牙鲆和貝類混養(yǎng)池塘中氮、磷收支的研究

高杉,吳立新,姜志強(qiáng),張輝

(1.大連海洋大學(xué)遼寧省水生生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧大連116023;2.遼寧省海洋水產(chǎn)科學(xué)研究院,遼寧大連116023)

牙鲆和貝類混養(yǎng)池塘中氮、磷收支的研究

高杉1、2,吳立新1,姜志強(qiáng)1,張輝1

(1.大連海洋大學(xué)遼寧省水生生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧大連116023;2.遼寧省海洋水產(chǎn)科學(xué)研究院,遼寧大連116023)

對在不同混養(yǎng)(牙鲆Paralichthys olivaceus、縊蟶Sinonovacula constricta、文蛤Meretrix meretrix)模式下的氮、磷收支情況進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:餌料是池塘氮、磷的主要來源,分別占氮總輸入的71.6%～87.1%和磷總輸入的67.0%～79.3%;由海水帶入的氮和磷占氮、磷總輸入的10.9%～14.6%和17.0%～20.2%;在氮、磷支出中,收獲的養(yǎng)殖生物分別占氮、磷總輸入的20.4%～34.1%和15.5%～24.8%,沉積物為氮、磷支出的主要途徑,各占氮、磷總輸入的69.6%～73.4%和86.7%～93.5%;3種模式下對氮、磷的利用率分別為9.8%～31.1%和5.6%～24.3%。本試驗(yàn)中的最佳養(yǎng)殖模式為牙鲆(小規(guī)格魚)-縊蟶(小規(guī)格,高密度),該混養(yǎng)模式產(chǎn)量高,對氮、磷的利用率高,污水排放少。

牙鲆;縊蟶;文蛤;混養(yǎng);氮磷收支;氮磷利用率

在養(yǎng)殖過程中,過量的富含氮、磷的餌料還未被有效利用,就在換水過程中直接排進(jìn)海區(qū),常引起赤潮發(fā)生并產(chǎn)生大量的有毒物質(zhì),造成池塘及沿海地區(qū)的污染[1]。養(yǎng)殖海區(qū)水質(zhì)的惡化,導(dǎo)致病原的滋生和蔓延,致使養(yǎng)殖生物的抵抗能力下降,甚至出現(xiàn)大量死亡,嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)效益。多種類水產(chǎn)動物混養(yǎng)可以提高對餌料的利用率,減少對環(huán)境的負(fù)面影響[2],從而提高養(yǎng)殖生物的產(chǎn)量[3],這對水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。

研究氮、磷的收支可以揭示水體中氮、磷的來源與歸宿,是評價(jià)養(yǎng)殖池塘中營養(yǎng)源的重要性、物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率和養(yǎng)殖污染的有效方法[4-5]。目前國內(nèi)學(xué)者大多研究封閉式水體中的氮、磷收支[6-7],而對非封閉式的大型池塘的氮、磷收支研究并不多見。本試驗(yàn)中,作者研究了池塘中牙鲆-縊蟶-文蛤混養(yǎng)模式(不同規(guī)格與密度)下的氮、磷收支情況,以期為提高氮、磷的利用率和養(yǎng)殖產(chǎn)量以及減少對海區(qū)的污染等措施提供參考資料。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2007年5月至2007年10月在丹東市久昌水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司進(jìn)行。試驗(yàn)用各種規(guī)格牙鲆、縊蟶和文蛤的具體情況見表1。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 共設(shè)計(jì)3個(gè)養(yǎng)殖模式:CG1,采用牙鲆(小規(guī)格魚)-縊蟶(小規(guī)格,高密度)混養(yǎng)模式;CG2,采用牙鲆(中規(guī)格魚)-縊蟶(小規(guī)格,中密度)混養(yǎng)模式;CG3,采用牙鲆(大規(guī)格魚)-縊蟶(大規(guī)格,低密度)-文蛤混養(yǎng)模式(表1)。CG1和CG2養(yǎng)殖模式中各設(shè)置3個(gè)重復(fù),CG3養(yǎng)殖模式中設(shè)置2個(gè)重復(fù)。8個(gè)池塘面積分別為:CG1A 8.87 hm2,CG1B 9.00 hm2, CG1C 8.94 hm2;CG2A 6.86 hm2,CG2B 6.27 hm2,CG2C 6.47 hm2;CG3A 6.60 hm2,CG3B 6.14 hm2。CG1、CG2中蟶灘面積各占池塘總面積的15%;CG3中蟶灘面積占池塘總面積的15%,蛤?yàn)┟娣e占池塘總面積的15%。將縊蟶均勻散布在蟶灘上,將文蛤均勻散布在蛤?yàn)┥稀Ｔ囼?yàn)中所用的牙鲆、縊蟶及文蛤均取自該公司孵化場。試驗(yàn)期間逢半月在大潮時(shí)進(jìn)行換水,每次換水量為1/5,水面保持在1.5 m左右。每天早上投餌(玉筋魚),投餌后檢查殘餌情況。整個(gè)試驗(yàn)期間不施肥。

表1 各養(yǎng)殖模式下的放養(yǎng)情況(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)Tab.1 The stocking patterns in different treatments(Mean±S.D.)

1.2.2 采樣及分析測定 每半個(gè)月在換水后采集水樣,采集時(shí)間為6:00-11:00。用水生-80型采水器分別在池塘進(jìn)水口、中間和出水口采集0.5 m水深處的混合水樣,并取剛換入的海水水樣一并進(jìn)行測量。采用過硫酸鉀同步消化法測定水樣的總磷和總氮[8]。沉積物的采集方法為:試驗(yàn)初于各采樣點(diǎn)放置1個(gè)透孔小筐,每個(gè)小筐中有4個(gè)直徑為8 cm、高9 cm的陶瓷杯子,將小筐水平放置池底,試驗(yàn)結(jié)束后取回全部杯子,杯中沉積物用作分析池塘底質(zhì)中氮和磷的積累。杯子取回后于烘箱中(70℃)烘干,然后用過硫酸鹽消化法測定沉積物中的總磷和總氮[9]。將牙鲆、縊蟶、文蛤及餌料魚(玉筋魚)貯存于冰箱(-20℃)中,測定前于70℃下烘干樣品(將縊蟶、文蛤去殼烘干),用凱氏定氮法測定氮的含量,用釩鉬酸銨比色法測定磷的含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,當(dāng)單因素方差分析(One-way ANOVA)達(dá)顯著差異后(P＜0.05),進(jìn)行Duncan’s多重比較,檢驗(yàn)組間的差異。

氮、磷利用率的計(jì)算公式如下:

2 結(jié)果與分析

2.1 各試驗(yàn)組的收獲情況

從表2可見:3種模式下牙鲆的成活率差異不顯著(P＞0.05),CG1模式中凈產(chǎn)量顯著高于CG2與CG3模式(P＜0.05),CG2與CG3模式之間差異不顯著(P＞0.05);縊蟶的成活率各模式之間差異均極顯著(P＜0.01),大小依次為CG3＞CG1＞CG2,縊蟶的凈產(chǎn)量3種模式間差異均極顯著(P＜0.01),大小依次為CG1＞CG3＞CG2;文蛤的成活率為49.20%左右,凈產(chǎn)量為4 642.78 kg/hm。

表2 各模式下養(yǎng)殖動物的收獲情況(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)Tab.2 The harvesting of animals in different treatments(Mean±S.D.)

2.2 放養(yǎng)和收獲的養(yǎng)殖生物及投放餌料的干重和氮、磷含量

牙鲆在試驗(yàn)結(jié)束后干物質(zhì)中的氮含量有所增加,而磷含量則減少;收獲的縊蟶干物質(zhì)中氮、磷含量均增加較大;收獲的文蛤干物質(zhì)中氮含量有少量增加,磷含量則變化不大(表3)。

表3 餌料及放養(yǎng)、收獲的養(yǎng)殖生物中干物質(zhì)和氮、磷的含量(干重)Tab.3 Contents of dry matter,N,and P in feed,and stocked and harvested species in the experiment(dry matter)

2.3 沉積物干物質(zhì)中的氮、磷含量

從表4可見,試驗(yàn)結(jié)束時(shí)各池塘所積累的沉積物干物質(zhì)的氮、磷含量差別不大。

表4 試驗(yàn)結(jié)束時(shí)各養(yǎng)殖模式下積累的沉積物(干物質(zhì))中氮和磷的含量Tab.4 The contents(dry matter)of N and P in the sediments in the ponds at the end of the experiment

2.4 各混養(yǎng)模式下池塘中的氮、磷收支

從表5可見,3種模式下池塘中氮、磷的總輸入分別為:CG1,氮總輸入為(1 642.46±117.48) kg,磷總輸入為(194.83±12.42)kg;CG2,氮總輸入為(1 817.77±63.24)kg,磷總輸入為(211.26±6.82)kg;CG3,氮總輸入為(1 542.12 ±50.20)kg,磷總輸入為(177.71±5.84)kg。投入的餌料是池塘中氮和磷的主要輸入,分別占氮總輸入的71.6%～87.1%和磷總輸入的67.0%～79.3%;其次為注入海水和養(yǎng)殖的生物,由海水帶入的氮和磷占氮、磷總輸入的10.9%～14.6%和17.0%～20.2%。由于CG1模式中牙鲆的規(guī)格太小,因此它對氮、磷的總輸入貢獻(xiàn)較小,而CG2及CG3模式中牙鲆的規(guī)格較大,其對氮、磷總輸入的貢獻(xiàn)較大。CG1模式中,氮、磷的輸入由大到小均為餌料＞注水＞初始水層;而CG2和CG3模式中,氮的輸入由大到小為餌料＞養(yǎng)殖生物＞注水,磷的輸入由大到小為餌料＞注水＞養(yǎng)殖生物。

由表6可見,各養(yǎng)殖模式下池塘中氮、磷的輸出分別為:CG1,氮總輸出為(1 956.02±131.11) kg,磷總輸出為(270.03±29.04)kg;CG2,氮總輸出為(1 982.83±173.76)kg,磷總輸出為(289.99±20.08)kg;CG3,氮總輸出為(1 806.35±118.29)kg,磷總輸出為(247.33± 13.34)kg。各模式下氮、磷的支出主要是在沉積物中,占氮總輸入的69.6%～73.4%,占磷總輸入的86.7%～93.5%;其次為收獲的養(yǎng)殖生物和排出的污水,池塘中積累的氮、磷含量占氮、磷輸出的比例不大。

2.5 不同混養(yǎng)模式下氮、磷利用率的比較

從圖1可見,各混養(yǎng)模式下的氮、磷利用率由高至低均為CG1＞CG3＞CG2,各模式之間的差異顯著(P＜0.05)。

2.6 各模式下排向海區(qū)的養(yǎng)殖污水中總氮和總磷的含量

各模式下排向海區(qū)的污水中氮含量,CG1和CG3模式之間差異不顯著(P＞0.05),均顯著低于CG2模式;排向海區(qū)的污水中磷的含量,CG1模式顯著低于CG2模式,但這兩種模式均與CG3模式差異不顯著(表7)。

表5 不同模式下氮、磷的輸入(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)Tab.5 The inputs of N and P in different treatments during the experiment(Mean±S.D.)kg

表6 不同模式下氮、磷的輸出(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)Tab.6 The outputs of N and P in different treatments during the experiment(Mean±S.D.)kg

圖1 不同混養(yǎng)模式的氮、磷利用率的比較Fig.1 Comparison of N and P utilization efficiencies in different treatments

表7 各模式下排向海區(qū)的養(yǎng)殖污水中總氮和總磷的含量Tab.7 The TN and TP levels in the effluent to the coastal waters in different treatmentsμg/L

3 討論

3.1 不同收支組分在氮、磷收支中的比例

研究表明,池塘養(yǎng)殖中餌料和肥料是氮和磷輸入的主要方面。如在半精養(yǎng)的斑節(jié)對蝦養(yǎng)殖中,餌料和肥料占氮、磷總投入的95%和71%[10];在半精養(yǎng)的斑點(diǎn)叉尾鮰養(yǎng)殖中,餌料占氮、磷總輸入的92.1%和96.0%[11];在羅非魚的粗放式養(yǎng)殖中,肥料占氮總輸入的92.0%～94.0%,占磷總輸入的93.0%～95.0%[12]。本試驗(yàn)期間沒有施肥,餌料分別占氮、磷總輸入的71.6%～87.1%和67.0%～79.3%,與前述的研究相比差別不大。

本試驗(yàn)中,沉積物中氮和磷的含量分別占氮、磷總輸入的69.6%～73.4%和86.7%～93.5%,為氮、磷支出的主要項(xiàng)目。楊逸萍等[13]的研究表明,精養(yǎng)蝦池中底泥氮的支出占氮總輸入的62%～68%;齊振雄等[7]的研究表明,池塘中沉積物氮、磷含量分別占總輸入的19.4%～64.6%和21.7%～95.9%。這與本試驗(yàn)結(jié)果相似。但有的研究結(jié)果與本試驗(yàn)結(jié)果不同,如氮、磷的沉積分別占氮、磷總輸入的30.6%和83.7%[10]及70%和35%～40%[12]。各養(yǎng)殖模式下,排向海區(qū)的污水中氮、磷含量分別占氮總輸入的16.7%、15.3%及13.5%和磷總輸入的26.2%、28.2%及28.7%,這些富含氮、磷的污水會使附近海域水體富營養(yǎng)化,嚴(yán)重的將導(dǎo)致水域生物大面積的死亡[14-15]。

本試驗(yàn)中,池塘中的氮、磷均為收不抵支。這是由于有一些氮、磷的來源沒有計(jì)算在內(nèi)。如試驗(yàn)池塘均為土池,并且就在土質(zhì)道路的旁邊,試驗(yàn)期間經(jīng)常刮風(fēng),風(fēng)將大量的塵土帶入池塘中,成為一些氮和磷的來源。另外,試驗(yàn)期間恰逢雨季,雨水也是潛在的氮和磷的來源。有研究表明,水體中的異形孢藍(lán)藻的固氮作用常是氮收入的組成部分,有時(shí)能夠達(dá)到很大比例[16]。本試驗(yàn)期間,藍(lán)藻含量很少,因而沒有考慮水層的固氮作用,但仍然有些藍(lán)藻會通過固氮作用成為氮源。試驗(yàn)收集的沉積物可能會有牙鲆運(yùn)動時(shí)帶入的底泥,導(dǎo)致支出偏高。

3.2 氮和磷利用率

以往研究表明,養(yǎng)魚池塘的氮、磷利用率分別為18.0%～24.7%和16.0%～28.9%[11-12],精養(yǎng)的對蝦池中氮和磷的利用率大致為22%～37%和14%～24%[17],這與本試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。本試驗(yàn)中,各養(yǎng)殖模式下的氮、磷利用率分別為:CG1為(31.1±2.7)%、(24.3±2.1)%;CG2為(9.8 ±0.2)%、(5.6±0.1)%;CG3為(20.0±7.4)%、(11.2±3.8)%,濾食性貝類通過濾食水體中大量的浮游植物和有機(jī)顆粒,從而提高對初級生產(chǎn)力和殘餌的利用率。因此,在養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中適宜投放一些濾食性貝類,不但可以提高對氮、磷的利用率,經(jīng)濟(jì)效益也隨之提高。

3.3 適宜的混養(yǎng)模式

濾食性動物,如扇貝、牡蠣等主要利用水體中懸浮的顆粒物質(zhì)[18],它們通過水流過濾大量水體來攝食其中的浮游植物和有機(jī)顆粒,可以改善水質(zhì)。但濾食性動物的放養(yǎng)密度過大,則會排出大量的糞便及其它排泄物,也會造成養(yǎng)殖的污染,因此只有確定適宜的放養(yǎng)密度,才會達(dá)到減緩系統(tǒng)有機(jī)負(fù)荷的目的。本試驗(yàn)中,CG1及CG2模式中采用同樣規(guī)格的縊蟶和不同密度的放養(yǎng)模式,結(jié)果表明,CG1模式中縊蟶的成活率及產(chǎn)量均明顯高于CG2模式。在污水排放方面,CG1模式也為減污效果最佳的養(yǎng)殖模式,說明CG1模式中縊蟶的密度適宜。CG3模式中縊蟶的成活率顯著高于其它兩組模式(P＜0.05),表明放養(yǎng)較大規(guī)格的縊蟶苗會有較高的成活率。CG3模式中文蛤的放養(yǎng)能增加池塘中物種的多樣性,這不僅可以改善池塘的水質(zhì)狀況,還可以提高對各種營養(yǎng)物的利用率[19-20]。本試驗(yàn)中,CG3模式中對氮、磷的利用率和產(chǎn)量均不及CG1模式,污水排放量也略高于CG1模式,這可能與縊蟶的投放密度太小有關(guān)。在牙鲆的凈產(chǎn)量方面,CG1模式也顯著高于CG2和CG3模式。因此,CG1模式是高產(chǎn)量、高氮、磷利用率及低污水排放的最佳混養(yǎng)模式。

本試驗(yàn)研究結(jié)果表明,不同的混養(yǎng)模式下,池塘中氮、磷的收支情況并不相同。采用合理的混養(yǎng)比例,不僅可以大大提高對氮、磷的利用率,還可以降低對外部沿海的污染。因此,利用混養(yǎng)模式可以大大減少餌料的浪費(fèi),降低成本。另外,采用混養(yǎng)模式不僅具有一定的經(jīng)濟(jì)效益,而且還有一定的生態(tài)學(xué)意義。關(guān)于牙鲆-縊蟶-文蛤的混養(yǎng)模式尚未見報(bào)道,本試驗(yàn)中僅對適宜中國北方沿海地區(qū)的牙鲆-縊蟶-文蛤的混養(yǎng)模式進(jìn)行了一些初步研究,得出適宜的混養(yǎng)模式。在今后的工作中,將會在這方面開展更多的研究,以確定牙鲆和貝類最合理的混養(yǎng)模式,實(shí)現(xiàn)牙鲆養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

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Nitrogen and phosphorus budgets in a pond with polyculture of Japanese flounder with shellfish

GAO Shan1,2,WU Li-xin1,JIANG Zhi-qiang1,ZHANG Hui1
(1.Key Laboratory of Hydrobiology in Liaoning Province,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China; 2.Liaoning Ocean and Fisheries Science Research Institute,Dalian 116023,China)

The nitrogen and phosphorus budgets were studied in ponds with different polyculture patterns of Japanese flounder(Paralichthys olivaceus)with constricted tagelus(Sinonovacula constricta)or clam(Meretrix meretrix).Results showed that the feed was the main nitrogen(accounting for 71.6%-87.1%)and phosphorus (67.0%-79.3%)input in the ponds while the marine water supply provided 10.9%-14.6%of nitrogen inputs and 17.0%-20.2%of total phosphorus inputs.In the output items,the biomass harvested comprised 20.4%-34.1%of total nitrogen and 15.5%-24.8%of total phosphorus in the polyculture.There was 69.6%-73.4%of nitrogen and 86.7%-93.5%of phosphorus in the sediments,with the nitrogen utilization efficiency of 9.8%-31.1%and the phosphorus utilization efficiency of 5.6%-24.3%.The polyculture of Japanese flounder(small size)and constricted tagelus(small size;high stocking density)was found to be the optimal polyculture with high yield,high production efficiency of nitrogen and phosphorus and the less effluents.

Paralichthys olivaceus;Sinonovacula constricta;Meretrix meretrix;polyculture;nitrogen and phosphorus budget;utilization efficiency of nitrogen and phosphorus

2095-1388(2011)03-0203-06

S967.4

A

2010-07-12

國家科技部“十一五”支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2006BAD09A01);遼寧省教育廳高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(20060180);遼寧省高等學(xué)校優(yōu)秀人才支持計(jì)劃項(xiàng)目(RC-05-10);大連市優(yōu)秀青年人才基金資助項(xiàng)目(大科技發(fā)[2004]166號)

高杉(1983-),男,碩士,助理研究員。E-mail:amy1006@sohu.com

吳立新(1966-),男,教授。E-mail:wulixin-dlfu@163.com