高位循環水池塘與普通池塘高溫時節浮游植物群落的比較

王小冬　朱浩　時旭　吳宗凡　田昌鳳　劉興國　徐皓　管崇武

摘要：研究并比較了高位循環水池塘與普通池塘在高溫時節的浮游植物群落結構。結果表明，高位循環水池塘中浮游植物總密度約55×108 ind/L，普通池塘中浮游植物總密度約3×107～7×107 ind/L，總體看來高位循環水池塘的浮游植物密度比普通池塘高1個數量級；高位循環水池塘的浮游植物濕質量高達66333 mg/L，總體上也比普通池塘高1個數量級。在組成方面，高位循環水池塘的主要門類為硅藻門，其濕質量約占總濕質量的8633%，組成主要為針桿藻屬和小環藻屬；普通池塘的組成主要是綠藻門的十字藻屬、空星藻屬，以及硅藻門的針桿藻屬，裸藻門的裸藻屬等。此外發現，高位循環水池塘浮游植物的Shannon-Wiener多樣性指數和Pielou均勻度指數均明顯低于普通池塘，高位循環水池塘的浮游植物種屬數量比普通池塘少。對兩者的比較表明，高位循環水池塘以硅藻門為絕對優勢，可能與其采取增氧、循環水處理措施有關，這表明養魚池塘浮游植物可以調節硅藻門優勢，從而為池塘浮游植物的調控提浮游植物是池塘水體重要的初級生產者，其群落結構對維持水質和養殖效果都有重要影響[1-4]。在當前要求提高養殖產量的前提下，增加養殖密度、提高投餌施肥量成為池塘管理普遍的措施；隨著養殖方式和管理措施的改變，池塘中浮游植物的結構也發生了變化；由于池塘中容易暴發藍藻門水華[5]，不利于水產養殖，從而使得池塘浮游植物調控成為池塘水質調控和管理的一個重要方面。

浮游植物調控有多種方式，如改變養殖模式中養殖品種的搭配，調整施肥投餌措施[6]，利用設備調控或者改變養魚系統結構[7-8]，調節水體氮、磷、硅等元素組成[9-10]，使用微生態制劑[11]等，這些調控手段在應用中各有優勢和限制。生產中有通過增加養殖機械、改變池底性質的方式調節高位養殖池塘水質和水體浮游植物的實例[12]，本研究通過比較高位循環水池塘和普通池塘的浮游植物群落結構，旨在說明高位循環水池塘浮游植物調節的特色和效果，從而為池塘浮游植物調控提供參考。

1材料與方法

11采樣池塘選擇

本試驗選擇的高位循環水池塘為臺灣喃嶸水產（上海有限公司位于上海市青浦區試驗基地的梭魚養殖池塘，面積870 m2。梭魚是我國沿海珍貴的咸淡水養殖新品種，屬于以植物飼料為主的雜食性魚類，以刮食沉積在底泥表面的底棲硅藻和有機碎屑為主。該池塘為臺灣喃嶸水產（上海有限公司結合多年在養殖機械和養殖系統方面的經營與實踐經驗研制而成，該池塘在2010年養殖試驗期間的水質和養殖狀況參見文獻[12]，其在試驗期間的溶氧維持在35 mg/L以上，氨氮低于03 mg/L，亞硝酸鹽低于04 mg/L，其水色在較長時間內維持比較穩定的褐色。

選擇的普通池塘為土池，位于上海市松江區泖港鎮的中國水產科學研究院池塘生態工程研究中心，面積5 000 m2，池塘主養鳊魚成魚，配養草魚、鰱魚、鳙魚，采用常規的施肥投餌方案。

12采樣池塘養殖與裝備

高位循環水池塘養殖系統的具體構成和工作原理見文獻[12]，它主要通過4臺水車增氧機和1臺涌浪機增氧、提水，從而促進水體溶氧含量及水體循環；同時，該系統使用固液分離機、氣浮機、水泵等機具，利于水體懸浮物的分離與去除；此外，該系統在池底部使用塑膠布膜將底泥與水體分隔[12]。與高位循環水池塘不同的是，普通池塘為普通泥質池底，主要安裝有1臺自行研制的以太陽能為能源的底泥攪動設備以及1臺增氧機，底泥攪動設備開啟后以18 m/min速度沿池塘對角線做軌跡運動。

13采樣

2011年7月28日下午13：00左右在高位循環水池塘下風口處采集水樣，并立刻用1%魯哥氏液固定。采樣時天氣晴朗，陽光強烈，池塘水色為褐色，透明度25 cm左右，表層水溫30 ℃左右。

2012年9月8日至9月20日對普通池塘進行采樣。自2012年9月8日起，于每個晴天的上午（一般為08：30左右打開底泥攪動設備，陰雨天氣不打開該設備，每累計運轉6 h采集1次水樣，底泥攪動設備累計運轉54 h。水樣采集點位于底泥攪動設備的運行軌跡上，并為表層、中層和底層3層采樣的混合水樣，采樣后立刻用1%的魯哥氏液固定。共采集到10個不同時間的樣品，樣品按采樣時間依次標記為0、6、12、18、24、30、36、42、48、54 h樣品。

14浮游植物分析方法

浮游植物種類鑒定和計數：在10×40倍條件下，利用光學顯微鏡并參照有關文獻[13-14]鑒定浮游植物種類并計數，計數方法為目鏡視野法，一般至少計數50個視野，使所得細胞數在300個以上；非絲狀藻計數細胞數，絲狀藻計數藻體個數。每個樣品重復計數2片，并取2片的平均值，2片的誤差不超過15%。

浮游植物生物量以濕質量表示，濕質量的計算采用體積換算法。在顯微鏡下測定主要屬的大小，每個屬隨機測定30個樣本后取平均值，用形態近似的幾何體積公式計算細胞體積。或者對形態不規則的種類以及出現頻率低的種類采用參考文獻中的經驗體積值進行換算[15-16]，將體積值（μm3直接換算為質量值（109 μm3約等于1 mg鮮藻濕質量。

計算并比較高位循環水池塘與普通池塘的浮游植物多樣性指數Shannon-Wiener（H′[17]和Pielou均勻度指數（J[18]：

[J]H′=-∑（ni/Nlog2（ni/N；

[J]J=H′/lnS。

式中：S為樣品中生物的種類數，種；ni為樣品中第i種生物的密度，ind/L；N為樣品中生物的總密度，ind/L。

2個池塘之間的Shannon-Wiener多樣性指數、Pielou 均勻度指數的比較采用單樣本t檢驗，使用SPSS 180軟件進行，差異顯著性水平選擇a=005。

2結果與分析

21高位循環水池塘浮游植物endprint

211門類組成在樣品中共檢測到浮游植物5門16屬29種：硅藻門的針桿藻屬、小環藻屬、冠盤藻屬；藍藻門的平裂藻屬、集胞藻屬、隱球藻屬；綠藻門的柵藻屬、纖維藻屬、卵囊藻屬、衣藻屬、膠絲藻屬、四角藻屬、實球藻屬、空星藻屬；裸藻門的囊裸藻屬；隱藻門的隱藻屬。從屬的組成看，綠藻門的最多。

212密度和濕質量樣品中浮游植物各屬、各門的密度和濕質量以及總密度、總濕質量見表1。可以看出，樣品中浮游植物的密度很大，總密度高達55340×106 ind/L，浮游植物總濕質量高達66333 mg/L；濕質量占明顯優勢的為硅藻門的針桿藻屬和小環藻屬，其中針桿藻屬的優勢種為兩頭針桿藻；細胞密度占優勢的門是藍藻門和硅藻門；生物量占絕對優勢的為硅藻門，其占總濕質量的8633%，其中針桿藻屬和小環藻屬分別占總濕質量的2948%、5455%；此外還可看出，藍藻門的隱球藻屬在數量上雖然占據一定優勢，但濕質量不占優勢。

[F（W22][HT6H][J]表1高位循環水池塘中浮游植物的密度和濕質量[HTSS][STB]

[HJ5][BG（！][BHDFG3，W7，W8，W7。2W]門屬密度（×106 ind/L濕質量（mg/L

[BHDG12，W7，W8Q，W7。2DWW]硅藻門針桿藻屬13560 19554

[BHDW]小環藻屬1340 36185

冠盤藻屬056 1524

合計14960 57264

藍藻門平裂藻屬6040 0055

集胞藻屬6390 0033

隱球藻屬25070 0538

合計37500 0626

裸藻門囊裸藻屬0140195

隱藻門隱藻屬095 1147

綠藻門柵藻屬499 0801

纖維藻屬027 0002

卵囊藻屬989 4117

衣藻屬225 0602

膠絲藻屬768 0919

四角藻屬0140010

實球藻屬1250336

空星藻屬125 0315

合計2770 7102

總計5534066333 [HJ][BG）F][F）]

22普通池塘的浮游植物

221門類組成從樣品中共檢出浮游植物7門59屬112種，包括綠藻門28屬58種、硅藻門13屬22種、藍藻門8屬11種、裸藻門5屬15種、甲藻門2屬2種、隱藻門2屬3種、黃藻門1屬1種。在59屬藻類中，柵藻屬、小球藻屬、纖維藻屬、蹄形藻屬、四星藻屬、四角藻屬、十字藻屬、卵囊藻屬、鼓藻屬、裸藻屬、色球藻屬、平裂藻屬、針桿藻屬、小環藻屬、脆桿藻屬等15屬（種 在每次采樣中均可采到，出現頻率很高，為常見種，其中柵藻屬、纖維藻屬、四角藻屬、裸藻屬、色球藻屬、脆桿藻屬等屬的種類較多。從屬的組成來看，綠藻門和硅藻門最多。

222密度表2列出了各采樣時間各門類浮游植物的密度，圖1為各采樣時間各門類浮游植物的密度占總密度的百分比。可以看出，在平均密度組成中以綠藻門最高，為2708×106 ind/L（占5615%；其他依次為藍藻門1893×106 ind/L（占3925%、硅藻門134×106 ind/L（占278%、裸藻門042×106 ind/L（占087%、隱藻門028×106 ind/L（占058%，甲藻門和黃藻門的細胞密度很低，黃藻門僅在試驗初始樣品中有檢出。

在各樣點中，所有樣點的浮游植物總密度均達到×107 ind/L，不同采樣時間的總密度大小依次為0 h<12 h<24 h<18 h<6 h<36 h<30 h<42 h<54 h<48 h，表明采樣后期浮游植物密度有升高趨勢。

23濕質量

表3為各采樣時間的各門類浮游植物濕質量，可以看出，浮游植物總的平均生物量為823 mg/L；在生物量組成中綠藻門的平均生物量最高，為298 mg/L（占3621%；其次依次是硅藻門207 mg/L（占2515%、裸藻門160 mg/L（占1944%、甲藻門072 mg/L（占875%、藍藻門044 mg/L[FL]

[F（W14][HT6H][J（]表2普通池塘各采樣時間的各門類浮游植物密度[J][HTSS][STB][JY]

[HJ5][BG（！][BHDFG3，W8，W52W]采樣時間（h[B（][BHDWG12，W52W]密度（×106 ind/L[XXSX2-SX512]綠藻門藍藻門硅藻門隱藻門裸藻門甲藻門黃藻門合計[BW]

[BHDG12，W8，W62。8DWW]029320850830000440260013171

[BHDW]6190021410460990441010004330

12272910630630280050090003897

18191520780870180090020004109

24237313670580320750060003910

30227622711220220220000004713

36252919131590200390020004661

42325323372120250390020005869

48412125362750120280000006972

54305431432320301110270006598

平均270818931340280420180004823[HJ][BG）F][F）]

[FL（22][F（W11][TPWXD1tif][F]endprint

（占535%、隱藻門042 mg/L（占510%。還可以看出，在各樣點中，48、54 h的濕質量均達到1000 mg/L以上，其總濕質量大小為54 h>48 h>42 h>6 h>36 h>24 h>0 h>30 h>12 h>18 h。

各采樣時間各門類浮游植物濕質量占總濕質量的百分比變化見圖2，其中黃藻門很少檢出，因此忽略不計。由圖2可見，普通池塘浮游植物濕質量在各采樣時間里以綠藻門、硅藻門、裸藻門等為主。

24優勢屬

[CM（24][JP3]表4為各時間采樣點濕質量位于前5位的優勢屬，可以看[CM]出[CM（25]，前期樣品的主要優勢屬為十字藻屬（綠藻門、針桿藻屬（硅[CM]

[FL]

[F（W14][HT6H][J（]表3普通池塘各采樣時間的各門類浮游植物濕質量[J][HTSS][STB][JY]

[HJ5][BG（！][BHDFG3，W8，W52W]采樣時間（h[B（][BHDWG12，W52W]濕質量（mg/L[XXSX2-SX512]綠藻門藍藻門硅藻門隱藻門裸藻門甲藻門黃藻門合計[BW]

[BHDG12，W8，W62。8DWW]0282004149000135074002646

[BHDW]6186015062155224282000924

12277012064038019026000435

18187040125036022006000416

24277011060060242018000667

30254023161023109000000569

36288119321017120005000870

42371024260029150114000947

484780304990230830000001114

543831643700414951930001646

平均298044207042160072000823[HJ][BG）F][F）]

[FL（22]

[F（W12][TPWXD2tif][F]

藻門等，中后期樣品的優勢屬比較集中，主要為十字藻屬、空星藻屬（綠藻門、針桿藻屬（硅藻門、裸藻屬（裸藻門等。

252個池塘中浮游植物的比較

由圖3的2個池塘Shannon-Wiener多樣性指數（H′、Pielou 均勻度指數（J的分布圖可知，普通池塘的H、J的平均值分別為317、079。t-檢驗結果表明，普通池塘的浮游植物多樣性指數（H′和 均勻度指數（J均顯著高于高位循環水池塘（P<005。此外，由表1和表2的數據對比可知，高位循環水池塘中浮游植物總密度約55×108 ind/L，而普通池塘的總密度約3 ×107～7×107 ind/L，總體上高位循環水池塘的浮游植物密度比普通池塘高1個數量級。由表1和[FL]

[F（W17][HT6H][J]表4普通池塘各時間樣品中濕質量位于前5位的優勢屬[HTSS][STB]

[HJ5][BG（！][BHDFG3，W5，W55W]屬別[B（][BHDWG12，W55W]濕質量（mg/L

[BHDWG12，W52。10W]0 h6 h12 h18 h24 h30 h36 h42 h48 h54 h[BW]

[BHDG12，W5，W52。10W]十字藻屬1125 0620 1002 0691 0831 0688 0797 1116 1618 0966

[BHDW]針桿藻屬0289 0174 0155 0429 0480 0936 0672 1795 0788

空星藻屬 0261 0164 0286 0448 0375 0788

裸藻屬 0435 0434 0436 1620

扁裸藻屬0428 0480 0303

隱藻屬0734 0191 0305

甲藻屬0374 1352 0145

小環藻屬 0154 0125 0410

顫藻屬 0551 0730

直鏈藻屬 0203 0468

羽紋藻屬0224

膠球藻屬 0132

陀裸藻屬 0155

微囊藻屬 0119

角甲藻屬 0623 [HJ][BG）F][F）]

[FL（22]

[F（W12][TPWXD3tif][F]

表3數據的對比可知，高位循環水池塘的浮游植物濕質量總體上也比普通池塘高1個數量級。高位循環水池塘細胞密度占優勢的門類是藍藻門、硅藻門（圖1，生物量占絕對優勢的為硅藻門，其占總濕質量的比為8633%（圖2；用細胞密度表示普通池塘時，主要是綠藻門和藍藻門（圖1，用濕質量表示時則主要是綠藻門的十字藻屬、空星藻屬，以及硅藻門的針桿藻屬，裸藻門的裸藻屬等（圖2、表4，因此可見藍藻門濕質量所占比率不大。

3討論與結論

31討論

高位循環水池塘高溫時節的浮游植物濕質量以硅藻門的針桿藻屬和小環藻屬占絕對優勢（表1，這與天然水體浮游植物的一般演替規律不同，天然水體中夏季的浮游植物優勢種一般為綠藻門和藍藻門的植物[19-20]，這表明夏季池塘的浮游植物優勢種也可以調節為以硅藻門為主。普通池塘中浮游植物的細胞密度以及不同門類濕質量的組成（圖1、圖2、表4與普通水體高溫時節的浮游植物群落結構更接近，主要以綠藻門、藍藻門、硅藻門、裸藻門等為主。對2個池塘浮游植物群落結構的比較表明，養殖系統各環節和構件受到高度掌控的高位循環水池塘浮游植物可以控制為以硅藻門為主，并減少有害藍藻類的密度。一般采用混養鰱、鳙魚的池塘，可以達到降低有害藍藻的目的，但不一定有利于硅藻類生長，比如周小玉等研究發現，三角帆蚌養殖池中適當混養鰱或鳙可以有效控制藍藻（銅綠微囊藻的生長，從而促進綠藻（四尾柵藻的生長[21]。endprint

高位循環水池塘中浮游植物生物量非常高（表1，浮游植物總濕質量達66333 mg/L，遠遠超過了普通池塘中浮游植物生物量（表3，這可能與高位池塘中養殖密度高、投餌施肥多有關。吳振斌等對循環水養殖池中浮游植物的研究也表明，養殖密度的增加促進了浮游植物的生長繁殖[22]。而如果單獨從循環水池塘對浮游植物的處理效果來看，結果可能恰好相反，如楊慧君等對循環水池塘與非循環水池塘的研究表明，循環池塘浮游植物的密度和生物量顯著低于非循環池塘[23]。對不同高產池塘浮游植物的研究表明，其浮游植物生物量也可達到20～60 mg/L[2-3]，并且可以出現多種優勢種群交替，如隱藻、藍裸甲藻、裸藻、針桿藻和菱形藻、尖頭藻、裂面藻、綠球藻類等。對循環流水池塘養殖系統浮游植物的研究[24]表明，其優勢種類可以調節為小環藻、衣藻、隱藻和裸藻等，浮游植物生物量達到353～514 mg/L，也比較高。本高位循環水池塘中的梭魚生長良好，并實現了高產[12]，說明水中浮游植物對梭魚沒有產生不良影響；并且梭魚的生活習性主要為刮食底泥中藻類和有機碎屑，水體中浮游植物死亡沉降到底泥后極有可能為梭魚提供了適宜的食物。

高位循環水池塘浮游植物種屬數量比普通池塘要少得多，其Shannon-Wiener多樣性指數、Pielou均勻度指數也比普通池塘小，表明高位循環水池塘中浮游植物豐富度減少。普通池塘浮游植物的Shannon-Wiener多樣性指數稍高于珠江河口區羅非魚養殖池塘[25]，而高位循環池較之低些。按照生物多樣性閾值的分級評價標準[26]，高位循環水池塘中浮游植物多樣性評價等級為Ⅲ級，多樣性較好，而普通池塘中為Ⅳ級，多樣性豐富。但是由于高位循環水池塘中浮游植物多樣性比普通池塘低，其結構可能不穩定。

按照本試驗中的高位循環水池塘硅藻的生物量，實際上已經形成了硅藻水華，而根據一般規律，硅藻門植物容易在水溫不太高的冬春季占據一定優勢[19-20]，漢江和三峽庫區的硅藻水華也出現在春季[27-28]，而本研究的高位循環水池塘在高溫季節形成了硅藻門優勢，這可能與其采取增氧、循環水處理措施有關，應該是多種養殖設備運行后形成的獨特環境造成的。本試驗中的高位循環水池塘實現了養殖的高產和浮游植物生物量的高水平，而生物量高的浮游植物系統需要較多氮、磷營養鹽的供應，高位循環水池塘中營養鹽的循環和供應需要進一步研究。此外，可溶解硅是硅藻必需的營養物質[29]，硅藻對硅元素的需求比較多[30]，硅元素在其中的變化和供給情況值得關注。

總之，通過適宜的調控與管理可以將高溫時節高位循環水池塘的浮游植物群落調節為硅藻門占優勢，并控制藍藻門生物量，從而實現魚類的高產，這為養殖池塘中浮游植物調控提供了一定經驗。

32結論

高位循環水池塘的浮游植物總密度和濕質量可以維持高水平，且均比普通池塘高1個數量級；高位循環水池塘浮游植物的Shannon-Wiener多樣性指數和Pielou均勻度指數均顯著低于普通池塘（P<005，高位循環水池塘的浮游植物種屬數量比普通池塘少；高位循環水池塘的浮游植物優勢種類可以控制為硅藻門種類，與普通池塘形成明顯不同的優勢群落。總體看來，高位循環水池塘以硅藻門為絕對優勢可能與其采取增氧、循環水處理措施有關。

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供了參考，有利于改進池塘的養殖管理。

關鍵詞：高位循環水池塘；普通池塘；浮游植物調控；硅藻門

中圖分類號： S181文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（201412-0279-05endprint