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研究人员构建简单模型预测 S. latissima 生物量产量，模型表现良好，为海带养殖提供指导。
### 海带养殖研究背景
海带（Saccharina latissima）商业养殖在斯堪的纳维亚等地尚处于起步阶段。其养殖流程通常是每年秋季在实验室培育幼苗，随后置于海中生长，次年 4 - 7 月收获。海带生长具有季节性，自然状态下有缓慢（7 - 12 月）和快速（1 - 6 月）两个生长阶段，快速生长期末达到最大生物量。
之所以要大力发展海带养殖，是因为它具有诸多潜在益处。海带收获后的生物质可用于食品、饲料、肥料、能源或工业加工等领域；还能通过吸收氮、磷进行脱氮除磷，改善水体富营养化；甚至有助于缓解气候变化，因为它可以捕获碳。然而，这些益处能否实现，以及成本、经济和环境收益如何，都取决于技术创新、海带的进一步驯化以及对其生物学特性的深入了解。
在此之前，虽然已有研究对海带生长进行建模，但存在各种问题。例如，Petrell 等人的模型在模拟 18 个月生产周期时，意外地认为光照是非限制因素；Broch 和 Slagstad 等人的模型虽考虑了更多环境条件和生理细节，但较为复杂；Venolia 等人严格遵循动态能量预算（DEB）方法构建的模型同样复杂。
为了更有效地预测海带生物量产量，为海带养殖产业提供有力支持，来自相关机构的研究人员开展了一项研究。他们构建了一个基于传统陆地作物建模框架的模型，旨在预测 S. latissima 的生物量产量，并将研究成果发表在《Algal Research》上。
研究技术方法
研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。首先，进行了实地实验，在丹麦的 Sallingsund 收集海带孢子体，在孵化场培育后，将其部署在不同设计的养殖区域，定期采集样本测定生物量、氮浓度等指标，并记录环境变量。其次，构建模型时，从文献中估计部分参数，如叶面积、孢子体长度的相关参数；对于一些难以确定的参数，如冠层缩放参数（z）和量子产率（α），通过将模型应用于实验数据进行校准。最后，利用丹麦气象研究所和哥白尼等提供的辐射数据作为模型输入，驱动模型运行，并在不同地点对模型进行评估。
研究结果
- 模型校准：模型对 Sallingsund 的观测数据拟合良好，偏差较小，表明仅靠辐照驱动的模型能够较好地反映 S. latissima 的生长动态，涵盖了小到 100 - 1000 倍范围内的孢子体生长情况。
- 模型评估：在 Hjarn? 和 Skarv?ya 对模型进行评估。在 Hjarn?，模型存在低估偏差；在 Skarv?ya，模型表现较好。同时，模型能够捕捉到许多海带线上生物量达到高密度时生长减缓的模式，且不同地点因光照条件不同，生物量达到断点时的数值不同。
- 模型影响
- 理论影响：模型预测相对生长率会随密度增加而降低，当光合作用无法维持基本代谢时，生物量达到最大值，即线的承载能力。在冬季光照条件下，浅线的承载能力约为 100 g/m；夏季光照条件下理论承载能力更高，但其他因素会限制生长。
- 实际影响：研究通过模拟不同初始生物量的海带生长，发现冬季建立较高生物量对最终产量的提升有限，稀疏和密集种植的作物最终产量差异较小。
研究结论与讨论
研究构建的简单模型，仅由全球辐照驱动，在斯堪的纳维亚地区多个地点，从冬季到夏季的海带生长季中，能较好地描述海带生长情况，尽管该模型未考虑温度、盐度和营养物质的影响。
与早期模型相比，此模型具有独特优势。它借鉴陆地作物建模范式，聚焦光照因素，仅需校准两个参数，就达到了与复杂模型相近的效果。在实际应用中，该模型可用于计算海带作物的预期产量，评估生物质生产带来的预期效益。不过，模型也存在一定局限性，仅适用于溶解无机养分和盐度非限制的条件，且无法预测夏季生长停滞的情况。
从更广泛的角度来看，该研究挑战了温度作为 S. latissima 生长调节因子的传统观念，提出冬季建立的孢子体生物量密度对最终产量影响较小的假设，这一假设具有重要经济意义，且易于测试。总体而言，该模型为海带养殖研究和实践提供了有价值的工具，有助于推动海带养殖产业的发展。
