不同生物量滸苔去除蝦蟹共培養(yǎng)系統(tǒng)中氨氮的效果

穆顯鑫 張文平 苗德霞

摘要：傳統(tǒng)海水蝦蟹類養(yǎng)殖模式中，蝦蟹生長過程中所釋放的氨氮會嚴(yán)重影響水體環(huán)境。藻類具有吸收氨氮、凈化水質(zhì)的作用。通過建立藻、蝦/蟹共養(yǎng)系統(tǒng)，以不同生物量的滸苔（Ulva prolifera）分別與幾種蝦蟹共培養(yǎng)，在其他條件相同情況下進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明，滸苔與日本（Charybdis japonica）生物量比為0.07，與脊尾白蝦（Exopalamon carincauda）、口蝦蛄（Squilla orarotia）和凡納濱對蝦（Penaeus vannamei）生物量比均為0.06時達(dá)到氨氮釋放率和吸收率的平衡。且在4 d時氨氮濃度均小于0.2 mg/L，達(dá)到養(yǎng)殖用水標(biāo)準(zhǔn)。研究結(jié)果可為蝦蟹類工廠化養(yǎng)殖及蝦蟹類長途?；钸\(yùn)輸提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：滸苔;蝦類;蟹類;共培養(yǎng);氨氮;水質(zhì)

水體氨氮對于海洋生物危害巨大，嚴(yán)重時會導(dǎo)致大量死亡。上世紀(jì)70年代，已有很多學(xué)者對藻類吸收氨氮進(jìn)行研究，并與水生動物進(jìn)行混養(yǎng)。韋瑋等初步研究櫛孔扇貝和海帶混養(yǎng)的互利機(jī)制[1]。賴玉龍等、蔡澤平等、盧光明等、鄭輝等和時嘉賡等也進(jìn)行了龍須菜與鮑類、龍須菜與大黃魚、小球藻與櫛孔扇貝及石莼與海膽的混養(yǎng)，結(jié)果均表明，藻類對養(yǎng)殖環(huán)境具有良好的調(diào)控能力[2-6]。關(guān)于藻類處理蝦、蟹養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的氨氮方面，目前雖已經(jīng)取得一定進(jìn)展，但仍處于萌芽階段，因此研究藻、蝦、蟹共生海水養(yǎng)殖凈化技術(shù)具有較大發(fā)展空間[7-11]。本研究選用滸苔和海洋蝦蟹類進(jìn)行共養(yǎng)，其原因滸苔為大型藻類，相較于小球藻等微藻方便取出及更換。蝦蟹選擇均為市場常見蝦蟹，且長途運(yùn)輸過程中致死率較高。根據(jù)其氨氮檢測值，確定藻類與蝦、蟹的最佳養(yǎng)殖比，旨在為今后實(shí)現(xiàn)藻類與蝦、蟹的養(yǎng)殖提供有益的生態(tài)模式。

1 材料與方法

1.1 材料

（1）滸苔（Ulva prolifera）由筆者所在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過3年以上馴化培養(yǎng)，完全滿足研究需求。

（2）日本（Charybdis japonica）、脊尾白蝦（Exopalamon carincauda）、口蝦蛄（Squilla orarotia）和凡納濱對蝦（Penaeus vannamei），購自本地海鮮市場，挑選活性強(qiáng)，攝食情況良好，大小均勻個體，試驗(yàn)前均于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)養(yǎng)殖環(huán)境適應(yīng)3 d。

（3）養(yǎng)殖用人工海水：沸水冷卻后加入3%的海水晶（浙江藍(lán)海星鹽制品有限公司）人工配制;pH值為7.8、鹽度為3%。

1.2 方法

（1）試驗(yàn)時間及地點(diǎn)：2019年9—10月于江蘇海洋大學(xué)江蘇省海洋生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

（2）藻、蟹生物量比：滸苔鮮質(zhì)量與日本的鮮質(zhì)量比，設(shè)置0.00（不加滸苔）、0.05、0.06、0.07、008、0.09共6個梯度，每個梯度設(shè)3個重復(fù)，每重復(fù)養(yǎng)殖日本10只，每只44～47 g。滸苔按比例分別加入0.0、22.5、27.0、31.5、36.0、40.5 g，試驗(yàn)前24 h停止喂食。

（3）藻、蝦生物量比：滸苔鮮質(zhì)量分別與脊尾白蝦、口蝦蛄、凡納濱對蝦的鮮質(zhì)量比，分別設(shè)置0.00（不加滸苔）、0.02、0.04、0.06、0.08共5個梯度，每個梯度設(shè)3個重復(fù)，每重復(fù)養(yǎng)殖脊尾白蝦10尾，2.5～3.0 g/尾，滸苔按比例分別加入0.0、0.6、1.2、1.8、2.4 g;每組分別重復(fù)養(yǎng)殖口蝦蛄、凡納濱對蝦10尾，30～33 g/尾，滸苔按比例分別加入0.0、6.0、12.0、18.0、24.0 g。試驗(yàn)前24 h停止喂食。

（4）試驗(yàn)處理：參照文獻(xiàn)[12]，將不同生物量比的藻、蟹或藻、蝦分別置于具有2 L人工海水的玻璃缸（20 cm×15 cm×15 cm）中進(jìn)行共培養(yǎng);充氧 2 L/h;培養(yǎng)溫度為15 ℃;光照度為5 000 lx（光—暗周期12 h—12 h）。分別于0、1、2、3、4 d于養(yǎng)殖玻璃缸內(nèi)隨機(jī)抽取10 mL水樣置采樣瓶中，測定氨氮（NH+4-N）含量。

（5）氨氮（NH+4-N）含量測定：參照《海水調(diào)查規(guī)范》（GB/T 12763.4—2007）進(jìn)行檢測[13]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

本研究均通過Microsoft Excel制表、Origin 7.5進(jìn)行誤差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生物量滸苔與日本共培養(yǎng)下水體氨氮的變化

為探究藻類（滸苔）蟹（日本）達(dá)到何種生物量比時水體氨氮含量達(dá)到平衡，進(jìn)行藻、蟹共培養(yǎng)試驗(yàn)。

由圖1可知，藻、蟹生物量比為0（即不加滸苔），能明顯看出水體氨氮含量隨時間增加而升高，4 d時水體氨氮含量達(dá)到最大值3.32 mg/L。生物量比為0.05時，水體氨氮含量變化趨勢和生物量比為0時相同，但其水體氨氮含量均有明顯下降。當(dāng)生物量比為0.06時，水體氨氮含量先上升后下降，在3 d時達(dá)到峰值，為1.90 mg/L。當(dāng)生物量比為0.07時，水體氨氮先上升后下降再上升，3～4 d水體氨氮含量變化不顯著（P>0.05），水體氨氮含量上下浮動在0.1 mg/L內(nèi)。當(dāng)生物量比為0.08時，水體氨氮含量先上升后下降再上升，在3 d時達(dá)最低值，4 d時氨氮含量與初始水體氨氮量無明顯差異（P>0.05）。當(dāng)藻、蟹生物量比為0.09時，1～4 d均無明顯差異（P>0.05），相較于生物量比在0.05～007間氨氮含量均有明顯下降且穩(wěn)定在0.2 mg/L以內(nèi)。

隨著藻、蟹生物量比的增加，水體氨氮含量在逐漸減小。當(dāng)藻、蟹生物量比達(dá)0.07時，1～4 d差異較小，說明0.07的藻、蟹生物量比已可以吸收蟹每天所釋放的氨氮，但無法將水中的氨氮下降至02 mg/L，僅能將水中的氨氮維持一定平衡。

2.2 不同生物量滸苔與口蝦蛄共培養(yǎng)下氨氮的變化

為探究藻類（滸苔）、蝦（口蝦蛄）達(dá)到何種生物量比時水體氨氮含量達(dá)到平衡，進(jìn)行藻、蝦共培養(yǎng)試驗(yàn)。

由圖2可知，當(dāng)藻、蝦生物量比為0，水體氨氮含量先增加后減少，于3 d時達(dá)到組內(nèi)峰值。生物量比為0.02，水體氨氮含量隨時間增加而升高，于 4 d 時達(dá)到最大值0.92 mg/L。生物量比為0.04時，水體氨氮含量均隨時間增加先升高后減少。2、3 d 時與其他幾天時差異顯著（P<0.05）。生物量比為0.06和0.08時，水體氨氮含量隨時間變化先下降后上升再下降。

隨著藻、蝦生物量比的增加，水體氨氮含量在逐漸減小。當(dāng)藻類生物量增加，藻、蝦生物量比達(dá)到0.06時，每天的氨氮變化量不大，氨氮變化情況穩(wěn)定。且在2、4 d時氨氮量差異不明顯，說明這2 d氨氮幾乎相同，雖然3 d時有所增加，但在4 d時又下降，所以這時所用的藻類生物量已達(dá)到了維持水中氨氮平衡的效果。

2.3 不同生物量滸苔與脊尾白蝦共培養(yǎng)下氨氮的變化

為探究藻（滸苔）蝦（脊尾白蝦）達(dá)到何種生物量比水體氨氮含量達(dá)到平衡，進(jìn)行藻、蝦共培養(yǎng)試驗(yàn)。

由圖3可知，當(dāng)藻、蝦生物量比為0時，水體氨氮含量隨時間增加而升高，4 d時水體氨氮含量達(dá)到最大值0.85 mg/L。藻生物量比為0.02、0.06時，水體氨氮含量均呈先上升后下降趨勢。當(dāng)生物量比為0.04時，水體氨氮含量均呈先上升后下降在上升趨勢;生物量比為0.08時，水體氨氮含量隨時間變化先上升后下降在上升（P>005），且4 d時，氨氮含量值均高于0 d。

隨著藻、蝦生物量比的增加，水體氨氮含量在逐漸減小。達(dá)到0.06的藻、蝦比時，雖然1 d與0 d時相比氨氮上升，當(dāng)之后的1～4 d存在明顯差異，且氨氮變化量呈穩(wěn)定下降趨勢，且4 d與0 d間差異不顯著。說明海水在這4 d內(nèi)的氨氮增加量幾乎為0，所以這時候所用的藻量已達(dá)到維持水中氨氮平衡的效果。

2.4 不同生物量滸苔與凡納濱對蝦共培養(yǎng)下氨氮的變化

為探究藻（滸苔）、蝦（凡納濱對蝦）達(dá)到何種生物量比時水體氨氮含量達(dá)到平衡，進(jìn)行藻、蝦共培養(yǎng)試驗(yàn)。

由圖4可知，當(dāng)藻、蝦生物量比為0時，水體氨氮含量均隨時間增加而升高（P<0.05）。其中，在4 d時，水體氨氮含量達(dá)到最大值1 mg/L。生物量比為0.02時，水體氨氮呈上升趨勢，但數(shù)值均小于生物量比為0時的數(shù)值。生物量比為0.04和0.08時，氨氮含量隨時間變化而呈現(xiàn)先上升后下降再上升趨勢。生物量比為0.06時氨氮隨時間的變化，先升高后降低再升高再降低的折線趨勢。在生物量比為0.06、0.08時，雖然1 d時與0 d時相比氨氮上升，但4 d時氨氮量低于0 d時，說明海水在這 4 d 內(nèi)的氨氮增加量幾乎為0，意味著這時所用的藻量已達(dá)到維持水中氨氮平衡的效果。

3 討論

以往研究中，學(xué)者們主要以龍須菜、海帶等作為研究對象，探究藻類對水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中所釋放氨氮的吸收效率。胡海燕等研究發(fā)現(xiàn)，龍須菜與黑鲪

魚混養(yǎng)，單位質(zhì)量的龍須菜每天可吸收 0.006 0 mmol/L 氨氮量[14];鄭輝等以海帶與貝進(jìn)行混養(yǎng)，研究表明單位質(zhì)量的海帶每天可吸收 0.005 9 mmol/L 氨氮含量[15];朱明等研究發(fā)現(xiàn)，不同鹽度下滸苔吸收氨氮能力不同，在鹽度為3%的海水中滸苔吸收效果最好，單位質(zhì)量的滸苔每天可吸收0320 0 mmol/L氨氮含量[12]。滸苔對氨氮吸收量相比龍須菜和海帶效果極為顯著，是兩者的50多倍[16]。

研究發(fā)現(xiàn)，滸苔在蝦蟹養(yǎng)殖過程中對氨氮吸收效果較為顯著。當(dāng)藻、蝦/蟹生物量比達(dá)到一定數(shù)值時，養(yǎng)殖水體氨氮變化趨向平穩(wěn)且水體氨氮含量在 4 d時均持平甚至低于0 d氨氮含量。其中，日本所釋放的氨氮含量比其他3種蝦類（口蝦蛄、脊尾白蝦和凡納濱對蝦）高，且與藻（滸苔）共培養(yǎng)時氨氮去除率最明顯，有助于養(yǎng)殖用水中氨氮的去除。有研究表明，海藻對于海水中的氨氮具有良好地吸收作用，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中合理運(yùn)用，有利于養(yǎng)殖用水的循環(huán)利用，降低養(yǎng)殖對于海水富營養(yǎng)化的負(fù)面影響[14]。

許多研究中發(fā)現(xiàn)，水產(chǎn)養(yǎng)殖動物與植物質(zhì)量比1 ∶ 1是較合理的密度比。如胡海燕等研究發(fā)現(xiàn)，龍須菜和黑鲪魚混養(yǎng)時，混養(yǎng)比例按單位體積鮮質(zhì)量為1 ∶ 1時較為合理[14];孫偉等研究表明，龍須菜和文蛤的養(yǎng)殖密度為1 ∶ 1時，文蛤的成活率最佳[11]。因此滸苔與蝦蟹進(jìn)行共養(yǎng)時氨氮吸收效果相較于其他藻類具有明顯效果。滸苔也具有一定的食用價(jià)值和藥用價(jià)值，它有著高蛋白、高膳食纖維、低脂肪特點(diǎn)，且其含有的滸苔多糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有顯著的藥理活性，如降血脂、抗氧化、提高免疫力和抑制皮膚癌等生理功能[17]。除此之外，還能在養(yǎng)殖過程中為蝦蟹類提供更多的生態(tài)位，有利于其蛻殼和生長，從而提高養(yǎng)殖密度和增加產(chǎn)量[18]。孫穎穎等發(fā)現(xiàn)，滸苔能有效抑制赤潮生物繁殖，提高動物品質(zhì)[19]。長途運(yùn)輸中水體氨氮不斷積累，是導(dǎo)致蝦蟹類死亡的首要原因。滸苔對于氨氮有良好的吸收作用，能夠在養(yǎng)殖運(yùn)輸過程中有效緩解水體氨氮增加致死的問題[20]。因此，研究藻、蝦或藻、蟹混養(yǎng)對于促進(jìn)海水養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

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