3000吨的鲜浒苔。我国浙江省，也有专门养殖浒苔的厂家。
不难发觉，该文公开发表（2000年7月）至今虽已近24年，但利用海洋生物修复技术和方法降低海水富营养水平、保护海洋生态环境，以及用好“有用的海藻产品”等思维和理念，在当下的黄海浒苔绿潮防控/防治中，依然显得弥足珍贵。
1、前言
近年来，水域的富营养化问题，无论在江河、湖泊，还是在海洋，已经发展成为一个令人十分困扰的环境问题。在近岸海洋水域海水中N、P和CO2大量积聚和O2的缺乏是富营养化典型的特征。它导致了海区的污染，在严重的情况下会引起赤潮的发生，给海水养殖业和海区的生物资源造成严重的危害，己经引起了各个方面的关注。包括作者在内的许多研究人员相信，解决这个问题虽然困难，但终究能够得到解决。
中国北方海区大量开展海带的大规模栽培已有30余年，其生态效应一向比较好。多年来，各级政府多次倡导，用栽培海带来平衡和改善大规模贝类养殖引起的负向生态效应，但很不容易说服群众接受。其实，要真的解决这个问题，还有许多基础研究和应用研究及组织推广工作要做，需要鼓励不同的解决方案，以及设想的提出和试验工作的开展。
根据多年从事大型海藻栽培研究中积累的实践经验，作者相信，大型海藻的大规模栽培是个十分有希望的解决途径。实践证明，人工栽培的海藻单位面积产量远高于非人工栽培的自然种群海藻，而且越是在N、P含量高的肥沃海区，它们生长越好。
在中国，总N（NH4-N+NO3-N）浓度超过100毫克/立方米以上的海域才能有好的紫菜产量和质量，低于50毫克/立方米的海区，紫菜的产量和质量明显下降，必须进行海区的人工施肥。栽培海藻对P的浓度不像对N那样敏感。经过多年的实地观察和比较，作者看到，这一标准不但对栽培紫菜适用，对于栽培的海带和江篱也是同样适用的。
由此可见，通过海藻的大量栽培，可以吸收海水中过量的N、P来减少海水富营养化的状况，成为改善海区环境的有效途径和手段。
自1987年以来我们在中国南部沿海进行了一系列的试验，结果都说明了以上设想的可行性，从而更加加强了这一信念。因而在1998年11月召开的第108届香山科学讨论会上（以21世纪蓝色农业为中心），作者正式提出了自己的见解和建议，进一步的试验仍在进行之中。
2、海洋中的污染源
过量的N和P由陆地排放入海是富营养化的主要污染源；沿海大城市的高速发展和居民的迅速增加向周边环境排放了大量的CO2和含有大量N、P的排泄物。陆地农业使用大量的N、P化肥中，只有一部分是被作物吸收掉了，剩下的大部分N、P被排放到周边的环境之中。大量饲养家畜也在向环境中排出大量的营养物质。所有这些污染源实际上都是由于人类活动所造成，它们最终将通过河流、污水管道或其他途径排放入海，首先使近岸海区成为高度污染海区。
另一个海区污染源是高度密集的动物性海水养殖业。近数十年来，中国的海水养殖业飞速发展，在广大的浅海海域几乎每一平方米可以利用的海面，都已被密集的养殖动物所占据，高度密集的养殖群体产生的大量N、P和CO2产物又排放到了海水环境中，并造成了海水的二次污染。此外，向浅海网箱中和虾塘中养殖的鱼虾类大量饲喂过量的饵料，多余的饵料沉淀在养殖区的海底腐烂降解，最终成为造成水体富营养污染的又一污染源。
人类活动产生的C、N、P是造成近岸海区富营养化的主要污染源，简言之，海洋的污染物主要来自陆地。海水动物性养殖生产本身也是重要的污染源。如果要想解决这一问题，在制订技术方案和采取实际行动之前，必须充分考虑到这些因素。
自养生物和异养生物是海洋生命界的二大主要类群；所有的动物性海洋生物如鱼、贝、虾类都是异养生物，它们靠摄食其他生物来获得能量以及生长发育必需的营养物质，还通过呼吸作用和排泄作用，向周边环境释放N、P和CO2。所有的植物性海洋生物如大型的海带和微型的硅藻都是自养生物，它们依靠通过光合作用来获得能量合成有机物来构建他们自身，靠吸收海水中的N、P和CO2获得生长发育必需的营养物质，海洋植物也进行呼吸作用释放CO2，通过分泌作用排出少量的N和P，但比起动物释放量要少得多，几乎是微乎其微的。
因此，在海洋中，动物性异养生物是N、P和CO2的生产者，植物性异养生物是N、P和CO2的消费者，两者在海洋中起到相辅相成的平衡作用。
海洋中的植物自养生物多数是藻类，它们具有极为丰富的多样性，包括微小的单细胞藻和大型海藻已经有记载的就有三万多种，实际上的种类数量还要多得多。
微型藻在肥沃的海区生长很快，某些种类在温暖的季节可以在几天的时期内就形成很大的生物量密度，可以由海水中吸收掉可观数量的营养物质，表现为真正的富营养化元素的消费者，但是由于这类生物的生命周期非常之短，常常只能维持几天的时间，密集的微藻群体大批死亡，尸体被海洋中的细菌很快降解腐烂，营养元素又重新溶解到海水中增加海水的富营养化，并为下一轮赤潮的形成创造了条件。
由此可见，微藻既有减少富营养化、又有增加富营养化的作用，从总体上来说，它在增加富养化和引起赤潮方面所起的作用更大。与此相反，海洋中的大型海藻的生命周期一般比较长，它们能够成年累月地大量吸收海水中的N、P和CO2来建造它们的机体，不会很快地死亡并把已经吸收的营养物质返回到海水中。
根据作者多年从事海藻栽培中观察到的，人工栽培的海藻群体的生物量远远高于天然生长的海藻群体，收集到的数据表明，栽培海带在收获前的生物量按鲜重计为80-100吨/公顷，紫菜是30-60吨/公顷，江篱为40-80吨/公顷。三种产品中含有的蛋白质、糖类，以及C、N、P的含量如表1所示。
人工栽培的大型海藻在它们结束生命死亡之前，可以很容易被收获上岸。从而可以避免造成对海洋环境的重复污染。由表1可以看出，每收获一吨鲜藻，也就意味着同时收获了27-79公斤（平均52公斤）C和2.5-6.2公斤（平均4.4公斤）N。从而大型海藻在真正意义上起到了减少富营养化和净化海洋环境的作用。
如前所述，人工栽培大型海藻的生产率大体为30-120吨鲜重/公顷，人工栽培海藻的生长水层通常是在水深2米范围内的表层海水中，按此计算，每公顷栽培海藻占有的海水体积为20,000立方米。人工栽培海藻在这个体积内就能够吸收掉1,560-6,240公斤C和132-528公斤N。
按照海洋环保部门制定的标准，以N为例，400毫克N/立方米是海水富营养化的最低浓度指标，而栽培海藻由1立方米海水中吸收的N量是6,600公斤/立方米，是富营养化含N指标浓度的16倍。
这些数字表明，栽培大型海藻是减少海区富营养化的理想途径，并且它的可操作性也是很好的。
造成海区富营养化的重要污染源主要来自陆地。城市用水、农田用剩的化肥和陆地牲畜的排泄物是陆源污染的三大来源。这类由人类活动造成的污染，必须得到全面的控制。
首先要考虑的问题是，尽可能减少陆地污染物进入海洋环境。当然。这是很不容易做到的。在这方面，还有许多研究和发展方面的工作要做。可行计划和方案的制定，以及组织实施这些计划和方案，都是十分繁重的工作，需要经过长时期的努力，需要有大批的资金投入，而且还需要有足够的耐心和时间。根据我国目前的实际情况和条件，以下一些做法将是解决这一问题的可能途径。
大型海藻是海水中营养物质的吸收者，利用大规模栽培海藻大量吸收环境中的N和P来减少海区富营养化，具有很大的潜力，因而可以用它来净化海洋环境。与此同时，栽培海藻的产品还可以广泛地被用作为食物，作为提取化学品和药物的工业原料，以及用作牲畜的饲料。其中，琼胶、卜拉胶和褐藻胶是三种有巨大市场需求的、来源于海藻的生物制品，它们都主要从栽培海藻中提取；低质产品和废弃物还可以加工成生物肥料来改造土壤。
因此，大量栽培海藻对于增加经济收入和改造环境同时都有好处，栽培大型海藻可以使海区中富营养化物质大量减少，是目前和不远的将来都可以应用的有力武器。
从海洋生态学的观点来看，良好的海洋环境应该是由动物界和植物界共同组成的平衡生态系统，人工栽培海藻和人工养殖海洋动物在生态学上也是互为补充和互相平衡的。但是，目前我国的情况是，在多数海区，动物性养殖的规模和数量都远远超出了植物性的栽培，在极端的情况下，甚至完全没有植物性栽培而是单一的动物性栽培，这类失去生态平衡的海区正是产生各种病害、赤潮和问题的温床。
作者坚决相信，在这类人工养殖海区中尽可能增加海藻栽培的份额，对于建造一个平衡的、优化的人工养殖的环境将是十分有帮助的。
理论上说来，利用栽培海藻来减少富养化是完全可行的。但是要把它变为现实的行动，还有以下几个前提条件必须得到满面足。
（1）当地的海区必须具备开展大规模海藻栽培的自然条件，通常，水深在20米以内的广大海区包括内湾和外海都是适宜的海区。除了自然条件之外，社会经济条件是否能够接受和实际开展也是十分重要的。
（2）为了避免不必要的失败，应该首先选用那些栽培科学技术比较成熟的海藻种类作为栽培对象。
（3）进行海藻的大规模栽培多数都是在原来不生长这种藻类的海区环境开展，移植和引进外来种类势在必行，海洋生态学家和社会各界十分关心的、由于引进外来种可能发生的有害生态效应，必须事先得到充分的考虑，经过论证可以预防和避免，才能付诸实践。
（4）以解决环境污染为目的的海藻栽培规模巨大，必须事先为它的巨额栽培产品安排好出路，有足够的市场来容纳这些产品，并在经济上有比较好的效益。
作者以为，所有目前正在进行的海藻栽培，它们大量吸收周围环境中的C、N、P元素，实际上都在不同程度上起到了净化海域环境的作用。
海带是中国北方辽宁和山东海区的传统栽培种类，也是世界上总产量最大的栽培海藻；紫菜则是中国中部江苏、浙江和福建海区的重要栽培种类；江篱则是福建和广东等南方海区新近发展起来的海藻栽培业，但其规模和产量上还远不如海带和紫菜，更无法和该地区的动物性养殖相比拟。
中国每年大约生产300万吨以上的鲜海带，它意味着每年有23.7万吨C和660吨N被我国人工栽培的海带吸收掉并收获上岸，这仅仅是一个例子。与上述三大海藻种类的栽培生产有关的一系列科学技术问题都已经解决，因而有很好的条件用它们当作清除富营养化的工具。
但是，要把栽培海藻当作减少富营养化这一新的功能来运行的话，它的栽培规模要比常规的栽培海藻还要大得多。这样的话，就带来了一个问题，那就是如何来处理这么大量的海藻产品。因此，在真正把它变为现实的实践之前，必须谨慎地作事先的研究。
具体来说，在中国北方海区，栽培海带已经有了几十年的历史，至今仍应该是最好的栽培种类。同样，在中国的中部海区，紫菜仍然是最好的栽培种类，细基江篱和龙须菜也很有发展的潜力。在中国的南方海区，栽培海藻的数量最少，动植物的富营养化问题最为严重，需要更多的发展海藻栽培。
最近开展的实验表明，龙须菜和坛紫菜对于福建和广东沿海来说将是最合适的栽培种类。下面是几个最有希望栽培种类的介绍：
（1）龙须菜
本种属红藻门，杉藻科，江篱属，其主要分布区为山东半岛，但是自然界的生物量少，基本形不成产量。
我们对它的栽培研究开始于1981年，实验结果表明，在青岛的春秋两季是它的生长季节，在45天左右的生长期内可以增重20倍，由于它的生长适温是12-23℃，但在青岛海区23℃以上的高温期和12℃以下的低温期都很长，适合它的生长时间很短，这是造成本种天然种群生物产量稀少的主要原因，而且20倍增重率对于发展真正的龙须菜栽培业是不够的。
后来，我们了解到我国南方冬、春季节的水温，十分适合它的生长，如果把它移植到中国南方的海区去栽培，有可能得到更高的产量。
从这个假想出发，作者于1987年开始了把青岛产龙须菜移植到福建连江去栽培的实验，获得了在150天内增重146倍以上的良好结果。1998年又进行了同样性质的试验，当我们把青岛的龙须菜移植到广东湛江海区进行栽培时，在45天内获得了63倍的增重效果。1999年我们又在广东汕头南澳岛地区进行栽培，在64天内增重207倍。
三次试验都显示了异地栽培的巨大潜力，所有这些实验结果表明，远距离大纬度的海藻异地栽培在人为干预的条件下，在新的海区可以比在它们的原产地生长得更好。
另外，由于在新海区的快速生长只能在一年之中的部分时期进行，大部分时期还是水温偏高，以至于它们不可能在新海区中继续生活和繁衍。这样，许多海洋生态学家和藻类学家担心的、外来海藻发生殖民性的有害影响问题，就可以得到避免。另外一方面，龙须菜还是一种高质量提炼琼胶的原料海藻，也是可以喂养鲍鱼等动物的优良饲料，在南方省份有相当大的市场需求。
因而，在南方海区大量栽培这种海藻，不但可以用它来改善浅海环境，减少富营养化，而且还可以同时生产出相当数量有用的海藻产品来。
（2）坛紫菜
本种是中国中部沿海江苏、浙江和福建的传统栽培海藻，自然分布区是在福建的平坛岛一带，在沿海有相当大的生物量。对本种的人工育苗栽培开始于60年代。它生长的适宜水温为12-25℃。1997年我们开展了移植试验，在原来不生长坛紫菜的广东湛江海区获得了每张标准紫菜网一次收获50公斤鲜菜的丰收，约相当于16.7吨/公顷，达到了生产要求。
与龙须菜一样，坛紫菜在湛江海区也无法渡过高水温的时期，不能在当地繁衍其后代，也可避免人们所担心的由移植外来海藻可能导致的生态学上的有害影响。从而在我国南方海区，又增加了一种可供选择的、有利于减少环境富营养化的海藻种类。
（3）海带
海带本不是中国原产的种类，但多年来它却是中国市场上有名的、来源于国外的进口海产食品。海带原产地是在日本的北海道，由于偶然的机会于1927年被引入中国的大连海区，并不断繁衍生存了下来。
现代化的海带人工育苗栽培是在一系列科学研究的基础上，于1952年开始的，现在已经发展成了一个大规模的栽培产业。北起辽宁和山东、南至福建沿海，每年生产出的海带鲜重在300万吨以上，利用中国自己发展起来的海带栽培技术，中国栽培海带的产量多年来一直保持世界第一，占全世界天然和人工栽培海带总产量的90%以上。
经过47年近半个世纪的成功栽培历史表明，大量栽培海带对于海区的富营养化不但没有加剧，反而起到了减少的作用。它们在中国辽宁和山东沿海繁衍生长，也没有发现这种外来的有用海藻产生过明显的负面生态效应。它对减轻海区富营养化来说，是一种十分优良的海藻种类，特别对于我国北方沿海地区，是非常适宜的。
7、结论
快速发展的沿海大城市以及农业和畜牧业的大量增长，所产生的大量C、N、P营养物质，是造成沿岸带浅海富营养化甚至导致赤潮频繁发生的主要来源。动物性海水养殖排放的营养元素，也是造成沿岸带浅海富营养化的重要来源。中国是世界上海水养殖最发达的国家，也是受富营养化损害最严重的国家；而受害最甚者，也正是海水养殖业本身。
人工栽培的大型海藻不仅生长迅速，而且容易从海水中被收获上岸，在收获的同时把富营养元素也同时收获上岸，不会像微型藻类那样把原来吸收到体内的营养物质又很快返回到海水，以致造成重复污染。由于选定大型海藻种类栽培在技术上已臻成熟，易于操作。大型海藻栽培的成本比较低，在经济上也是可行的。
栽培海藻不但可以有效地大量吸收富营养化的元素，同时还可以得到有用的海藻产品。从整个沿岸带海域来说，海带和龙须菜适合于潮下带浅海栽培，紫菜适合于潮间带栽培，对于潮上带的鱼塘和虾池来说，还需要寻求更多更好的栽培对象。相信在不久的将来，一定可以找到的；而解决这一问题将是一个复杂和困难的长期任务。
利用大量栽培大型海藻来解决富营养化问题是可行的办法之一，在近期就有很强的可操作性，是一种十分有希望和有前途的方法。
8、致谢
本研究得到国家自然科学基金C020539770593和国家攀登计划B6-4-2项目的支持。作者感谢曾呈奎教授给予的鼓励和提出的一系列宝贵的建议，并感谢他对稿件的审阅修改。中科院海洋研究所调查研究报告3785号，实验海洋生物学开放研究实验室（EMBLC）研究报告246号。
参考文献（略）
注：该文源自2000年7月由中国海洋湖沼学会和中国海洋学会共同主办的《第二届全国海珍品养殖研讨会论文集》；版权归出版单位与作者所有。现由热心读者推荐转发，依据平台的科普性质，略去了参考文献和藻类名称的专业术语注释，并对段落做了适当调整等，插图由平台添加，便于阅读、理解，以及学习与交流，特此说明。读者可据如下信息查阅原文：费修绠.2000.大规模的海藻栽培－解决海区富营养化问题的可能途径.第二届全国海珍品养殖研讨会论文集.主办单位：中国海洋湖沼学会和中国海洋学会。
