堿蓬、雙齒圍沙蠶對(duì)文蛤養(yǎng)殖池塘綜合修復(fù)研究

李 磊，戴 明，趙永超，陳玉生，許呈林，王帥杰，蔣 玫

（1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部低洼鹽堿地水產(chǎn)養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鹽堿水域漁業(yè)工程技術(shù)中心（上海），上海 200090；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510300；3.江蘇省海洋水產(chǎn)研究所，江蘇南通 226007）

聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織的報(bào)告［1］顯示，水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)全球漁業(yè)總產(chǎn)量的貢獻(xiàn)呈現(xiàn)逐步上升的趨勢(shì)，貢獻(xiàn)率由2000年的25.7%增長(zhǎng)至2016年的46.8%，其中中國(guó)的水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量長(zhǎng)期處于世界第一的位置。中國(guó)的水產(chǎn)養(yǎng)殖包括淡水養(yǎng)殖和海水養(yǎng)殖，養(yǎng)殖產(chǎn)量約占漁業(yè)總產(chǎn)量的73.7%，且其占比依然在不斷上升。利用近海地區(qū)人造池塘開展的養(yǎng)殖活動(dòng)是海水養(yǎng)殖的重要組成部分，中國(guó)是世界上池塘水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模最大的國(guó)家，2016年全國(guó)池塘水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)2 523.1萬(wàn)t，占水產(chǎn)養(yǎng)殖總量的49%，其中海水池塘養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)到了236.74萬(wàn)t［2］。

傳統(tǒng)的養(yǎng)殖池塘生態(tài)系統(tǒng)是為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)目的而建立起來(lái)的人工開放型生態(tài)系統(tǒng)，具有面積小、池水較淺、營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生態(tài)平衡脆弱等特征，其生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能主要受自然氣候和人為調(diào)控影響，養(yǎng)殖池塘的污染源主要為施肥、投餌、防病藥劑等外源污染以及養(yǎng)殖生物的排泄物、死亡殘?bào)w、殘餌等內(nèi)源污染，污染會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化、沉積物富集有機(jī)污染［3］。雖然部分污染物能夠通過池塘自身的物理、化學(xué)、生物過程降解，但由于缺乏自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)功能，隨著池塘海水養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大和養(yǎng)殖密度的不斷提高，海水養(yǎng)殖池塘生態(tài)環(huán)境狀況越來(lái)越嚴(yán)峻，養(yǎng)殖污水已經(jīng)成為一類潛在污染源。建立新型的生態(tài)養(yǎng)殖模式、開發(fā)環(huán)保的生態(tài)修復(fù)技術(shù)、降低高密度集約化養(yǎng)殖的污染程度至關(guān)重要。目前，應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中的修復(fù)技術(shù)主要有物理、化學(xué)和生物修復(fù)，其中因生物修復(fù)方法（水生植物、水生動(dòng)物、微生物）不干擾水產(chǎn)養(yǎng)殖，不易產(chǎn)生二次污染，修復(fù)效果持久，成為養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的潛在最優(yōu)修復(fù)方式。研究表明，海馬齒（Sesuvium portulacastrum）［4］、菊 花 心 江 蘺（Gracilaria lichenoides）［5］、鹽地堿蓬（Suaeda salsa）［6］等水生植物可以一定程度上降低養(yǎng)殖水體的營(yíng)養(yǎng)鹽水平。底棲多毛類，特別是沙蠶，因其種類多、分布廣泛、適應(yīng)性強(qiáng)，成為重要的沉積物修復(fù)物種，可以一定程度上降低沉積物中總有機(jī)氮（TN）、總有機(jī)磷（TP）、總有機(jī)碳（TOC）、硫化物、有機(jī)質(zhì)等污染物質(zhì)的含量［7］。目前海水養(yǎng)殖池塘的修復(fù)對(duì)象僅針對(duì)海水或沉積物，由于沉積物-水體的生物地球化學(xué)循環(huán)是一個(gè)互相影響的整體，因此單一的修復(fù)措施限制了整體修復(fù)效果，多品種綜合修復(fù)是生態(tài)修復(fù)發(fā)展的方向［8－9］，但海水池塘養(yǎng)殖方式、品種繁多，其修復(fù)措施也有特異性，需要進(jìn)一步開展研究。

在前期研究［10］中，通過室內(nèi)模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)篩選出了較優(yōu)的修復(fù)養(yǎng)殖文蛤（Meretrix meretrix）沉積物的雙齒圍沙蠶（Perinereis aibuhitensis）密度（0.20 kg·m－2），本研究以多年文蛤養(yǎng)殖池塘為研究對(duì)象，選擇堿蓬（Suaeda glauca）、雙齒圍沙蠶開展對(duì)文蛤養(yǎng)殖池塘水體中營(yíng)養(yǎng)鹽、沉積物中硫化物、TOC的去除實(shí)驗(yàn)，評(píng)估堿蓬、雙齒圍沙蠶的綜合修復(fù)效果，以期為海水養(yǎng)殖池塘的可持續(xù)發(fā)展和綠色養(yǎng)殖提供實(shí)踐數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)沉積物取自江蘇省啟東市沿海灘涂文蛤多年養(yǎng)殖池塘，挖取深度為15 cm，將沉積物混合，挑出石塊、枯枝等大顆粒物，再將混勻后的沉積物放置于－4°冰箱內(nèi)2 d，以殺死各類大型底棲生物后備用。實(shí)驗(yàn)水體也取自文蛤養(yǎng)殖池塘，使用有機(jī)玻璃采水器采集上覆水，采水器底端與沉積物表面的距離為0.1～0.2 m，沉積物使用600目的篩框過篩后備用。實(shí)驗(yàn)堿蓬取自文蛤養(yǎng)殖池塘周邊灘涂，單株平均鮮質(zhì)量為（1.23±0.32）g，株高為（12.3±0.7）cm，根系平均長(zhǎng)度為（4.9±0.6）cm，實(shí)驗(yàn)前用去離子水清洗堿蓬根系，將堿蓬固定在圓形聚乙烯材質(zhì)的生態(tài)浮床中（直徑16 cm、厚6 cm，5孔），在備用海水中培養(yǎng)3 d后取生長(zhǎng)正常的個(gè)體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)用雙齒圍沙蠶取自江蘇省東臺(tái)市弶港，沙蠶平均體長(zhǎng)（15.7±1.2）cm，平均體質(zhì)量（5.17±0.92）g，暫養(yǎng)3 d后取健康的個(gè)體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，期間不投喂。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)在聚乙烯整理箱（長(zhǎng)：74.5 cm，寬：54.5 cm，高：44.0 cm）內(nèi)進(jìn)行，將沉積物均勻鋪在箱底，高度為15 cm，為了不引起表層沉積物的再懸浮，采用虹吸法將海水緩慢加入到聚乙烯整理箱中，充分浸潤(rùn)沉積物，使水深達(dá)到20 cm，為避免沉積物均質(zhì)化對(duì)沉積物生物地球化學(xué)過程的影響，參考KARLSON等［11］的研究，采用14 d的預(yù)培養(yǎng)恢復(fù)沉積物-水界面的氧化氛圍、沉積物中微生物活性以及間隙水中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的剖面結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)共分為8組，分別為30棵堿蓬（A1），20棵堿蓬（A2），10棵堿蓬（A3）；0.20 kg·m－2的雙齒圍沙蠶試驗(yàn)組（B）；堿蓬、雙齒圍沙蠶復(fù)合試驗(yàn)組，堿蓬數(shù)量分為30棵（C1）、20棵（C2）、10棵（C3），陰影覆蓋面積分別為75%、50%、25%，雙齒圍沙蠶密度均為0.20 kg·m－2；同時(shí)設(shè)置僅有沉積物和海水的對(duì)照組（D）。試驗(yàn)組及對(duì)照組各設(shè)置3個(gè)重復(fù)。使用空調(diào)控制室內(nèi)溫度為22℃。實(shí)驗(yàn)期間保持充氧（表層充氧，不引起沉積物懸?。?/p>

1.2 樣品采集和檢測(cè)

實(shí)驗(yàn)于2019年5月1日—7月1日進(jìn)行，共61 d。實(shí)驗(yàn)開始前（第0天）以及第7、14、21、31、41、51、61天采集上覆水樣（10 cm水層）、沉積物樣品（網(wǎng)格采樣，采樣深度15 cm），每次取水量為250 mL，蒸發(fā)量比較低，實(shí)驗(yàn)過程中不補(bǔ)充水。實(shí)驗(yàn)過程中使用YSI 650MDS多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀（美國(guó)YSI公司）測(cè)定上覆水的pH（≈8.1）、溫度（≈20.2℃）、鹽度（≈15.3）、溶解氧（≈6.2 mg·L－1）指標(biāo)；采集水樣使用0.45μm孔徑的醋酸纖維膜過濾后加入HgCl2固定，保存在高密度聚氯乙烯瓶中冷藏保存；在實(shí)驗(yàn)室使用Skalar營(yíng)養(yǎng)鹽自動(dòng)分析儀（荷蘭Skalar分析儀器公司）測(cè)定溶解態(tài)無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度，包括亞硝酸鹽（NO3－）、硝酸鹽（NO2－）、氨氮（NH4＋）、磷酸鹽（PO43－），溶解無(wú)機(jī)氮（DIN）＝NO3－＋NO2－＋NH4＋，本實(shí)驗(yàn)中，溶解無(wú)機(jī)磷（DIP）是以PO43－的形式計(jì)算；TOC使用Flash EA1112元素分析儀（美國(guó)Thermo Electron SPA公司）測(cè)定；硫化物采用碘量法（以S2－計(jì)）測(cè)定［12］。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，采集堿蓬樣品，沖洗干凈，吸干表面水分后測(cè)定其單株鮮質(zhì)量、株高（株莖下端至最高枝葉處的長(zhǎng)度）和根系長(zhǎng)度；將沉積物沖洗過篩采集雙齒圍沙蠶樣品，測(cè)定其個(gè)體長(zhǎng)度和質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

1.3.1 修復(fù)指標(biāo)的去除率、增長(zhǎng)率計(jì)算

水體中DIN、DIP，沉積物中TOC、硫化物的去除率按照下列公式計(jì)算：

式（1）中，Wq為去除率，C0表示初始濃度，Ci表示第i天時(shí)水體中DIN、DIP濃度或沉積物中硫化物、TOC含量。

水體中DIN、DIP，沉積物中TOC、硫化物的增長(zhǎng)率按照下列公式計(jì)算：

式（2）中，Wz為增長(zhǎng)率，C0表示初始濃度，Ci表示第i天時(shí)水體DIN、DIP濃度或沉積物中硫化物、TOC含量。

1.3.2 堿蓬、雙齒圍沙蠶的生長(zhǎng)情況計(jì)算

根據(jù)1.2在實(shí)驗(yàn)開始和結(jié)束后分別稱量堿蓬的質(zhì)量、株高、根系長(zhǎng)值和雙齒圍沙蠶的質(zhì)量、體長(zhǎng)并計(jì)算生長(zhǎng)情況，堿蓬、沙蠶的生長(zhǎng)率（%·d－1）按照下式計(jì)算：

式（3）中，GR為生長(zhǎng)率（%·d－1），W0為實(shí)驗(yàn)開始前的堿蓬或雙齒圍沙蠶質(zhì)量（g），Wt為t時(shí)刻的堿蓬或雙齒圍沙蠶的質(zhì)量（g），t為2次測(cè)定的時(shí)間間隔（d）。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（means±SD）表示，使用SPSS16.0軟件（美國(guó)SPSS公司）中的單因素方差分析（one-way ANOVA）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)之間的差異性，差異顯著時(shí)進(jìn)行Duncan’s test多重比較，顯著性水平P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 堿蓬、雙齒圍沙蠶的生長(zhǎng)情況

實(shí)驗(yàn)過程中，堿蓬、雙齒圍沙蠶未發(fā)現(xiàn)死亡，生長(zhǎng)狀況良好。其中，堿蓬的單株平均質(zhì)量增量為（5.32±0.42）g，單株平均株高增量為（8.2±0.6）cm，單株平均須根長(zhǎng)增量為（9.3±0.8）cm，堿蓬的生長(zhǎng)率為2.78%·d－1，實(shí)驗(yàn)前后堿蓬的單株平均質(zhì)量、平均株高、平均須根長(zhǎng)均有顯著性差異（P＜0.05）；雙齒圍沙蠶單個(gè)平均體長(zhǎng)增量為（3.2±0.5）cm，單個(gè)平均質(zhì)量增量為（0.87±0.05）g，雙齒圍沙蠶的生長(zhǎng)率為0.26%·d－1，實(shí)驗(yàn)前后雙齒圍沙蠶平均個(gè)體體長(zhǎng)、質(zhì)量均有顯著差異（P＜0.05）。

2.2 水體中DIN、DIP濃度的變化趨勢(shì)

各試驗(yàn)組及對(duì)照組海水中DIN濃度變化如圖1所示，A1、A2、A3堿蓬試驗(yàn)組水體中DIN濃度均隨時(shí)間呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，且前期下降幅度小于后期，水體中DIN去除率與堿蓬數(shù)量成正比，A1、A2、A3試驗(yàn)組的去除率分別為65.35%、56.70%、31.41%，實(shí)驗(yàn)前后水體中DIN濃度均有顯著性差異（P＜0.05）；B試驗(yàn)組（雙齒圍沙蠶試驗(yàn)組）水體中DIN濃度隨時(shí)間呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，與第0天DIN濃度相比較，61 d后DIN濃度增長(zhǎng)了49.47%，實(shí)驗(yàn)前后水體中DIN濃度有顯著性差異（P＜0.05）；C1、C2、C3堿蓬＋雙齒圍沙蠶復(fù)合試驗(yàn)組水體中DIN濃度呈現(xiàn)出2種變化趨勢(shì)，C1試驗(yàn)組前期上升，后期下降，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后水體中DIN去除率為14.10%，C2、C3試驗(yàn)組水體中DIN濃度增長(zhǎng)率分別為18.06%、42.89%，實(shí)驗(yàn)前后C1、C2、C3試驗(yàn)組水體中DIN濃度均有顯著性差異（P＜0.05）；D組（對(duì)照組）水體中DIN濃度呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢(shì)，第0天和第61天水體中DIN濃度無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。61 d時(shí)，各個(gè)試驗(yàn)組、對(duì)照組之間均有顯著性差異（P＜0.05）。

圖1 不同試驗(yàn)組水體中DIN濃度的動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Dynamic changes of DIN concentration in water of different experimental groups

表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后堿蓬、雙齒圍沙蠶的生長(zhǎng)情況Tab.1 Growth state of S.glauca and P.aibuhitensis after experiments

各試驗(yàn)組及對(duì)照組海水中DIP濃度變化如圖2所示，A1、A2、A3堿蓬試驗(yàn)組水體中DIP濃度均隨時(shí)間呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，且前期下降幅度小于后期，試驗(yàn)組水體中DIP去除率與堿蓬數(shù)量成正比，A1、A2、A3試驗(yàn)組的去除率分別為70.59%、66.04%、53.70%，實(shí)驗(yàn)前后水體中DIP濃度均有顯著性差異（P＜0.05）；B試驗(yàn)組（雙齒圍沙蠶試驗(yàn)組）水體中DIP濃度呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，第61天與第0天DIP濃度相比較，DIP濃度增長(zhǎng)了38.00%，實(shí)驗(yàn)前后水體中DIP濃度有顯著性差異（P＜0.05）；C1、C2、C3（堿蓬＋雙齒圍沙蠶復(fù)合試驗(yàn)組）水體中DIP濃度均呈現(xiàn)隨時(shí)間逐漸下降的趨勢(shì)，C1、C2、C3試驗(yàn)組的DIP去除率分別為40.00%、28.57%、19.30%，實(shí)驗(yàn)前后C1、C2、C3試驗(yàn)組水體中DIP濃度均有顯著性差異（P＜0.05）；D試驗(yàn)組（對(duì)照組）水體中DIP濃度呈現(xiàn)隨時(shí)間緩慢增加的趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)前后水體中DIN濃度無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。61 d時(shí)，各個(gè)試驗(yàn)組、對(duì)照組之間均有顯著性差異（P＜0.05）。

圖2 不同試驗(yàn)組水體中DIP濃度的動(dòng)態(tài)變化Fig.2 Dynamic changes of DIP concentration in water of different experimental groups

2.3 沉積物中硫化物、TOC含量的變化趨勢(shì)

各試驗(yàn)組及對(duì)照組沉積物中硫化物含量變化如圖3所示，A1、A2、A3堿蓬試驗(yàn)組沉積物中硫化物含量均呈現(xiàn)隨時(shí)間逐漸上升的趨勢(shì)，A1、A2、A3試驗(yàn)組的增長(zhǎng)率分別為2.62%、3.11%、3.57%，實(shí)驗(yàn)前后沉積物中硫化物含量均有顯著性差異（P＜0.05）；B試驗(yàn)組（雙齒圍沙蠶試驗(yàn)組）沉積物中硫化物含量呈現(xiàn)隨時(shí)間逐漸下降的趨勢(shì)，下降率為26.51%，實(shí)驗(yàn)前后沉積物中硫化物含量有顯著性差異（P＜0.05）；C1、C2、C3堿蓬＋雙齒圍沙蠶復(fù)合試驗(yàn)組沉積物中硫化物含量均呈現(xiàn)隨時(shí)間逐漸下降的變化趨勢(shì)，C1、C2、C3試驗(yàn)組的硫化物去除率分別為26.80%、26.03%、27.03%，實(shí)驗(yàn)前后C1、C2、C3沉積物中硫化物含量均有顯著性差異（P＜0.05）；D試驗(yàn)組（對(duì)照組）沉積物中硫化物含量呈現(xiàn)上下波動(dòng)的變化趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)前后沉積物中硫化物含量無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。61 d時(shí)，各個(gè)試驗(yàn)組、對(duì)照組之間均有顯著性差異（P＜0.05）。

圖3 不同試驗(yàn)組沉積物中硫化物含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.3 Dynamic changes of sulfide content in sediments of different experimental groups

各試驗(yàn)組及對(duì)照組沉積物中TOC含量變化如圖4所示，A1、A2、A3堿蓬試驗(yàn)組沉積物中TOC含量均呈現(xiàn)隨時(shí)間逐漸下降的趨勢(shì)，下降幅度分別為2.57%、3.21%、4.05%，實(shí)驗(yàn)前后沉積物中TOC含量均有顯著性差異（P＜0.05）；B試驗(yàn)組（雙齒圍沙蠶試驗(yàn)組）沉積物中TOC含量呈現(xiàn)隨時(shí)間逐漸下降的趨勢(shì)，下降率為45.24%，實(shí)驗(yàn)前后沉積物中TOC含量有顯著性差異（P＜0.05）；C1、C2、C3堿蓬＋雙齒圍沙蠶復(fù)合試驗(yàn)組沉積物中TOC含量均呈現(xiàn)隨時(shí)間逐漸下降的趨勢(shì)，TOC去 除 率分 別為48.07%、38.71%、43.47%，實(shí)驗(yàn)前后C1、C2、C3沉積物中TOC含量均有顯著性差異（P＜0.05）；D試驗(yàn)組（對(duì)照組）沉積物中TOC含量隨時(shí)間呈現(xiàn)略微下降的變化趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)前后沉積物中TOC含量無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。61 d時(shí)，A1、A2、A3、對(duì)照組之間無(wú)顯著性差異（P＞0.05），B、C1、C2、C3試驗(yàn)組、對(duì)照組之間均有顯著性差異（P＜0.05）。

圖4 不同試驗(yàn)組沉積物中TOC含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.4 Dynamic changes of TOC content in sediments of different experimental groups

3 討論

水體富營(yíng)養(yǎng)化和沉積物中累積的有機(jī)質(zhì)是海水養(yǎng)殖池塘的主要污染。生物修復(fù)的目標(biāo)是轉(zhuǎn)化或降解養(yǎng)殖環(huán)境中的污染物，水體、沉積物污染物的單一修復(fù)對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境的改善效果有限，綜合修復(fù)對(duì)養(yǎng)殖修復(fù)具有更重要的意義，修復(fù)物種的選擇以及投放密度控制則是綜合修復(fù)模式成功與否的關(guān)鍵。

堿蓬是江蘇等省市沿海灘涂養(yǎng)殖池塘周邊常見的鹽堿指示植物，能夠在一定鹽度范圍海水中存活生長(zhǎng)，研究表明，堿蓬具有去除水體中營(yíng)養(yǎng)鹽的功能［13］，本研究（圖1～圖2）驗(yàn)證了這個(gè)結(jié)論，但本研究中堿蓬對(duì)DIN、DIP的去除率（最高分別為65.35%、70.59%）低于張亞等［13］的研究（鹽度16，TN去除率為73.24%，TP去除率為73.24%），其原因可能受堿蓬個(gè)體長(zhǎng)度的差異影響，堿蓬通過根系吸收氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽，本實(shí)驗(yàn)用的堿蓬個(gè)體長(zhǎng)度小于張亞等［13］實(shí)驗(yàn)用堿蓬，堿蓬根系長(zhǎng)度也短，數(shù)量也少，相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收效率可能也受到影響。同時(shí)，本研究結(jié)果（圖1～圖2）也表明，水體中營(yíng)養(yǎng)鹽的去除效率表現(xiàn)為前期較低，后期較高的趨勢(shì)，其原因可能是由于隨著堿蓬的生長(zhǎng)，根系長(zhǎng)度、數(shù)量均增加，相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收效率也呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。

沙蠶是沉積物污染修復(fù)的潛在優(yōu)良底棲生物，前期研究表明，0.20 kg·m－2密度的雙齒圍沙蠶是修復(fù)文蛤養(yǎng)殖老化灘涂沉積物硫化物、TOC等污染指標(biāo)的較優(yōu)密度［14］。本研究結(jié)果（圖3～圖4）表明，雙齒圍沙蠶單獨(dú)試驗(yàn)組（B試驗(yàn)組）和堿蓬＋雙齒圍沙蠶復(fù)合試驗(yàn)組（C1、C2、C3試驗(yàn)組）均對(duì)沉積物中的硫化物、TOC有較好的去除效果。雙齒圍沙蠶的生物擾動(dòng)是沉積物中硫化物、TOC含量變化的主要影響因素［15－16］。本研究中雙齒圍沙蠶的生物擾動(dòng)，特別是對(duì)沉積物的改造和生物灌溉活動(dòng)，加強(qiáng)了沉積物顆粒的水平和垂直遷移，改變了沉積物原有的固體物理基質(zhì)結(jié)構(gòu)，沉積物的可穿透性增強(qiáng)，孔隙度增加，沉積物-水-氣三相界面之間的總接觸面積增加，上覆水溶解氧向間隙水中加速擴(kuò)散。同時(shí)，由于沙蠶活動(dòng)能力強(qiáng)，屬于生物擾動(dòng)強(qiáng)度較大的底棲生物，其活動(dòng)深度可達(dá)15 cm以上［11，17－18］，溶解氧能夠向沉積物深層輸運(yùn)，沉積物各個(gè)層次溶解氧的增加抑制了異養(yǎng)細(xì)菌的繁殖和活動(dòng)，沉積物還原環(huán)境被氧化，最終導(dǎo)致沉積物中硫化物含量下降。沙蠶屬于雜食性底棲生物，主要攝食小型浮游動(dòng)植物幼體、魚蝦殘餌或糞便、有機(jī)碎屑等有機(jī)質(zhì)［19］，沙蠶每日攝食沉積物的量至少相當(dāng)于本身體質(zhì)量（干重）［20］。一方面，雙齒圍沙蠶攝食沉積物中的有機(jī)質(zhì)使部分有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為沙蠶的生物量，直接降低了沉積物中的TOC含量；另一方面，沉積物中有機(jī)質(zhì)的微生物分解也是TOC含量下降的一個(gè)重要因素，有氧條件下，O2作為關(guān)鍵電子受體控制沉積物中有機(jī)質(zhì)的分解，缺氧條件下，則依次以MnO2、Fe3＋、SO42－等作為電子受體參與有機(jī)質(zhì)的分解［21－22］。雙齒圍沙蠶的生物干擾，特別是生物灌溉作用，富氧的水流通過洞穴將溶解氧輸運(yùn)到沉積物深層，增強(qiáng)了沉積物中的氧化氛圍，形成溶解氧擴(kuò)散的立體結(jié)構(gòu)，加速了沉積物中有機(jī)質(zhì)的分解，促進(jìn)了沉積物有機(jī)質(zhì)中生源要素的再生過程［23］，最終導(dǎo)致沉積物中TOC含量的降低。因此，雙齒圍沙蠶的攝食和有機(jī)質(zhì)的微生物降解是導(dǎo)致沉積物中TOC含量下降的主要方式。

在無(wú)生物擾動(dòng)時(shí)，上覆水中DIN、DIP濃度緩慢增加，沉積物-水界面營(yíng)養(yǎng)鹽濃度差驅(qū)動(dòng)的分子擴(kuò)散作用是主控因素［24］，雙齒圍沙蠶的存在（B試驗(yàn)組）會(huì)增加上覆水中DIN、DIP濃度，且在堿蓬數(shù)量較少時(shí)，DIN增量超過了堿蓬的吸收量（圖1，C2、C3），其增加途徑主要有以下幾個(gè)：雙齒圍沙蠶的生物擾動(dòng)加速了沉積物中有機(jī)質(zhì)的分解，其中一部分有機(jī)質(zhì)能夠分解為NO3－、NO2－、NH4＋、PO43－等［21－22］，同時(shí)，研究表明，雙齒圍沙蠶的生物擾動(dòng)增大了沉積物-水界面的表面積，直接加快了表層、次表層及深層沉積物中營(yíng)養(yǎng)鹽向上覆水的擴(kuò)散速率［25］；源自雙齒圍沙蠶自身新陳代謝的營(yíng)養(yǎng)鹽，在生物擾動(dòng)情況下，擾動(dòng)生物排泄量引起的營(yíng)養(yǎng)鹽增量要遠(yuǎn)高于沉積物-水界面的營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量，是上覆水營(yíng)養(yǎng)鹽增加的主要途徑［26］；雙齒圍沙蠶的掘穴、攝食、排泄等生物擾動(dòng)產(chǎn)生水流，使表層沉積物更易形成再懸?。?7－28］，導(dǎo)致上覆水中懸浮顆粒物濃度的增加，懸浮顆粒物上吸附的NO3－、NO2－、NH4＋、PO43－等營(yíng)養(yǎng)鹽通過顆粒物-水的吸附-解吸作用迅速釋放到上覆水中。因此，雙齒圍沙蠶的排泄、顆粒懸浮物的吸附-解析過程和生物擾動(dòng)共同導(dǎo)致了沉積物-水界面營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量的增加，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其增量逐漸減小，原因可能是有機(jī)質(zhì)存量越來(lái)越少，通過有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的NO3－、NO2－、NH4＋、PO43－等營(yíng)養(yǎng)鹽及雙齒圍沙蠶排泄產(chǎn)生的NH4＋也相應(yīng)降低，導(dǎo)致DIN、DIP增加幅度也減小。同時(shí)，圖1、圖2顯示，上覆水中DIN濃度的增加幅度大于DIP，這與沉積物中氮、磷的生物地球化學(xué)循環(huán)差異有關(guān)，與NO3－、NO2－、NH4＋等營(yíng)養(yǎng)鹽不同，DIP一般是自然水體的限制性元素，其通過上述途徑進(jìn)入上覆水中的濃度較少，同時(shí)，PO43－向上覆水中的遷移受到Fe（Ⅲ）的限制，F(xiàn)e（Ⅲ）能夠與PO43－形成難溶解的鐵結(jié)合態(tài)磷［29］，從而減小PO43－向上覆水中的釋放速率，最終導(dǎo)致其增量小于DIN。

本研究結(jié)果表明，在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，30、20、10棵數(shù)量的堿蓬和0.20 kg·m－2投放密度的雙齒圍沙蠶復(fù)合修復(fù)組合對(duì)文蛤養(yǎng)殖水體中DIN、DIP以及沉積物中硫化物、TOC均有一定的去除效果，其中30棵堿蓬和0.20 kg·m－2投放密度的雙齒圍沙蠶復(fù)合修復(fù)組合修復(fù)效果最佳。但在池塘實(shí)際養(yǎng)殖過程中，餌料藻類的生長(zhǎng)是貝類養(yǎng)殖必須考慮的因素，養(yǎng)殖水體需要保持一定濃度的營(yíng)養(yǎng)鹽，同時(shí)，為了維持餌料藻類必需的光合作用強(qiáng)度，堿蓬的數(shù)量并不是越多越好，覆蓋率只能維持在一定的面積范圍內(nèi)，綜合修復(fù)的最優(yōu)比例需要進(jìn)一步在現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合初級(jí)生產(chǎn)力等指標(biāo)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。