陸基推水集裝箱循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

趙秀俠，方婷，陳金良，高娜，陳誠(chéng)，盧文軒*

（1.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水產(chǎn)研究所，合肥 230001；2.水產(chǎn)增養(yǎng)殖安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，合肥 230001；3.安徽有機(jī)良莊農(nóng)業(yè)科技股份有限公司，安徽 太和 236629）

傳統(tǒng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)存在環(huán)境污染、資源浪費(fèi)與設(shè)施落后等問(wèn)題，已不符合現(xiàn)代漁業(yè)綠色發(fā)展需求。陸基推水集裝箱循環(huán)水養(yǎng)殖模式因具有節(jié)水節(jié)地、集約化生產(chǎn)便利等優(yōu)勢(shì)而引起關(guān)注[1]。陸基推水集裝箱養(yǎng)殖系統(tǒng)一般包括養(yǎng)殖集裝箱體與3 個(gè)進(jìn)階式凈化處理塘，集裝箱養(yǎng)殖尾水經(jīng)過(guò)濾、沉淀、增氧、凈化、除菌等處理流程后，重新進(jìn)入箱體用于水產(chǎn)養(yǎng)殖或水生蔬菜培育等，從而實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖尾水循環(huán)利用。與傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖相比，集裝箱養(yǎng)殖模式具有節(jié)約用水95%，節(jié)省用地75%以上，養(yǎng)殖過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和精細(xì)化管理，不改變土地屬性，抗災(zāi)性強(qiáng)，養(yǎng)殖密度高等優(yōu)勢(shì)[2-3]。集裝箱養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展避免了傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖業(yè)存在的一系列缺陷[4]，促進(jìn)了我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的綠色智能發(fā)展與漁業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

目前關(guān)于陸基集裝箱養(yǎng)殖研究多集中在水產(chǎn)品的質(zhì)量研究，如集裝箱養(yǎng)殖模式下大西洋鱈魚(yú)（Gadus morhua）、烏鱧（Channa argus）、草魚(yú)（Ctenopharyngodon idella）、馬口魚(yú)（Opsariichthys bidens）等在肌肉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、組織結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用效率、經(jīng)濟(jì)效益方面優(yōu)于傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖模式與溪流養(yǎng)殖模式[5-8]；集裝箱養(yǎng)殖大口黑鱸（Micropterus salmoides）時(shí)，投喂策略與水溫等因素會(huì)影響飼料利用率和尾水凈化效果等[3]。關(guān)于集裝箱養(yǎng)殖尾水凈化及對(duì)河流水質(zhì)影響等方面的研究，如鮭魚(yú)（Salmon）集裝箱養(yǎng)殖尾水改變了河流中溶解態(tài)有機(jī)質(zhì)（DOM）的濃度與細(xì)菌降解水平[9]。有研究基于AQUATOX 構(gòu)建的串聯(lián)型尾水凈化塘，模擬了培植沉水植物和添加低密度濾食性魚(yú)類(lèi)的生物處理方法，為集裝箱式循環(huán)水養(yǎng)殖模式的喂養(yǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整與水生態(tài)系統(tǒng)組分調(diào)控等提供了借鑒[10]。有研究采用Ulva 方法篩選目標(biāo)物種與菌株等進(jìn)行集裝箱養(yǎng)殖尾水中浮游植物生物修復(fù)等[11-12]。但目前關(guān)于集裝箱養(yǎng)殖系統(tǒng)養(yǎng)殖尾水凈化處理工藝中水質(zhì)、浮游植物群落結(jié)構(gòu)等系統(tǒng)性研究鮮見(jiàn)報(bào)道。鑒于此，本文通過(guò)對(duì)集裝箱養(yǎng)殖水體與凈化塘中水質(zhì)狀況、浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行調(diào)查分析，并運(yùn)用冗余分析探討浮游植物群落組成與環(huán)境因子的關(guān)系，為集裝箱循環(huán)水養(yǎng)殖模式的水質(zhì)調(diào)控及系統(tǒng)維護(hù)運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)與處理流程

試驗(yàn)于2021 年10 月29 日在阜陽(yáng)市太和縣雙浮鎮(zhèn)安徽有機(jī)良莊農(nóng)業(yè)科技股份有限公司陸基集裝箱循環(huán)水養(yǎng)殖基地進(jìn)行，養(yǎng)殖集裝箱底部呈10°斜面（宜于集污），箱體規(guī)格均為6.1 m（長(zhǎng)）×2.4 m（寬）×2.9 m（高），有效養(yǎng)殖水體每箱約為25 m3。

陸基集裝箱循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)（圖1）由集裝箱養(yǎng)殖區(qū)、微濾機(jī)、沉淀池、明渠、三級(jí)尾水凈化塘與水泵組成。養(yǎng)殖尾水采用異位處理方法，尾水處理流程為：集裝箱底部排出的養(yǎng)殖尾水經(jīng)PVC（聚氯乙烯）暗管進(jìn)入沉淀池沉淀預(yù)處理，上層水經(jīng)過(guò)微濾機(jī)固液分離，以去除90%以上大于0.125 mm 的顆粒固體廢棄物，尾水進(jìn)入一級(jí)沉淀池，然后通過(guò)二級(jí)塘（設(shè)有生態(tài)浮床）凈化，經(jīng)過(guò)濾壩流入三級(jí)塘，三級(jí)塘水用于養(yǎng)殖、灌溉等用途，完成養(yǎng)殖水體循環(huán)利用。

圖1 陸基推水集裝箱養(yǎng)殖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 The structure diagram of land-based container with recycling water system

集裝箱養(yǎng)殖種類(lèi)為中華鱘（Acipenser sinensis），投放規(guī)格為750 g·尾-1，放養(yǎng)數(shù)量為1 800尾·箱-1，日投喂2次，餌料系數(shù)約為0.9，投喂飼料為特種水產(chǎn)飼料。養(yǎng)殖用水為符合國(guó)家漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的地下水，地下水經(jīng)抽濾、曝氣后用于養(yǎng)殖。養(yǎng)殖期間補(bǔ)充因滲漏、蒸發(fā)等損失的養(yǎng)殖用水，箱體內(nèi)的水每5 h循環(huán)1次。

1.2 樣品采集與測(cè)定方法

根據(jù)集裝箱養(yǎng)殖尾水處理工藝共設(shè)置4 個(gè)采樣點(diǎn)，分別是集裝箱內(nèi)1 個(gè)，凈化系統(tǒng)中1#池塘、2#池塘、3#池塘各1 個(gè)。采用1 L 有機(jī)玻璃采水器采集集裝箱內(nèi)養(yǎng)殖水與凈化塘內(nèi)表層水（0～50 cm），每個(gè)采樣點(diǎn)隨機(jī)采集3～4 次后取混合水樣，水樣編號(hào)：箱體內(nèi)養(yǎng)殖水記作YS-1，凈化系統(tǒng)中水體記作JH1、JH2、JH3（分別為一、二、三級(jí)凈化塘）。

浮游植物樣品采集及鑒定方法參照《中國(guó)淡水藻類(lèi)——系統(tǒng)、分類(lèi)及生態(tài)》[13]和《淡水浮游生物研究方法》[14]。定性樣品用25#浮游生物網(wǎng)（孔徑為64 μm）在上層水體呈“∞”字形撈取3～5 min，將濾取的樣品放入樣品瓶中，并加入魯哥試劑固定；定量樣品用有機(jī)玻璃采水器采集1 L 水樣（表層水與底層水混合），加入水樣體積1.5%的魯哥試劑固定，實(shí)驗(yàn)室沉淀、濃縮，定容為30 mL。同時(shí)每個(gè)采樣點(diǎn)采集混合水樣1 L，4 ℃保存用于水質(zhì)參數(shù)分析。

浮游植物樣品經(jīng)濃縮、定容后，用細(xì)小虹吸管移出上清液，最后定容為30 mL。吸取0.1 mL 樣品注入0.1 mL 浮游生物計(jì)數(shù)框內(nèi)，在OlymbusBX53 顯微鏡（400 倍）下進(jìn)行種類(lèi)鑒定與細(xì)胞計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)方法為目鏡視野法，每個(gè)樣本重復(fù)計(jì)數(shù)2～3次，每次觀察100個(gè)視野，取其平均值，然后換算成單位體積中浮游植物的細(xì)胞密度。浮游植物生物量采用細(xì)胞體積法推算。

現(xiàn)場(chǎng)采用便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀（YSI Pro-Plus）測(cè)定溶解氧（DO）、pH、電導(dǎo)率（Cond）、比電導(dǎo)率（SPC）、水溫（WT）、化學(xué)需氧量（COD）、氧化還原電位（ORP）；采用透明盤(pán)測(cè)定水體透明度（SD）。葉綠素a（Chl.a）、總氮（TN）、總磷（TP）、氨氮（-N）、硝態(tài)氮（-N）、亞硝態(tài)氮（-N）指標(biāo)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)參照相關(guān)文獻(xiàn)測(cè)定[15]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Margalef 物種豐富度指數(shù)（D）、Shannon-Wiener 物種多樣性指數(shù)（H′）、Pielou 均勻度指數(shù)（J）及浮游植物優(yōu)勢(shì)度等參數(shù)分析浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征。優(yōu)勢(shì)度Y≥0.02 的藻類(lèi)定為優(yōu)勢(shì)種[16]。各參數(shù)計(jì)算公式如下：

式中：S為浮游植物總種數(shù)；N為浮游植物個(gè)體總數(shù)；ni為第i種浮游植物個(gè)體數(shù)；fi為第i種浮游植物各采樣點(diǎn)出現(xiàn)頻率。

水質(zhì)判定標(biāo)準(zhǔn)：D≥4.0 為水質(zhì)清潔，3.0≤D＜4.0 為寡污型，2.0≤D＜3.0為β-中污型，1.0≤D＜2.0為α-中污型，D＜1.0 為重污型；H′值≥4.0 為清潔，3.0≤H′＜4.0 為輕污染，2.0≤H′＜3.0 為β-中污染，1.0≤H′＜2.0 為α-中污染，H′＜1.0 為重污染；0.8≤J＜1.0 為清潔，0.5≤J＜0.8為輕污染，0.3≤J＜0.5為中污染，0≤J＜0.3為重污染[16]。

采用Canoco 5.0 軟件對(duì)浮游植物和環(huán)境因子進(jìn)行冗余分析，篩選出相對(duì)生物量至少在一個(gè)樣點(diǎn)大于1%且在各樣點(diǎn)的出現(xiàn)頻率大于25%的種類(lèi)進(jìn)行排序。將浮游植物生物量與水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行l(wèi)g（x+1）轉(zhuǎn)換處理，使數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。

2 結(jié)果與分析

2.1 水體理化特征

試驗(yàn)期間，集裝箱養(yǎng)殖水與凈化系統(tǒng)水體水質(zhì)指標(biāo)情況見(jiàn)表1。養(yǎng)殖水與凈化系統(tǒng)水體水溫基本保持一致，組間差異不顯著；凈化系統(tǒng)JH1、JH2、JH3 中溶解氧含量逐漸增加，總氮、總磷、氨氮、亞硝態(tài)氮略有下降，但差異均不顯著。

表1 集裝箱養(yǎng)殖水體與生態(tài)凈化系統(tǒng)水體水質(zhì)因子情況Table 1 Water quality factors of aquaculture tail water in the land-based container and ecological purification pond

2.2 浮游植物種類(lèi)組成與優(yōu)勢(shì)種

調(diào)查期間，從中華鱘集裝箱式養(yǎng)殖水體YS-1 中共鑒定出浮游植物4門(mén)17屬21種，從凈化系統(tǒng)水體中共鑒定出浮游植物8門(mén)51屬93種，其中，JH-1共鑒定出8門(mén)38屬60種，JH-2共鑒定出8門(mén)42屬71種，JH-3共鑒定出7門(mén)26屬46種（表2）。凈化系統(tǒng)水體中浮游植物種類(lèi)均以綠藻門(mén)（Chlorophyta）和硅藻門(mén)（Bacillariophyta）為主。從浮游植物種類(lèi)組成分析，凈化系統(tǒng)水體中浮游植物種類(lèi)數(shù)顯著大于集裝箱養(yǎng)殖水體中的種類(lèi)數(shù)（r=0.918，P＜0.01）。

表2 集裝箱養(yǎng)殖尾水與生態(tài)凈化塘系統(tǒng)水體中浮游植物主要種類(lèi)組成Table 2 Species composition of phytoplankton of aquaculture tail water in the land-based container and ecological purification

調(diào)查期間，Y≥0.02 的浮游植物有19 種（表3），主要為綠藻門(mén)的被甲柵藻（Scenedesmus armatus）、頂錐十字藻（Crucigenia apiculata）、二形柵藻（Scenedesmus dimorphus）、平壁克里藻（Klebsormidium scopulinum）、小空星藻（Coelastrum microporum）等，硅藻門(mén)的顆粒直鏈藻極狹變種（Melosira granulatavar.angustissima）、尖針桿藻（Synedra acus）及藍(lán)藻門(mén)的細(xì)小平裂藻（Merismopedia minima）、類(lèi)顫魚(yú)腥藻（Anabaena oscillarioides）等。其中，養(yǎng)殖水體浮游植物優(yōu)勢(shì)種為類(lèi)顫魚(yú)腥藻和顆粒直鏈藻極狹變種等，生態(tài)凈化塘水體浮游植物優(yōu)勢(shì)種為柵藻（Scenedesmus）、變異直鏈藻（Melosira varians）、尖針桿藻、細(xì)小平裂藻等。

表3 集裝箱養(yǎng)殖尾水與凈化系統(tǒng)水體中浮游植物優(yōu)勢(shì)種組成Table 3 Composition of phytoplankton dominant species in aquaculture tail water of the land-based container and purification pond

2.3 浮游植物豐度與生物量

如圖2 所示，調(diào)查期間，集裝箱養(yǎng)殖水體浮游植物細(xì)胞豐度為2.816×105cells·L-1，凈化系統(tǒng)水體細(xì)胞豐度范圍為1.023×106～1.229×106cells·L-1，平均值為1.135×106cells·L-1，凈化系統(tǒng)JH-1、JH-2、JH-3 浮游植物細(xì)胞豐度顯著高于養(yǎng)殖系統(tǒng)（P＜0.01）。浮游植物細(xì)胞豐度在一級(jí)凈化塘內(nèi)開(kāi)始升高，三級(jí)凈化塘中略有下降，凈化系統(tǒng)水體內(nèi)浮游植物細(xì)胞豐度總體變化趨勢(shì)為JH-2＞JH-1＞JH-3。從浮游植物細(xì)胞豐度組成類(lèi)群可以看出，養(yǎng)殖水體浮游植物細(xì)胞豐度主要由藍(lán)藻門(mén)、綠藻門(mén)與硅藻門(mén)類(lèi)群構(gòu)成；凈化系統(tǒng)水體浮游植物細(xì)胞豐度主體為綠藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)、硅藻門(mén)、隱藻門(mén)類(lèi)群。

圖2 集裝箱養(yǎng)殖水體與生態(tài)凈化系統(tǒng)水體中浮游植物豐度Figure 2 Phytoplankton density in the land-based container water and ecological purification pond

如圖3 所示，調(diào)查期間，集裝箱養(yǎng)殖系統(tǒng)水體中浮游植物生物量為0.021 mg·L-1，凈化系統(tǒng)水體中浮游植物生物量范圍為0.703～0.821 mg·L-1，平均值為0.763 mg·L-1，凈化系統(tǒng)JH-1、JH-2、JH-3浮游植物生物量顯著高于養(yǎng)殖系統(tǒng)（P＜0.01）。浮游植物生物量在生態(tài)凈化塘水體內(nèi)的變化趨勢(shì)為JH-3＞JH-1＞JH-2。從浮游植物生物量主要組成類(lèi)群分析，集裝箱養(yǎng)殖系統(tǒng)水體中浮游植物生物量主要類(lèi)群為硅藻門(mén)、綠藻門(mén)與金藻門(mén)類(lèi)群，而凈化系統(tǒng)水體中浮游植物生物量主體為硅藻門(mén)、綠藻門(mén)與隱藻門(mén)類(lèi)群。

圖3 集裝箱養(yǎng)殖水體與生態(tài)凈化系統(tǒng)水體中浮游植物的生物量Figure 3 Phytoplankton biomass in the land-based container water and ecological purification pond

2.4 浮游植物多樣性指數(shù)

多樣性指數(shù)分析結(jié)果顯示（圖4），集裝箱養(yǎng)殖系統(tǒng)水體中浮游植物的D值顯著低于凈化系統(tǒng)水體（P＜0.05），凈化系統(tǒng)樣點(diǎn)間浮游植物H′、J差異不顯著（P＞0.05）。調(diào)查期間，集裝箱與凈化系統(tǒng)水體H′的范圍為2.78～4.00，D的范圍為3.57～8.42，J的范圍 為0.63～0.68，其中H′和J的最大值均出現(xiàn)在凈化系統(tǒng)JH-1，D最大值出現(xiàn)在JH-2。綜上分析，養(yǎng)殖系統(tǒng)水體中D、H′、J均低于凈化系統(tǒng)水體。結(jié)合多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)所指示的水質(zhì)狀況分析，養(yǎng)殖水體水質(zhì)為β-中污染水平，凈化系統(tǒng)水質(zhì)為輕污染水平，凈化系統(tǒng)水質(zhì)總體優(yōu)于養(yǎng)殖水體水質(zhì)。

圖4 集裝箱養(yǎng)殖水體與生態(tài)凈化系統(tǒng)水體中浮游植物α多樣性指數(shù)Figure 4 Phytoplankton alpha diversity indexes in the land-based container water and ecological purification pond

2.5 浮游植物群落相似性

為掌握樣點(diǎn)間浮游植物種群差異程度與親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，用樣點(diǎn)間的浮游植物群落相似性指數(shù)進(jìn)行判別分析。根據(jù)Venny 相似性系數(shù)得出不同樣點(diǎn)間相似性值，結(jié)果顯示（圖5）：JH-2 浮游植物群落相似性最高，為37.8%；其次為JH-1，相似度為35.0%；JH-3 相似度為24.5%；YS-1 相似度最低，為11.2%；JH-1與JH-2浮游植物相似性為1.6%，JH-2與JH-3、YS-1與JH-1 之間相似性均為1.1%，JH-1 與JH-3 相似性為1.6%。上述分析說(shuō)明樣點(diǎn)空間格局的差異會(huì)影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)的組成。

圖5 集裝箱養(yǎng)殖水體與凈化系統(tǒng)水體中浮游植物群落結(jié)構(gòu)相似性分析Figure 5 Analysis of phytoplankton community similarity by Venny in the land-based container water and ecological purification pond

2.6 浮游植物與環(huán)境因子的相關(guān)性分析

為進(jìn)一步明確影響浮游植物群落分布的環(huán)境因子，將浮游植物物種與環(huán)境因子進(jìn)行RDA 分析。結(jié)果表明（圖6），影響?zhàn)B殖系統(tǒng)與凈化系統(tǒng)水體中浮游植物群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因子為-N、DO、SPC、Cond、pH 與ORP 等，其中，影響浮游植物豐度組成的主要因子為-N、SPC、pH等，影響浮游植物生物量結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因子為-N、DO 與ORP。與凈化系統(tǒng)JH-1、JH-2 浮游植物群落豐度及生物量組成有顯著性相關(guān)的環(huán)境因子為-N（P＜0.05）。浮游植物豐度分布分析表明，RDA1 軸的解釋量為72.5%，RDA2 軸的解釋量為18.9%；在生物量分布分析中，RDA1 軸的解釋量為51.7%，RDA2 軸的解釋量為38.2%。其中，在浮游植物豐度結(jié)構(gòu)中，RDA1與pH正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.958，RDA2與-N正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.917；在浮游植物生物量分布分析中，RDA1與DO正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.936，RDA2與-N負(fù)相關(guān)性最大（-0.896），與ORP正相關(guān)性最大（0.898）。

圖6 集裝箱養(yǎng)殖水及凈化系統(tǒng)浮游植物群落與理化因子RDA分析Figure 6 RDA of phytoplankton community and physicochemical factors in the land-based container water and purification pond

3 討論

3.1 養(yǎng)殖系統(tǒng)與凈化系統(tǒng)水體中浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

浮游植物優(yōu)勢(shì)種種類(lèi)及其數(shù)量對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性存在一定的影響[17]。本研究中，養(yǎng)殖系統(tǒng)與凈化系統(tǒng)水體中浮游植物群落優(yōu)勢(shì)類(lèi)群有明顯區(qū)別，以浮游植物豐度計(jì)算優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，與養(yǎng)殖系統(tǒng)水體中的藍(lán)藻門(mén)類(lèi)群（累積物種相對(duì)豐度占比為47.79%）相比較，凈化系統(tǒng)水體的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為綠藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)與硅藻門(mén)等，其中綠藻門(mén)物種相對(duì)豐度占比均超過(guò)41%，凈化系統(tǒng)水體中浮游植物優(yōu)勢(shì)類(lèi)群較多，群落結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定狀態(tài)。有研究表明浮游植物優(yōu)勢(shì)類(lèi)群占比可以用于指示水體的污染狀態(tài)，藍(lán)-綠藻型是水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)化程度較高的表征[18]，由此可見(jiàn)，集裝箱養(yǎng)殖系統(tǒng)水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)程度較高。本研究養(yǎng)殖系統(tǒng)水體中的浮游植物主要功能群為魚(yú)腥藻（Anabaena）和直鏈藻（Melosira）等，其可以適應(yīng)水體長(zhǎng)期混合攪動(dòng)、低含氮量、光限制等生態(tài)習(xí)性[19-20]；且養(yǎng)殖對(duì)象中華鱘營(yíng)底棲的生態(tài)習(xí)性對(duì)底層水體攪動(dòng)與水循環(huán)擾動(dòng)等因素可能是養(yǎng)殖系統(tǒng)水體中浮游植物群落以藍(lán)藻類(lèi)群為主的原因，這也進(jìn)一步說(shuō)明養(yǎng)殖系統(tǒng)水體營(yíng)養(yǎng)程度較高。

濕地凈化技術(shù)是目前水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水處理應(yīng)用較為有效的方法之一[21]，該技術(shù)主要利用多功能生態(tài)系統(tǒng)的物理過(guò)濾、化學(xué)吸附、沉淀、植物過(guò)濾等方法[22]，可有效去除水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素[23-24]。本研究結(jié)果表明，凈化系統(tǒng)JH-2 浮游植物物種屬數(shù)和優(yōu)勢(shì)種較多，且均優(yōu)于養(yǎng)殖系統(tǒng)。有研究表明生態(tài)浮床可以有效去除系統(tǒng)中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，與浮游植物生長(zhǎng)形成競(jìng)爭(zhēng)，通過(guò)上行效應(yīng)調(diào)控浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成，達(dá)到改善浮游植物群落結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性等的效果[25]，這一結(jié)論在本研究中得到證明。

3.2 凈化系統(tǒng)水體中浮游植物群落多樣性

浮游植物群落α 多樣性指數(shù)與水質(zhì)狀況有明顯相關(guān)性，是反映群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要指標(biāo)[26-27]，一般情況下，α 多樣性指數(shù)越高，說(shuō)明水體健康狀況越好[28]。有研究表明在魚(yú)菜共生池塘設(shè)置生態(tài)浮床能顯著提升浮游植物Shannon-Wiener 指數(shù)與均勻度指數(shù)[29]；在草魚(yú)養(yǎng)殖池塘設(shè)置陶粒浮床具有改善水質(zhì)、提高浮游植物Shannon-Wiener 指數(shù)與Simpson 指數(shù)的作用[30]；在泥鰍養(yǎng)殖池塘，有浮床組的浮游植物物種數(shù)明顯高于對(duì)照組[31]。上述結(jié)論都充分說(shuō)明生態(tài)浮床通過(guò)營(yíng)養(yǎng)鹽競(jìng)爭(zhēng)、根系附著微生物降解等促進(jìn)了浮游植物物種豐富度，使其群落結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。在本研究中，凈化系統(tǒng)水體中浮游植物豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)均高于養(yǎng)殖系統(tǒng)水體，這與上述研究結(jié)論相似，也進(jìn)一步說(shuō)明凈化系統(tǒng)水體中浮游植物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，水質(zhì)趨于健康。

多樣性指數(shù)是群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要指標(biāo)，也與水體健康狀況相關(guān)[32]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)殖系統(tǒng)水體中浮游植物多樣性較低，各指數(shù)較低；凈化系統(tǒng)從前段到后端，水體中浮游植物多樣性指數(shù)變化趨勢(shì)基本一致，Shannon-Wiener 指數(shù)與Pielou 均勻度指數(shù)均表現(xiàn)為JH-1＞JH-2＞JH-3＞YS-1，依據(jù)Shannon-Wiener 多樣性指標(biāo)對(duì)水質(zhì)狀況的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，凈化系統(tǒng)水體中浮游植物多樣性指數(shù)均高于養(yǎng)殖系統(tǒng)，表明水質(zhì)經(jīng)過(guò)凈化系統(tǒng)后得到改善。從多樣性指數(shù)對(duì)水質(zhì)指標(biāo)指示狀況分析可知，養(yǎng)殖系統(tǒng)水質(zhì)為β-中污染水平，凈化系統(tǒng)水質(zhì)為輕污染水平，說(shuō)明凈化系統(tǒng)對(duì)于集裝箱養(yǎng)殖尾水的生態(tài)調(diào)控效果較好。

3.3 凈化系統(tǒng)水體中浮游植物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的關(guān)系

浮游植物類(lèi)群具有不同的生理特征，因此適宜生存的環(huán)境也有所差異，當(dāng)水體被擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)中的浮游植物群落結(jié)構(gòu)會(huì)受到顯著影響[33]。浮游植物物種與豐度主要與水體營(yíng)養(yǎng)鹽、WT、光照、pH 等因素有關(guān)[34]。有研究表明，不同浮游植物種類(lèi)生長(zhǎng)繁殖所適宜的pH 范圍不同，弱堿性水體中浮游植物的光合作用效率較高[35]，因此浮游植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的利用效率受水體pH 影響，且浮游植物光合作用可以進(jìn)一步提高水體pH[36]。本研究冗余分析結(jié)果顯示pH、SPC、DO與NO-3-N 是影響凈化系統(tǒng)水體中浮游植物群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子，浮游植物豐度及生物量與pH、DO 呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明浮游植物數(shù)量、生物量等指標(biāo)與水體pH 為同向性關(guān)系，這一結(jié)果在太湖流域浮游植物功能類(lèi)群研究中也得到驗(yàn)證[37]。

已有研究表明，水體氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽元素是浮游植物生長(zhǎng)必需的大量元素，因此水體氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素含量會(huì)影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)[38-39]。綜合本研究RDA排序結(jié)果可知，凈化系統(tǒng)JH-1、JH-2 浮游植物優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為直鏈藻（Melosira）、針桿藻（Synedra）、柵藻（Scenedesmus）等，豐度及生物量均與NO-3-N、NO-2-N顯著正相關(guān)。有研究表明浮游植物對(duì)不同質(zhì)量濃度及形態(tài)氮源的利用效率不同[40]，相比較其他形式的氮源，硅藻類(lèi)群更傾向硝酸鹽濃度較高的水體[41-42]。本研究結(jié)果也驗(yàn)證了這一結(jié)論。有研究表明硅藻類(lèi)群偏好低溫環(huán)境[43]，試驗(yàn)期間，凈化系統(tǒng)水體的平均WT為18 ℃左右，這可能是凈化系統(tǒng)水體中硅藻類(lèi)群為主要優(yōu)勢(shì)種的另一原因。

光照是浮游植物光合作用的必需資源，不同浮游植物類(lèi)群對(duì)光強(qiáng)的耐受性和光照變化等衍生出不同生理、生態(tài)適應(yīng)性策略等習(xí)性，進(jìn)而影響浮游植物的種群動(dòng)態(tài)與種間競(jìng)爭(zhēng)[44]。本研究表明，凈化系統(tǒng)水體中浮游植物豐度與生物量相較于養(yǎng)殖系統(tǒng)水體均有顯著增加，可能由于集裝箱內(nèi)光照條件限制和高密度的鱘魚(yú)養(yǎng)殖活動(dòng)對(duì)水體懸浮物的擾動(dòng)等，抑制了浮游植物的光合作用。有研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)藻為低光照耐受型浮游植物，柵藻為高光強(qiáng)耐受類(lèi)浮游植物[45-46]，因此集裝箱養(yǎng)殖系統(tǒng)水體中優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為藍(lán)藻，而凈化系統(tǒng)水體中優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為綠藻。

4 結(jié)論

（1）養(yǎng)殖系統(tǒng)水體中浮游植物優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為魚(yú)腥藻（Anabaena）、直鏈藻（Melosira），凈化系統(tǒng)水體中主要為直鏈藻（Melosira）、針桿藻（Synedra）、柵藻（Scenedesmus）等。

（2）凈化系統(tǒng)能增加陸基集裝箱養(yǎng)殖尾水中的浮游植物種類(lèi)，并提高優(yōu)勢(shì)類(lèi)群的多樣性，降低養(yǎng)殖尾水的營(yíng)養(yǎng)化程度，有利于水質(zhì)穩(wěn)定。

（3）養(yǎng)殖與凈化系統(tǒng)水體中浮游植物豐度、生物量主要與水體pH、比電導(dǎo)率、溶解氧、NO-3-N 等影響因子有關(guān)。在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，可通過(guò)調(diào)控水體理化因子控制養(yǎng)殖與凈化系統(tǒng)水體中浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成，維護(hù)集裝箱循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)良好運(yùn)行。