李俊偉, 朱長(zhǎng)波, 頡曉勇,*, 郭永堅(jiān), 陳素文, 常華, 張寧, 曾林, 胡瑞萍

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池塘分區(qū)養(yǎng)殖系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)和浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響

李俊偉1, 朱長(zhǎng)波1, 頡曉勇1,*, 郭永堅(jiān)1, 陳素文1, 常華2, 張寧2, 曾林2, 胡瑞萍3

1. 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所, 廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 農(nóng)業(yè)部南海漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣州 510300 2. 海大集團(tuán)股份有限公司, 廣州 511400 3. 廣州市海威水產(chǎn)科技有限公司, 廣州 510300

通過(guò)對(duì)蝦池塘內(nèi)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的生態(tài)學(xué)特征指標(biāo)進(jìn)行連續(xù)采樣監(jiān)測(cè), 研究分區(qū)養(yǎng)殖系統(tǒng)對(duì)于蝦塘水質(zhì)和浮游植物群落組成的影響。采用進(jìn)排水管和水泵將蝦塘和魚塘相連, 通過(guò)泵出蝦塘底層水和回流魚塘上層水實(shí)現(xiàn)水體流動(dòng)。分區(qū)組(R)由對(duì)蝦單養(yǎng)塘和魚類混養(yǎng)塘組成, 對(duì)照組(C)為對(duì)蝦單養(yǎng)塘, 監(jiān)測(cè)時(shí)間為30天。結(jié)果顯示: 通過(guò)定期循環(huán)處理可使對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘內(nèi)總懸浮顆粒物(TPM)、顆粒有機(jī)物(POM)含量分別降低36%—45% 和15%—20%。R組蝦塘水質(zhì)改善, 溶解態(tài)活性磷含量(PO4–P)增加, 顯著高于C組(<0.05); 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)R組蝦塘NH4+–N含量顯著低于C組(<0.05)。實(shí)驗(yàn)期間, R組浮游植物種類多于C組, 均表現(xiàn)為綠藻門>藍(lán)藻門>硅藻門>裸藻門; R組藍(lán)藻生物量低于C組, 尤其C組具有較高比例的顫藻。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí), R組綠藻門的優(yōu)勢(shì)度明顯高于C組(<0.05); R組浮游植物的香農(nóng)多樣性指數(shù)(2.91)略高于C組(2.62)(>0.05)。實(shí)驗(yàn)期間, 2個(gè)處理組浮游植物群落的Margale豐富度指數(shù)均逐漸升高, 并且R組在第20、30 d高于C組(<0.05)。結(jié)果表明: 分區(qū)養(yǎng)殖可以通過(guò)減少顆粒物而改善水質(zhì), 水體流動(dòng)可以加速含磷物質(zhì)釋放。水體流動(dòng)和較低的N/P可能有助于提高蝦塘內(nèi)綠藻種類優(yōu)勢(shì)度而減少藍(lán)藻發(fā)生, 并且在提高浮游植物種類多樣性以及豐富度方面具有積極作用。

凡納濱對(duì)蝦; 混養(yǎng); 分區(qū)養(yǎng)殖系統(tǒng); 浮游植物

1 前言

凡納濱對(duì)蝦()是中國(guó)池塘主要養(yǎng)殖品種之一, 2015年中國(guó)凡納濱對(duì)蝦的養(yǎng)殖產(chǎn)量近162萬(wàn)噸[1]。然而, 養(yǎng)殖過(guò)程中大量的飼料投入和動(dòng)物排泄等產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)積累導(dǎo)致池塘內(nèi)源性污染加劇, 容易引起對(duì)蝦疾病的發(fā)生, 同時(shí)養(yǎng)殖廢水的排放也加劇了周邊環(huán)境的污染程度。研究發(fā)現(xiàn)對(duì)蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)較大比例的氮磷物質(zhì)不能被對(duì)蝦利用[2]。因此, 針對(duì)養(yǎng)殖池塘內(nèi)富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水體的凈化修復(fù)技術(shù)和池塘養(yǎng)殖模式的優(yōu)化研究日趨重要。

近年來(lái), 對(duì)蝦與不同生物種類的池塘混養(yǎng)模式研究取得較大進(jìn)展, 如魚—蝦混養(yǎng)[3–5]、蝦—蟹混養(yǎng)[6–7]以及蝦—藻[8]等養(yǎng)殖模式的改進(jìn)在一定程度上可以提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率和改善養(yǎng)殖水體[9]。以上研究多是在同一個(gè)養(yǎng)殖池塘中進(jìn)行多品種的搭配養(yǎng)殖。分池環(huán)聯(lián)養(yǎng)殖模式是將兩種或兩種以上的養(yǎng)殖池塘環(huán)聯(lián)在一起, 使系統(tǒng)間產(chǎn)生互利作用或更好地利用空間資源, 達(dá)到高效、高產(chǎn)的目的[10], 可以避免空間、溶解氧競(jìng)爭(zhēng)等[11–12]。廣東湛江開(kāi)展的蝦—魚—貝—藻多池循環(huán)水生態(tài)養(yǎng)殖模式可以提高養(yǎng)殖廢水的利用和對(duì)蝦的成活率, 具有生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)[13]。然而, 國(guó)內(nèi)對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘格局和現(xiàn)狀決定了傳統(tǒng)養(yǎng)殖基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單的分區(qū)養(yǎng)殖模式更易為養(yǎng)殖戶所接受。

對(duì)蝦養(yǎng)殖初期, 池塘水體中由于缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而易導(dǎo)致“倒藻”現(xiàn)象發(fā)生[14], 因此需要及時(shí)補(bǔ)充富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和藻類的水體。對(duì)蝦養(yǎng)殖后期, 池塘水體中有機(jī)質(zhì)積累過(guò)多, 需要減少有機(jī)質(zhì)的積累。對(duì)蝦池塘水體中的顆粒有機(jī)物質(zhì)可以作為濾食性魚類的餌料, 溶解性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以供魚類池塘內(nèi)浮游植物生長(zhǎng)所需, 成為濾食性魚類的餌料組成。因此, 在對(duì)蝦養(yǎng)殖初期將魚塘中穩(wěn)定的水體抽入到對(duì)蝦池塘中以保證其水體穩(wěn)定; 在對(duì)蝦養(yǎng)殖中后期, 將池塘內(nèi)富含顆粒有機(jī)物的水體抽入到魚類養(yǎng)殖池塘中, 緩解對(duì)蝦池塘中的有機(jī)物質(zhì)積累, 同時(shí)也可提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在魚類生長(zhǎng)過(guò)程中的物質(zhì)利用率, 主要途徑是通過(guò)增加生物多樣性、改善養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)[15], 從而提高養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)能量和物質(zhì)利用效率。

本研究采用進(jìn)排水系統(tǒng)將對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘和魚塘相連, 通過(guò)輸出和回流實(shí)現(xiàn)兩種養(yǎng)殖池塘中的物質(zhì)和能量流動(dòng)。該研究通過(guò)連續(xù)采樣監(jiān)測(cè)對(duì)蝦池塘內(nèi)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的生態(tài)指標(biāo)變化, 以研究該分區(qū)養(yǎng)殖系統(tǒng)對(duì)于改善對(duì)蝦池塘水質(zhì)和浮游植物群落組成的影響, 以期為對(duì)蝦養(yǎng)殖過(guò)程中浮游植物調(diào)控提供理論依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)池塘與設(shè)計(jì)

分區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)包括1口對(duì)蝦單養(yǎng)池塘和1口魚類混養(yǎng)池塘, 通過(guò)水泵和進(jìn)排水管道將魚塘與蝦塘相連接(圖1)。對(duì)蝦池塘內(nèi)水泵安置在距離底部15 cm水層, 將池塘內(nèi)富含顆粒物質(zhì)的水體泵入到魚塘, 而魚塘中的水泵位于水體上層, 將富含浮游植物且有機(jī)顆粒物較少的水體泵回蝦塘, 循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行周期為5天一次。對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘面積為4畝, 魚類混養(yǎng)池塘面積為8畝, 池塘平均水深為1.5 m, 池塘內(nèi)對(duì)角安置2臺(tái)水車式增氧機(jī), 中央位置安放一臺(tái)渦輪式增氧機(jī)。采用3套分區(qū)養(yǎng)殖系統(tǒng)作為處理組, 3口對(duì)蝦單養(yǎng)池塘作為對(duì)照組; 對(duì)蝦(2.20 g)養(yǎng)殖密度為40000尾·畝-1, 魚類池塘放養(yǎng)鰱魚(480 g·ind-1)、鯽魚(150 g·ind-1)、鯔魚(65 g·ind-1)和草魚(500 g·ind-1), 其密度分別為65 ind·畝-1、98 ind·畝-1、1588 ind·畝-1、18 ind·畝-1。

注1: 水泵; 2: 輸水管道

實(shí)驗(yàn)期間, 對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘投喂相同的飼料, 日投喂量按照對(duì)蝦存塘量的5%—7%進(jìn)行投喂。魚類混養(yǎng)池塘在實(shí)驗(yàn)初期僅依靠泵入的顆粒物質(zhì), 在實(shí)驗(yàn)后期投喂草魚飼料以提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

2.2 樣品的采集、測(cè)定與計(jì)算

式中,P=n/;n為物種的個(gè)體數(shù);為群落樣品總個(gè)體數(shù);為群落中的物種總數(shù);f為該種在該地區(qū)出現(xiàn)的頻率。

浮游植物密度計(jì)算公式:= (C/(F×F)) ×(/) ×P

式中:為1 L水中浮游植物的豐度(cell·L-1),C為計(jì)數(shù)框面積(mm2),F為一個(gè)視野的面積(mm2),F為計(jì)數(shù)過(guò)的視野數(shù),為1 L水樣經(jīng)沉淀濃縮后的體積(mL),為計(jì)數(shù)框容積(0.1 mL),P為在F個(gè)視野中所計(jì)數(shù)到的浮游植物個(gè)體數(shù)。

此外, 每次采樣水體中氨氮(NH4+–N)、亞硝態(tài)氮(NO2–N)、硝態(tài)氮(NO3–N)、活性磷(PO4–P)含量按照《養(yǎng)殖水化學(xué)實(shí)驗(yàn)》進(jìn)行測(cè)定[16]。葉綠素(Chl.)按照海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范(2007)進(jìn)行測(cè)定[17]?？傤w粒物質(zhì)(TPM)及顆粒有機(jī)物質(zhì)含量(POM)通過(guò)烘干及550℃灼燒方法獲得[18]。水體中不同粒徑顆粒組成比例采用貝克曼庫(kù)爾特顆粒計(jì)數(shù)儀測(cè)定(Multisizer 3, 貝克曼庫(kù)爾特有限公司, 美國(guó))。實(shí)驗(yàn)期間, 池塘水體溶解氧(DO)、溫度()和pH采用YSI進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定, 池塘水體的透明度采用薩式透明度盤測(cè)定。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí), 對(duì)蝦的成活率(Survival rate)采用網(wǎng)捕方法進(jìn)行計(jì)算。喂料1 h后, 在池塘內(nèi)3個(gè)采樣點(diǎn)處分別拋網(wǎng), 根據(jù)網(wǎng)面積與數(shù)量、逃跑系數(shù)來(lái)估算。計(jì)算公式: 存活率=平均每網(wǎng)捕獲數(shù)÷平均捕獲面積×池塘面積×/放養(yǎng)量(為逃跑系數(shù),=1.2)。同時(shí), 稱取60尾對(duì)蝦總重求得平均重量。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用Excel和SPSS17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù)均表示為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤差, 處理組之間進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA), 以＜0.05作為差異顯著水平。圖標(biāo)中不同小寫字母代表差異顯著(＜0.05)。

3 結(jié)果

3.1 池塘水體營(yíng)養(yǎng)鹽含量變化

實(shí)驗(yàn)期間, 對(duì)照組和分區(qū)組對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘具有相近的水溫、鹽度、溶解氧和pH變化。池塘水體溫度變化范圍為29.0—31.4 ℃, 鹽度變化范圍為0—3, 溶解氧含量變化為4.0—8.0 mg·L-1, pH變化范圍分別為7.7—9.3。實(shí)驗(yàn)初期, 兩個(gè)處理組對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘水體的透明度變化范圍為21—23 cm, 而在實(shí)驗(yàn)中期和后期, 分區(qū)組池塘內(nèi)透明度增加至30 cm, 且顯著高于對(duì)照組(<0.05)。在實(shí)驗(yàn)后期, 對(duì)照組池塘透明度一直處于較低水平, 主要原因可能是池塘內(nèi)藍(lán)藻發(fā)生導(dǎo)致透明度較低。

實(shí)驗(yàn)初期, 對(duì)照組和分區(qū)組池塘內(nèi)的亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮、氨氮和活性磷含量均無(wú)顯著差異(>0.05), 隨著養(yǎng)殖時(shí)間增加和實(shí)驗(yàn)處理因素的影響, 池塘內(nèi)的氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽含量均發(fā)生變化(圖2)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí), 分區(qū)組池塘內(nèi)亞硝態(tài)氮含量低于對(duì)照組(<0.05), 然而在實(shí)驗(yàn)中期采樣階段, 分區(qū)組亞硝態(tài)氮含量也具有高于對(duì)照組的現(xiàn)象(圖2a); 實(shí)驗(yàn)中后期, 分區(qū)組池塘內(nèi)硝態(tài)氮含量顯著高于對(duì)照組(<0.05)(圖2b); 實(shí)驗(yàn)后期, 分區(qū)組池塘內(nèi)氨氮含量低于對(duì)照組且達(dá)到顯著差異(<0.05)(圖2c)。實(shí)驗(yàn)期間, 分區(qū)組對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘中活性磷含量表現(xiàn)出升高的趨勢(shì), 并且在實(shí)驗(yàn)中后期顯著高于對(duì)照組(<0.05) (圖2d)。

圖2 實(shí)驗(yàn)期間池塘水體中營(yíng)養(yǎng)鹽含量變化

3.2 池塘水體中顆粒物質(zhì)的特征變化

實(shí)驗(yàn)期間, 對(duì)照組和分區(qū)組對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘水體中總顆粒物質(zhì)含量(TPM)變化范圍分別為55—90 mg·L-1和35—60 mg·L-1, 平均值分別為70 mg·L-1和49.5 mg·L-1。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí), 分區(qū)組池塘中TPM含量顯著低于對(duì)照組(<0.05)(圖3 a)。實(shí)驗(yàn)期間, 對(duì)照組池塘水體中的顆粒有機(jī)物質(zhì)含量(POM)具有升高的趨勢(shì), 在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)分區(qū)組池塘中的POM含量也有所增加, 但是在第3和4次采樣階段仍然顯著低于對(duì)照組(<0.05)(圖3b)。由TPM和POM數(shù)據(jù)可知, 對(duì)蝦池塘水體分區(qū)處理有助于懸浮顆粒物質(zhì)含量(TPM和POM)的降低。

實(shí)驗(yàn)期間, 采用貝克曼庫(kù)爾特顆粒計(jì)數(shù)儀測(cè)定水體中粒徑為20 μm—100 μm的顆粒物質(zhì)數(shù)量。對(duì)照組和分區(qū)組對(duì)蝦池塘內(nèi)的顆粒物質(zhì)數(shù)量變化范圍分別是17.7×104—24.1×104個(gè)·L-1和12.2×104—19.6× 104個(gè)·L-1, 分區(qū)組中顆粒物質(zhì)平均含量(15.8±3.7)×104個(gè)·L-1低于對(duì)照組(21.6±3.4)×104個(gè)·L-1。

圖3 實(shí)驗(yàn)期間池塘水體中總顆粒物質(zhì)含量和顆粒有機(jī)物含量

實(shí)驗(yàn)期間, 對(duì)照組和分區(qū)組對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘內(nèi)顆粒物質(zhì)(20—100 μm 粒徑)主要由20—60 μm的物質(zhì)組成, 而60—100 μm顆粒物質(zhì)一直處于較低比例。隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的增加, 2個(gè)處理組中粒徑為20—40 μm的顆粒物質(zhì)表現(xiàn)出增加的趨勢(shì), 而粒徑為40—60 μm的顆粒物質(zhì)則表現(xiàn)出減少的趨勢(shì), 且實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)分區(qū)組中20—40 μm的顆粒物質(zhì)明顯高于對(duì)照組(圖4)。結(jié)果表明, 分區(qū)循環(huán)處理有助于減少對(duì)蝦池塘中的顆粒物質(zhì)含量。

3.3 葉綠素

實(shí)驗(yàn)期間, 對(duì)照組和分區(qū)組對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘內(nèi)Chl.含量均表現(xiàn)出上升的趨勢(shì), 2個(gè)處理組的變化范圍分別為135—297 μg·L-1和140—255 μg·L-1; 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),對(duì)照組Chl.含量(297±32) μg·L-1高于分區(qū)組(255±23) μg·L-1, 但是未達(dá)到顯著差異(>0.05)(圖5)。

3.4 浮游植物鑒定結(jié)果

實(shí)驗(yàn)期間, 對(duì)照組和分區(qū)組對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘內(nèi)分別鑒定出浮游植物門類5個(gè)和4個(gè), 對(duì)照組共15屬18種, 而分區(qū)組24屬32種, 并且均表現(xiàn)為綠藻門類>藍(lán)藻門類>硅藻門類>裸藻門類(表1)。

圖4 實(shí)驗(yàn)期間不同粒徑顆粒物質(zhì)含量變化

圖5 實(shí)驗(yàn)期間池塘水體中Chl. a 含量

實(shí)驗(yàn)初期, 對(duì)照組和分區(qū)組池塘水體中具有相近的浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成, 隨著循環(huán)處理次數(shù)增加, 兩個(gè)處理組池塘內(nèi)的浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成發(fā)生明顯變化。實(shí)驗(yàn)期間第10 d, 對(duì)照組和分區(qū)組具有相近的硅藻種類組成, 均是梅尼小環(huán)藻為主要種類; 然而, 分區(qū)組對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘內(nèi)綠藻種類明顯多于對(duì)照組, 分區(qū)組池塘中的空星藻()、波及卵囊藻()、被甲柵藻()和四尾柵藻()具有較高的生物量, 而對(duì)照組池塘內(nèi)小孢空星藻為優(yōu)勢(shì)種類; 分區(qū)組池塘內(nèi)藍(lán)藻種類多于對(duì)照組, 偽魚腥藻和針晶藍(lán)纖維藻在2個(gè)處理組中均為優(yōu)勢(shì)種類, 而銀灰平裂藻在分區(qū)組池塘中占較大優(yōu)勢(shì), 卻未在對(duì)照組池塘發(fā)現(xiàn)該藻; 對(duì)照組池塘內(nèi)具有較大比例的顫藻, 而未在分區(qū)組池塘中發(fā)現(xiàn)顫藻。

實(shí)驗(yàn)期間第30 d, 2個(gè)處理組池塘內(nèi)浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成表現(xiàn)出更大的差異。硅藻門中的梅尼小環(huán)藻在2個(gè)處理組池塘中均有發(fā)現(xiàn), 而對(duì)照組池塘中的密度高于分區(qū)組; 同時(shí), 分區(qū)組池塘中占較大比例的小環(huán)藻未在對(duì)照組發(fā)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí), 對(duì)照組池塘中的顫藻占較大比例, 而分區(qū)組2口池塘中未發(fā)現(xiàn)顫藻, 另一口池塘僅有少量顫藻發(fā)生。對(duì)照組池塘中綠藻種類仍低于分區(qū)組, 四尾柵藻在2個(gè)處理組中均為優(yōu)勢(shì)種類, 其密度為288×104ind·L-1—480×104ind·L-1。

3.5 浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征指數(shù)

實(shí)驗(yàn)期間, 對(duì)照組和分區(qū)組池塘水體中硅藻門的優(yōu)勢(shì)度指數(shù)均表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì), 而2個(gè)處理組中藍(lán)藻門的優(yōu)勢(shì)度表現(xiàn)出升高的趨勢(shì), 在第2個(gè)采樣階段分區(qū)組和對(duì)照組的硅藻門種類優(yōu)勢(shì)度和藍(lán)藻門種類優(yōu)勢(shì)度均出現(xiàn)顯著差異(圖6 a, b)。在第20—30 d, 分區(qū)組池塘水體中綠藻門的優(yōu)勢(shì)度明顯增加, 且在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)高于對(duì)照組（>0.05）, 只是其優(yōu)勢(shì)度指數(shù)低于藍(lán)藻門(圖6c)。2個(gè)處理組中裸藻門種類的優(yōu)勢(shì)度均較低, 且并未在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間連續(xù)發(fā)現(xiàn)裸藻門種類(圖6d)。

表1 實(shí)驗(yàn)期間對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘中浮游植物種類組成

續(xù)表

圖6 硅藻門(a)、藍(lán)藻門(b)、綠藻門(c)、裸藻門(d)的優(yōu)勢(shì)度指數(shù)

實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí), 對(duì)照組和分區(qū)組池塘水體中的浮游植物優(yōu)勢(shì)種類優(yōu)勢(shì)度具有明顯不同。藍(lán)藻門中的偽魚腥藻和銀灰平裂藻分別在對(duì)照組和分區(qū)組具有最大優(yōu)勢(shì)度, 其優(yōu)勢(shì)度分別達(dá)到0.434和0.453(表格2)。對(duì)照組池塘內(nèi)硅藻門類梅尼小環(huán)藻的優(yōu)勢(shì)度高于分區(qū)組; 對(duì)照組和分區(qū)組池塘內(nèi)的綠藻門相同優(yōu)勢(shì)種類中僅有四尾柵藻, 而對(duì)照組中的其它優(yōu)勢(shì)種為葡萄藻和雙列柵藻, 分區(qū)組中的其它優(yōu)勢(shì)種類為小球藻和二形柵藻(表格2)。

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí), 對(duì)照組和分區(qū)組池塘內(nèi)浮游植物群落的香農(nóng)多樣性指數(shù)均接近2.25,期間表現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì), 在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)對(duì)照組和分區(qū)組分別上升到2.62和2.91。整體而言, 實(shí)驗(yàn)期間分區(qū)組的物種多樣性指數(shù)略高于對(duì)照組(>0.05)。實(shí)驗(yàn)期間, 分區(qū)組對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘內(nèi)浮游植物的Pielou物種均勻度指數(shù)低于對(duì)照組, 且在第2個(gè)采樣階段出現(xiàn)顯著差異(<0.05)。實(shí)驗(yàn)中后期, 兩個(gè)處理組中浮游植物群落的Margale豐富度指數(shù)均表現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì), 并且分區(qū)組在中期和末期顯著高于對(duì)照組(<0.05) (圖7)。

表2 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)不同處理組浮游植物優(yōu)勢(shì)種類優(yōu)勢(shì)度

3.6 對(duì)蝦的生長(zhǎng)性能

實(shí)驗(yàn)期間, 通過(guò)網(wǎng)捕方法, 計(jì)算池塘內(nèi)對(duì)蝦的存活率。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí), 對(duì)照組池塘對(duì)蝦的存活率為78%, 而分區(qū)組池塘對(duì)蝦的存活率為81% (表 3)。實(shí)驗(yàn)期間, 分區(qū)組對(duì)蝦平均增重為7.02 g, 而對(duì)照組對(duì)蝦平均增重為6.68g。

4 討論

4.1 池塘分區(qū)養(yǎng)殖對(duì)水體營(yíng)養(yǎng)鹽的影響

分池環(huán)聯(lián)養(yǎng)殖系統(tǒng)定期將對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘內(nèi)富含殘餌、碎屑和細(xì)菌等有機(jī)物質(zhì)的水體轉(zhuǎn)移到魚類凈化池塘中, 可以減輕對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘內(nèi)有機(jī)負(fù)荷和保持水質(zhì)穩(wěn)定[12]。胡庚東等(2011)研究發(fā)現(xiàn)淡水池塘循環(huán)水養(yǎng)殖模式經(jīng)過(guò)3級(jí)凈化后, 養(yǎng)殖排水水質(zhì)符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》V類標(biāo)準(zhǔn), 并且對(duì)Chl.的去除效果明顯[19]。池塘—濕地循環(huán)水養(yǎng)殖研究也表明池塘循環(huán)水對(duì)于TN、TP、NH4+–N及COD均有明顯的去除率[20]。研究結(jié)果顯示, 分區(qū)養(yǎng)殖可以改善對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘內(nèi)水質(zhì)。實(shí)驗(yàn)期間, 池塘分區(qū)養(yǎng)殖顯著提高對(duì)蝦池塘內(nèi)的活性磷含量(<0.05), 在一定程度上可以降低NH4+–N含量, 且在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)分區(qū)組池塘水體NH4+–N含量顯著低于對(duì)照組(< 0.05)(圖2)?；钚粤缀康脑黾涌赡苁怯捎谙聦铀w的流動(dòng)造成活性磷轉(zhuǎn)化與釋放加速; 顆粒有機(jī)物質(zhì)的移除可能是影響分區(qū)組水體中NH4+–N含量低于對(duì)照組的主要因素?；祓B(yǎng)濾食性魚類對(duì)于浮游植物和顆粒物質(zhì)的利用會(huì)加速水體中氮磷物質(zhì)的循環(huán)[21], 由實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 分區(qū)養(yǎng)殖過(guò)程中引起的顆粒物減少和水體流動(dòng)也加速了水體中磷的轉(zhuǎn)化與循環(huán)。

圖7 香農(nóng)多樣性指數(shù)(a)、Pielou物種均勻度指數(shù)(b)、Margalef豐富度指數(shù)(c)

表3 各處理組對(duì)蝦成活率、終末體重量

4.2 池塘分區(qū)養(yǎng)殖對(duì)顆粒物質(zhì)、葉綠素a含量的影響

對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘內(nèi)的顆粒有機(jī)物主要來(lái)源于對(duì)蝦殘餌、糞便以及浮游生物等, 養(yǎng)殖中后期較多的顆粒有機(jī)物不利于池塘水質(zhì)穩(wěn)定, 尤其對(duì)蝦精養(yǎng)池塘TPM和POM逐漸升高更易導(dǎo)致水質(zhì)較差[18, 22]。分池環(huán)聯(lián)養(yǎng)殖模式是將兩種或兩種以上的養(yǎng)殖池塘環(huán)聯(lián)在一起, 使系統(tǒng)間產(chǎn)生互利作用或更好地利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[10], 而減少養(yǎng)殖動(dòng)物間的相互影響[12]。申玉春等(2007)開(kāi)展了多池循環(huán)水生態(tài)養(yǎng)殖研究, 對(duì)蝦養(yǎng)殖廢水經(jīng)過(guò)貝類池塘后, 水體中顆粒物質(zhì)含量降低, 由104.6 mg·L-1降低到45.4 mg·L-1。結(jié)果表明, 池塘分區(qū)養(yǎng)殖處理有助于懸浮顆粒物質(zhì)(TPM和POM)的移除和降低(圖3)。依據(jù)循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)混養(yǎng)魚類對(duì)泵入顆粒物質(zhì)的攝食現(xiàn)象可知顆粒物質(zhì)可作為混養(yǎng)池塘內(nèi)濾食性魚類的餌料。分區(qū)組池塘內(nèi)懸浮顆粒物質(zhì)平均含量(49.5±10.6) mg·L-1低于對(duì)照組(70±15.2) mg·L-1, 可知, 通過(guò)定期循環(huán)處理可使對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘內(nèi)TPM、POM含量分別降低36%—45% 和15%—20%。

通過(guò)貝克曼庫(kù)爾特顆粒計(jì)數(shù)儀測(cè)定水體中粒徑為20—200 μm的顆粒物質(zhì)含量, 分區(qū)組對(duì)蝦池塘水體中的顆粒物質(zhì)平均含量為15.8×104個(gè)·L-1, 而對(duì)照組為21.6×104個(gè)·L-1, 結(jié)果表明池塘分區(qū)循環(huán)處理可以降低懸浮顆粒物質(zhì)數(shù)量。養(yǎng)殖期間, 粒徑小于20 μm的小型顆粒物質(zhì)在總懸浮顆粒物中占較大比例[23], 由于未對(duì)20 μm以下的顆粒物質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 因此實(shí)驗(yàn)數(shù)值小于浮游植物豐度和實(shí)際數(shù)量。然而, 通過(guò)粒徑組成分析, 可知20—160 μm的顆粒物質(zhì)占較大比例, 并且可受到循環(huán)處理而減少。實(shí)驗(yàn)期間, 分區(qū)組和對(duì)照組對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘內(nèi)Chl.含量均增加, 分區(qū)組Chl.含量低于對(duì)照組, 但是未達(dá)到顯著差異(>0.05)(圖5), 結(jié)果表明, 分區(qū)養(yǎng)殖使得顆粒物質(zhì)含量降低, 提高了水體透明度, 但是并未明顯提高浮游植物生物量。對(duì)照組中Chl.含量較高可能與實(shí)驗(yàn)期間藍(lán)藻生物量較大有關(guān)。

4.3 池塘分區(qū)養(yǎng)殖對(duì)浮游植物的影響

環(huán)境因子對(duì)浮游植物群落的影響是多方面的, 而且極其錯(cuò)綜復(fù)雜。池塘中的水溫、溶解氧、pH及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等因素的高低均對(duì)浮游植物的生長(zhǎng)、繁殖、種群變化起著直接作用[21, 24]。本實(shí)驗(yàn)中, 不同處理組池塘間的t、DO、pH較為接近, 而TPM、溶解態(tài)營(yíng)養(yǎng)鹽以及水體流動(dòng)是影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成的主要因素(圖2, 3)。楊慧君等(2010)研究發(fā)現(xiàn)魚—稻循環(huán)系統(tǒng)養(yǎng)魚池塘內(nèi)浮游植物種類(93種)、密度(247—1133)×104及生物量(3.07—10.83) mg·L-1均低于非循環(huán)塘100種, (511—1773)×104, (4.48—17.34) mg·L-1[25]。朱曉榮(2013)研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行初期養(yǎng)殖池塘內(nèi)浮游植物種類數(shù)量也少于對(duì)照區(qū)池塘和外河水源, 隨著養(yǎng)殖時(shí)間增加和水質(zhì)逐漸穩(wěn)定, 循環(huán)組養(yǎng)殖池塘內(nèi)的浮游植物種類增多[26]。本實(shí)驗(yàn)中, 分區(qū)組池塘內(nèi)浮游植物種類(32種)高于對(duì)照組(18種), 主要原因可能是分區(qū)組池塘內(nèi)氮磷物質(zhì)轉(zhuǎn)化和釋放加速, 且活性磷含量明顯增加(圖2), N/P更有利于多種浮游植物的生長(zhǎng)。一般情況下養(yǎng)殖水體屬于磷限制水體[27], 而魚—稻循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)由于水稻對(duì)磷的利用率較高[25], 經(jīng)稻田循環(huán)利用后仍屬于磷限制水體, 因此循環(huán)系統(tǒng)養(yǎng)魚池塘內(nèi)浮游植物種類少于對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)中分區(qū)組池塘循環(huán)水流動(dòng)加速了活性磷的轉(zhuǎn)化和釋放, 有利于多種浮游植物發(fā)生。

分區(qū)組浮游植物種類多于對(duì)照組, 且綠藻門種類最多, 表現(xiàn)為綠藻門類>藍(lán)藻門類>硅藻門類>裸藻門類(表1)。一般情況下, 養(yǎng)殖中后期綠藻門類占優(yōu)勢(shì)[25,28]。分區(qū)組池塘內(nèi)藍(lán)藻生物量低于對(duì)照組, 尤其對(duì)照組具有較高比例的顫藻, 而僅在分區(qū)組一口池塘中發(fā)現(xiàn)少量顫藻。在同一地區(qū), 光照與水溫基本相同, 浮游植物群落結(jié)構(gòu)主要決定于營(yíng)養(yǎng)鹽類[27]。浮游植物可以利用系統(tǒng)底部再生的氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽[29], 浮游植物群落結(jié)構(gòu)與磷酸鹽具有密切關(guān)系[14], 浮游植物體內(nèi)氮磷比約為16:1[30]。N/P較大時(shí), 藍(lán)藻易占優(yōu)勢(shì)。N、P均豐富時(shí), 綠藻易占優(yōu)勢(shì)[27]。分區(qū)組N/P范圍為5.77—20.33, 平均為9.92; 而對(duì)照組N/P范圍為10.57—51, 平均為28.01, 因此, 實(shí)驗(yàn)池塘中浮游植物種類變化可能與水體氮磷含量比值具有密切關(guān)系。同時(shí), 分區(qū)組池塘內(nèi)具有較高含量的銀灰平裂藻, 而對(duì)照組池塘內(nèi)未發(fā)現(xiàn)該藻。浮游植物群落結(jié)構(gòu)的生態(tài)指標(biāo)也表明池塘分區(qū)養(yǎng)殖處理對(duì)于蝦塘浮游植物群落組成具有影響。實(shí)驗(yàn)后期, 分區(qū)組池塘水體中綠藻門的優(yōu)勢(shì)度明顯高于對(duì)照組(<0.05)(圖6c)。對(duì)照組藍(lán)藻門類的偽魚腥藻具有最大優(yōu)勢(shì)度, 而分區(qū)組內(nèi)銀灰平裂藻優(yōu)勢(shì)度最大, 分別達(dá)到0.434和0.453(表2), 分區(qū)組池塘內(nèi)藍(lán)藻門優(yōu)勢(shì)種類(銀灰平裂藻、偽魚腥藻)的總優(yōu)勢(shì)度明顯低于對(duì)照組(針晶藍(lán)纖維藻、顫藻、偽魚腥藻)。實(shí)驗(yàn)期間分區(qū)組浮游植物的香農(nóng)多樣性指數(shù)(2.91)略高于對(duì)照組(2.62)(>0.05)。實(shí)驗(yàn)中后期, 2個(gè)處理組浮游植物群落的Margale豐富度指數(shù)均表現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì), 并且分區(qū)組在實(shí)驗(yàn)期間第20 d和第30 d顯著高于對(duì)照組(<0.05)(圖7)。結(jié)果表明, 池塘分區(qū)循環(huán)養(yǎng)殖在提高浮游植物種類多樣性以及豐富度方面具有一定作用。

5 結(jié)論

分池環(huán)聯(lián)養(yǎng)殖模式是將兩種或兩種以上的養(yǎng)殖池塘環(huán)聯(lián)在一起, 使系統(tǒng)間產(chǎn)生互利作用, 達(dá)到高效、高產(chǎn)的目的, 可以避免空間、溶解氧及食物競(jìng)爭(zhēng)等。然而, 國(guó)內(nèi)對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘格局和現(xiàn)狀決定了傳統(tǒng)養(yǎng)殖基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單的環(huán)聯(lián)模式。在對(duì)蝦養(yǎng)殖初期將魚塘中較為穩(wěn)定的水體抽入到對(duì)蝦池塘中以保證水質(zhì)穩(wěn)定; 在養(yǎng)殖中后期, 將池塘中富含顆粒有機(jī)物的水體抽到魚類池塘中, 緩解對(duì)蝦池塘中的有機(jī)物質(zhì)積累,提高了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率; 同時(shí), 減少養(yǎng)殖廢水排放, 有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 該分區(qū)養(yǎng)殖系統(tǒng)對(duì)于改善對(duì)蝦池塘水質(zhì)和浮游植物群落組成具有重要影響。分區(qū)處理可明顯降低懸浮顆粒物質(zhì)含量, 提高水體透明度。池塘水循環(huán)引起的顆粒物減少和水體流動(dòng)也加速了水體中磷的轉(zhuǎn)化與釋放。同時(shí), 分區(qū)循環(huán)處理有利于增加對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘內(nèi)的浮游植物種類, 提高生物多樣性, 改善養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)期間, 魚類混養(yǎng)池塘飼料投喂量較低, 僅投喂少量草魚飼料, 池塘水體中浮游植物生物量較低, 而循環(huán)系統(tǒng)中對(duì)蝦養(yǎng)殖廢水并不能夠支撐整個(gè)魚塘的浮游植物營(yíng)養(yǎng)鹽需求, 因此, 混養(yǎng)魚塘需要投喂一定數(shù)量的植物型飼料以維持整個(gè)魚塘浮游生物的穩(wěn)定。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 混養(yǎng)魚塘與對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘的面積比例較大, 因此兩種池塘的比例需要進(jìn)一步優(yōu)化研究。

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Characteristics of water quality and phytopankton community in the partitioned aquaculture system

LI Junwei1, ZHU Changbo1, XIE Xiaoyong1,*, GUO Yongjian1, CHEN Suwen1, Chang Hua2, ZHANG Ning2, ZENG Lin2, HU Ruiping3

1. Guangdong Provincial Key Laboratory of Fishery Ecology and Environment, Key Laboratory of South China Sea Fishery Resources Exploitation & Utilization of Ministry of Agriculture of China, South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou 510300, China 2.Haida group co., LTD, Guangzhou 511400, China 3. Haiwei aquaculture technology, LTD, Guangzhou 510300, China

The effects of a partitioned aquaculture system on the water quality and phytoplankton were studied using 3 partitioned units and 3 control ponds. The partitioned aquaculture system consisted of shrimp pond and fish pond, and the two ponds were connected by piping and pump. Three other isolated shrimp ponds were designated as the C group, whereas the fish pond was used for the culturing of silver carp, crucian carp, grass carp andand three partitioned aquaculture system were designated as the R group (R). Throughout 4 sampling times (30d), the total particulate matter (TPM) and the particulate organic matter (POM) in the R group were 36%-45% and 15%-20% lower than in the C group. The results suggest that the system can improve the water quality in the shrimp ponds, the PO4–P content of the water column was higher in the R group than in the C group (<0.05), and NH4–N was lower than in the C group (<0.05) late in the experiment. During the experiment, the phytoplankton species in the R group was more than that in the C group, and the trend of the different species in the two groups was Chlorophyta>Cyanophyta>Bacillariphyta>Euglenophyta. The biomass of Cyanobacteria in the R group was less than that in the C group, and there was higher density ofin the C group. At the end of the experiment, the Simpson index of Chlorophyta in the R group was higher than that in the C group (<0.05), and the Shannon index of phytoplankton in the R group was a little more than that in the C group (>0.05). During the experiment, the richness index of phytoplankton in the two groups increased gradually, and the value in the R group was higher than that in the C group on the 20thday and 30thday (<0.05). In the present study, the partitioned aquaculture system could be easily implemented in an aquaculture zone, and its application can reduce the POM and increase the release of PO4–P. The running water and low N/P value may be the main reason for the dominance of Chlorophyta and weakness of Cyanophyta, therefore the partitioned aquaculture system may play an important role in the improvement of the diversity of phytoplankton.

; polyculture; partitioned aquaculture system; phytoplankton

10.14108/j.cnki.1008-8873.2017.06.016

S96

A

1008-8873(2017)06-114-11

2016-10-10;

2016-12-08

廣東省海洋漁業(yè)科技推廣項(xiàng)目(B201601-01＆B201500B04); 中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所) ( 2014ZD01); 廣東省省級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目(2013B090500081＆2013B040500020)

李俊偉(1982—), 男, 河北故城人, 博士, 助理研究員, 從事水產(chǎn)生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)研究, E-mail: lijunwei303@163.com

頡曉勇, 副研究員, 水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)研究, E-mail: xiexiaoyongsh@sina.com