魚(yú)藕輪作對(duì)池塘底質(zhì)環(huán)境的影響

摘要：為推廣魚(yú)藕輪作這種節(jié)約型、生態(tài)型的綠色無(wú)公害的養(yǎng)殖新技術(shù)提供更充分的理論依據(jù)，試驗(yàn)研究了多年養(yǎng)魚(yú)塘在不同種藕年限下底泥的理化性質(zhì)及種藕對(duì)微生物群落代謝功能多樣性的影響。結(jié)果表明，多年養(yǎng)殖魚(yú)塘在未種藕與種藕2、3和4年之后的底泥中總氮（TN）、總磷（TP）和有機(jī)質(zhì)（OM）含量的水平分布特點(diǎn)是中心處略高于四角處；多年養(yǎng)殖魚(yú)塘連續(xù)種藕2年，其TN、TP和OM含量會(huì)明顯下降，但隨著種藕年限的繼續(xù)增加，TN、TP和OM含量又會(huì)呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)；且魚(yú)藕輪作中栽種蓮藕后底泥微生物群落的代謝功能多樣性高于未種藕的養(yǎng)魚(yú)塘。

關(guān)鍵詞：魚(yú)藕輪作；底泥；有機(jī)質(zhì)；氮；磷；微生物；代謝

中圖分類(lèi)號(hào)：S949 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）01-0059-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.01.017

池塘底泥是池塘生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是魚(yú)塘物質(zhì)和能量的陷井，又是魚(yú)塘肥料的倉(cāng)庫(kù)[1-4]。由于長(zhǎng)期養(yǎng)殖，大量飼料的投入和魚(yú)類(lèi)代謝物所形成的有機(jī)質(zhì)及生物營(yíng)養(yǎng)元素在池塘底部大量累積[5-7]，其氧化分解需要消耗氧氣，易造成池塘底部缺氧進(jìn)而影響底質(zhì)的呼吸作用，進(jìn)一步影響?zhàn)B殖水體的溶解氧，同時(shí)還易分解產(chǎn)生某些有毒物質(zhì)，如甲烷、亞硝態(tài)氮、硫化氫、硫醇、氨、有機(jī)酸和低級(jí)胺類(lèi)等，再者，養(yǎng)殖多年的池塘底泥中還存在許多寄生蟲(chóng)和致病微生物，當(dāng)池塘水質(zhì)變壞、酸性增加、環(huán)境惡化時(shí)，魚(yú)類(lèi)的抗病力下降，而致病微生物等卻大量滋生蔓延，最終導(dǎo)致魚(yú)病的暴發(fā)與流行，從而造成嚴(yán)重的損失。針對(duì)中國(guó)池塘養(yǎng)殖密度大、水體質(zhì)量欠佳、易爆發(fā)魚(yú)病的特點(diǎn)，池塘底泥的調(diào)控顯得尤為重要，且對(duì)于構(gòu)建良好生態(tài)型的養(yǎng)殖環(huán)境有著重要意義。

目前，對(duì)于池塘底泥的修復(fù)技術(shù)主要有曝氣、原位化學(xué)修復(fù)、植物修復(fù)和微生物修復(fù)等。近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖池塘經(jīng)濟(jì)價(jià)值的最大化，中國(guó)很多地方的漁民也開(kāi)始實(shí)施將魚(yú)塘進(jìn)行蓮藕種植后再進(jìn)行養(yǎng)魚(yú)的一種魚(yú)藕輪作方式，但關(guān)于魚(yú)藕輪作中連續(xù)種藕對(duì)底質(zhì)的影響等方面的研究較少，大多都是對(duì)魚(yú)藕混作技術(shù)方面的研究[8，9]。本試驗(yàn)通過(guò)實(shí)地調(diào)查和文獻(xiàn)查閱，主要研究多年養(yǎng)殖塘改種蓮藕之后底泥中主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分布規(guī)律和變化情況以及魚(yú)藕輪作中底泥微生物群落代謝功能多樣性變化，對(duì)充分利用池塘底泥和水體環(huán)境中的物質(zhì)和能量具有重要的意義，同時(shí)為養(yǎng)殖池塘底質(zhì)改良提供理論依據(jù)和科學(xué)途徑，進(jìn)而推廣一種節(jié)約型、生態(tài)型綠色無(wú)公害的養(yǎng)殖新技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)池塘介紹

湖北省荊州市太湖農(nóng)場(chǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖現(xiàn)有養(yǎng)殖水面420 hm2，2012年底對(duì)其試驗(yàn)場(chǎng)地及周邊魚(yú)藕輪作的相關(guān)規(guī)模進(jìn)行了初步調(diào)查，該養(yǎng)殖場(chǎng)現(xiàn)有的漁農(nóng)（魚(yú)牧）混作模式主要為種青養(yǎng)魚(yú)（水面種青肥水養(yǎng)魚(yú)、陸地種青飼料）。小規(guī)模的魚(yú)藕混作模式存在，魚(yú)藕輪作方式已經(jīng)進(jìn)行了5年左右，其規(guī)模約占養(yǎng)殖面積的2%。2013年3月，在太湖養(yǎng)殖場(chǎng)二隊(duì)抽樣調(diào)查了4個(gè)具有代表性的池塘，這4個(gè)池塘分別為養(yǎng)殖場(chǎng)二隊(duì)4家農(nóng)戶(hù)所有，其基本情況如表1所示。

1.2 池塘底泥樣品的采集及預(yù)處理

在以上4個(gè)池塘的四角和中心處分別設(shè)水平分布采樣點(diǎn)5個(gè)，用中間空心的硬質(zhì)塑料圓管采集各個(gè)池塘表層5 cm左右的底泥，剔除石礫和植物殘根等雜物，混合均勻，共計(jì)20個(gè)泥樣。泥樣經(jīng)過(guò)自然風(fēng)干，粉碎過(guò)篩（篩孔直徑1 mm或0.15 mm）之后測(cè)定其總氮（TN）、總磷（TP）、有機(jī)質(zhì)（OM）以及含水率等相關(guān)指標(biāo)。

1.3 樣品測(cè)定及數(shù)據(jù)分析

底泥樣品中的OM含量用燒失量（LOL）表示；含水率采用烘干法，底泥（濕重）在105 ℃條件下烘24 h至恒重[10]； TN采用凱氏定氮法測(cè)定[11]； TP按SMT分離方法測(cè)定[12]。采用Microsoft Excel 2003、DPS v7.05對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，利用Duncan’s法分析處理間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種藕年限下底泥理化性質(zhì)的水平分布情況

對(duì)不同種藕年限下試驗(yàn)塘底泥理化性質(zhì)的調(diào)查結(jié)果（表2）表明，多年養(yǎng)魚(yú)的塘（未種藕）底泥中含有豐富的N、P和OM?？偟膩?lái)看，多年養(yǎng)殖塘未種藕與種藕2、3和4年底泥中的TN、TP和OM含量的水平分布特點(diǎn)總體為中心處略高于四角處，這可能是由于塘四角處經(jīng)常受到沿岸沖擊泥沙的影響，也正是因?yàn)檫@樣塘底變成了凹形。就TN來(lái)看，種藕3年的塘底泥中心處含量最高，為3.72 g/kg；對(duì)TP而言，多年養(yǎng)殖的塘在未種藕的情況下，其中心處TP含量最高，為1.74 g/kg，這可能與養(yǎng)殖多年對(duì)魚(yú)塘投放飼料有關(guān)，也進(jìn)一步說(shuō)明了磷比氮更容易沉淀?yè)p失；就OM來(lái)看，種藕4年的塘底泥中心處含量最高，為13.02%。對(duì)于含水率并未呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。

2.2 魚(yú)藕輪作中不同種藕年限對(duì)底質(zhì)的影響

根據(jù)計(jì)算結(jié)果（表3），連續(xù)種藕2年后底泥中TN與未種藕、種藕3年、種藕4年的塘相比差異顯著，表明種藕2年對(duì)養(yǎng)魚(yú)多年的塘底泥中TN具有明顯的吸收作用。蓮藕連續(xù)種植2、3、4年與養(yǎng)魚(yú)多年的塘相比，其底泥中TP含量均有所減少，表明連續(xù)種藕均對(duì)底泥中TP具有一定的吸收作用。當(dāng)蓮藕輪作2年后底泥中OM含量減少了2.58個(gè)百分點(diǎn)，當(dāng)蓮藕輪作3年后底泥中OM含量減少了0.98個(gè)百分點(diǎn)，表明蓮藕的生長(zhǎng)能促進(jìn)根區(qū)底泥OM的消耗，對(duì)底泥OM的增加具有一定的抑制效果，但連續(xù)輪作2年效果最好，當(dāng)蓮藕輪作4年后底泥OM含量反而和養(yǎng)魚(yú)多年即未種藕的底泥相差不大。對(duì)含水率而言，種藕2年的底泥中的含水率最低，為3.96%?？梢?jiàn)，連續(xù)種藕2年對(duì)養(yǎng)殖多年的塘底泥中TN、TP、OM的抑制效果最好，當(dāng)種藕3年時(shí)，上述這些指標(biāo)的含量均有增加，當(dāng)種藕4年時(shí)，除TP之外，TN和OM含量與養(yǎng)殖多年未種藕的底泥相當(dāng)。

2.3 魚(yú)藕輪作中底泥微生物群落代謝功能多樣性變化

張春雪等[13]利用Biolog微孔板鑒定系統(tǒng)，從微生物代謝功能的角度研究了栽種蓮藕之后與養(yǎng)魚(yú)情況下的底泥微生物群落的代謝，結(jié)果表明前者與后者相比代謝快、活性強(qiáng)。試驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)72 h的底泥吸光度根據(jù)多樣性指數(shù)公式[14]進(jìn)行了計(jì)算，采用Shannon指數(shù)、Shannon均勻度和豐富度指數(shù)評(píng)估底泥中微生物的豐度和均勻度，研究了魚(yú)藕輪作對(duì)底泥微生物群落功能代謝特征的影響。結(jié)果（表4）表明，在一個(gè)養(yǎng)殖周期結(jié)束后，養(yǎng)魚(yú)的表層（0～5 cm）底泥微生物Shannon指數(shù)與Shannon均勻度均顯著降低，而種藕的表層（0～5 cm）和深層（5～10 cm）底泥微生物各指標(biāo)均無(wú)顯著變化，表明種植蓮藕可以保持底泥較高的微生物代謝功能多樣性。

3 結(jié)論與討論

魚(yú)藕輪作中，水生植物可以通過(guò)根部吸收底泥中的N、P，而植物體可以吸收水中的N、P[15]。本研究中將多年養(yǎng)殖塘改種藕后，充分利用了池塘底泥中豐富的養(yǎng)分，同時(shí)由于池塘底泥既是生態(tài)修復(fù)功能菌的資源庫(kù)，也是魚(yú)類(lèi)細(xì)菌病的病原庫(kù)[7]，這樣一來(lái)，多年養(yǎng)殖塘改種蓮藕后魚(yú)塘內(nèi)原有病菌得到了自然殺滅，原有水體也得到了一定的凈化。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，從整體上看，多年養(yǎng)殖塘在種藕0、2、3、4年的情況下，其底泥中TN、TP和OM的含量在水平分布上呈中心大于四角的趨勢(shì)，這可能是塘四角處經(jīng)常會(huì)受到沿岸泥沙的沖擊所引起的。

多年魚(yú)塘改種藕之后，種藕2年的塘底泥中TN、TP和OM的含量明顯下降，而隨著種藕年限的增加，TN和OM含量又會(huì)呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，表明魚(yú)藕輪作中連續(xù)種藕2年對(duì)多年養(yǎng)殖塘底泥TN、TP、OM的抑制效果最好。為“多年魚(yú)塘改種藕，兩年輪回再養(yǎng)魚(yú)”這種節(jié)約型、生態(tài)型的綠色無(wú)公害的養(yǎng)殖新技術(shù)進(jìn)一步推廣提供了更全面的理論依據(jù)。

雷衍之等[3]的研究表明，在長(zhǎng)期的養(yǎng)殖條件下，大量飼料殘餌、生物排泄物和殘?bào)w等有機(jī)物的沉積為底泥中各種微生物營(yíng)造了良好的生存環(huán)境，促進(jìn)微生物、原生動(dòng)物等土著生物的大量繁殖，在底泥中形成一個(gè)食物網(wǎng)復(fù)雜、各種生物共生并相互制約的穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)，因此，當(dāng)面對(duì)來(lái)自外界環(huán)境的變化時(shí)，由于其具有穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，從而可以有較大的緩沖能力，維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定。本研究結(jié)果初步反映了魚(yú)藕輪作對(duì)底泥微生物群落代謝功能的影響，但對(duì)于底泥環(huán)境的影響程度與輪作的方式和條件，如放養(yǎng)魚(yú)的種類(lèi)、放養(yǎng)密度規(guī)格和養(yǎng)殖周期以及藕的種植密度等各個(gè)方面的影響還需要進(jìn)一步研究。

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