不同密度铜锈环棱螺对不同水体指标影响效果的研究

张爱菊，宓国强，练青平，原居林，姚子亮

（1.浙江省淡水水产研究所，浙江湖州 313001；2.浙江省丽水市水产技术推广站，浙江丽水 323000）

铜锈环棱螺Bellamya aeruginosa，俗称螺蛳，隶属于软体动物门Mollusca、腹足纲Gastropoda、前鳃亚纲Prosobranchia、田螺科Viviparidae、环棱螺属Bellamya，是我国最为常见的淡水底栖生物[1]。铜锈环棱螺的贝壳形态和内部解剖、实验生态学等都已有研究[2-3]。当前,水体富营养化已成为我国乃至世界所面临的重大环境问题。在富营养湖泊的生态修复与治理中，通过引进大型软体动物种群来延缓富营养化进程，促进湖泊生态修复是较为常见的生态操纵措施之一[4-5]。目前已有一些研究表明铜锈环棱螺能通过摄取水体营养物质，有效降低水体中氮、磷等含量，起到净化水质的作用[6-8]。陆开宏等[9]以铜锈环棱螺为研究对象，研究了铜锈环棱螺对铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa的摄食与毒素积累及清除规律，进行了产毒铜绿微囊藻喂食暴露对螺肝脏几种主要酶的影响及对螺肝细胞DNA损伤的系列室内试验，采用微宇宙试验考察了铜锈环棱螺对藻华水体的短期生态效应，初步探明了铜锈环棱螺调控浮游藻类、改良富营养化水体水质的生理生态机制。此外，邓道贵等[10]开展了富营养化对巢湖铜锈环棱螺的分布及密度生物量的影响研究，认为巢湖环棱螺分布更接近随机性分布，密度和生物量与几种形态营养盐类(TN、NO3-N、TP、PO4-P)均呈显著负相关。本文开展了5种不同密度铜锈环棱螺对2种不同水体中溶氧、叶绿素a、CODMn、NH3-N、NO3-N和TP等水质指标的影响试验，以期进一步分析铜锈环棱螺对各个水质指标影响的短期效应，摸清其改良水体的机理，并为生物净化及生物修复方案提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 材料

试验用铜锈环棱螺采自浙江省淡水水产研究所养殖池塘，在试验前用自来水暂养24 h后,再用自来水清洗干净投放入玻璃水族箱。

试验用水共2种:一种为采自浙江省淡水水产研究所内的养殖池塘水，另一种为自来水与养殖池塘水按体积比9:1混合后的水。试验前用浮游动物网(网孔112 μm)过滤，并静置24 h，以去除浮游动物及在水体中悬浮的大颗粒不均匀固体杂质。

1.2 方法

1.2.1 试验条件

试验时间为2009年7月2日至7月14日。试验期间的平均气温为30℃;平均水温为26℃。试验在室内的玻璃敞口水族箱内进行，水族箱规格为77.5 cm×47.5 cm×33 cm，实验水深30 cm。水族箱选择靠窗位置，并通过白天开启日光灯等措施保证必要的光照条件。

1.2.2 试验设计

试验分A、B两组。A组为实验池池水,B组为混合水。A、B组同时静置24 h后测量各箱加水的高度。选个体均匀且中等大小的铜锈环棱螺，按50 g/m2、100 g/m2、200 g/m2、400 g/m2、800 g/m25种密度投入水族箱中。每种密度 2个平行。以 A1、A2、A3、A4、A5、B1、B2、B3、B4、B5表示。A 组和 B 组分设不投放铜锈环棱螺的对照箱,分别以A0、B0表示，具体见表1。

表1 铜锈环棱螺各试验组密度设置Tab.1 The density of different experimental groups of Bellamya aeruginosa

1.2.3 试验取样

培养12 d，于7月2日（培养前）、7月3日（培养1 d）、7月9日（培养7 d）和7月14日（培养12 d）后水样中各个水质指标进行测定，整个试验期间共采集水样4次。每种规格、每个水样重复3次测定，取平均值。

1.2.4 水化学指标的测定

分析测定的主要理化指标为水温、气温、pH、溶氧、CODMn、叶绿素a、氨氮、硝酸盐氮和总磷。测定方法参照《水和废水监测分析方法》（第四版）进行。仪器主要为721分光光度计。

1.3 数据处理

采用SPSS16.0软件进行数据处理，并进行多因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 DO

图1和图2均显示，水体中溶氧的变化与铜锈环棱螺的放养密度有明显的相关性，放养密度越高溶氧下降越快。培养7 d时，A4、A5和B4、B5开始出现DO<3 mg/L的状态。

图1 A组水样中溶氧的变化Fig.1 The DO variation of group A

图2 B组水样中溶氧的变化Fig.2 The DO variation of group B

2.2 CODMn

由表2可以看出，铜锈环棱螺的放养密度与水体中的COD的去除效果有明显的相关性，在培养前期，密度越高，去除COD的效果越明显。在培养1 d后，A组水样中，除前3个密度组COD变化不明显外，其余2个密度组有明显的去除COD效果，而且密度越高效果越好；B组水样中，B1和B2的去处效果优于其他密度组。随着培养时间的延长，A组水样中的COD普遍有所增加，而且部分水样中的COD含量高于对照组，B组水样中B5在培养7 d时的COD含量也明显增加。

表2 CODMn的变化Tab.2 The variation of CODMnmg/L

多因素方差分析显示，不同培养时间、放养密度和不同水体肥瘦度对COD值的显著性水平均是0.000，即P<0.05存在显著性差异。

2.3 叶绿素a

图3和图4均显示，6组铜锈环棱螺对叶绿素a均有较好的净化效果。A组和B组的叶绿素a含量变化呈现明显的一致性：在培养前期，叶绿素含量下降很快，且水样中叶绿素a含量的降低与放养密度呈正相关；而在培养后期（7 d后），A组和B组水样中叶绿素含量下降不明显，即消除率降低。

多因素方差分析显示，不同培养时间、放养密度和不同水体肥瘦度对叶绿素有显著性差异。

图3 A组叶绿素a的变化Fig.3 The Chl-a variation of group A

图4 B组叶绿素a的变化Fig.4 The Chl-a variation of group B

2.4 NH3-N

图5 和图6表明，A组水样培养1 d后，A1和A2的NH3-N含量逐渐降低，且均低于对照组含量，A1在7 d和12 d时对NH3-N的去除率分别为38.2%和80.4%，A2在7 d和12 d时对NH3-N的去除率分别为13.2%和80.8%；A3和A4的NH3-N含量在7 d时明显大于12 d时，此后，水体中NH3-N含量逐渐降低，在12 d时低于对照组的含量，此时的NH3-N去除率分别为80.7%和41.1%。B组中所有密度组在7 d时的NH3-N含量均高于其他时期。培养12 d时，B1、B2和B3的NH3-N含量低于对照组含量，其去除率分别为51.5%、38.8%和53.8%。

A组和B组水样NH3-N含量变化具有的共同特征：A5和B5的NH3-N含量在整个试验期间均高于对照组；NH3-N含量的变化与动物放养密度有一定的正相关性。这可能是因为在养殖水体中，NH3-N主要来源于生物体的排泄和含氮有机物质的分解，生物量越大，铜锈环棱螺的排泄物也就越多，水体中NH3-N含量上升。

图5 A组NH3-N的变化Fig.5 The NH3-N variation of group A

图6 B组NH3-N的变化Fig.6 The NH3-N variation of group B

2.5 NO3-N

图7 和图8显示，高密度组A4和A5有较好的降低NO3-N含量的作用，在7 d时A4和A5对NO3-N的去除率为别为68.0%和97.4%，在12 d时的去除率分别为34.3%和94.8%；B1、B2、B3和B4在前期对NO3-N含量有很好的去除效果，但是后期水体中NO3-N含量逐渐升高，在12 d时高于对照组含量；B5在整个实验期间都有很好的降低NO3-N含量的作用，在7 d时的去除率达到71.3%。

图7 A组NO3-N的变化Fig.7 The NO3-N variation of group A

图8 B组NO3-N的变化Fig.8 The NO3-N variation of group B

多因素方差分析也显示，不同培养时间、放养密度和不同水体肥瘦度对NO3-N有显著性差异。

2.6 TP

A组水体中，A4对TP有较好的去除效果，在整个试验期间其TP含量均低于对照值；B组中B1和B2在12 d时对TP有较好的降低效果，TP去除率分别为38.1%和31.3%。不同培养时间、放养密度和不同水体肥瘦度对TP有显著性差异（P＜0.05）。

图9 A组TP的变化Fig.9 The TP variation of group A

图10 B组TP的变化Fig.10 The TP variation of group B

3 讨论

3.1 单个水质理化指标的变化及分析

3.1.1 pH

整个试验期间所有试验水族箱内的pH一直维持在7～9之间。

3.1.2 DO

杨建恒等[11]的研究结果表明，河蚌的放养密度与其耗氧速率呈正相关，密度越高则耗氧越多、DO含量越低。朱苗骏等[6]的研究证实放养螺蛳与耗DO之间也有同样的规律。本试验也支持各组随着放养密度的逐渐增大，DO消耗就越多的观点。

3.1.3 叶绿素a

铜锈环棱螺对叶绿素a有较好的净化效果，且消除率与放养密度呈正相关，此外消除率还与培养时间有一定的相关性，在培养后期（7 d后），A组和B组水样中叶绿素含量下降不明显，即消除率降低。这可能是由于随着时间推移，水体中铜锈环棱螺排泄物的增多导致悬浮物增加，而滤食性贝类在摄食过程中对食物的大小和质量有选择性，但对食物是否有食用价值没有选择性[12]，与食物颗粒大小相当的悬浮颗粒也被滤食并以假粪形式排出。而且虽然贝类可以间接促进水体中浮游植物的生长，但以抑制作用为主，使水体中叶绿素a含量持续下降。因此在滤食过程中，不可避免的摄取一部分非浮游植物的悬浮物，因此对叶绿素a的消除率反而下降。这证明藻类是铜锈环棱螺的主要摄食对象。

3.1.4 COD

随着培养时间的延长，水样中的COD含量普遍有所增加。同时本试验开展过程中，也未发现有仔螺的产出。由此，分析原因可能是：在非曝气条件下，底栖软体动物的放养密度越高则它们呼吸过程中消耗水体中的DO就越多[13-14]，使得实验后期水体进入缺氧状态，铜锈环棱螺开始死亡并经分解向水中释放部分有机污染物，导致COD含量增加。

3.2 放养密度、水质肥瘦度、培养时间对水质指标的影响

铜锈环棱螺对于水体中的COD、NH3-N、NO3-N和TP的净化效果因放养密度、水质肥瘦度、培养时间呈现一定的差异性(P<0.05)。

据杨建恒等[11]的实验表明，CODMn、NH3-N的去除率在一定条件下与河蚌的放养密度、DO及河蚌的滤食能力呈正相关，这与本文研究结论有一定差异。本试验中，对于较肥的水体，即A组水体，低密度组（A1、A2、A3和A4）对于NH3-N的去除率比较明显，高密度组A5对于CODMn的去除率比较明显；对于较瘦的水体，B1、B2和B3在12 d时对于NH3-N的去除效果较好，同时，低密度组对CODMn也有相对较好的去除作用。

此外，不同放养密度铜锈环棱螺对于NO3-N和TP的去除作用也不同。高密度组A4和A5有较好地降低NO3-N的效果，且A5优于A4密度组。同时，A4密度组对于TP的去除作用也比较明显；B组水体中高密度组B5对于NO3-N有相对较好的净化效果，低密度组B1和B2对于TP有较好的去除效果。

朱苗骏等[6]认为针对不同的水体，投放螺蛳的密度应不同，本试验也支持这个观点。同时，本试验也显示，对于同一水体的不同指标，投放不同的铜锈环棱螺密度其去除效果也是不同的。因此笔者认为，针对不同的水体，不同的水质指标，应该选择不同的投放密度以达到比较满意的生物调控效果。总体来说，以江河、水库为水源,尤其是新开挖的养殖水体,投放铜锈环棱螺的密度应以低密度为宜；以湖泊、小外荡为水源养殖多年的池塘,尤其是由淤泥较厚的养鱼池塘改造而成的养殖水体,投放铜锈环棱螺的密度可以适当增加,这样才能确保投放的铜锈环棱螺能有效吸收水体中的各种营养物质,达到改善水体生态环境的目的。同时，收获铜锈环棱螺后还能取得一定的经济效益。但值得注意的是富营养化水体中产毒的水华蓝藻往往占主要优势，因此不能忽视铜锈环棱螺对藻毒素的积累及迁移可能对人类和其他经济动物产生的负面影响[9]。

[1]张觉民,何志辉.内陆水域渔业自然资源调查手册[M].北京:农业出版社,1991:195-200.

[2]吴小平,欧阳珊,梁彦龄,等.三种环棱螺贝壳形态及齿舌的比较研究[J].南昌大学学报:理科版,2000,24(1):1-5.

[3]白秀玲,谷孝鸿,张 珏.太湖螺类的实验生态学研究--以环棱螺为例[J].湖泊科学,2006,18(6):649-654.

[4]曹凯德.对虾养殖过程中的水质控制[J].中国水产,2002(4):57-59.

[5]FAHNENSTIEL G L,LANG G A.Efects of Zebra Mussel Colonization on Water Quality Parameters in Saginaw Bay,Lake Huron[J].Great Lake Res,1995,21(5):435-448.

[6]朱苗骏,柏如法,张彤晴,等.不同密度铜锈环棱螺对水体环境影响效果的研究[J].淡水渔业,2004,34(6):31-33.

[7]魏阳春,濮培民.太湖铜锈环棱螺对氮磷的降解作用[J].长江流域资源与环境,1999,8(1):89-93.

[8]郑朔方,杨苏文,金相灿.铜绿微囊藻生长的营养动力学[J].环境科学,2005,26(2):152-156.

[9]潘洁慧,陆开宏.铜锈环棱螺对微囊藻的摄食及其毒素积累研究[J].宁波大学学报:理工版,2008,21(4):479-484.

[10]邓道贵,李洪远,胡万明,等.巢湖富营养化对河蚬和环棱螺分布及种群密度影响[J].应用生态学报,2005,16(8):1 502-1 506.

[11]杨建恒,张 永.河蚌的水质净化试验[J].安徽农业科学,2003,31(4):680-681.

[12]赵沐子,费志良,郝 忱,等.不同贝类对水质净化效果的比较[J].水产科学,2006,25(3):133-135.

[13]王如才,王昭萍,张建中.海水贝类养殖学[M].青岛:青岛海洋大学出版社,1993:32-53.

[14]卢晓明,金承翔,黄民生,等.底栖软体动物净化富营养化河水实验研究[J].环境科学与技术,2007,30(7):7-9.