海蜇養殖對池塘沉降物和底泥中營養鹽影響的研究

代伊銘+李衛東+陳義+陳崎沖+李志敏

摘要：在相鄰兩個池塘設置固定采樣點，分別作為實驗點（海蜇養殖區）和對照點（非養殖區），并于5月中旬、7月中旬和9月中旬，即放養海蜇前期、海蜇養殖期間以及海蜇采收后，采集沉降物和底泥樣品，分別測定沉降物中的氨氮、葉綠素a、總有機物TOM以及沉降物的沉降速率SR和底泥中的氨氮、硝氮、葉綠素a以及總有機物TOM含量的月份變化情況，探討海蜇養殖對池塘沉降物和底泥中營養鹽的影響。實驗結果表明，除對照點底泥中葉綠素 a外，實驗點和對照點沉降物和底泥中各項營養鹽指標在不同月份間均存在顯著性差異（P<0.05）。5月份實驗開始前，實驗點和對照點的各項營養鹽指標均無顯著性差異（P>0.05），7月份（海蜇養殖高峰期），沉降物和底泥中各項營養鹽指標變化較大。由于海蜇的生理代謝和生物擾動作用，實驗點沉降物的NH4+-N含量及沉降速率SR均顯著高于對照點的（P<0.05），而沉降物的Chl a、TOM含量均顯著低于對照點的（P<0.05）。同時，實驗點底泥中NH4+-N、NO3--N的含量均顯著高于對照點的（P<0.05），而底泥中Chl a、TOM含量均顯著低于對照點的（P<0.05）。9月份，由于海蜇的收獲，實驗點和對照點沉降物中的NH4+-N、 Chl a含量及沉降物的SR均無顯著性差異（P>0.05），而實驗點底泥中的TOM含量顯著高于對照點的（P<0.05），可能與海蜇收獲后水體及底泥中有機物殘留量較高有關，然而底泥中其余各項營養鹽指標在實驗點和對照點之間均無顯著性差異（P>0.05）。

關鍵詞：海蜇；沉降物；底泥；營養鹽

海蜇（Rhopilema esculenta Kishinouye）屬缽水母綱，根口水母科，是營海洋漂浮生活的一種腔腸軟體動物，棲息于近海水域，尤其喜棲河口附近，分布水深在3～20米，適宜水溫13～26℃，適宜鹽度14‰～32‰。海蜇體呈蘑菇狀，分傘部和口腕兩部分，體色多樣，具有豐富的營養和藥用價值[1]。隨著近年來海洋環境污染的加劇，海蜇自然資源量不斷銳減[2]，促進了海蜇人工養殖技術的快速發展。2013年，海蜇養殖面積達到1.18萬hm2，年產量6.65萬t，與2012年相比分別增幅21.24%和4.27%[3]。然而目前，有關海蜇規模化養殖對水域生態環境的影響鮮有報道。本文擬通過海蜇養殖對池塘沉降物和底泥中營養鹽影響的研究，為海蜇養殖業的健康可持續發展提供依據。

1材料與方法

1.1實驗地點與材料

本實驗于2010年在山東省榮成市好當家海洋發展股份有限公司集團海蜇養殖區內進行。實驗開始之前，選取兩個相鄰池塘，對池塘進行鋪膜作業，并在養殖池塘周邊水域扎建小孔徑聚乙烯材料的圍網。養殖池塘面積140 hm2、平均水深2.5 m。實驗初始在實驗點（海蜇養殖區）隨機選取健康、規格大小相同（傘徑1.2～1.5 cm）的海蜇苗，放養密度為0.5 ind·m-2。實驗區和對照區的兩個池塘的水源相同。由于實驗之前已對池塘底部進行鋪膜工作，加上相同時間同一水源時間對兩個池塘進行換水工作，所以兩個池塘初始的養殖環境基本相同。

1.2樣品采集與處理

本實驗于2010年5月中旬、7月中旬和9月中旬，即放養海蜇前期、海蜇養殖期間（6月初至8月下旬）以及海蜇采收后，每隔兩個月在實驗點和對照點分別采集池塘中的沉積物和底泥各一次。將懸浮物采樣器懸掛在池塘一固定的浮球上，采樣時間準時在上9：00-10：00進行。每個處理設置3個重復，每3天收集浮物采樣器中沉降物一次。用自制采泥器分別在實驗點和對照點采集表層2 cm池塘底泥，每個處理設置3個重復。樣品均經50 ℃恒溫烘干，研磨均勻將樣品后置于-20 ℃冰柜內保存待測。

1.3樣品的測定與方法

樣品于常溫解凍后，稱適量底泥和沉積物置于 200 ml 三角瓶中內按照樣品與浸提液1：5的比例加入2 mol/L KCl來浸提樣品中的可溶性的氨態氮和硝態氮。塞緊塞子，在振蕩機上振蕩 2 h，離心機3 000 r離心5 min，取上清液進行分析[5]。氨態氮（NH4+-N）采用靛酚藍法測定；硝態氮（NO3--N）采用鎘柱還原法測定；將濾膜置于90%丙酮萃取16 h，然后用分光光度計在665 nm和750 nm波長下測定葉綠素a（Chl a）含量[6]。將底泥樣品于馬弗爐內450 ℃灼傷5 h測定總有機物（TOM）含量。

1.4數據統計分析

采用SPSS 19.0進行單因素方差分析（One-Way ANOVA）和Duncan多重比較以檢驗不同處理組間的差異性（P<0.05），實驗點和對照點采用獨立樣本t檢驗，確定其組間差異顯著性（P<0.05）。統計數據以平均值±標準差（±SD）的形式表示。

2結果分析

2.1海蜇養殖對池塘沉降物沉降速率SR、氨氮、葉綠素 a、總有機物含量的影響

實驗期間池塘沉降物沉降速率SR的月份變化情況顯示：實驗點和對照點沉降速率SR在不同月份間均存在顯著性差異（P<0.05）。5月份沉降物的SR顯著低于其他月份（P<0.05），實驗點7月份SR最高，為128.44 g/d/m2。實驗點7月份沉降物的SR顯著高于對照點的，而5月份、9月份實驗點和對照點間的SR均無顯著性差異（P>0.05）。

實驗期間池塘沉降物氨氮NH4+-N含量的月份變化情況表明，實驗點和對照點沉降物中NH4+-N含量在不同月份間也均存在顯著性差異（P<0.05）。7月份實驗點和對照點NH4+-N含量顯著高于5月份和9月份的（P<0.05），而5月份和9月份間無顯著性差異（P>0.05）。實驗點7月份沉降物中NH4+-N含量最高，為221.14 μg/L。除7月份實驗點NH4+-N含量顯著高于對照點外（P<0.05），其他月份實驗點和對照點無顯著性差異（P>0.05）。

實驗點和對照點沉降物中葉綠素Chl a含量在不同月份間均存在顯著性差異（P<0.05）。對照點7月份和9月份沉降物葉綠素 a含量顯著高于5月份的，而實驗點Chl a含量按5月份<7月份<9月份順序呈現顯著性升高趨勢（P<0.05）。7月份對照點沉降物Chl a含量顯著高于實驗點的（P<0.05），而5月份、9月份對照點和實驗點間無顯著性差異（P>0.05）。

實驗點9月份沉降物中總有機物TOM含量顯著高于5月份和7月份的，而對照點7月份TOM含量顯著高于其他兩個月份的（P<0.05）。5月份實驗點和對照點沉降物中TOM含量無顯著性差異（P>0.05），而7月份和9月份均存在顯著性差異（P<0.05）。

2.2海蜇養殖對池塘底泥中氨氮、硝氮、葉綠素、總有機物含量的影響

實驗期間池塘底泥中氨氮NH4+-N含量的月份變化情況顯示：實驗點和對照點底泥中NH4+-N含量在不同月份間均存在顯著性差異（P<0.05）。7月份底泥NH4+-N含量顯著高于5月份和9月份的（P<0.05），實驗點NH4+-N含量最高為186.74 μg/L。5月份和9月份實驗點和對照點底泥NH4+-N含量無顯著性差異（P>0.05），而7月份實驗點NH4+-N含量顯著高于對照點的（P<0.05）。

實驗結果表明，實驗點和對照點底泥中硝氮NO3--N含量在不同月份間也均存在顯著性差異（P<0.05）。9月份底泥NO3--N含量顯著高于5月份和7月份的（P<0.05）。7月份實驗點底泥NO3--N含量顯著高于對照點的（P<0.05），而5月份、9月份實驗點和對照點NO3--N含量無顯著性差異（P>0.05）。

實驗期間池塘底泥中葉綠素a含量的月份變化情況表明：實驗點底泥Chl a含量在不同月份間存在顯著性差異（P<0.05），而對照點差異不顯著（P>0.05）。7月份實驗點Chl a含量顯著低于5月份和9月份的（P<0.05）。7月份對照點Chl a含量顯著高于實驗點的（P<0.05），而5月份和9月份無顯著差異（P>0.05）。

實驗點和對照點底泥中總有機物TOM含量在不同月份間均存在顯著性差異（P<0.05）。7月份和9月份對照點底泥TOM含量顯著高于5月份的，實驗點5月份和7月份TOM含量顯著低于9月份的（P<0.05）。除7月份對照點底泥TOM含量顯著高于實驗點的（P<0.05），其他月份實驗點和對照點間均無顯著性差異（P>005）。

3討論

3.1海蜇養殖對池塘沉降物中營養鹽的影響

5月份實驗開始前，實驗池塘和對照池塘中的沉降物的各項理化指標均差異不顯著，在7月份（海蜇高密度養殖高峰期），實驗點和對照點中的沉降物的營養鹽發生了顯著的變化。實驗結果表明，實驗點中的沉降物的NH4+-N含量及沉降速率SR均顯著高于對照點的，而對照點沉降物中的的Chl a、TOM含量均顯著高于實驗點的。原因可能是由于海蜇對浮游生物的攝食、排泄等生理活動增加了水體中含氮有機物含量，在異養微生物分解礦化的作用下，部分有機物被分解生成氨氮[6]。因此，實驗點中的沉降物中的氨氮含量顯著高于對照點的，并且顯著高于5月份和9月份的氨氮含量。7月份，高密度的海蜇在養殖池塘內上下浮動，對池塘底泥產生巨大的擾動作用，使池塘表層底泥的顆粒物再次懸浮于水體中，而水體中的懸浮物又再次沉降，這一過程增加沉降物的濃度，也同時增加了懸浮物的沉降速率，所以海蜇養殖池塘懸浮物的沉降速率顯著高于對照池塘的，這與陳鏨等人的研究結果相似[7]。實驗發現在7月份海蜇養殖池塘沉降物中NH4+-N、Chl a及TOM含量的變化趨勢與池塘底泥一致，由此推測收集器中收集的沉降物多源于海蜇因上下浮動引起再懸浮的池塘底泥；吳培江等人研究發現底泥表層主要是黏著少量有機物粒度較小的泥沙[8]，而實驗發現實驗點收集器中TOM含量低于對照點的，則說明了實驗點沉降物主要成分是黏附少量有機物的池塘底泥表層的泥沙顆粒。9月份，由于海蜇的收獲，實驗點和對照點沉降物中的NH4+-N、Chl a的含量及沉降物的SR均無顯著性差異；而實驗點沉降物中的TOM含量顯著高于對照點的，可能是由于海蜇的養殖增加了水體和底泥中有機物的含量，而海蜇收獲后水體和底泥仍殘留較高的有機物。加上9月份溫度降低，使水體中的微生物對有機物的降解速率處于較低水平，從而使實驗點沉降物中總有機物的含量顯著高于對照點的。

3.2海蜇養殖對池塘底泥中營養鹽的影響

實驗結果表明，在7月份（海蜇養殖的高峰期），實驗點底泥中NH4+-N、NO3--N含量均顯著高于同期對照點的，而底泥中Chl a、TOM含量均顯著低于對照點的。原因可能是，從5月到7月，隨著海蜇的規格不斷變大，攝食量不斷增加，產生大量糞便，造成海蜇養殖池塘的底泥中已經沉降了大量的含氮有機物。與此同時7月份白天海蜇養殖池塘表層水體溫度較高，海蜇為了躲避表層的高溫常常會不斷向底層游動，而海蜇上下游動過程增加了池塘水體的攪動的同時也促進了高溶解氧的上層海水與溶氧較低的下層海水的交換，增加了水中溶氧量，而水體中溶氧的升高會促使底泥中的氨氮向生成硝氮方向的轉化，從而增強海蜇養殖池塘底泥中的硝化作用，增加了池塘底泥和水體硝氮的含量。此外，Tengberg A等研究也證明了水體中高的溶解氧量會使得底泥中NO3--N的含量增加[9]，因而實驗點底泥中的NO3--N含量顯著高于對照點的。實驗結果發現海蜇養殖池塘底泥中的Chl a含量顯著低于無海蜇養殖池塘的。可能原因是：一方面由于養殖池塘中海蜇的攪動作用使水體中懸浮顆粒增加進而降低了池塘水體的透明度；另一方面，中上層大量浮游植物遮擋陽光的照射，嚴重影響了池塘底部的底棲植物生長，降低了底棲植物的生物量。海蜇養殖池塘中海蜇攪拌作用使表層的底泥再懸浮，會使底泥中有機物向水體中遷移，進而增加水體中的總有機物的含量。所以實驗池塘懸浮物中TOM含量顯著高于對照池塘的。