海洋公益性科研專項“高產卡拉膠海藻新技術”紀實

造福一方百姓 助力藍色經濟

　　我國的海藻栽培規模居世界首位，主要以在溫帶栽培褐藻海帶、裙帶菜和紅藻紫菜等為主。但是在熱帶海藻栽培方面，此前只有從菲律賓引進的長心卡帕藻實現了規模化栽培，再加上長期以來對我國獨有的、生物特征明顯的熱帶產膠紅藻資源研發重視不夠，使我國用于生產卡拉膠的海藻原料缺口很大，80%以上的海藻原料要依賴進口。

　　以此為背景，作為首批國家海洋公益性科研項目之一的“高產卡拉膠海藻的規模栽培、高值加工與近海環境治理新技術示范”重點項目應運而生。該項目旨在進一步開展熱帶產膠海藻的公益性和基礎性研究，建立一套熱帶產膠海藻栽培技術和高值化加工技術，通過平臺示范進行技術推廣，為熱帶海藻和膠產業可持續發展作出實際貢獻。

　　該項目由中科院海洋研究所研究員劉建國擔任首席科學家，國家海洋局一所、上海北連食品有限公司和海南豪天實業等協助承擔。這也是海洋研究所首個國家海洋公益項目立項課題。三年多的實踐證明，該項目已初步建立起“高產卡拉膠海藻良種選育→規模栽培+環境治理→高值利用”的產業鏈條和“政府+科研單位+企業+農戶”的產業發展模式，并取得顯著的生態、經濟和社會效益。

　　入選首批海洋公益性科研項目 意義重大

　　2007年，國家海洋局在北京召開了首批海洋公益性科研項目啟動會，首批31個項目共獲得支持經費約1.23億元。

　　國家海洋局副局長陳連增表示，海洋公益性科研專項的實施既是支撐海洋事業健康發展、促進海洋經濟又好又快發展的一件大事，也是全面落實國家“十一五”海洋科技規劃、提升海洋科技創新能力、建設國家海洋科技創新體系的一件大事。

　　作為海洋科技發展新的著力點，海洋公益性科研專項充分體現了海洋科研的特點與重點，與國家科技計劃海洋項目和海洋專項合理區分層次，并與國家科技計劃項目相銜接，重點解決海洋經濟又快又好發展過程中的科技成果轉化與應用、高新技術產業化培育和發展等問題。

　　作為首批海洋公益性科研項目之一的“高產卡拉膠海藻的規模栽培、高值加工與近海環境治理新技術示范”項目是在國家科技體制改革大背景下，為加速經濟建設和社會發展步伐而特別設立的項目，不僅適應了國家公益性行業部門的需求，更體現了國家對海洋事業發展的高度重視。項目負責人劉建國介紹，該項目主要針對熱帶產膠海藻進行公益性和基礎性研究，開展熱帶產膠海藻新品種育種和繁殖生物學研究，產膠海藻新品種規模化高效栽培模式技術和示范，優質卡拉膠分級和工業化提取及節水、節能新技術研究，栽培熱帶海藻，保護和治理海洋水環境新途徑研究等多項任務。

　　劉建國表示，該項目所研究的產膠海藻是目前我國唯一在熱帶海域實現規模栽培的大型經濟藻類，在地域海洋生態調控和水環境治理方面的作用不可替代，工作進展和成果技術對我國廣闊的熱帶海洋資源開發以及特殊地域海藻研究都發揮了示范價值和帶動作用。

　　創新成果突出 科研產出良好

　　2011年6月15日，首批海洋公益性行業科研專項驗收會議在杭州召開，“高產卡拉膠海藻的規模栽培、高值加工與近海環境治理新技術示范”項目順利通過驗收和成果鑒定。

　　會上，以中科院院士匡廷云為組長的專家委員會對該項目組圍繞熱帶產卡拉膠海藻資源開發上中下游形成的產業鏈條給予充分肯定。專家們一致認為，該項目成果總體上達到國際先進水平，部分成果屬國際領先，建議下一步加強項目成果推廣，帶動我國熱帶海藻資源開發產業的整體提升。

　　該項目采用產學研結合模式，從多學科不同角度系統開展了熱帶產膠海藻基礎研究，獲得了大量科研資料，取得如下成果：

　　第一，項目從國內外獲得了20個株系的熱帶產卡拉膠海藻種質，成功利用四分孢子技術多批次培育出154株性狀分化明顯的單倍體(其中43株下海栽培)，建立了我國首個熱帶產卡拉膠海藻資源庫;獲得了不同種質的生長速率、抗病能力、膠含量、膠特點、凝膠強度和黏度等重要生產性狀信息，篩選出適應不同季節和海域栽培的藻株，為熱帶產卡拉膠海藻資源開發提供了種質基礎。

　　第二，項目確定了熱帶產卡拉膠海藻的主要病害為附生藻和冰樣白化病。鑒定出主要附生藻為新管藻，建立了新管藻治理ZL技術，在國際上率先解決了困擾熱帶產卡拉膠海藻產業化發展中的附生藻危害問題;提出了減少冰樣白化病病害的技術與管理措施，通過平臺示范與產業化推廣，效果良好。

　　第三，項目建立了利用KOH提取κ型卡拉膠的新工藝，提取率提高21.8%，凝膠強度增加48.9%;研發了提膠后藻渣綜合加工利用技術，開發了新型農業肥料，田間試驗表明茄子和黃瓜產量分別提高14.6%和19.4%;研發了從廢水中回收卡拉膠新技術、卡拉膠寡糖及其衍生物制備技術，提高了經濟效益并可實現節能減排。

　　第四，項目通過連續系統檢測栽培海區水質變化，評估了栽培的海藻吸收氮磷能力及對生態碳匯的貢獻;發現了長心卡帕藻具有明顯的抑制病原弧菌生長、調節微生物種群的能力，在2～3天內，可使鰻弧菌菌株65、副溶血弧菌菌株87-1及MM21、溶藻膠弧菌菌株21-1和弗氏弧菌菌株MM5的數量從106～107 cfu/ml下降到10cfu/ml左右。

　　第五，項目構建了長心卡帕藻cDNA文庫，開展了基因表達序列標記分析及色素突變體遺傳基礎研究;研究了熱帶產卡拉膠海藻親緣和系統進化關系，為熱帶產卡拉膠紅藻種質資源多樣性研究和遺傳改良打下了基礎。

　　劉建國總結說：“通過3年的基礎性和公益性工作，我們建立起了一套熱帶產膠海藻栽培技術和高值化加工技術。經過平臺示范進行技術推廣，帶動了產業鏈條的全程發展，保護和治理栽培海區水環境，為熱帶海藻和膠產業可持續發展作出了一定的實際貢獻。”

　　劉建國告訴記者，在公益項目資助下，通過對比附生藻與栽培海菜的生物代謝差異，該項目在國際上率先找到可殺死附生藻同時又能保活熱帶產膠海菜的技術方法;構建的藻類處理系統，通過生物工程方法降低溶解在水中的富營養化物質和改善水質、減少赤潮發生和實現節能減排，形成了多種功效兼顧、效果顯著的新技術;通過改變生產工藝將廢物藻渣處理成為有機農肥，提高作物產量，同時減少了環境污染，增加了卡拉膠產量，提高了綜合經濟效益，實現了一舉數得的多贏新技術等。

　　項目從實踐中發現了限制產業發展的問題，通過攻關生產中急需解決的相關理論和技術問題，然后由栽培平臺基地示范推廣，已迅速應用到生產中，實現了成果轉化，帶動了行業發展。同時，還培養起眾多專業人才，并通過與菲律賓、印度尼西亞、馬來西亞等熱帶產膠海藻主要栽培國家進行國際交流，也為實現我國在該領域技術上的國際領先地位打下了基礎。

　　“最終，項目建立了高產卡拉膠海藻良種選育→規模栽培+環境治理→高值利用的產業鏈條，獲得具有自主產權的熱帶產膠海藻種質資源，申請國內外發明ZL4項，形成研究論文20余篇，僅2009年在節能減排和新資源生產上就直接獲得2402萬元的經濟效益，取得了顯著的生態、經濟和社會效益。”劉建國說。

　　然而，劉建國也坦言：“項目執行期間，重大自然災害頻發，造成了巨大損失。雖然在海洋公益項目資助下，實驗平臺基地從事苗種苗源工作取得很大成績，但發展一套成熟技術，穩定地提供高質量苗種苗源，還需要更多詳細的工作和更長時間。”

　　造福一方農戶 助力藍色海洋經濟

　　我國海南沿海有大量富余的閑散勞動力，如何解決其生存和就業壓力一直是當地政府關注的民生問題。熱帶產膠海藻栽培屬于勞動密集型產業，需要大量勞動力。項目執行過程中，2008年夏季暴發的大規模病害，使當地菜農種的菜全部腐爛死亡，直接導致上萬菜農失去就業機會和經濟來源。而在熱帶產膠海藻的新品種推廣過程中，僅在第一年就直接解決了當地數百位菜農就業，在一定程度上緩解了社會問題，受到當地菜農的歡迎。

　　2009年夏季以來，我國栽培的熱帶海藻受到附生藻危害。項目組當即開展相關研究，找到合適的去除處理技術，作為唯一保存下的菜苗，目前在海南核心農戶中推廣應用;項目組還積極聯系地方政府和技術推廣部門，一起組織重點農戶進行技術培訓和交流，并結合實地平臺展示，使鮮菜數量從十幾斤不斷繁殖擴大到數千噸。劉建國說，正是這樣一個“政府+科研單位+企業+農戶”的產業發展模式，保證了項目的執行在實現服務企業發展的同時，也對地方發展產生了一定的社會效益。

　　此外，項目的進展還取得了顯著的生態效益。劉建國指出，大型海藻栽培對于海區水環境修復具有不可替代的作用。前期的研究工作已經證明，長心卡帕藻栽培區無機氮明顯下降，該藻具有去除海水富營養化和凈化水質功能。據測算，在海南黎安海灣，栽培該藻每年可生產3000噸干藻產品，從海灣中去除33噸氮素，特別是在近年來近岸水環境污染嚴重、赤潮頻發的情況下，發展大型海藻養殖對于凈化水質具有重要的生態調節作用。

　　另外，卡帕藻屬栽培對于固定二氧化碳也具有重要的作用。按照豐收年每年我國的長心卡帕藻干藻產量為1萬噸計算，將干藻的水分和鹽分含量去除后，每年卡帕藻養殖所產生的碳匯粗略計算可以達到6000噸以上。在當今溫室效應加劇的狀況下，大力發展大型海藻養殖，對改善治理環境具有非常重要的現實意義。

　　據介紹，長心卡帕藻是目前熱帶海域養殖的最重要的經濟型海藻。在適宜的生長條件下，卡帕藻每周可實現生物量翻倍。中國具有廣闊的熱帶和亞熱帶海域，但目前中國卡帕藻屬的全年養殖面積僅有3000畝左右。因此，若能實現卡帕藻屬栽培的規模化推廣，將收到經濟效益和環境效益雙贏的效果。

　　麒麟菜屬海藻是一種經濟價值很高的熱帶藻類。雖然麒麟菜產業在規模上還不能跟現在的海帶養殖產業相比，但在熱帶藻類養殖中，麒麟菜養殖產業可以說是居于首要位置。“麒麟菜屬和卡帕藻屬海藻具有多種不同的色澤和形態，包括翠綠、橄欖綠、咖啡色、紅褐色等。因此，養殖麒麟菜屬海藻除了可以獲得很好的經濟效益外，如果在養殖過程中加入藝術設計思路和生態旅游概念，利用多種不同顏色的麒麟菜屬和卡帕藻屬海藻打造美麗的海底夢幻花園，對于我國倡導的發展服務型經濟產業和藍色海洋經濟產業也可能是個具有很大潛力的新途徑。”劉建國表示。