二氧化氯對池塘水質和浮游生物群落結構的短期影響

董加沙,何緒剛,3,鄧　閔,覃　雅,劉全圣,陳　榮

(1.華中農業(yè)大學水產學院，武漢　430070

2.淡水水產健康養(yǎng)殖湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢　430070

3.池塘健康養(yǎng)殖湖北省工程實驗室，武漢　430070)

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二氧化氯對池塘水質和浮游生物群落結構的短期影響

董加沙1,2,何緒剛1,2,3,鄧閔1,2,覃雅1,劉全圣1,陳榮1

(1.華中農業(yè)大學水產學院，武漢430070

2.淡水水產健康養(yǎng)殖湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢430070

3.池塘健康養(yǎng)殖湖北省工程實驗室，武漢430070)

摘要：監(jiān)測了公安縣崇湖漁場3口草魚主養(yǎng)池塘施用濃度為0.375 g/m3的二氧化氯后池塘水質理化指標及浮游生物群落結構短期變化，以分析二氧化氯對池塘水環(huán)境質量的影響。結果顯示，用藥后水體溶解氧顯著下降，亞硝態(tài)氮、活性磷和總磷降低。然而pH值顯著升高，硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和總氮也有所升高。施用二氧化氯前浮游植物共檢出6門44屬79種，浮游動物36屬43種；用藥后共檢出浮游植物7門52屬109種，浮游動物44屬69種，用藥后浮游植物消失4屬12種，新增加12屬42種，用藥前未見金藻門種類，用藥后出現(xiàn)分歧錐囊藻(Dinobryon divergens)。用藥后原生動物消失6屬7種，新出現(xiàn)16屬24種；輪蟲消失3種，增加8種；枝角類種類無變化；橈足類新增4種成體，但用藥前后優(yōu)勢種無變化。結果表明，施用二氧化氯短期內增加了水體氨氮毒性，并導致浮游動物的種類、密度和生物量顯著增加，進而導致浮游植物生物量顯著下降、小型化藻類增多、優(yōu)勢種顯著變化。建議在養(yǎng)殖期間慎用二氧化氯。

關鍵詞：二氧化氯；池塘水質；浮游植物；浮游動物；群落結構

池塘養(yǎng)殖是我國淡水漁業(yè)最主要的養(yǎng)殖形式[1]，池塘水環(huán)境質量是影響池塘養(yǎng)殖成敗的關鍵因素之一。二氧化氯通過酸活化可產生少量Cl2、O2、HClO，從而發(fā)揮消毒殺菌功效[2-4]，因此，在養(yǎng)殖過程中常使用二氧化氯來消毒水體或殺滅水體病原微生物；但有關二氧化氯對養(yǎng)殖池塘水質及浮游生物群落結構等水環(huán)境質量的影響鮮有報道。浮游植物是水體初級生產者，與水體氧氣供給、氮素消除、pH值波動等密切相關；浮游動物會直接影響浮游植物種類和數(shù)量[5]。本試驗監(jiān)測分析施用二氧化氯后池塘水質和浮游生物群落結構短期變化，以期探討施用二氧化氯對池塘水環(huán)境質量的影響，為規(guī)范使用二氧化氯提供參考。

1材料與方法

1.1試驗用藥

二氧化氯(有效濃度8%)為武漢興旺生物技術發(fā)展有限公司生產，白色粉質型。

1.2試驗池塘

在湖北省公安縣崇湖漁場華中農業(yè)大學實驗基地選取3口面積均為4畝、相鄰的草魚主養(yǎng)池塘(分別為12#、13#和14#池塘)為試驗池塘，平均水深2 m，均架設水面覆蓋率為7.5%的水蕹菜浮床，放養(yǎng)量基本一致(表1)，試驗期間3口池塘養(yǎng)殖管理均相同。

表1　池塘放養(yǎng)種類和重量

1.3試驗采樣與分析

本實驗在魚類主要生長期(6—10月中旬)開展，試驗期間均為晴天，三個池塘的水溫維持在31.0～33.1 ℃。在上午8∶00-10∶00潑灑二氧化氯，同時間點采集水質和浮游生物樣品，每立方米水體施用量為0.375 g。用藥前1天進行第1次采樣，記為第 0 d，并以此作為對照點，根據(jù)參考文獻[6-7]的方法，用藥24 h后連續(xù)5 d采集樣品，分別記為第2、3、4、5、6天。每口池塘設2個采樣點，位于池塘對角線的兩個三等分點處。

1.4數(shù)據(jù)處理

用SPSS19.0進行理化數(shù)據(jù)的處理，對于浮游植物和浮游動物差異性用單因素方差分析，差異顯著水平為P<0.05，差異極顯著水平為P<0.01，并用GraphPad Prism 5.0作圖。

2結果與分析

2.1水體理化指標

DO在用藥前的含量為1.67 mg/L，施藥后第2天顯著下降(P<0.01)至1.21 mg/L，從第3天開始回升，逐漸恢復到用藥前的水平(圖1，A)。pH值則一直維持較高的狀態(tài)，用藥前的pH為7.75，在第2天出現(xiàn)最高值(P<0.01)是7.89，從第3天開始略下降，但是實驗最后三個池塘的pH值顯著高于(P<0.05)用藥前水平(圖1，B)。

圖1　池塘水體溶氧和pH值的變化

施用二氧化氯后，NO3--N先上升(第2天)之后下降，并稍高于用藥前水平(圖2，A)；NH4+-N出現(xiàn)下降趨勢，第3天濃度低于用藥前水平，之后逐漸回升并略高于施藥前水平(圖2，B)；NO2--N總體呈下降趨勢，但降幅較小(圖2，C)；TN先顯著上升(第2天)(P<0.05)，再迅速下降到用藥前水平(第3天)，之后又逐漸上升，第6天時濃度顯著高于用藥前水平(P<0.01)(圖2，D)；PO43--P先上升后下降，第3天下降到最低后回升到原來的水平(圖2，E)。TP呈下降的趨勢，最后低于用藥前的水平(圖2，F(xiàn))。

圖2　池塘氮、磷含量的變化

2.2浮游植物

2.2.1浮游植物種類的變化

浮游植物在施藥前共檢出6門44屬79種，用藥后共檢出7門52屬109種；用藥后消失12種，新增42種，其中綠藻門、硅藻門、裸藻門和藍藻門種類變化較大。用藥后，綠藻門消失2屬6種、新增4屬12種，硅藻門消失1屬2種、新增2屬5種，裸藻門消失2種、新增1屬15種，藍藻門消失1屬2種、新增5屬7種，甲藻新增2屬2種(表2)。用藥前未見金藻門種類，但用藥后出現(xiàn)了分歧錐囊藻(Dinobryondivergens)。

表2　浮游植物各門種類數(shù)量變化

圖3　池塘浮游植物密度變化

2.2.2浮游植物密度與生物量變化

浮游植物的總密度與生物量呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢(圖3，A；圖4，A)，密度在第3、4天顯著低于用藥前(P<0.05)，生物量則在第2、4、6天顯著低于用藥前的水平(P<0.05)。藍藻門的密度在試驗前后無顯著性變化(P>0.05)(圖3，B)，但是生物量在用藥后顯著性下降(P<0.05)(圖4，B)。裸藻門、甲藻門的密度和生物量沒有顯著性變化(圖3，C、E；圖4，C、E)。隱藻門的密度和生物量變化一致，都是在4、6天顯著低于(P<0.05)用藥前的水平(圖3，D；圖4，D)。硅藻門(圖3，F(xiàn)；圖4，F(xiàn))和綠藻門(圖3，H；圖4，H)的密度和生物量總體呈下降的趨勢，密度在第3、4、6天低于用藥前(P<0.05)的水平，生物量則在第4、6天顯著性下降(P<0.05)。金藻門只在第3、4、5天出現(xiàn)(圖3，G；圖4，G)。

圖4　池塘浮游植物生物量變化

2.3原生動物

2.3.1原生動物

原生動物用藥前共檢出19屬25種，用藥后共檢出29屬42種，用藥后消失了6屬7種，新出現(xiàn)了16屬24種。用藥前的優(yōu)勢種是櫛毛蟲(Didinium)、大彈跳蟲(Halteriagrandinella)、淡水筒殼蟲(Intinnidiumfluviatile)和腔裸口蟲(Holophryaatra)，施藥后優(yōu)勢種演變?yōu)闄泵x、大彈跳蟲、腔裸口蟲、膜袋蟲(Cyclidium)和綠急游蟲(Strombidiumviride)。原生動物的密度和生物量在用藥后呈顯著性上升的趨勢(P<0.05)，生物量在第3天下降并與用藥前的水平持平，然后繼續(xù)升高(圖5)。

圖5　原生動物密度和生物量的變化

2.3.2輪蟲

輪蟲在用藥前共檢出11屬12種，施藥后檢出15屬17種，消失3種，增加8種。用藥前后的優(yōu)勢種均為暗小異尾輪蟲(Trichocercapusilla)和針簇多肢輪蟲(Polyarthratrigla)。用藥后原生動物的密度先上升后下降的趨勢(圖6，A)，但是總體上高于用藥前的水平，在第3、4、5、6天顯著高于用藥前(P<0.05)；輪蟲的生物量呈上升趨勢(圖6，B)，并顯著高于用藥前(P<0.05)。

圖6　輪蟲密度和生物量的變化

2.3.3甲殼類動物

枝角類在用藥前后檢出2屬2種，分別是長肢秀體溞(Diaphanosomaleuchtenbergianum)和長額象鼻溞(Bosminalongirostris)，優(yōu)勢種為長肢秀體溞。枝角類的密度和生物量在第2天下降到最低，第3天達到最高值，并且用藥后顯著高于用藥前的水平(P<0.05)(圖7，A、B)。

圖7　枝角類和橈足類密度、生物量的變化

橈足類在用藥前發(fā)現(xiàn)無節(jié)幼體(Copepodid)、橈足幼體(Copepodid)、廣布中劍水蚤(Mesocyclopsleuckarti)、近鄰擬劍水蚤(Paracyclopsaffinis)共4種，用藥后增加了4種分別是中華在腹水蚤(Limnoithonasinensis)、大同長腹劍水蚤(Oithonasimilis)、模式有爪猛水蚤(Onychocamptusmohammed)和湯匙華哲水蚤(Sinocalanusdorii)共8種。用藥后橈足類的種類增加，密度呈現(xiàn)下上升后下降的變化(圖7，C)，生物量則逐漸增加，并且第5天顯著高于(P<0.01)用藥前，第6天回復到原來的水平(圖7，D)。

3討論

3.1二氧化氯對養(yǎng)殖池塘水質理化指標的短期影響

3.2二氧化氯對浮游動植物群落結構的影響

本研究結果顯示，施用二氧化氯后浮游植物和浮游動物的種類、密度和生物量均發(fā)生大幅度變化，浮游動植物優(yōu)勢種明顯改變，小型化浮游植物種類增多，橈足類成體增多。二氧化氯對隱藻、硅藻和綠藻有較強的殺滅作用[6]，是造成隱藻、硅藻和綠藻等優(yōu)勢種類密度和生物量顯著下降的主要原因；其次，浮游動物密度和生物量的顯著增加，加大了其對浮游植物的牧食壓力，進一步導致浮游植物生物量下降、小型化種類增多；浮游動物數(shù)量和種類數(shù)上升，與在二氧化氯刺激和溶氧降低雙重作用下，魚類食欲顯著減退，進而造成魚類對浮游動物牧食壓力下降密不可分；其次，二氧化氯通過活化釋放原子氧氧化分解微生物蛋白質中的氨基酸實現(xiàn)消毒殺菌作用[2-3]，而對浮游動物的殺滅作用有限。甲殼類浮游動物具有的堅硬體表結構，在一定程度上抵御了二氧化氯分子穿透其體壁進入體內，從而大大減弱了二氧化氯的毒害作用。因此，較低劑量的二氧化氯難以有效殺死甲殼類等浮游動物[11]。

施用二氧化氯引起浮游生物群落結構及數(shù)量劇烈波動，不利于池塘水環(huán)境的穩(wěn)定。因此，在魚類旺盛生長季節(jié)，應謹慎使用二氧化氯，盡量少用或不用。

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(責任編輯：鄧薇)

Short-term effects of chlorine dioxide on water quality and community structure of plankton in freshwater aquaculture ponds

DONG Jia-sha1,2,HE Xu-gang1,2,3,DENG Min1,2,QIN Ya1,LIU Quan-sheng1,CHEN Rong1

(1.CollegeofFisheries,HuazhongAgriculturalUniversity，Wuhan，Hubei430070，China;2.FreshwaterAquacultureCollaborativeInnovationCenterofHubeiProvince，Wuhan，Hubei430070，China;3.HubeiProvincialEngineeringLaboratoryforPondAquaculture,Wuhan,Hubei430070,China)

Abstract：The short-term effects of chlorine dioxide (common dosage,0.0375g/m3) on phytoplankton community structures and water quality parameters were evaluated in three ponds with grass carp (Ctenopharyngodon idellus) as dominant species in Chonghu Lake (Gong’an,Hubei).The results showed that chlorine dioxide could redule dissolved oxygen significantly,as well as nitrite nitrogen,phosphorus and total phosphorus.Whereas pH increased significantly,nitrate nitrogen,ammonium nitrogen and total nitrogen also increased.There were 6 phyla 44 genera 79 species of phytoplankton,36 genera 43 species of zooplankton before the application of chlorine dioxide;after the application,there were 7 phyla 52 genera and 109 species of phytoplankton,44 genera 69 species of zooplankton.4 genera 12 species disappeared,while 12 genera 42 species appeared after the application of chlorine dioxide.Dinobryon divergens was found in the experiment.There were 6 genera 7 species of protozoa disappeared,16 genera 24 species of protozoa appeared;3 species of rotifer disappeared,8 species of rotifer appeared after the application of chlorine dioxide.Cladocera species had no change and genera 4 species of Copepoda appeared.The results showed that the application of chlorine dioxide in pond might be leading to toxicity of ammonia nitrogen easily in short time.The results suggested that chlorine dioxide should be used with caution.

Key words：chlorine dioxide;pond water quality;zooplankton;phytoplankton;community structure

中圖分類號：S965.89

文獻標識碼：A

文章編號：1000-6907-(2016)02-0074-08

作者簡介：第一董加沙(1988-)，女，碩士研究生，研究方向為養(yǎng)殖水域環(huán)境。E-mail：791799241@qq.com通訊作者：何緒剛。E-mail：xgh@mail.hzau.edu.cn

收稿日期：2015-03-15；

修訂日期：2016-01-19

資助項目：公益性行業(yè)(農業(yè))科研專項經費(201203083)；現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系建設專項資金(nycytx-46)；中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助項目(2662015PY119)