池塘分區(qū)養(yǎng)殖系統(tǒng)對水質和浮游植物群落結構的影響

李俊偉, 朱長波, 頡曉勇,*, 郭永堅, 陳素文, 常華, 張寧, 曾林, 胡瑞萍

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池塘分區(qū)養(yǎng)殖系統(tǒng)對水質和浮游植物群落結構的影響

李俊偉1, 朱長波1, 頡曉勇1,*, 郭永堅1, 陳素文1, 常華2, 張寧2, 曾林2, 胡瑞萍3

1. 中國水產科學研究院南海水產研究所, 廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點實驗室, 農業(yè)部南海漁業(yè)資源開發(fā)利用重點實驗室, 廣州 510300 2. 海大集團股份有限公司, 廣州 511400 3. 廣州市海威水產科技有限公司, 廣州 510300

通過對蝦池塘內浮游植物群落結構的生態(tài)學特征指標進行連續(xù)采樣監(jiān)測, 研究分區(qū)養(yǎng)殖系統(tǒng)對于蝦塘水質和浮游植物群落組成的影響。采用進排水管和水泵將蝦塘和魚塘相連, 通過泵出蝦塘底層水和回流魚塘上層水實現(xiàn)水體流動。分區(qū)組(R)由對蝦單養(yǎng)塘和魚類混養(yǎng)塘組成, 對照組(C)為對蝦單養(yǎng)塘, 監(jiān)測時間為30天。結果顯示: 通過定期循環(huán)處理可使對蝦養(yǎng)殖池塘內總懸浮顆粒物(TPM)、顆粒有機物(POM)含量分別降低36%—45% 和15%—20%。R組蝦塘水質改善, 溶解態(tài)活性磷含量(PO4–P)增加, 顯著高于C組(<0.05); 實驗結束時R組蝦塘NH4+–N含量顯著低于C組(<0.05)。實驗期間, R組浮游植物種類多于C組, 均表現(xiàn)為綠藻門>藍藻門>硅藻門>裸藻門; R組藍藻生物量低于C組, 尤其C組具有較高比例的顫藻。實驗結束時, R組綠藻門的優(yōu)勢度明顯高于C組(<0.05); R組浮游植物的香農多樣性指數(2.91)略高于C組(2.62)(>0.05)。實驗期間, 2個處理組浮游植物群落的Margale豐富度指數均逐漸升高, 并且R組在第20、30 d高于C組(<0.05)。結果表明: 分區(qū)養(yǎng)殖可以通過減少顆粒物而改善水質, 水體流動可以加速含磷物質釋放。水體流動和較低的N/P可能有助于提高蝦塘內綠藻種類優(yōu)勢度而減少藍藻發(fā)生, 并且在提高浮游植物種類多樣性以及豐富度方面具有積極作用。

凡納濱對蝦; 混養(yǎng); 分區(qū)養(yǎng)殖系統(tǒng); 浮游植物

1 前言

凡納濱對蝦()是中國池塘主要養(yǎng)殖品種之一, 2015年中國凡納濱對蝦的養(yǎng)殖產量近162萬噸[1]。然而, 養(yǎng)殖過程中大量的飼料投入和動物排泄等產生的有機質積累導致池塘內源性污染加劇, 容易引起對蝦疾病的發(fā)生, 同時養(yǎng)殖廢水的排放也加劇了周邊環(huán)境的污染程度。研究發(fā)現(xiàn)對蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)內較大比例的氮磷物質不能被對蝦利用[2]。因此, 針對養(yǎng)殖池塘內富含營養(yǎng)物質水體的凈化修復技術和池塘養(yǎng)殖模式的優(yōu)化研究日趨重要。

近年來, 對蝦與不同生物種類的池塘混養(yǎng)模式研究取得較大進展, 如魚—蝦混養(yǎng)[3–5]、蝦—蟹混養(yǎng)[6–7]以及蝦—藻[8]等養(yǎng)殖模式的改進在一定程度上可以提高營養(yǎng)物質利用率和改善養(yǎng)殖水體[9]。以上研究多是在同一個養(yǎng)殖池塘中進行多品種的搭配養(yǎng)殖。分池環(huán)聯(lián)養(yǎng)殖模式是將兩種或兩種以上的養(yǎng)殖池塘環(huán)聯(lián)在一起, 使系統(tǒng)間產生互利作用或更好地利用空間資源, 達到高效、高產的目的[10], 可以避免空間、溶解氧競爭等[11–12]。廣東湛江開展的蝦—魚—貝—藻多池循環(huán)水生態(tài)養(yǎng)殖模式可以提高養(yǎng)殖廢水的利用和對蝦的成活率, 具有生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點[13]。然而, 國內對蝦養(yǎng)殖池塘格局和現(xiàn)狀決定了傳統(tǒng)養(yǎng)殖基礎上簡單的分區(qū)養(yǎng)殖模式更易為養(yǎng)殖戶所接受。

對蝦養(yǎng)殖初期, 池塘水體中由于缺乏營養(yǎng)物質而易導致“倒藻”現(xiàn)象發(fā)生[14], 因此需要及時補充富含營養(yǎng)物質和藻類的水體。對蝦養(yǎng)殖后期, 池塘水體中有機質積累過多, 需要減少有機質的積累。對蝦池塘水體中的顆粒有機物質可以作為濾食性魚類的餌料, 溶解性營養(yǎng)物質可以供魚類池塘內浮游植物生長所需, 成為濾食性魚類的餌料組成。因此, 在對蝦養(yǎng)殖初期將魚塘中穩(wěn)定的水體抽入到對蝦池塘中以保證其水體穩(wěn)定; 在對蝦養(yǎng)殖中后期, 將池塘內富含顆粒有機物的水體抽入到魚類養(yǎng)殖池塘中, 緩解對蝦池塘中的有機物質積累, 同時也可提高營養(yǎng)物質在魚類生長過程中的物質利用率, 主要途徑是通過增加生物多樣性、改善養(yǎng)殖系統(tǒng)內食物網結構[15], 從而提高養(yǎng)殖系統(tǒng)內能量和物質利用效率。

本研究采用進排水系統(tǒng)將對蝦養(yǎng)殖池塘和魚塘相連, 通過輸出和回流實現(xiàn)兩種養(yǎng)殖池塘中的物質和能量流動。該研究通過連續(xù)采樣監(jiān)測對蝦池塘內浮游植物群落結構的生態(tài)指標變化, 以研究該分區(qū)養(yǎng)殖系統(tǒng)對于改善對蝦池塘水質和浮游植物群落組成的影響, 以期為對蝦養(yǎng)殖過程中浮游植物調控提供理論依據。

2 材料與方法

2.1 實驗池塘與設計

分區(qū)水產養(yǎng)殖系統(tǒng)包括1口對蝦單養(yǎng)池塘和1口魚類混養(yǎng)池塘, 通過水泵和進排水管道將魚塘與蝦塘相連接(圖1)。對蝦池塘內水泵安置在距離底部15 cm水層, 將池塘內富含顆粒物質的水體泵入到魚塘, 而魚塘中的水泵位于水體上層, 將富含浮游植物且有機顆粒物較少的水體泵回蝦塘, 循環(huán)系統(tǒng)運行周期為5天一次。對蝦養(yǎng)殖池塘面積為4畝, 魚類混養(yǎng)池塘面積為8畝, 池塘平均水深為1.5 m, 池塘內對角安置2臺水車式增氧機, 中央位置安放一臺渦輪式增氧機。采用3套分區(qū)養(yǎng)殖系統(tǒng)作為處理組, 3口對蝦單養(yǎng)池塘作為對照組; 對蝦(2.20 g)養(yǎng)殖密度為40000尾·畝-1, 魚類池塘放養(yǎng)鰱魚(480 g·ind-1)、鯽魚(150 g·ind-1)、鯔魚(65 g·ind-1)和草魚(500 g·ind-1), 其密度分別為65 ind·畝-1、98 ind·畝-1、1588 ind·畝-1、18 ind·畝-1。

注1: 水泵; 2: 輸水管道

實驗期間, 對蝦養(yǎng)殖池塘投喂相同的飼料, 日投喂量按照對蝦存塘量的5%—7%進行投喂。魚類混養(yǎng)池塘在實驗初期僅依靠泵入的顆粒物質, 在實驗后期投喂草魚飼料以提供營養(yǎng)物質。

2.2 樣品的采集、測定與計算

式中,P=n/;n為物種的個體數;為群落樣品總個體數;為群落中的物種總數;f為該種在該地區(qū)出現(xiàn)的頻率。

浮游植物密度計算公式:= (C/(F×F)) ×(/) ×P

式中:為1 L水中浮游植物的豐度(cell·L-1),C為計數框面積(mm2),F為一個視野的面積(mm2),F為計數過的視野數,為1 L水樣經沉淀濃縮后的體積(mL),為計數框容積(0.1 mL),P為在F個視野中所計數到的浮游植物個體數。

此外, 每次采樣水體中氨氮(NH4+–N)、亞硝態(tài)氮(NO2–N)、硝態(tài)氮(NO3–N)、活性磷(PO4–P)含量按照《養(yǎng)殖水化學實驗》進行測定[16]。葉綠素(Chl.)按照海洋監(jiān)測規(guī)范(2007)進行測定[17]?？傤w粒物質(TPM)及顆粒有機物質含量(POM)通過烘干及550℃灼燒方法獲得[18]。水體中不同粒徑顆粒組成比例采用貝克曼庫爾特顆粒計數儀測定(Multisizer 3, 貝克曼庫爾特有限公司, 美國)。實驗期間, 池塘水體溶解氧(DO)、溫度()和pH采用YSI進行現(xiàn)場測定, 池塘水體的透明度采用薩式透明度盤測定。

實驗結束時, 對蝦的成活率(Survival rate)采用網捕方法進行計算。喂料1 h后, 在池塘內3個采樣點處分別拋網, 根據網面積與數量、逃跑系數來估算。計算公式: 存活率=平均每網捕獲數÷平均捕獲面積×池塘面積×/放養(yǎng)量(為逃跑系數,=1.2)。同時, 稱取60尾對蝦總重求得平均重量。

2.3 數據統(tǒng)計

采用Excel和SPSS17.0進行數據處理和統(tǒng)計分析。數據均表示為平均數±標準誤差, 處理組之間進行單因素方差分析(one-way ANOVA), 以＜0.05作為差異顯著水平。圖標中不同小寫字母代表差異顯著(＜0.05)。

3 結果

3.1 池塘水體營養(yǎng)鹽含量變化

實驗期間, 對照組和分區(qū)組對蝦養(yǎng)殖池塘具有相近的水溫、鹽度、溶解氧和pH變化。池塘水體溫度變化范圍為29.0—31.4 ℃, 鹽度變化范圍為0—3, 溶解氧含量變化為4.0—8.0 mg·L-1, pH變化范圍分別為7.7—9.3。實驗初期, 兩個處理組對蝦養(yǎng)殖池塘水體的透明度變化范圍為21—23 cm, 而在實驗中期和后期, 分區(qū)組池塘內透明度增加至30 cm, 且顯著高于對照組(<0.05)。在實驗后期, 對照組池塘透明度一直處于較低水平, 主要原因可能是池塘內藍藻發(fā)生導致透明度較低。

實驗初期, 對照組和分區(qū)組池塘內的亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮、氨氮和活性磷含量均無顯著差異(>0.05), 隨著養(yǎng)殖時間增加和實驗處理因素的影響, 池塘內的氮、磷營養(yǎng)鹽含量均發(fā)生變化(圖2)。實驗結束時, 分區(qū)組池塘內亞硝態(tài)氮含量低于對照組(<0.05), 然而在實驗中期采樣階段, 分區(qū)組亞硝態(tài)氮含量也具有高于對照組的現(xiàn)象(圖2a); 實驗中后期, 分區(qū)組池塘內硝態(tài)氮含量顯著高于對照組(<0.05)(圖2b); 實驗后期, 分區(qū)組池塘內氨氮含量低于對照組且達到顯著差異(<0.05)(圖2c)。實驗期間, 分區(qū)組對蝦養(yǎng)殖池塘中活性磷含量表現(xiàn)出升高的趨勢, 并且在實驗中后期顯著高于對照組(<0.05) (圖2d)。

圖2 實驗期間池塘水體中營養(yǎng)鹽含量變化

3.2 池塘水體中顆粒物質的特征變化

實驗期間, 對照組和分區(qū)組對蝦養(yǎng)殖池塘水體中總顆粒物質含量(TPM)變化范圍分別為55—90 mg·L-1和35—60 mg·L-1, 平均值分別為70 mg·L-1和49.5 mg·L-1。實驗結束時, 分區(qū)組池塘中TPM含量顯著低于對照組(<0.05)(圖3 a)。實驗期間, 對照組池塘水體中的顆粒有機物質含量(POM)具有升高的趨勢, 在實驗結束時分區(qū)組池塘中的POM含量也有所增加, 但是在第3和4次采樣階段仍然顯著低于對照組(<0.05)(圖3b)。由TPM和POM數據可知, 對蝦池塘水體分區(qū)處理有助于懸浮顆粒物質含量(TPM和POM)的降低。

實驗期間, 采用貝克曼庫爾特顆粒計數儀測定水體中粒徑為20 μm—100 μm的顆粒物質數量。對照組和分區(qū)組對蝦池塘內的顆粒物質數量變化范圍分別是17.7×104—24.1×104個·L-1和12.2×104—19.6× 104個·L-1, 分區(qū)組中顆粒物質平均含量(15.8±3.7)×104個·L-1低于對照組(21.6±3.4)×104個·L-1。

圖3 實驗期間池塘水體中總顆粒物質含量和顆粒有機物含量

實驗期間, 對照組和分區(qū)組對蝦養(yǎng)殖池塘內顆粒物質(20—100 μm 粒徑)主要由20—60 μm的物質組成, 而60—100 μm顆粒物質一直處于較低比例。隨著實驗時間的增加, 2個處理組中粒徑為20—40 μm的顆粒物質表現(xiàn)出增加的趨勢, 而粒徑為40—60 μm的顆粒物質則表現(xiàn)出減少的趨勢, 且實驗結束時分區(qū)組中20—40 μm的顆粒物質明顯高于對照組(圖4)。結果表明, 分區(qū)循環(huán)處理有助于減少對蝦池塘中的顆粒物質含量。

3.3 葉綠素

實驗期間, 對照組和分區(qū)組對蝦養(yǎng)殖池塘內Chl.含量均表現(xiàn)出上升的趨勢, 2個處理組的變化范圍分別為135—297 μg·L-1和140—255 μg·L-1; 實驗結束時,對照組Chl.含量(297±32) μg·L-1高于分區(qū)組(255±23) μg·L-1, 但是未達到顯著差異(>0.05)(圖5)。

3.4 浮游植物鑒定結果

實驗期間, 對照組和分區(qū)組對蝦養(yǎng)殖池塘內分別鑒定出浮游植物門類5個和4個, 對照組共15屬18種, 而分區(qū)組24屬32種, 并且均表現(xiàn)為綠藻門類>藍藻門類>硅藻門類>裸藻門類(表1)。

圖4 實驗期間不同粒徑顆粒物質含量變化

圖5 實驗期間池塘水體中Chl. a 含量

實驗初期, 對照組和分區(qū)組池塘水體中具有相近的浮游植物群落結構組成, 隨著循環(huán)處理次數增加, 兩個處理組池塘內的浮游植物群落結構組成發(fā)生明顯變化。實驗期間第10 d, 對照組和分區(qū)組具有相近的硅藻種類組成, 均是梅尼小環(huán)藻為主要種類; 然而, 分區(qū)組對蝦養(yǎng)殖池塘內綠藻種類明顯多于對照組, 分區(qū)組池塘中的空星藻()、波及卵囊藻()、被甲柵藻()和四尾柵藻()具有較高的生物量, 而對照組池塘內小孢空星藻為優(yōu)勢種類; 分區(qū)組池塘內藍藻種類多于對照組, 偽魚腥藻和針晶藍纖維藻在2個處理組中均為優(yōu)勢種類, 而銀灰平裂藻在分區(qū)組池塘中占較大優(yōu)勢, 卻未在對照組池塘發(fā)現(xiàn)該藻; 對照組池塘內具有較大比例的顫藻, 而未在分區(qū)組池塘中發(fā)現(xiàn)顫藻。

實驗期間第30 d, 2個處理組池塘內浮游植物群落結構組成表現(xiàn)出更大的差異。硅藻門中的梅尼小環(huán)藻在2個處理組池塘中均有發(fā)現(xiàn), 而對照組池塘中的密度高于分區(qū)組; 同時, 分區(qū)組池塘中占較大比例的小環(huán)藻未在對照組發(fā)現(xiàn)。實驗結束時, 對照組池塘中的顫藻占較大比例, 而分區(qū)組2口池塘中未發(fā)現(xiàn)顫藻, 另一口池塘僅有少量顫藻發(fā)生。對照組池塘中綠藻種類仍低于分區(qū)組, 四尾柵藻在2個處理組中均為優(yōu)勢種類, 其密度為288×104ind·L-1—480×104ind·L-1。

3.5 浮游植物群落結構特征指數

實驗期間, 對照組和分區(qū)組池塘水體中硅藻門的優(yōu)勢度指數均表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢, 而2個處理組中藍藻門的優(yōu)勢度表現(xiàn)出升高的趨勢, 在第2個采樣階段分區(qū)組和對照組的硅藻門種類優(yōu)勢度和藍藻門種類優(yōu)勢度均出現(xiàn)顯著差異(圖6 a, b)。在第20—30 d, 分區(qū)組池塘水體中綠藻門的優(yōu)勢度明顯增加, 且在實驗結束時高于對照組（>0.05）, 只是其優(yōu)勢度指數低于藍藻門(圖6c)。2個處理組中裸藻門種類的優(yōu)勢度均較低, 且并未在整個實驗期間連續(xù)發(fā)現(xiàn)裸藻門種類(圖6d)。

表1 實驗期間對蝦養(yǎng)殖池塘中浮游植物種類組成

續(xù)表

圖6 硅藻門(a)、藍藻門(b)、綠藻門(c)、裸藻門(d)的優(yōu)勢度指數

實驗結束時, 對照組和分區(qū)組池塘水體中的浮游植物優(yōu)勢種類優(yōu)勢度具有明顯不同。藍藻門中的偽魚腥藻和銀灰平裂藻分別在對照組和分區(qū)組具有最大優(yōu)勢度, 其優(yōu)勢度分別達到0.434和0.453(表格2)。對照組池塘內硅藻門類梅尼小環(huán)藻的優(yōu)勢度高于分區(qū)組; 對照組和分區(qū)組池塘內的綠藻門相同優(yōu)勢種類中僅有四尾柵藻, 而對照組中的其它優(yōu)勢種為葡萄藻和雙列柵藻, 分區(qū)組中的其它優(yōu)勢種類為小球藻和二形柵藻(表格2)。

實驗開始時, 對照組和分區(qū)組池塘內浮游植物群落的香農多樣性指數均接近2.25,期間表現(xiàn)出逐漸升高的趨勢, 在實驗結束時對照組和分區(qū)組分別上升到2.62和2.91。整體而言, 實驗期間分區(qū)組的物種多樣性指數略高于對照組(>0.05)。實驗期間, 分區(qū)組對蝦養(yǎng)殖池塘內浮游植物的Pielou物種均勻度指數低于對照組, 且在第2個采樣階段出現(xiàn)顯著差異(<0.05)。實驗中后期, 兩個處理組中浮游植物群落的Margale豐富度指數均表現(xiàn)出逐漸升高的趨勢, 并且分區(qū)組在中期和末期顯著高于對照組(<0.05) (圖7)。

表2 實驗結束時不同處理組浮游植物優(yōu)勢種類優(yōu)勢度

3.6 對蝦的生長性能

實驗期間, 通過網捕方法, 計算池塘內對蝦的存活率。實驗結束時, 對照組池塘對蝦的存活率為78%, 而分區(qū)組池塘對蝦的存活率為81% (表 3)。實驗期間, 分區(qū)組對蝦平均增重為7.02 g, 而對照組對蝦平均增重為6.68g。

4 討論

4.1 池塘分區(qū)養(yǎng)殖對水體營養(yǎng)鹽的影響

分池環(huán)聯(lián)養(yǎng)殖系統(tǒng)定期將對蝦養(yǎng)殖池塘內富含殘餌、碎屑和細菌等有機物質的水體轉移到魚類凈化池塘中, 可以減輕對蝦養(yǎng)殖池塘內有機負荷和保持水質穩(wěn)定[12]。胡庚東等(2011)研究發(fā)現(xiàn)淡水池塘循環(huán)水養(yǎng)殖模式經過3級凈化后, 養(yǎng)殖排水水質符合《地表水環(huán)境質量標準》V類標準, 并且對Chl.的去除效果明顯[19]。池塘—濕地循環(huán)水養(yǎng)殖研究也表明池塘循環(huán)水對于TN、TP、NH4+–N及COD均有明顯的去除率[20]。研究結果顯示, 分區(qū)養(yǎng)殖可以改善對蝦養(yǎng)殖池塘內水質。實驗期間, 池塘分區(qū)養(yǎng)殖顯著提高對蝦池塘內的活性磷含量(<0.05), 在一定程度上可以降低NH4+–N含量, 且在實驗結束時分區(qū)組池塘水體NH4+–N含量顯著低于對照組(< 0.05)(圖2)?；钚粤缀康脑黾涌赡苁怯捎谙聦铀w的流動造成活性磷轉化與釋放加速; 顆粒有機物質的移除可能是影響分區(qū)組水體中NH4+–N含量低于對照組的主要因素?；祓B(yǎng)濾食性魚類對于浮游植物和顆粒物質的利用會加速水體中氮磷物質的循環(huán)[21], 由實驗結果表明, 分區(qū)養(yǎng)殖過程中引起的顆粒物減少和水體流動也加速了水體中磷的轉化與循環(huán)。

圖7 香農多樣性指數(a)、Pielou物種均勻度指數(b)、Margalef豐富度指數(c)

表3 各處理組對蝦成活率、終末體重量

4.2 池塘分區(qū)養(yǎng)殖對顆粒物質、葉綠素a含量的影響

對蝦養(yǎng)殖池塘內的顆粒有機物主要來源于對蝦殘餌、糞便以及浮游生物等, 養(yǎng)殖中后期較多的顆粒有機物不利于池塘水質穩(wěn)定, 尤其對蝦精養(yǎng)池塘TPM和POM逐漸升高更易導致水質較差[18, 22]。分池環(huán)聯(lián)養(yǎng)殖模式是將兩種或兩種以上的養(yǎng)殖池塘環(huán)聯(lián)在一起, 使系統(tǒng)間產生互利作用或更好地利用營養(yǎng)物質[10], 而減少養(yǎng)殖動物間的相互影響[12]。申玉春等(2007)開展了多池循環(huán)水生態(tài)養(yǎng)殖研究, 對蝦養(yǎng)殖廢水經過貝類池塘后, 水體中顆粒物質含量降低, 由104.6 mg·L-1降低到45.4 mg·L-1。結果表明, 池塘分區(qū)養(yǎng)殖處理有助于懸浮顆粒物質(TPM和POM)的移除和降低(圖3)。依據循環(huán)系統(tǒng)運行時混養(yǎng)魚類對泵入顆粒物質的攝食現(xiàn)象可知顆粒物質可作為混養(yǎng)池塘內濾食性魚類的餌料。分區(qū)組池塘內懸浮顆粒物質平均含量(49.5±10.6) mg·L-1低于對照組(70±15.2) mg·L-1, 可知, 通過定期循環(huán)處理可使對蝦養(yǎng)殖池塘內TPM、POM含量分別降低36%—45% 和15%—20%。

通過貝克曼庫爾特顆粒計數儀測定水體中粒徑為20—200 μm的顆粒物質含量, 分區(qū)組對蝦池塘水體中的顆粒物質平均含量為15.8×104個·L-1, 而對照組為21.6×104個·L-1, 結果表明池塘分區(qū)循環(huán)處理可以降低懸浮顆粒物質數量。養(yǎng)殖期間, 粒徑小于20 μm的小型顆粒物質在總懸浮顆粒物中占較大比例[23], 由于未對20 μm以下的顆粒物質進行統(tǒng)計, 因此實驗數值小于浮游植物豐度和實際數量。然而, 通過粒徑組成分析, 可知20—160 μm的顆粒物質占較大比例, 并且可受到循環(huán)處理而減少。實驗期間, 分區(qū)組和對照組對蝦養(yǎng)殖池塘內Chl.含量均增加, 分區(qū)組Chl.含量低于對照組, 但是未達到顯著差異(>0.05)(圖5), 結果表明, 分區(qū)養(yǎng)殖使得顆粒物質含量降低, 提高了水體透明度, 但是并未明顯提高浮游植物生物量。對照組中Chl.含量較高可能與實驗期間藍藻生物量較大有關。

4.3 池塘分區(qū)養(yǎng)殖對浮游植物的影響

環(huán)境因子對浮游植物群落的影響是多方面的, 而且極其錯綜復雜。池塘中的水溫、溶解氧、pH及營養(yǎng)物質等因素的高低均對浮游植物的生長、繁殖、種群變化起著直接作用[21, 24]。本實驗中, 不同處理組池塘間的t、DO、pH較為接近, 而TPM、溶解態(tài)營養(yǎng)鹽以及水體流動是影響浮游植物群落結構組成的主要因素(圖2, 3)。楊慧君等(2010)研究發(fā)現(xiàn)魚—稻循環(huán)系統(tǒng)養(yǎng)魚池塘內浮游植物種類(93種)、密度(247—1133)×104及生物量(3.07—10.83) mg·L-1均低于非循環(huán)塘100種, (511—1773)×104, (4.48—17.34) mg·L-1[25]。朱曉榮(2013)研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)運行初期養(yǎng)殖池塘內浮游植物種類數量也少于對照區(qū)池塘和外河水源, 隨著養(yǎng)殖時間增加和水質逐漸穩(wěn)定, 循環(huán)組養(yǎng)殖池塘內的浮游植物種類增多[26]。本實驗中, 分區(qū)組池塘內浮游植物種類(32種)高于對照組(18種), 主要原因可能是分區(qū)組池塘內氮磷物質轉化和釋放加速, 且活性磷含量明顯增加(圖2), N/P更有利于多種浮游植物的生長。一般情況下養(yǎng)殖水體屬于磷限制水體[27], 而魚—稻循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)內由于水稻對磷的利用率較高[25], 經稻田循環(huán)利用后仍屬于磷限制水體, 因此循環(huán)系統(tǒng)養(yǎng)魚池塘內浮游植物種類少于對照組。實驗中分區(qū)組池塘循環(huán)水流動加速了活性磷的轉化和釋放, 有利于多種浮游植物發(fā)生。

分區(qū)組浮游植物種類多于對照組, 且綠藻門種類最多, 表現(xiàn)為綠藻門類>藍藻門類>硅藻門類>裸藻門類(表1)。一般情況下, 養(yǎng)殖中后期綠藻門類占優(yōu)勢[25,28]。分區(qū)組池塘內藍藻生物量低于對照組, 尤其對照組具有較高比例的顫藻, 而僅在分區(qū)組一口池塘中發(fā)現(xiàn)少量顫藻。在同一地區(qū), 光照與水溫基本相同, 浮游植物群落結構主要決定于營養(yǎng)鹽類[27]。浮游植物可以利用系統(tǒng)底部再生的氮磷營養(yǎng)鹽[29], 浮游植物群落結構與磷酸鹽具有密切關系[14], 浮游植物體內氮磷比約為16:1[30]。N/P較大時, 藍藻易占優(yōu)勢。N、P均豐富時, 綠藻易占優(yōu)勢[27]。分區(qū)組N/P范圍為5.77—20.33, 平均為9.92; 而對照組N/P范圍為10.57—51, 平均為28.01, 因此, 實驗池塘中浮游植物種類變化可能與水體氮磷含量比值具有密切關系。同時, 分區(qū)組池塘內具有較高含量的銀灰平裂藻, 而對照組池塘內未發(fā)現(xiàn)該藻。浮游植物群落結構的生態(tài)指標也表明池塘分區(qū)養(yǎng)殖處理對于蝦塘浮游植物群落組成具有影響。實驗后期, 分區(qū)組池塘水體中綠藻門的優(yōu)勢度明顯高于對照組(<0.05)(圖6c)。對照組藍藻門類的偽魚腥藻具有最大優(yōu)勢度, 而分區(qū)組內銀灰平裂藻優(yōu)勢度最大, 分別達到0.434和0.453(表2), 分區(qū)組池塘內藍藻門優(yōu)勢種類(銀灰平裂藻、偽魚腥藻)的總優(yōu)勢度明顯低于對照組(針晶藍纖維藻、顫藻、偽魚腥藻)。實驗期間分區(qū)組浮游植物的香農多樣性指數(2.91)略高于對照組(2.62)(>0.05)。實驗中后期, 2個處理組浮游植物群落的Margale豐富度指數均表現(xiàn)出逐漸升高的趨勢, 并且分區(qū)組在實驗期間第20 d和第30 d顯著高于對照組(<0.05)(圖7)。結果表明, 池塘分區(qū)循環(huán)養(yǎng)殖在提高浮游植物種類多樣性以及豐富度方面具有一定作用。

5 結論

分池環(huán)聯(lián)養(yǎng)殖模式是將兩種或兩種以上的養(yǎng)殖池塘環(huán)聯(lián)在一起, 使系統(tǒng)間產生互利作用, 達到高效、高產的目的, 可以避免空間、溶解氧及食物競爭等。然而, 國內對蝦養(yǎng)殖池塘格局和現(xiàn)狀決定了傳統(tǒng)養(yǎng)殖基礎上簡單的環(huán)聯(lián)模式。在對蝦養(yǎng)殖初期將魚塘中較為穩(wěn)定的水體抽入到對蝦池塘中以保證水質穩(wěn)定; 在養(yǎng)殖中后期, 將池塘中富含顆粒有機物的水體抽到魚類池塘中, 緩解對蝦池塘中的有機物質積累,提高了營養(yǎng)物質利用率; 同時, 減少養(yǎng)殖廢水排放, 有利于生態(tài)環(huán)境保護。實驗結果表明, 該分區(qū)養(yǎng)殖系統(tǒng)對于改善對蝦池塘水質和浮游植物群落組成具有重要影響。分區(qū)處理可明顯降低懸浮顆粒物質含量, 提高水體透明度。池塘水循環(huán)引起的顆粒物減少和水體流動也加速了水體中磷的轉化與釋放。同時, 分區(qū)循環(huán)處理有利于增加對蝦養(yǎng)殖池塘內的浮游植物種類, 提高生物多樣性, 改善養(yǎng)殖系統(tǒng)內食物網結構。實驗期間, 魚類混養(yǎng)池塘飼料投喂量較低, 僅投喂少量草魚飼料, 池塘水體中浮游植物生物量較低, 而循環(huán)系統(tǒng)中對蝦養(yǎng)殖廢水并不能夠支撐整個魚塘的浮游植物營養(yǎng)鹽需求, 因此, 混養(yǎng)魚塘需要投喂一定數量的植物型飼料以維持整個魚塘浮游生物的穩(wěn)定。通過實驗發(fā)現(xiàn), 混養(yǎng)魚塘與對蝦養(yǎng)殖池塘的面積比例較大, 因此兩種池塘的比例需要進一步優(yōu)化研究。

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Characteristics of water quality and phytopankton community in the partitioned aquaculture system

LI Junwei1, ZHU Changbo1, XIE Xiaoyong1,*, GUO Yongjian1, CHEN Suwen1, Chang Hua2, ZHANG Ning2, ZENG Lin2, HU Ruiping3

1. Guangdong Provincial Key Laboratory of Fishery Ecology and Environment, Key Laboratory of South China Sea Fishery Resources Exploitation & Utilization of Ministry of Agriculture of China, South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou 510300, China 2.Haida group co., LTD, Guangzhou 511400, China 3. Haiwei aquaculture technology, LTD, Guangzhou 510300, China

The effects of a partitioned aquaculture system on the water quality and phytoplankton were studied using 3 partitioned units and 3 control ponds. The partitioned aquaculture system consisted of shrimp pond and fish pond, and the two ponds were connected by piping and pump. Three other isolated shrimp ponds were designated as the C group, whereas the fish pond was used for the culturing of silver carp, crucian carp, grass carp andand three partitioned aquaculture system were designated as the R group (R). Throughout 4 sampling times (30d), the total particulate matter (TPM) and the particulate organic matter (POM) in the R group were 36%-45% and 15%-20% lower than in the C group. The results suggest that the system can improve the water quality in the shrimp ponds, the PO4–P content of the water column was higher in the R group than in the C group (<0.05), and NH4–N was lower than in the C group (<0.05) late in the experiment. During the experiment, the phytoplankton species in the R group was more than that in the C group, and the trend of the different species in the two groups was Chlorophyta>Cyanophyta>Bacillariphyta>Euglenophyta. The biomass of Cyanobacteria in the R group was less than that in the C group, and there was higher density ofin the C group. At the end of the experiment, the Simpson index of Chlorophyta in the R group was higher than that in the C group (<0.05), and the Shannon index of phytoplankton in the R group was a little more than that in the C group (>0.05). During the experiment, the richness index of phytoplankton in the two groups increased gradually, and the value in the R group was higher than that in the C group on the 20thday and 30thday (<0.05). In the present study, the partitioned aquaculture system could be easily implemented in an aquaculture zone, and its application can reduce the POM and increase the release of PO4–P. The running water and low N/P value may be the main reason for the dominance of Chlorophyta and weakness of Cyanophyta, therefore the partitioned aquaculture system may play an important role in the improvement of the diversity of phytoplankton.

; polyculture; partitioned aquaculture system; phytoplankton

10.14108/j.cnki.1008-8873.2017.06.016

S96

A

1008-8873(2017)06-114-11

2016-10-10;

2016-12-08

廣東省海洋漁業(yè)科技推廣項目(B201601-01＆B201500B04); 中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費專項資金(中國水產科學研究院南海水產研究所) ( 2014ZD01); 廣東省省級科技計劃項目(2013B090500081＆2013B040500020)

李俊偉(1982—), 男, 河北故城人, 博士, 助理研究員, 從事水產生態(tài)養(yǎng)殖技術研究, E-mail: lijunwei303@163.com

頡曉勇, 副研究員, 水產養(yǎng)殖技術研究, E-mail: xiexiaoyongsh@sina.com