雞糞和牛糞對羅非魚養(yǎng)殖水體中浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響

孟順龍，李丹丹，裘麗萍，胡庚東，范立民，宋超，吳偉 ，鄭堯，陳家長，邴旭文

(1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)部長江下游漁業(yè)資源環(huán)境科學(xué)觀測試驗站，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院內(nèi)陸漁業(yè)生態(tài)環(huán)境和資源重點開放實驗室，江蘇 無錫 214081；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 無錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇 無錫 214081)

雞糞和牛糞對羅非魚養(yǎng)殖水體中浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響

孟順龍1、2，李丹丹1，裘麗萍1，胡庚東1，范立民1，宋超1，吳偉1、2，鄭堯1，陳家長1、2，邴旭文1、2

(1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)部長江下游漁業(yè)資源環(huán)境科學(xué)觀測試驗站，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院內(nèi)陸漁業(yè)生態(tài)環(huán)境和資源重點開放實驗室，江蘇 無錫 214081；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 無錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇 無錫 214081)

為探討在羅非魚Oreochromisniloticus養(yǎng)殖水體中施用雞糞、牛糞等有機肥對浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響，在容積為1.2 t的塑料桶(直徑為1.3 m，高為1.0 m)中，裝入1 t曝氣20 d的自來水和從周邊池塘水源水中用25#浮游生物網(wǎng)撈取的含有浮游生物的水體1000 mL，每個桶中放養(yǎng)體質(zhì)量為(2.49±0.58)g的吉富羅非魚GIFTOreochromisniloticus50尾，投喂約為魚體質(zhì)量5%的配合飼料，分別施發(fā)酵的腐熟雞糞、牛糞、雞糞-牛糞(1∶1)混合肥，以不施肥作為對照組，養(yǎng)殖試驗為期60 d，前20 d每10 d施肥1次，后40 d每20 d施肥1次，共施肥4次，研究施用有機肥對羅非魚養(yǎng)殖水體中浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：對照組、雞糞組、牛糞組、雞糞-牛糞混合組的藻類總生物量變化范圍分別為(1525～6990)×104、(1472～4299)×104、(1355～8795)×104、(575～9104)×104cells/L，藻類總生物量均呈升高趨勢；各組藍藻生物量變化范圍分別為(1300～4095)×104、(702～3278)×104、(700～4080)×104、(328～3278)×104cells/L，對照組的藍藻生物量高于同期有機肥組；藍藻比例表現(xiàn)為對照組>牛糞組>雞糞-牛糞混合組>雞糞組，綠藻比例總體表現(xiàn)為對照組<牛糞組<雞糞-牛糞混合組<雞糞組；多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)的大小順序均表現(xiàn)為對照組<牛糞組<雞糞-牛糞混合組<雞糞組。研究表明，在養(yǎng)殖水體中添加雞糞、牛糞，具有抑制藍藻生長、促進綠藻生長和改善浮游植物群落結(jié)構(gòu)的功效，且雞糞優(yōu)于牛糞。

吉富羅非魚; 雞糞；牛糞；浮游植物；結(jié)構(gòu)特征

肥料是魚類生長過程中的間接餌料，施肥養(yǎng)魚是淡水養(yǎng)殖中的成功經(jīng)驗[1]，已在中國和世界許多國家廣泛應(yīng)用[2-6]。目前，水產(chǎn)養(yǎng)殖中使用的肥料包括有機肥和無機肥，有機肥主要含有人糞尿和畜禽糞便，例如牛糞、豬糞、雞糞等，而無機肥主要是含氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)的化學(xué)肥料。肥料中含有的氮、磷、鉀等成分直接被浮游植物吸收利用并使浮游植物大量繁殖，也使那些以浮游植物為食的天然水生動物繁殖起來，從而為魚類提供了大量天然餌料[2]。這種施肥養(yǎng)魚的生產(chǎn)方式不僅降低了餌料系數(shù)[3]，還為畜禽工廠化高密度養(yǎng)殖產(chǎn)生的大量雞糞、牛糞、豬糞等的后續(xù)處理找到了再利用的渠道。目前，有關(guān)施肥在提高池塘漁產(chǎn)力、降低餌料系數(shù)方面的研究較多[4-6]，而關(guān)于施肥對養(yǎng)殖水體中浮游植物群落結(jié)構(gòu)影響的研究較少[7]。為此，本研究中以雞糞和牛糞為試驗有機肥，探討了在羅非魚養(yǎng)殖水體中施用有機肥對浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響，旨在為更合理地施肥增產(chǎn)、增效提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料

試驗用吉富羅非魚GIFTOreochromisniloticus取自中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心宜興羅非魚養(yǎng)殖基地，魚的體質(zhì)量為(2.49±0.58)g、體長為(3.85±0.34)cm。試驗在容積為1.2 t的圓形塑料桶(直徑為1.3 m，高為1.0 m)中進行。

1.2方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗時在圓形塑料桶中裝入1 t自來水，水深0.77 m，充分曝氣20 d。為使試驗水體中的浮游生物等與實際養(yǎng)殖水體接近，從周邊池塘的常用水源水中用25#浮游生物網(wǎng)撈取浮游生物，每個塑料桶中放入撈取的含有浮游生物的水體1000 mL，用功率均為2000 L/h的水泵(SOBO WPR4000)串聯(lián)所有試驗塑料桶，充分循環(huán)泵水24 h，以保證每個試驗桶中水質(zhì)初始條件完全一致。

試驗于2016年6月14日開始，8月13日結(jié)束，共計60 d。試驗設(shè)置4種施肥方式:不施肥組(對照組，control)、雞糞組(chicken M)、牛糞組(cattle M)、雞糞-牛糞混合組(chicken-cattle M)。每種施肥方式設(shè)3個平行。本試驗中使用的雞糞和牛糞均為發(fā)酵后的腐熟肥料，以干質(zhì)量計。施肥方法是將有機肥包入紗布中，沉入水底。根據(jù)水體透明度，考慮到數(shù)據(jù)分析方便，前20 d每10 d施肥1次，后40 d每20 d施肥1次，試驗期間共施肥4次,有機肥使用量見表1。有機肥和飼料中的碳、氮、磷含量見表2。

表1 試驗期間有機肥使用量Tab.1 Amount of manure used during the experiment kg/tank

根據(jù)生產(chǎn)實際，每個塑料桶中放養(yǎng)50尾魚。養(yǎng)殖期間,日投喂飼料量約為魚體質(zhì)量的5%(每周從對照組中隨機取5尾魚稱重，據(jù)此調(diào)整投喂量)，每日9:00、12:30和16:00投喂。試驗期間不換水，只補水，遇大雨則排水，使塑料桶中水體體積保持不變。試驗期間使用電磁式空氣壓縮機充氣，采樣前2 h停止充氣。

1.2.2 浮游植物的采集、鑒定和計數(shù) 由于試驗水體較小，浮游生物樣品僅采集定量樣品，不采集定性樣品。浮游植物定量樣品采集方法參照文獻[8]。浮游植物鑒定參照文獻[9-11]。

1.3數(shù)據(jù)處理

根據(jù)浮游植物的香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)(Shannon-Wiener index,D)、Pielou均勻度指數(shù)(Pielou index,J)對各試驗水體浮游植物的生態(tài)學(xué)特征進行分析評價，上述各項指數(shù)的計算方法參照文獻[12-14]。應(yīng)用單因素方差分析和Tukey檢驗法進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1羅非魚的成活率和生長情況

試驗期間，各試驗組和對照組羅非魚的成活率均為100%。試驗結(jié)束時，試驗組和對照組羅非魚的體質(zhì)量如圖1所示。從圖1可見：對照組、雞糞組、牛糞組、雞糞-牛糞混合組的羅非魚體質(zhì)量分別為69.20、77.86、49.83、63.94 g；雞糞組羅非魚的體質(zhì)量高于對照組(P>0.05)，與對照組相比增加了12.51%，且顯著高于牛糞組和雞糞-牛糞混合組(P<0.05)；而牛糞組和雞糞-牛糞混合組羅非魚的體質(zhì)量低于對照組，與對照組相比體質(zhì)量分別降低了27.99%和7.60%，僅牛糞組顯著低于對照組(P<0.05)。

注：標有不同小寫字母者表示組間有顯著性差異(P<0.05)，標有相同小寫字母者表示組間無顯著性差異(P>0.05)，下同Note:The means with different letters are significant differences at the 0.05 probability level, and the means with the same letters are not significant differences, et sequentia圖1 試驗結(jié)束時各試驗組和對照組羅非魚的體質(zhì)量Fig.1 Body weight of tilapia in test groups and in the control group at the end of the experiment

2.2浮游植物種類組成及其生物量

從表3可見：試驗期間，從對照組、雞糞組、牛糞組、雞糞-牛糞混合組中均鑒定出5門浮游植物，分別為綠藻、硅藻、藍藻、裸藻和隱藻；其中對照組19種、雞糞組31種、牛糞組26種、雞糞-牛糞混合組23種。

表3 各試驗組的藻類種類及其平均生物量Tab.3 Species composition and average biomass of phytoplankton in different groups

從圖2可見：藻類總生物量變化分別范圍為(1525～6990)×104cells/L(對照組)、(1472～4299)×104cells/L(雞糞組)、(1355～8795)×104cells/L(牛糞組)和(575～9104)×104cells/L(雞糞-牛糞混合組)；隨養(yǎng)殖時間的延長，施肥組和對照組的藻類總生物量均呈升高趨勢；試驗期間有機肥組的藻類種類數(shù)總體大于對照組，以雞糞組最多。

圖2 各試驗桶中浮游植物生物量和藻類種類數(shù)的變化Fig.2 Biomass and species composition of phytoplankton in various tanks during the experiment

從圖3可見：藍藻生物量變化范圍分別為(1300～4095)×104cells/L(對照組)、(702～3278)×104cells/L(雞糞組)、(700～4080)×104cells/L(牛糞組)和(328～3278)×104cells/L(雞糞-牛糞混合組)；對照組的藍藻生物量高于同期有機肥組，但有機肥組間無明顯的規(guī)律性(圖3-A)；4個試驗組的藍藻比例均呈不斷降低的變化趨勢，但有機肥組藍藻比例的降低幅度高于對照組，試驗40 d后，各試驗組的藍藻比例總體表現(xiàn)為對照組>牛糞組>雞糞-牛糞混合組>雞糞組(圖3-C)；3個有機肥組的綠藻比例均呈不斷升高的變化趨勢，對照組呈波動式升高，但有機肥組的升高幅度高于對照組(圖3-D)，試驗40 d后，各試驗組的綠藻比例總體表現(xiàn)為對照組<牛糞組<雞糞-牛糞混合組<雞糞組。

圖3 各試驗組藍藻、綠藻生物量及其所占比例的變化Fig.3 Biomass and proportions of Cyanophyta and Chlorophyta in total phytoplankton in different groups

2.3藻類的多樣性和均勻度

從表4可見：試驗期間，對照組、雞糞組、牛糞組、雞糞-牛糞混合組藻類的多樣性指數(shù)變化范圍分別為1.08～2.16、1.44～3.32、1.44～2.32和1.44～2.69，平均值分別為1.55、2.51、2.04和2.20；有機肥組的藻類多樣性指數(shù)隨養(yǎng)殖時間的延長而升高，且高于同期對照組；各試驗組的藻類多樣性指數(shù)平均值表現(xiàn)為對照組<牛糞組<雞糞-牛糞混合組<雞糞組。

從表4還可見：試驗期間，對照組、雞糞組、牛糞組、雞糞-牛糞混合組藻類的均勻度指數(shù)變化范圍分別為0.36～0.75、0.42～0.88、0.42～0.80、0.42～0.85，平均值分別為0.55、0.73、0.64、0.72；有機肥組的藻類均勻度指數(shù)高于同期對照組；各試驗組的藻類均勻度指數(shù)平均值表現(xiàn)為對照組<牛糞組<雞糞-牛糞混合組<雞糞組。

表4 各試驗組浮游植物均勻度指數(shù)和多樣性指數(shù)Tab.4 Pielou index and Shannon-Wiener index of phytoplankton in different groups

3 討論

3.1浮游植物在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的作用

浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)中重要的初級生產(chǎn)者[8，15]，是水生食物鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在水生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動中發(fā)揮著重要作用[16]。浮游植物通過光合作用固定無機碳并釋放氧氣[17]，吸收水體中的氮、磷等營養(yǎng)鹽使之轉(zhuǎn)化為有機物，因此，養(yǎng)殖水體中的藻類在改善水質(zhì)的同時，也為經(jīng)濟水生動物提供了優(yōu)質(zhì)餌料資源，彌補了飼料中缺乏的某些營養(yǎng)素[18]；其物種組成和細胞豐度變化直接或間接地影響水生動物的存活和生長[19]。然而，并非所有藻類都能被經(jīng)濟水生動物利用，某些有害藻類，如微囊藻Microcystis等就不能被魚類等水生生物利用，在特定條件下還會爆發(fā)性增殖而形成水華，使水質(zhì)惡化、變臭，造成魚蝦大量死亡[20-21]。有害藻類的異常增殖給水生經(jīng)濟動物的生長帶來了嚴重危害[22]。因此，通過調(diào)節(jié)環(huán)境因子，在促進有益藻類生長、繁殖的同時，又抑制有害藻類的生長、繁殖，實現(xiàn)利用藻類調(diào)節(jié)、改善養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境，將大大提高水體初級生產(chǎn)力[20]。

3.2有機肥對浮游植物種類組成及生物量的影響

浮游植物數(shù)量和生物量主要受水體營養(yǎng)鹽含量等因素的影響[8，12]，在養(yǎng)殖池塘中施肥能夠促進浮游生物的生長，不僅為魚類提供天然餌料，還能調(diào)節(jié)水體透明度、增加溶解氧含量[18，23]。因此，施肥養(yǎng)魚已在中國和世界許多國家被廣泛應(yīng)用[24]。本研究中，有機肥組的藍藻生物量和藍藻比例均低于同期對照組，而綠藻比例均高于同期對照組,表明施肥組的藍藻生物量、藍藻比例、綠藻比例均優(yōu)于對照組，顯示出在養(yǎng)殖水體中添加有機肥具有抑制藍藻生長、促進綠藻生長的功效。張萍等[7]在研究有機肥對克氏原螯蝦Procambarusclarkii池塘浮游藻類及水質(zhì)的影響時發(fā)現(xiàn)，在養(yǎng)殖水體中施用有機肥，能改變池塘生態(tài)環(huán)境，使其不適合藍藻等有害藻類繁殖；Fallahi等[25]研究發(fā)現(xiàn)，在養(yǎng)殖水體中施用牛糞肥能夠降低藍藻數(shù)量。這些研究成果均與本研究結(jié)果一致。一般認為，藻類利用水體中N、P的比例約為7∶1，當N/P值大于7時容易產(chǎn)生P限制，當N/P值小于7時容易出現(xiàn)N限制[1]。本試驗中對養(yǎng)殖水質(zhì)的同步監(jiān)測顯示，羅非魚綜合養(yǎng)殖水體中N、P含量均隨養(yǎng)殖時間的延長呈上升趨勢，即投餌、施肥輸入的N、P量超過藻類需求會在水體內(nèi)積累，因此，水體中不會因N、P缺乏對藻類產(chǎn)生限制作用，N/P比例對于評判N限制或P限制缺乏具有指示意義[1]。施肥降低養(yǎng)殖水體中藍藻含量可能與施肥帶入高濃度的N有關(guān)，本試驗中通過施用有機肥帶入了大量的N(表2)，過量的N會使固氮性藍藻失去競爭優(yōu)勢，使藍藻在生長競爭中處于不利地位，而使綠藻及其他微藻成為優(yōu)勢種[26]。本試驗中，不同有機肥對藍藻、綠藻所占比例的影響結(jié)果表明，藍藻比例總體表現(xiàn)為對照組>牛糞組>雞糞-牛糞混合組>雞糞組，綠藻比例總體表現(xiàn)為對照組<牛糞組<雞糞-牛糞混合組<雞糞組，表明雞糞優(yōu)于牛糞。同時，對照組水體中的藍藻所占比例也有一定程度的降低趨勢，這可能與本試驗的養(yǎng)殖種類有關(guān)，羅非魚有控制藍藻的作用[27-28]，這也在一定程度上驗證了前人的研究結(jié)論。

3.3有機肥對浮游植物多樣性的影響

物種多樣性是衡量一定區(qū)域生物資源豐富程度的客觀指標，常用于評價群落中種類組成的穩(wěn)定程度、其數(shù)量分布均勻程度和群落組織結(jié)構(gòu)特征，并常作為描述群落演替方向、速度和穩(wěn)定程度的指標。本研究中，施肥水體的浮游植物多樣性指數(shù)高于同期對照組，表明施肥組的浮游植物多樣性優(yōu)于對照組，顯示出在養(yǎng)殖水體中添加有機肥能夠改善浮游植物群落結(jié)構(gòu)。孫衛(wèi)明等[23]在研究不同施肥組合對凡納濱對蝦Litopenaeusvannamei池塘中浮游生物的影響時發(fā)現(xiàn)，施用雞糞的養(yǎng)殖水體中浮游植物多樣性顯著提高；趙文等[29]在研究施肥對羅非魚池塘浮游生物群落的影響時發(fā)現(xiàn)，施用有機肥能夠提高浮游生物多樣性指數(shù)。這些研究成果與本研究結(jié)果一致。本研究中，比較了不同有機肥對浮游植物多樣性的影響情況，多樣性指數(shù)總體表現(xiàn)為對照組<牛糞組<雞糞-牛糞混合組<雞糞組，表明施用雞糞可使浮游植物群落處于更加穩(wěn)定的狀態(tài)。

3.4有機肥對羅非魚生長的影響

從本試驗中羅非魚的生長情況來看，雞糞組的羅非魚體質(zhì)量高于對照組，與對照組相比增加了12.51%，表明在羅非魚養(yǎng)殖水體中施用雞糞能夠提高羅非魚產(chǎn)量，這與Utete等[30]的研究結(jié)果一致。然而，牛糞組和雞糞-牛糞混合組的羅非魚體質(zhì)量卻低于對照組，與對照組相比分別降低了27.99%和7.60%。之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象，可能與牛糞的施用量有關(guān)，Sakala等[31]在研究施用鵪鶉糞對羅非魚的生長影響時發(fā)現(xiàn)，過高和過低的鵪鶉糞施用量均會降低羅非魚的生長率。

綜上所述，在養(yǎng)殖水體中適量施用雞糞、牛糞具有抑制藍藻生長、促進綠藻生長、改善浮游植物群落結(jié)構(gòu)的功效，且雞糞優(yōu)于牛糞。

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EffectofchickenmanureandcowdungonphytoplanktoncommunityintilapiaOreochromisnicoticusculturewater

MENG Shun-long1,2, LI Dan-dan1, QIU Li-ping1, HU Geng-dong1, FAN Li-min1, SONG Chao1, WU Wei1,2, ZHENG Yao1, CHEN Jia-zhang1,2, BING Xu-wen1,2

(1.Scientific Observing and Experimental Station of Fishery Resources and Environment in the Lower Reaches of the Changjiang River, Ministry of Agriculture, Key Open Laboratory of Ecological Environment and Resources of Inland Fisheries, Chinese Academy of Fishery Sciences, Freshwater Fisheries Research Center, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuxi 214081, China; 2.Wuxi Fishery College, Nanjing Agricultural University, Wuxi 214081, China)

The 1.2 t round plastic tanks (1.3 m in diameter, and 1.0 m in height ) were supplied with dechlorinated tap water aerated for 20 days and 1000 mL pond water containing plankton collected from the water supply around aquaculture ponds by phytoplankton net. Fifty tilapia GIFTOreochromisniloticuswith body weight of (2.49±0.58)g were stocked into the tanks at stocking rate of 50 fish, and fed commercial diet at 5% of the tilapia biomass daily for 60 days. The tanks were applied fermented chicken manure (chicken group M), cattle manure (cattle M group) and chicken-cattle mixture (chicken-cattle M, chicken manure∶cattle manure = 1∶1), once every 10 days during the first 20 days, and then once every 20 days during the later 40 days and the tanks were not applied any chicken manure and cattle manure as control group, to study the effects of organic fertilizer on community structure of phytoplankton in tilapia culture water. The results showed that the biomass of total phytoplankton was changed from 1525×104to 6990×104cells/L in control group, 1472×104to 4299×104cells/L in chicken M group, 1355×104to 8795×104cells/L in cattle M group, and 575×104to 9104×104cells/L in chicken-cattle M group, increase in the total biomass of phytoplankton in all test groups during the experiment. The biomass of cyanophyta was found to be from 1300×104to 4095×104cells/L in control group, 702×104to 3278×104cells/L in chicken M group, 700×104to 4080×104cells/L in cattle M group, and 328×104to 3278×104cells/L in chicken-cattle M group, higher biomass of cyanophyta in control than in the fertilizer groups. The order of proportion of cyanophyta in the total phytoplankton was followed by control group>cattle M group>chicken-cattle M group>chicken M group, while the order of proportion of chlorophyta in the total phytoplankton was described as chicken M>group chicken-cattle M group>cattle M group>control group. The order of biodiversity index and uniformity index were expressed as chicken M group>chicken-cattle M group>cattle M group >control group. The findings indicate that application of chicken manure and cattle manure in tilapia culture water leads to inhibit cyanophyta growth, facilitate chlorophyta and improve phytoplankton community structure, especially, chicken manure.

GIFTOreochromisniloticus; chicken manure; cow dung; phytoplankton; structure characteristics

10.16535/j.cnki.dlhyxb.2017.05.008

2095-1388(2017)05-0550-07

Q954.4

A

2017-03-21

國家“十二五”科技支撐計劃項目(2015BAD13B03)；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS-49)

孟順龍(1982—)，男，博士，副研究員。E-mail:mengsl@ffrc.cn

陳家長(1964—)，男，研究員。E-mail:chenjz@ffrc.cn；邴旭文(1968—)，男，研究員。 E-mail:bingxw@ffrc.cn