光照时长与进水喷淋系统对陆基养殖红藻Gracilaria cornea生长速率及琼脂产量的影响机制研究

本研究通过陆基养殖系统，揭示了人工光照延长至14小时可显著提升红藻Gracilaria cornea的生长速率（p<0.05），而进水喷淋系统替代传统曝气法可同等促进藻体生长并提高琼脂（agar）得率达25%（干重）。创新性提出低成本湍流控制方案，为琼脂产业可持续供应提供关键技术支撑。

　　

引言

红藻Gracilaria属作为琼脂（agar）核心来源，其陆基养殖面临光照与水动力调控的成本效益平衡难题。传统离岸养殖受环境波动影响，而人工系统虽可控但需优化能耗。研究聚焦热带藻种G. cornea，通过双变量实验揭示：14小时复合光照（自然光+500 μmol photons m^-2 s^-1 LED）使日生长量翻倍，而单纯延长4小时光照无效；进水喷淋系统创造的湍流替代曝气法，在维持等效生长同时降低设备成本。

材料与方法

实验系统采用6组130升聚丙烯 tank，设置两组对照：

1. 1.

   光照实验：比较10小时自然光（900 μmol photons m^-2 s^-1）与14小时复合光照（LA-14）及4小时补光（LA-4）的效果，水温稳定于22-24°C；

2. 2.

   水动力实验：对比底部穿孔管喷淋与曝气法的湍流效率，三季节重复验证。

藻体每周测定鲜重，琼脂通过热提-冻融法提取，凝胶特性（Tg/Tm）采用探针法测定。

结果

• •

  光照效应：LA-14组生物量累积速率达30 g d^-1 m^-2（p<0.05），而LA-4组无统计学差异。

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  水动力优化：喷淋系统在秋/冬季实现与曝气法相当的生长速率（约15 g d^-1 m^-2），且琼脂得率提升至20-25%（干重）。

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  琼脂品质：提取物凝胶强度达307.8 g cm^-2，与商用Bacto?琼脂（300.3 g cm^-2）相当。

讨论

研究突破传统认知：G. cornea在1400 μmol photons m^-2 s^-1下仍未达光饱和，而直射阳光（2000 μmol photons m^-2 s^-1）需遮光处理，暗示UV损伤或光抑制阈值的存在。喷淋系统通过减少边界层厚度（boundary layer）促进营养交换，且规避了曝气氧化风险。经济分析表明，每千克琼脂增产需400美元电费投入，建议在低电价区或太阳能场景推广。

结论

14小时复合光照与喷淋湍流构成陆基养殖G. cornea的增效组合，为琼脂产业从野生采集转向可控生产提供实证支撑。后续需深化光质配比与喷淋参数规模化验证。