增氧機(jī)對養(yǎng)殖池塘浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響

閔文武，王金樂

(1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水產(chǎn)研究所，貴州 貴陽 550025； 2.貴州省特種水產(chǎn)工程技術(shù)中心，貴州 貴陽 550025)

養(yǎng)魚先養(yǎng)水，良好的水質(zhì)是水產(chǎn)動(dòng)物生長和保持健康的前提。在池塘集約化養(yǎng)殖條件下，養(yǎng)殖動(dòng)物呼吸耗氧、殘餌、排泄物和代謝產(chǎn)物的影響，常造成水體出現(xiàn)缺氧及氨氮等有害物質(zhì)含量升高，從而影響?zhàn)B殖動(dòng)物的生長和健康，甚至死亡[1-2]。增氧機(jī)對水質(zhì)的調(diào)節(jié)有重要作用，已廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖中，其能夠有效地增加池塘水體的溶解氧，保證水產(chǎn)動(dòng)物有充足的氧氣，調(diào)節(jié)水體中各物質(zhì)的平衡，從而達(dá)到健康養(yǎng)殖、減少疾病的發(fā)生、降低餌料系數(shù)和提高養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益的目的[3-7]。

浮游植物作為水生生物的主要組成部分，是主要的初級生產(chǎn)者，其組成和群落結(jié)構(gòu)的變化直接影響到水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，對維持水生態(tài)系統(tǒng)平衡起至關(guān)重要的作用[8-10]。浮游植物的種類、豐度和生物量與水體的營養(yǎng)程度和魚的產(chǎn)量潛力提升有密切聯(lián)系[11-12]。保持池塘中浮游植物的物質(zhì)組成和群落結(jié)構(gòu)合理，使有益藻類占比增大，對促進(jìn)漁業(yè)養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。目前，已有一些增氧機(jī)對養(yǎng)殖池塘浮游植物群落結(jié)構(gòu)影響的研究報(bào)道，但在山區(qū)養(yǎng)殖上的研究較少，鑒于此，對加裝增氧機(jī)池塘的水質(zhì)及浮游植物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，以期為提高山區(qū)池塘初級生產(chǎn)力和單位面積的養(yǎng)殖效益提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)池塘

試驗(yàn)1號池塘面積為800 m2(長50 m，寬16 m，平均水深1.5 m)，主養(yǎng)鯉魚，套養(yǎng)草魚、鰱魚，養(yǎng)殖密度為1 000 kg/667m2，魚類規(guī)格為8～12 cm。池塘配備2臺葉輪式增氧機(jī)(綠一，YL-0.75)，運(yùn)行時(shí)間為每天的上午7:00～9:00和下午15:00～17:00。

2號池塘(CK)面積為1 200 m2，為不規(guī)則的多邊形池塘，未配置增氧機(jī)，養(yǎng)殖魚類品種、密度和規(guī)格與試驗(yàn)池塘相同。

1.2 水體指標(biāo)測定

水體理化指標(biāo)測定采取現(xiàn)場測定和實(shí)驗(yàn)室測定相結(jié)合，現(xiàn)場用水質(zhì)分析儀(HachiHQ30d)測定水溫(WT)、電導(dǎo)率(EC)、溶解氧含量(DO)和pH，根據(jù)國標(biāo)方法采集水樣，并于實(shí)驗(yàn)室按照《水和廢水水質(zhì)監(jiān)測方法》測定水體總磷(TP)、總氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、硝酸鹽氮(NO3--N)、亞硝酸鹽氮(NO2--N)、磷酸鹽(PO43--P)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)和生化需氧量(BOD5)。

1.3 浮游植物樣本采集

定性樣本用25號浮游生物網(wǎng)在水中按“∞”字形進(jìn)行采集，將網(wǎng)底管內(nèi)的水樣收集于100 mL標(biāo)本瓶中，用4%的福爾馬林現(xiàn)場固定，送回實(shí)驗(yàn)室鏡檢觀察。定量樣本用采水器采集水面下0.5 m處水樣1 L裝入采樣瓶，加入15 mL魯哥試液進(jìn)行固定，靜置48 h后吸去上清液，移入50 mL標(biāo)本瓶，定容至50 mL進(jìn)行鏡檢。

定性和定量樣本使用顯微鏡(Nikon50i)進(jìn)行鏡檢，將樣本充分搖勻，吸取0.1 mL于浮游植物計(jì)數(shù)框內(nèi)，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[13-15]進(jìn)行物種鑒定和密度計(jì)算。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用PRIMER5計(jì)算浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H’)和Margalef豐富度指數(shù)(J’)，2口池塘數(shù)據(jù)差異和Pearson相關(guān)性分析運(yùn)用spss19.0進(jìn)行，采用Excel 2007對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。物種優(yōu)勢度指數(shù)(Y)計(jì)算按照參考文獻(xiàn)[8]進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 水體理化指標(biāo)

從表1看出，水質(zhì)指標(biāo)中，WT、DO、TN、TP、NH4+-N、NO3--N、CODMn、BOD5和PO43--P 1號池塘極顯著低于2號池塘；pH和NO2--N 2個(gè)池塘差異不顯著；DO 1號池塘顯著高于2號池塘，EC 1號池塘極顯著高于2號池塘。

表1 試驗(yàn)池塘水體的理化指標(biāo)

2.2 浮游植物物種組成及優(yōu)勢種

從圖1看出，2個(gè)池塘中共檢出浮游植物7門43屬94種，其中，硅藻門(Bacillariophyta)30種，占31.91%；綠藻門(Chlorophyta)32種，占34.04%；藍(lán)藻門(Cyanophyta)19種，占20.21%；裸藻門(Euglenophyta)6種，占6.38%；隱藻門(Cryptophyta)2種，占2.13%；甲藻門(Pyrrophyta)4種，占4.26%；黃藻門(Xanthophyta)1種，占1.06%。1號池塘檢出浮游植物7門41屬90種，其中，硅藻門29種(32.22%)，綠藻門31種(34.44%)，藍(lán)藻門17種(18.89%)，裸藻門6種(6.67%)，隱藻門2種(2.22%)，甲藻門4種(4.44%)，黃藻門1種(1.11%)。2號池塘檢出浮游植物6門33屬77種，其中，硅藻門24種(31.17%)，綠藻門26種(33.77%)，藍(lán)藻門17種(22.08%)，裸藻門和甲藻門均4種，各占5.19%，隱藻門2種(2.60%)。

浮游植物優(yōu)勢種共12種(表2)，包括硅藻門2種，綠藻門1種，藍(lán)藻門9種。其中，變異直鏈藻(Melosiravarians)、席藻屬(Phormidiumsp.)、普通念珠藻(Microcystisincerta)和微囊藻屬(Microcystissp.)為2個(gè)池塘的共有種；集星藻(Actinastrumsp.)、銀灰平裂藻(Merismopediaglauca)、顫藻屬(Oscillatoriasp.)、為首螺旋藻(Spirulinaprinceps)為1號池塘的獨(dú)有種，顆粒直鏈藻(Melosiragranulata)、卷曲魚腥藻(Anabaenacircinalis)、中華尖頭藻(Merismopediasinica)、色球藻屬(Chroococcussp.)為2號池塘的獨(dú)有種。1號池塘中，優(yōu)勢度最高的是席藻屬，其次是微囊藻屬，最低的是集星藻，次低是銀灰平裂藻。2號池塘中，優(yōu)勢度最高的是微囊藻屬，其次是席藻屬，最低的是色球藻屬，次低的是普通念珠藻。

表2 試驗(yàn)池塘浮游植物優(yōu)勢種及優(yōu)勢度

2.3 浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

從表3看出，浮游植物密度2號池塘高于1號池塘,差異顯著，2號池塘的藍(lán)藻門和硅藻門物種密度較高；1號池塘浮游植物密度組成以藍(lán)藻門物種為主，其次是隱藻門和綠藻門；2號池塘浮游植物密度組成以藍(lán)藻門為主，其次是硅藻門和綠藻門。生物量2口池塘相差不大。H’和J’均是1號池塘高于2號池塘，差異顯著。

表3 試驗(yàn)池塘浮游植物的群落結(jié)構(gòu)差異

2.4 水環(huán)境因子與浮游植物密度和生物量的相關(guān)性

經(jīng)Pearson相關(guān)性分析，1號池塘浮游植物密度與水溫呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.937，P=0.019)，與其他環(huán)境因子無顯著相關(guān)性；浮游植物生物量與所測環(huán)境因子間無顯著相關(guān)性。2號池塘浮游植物密度和生物量與所測環(huán)境因子均無顯著相關(guān)性。

3 結(jié)論與討論

2口池塘水質(zhì)除pH和NO2—-N 2個(gè)監(jiān)測指標(biāo)外，其余監(jiān)測指標(biāo)均表現(xiàn)出顯著差異。加裝增氧機(jī)的池塘(1號)水體營養(yǎng)物質(zhì)的濃度顯著低于未加裝的池塘(2號)，說明池塘加裝增氧機(jī)在有效提高水體DO含量的同時(shí)，能有效改善水質(zhì)[16-17]。加裝增氧機(jī)水體中氧氣充足，魚類攝食效率高，生長快，能有效降低水體中殘餌的量，從而能夠降低水體中NH4+-N和NO3--N的濃度。當(dāng)氧氣充足時(shí)可促使水體中氨氮進(jìn)行硝化作用產(chǎn)生硝酸鹽，而氧氣不足時(shí)，硝化作用產(chǎn)生硝酸鹽可進(jìn)行反硝化作用產(chǎn)生氨氣離開水體，亞硝酸鹽是硝化作用及其過程中產(chǎn)生的不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物[18]，兩口池塘中DO含量平均值分別為6.92 mg/L和5.55 mg/L，該DO濃度對改變水體中硝化作用和反硝化作用的強(qiáng)弱尚未明確，這或許是造成2口池塘NO2--N的濃度差異不顯著的原因，還有待進(jìn)一步研究。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)分析，所測水質(zhì)全部為地表Ⅱ類或Ⅲ類水質(zhì)，通過加裝增氧機(jī)，可使CODMn、BOD5、DO和TP從地表Ⅲ類水質(zhì)達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)。因此，通過控制養(yǎng)殖密度，并加裝增氧機(jī)等增氧或凈水設(shè)施，能有效提高池塘水質(zhì)指標(biāo)，減少環(huán)境污染。

2口池塘浮游植物物種組成均以綠藻門和硅藻門種類為主，與張家衛(wèi)等[19]的研究結(jié)果相似，共檢出浮游植物94(屬)種，高于張芹等[20-21]的研究結(jié)果，低于鄧金釵等[22]的研究結(jié)果。兩口池塘浮游植物優(yōu)勢種均是藍(lán)藻門種類，浮游植物密度組成均以藍(lán)藻門為主，表明加裝增氧機(jī)，并不能從根本上改變池塘浮游植物的種群結(jié)構(gòu)，只能通過增氧機(jī)調(diào)節(jié)池塘水質(zhì)，從而調(diào)節(jié)有益藻和無益藻的藻相變化，達(dá)到穩(wěn)定藻類多樣性，改善水質(zhì)的效果。

浮游植物種類和數(shù)量受多種水環(huán)境因素的影響，有研究表明，浮游植物密度和生物量與水體中N、P的含量呈正相關(guān)[23]，這與研究中2號池塘浮游植物密度顯著高于1號池塘的結(jié)果一致。2號池塘水質(zhì)較1號池塘富營養(yǎng)化，池塘中浮游植物組成以綠藻門種類為主，密度組成以藍(lán)藻門種類為主，綠藻和藍(lán)藻種群對水體中營養(yǎng)鹽競爭加劇，其他類群的浮游植物生長繁殖受限，降低了水體中浮游植物物種的豐富度。增氧機(jī)的使用，加劇了水體的攪動(dòng)，降低了水體中N、P的含量，能有效抑制藍(lán)藻等大型絲狀藻類的生長，硅藻等小型藻類則能正常生長繁殖，物種豐富度增加，從而表現(xiàn)出1號池塘浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Margalef豐富度指數(shù)顯著高于2號池塘。

張芹等[20]分析了加裝3種不同增氧機(jī)的3口池塘浮游植物群落結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示不同增氧機(jī)對池塘水質(zhì)均起到較好的調(diào)節(jié)作用，可移動(dòng)式太陽能增氧機(jī)和水犁式增氧機(jī)池塘中硅藻和綠藻含量更高，效果優(yōu)于普通葉輪式增氧機(jī)。本研究未加裝增氧機(jī)的2號池塘水溫、TN和TP均高于1號池塘，通過浮游植物群落表現(xiàn)的是密度增加，多樣性指數(shù)降低，藍(lán)藻門種類比例增加。因此在高溫季節(jié)，要高度關(guān)注池塘水質(zhì)變化，可通過換水或加裝增氧設(shè)備等措施改善水質(zhì)，防止藍(lán)藻水華爆發(fā)。

大量研究表明，放養(yǎng)魚類的濾食作用是影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)最主要的因素之一[24-25]。本研究結(jié)果表明，2口池塘浮游植物群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性較低，可能與池塘套養(yǎng)了草魚和鰱魚有關(guān)，草魚對大型水生植物影響較大，鰱魚對浮游植物濾食作用較大。楊建雷[26]的研究顯示，鰱魚的濾食作用可以導(dǎo)致浮游動(dòng)植物的粒級趨于小型化，并且對藍(lán)藻水華有一定的抑制能力，鯉魚對池塘底泥的擾動(dòng)，在一定程度上也起到控制水華的效果。在淡水池塘混養(yǎng)模式中，科學(xué)配比池塘中鯉魚、草魚和鰱魚的數(shù)量，對調(diào)節(jié)浮游植物藻相變化，控制藍(lán)藻水華具有重要作用。