魚-菜共生養(yǎng)殖模式對羅非魚生長性能、水質(zhì)和浮游生物的影響

劉邦輝 方彰勝 丁悅秀

摘要：以尼羅羅非魚為研究對象，采用魚-菜共生養(yǎng)殖技術(shù)對6口池塘（A組：試驗(yàn)組，3口池塘;B組：對照組，3口池塘）羅非魚生長性能、水質(zhì)影響和養(yǎng)殖效益進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，在196 d養(yǎng)殖周期內(nèi)，魚-菜共生模式（A組）下羅非魚的生長速度、成活率、肥滿度分別顯著提高18.9%、13.3%和37.0%（P<0.05），飼料系數(shù)降低10.6%（P<005）;在水質(zhì)改良方面，試驗(yàn)組COD、濁度、亞硝酸鹽、總氨氮及溶解性正磷酸鹽的含量與對照組（B組）相比均具有顯著差異（P<005），A組池塘浮游植物密度和浮游動(dòng)物密度均顯著低于B組（P<0.05），但浮游動(dòng)物生物量顯著高于B組（P<005）。同時(shí)，A組浮游植物Shannon-Weaver多樣性指數(shù)（H）和Pielou均勻度指數(shù)（J）均顯著高于對照池塘（P<005）。表明魚-菜共生養(yǎng)殖技術(shù)，具有提高羅非魚生長性能、提高養(yǎng)殖池塘浮游生物多樣性、改善養(yǎng)殖水質(zhì)、降低水體污染和增產(chǎn)增值等優(yōu)點(diǎn)，不失為一種生態(tài)健康高效的精準(zhǔn)池塘養(yǎng)殖模式。

關(guān)鍵詞：羅非魚;魚菜共生;精準(zhǔn)池塘;養(yǎng)殖模式

多年來，作為傳統(tǒng)的池塘養(yǎng)殖國家，我國池塘養(yǎng)殖面積和水產(chǎn)品產(chǎn)量均居世界第一[1]，依靠技術(shù)進(jìn)步和模式升級，高密度集約化養(yǎng)殖已成為我國池塘養(yǎng)殖的主要養(yǎng)殖模式[2-3]。隨之產(chǎn)生大量的池塘沉積有機(jī)物，進(jìn)而致使池塘水體呈富營養(yǎng)態(tài)，排出后甚至?xí)?dǎo)致附近水源或水資源惡化[4-5]。因此，探索具有增值、高效、環(huán)保的新型養(yǎng)殖模式以維持水產(chǎn)養(yǎng)殖增產(chǎn)生態(tài)協(xié)同發(fā)展已成為近年來科技工作者新的研究課題[6-7]。

魚-菜共生系統(tǒng)是指將高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖與水耕栽培（hydroponics）有機(jī)結(jié)合，形成生物浮床，利用水生植物生長過程中需要吸收大量氮、磷等元素的原理，達(dá)到去除或降低池塘水體中的沉余有機(jī)物含量以改善水質(zhì)收獲蔬菜的目的，進(jìn)而形成營養(yǎng)鹽良性循環(huán)的養(yǎng)殖-種植系統(tǒng)[8]。已有研究表明，魚-菜共生可以使養(yǎng)殖生物、植物和微生物等系統(tǒng)生物與生態(tài)因子達(dá)到一種平衡狀態(tài)，促使養(yǎng)殖水體呈現(xiàn)穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而為養(yǎng)殖水體的原位修復(fù)提供有效途徑[9-10]。

羅非魚是我國重要的池塘養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)魚類之一，其肉質(zhì)鮮美、刺少、蛋白質(zhì)含量高，近年已成為我國養(yǎng)殖、加工、出口的優(yōu)質(zhì)魚類[11]。本研究以羅非魚為研究對象，采用魚菜共生-生物浮床技術(shù)對6口池塘（A組：試驗(yàn)組;B組：對照組）羅非魚生長性能、水質(zhì)和浮游生物進(jìn)行研究，以期為魚菜共生-生物浮床技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用提供技術(shù)參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在廣東省江門市新會(huì)區(qū)開源農(nóng)業(yè)有限公司羅非魚養(yǎng)殖場進(jìn)行，時(shí)間為2018年4月17日至10月30日。試驗(yàn)分為2組，每組3個(gè)重復(fù)，總計(jì)池塘6口，每口池塘面積為2 000 m2，養(yǎng)殖水源為西江水，池塘水深為1.8～2.0 m，所有試驗(yàn)養(yǎng)殖池塘均配置2臺(tái)葉輪式增氧機(jī)，功率為1.5 kW。試驗(yàn)用魚為佛山市梁氏集團(tuán)提供的無病無傷尼羅羅非魚（Oreochromis niloticus），平均體質(zhì)量為（20.0±12） g/尾，試驗(yàn)用菜為江門市新會(huì)市開源農(nóng)業(yè)有限公司提供的蕹菜（Ipomoea aquatica Forsk.），又稱空心菜。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)分為2個(gè)組、各3個(gè)重復(fù)試驗(yàn)（A組、試驗(yàn)組;B組、對照組），每組試驗(yàn)魚放養(yǎng)規(guī)格和密度分別為（20±1.2）g/尾和（19.0±0.1）×104尾/hm2，組間無顯著差異。其中，A組池塘水面每隔4 m放置2 m寬浮排結(jié)構(gòu)的裝置并種植蕹菜（圖1、圖2），共6排，B組池塘無放置。

1.2.1 養(yǎng)殖管理 試驗(yàn)期間，尼羅羅非魚養(yǎng)殖、投料及日常管理參照開源農(nóng)業(yè)有限公司養(yǎng)殖場羅非魚池塘養(yǎng)殖企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，試驗(yàn)飼料由恒興飼料提供，每天06：00—08：00、14：00—18：00各投喂飼料1次，投喂量為魚質(zhì)量的3%，試驗(yàn)周期為126 d。試驗(yàn)期間，記錄各池塘放養(yǎng)規(guī)格、放養(yǎng)量、飼料投喂量等。試驗(yàn)完成時(shí)，統(tǒng)計(jì)魚體規(guī)格、總質(zhì)量、成活率、飼料利用率等。

1.2.2 養(yǎng)殖水質(zhì)因子測定 每周一07：00—08：00采用ET 9908便攜式多參數(shù)水質(zhì)測定儀對試驗(yàn)養(yǎng)殖水體的溫度（T）、pH值、溶解氧（DO）含量、濁度（Tur）進(jìn)行定點(diǎn)測定;透明度（Scc）采用薩氏盤法進(jìn)行測定。采集各試驗(yàn)池塘30 cm處水體用于水質(zhì)因子測定，其中，采用納氏試劑分光光度法（HJ 535—2009）測定TAN含量;采用分光光度法（GB 7493—1987）測定NO-2含量;采用紫外分光光度法（HJ/T 346—2007）測定NO-3含量;采用重鉻酸鹽法（GB 11914—1989）測定COD含量;采用磷鉬藍(lán)分光光度法（HJ593—2010）測定溶解性正磷酸鹽（SRP）含量。

1.2.3 浮游生物水樣采集與測定 浮游生物的采樣時(shí)間和次數(shù)與水質(zhì)因子測定水樣一致。采用《內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查手冊》方法進(jìn)行浮游生物采樣、計(jì)數(shù)及種類鑒定。采集前配制魯哥氏液用以固定水樣。在各試驗(yàn)池塘選擇5個(gè)采樣點(diǎn)（2對角線上選擇4個(gè)點(diǎn)和中心點(diǎn)）分別采集1 000 mL水體，取500 mL混合水樣用于測定浮游植物、原生動(dòng)物和輪蟲等等浮游生物量，取1 000 mL混合水樣經(jīng)浮游生物過濾網(wǎng)過濾后用于枝角類和橈足類測定。所有樣品經(jīng)沉淀濃縮后在顯微鏡下觀察計(jì)數(shù)。浮游生物多樣性按以下公式計(jì)算：

1.3 計(jì)算公式

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用SPSS 17.0處理，采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。在單因子方差分析（A-NOVA）基礎(chǔ)上采用t檢驗(yàn)進(jìn)行分析比較，取95%置信區(qū)間（P<0.05）或99%置信區(qū)間（P<0.01）。

2 結(jié)果與分析

2.1 羅非魚生長特性及養(yǎng)殖效益分析

由表1可知，與對照組相比，試驗(yàn)組的特定生長率、肥滿度、成活率和凈產(chǎn)量分別提高了18.90%、0.37%、13.30%和30.70%，飼料系數(shù)降低了1060%，均呈現(xiàn)顯著差異（P<0.05）。魚-菜共生養(yǎng)殖設(shè)施費(fèi)用0.3萬元，使用周期為3年，平均每年折舊費(fèi)0.1萬元。試驗(yàn)組比對照組凈增值0.5萬元/1 000 m2（魚時(shí)價(jià)9.8 元/kg，飼料時(shí)價(jià)6.2元/kg）。結(jié)果顯示，魚-菜共生養(yǎng)殖技術(shù)不僅可提高羅非魚養(yǎng)殖成活率和特定生長率，還可顯著提高飼料利用率進(jìn)而促進(jìn)增產(chǎn)增值，不失為一種生態(tài)、高效的養(yǎng)殖方式。

2.2 池塘水質(zhì)因子濃度變化

由表2可知，試驗(yàn)周期內(nèi)，與對照組相比，試驗(yàn)組養(yǎng)殖水體水溫和硝酸鹽平均濃度無顯著差異（P>0.05），試驗(yàn)組養(yǎng)殖水體pH值、Scc、DO等水環(huán)境因子數(shù)值均顯著高于對照組（P<0.05），試驗(yàn)組養(yǎng)殖水體Tur、TAN、NO-2、COD和SRP等水質(zhì)因子分別降低了34.34%、18.31%、52.24%、39.7%和38.69%，也均呈現(xiàn)出顯著差異（P<0.05）。試驗(yàn)結(jié)果表明，與對照組相比，試驗(yàn)組在相同飼養(yǎng)管理的前提下，魚-菜共生對羅非魚池塘養(yǎng)殖水體水質(zhì)因子濃度水平的調(diào)節(jié)和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有較高的效率。

2.3 浮游生物種類組成及百分比

在養(yǎng)殖試驗(yàn)周期內(nèi)，通過對池塘養(yǎng)殖水體浮游生物種類的鑒定，大致檢測出浮游動(dòng)物24種（屬），其中原生動(dòng)物為10種（屬）、輪蟲為10種（屬）、枝角類為2種（屬）、橈足類為2種（屬）。檢測出浮游植物48種（屬），其中綠藻門為19種（屬）、硅藻門為12種（屬）、藍(lán)藻門為8種（屬）、裸藻門為4種（屬）、隱藻門為2種（屬）、甲藻門為3種（屬），2組池塘的優(yōu)勢種群基本相同。

通過對2組池塘養(yǎng)殖水體浮游生物統(tǒng)計(jì)（表3）得知，2組羅非魚養(yǎng)殖池塘內(nèi)的浮游植物均以藍(lán)藻、綠藻和硅藻為主，3種藻類總和分別占浮游植物的88.2%和89.1%，在各組藻間除綠藻、甲藻百分比無顯著差異外（P>0.05），其余藻類均有顯著差異（P<005）;浮游動(dòng)物以原生動(dòng)物為主，試驗(yàn)組和對照組分別占總浮游生物數(shù)量的91.1%和85.4%，在各組原生動(dòng)物間，除原生動(dòng)物和枝角類間百分比無顯著差異外（P>0.05），橈足類和鹵蟲所占百分比較小，但2組間呈顯著差異（P<0.05）。試驗(yàn)結(jié)果表明，魚-菜共生模式不但有效地抑制了藍(lán)藻的繁殖，促進(jìn)可被羅非魚有效利用的硅藻種群數(shù)量，還提高了維持養(yǎng)殖水體穩(wěn)態(tài)的原生動(dòng)物的種群數(shù)量，進(jìn)一步提高了養(yǎng)殖水體的生態(tài)平衡。

2.4 浮游生物密度與生物量變化

試驗(yàn)周期內(nèi)2組池塘養(yǎng)殖水體浮游植物密度變化見圖3。由圖3可見，在試驗(yàn)前期，隨著氣溫升高和養(yǎng)殖飼料投喂量的增加，2組池塘養(yǎng)殖水體中浮游植物密度除在前5～6周時(shí)出現(xiàn)較小的下降變化外，整體增長較快并在第13周達(dá)到增長拐點(diǎn)。在試驗(yàn)周期13～28周內(nèi)，試驗(yàn)組和對照組養(yǎng)殖水體浮游植物密度分別在27.3×106～31.2×106 ind./L 和34.8×106～48.6×106 ind./L之間波動(dòng)，養(yǎng)殖水體的浮游植物密度均值分別為30.525×106 ind./L 和39.125×106 ind./L。試驗(yàn)結(jié)果表明，魚-菜共生養(yǎng)殖模式對羅非魚養(yǎng)殖水體浮游植物密度有較好的穩(wěn)定作用，進(jìn)而促進(jìn)形成穩(wěn)態(tài)養(yǎng)殖水體。

試驗(yàn)周期內(nèi)2組池塘養(yǎng)殖水體浮游動(dòng)物密度變化見圖4。由圖4可知，在試驗(yàn)期內(nèi)，隨著氣溫升高和養(yǎng)殖飼料投喂量的增加，2組池塘養(yǎng)殖水體中浮游動(dòng)物密度除在前4周內(nèi)無顯著變化外，整體呈線性增長并在第9周達(dá)到增長變化臨界點(diǎn)，這可能與原生動(dòng)物的數(shù)量變化有關(guān)。在試驗(yàn)周期10～28周內(nèi)，試驗(yàn)組和對照組養(yǎng)殖水體浮游動(dòng)物密度呈現(xiàn)相反的變化波動(dòng)，且兩者的變化分別在1.02×104～158×104 ind./L和0.73×104～1.4×104 ind./L 之間波動(dòng)。該結(jié)果表明，魚-菜共生養(yǎng)殖模式可間接改變養(yǎng)殖水體浮游動(dòng)物種群數(shù)量變化。

2.5 浮游生物多樣性的變化

試驗(yàn)周期內(nèi)2組養(yǎng)殖水體浮游生物多樣性指數(shù)見表4。由表4可知，試驗(yàn)前期，2組池塘養(yǎng)殖水體浮游生物多樣性及均勻度指數(shù)變化不明顯，試驗(yàn)中后期變化差異較大。整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)，除浮游動(dòng)物的Pielou 均勻度指數(shù)（J）無顯著差異外（P>0.05），試驗(yàn)組浮游植物Shannon-Weaver多樣性指數(shù)（H）與 Pielou 均勻度指數(shù)（J）和浮游動(dòng)物 Shannon-Weaver多樣性指數(shù)（H）均顯著高于對照組（P<005）。

3 討論

（1）魚-菜共生池塘養(yǎng)殖模式對羅非魚生長特性的影響。陳家長等研究表明，魚-菜共生池塘養(yǎng)殖模式對養(yǎng)殖池塘水質(zhì)改善和經(jīng)濟(jì)效益提高方面具有顯著促進(jìn)作用[8，10]，隨著研究的深入，魚-菜共生池塘養(yǎng)殖模式在養(yǎng)殖水體富營養(yǎng)化治理、水體健康評價(jià)和水質(zhì)生物監(jiān)測等方面具有非常廣闊的應(yīng)用前景。該試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，與普通組相比，魚-菜共生試驗(yàn)組羅非魚特定生長率、肥滿度、成活率和凈產(chǎn)量分別提高了18.90%、0.37%、13.30%和3070%，飼料系數(shù)降低了10.60%，同時(shí)凈增值 0.5萬元/1 000 m2[12-16]。本試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，魚-菜共生養(yǎng)殖技術(shù)不僅可提高羅非魚養(yǎng)殖成活率和特定生長率，還可顯著提高飼料利用率進(jìn)而達(dá)到環(huán)保、增值效果，這與陳家長等[10，17]等對養(yǎng)殖池塘研究結(jié)果一致，不失為一種高效健康養(yǎng)殖模式。

（2）魚-菜共生養(yǎng)殖模式對羅非魚養(yǎng)殖水體水質(zhì)的調(diào)控。大量研究表明，生物浮床或者有根植物能夠有效去除水體中總氮、BOD、SS、總磷、氨氮和重金屬等污染物[18-21]。本試驗(yàn)魚菜共生-生物浮床研究結(jié)果顯示，在對照組與試驗(yàn)組之間除養(yǎng)殖水體水溫和硝酸鹽平均濃度無顯著差異外（P>0.05），試驗(yàn)組養(yǎng)殖水體pH值、透明度、溶解氧含量等水質(zhì)因子均不同程度地顯著高于對照組（P<0.05），試驗(yàn)組養(yǎng)殖水體濁度、氨氮、亞硝酸鹽、化學(xué)需氧量和溶解性正磷酸鹽等水質(zhì)因子均顯著降低（P<0.05）。試驗(yàn)研究結(jié)果表明，在相同飼養(yǎng)管理的前提下，對池塘養(yǎng)殖水體水質(zhì)因子濃度的調(diào)節(jié)和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有較高的效率，該結(jié)果與曹煜成等[11，15]有關(guān)魚菜生物浮床對養(yǎng)殖水體調(diào)控的研究基本一致。

已有學(xué)者研究表明，因生物浮床栽培的水生植物生長在水面，影響水體氣液相接觸面積，進(jìn)而降低養(yǎng)殖池塘水體空氣溶解量[22]。此外，植物的遮陽作用，阻礙水體藻類等沉水植物光合作用的同時(shí)，營呼吸作用的植物根系及其周圍營硝化作用的微生物仍會(huì)消耗氧氣，進(jìn)一步導(dǎo)致養(yǎng)殖水體“氧源”減少[23]。也有部分學(xué)者認(rèn)為，當(dāng)生物浮床覆蓋面積小于池塘養(yǎng)殖水體面積的20%時(shí)，對池塘養(yǎng)殖水體溶解氧含量的變化有影響，但不顯著，覆蓋面積降低至7.5%時(shí)，養(yǎng)殖池塘水體的溶氧量無差異[10-11]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，試驗(yàn)養(yǎng)殖池塘中水體的溶解氧含量有所增加，與上述研究結(jié)果相悖，其可能原因是在低覆蓋率條件下，魚-菜共生系統(tǒng)改變了養(yǎng)殖池塘水體中微生物的種群和密度，促使水體生態(tài)系統(tǒng)形成微生態(tài)平衡，進(jìn)而達(dá)到水體穩(wěn)態(tài)。這種“綜合效應(yīng)”進(jìn)一步改善了養(yǎng)殖水體的營養(yǎng)鹽流通，降低了含氮化合物含量及溶解氧消耗，具體原理仍需進(jìn)一步研究。

（3）魚-菜共生養(yǎng)殖模式對羅非魚養(yǎng)殖水體浮游動(dòng)植物密度的影響。浮游生物的種類組成、群落結(jié)構(gòu)和豐度變化，直接影響水體水質(zhì)、系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)能量流和生物資源演替[24]，池塘系統(tǒng)內(nèi)浮游生物群落由多種原生動(dòng)物和浮游植物種類構(gòu)成[25]，浮游生物群落種群能隨外界環(huán)境的改變而做出規(guī)律性的變化[26-30]，形成復(fù)雜和多樣性的群落組合，呈現(xiàn)出不同的生物多樣性指數(shù)[25-27]，進(jìn)而促進(jìn)養(yǎng)殖池塘系統(tǒng)內(nèi)的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞[31-32]。所以，養(yǎng)殖池塘浮游生物的種類組成、密度及多樣性特征可以作為養(yǎng)殖水體健康狀況的指示[33-34]。

浮游生物多樣性指數(shù)通常用以反映養(yǎng)殖水體浮游生物群落結(jié)構(gòu)組成，或富營養(yǎng)化對養(yǎng)殖水生生物的影響[27-29]。Shannon-Wiener 指數(shù)表示浮游生物群落組成，指數(shù)值越大預(yù)示著浮游生物群落結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，養(yǎng)殖池塘水體穩(wěn)定性也越大[35]。均勻度是多樣性指數(shù)實(shí)際與理論的比值，描述水體中浮游生物種類、數(shù)量的均勻程度，多用于水體浮游生物多樣性評估[36]。優(yōu)勢種種類和密度對水體群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有重要作用，優(yōu)勢種種類多且優(yōu)勢度越小，則群落結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定[37]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，2組池塘中原生動(dòng)物的密度均呈現(xiàn)出先上升后下降、最終趨于穩(wěn)定的形態(tài)，試驗(yàn)組池塘浮游動(dòng)物多樣性顯著高于普通組，這與已有的研究結(jié)果基本一致。浮游動(dòng)植物多樣性指數(shù)和均勻性指數(shù)均高于普通組，這與鄧金釵等羅非魚混養(yǎng)池塘研究中浮游動(dòng)植物多樣性指數(shù)[38]有部分差異，可能是由于單養(yǎng)和混養(yǎng)主體生物的差異引起，具體原因仍需進(jìn)一步研究。

魚-菜共生模式能夠在一定程度上影響池塘浮游生物物群落結(jié)構(gòu)，豐富池塘浮游生物多樣性，改善養(yǎng)殖水質(zhì)，促進(jìn)養(yǎng)殖水體趨于穩(wěn)定和健康，不失為一種生態(tài)、高效的池塘養(yǎng)殖模式。

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