施用奶牛糞污降解產物對養殖水體水質的影響

李 佩，陳 見，劉 武，李 清，王貴英，孫艷紅，金爾光

（1.武漢市農業科學院水產研究所，武漢 430207；2.武漢市農業科學院畜牧獸醫研究所，武漢 430208）

通過施肥來培育天然餌料以供魚類食用，是中國淡水池塘養殖的成功經驗［1］，也在世界其他國家應用較多［2-4］。肥料中氮磷等營養元素被浮游植物利用并大量繁殖，使以浮游植物為食的浮游動物生存下來，為魚類提供大量的天然餌料［5］。本試驗以水體中氮磷營養元素及溶解氧等為指標，研究了奶牛糞污生物降解產物對水體水質的影響，以期在水產養殖上能夠合理、高效地使用該產物。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

奶牛糞污降解產物：由武漢市農業科學院畜牧獸醫研究所提供，采用谷殼、礱糠和干濕分離的牛糞（48.28%、34.48%、17.24%）混合發酵25 d 后獲得。

底泥及試驗用水：底泥采集于武漢市農業科學院水產研究所山南養殖池塘，混合均勻并清除雜質后使用。試驗用水為常規魚類養殖池塘水，各柱狀模型中的水溫穩定在（30.23±0.94）℃。

柱狀模型：試驗模型采用直徑為30 cm 的PVC水管制作，將一端密封后放入10 cm 深的底泥后加水至試驗所需水深并靜置7 d，待水體水質指標穩定后開始正式試驗。

1.2 試驗方法

試驗水深分別設置為50、100 和150 cm，奶牛糞污降解產物施用量分別為225、450 和675 g/m2。施肥后每48 h 采集水樣，檢測水體中TN、TP、NH4+-N、NO2--N 等氮磷元素的含量以及水體溶解氧。

1.3 數據處理

數據均以平均值±標準差（mean±SD）表示，采用SPSS 19.0 軟件進行方差分析（ANOVA），Duncan氏法比較差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 溶解氧

各試驗組水體中溶解氧濃度變化情況見圖1。不同水深試驗組的初始溶解氧濃度為0.61～1.22 mg/L。試驗期間，僅50 cm 水深組的溶解氧在施肥后呈現出明顯升高，100 cm 及150 cm 水深組的溶解氧維持在低于2 mg/L 的較低水平。在50 cm 水深下，施肥組的水體溶解氧顯著低于對照組（P＜0.05），而在100 cm 及150 cm 水深下差異不顯著（P＞0.05）。

2.2 總氮

圖1 不同水深及施肥量下水體中溶解氧的變化

圖2 不同水深及施肥量下水體中總氮的變化

各試驗組水體中總氮濃度變化情況見圖2。不同水深試驗組初始總氮濃度為0.88～0.95 mg/L。施肥后各試驗組水體中總氮濃度均較初始時顯著降低（P＜0.05）；除100 cm 水深組外，對照組與施肥組間差異不顯著（P＞0.05）。

2.3 氨氮

各試驗組水體中總氮濃度變化情況見圖3。不同水深試驗組初始氨氮濃度為0.28～0.33 mg/L。施肥后2 d 及4 d 時，50 cm 及100 cm 水深組下，施肥處理組的水體氨氮濃度顯著高于對照組（P＜0.05），且100 cm 水深試驗組顯著高于50 cm 水深試驗組（P＜0.05）。施肥后8 d，不同水深試驗組水體氨氮濃度均顯著低于初始濃度（P＜0.05），但施肥處理組與對照組間差異不顯著（P＞0.05）。

2.4 總磷

各試驗組水體中總磷濃度變化情況見圖4。不同水深試驗組初始總磷濃度為0.03～0.06 mg/L。施肥后2 d 時，不同水深下施肥組的水體總磷濃度均顯著升高（P＜0.05）；4 d 至試驗結束，不同水深下施肥組水體中總磷濃度均緩慢降低，但均顯著高于對照組（P＜0.05）。施肥處理組水體中總磷濃度與施肥量呈顯著正相關，且與水深呈顯著負相關。

圖3 不同水深及施肥量下水體中氨氮的變化

圖4 不同水深及施肥量下水體中總磷的變化

2.5 可溶性磷

各試驗組水體中可溶性磷濃度變化情況見圖5。不同水深試驗組初始可溶性磷濃度均為0.01 mg/L。施肥后2 d 時，不同水深下施肥組水體中可溶性磷濃度均顯著升高（P＜0.05）；4 d 至試驗結束時，不同水深下施肥組水體中可溶性磷濃度均顯著高于對照組（P＜0.05）。施肥處理組水體中可溶性磷濃度與施肥量呈顯著正相關（P＜0.05），且與水深呈顯著負相關（P＜0.05）。

圖5 不同水深及施肥量下水體可溶性磷的變化

2.6 雙因素方差分析

選擇第4 天的試驗數據進行雙因素方差分析，以分析水深及施肥量對各指標是否具有交互作用。結果（表1）表明，水深及施肥量對總磷、活性磷及溶解氧等指標具有顯著交互作用（P＜0.05），但對總氮及氨氮無顯著交互作用（P＞0.05）。

3 小結與討論

奶牛糞污降解產物對水質的影響主要表現在對總磷、活性磷和溶解氧的影響上，而對總氮、氨氮、亞硝酸鹽氮及pH 的影響并不規律。

磷是浮游植物生長不可缺少的營養元素之一，但水體中磷的含量過高也會成為水體富營養化的主要因素［6］，當水體的磷含量超過0.2 mg/L 時便可能導致藻類的過度繁殖［7］。本試驗中施用奶牛糞污降解產物后，不同水深下水體總磷及活性磷始終維持在顯著高于對照組的水平。水體總磷及活性磷的水平與施肥量呈正相關，與水深呈負相關，且兩個因素之間具有顯著的交互作用。在50 cm 及100 cm 水深下，450 g/m2和675 g/m2的投放量可更好提高水體總磷及活性磷的濃度，且大部分時間未超過0.2 mg/L的水平。

表1 雙因素方差分析4 d 時水深和施肥量對水體水質指標的影響

施用奶牛糞污降解產物對水體總氮、氨氮的影響主要表現在試驗前期，即6 d 前施肥組顯著高于對照組，但在之后呈現出相似的降低規律。研究表明，靜止自由沉降可有效降低養殖廢水中的總氮和氨氮等營養鹽含量［8］。本試驗水體中總氮及氨氮的變化最終也呈現出相似的規律，但在養殖池塘中，由于魚類對飼料中氮素的利用效率并不高［9］，導致在養殖中后期水體中的氨氮等會大量積累，導致水體營養失衡［10］。

本試驗為靜水試驗，導致100 cm 水深和150 cm水深下的水體溶解氧始終處于較低水平，并且試驗組和對照組之間未呈現出明顯的差異。有研究認為，在養殖水體中使用有機肥時，應降低其在水體中分解時對溶解氧的消耗［11］。在50 cm 水深下，施用奶牛糞污降解產物對水體溶氧量產生的不利影響表現較為明顯，對照組的水體溶解氧要顯著高于試驗組，故在施用奶牛糞污降解產物時要考慮其對養殖水體中溶解氧的影響，降低風險。