人工餌料對主養(yǎng)黃顙魚和主養(yǎng)草魚池塘沉降顆粒有機質貢獻的同位素示蹤

皮 坤 張 敏 李庚辰 熊 鷹 李 娟 李保民

(華中農業(yè)大學水產學院, 淡水水產健康養(yǎng)殖湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心, 武漢 430070)

人工餌料對主養(yǎng)黃顙魚和主養(yǎng)草魚池塘沉降顆粒有機質貢獻的同位素示蹤

皮 坤 張 敏 李庚辰 熊 鷹 李 娟 李保民

(華中農業(yè)大學水產學院, 淡水水產健康養(yǎng)殖湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心, 武漢 430070)

研究假定池塘中沉降顆粒有機質主要來自殘餌、糞便和懸浮顆粒物三種的混合, 利用碳氮穩(wěn)定性同位素示蹤技術對主養(yǎng)草魚(Ctenopharyngodon idellus)和主養(yǎng)黃顙魚(Pelteobaggrus fulvidraco)池塘沉降顆粒中人為有機質(殘餌)來源進行定量研究, 同時分析了不同主養(yǎng)模式池塘沉降顆粒中碳氮營養(yǎng)物質的變化特征。結果表明: 兩種主養(yǎng)模式池塘沉降顆粒中總氮(Total nitrogen, TN)、總碳(Total carbon, TC)、總有機碳(Total organic carbon, TOC)以及總有機氮(Total organic nitrogen, TON)都呈現(xiàn)出從養(yǎng)殖初期到末期逐漸降低的趨勢;并且主養(yǎng)黃顙魚池塘顆粒沉降物中TN、TC、TON和TOC含量均顯著高于主養(yǎng)草魚池塘。主養(yǎng)黃顙魚池塘沉降顆粒有機質碳氮穩(wěn)定性同位素(δ13C和δ15N)平均值分別為–25.3‰和6.2‰; 主養(yǎng)草魚池塘沉降顆粒有機質δ13C和δ15N的平均值分別為–25.4‰和5.9‰。利用同位素混合模型計算出兩種主養(yǎng)模式池塘沉降顆粒中人為有機質(殘餌)貢獻率分別為15.6%—35.4%(主養(yǎng)黃顙魚池塘)和30.1%—70.1%(主養(yǎng)草魚池塘), 統(tǒng)計分析結果表明, 兩種主養(yǎng)模式池塘從養(yǎng)殖初期到末期沉降顆粒中餌料貢獻率均顯著降低(主養(yǎng)黃顙魚池塘: r=–0.537, P ＜0.05; 主養(yǎng)草魚池塘: r= –0.800, P＜0.01)。

草魚; 黃顙魚; 混養(yǎng); 有機質; 沉降顆粒; 穩(wěn)定性同位素

高密度、集約化的養(yǎng)殖方式已成為中國淡水漁業(yè)支柱產業(yè)之一[1], 這種養(yǎng)殖方式創(chuàng)造了巨大經濟產值和社會效益的同時也對環(huán)境造成了巨大的負面影響[2,3]。淡水池塘養(yǎng)殖是一種受人為調控影響較大的營養(yǎng)型養(yǎng)殖系統(tǒng), 高密度的投餌養(yǎng)殖方式導致殘餌、糞便、排泄物等在池塘底部大量積累, 導致池塘水體的有機污染和富營養(yǎng)化[4—6]。尤其是殘餌的積累, 一方面增加了養(yǎng)殖成本, 另一方面加重了水體的污染壓力, 從而引起病原菌滋生, 養(yǎng)殖動物疾病暴發(fā)[7]。

在不同來源的有機質中, 其化學組成成分和穩(wěn)定性同位素組成特征會存在差異[8,9], 通過利用有機質化學組成成分和穩(wěn)定性同位素地球化學特征來定量化推斷沉積物中有機質的來源是當今水域生態(tài)研究的熱點之一[10—12], 如Mangaliso等利用碳氮穩(wěn)定性同位素示蹤水產養(yǎng)殖產生有機質的擴散范圍[13], Sarà等利用碳氮穩(wěn)定性同位素研究水產養(yǎng)殖污染物對沉降顆粒和沉積物的影響[14]。目前對淡水池塘的研究多集中在利用沉積物的化學指標、生物指標來定性描述養(yǎng)殖對沉積環(huán)境的影響[15,16], 缺少定量化的研究。殘餌是淡水養(yǎng)殖過程中外源有機質的主要輸入源, 本研究通過對主養(yǎng)黃顙魚與主養(yǎng)草魚池塘沉降顆粒碳氮營養(yǎng)物質的含量以及有機物質碳氮穩(wěn)定性同位素組成特征的研究, 定量評估人為有機物質(殘餌)在兩種養(yǎng)殖模式沉降顆粒中所占的比重,進而為達到有效控制池塘自身污染和改良污染池塘的目的, 為淡水養(yǎng)殖產業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展提供理論證據。

1 材料與方法

1.1 實驗設計

本研究于2012年4—10月在荊州市公安縣崇湖漁場東北湖分場華中農業(yè)大學科研教學試驗基地進行。每一種養(yǎng)殖模式設置3個重復: 選取主養(yǎng)草魚和主養(yǎng)黃顙魚的池塘各三口, 池塘面積均為6667 m2, 水深1.5—2.3 m, 魚苗投放如表1。實驗池塘采用半封閉式養(yǎng)殖, 主養(yǎng)草魚池塘投喂海大牌草魚膨化飼料,主養(yǎng)黃顙魚池塘投喂海大牌黃顙魚配合飼料; 兩種主養(yǎng)模式池塘中配合飼料投喂量約為魚總重量的 3%—5%養(yǎng)殖過程中每一種養(yǎng)殖模式統(tǒng)一補水和換水。

1.2 采樣與分析分法

樣品采集時間為 4—10月的每月中旬左右, 沉降顆粒的采集是采用沉降顆粒收集裝置(圖 1所示, h=35 cm, d=11 cm)進行, 每一口池塘選擇5個沉降顆粒采樣點(分別位于池塘對角線的等分點處), 放置72h后回收, 回收時靜置2h后小心棄去上層多余的清液, 取下樣品管, 在60℃下烘干至恒重后研磨,置于干燥器中保存?zhèn)溆谩诔两殿w粒采樣點采集上中下水層混合水樣200 mL, 使用預先在450℃下灼燒 4h左右除去有機碳的玻璃纖維濾膜(Whatman GF/F, 直徑47 mm, 孔徑0.7 μm)抽濾收集懸浮顆粒物, 濾膜冷凍保存。用彼得森采泥器在上述沉降顆粒的采樣點處采集表層沉積物樣品, 同樣在60℃下烘干、研磨、過篩并保存。本研究中收集魚后腸腸含物作為魚類的糞便, 同時收集兩種養(yǎng)殖模式投喂的飼料, 在 60℃下烘干、研磨、封口袋封裝后保存于干燥器中。

沉降顆粒、懸浮顆粒物、沉積物和飼料中總氮(Total nitrogen, TN)、總碳(Total carbon, TC)采用Thermo Flash 2000元素分析儀進行測定; 沉降顆粒和懸浮顆粒中總有機碳(Total organic carbon, TOC)、總有機氮(Total organic nitrogen, TON)和碳氮穩(wěn)定性同位素分析先用足量1 mol/L HCl 浸泡淋洗24h, 除去可能存在的無機碳, 然后用蒸餾水淋洗至水呈中性, 再將其置于 60℃下烘干至恒重[17]。最后, 處理過的樣品中TOC和TON采用Thermo Flash 2000元素分析儀進行測定; 沉降顆粒、懸浮顆粒、沉積物和飼料中碳氮穩(wěn)定性同位素比用穩(wěn)定性同位素比質譜儀IRMS (Thermo-MAT253)[18]進行測定。樣品中碳、氮穩(wěn)定性同位素以 δ值的形式給出, 計算公式為δX=[(R待測樣品/R標準物質) –1] ×103, 其中X為13C或15N; R為13C/12C或15N/14N。碳氮穩(wěn)定同位素值分別以相對于國際標準的PDB和大氣氮的δ值報道。每測定10個樣品插入1個標準樣品, 并隨機挑選1—2個樣品進行復測。樣品δ13C和δ15N重視精度為±0.3‰。

采用SPSS 17.0軟件進行數據統(tǒng)計分析。針對樣品中TN、TC、TON、TOC以及δ13C、δ15N做時間序列的相關性分析。通過t檢驗(平均值成對二樣本分析)比較單個月份內不同養(yǎng)殖模式間的差異,方差分析前先進行正態(tài)分布和方差齊性檢驗。以P＜0.05作為差異顯著水平。本研究利用碳氮穩(wěn)定性同位素混合模型對沉降顆粒中人為有機質來源進行了初步定量估算。假定池塘中沉降顆粒有機質主要來自殘餌、糞便和懸浮顆粒物(Particulate organic matter, POM)三種的混合, 則人為有機質(殘餌)輸入貢獻率可用碳穩(wěn)定性同位素質量平衡混合模型[19]計算:式中: 下標X、Y、Z和M分別為飼料、糞便、POM和沉降顆粒, f為每種物質在沉降顆粒中占的百分比, δ13C、δ15N代表每一種物質的穩(wěn)定性碳氮同位素比值。

圖1 沉降顆粒收集裝置示意圖Fig. 1 Collected trap of sedimentary particle

2 結果

2.1 兩種主養(yǎng)模式池塘中沉降顆粒碳氮營養(yǎng)含量的季節(jié)變化特征

沉降顆粒中TN、TC、TOC以及TON都呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化(圖2)。主養(yǎng)黃顙池塘TOC含量變化為4.86—7.14 mg/g, 均值為5.82 mg/g; TON含量變化為0.59—0.90 mg/g, 均值為0.72 mg/g; TC含量變化為5.42—8.57 mg/g, 均值為6.86 mg/g; TN含量變化在0.66—1.13 mg/g, 均值為0.83 mg/g。時間序列的相關性統(tǒng)計分析結果表明: 主養(yǎng)黃顙魚池塘沉降顆粒中TN (r= –0.80, P＜0.05), TC (r= –0.79, P＜0.05), TON (r= –0.74, P＜0.05)與TOC (r= –0.65, P＜0.05)均隨著養(yǎng)殖時間的推移, 其含量有顯著下降趨勢。主養(yǎng)草魚池塘TOC含量變化在2.53—5.45 mg/g, 均值為3.90 mg/g; TON含量變化在0.40—0.62 mg/g, 均值為0.52 mg/g; TC含量變化在3.09—7.19 mg/g, 均值為4.98 mg/g; TN含量變化在0.35—0.86 mg/g, 均值為0.58 mg/g。時間序列相關性統(tǒng)計分析結果表明,主養(yǎng)草魚池塘沉降顆粒中TN (r= –0.93, P＜0.05), TC (r= –0.96, P＜0.05), TON (r= –0.95, P＜0.05)與TOC (r= –0.97, P＜0.05)均隨著養(yǎng)殖時間的推移, 其含量有顯著下降趨勢。此外, 主養(yǎng)黃顙魚池塘沉降顆粒中TN、TC、TON和TOC含量均顯著高于主養(yǎng)草魚池塘(df=30, tTN=11.3, P＜0.01; tTC=9.2, P＜0.01; tTON= 10.3, P＜0.01; tTOC=8.6, P＜0.01)。

本研究對兩種主養(yǎng)模式中的沉積物、飼料、懸浮顆粒中TN、TC、TOC以及TON含量測定如表2, 主養(yǎng)黃顙魚模式中沉積物、飼料、懸浮顆粒中TN、TC、TOC以及TON含量均大于主養(yǎng)草魚池塘。

2.2 兩種主養(yǎng)模式池塘中沉降顆粒碳氮穩(wěn)定同位素含量的季節(jié)變化特征

如圖3所示, 主養(yǎng)黃顙魚池塘沉降顆粒有機質δ15N值的變化范圍是5.0‰—6.9‰, 平均值為6.2‰, δ13C值的變化范圍是–26‰— –24.2‰, 平均值為–25.3‰; 主養(yǎng)草魚池塘沉降顆粒有機質δ15N值的變化范圍是 4.5‰—6.5‰, 平均值為 5.9‰, δ13C值的變化范圍是–26.5‰— –24.5‰, 平均值為–25.4‰。時間序列相關性統(tǒng)計結果顯示兩種主養(yǎng)模式中沉降顆粒碳氮穩(wěn)定性同位素含量無顯著的季節(jié)變化特征(r草δ15N=0.31, P＞0.05; r草δ13C=0.63, P＞0.05; r黃δ15N=0.11, P＞0.05; r黃δ13C=0.45, P＞0.05); 兩種模式中沉降顆粒有機質δ15N值的變化與δ13C值的變化均顯著正相關:主養(yǎng)黃顙魚池塘沉降顆粒δ15N值與δ13C值顯著正相關(r=0.462, P＜0.05); 主養(yǎng)草魚池塘沉降顆粒 δ15N值與δ13C值顯著正相關(r=0.537, P＜0.05)。此外, 兩種主養(yǎng)池塘沉降顆粒中δ15N值與δ13C值沒有顯著差別(df=30, tδ15N=1.1, P＞0.05; tδ13C=0.6, P＞0.05)。

表2 顆粒沉降物主要物質來源碳氮含量特征Tab. 2 Concentrations of carbon and nitrogen of sedimentary particle in two aquaculture models

圖2 兩種養(yǎng)殖模式中沉降顆粒碳氮營養(yǎng)含量的季節(jié)變化特征(圖中數據為平均值, 誤差線為標準差線)Fig. 2 Temporal variations of carbon and nitrogen concentrations of sedimentary particle in two aquaculture models(Values are means, error bars reflect standard deviation)

圖3 兩種主養(yǎng)模式池塘中沉降顆粒穩(wěn)定碳氮同位素含量的季節(jié)變化特征(圖中數據為平均值, 誤差線為標準差線)Fig. 3 Temporal variations of stable carbon and nitrogen isotope of sedimentary particle in two aquaculture models (Values are means, error bars reflect standard deviation)

2.3 沉降顆粒物中碳氮比值變化以及與穩(wěn)定碳氮同位素的相關性

如圖 4所示, 主養(yǎng)黃顙魚池塘沉降顆粒有機質C/N比值的變化范圍是 5.0—8.1, 平均值為 7.1; 主養(yǎng)草魚池塘沉降顆粒有機質C/N比值的變化范圍是6.1—7.8, 平均值為 7.0。統(tǒng)計結果顯示兩種主養(yǎng)模式中沉降顆粒中 C/N 比值沒有顯著差異(df=30, t=0.1, P＞0.05)。

如圖 5所示, 主養(yǎng)黃顙魚池塘沉降顆粒中氮穩(wěn)定同位素與 C/N比值之間存在顯著的正相關關系(r=0.128, P＜0.05), 碳穩(wěn)定性同位素與C/N比值之間存在不顯著的負相關關系(r= –0.063, P＞0.05)。主養(yǎng)草魚池塘沉降顆粒中氮穩(wěn)定性同位素與C/N比值之間存在顯著的負相關關系(r= –0.292, P＜0.01), 碳穩(wěn)定性同位素與C/N比值之間存在顯著的負相關關系(r= –0.218, P＜0.01)。

圖 4 兩種主養(yǎng)模式中沉降顆粒中碳氮比含量的季節(jié)變化(圖中數據為平均值, 誤差線為標準差線)Fig. 4 The temporal variation of the ratios of carbon to nitrogen of sedimentary particle in two aquaculture models (Values are means, error bars reflect standard deviation)

2.4 沉降顆粒中有機質來源分析

本研究利用碳氮穩(wěn)定性同位素混合模型計算出兩種主養(yǎng)模式池塘沉降顆粒中人為有機質(殘餌)貢獻率的計算結果為(圖6): 主養(yǎng)黃顙魚沉降顆粒人為有機質(殘餌)貢獻率為 15.6%—35.4%, 隨著養(yǎng)殖時間的推移餌料貢獻率逐漸降低(r= –0.537, P＜0.05)。主養(yǎng)草魚沉降顆粒人為有機質(殘餌)貢獻率為30.1%—70.1%, 隨著養(yǎng)殖時間的推移餌料貢獻率逐漸降低(r= –0.800, P＜0.01)。

3 討論

圖5 兩種主養(yǎng)模式中沉降顆粒中穩(wěn)定碳氮同位素與C/N相關關系Fig. 5 Relationship between stable carbon and nitrogen isotope and C/N ratio of sedimentary particle in two aquaculture models

3.1 沉降顆粒中TN、TC、TON和TOC含量變化

沉降顆粒是指在水體范圍內發(fā)生的物理、化學及生物學過程所產生的沉降物, 而沉降是養(yǎng)殖水體物質循環(huán)的重要特征, 主要包括浮游植物、浮游動物、魚類排泄物、殘餌和再懸浮的底泥等[20]。淡水池塘養(yǎng)殖為受人為因素影響較大的小型生態(tài)系統(tǒng),自身調節(jié)能力較差, 內部群落結構簡單, 加之水生動物攝食運動及風力混合運動的作用造成沉降顆粒沉積量波動較大[21—23]。本研究中兩種養(yǎng)殖模式池塘沉降顆粒中的TN、TC、TON和TOC含量均隨著養(yǎng)殖時間的推移呈顯著下降趨勢, 可能的原因為沉降顆粒中殘餌數量、浮游生物數量減少, 同時風力和魚類活動增強引起底泥再懸浮, 造成沉積顆粒中無機物含量增高而有機物含量下降。與趙文等在研究刺參養(yǎng)殖池塘以及鹽堿池塘中顆粒懸浮物結構及其沉積作用的實驗結果相符合[24]。主養(yǎng)黃顙魚沉降顆粒中TON占到TN的71%—98%, TOC占到TC的63%— 94%; 主養(yǎng)草魚沉降顆粒中TON占到TN的70%— 95%, TOC占到TC的74%—94%。這一結果表明兩種主養(yǎng)模式沉降顆粒中主成分為有機質, 同時這兩種主養(yǎng)模式中有機物質的含量略高于對蝦養(yǎng)殖池塘中總懸浮顆粒物中顆粒有機物所占比例62%[24], 略高于刺參養(yǎng)殖懸浮顆粒中有機質所占比例69.13%[23], 可能原因是水深、魚種的放養(yǎng)量、投飼、生活習性和施肥數量不同導致等。在本研究中主養(yǎng)黃顙魚沉降顆粒中TN、TC、TON和TOC含量均高于主養(yǎng)草魚, 由于沉降顆粒的來源主要包括浮游植物、浮游動物、魚類排泄物、殘餌和塵埃泥沙等[25,26],而主養(yǎng)黃顙魚池塘所用飼料、沉積物、懸浮顆粒中TN和TC含量均高于主養(yǎng)草魚池塘, 這可能是引起主養(yǎng)黃顙魚池塘沉降顆粒中TN、TC、TON和TOC均高于主養(yǎng)草魚池塘的主要原因。

圖 6 兩種主養(yǎng)模式沉降顆粒中有機質人為輸入貢獻率的變化(圖中數據為平均值, 誤差線為標準差線)Fig. 6 The contribution of anthropogenic input to sedimentary particle in two aquaculture models(Values are means, error bars reflect standard deviation)

3.2 沉降顆粒碳氮穩(wěn)定性同位素含量的季節(jié)變化特征

不同來源的有機質中C/N比值具有明顯的差異, C/N比值也常被用來指示有機質的潛在輸入源[27]。在本研究中兩種主養(yǎng)模式中沉降顆粒中C/N比值沒有明顯的季節(jié)變化, 同時兩者間沒有顯著差異, C/N比值在 6月、7月較高, 可能受外源輸入影響較大,或有機質降解過程中含氮蛋白的優(yōu)先降解釋放[28]。與C/N比值相比較, 碳氮穩(wěn)定性同位素在有機質溯源定量分析研究中更具有準確性[29—32]。兩種主養(yǎng)模式中沉降顆粒δ15N出現(xiàn)季節(jié)性波動變化沒有明顯規(guī)律, 是因為由于氮的硝化作用、反硝化作用、同化作用和異化作用引起氮同位素的分餾反饋在氮同位素的組成上, 同時沉積顆粒越細, 穩(wěn)定氮同位素比值就越高, 底棲藻類含量越高, 穩(wěn)定氮同位素相對較高, 人為氮污染源的輸入對穩(wěn)定氮同位素的組成存在一定的改造作用[33]。主養(yǎng)黃顙魚池塘沉降顆粒有機質δ13C值的變化范圍是–26‰— –24.2‰, 平均值為–25.3‰; 主養(yǎng)草魚池塘沉降顆粒有機質δ13C值的變化范圍略大于主養(yǎng)黃顙魚池塘, 為–26.5‰—–24.5‰, 平均值為–25.4‰。

碳穩(wěn)定性同位素的時空變異特征是多種因素耦合作用的結果, 研究發(fā)現(xiàn)沉積物粒徑和底棲藻類對碳穩(wěn)定性同位素影響不容忽視, 底棲藻類含量越多和沉積顆粒越粗, 穩(wěn)定碳同位素值相對較高[34], 同時人為碳源的輸入對穩(wěn)定碳同位素的組成也存在一定影響。本研究中兩種主養(yǎng)模式沉降顆粒中δ13C的值分別在5月、6月(主養(yǎng)黃顙魚)和9月、10月(主養(yǎng)草魚)有較大值, 可能受外源輸入影響較大, 且隨著溫度升高同位素分餾降低, 或初級季節(jié)性生產力增大[35,36]; 養(yǎng)殖中期δ13C比值減小, 可能由于有機質分解導致碳同位素分餾效應增加, 導致δ13C比值降低, 或水體中溶解性無機碳濃度降低[28]。假如, C/N比值能嚴格體現(xiàn)受有機質輸入源的影響, 則碳穩(wěn)定性同位素應該與C/N比值有較理想的負相關關系[37], 兩種主養(yǎng)模式沉降顆粒中碳穩(wěn)定性同位素與C/N比值之間存在較理想的負相關關系, 說明該研究中兩種養(yǎng)殖模式外源有機質輸入的同源性, 均主要受到投喂餌料的影響。本研究對象為群落結構較簡單, 人為控制力度大的池塘養(yǎng)殖系統(tǒng), δ13C和δ15N 在季節(jié)上的波動性, 反映出兩種主養(yǎng)模式池塘在養(yǎng)殖過程中受到人為干擾控制以及系統(tǒng)內部自身生物群落結構變化的影響。

3.3 沉降顆粒中有機質來源分析

穩(wěn)定性同位素技術是現(xiàn)代生態(tài)學研究中一門新興技術, 在生態(tài)學研究的諸多領域中展現(xiàn)了廣闊的應用前景[37], 大量研究表明碳氮穩(wěn)定性同位素可以用來示蹤不同物源的貢獻[38—40], Ye等首次利用δ13C定量化報道了養(yǎng)殖源有機碳對沉積物總有機碳的貢獻[41]; Yamada等利用穩(wěn)定同位素技術評估了網箱養(yǎng)殖對沉積環(huán)境的影響[42]。

兩種主養(yǎng)模式池塘從養(yǎng)殖初期到末期沉降顆粒中餌料貢獻率均顯著降低(主養(yǎng)黃顙魚池塘: r=–0.537, P＜0.05; 主養(yǎng)草魚池塘: r= –0.800, P＜0.01),同時主養(yǎng)草魚池塘殘餌在沉降顆粒中的貢獻率顯著高于主養(yǎng)黃顙魚池塘。這主要是由于養(yǎng)殖過程中養(yǎng)殖管理方式和水體系統(tǒng)內生物綜合作用結果, 其中養(yǎng)殖管理方式包括投喂飼料顆粒大小的選擇和調整,合理的投飼頻度和投喂時間, 池塘水深和水體理化性質的調節(jié)等。Seymour等在研究挪威集約化養(yǎng)殖降低養(yǎng)殖污染方法中已經驗證這些均能提高飼料利用率[43,44], 同時 Phillips等研究大馬哈魚的網箱養(yǎng)殖對環(huán)境的影響得出水體系統(tǒng)內魚的攝食率會隨著水溫的提高而上升, 養(yǎng)殖系統(tǒng)中水體的流速、鹽度、理化性質以及生物的自凈能力也會影響有機質的沉降效果[45]。研究表明, 隨著溫度升高, 草魚和黃顙魚的攝食率增強, 對餌料利用率提高導致殘餌量降低, 同時由于風力和魚類活動增強引起底泥再懸浮,造成沉積顆粒中無機物含量增高而有機物含量下降, Sarà等在研究蚌的養(yǎng)殖中已經驗證。這一系列原因導致了這兩種養(yǎng)殖模式沉降顆粒有機質人為餌料貢獻率隨著養(yǎng)殖時間的推移殘餌貢獻率逐漸降低[46]。因此, 本研究表明在整個養(yǎng)殖過程中, 兩種主養(yǎng)模式池塘人為有機質(殘餌)在沉降顆粒貢獻率逐漸下降的原因主要是由于池塘水體中浮游生物的季節(jié)波動、主養(yǎng)魚類攝食能力的提高以及魚類活動能力增強導致底層再懸浮顆粒增加等原因共同作用的結果。同時主養(yǎng)草魚池塘殘餌在沉降顆粒中的貢獻率顯著高于主養(yǎng)黃顙魚池塘亦可能是兩種不同主養(yǎng)對象對餌料攝食能力的差異所致。

4 結論

(1) 從養(yǎng)殖初期至末期, 兩種養(yǎng)殖模式池塘沉降顆粒中的TC、TN、TON和TOC含量均呈下降趨勢, 并且主養(yǎng)黃顙魚池塘沉降顆粒中碳氮的含量顯著高于主養(yǎng)草魚池塘。(2)主養(yǎng)黃顙魚池塘沉降顆粒有機質 δ15N值的變化范圍是 4.6‰—9.1‰, 平均值為 6.2‰, δ13C值的變化范圍是–26.6‰— –24.1‰,平均值為–25.3‰; 主養(yǎng)草魚池塘沉降顆粒有機質δ15N值的變化范圍是3.8‰—8.0‰, 平均值為5.9‰, δ13C值的變化范圍是–26.8‰— –24.1‰, 平均值為–25.4‰。整個養(yǎng)殖的過程中無顯著變化趨勢。(3)利用碳氮穩(wěn)定性同位素混合模型計算出, 主養(yǎng)黃顙魚沉降顆粒有機質人為餌料貢獻率為 15.6%—35.4%, 隨著養(yǎng)殖時間的推移餌料貢獻率逐漸降低(r= –0.537, P＜0.05); 主養(yǎng)草魚沉降顆粒有機質人為餌料貢獻率為30.1%—70.1%, 隨著養(yǎng)殖時間的推移餌料貢獻率逐漸降低(r= –0.800, P＜0.01)。

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CARBON AND NITROGEN STABLE ISOTOPES AS TRACERS TO SOURCE ARTIFICIAL ORGANIC MATTER OF SEDIMENTARY PARTICLE IN GRASS CARP AND YELLOW CATFISH POLYCULTURED PONDS

PI Kun, ZHANG Min, LI Geng-Chen, XIONG Ying, LI Juan and LI Bao-Min
(Freshwater Aquaculture Collaborative Innovation Center of Hubei Province, College of Fisheries, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)

Carbon and nitrogen stable isotopes were as tracers to source artificial organic matter in which Ctenopharyngodon idellus or Pelteobaggrus fulvidraco were mainly cultured, and meanwhile the characteristic of carbon and nitrogen nutrient in the deposited particulate matter in different culture modes were also analyzed. Results showed that Total nitrogen (TN), Total carbon (TC), Total organic carbon (TOC) and Total organic nitrogen (TON) concentrations of the deposited particulate matter declined from April to October. Nitrogen and carbon concentration in sedimentary particles of Pelteobaggrus fulvidraco ponds were significantly higher than that of Ctenopharyngodon idellus ponds. The average content of δ15N and δ13C of organic matter in the deposited particulate matter were 6.2‰ and –25.3‰ in Pelteobaggrus fulvidraco-cultured ponds, 5.9‰ and –25.4‰ in Ctenopharyngodon idellus-cultured ponds, respectively. The contribution rate of residual feeds to the organic matter in the deposited particulate matter ranged from 15.6% to 35.4% in Pelteobaggrus fulvidraco-cultured ponds and from 30.1% to 70.1% in Ctenopharyngodon idellus-cultured ponds. Meanwhile, the contribution of residual feeds to organic matter in two polycultured models significantly decreased during this cultural period (Pelteobaggrus fulvidraco-cultured ponds, r= –0.537, P＜0.05; Ctenopharyngodon idellus-cultured ponds, r= –0.800, P＜0.01).

Ctenopharyngodon idellus; Pelteobaggrus fulvidraco; Polyculture; Organic matter; Sedimentary particles; Stable isotope

S912

A

1000-3207(2014)05-0929-09

10.7541/2014.138

2013-09-26;

2014-02-17

公益性行業(yè)(農業(yè))科研專項(201203083); 華中農業(yè)大學自主科技創(chuàng)新基金培育專項(2013PY078); 國家大宗淡水魚類產業(yè)技術體系(nycytx-49-09)資助

皮坤(1987—), 男, 湖北襄陽人; 碩士; 主要從事養(yǎng)殖池塘水環(huán)境調控與修復方面研究。E-mail: 578580944@qq.com

張敏(1978—), 女, 副教授, 主要從事淡水生態(tài)學與地球化學循環(huán)方面的研究。E-mail: zhm7875@mail.hzau.edu.cn