陆基家庭水产养殖对广西南流江、钦江、防城江环境影响的初步研究

卢天和，黄光华，马华威，2，3，吕敏，黄黎明

（1.广西水产科学研究院，广西 南宁 530021；2.防城港市水产品质量安全检测中心，广西 防城港 538000；3.防城港市渔业技术推广站，广西 防城港 538000）

陆基家庭水产养殖对广西南流江、钦江、防城江环境影响的初步研究

卢天和1，黄光华1，马华威1，2，3，吕敏1，黄黎明1

（1.广西水产科学研究院，广西 南宁 530021；2.防城港市水产品质量安全检测中心，广西 防城港 538000；3.防城港市渔业技术推广站，广西 防城港 538000）

陆基家庭水产养殖正逐步成为广西水产养殖产业的重要部分。本文通过对广西南流江、钦江和防城江的水质特性、无脊椎动物群落、硝酸盐吸收和群落呼吸（CR）和总初级生产（GPP）状况的调查，探讨陆基家庭水产养殖污水对该地区3条河流环境的影响。初步研究显示，与参考站点的河水相比，南流江、钦江水产养殖污水中颗粒有机物（POM）、可溶性活性磷（SRP）分别达8.7和10倍、6.9和9.08倍，影响站点分别为1.6和2.7倍、1.4和1.5倍，而防城江污水SRP未见异常，污水点和受影响站点的POM分别为3.2和1.4倍；3条河流中，污水仅对一条河流的底栖无脊椎动物群落影响不太明显，而对硝酸盐吸收影响效果不一致，CR和GPP代谢受影响均明显。结果表明，陆基家庭水产养殖污水造成北部湾广西地区3条河流群落呼吸和初级生产力明显增加，说明了对陆基家庭水产养殖实行最佳生态管理方法的重要性。

陆基家庭水产养殖；底栖无脊椎动物；群落呼吸量（CR）；总初级生产量（GPP）

在世界重度污染区域，河流生物多样性和人类水安全受到严重威胁，发展中国家较低的水利基础设施投入，导致了水资源状况恶化更严重，特别是对河流有限和低效率的养护，使生物多样性遭到极大破坏[1-2]。保障人类水安全、维护生物多样性和现代河流修复与养护应该集中在产生服务功能的生态过程上，特别是人类从中获益的生态过程，如：气体调节、物质循环、自然废弃物处理等[3-4]。

水体或流域环境破坏与污染与水资源开发、直接生物因素有关，如入侵种、渔业和水产养殖威胁了水域的整体性[2]。通常环境破坏与污染与水资源开发在空间上有关，它们的空间一致性给水体造成最严重的影响，而直接生物因素与人口密度在空间上无关[4-5]。因此，包括水产养殖等直接生物因素最有可能影响原始水域，也就是说，水产养殖影响到了原河流的水质[6]。

陆基家庭水产养殖是水产养殖重要组成部分。陆基家庭水产养殖常在池塘喂养或者在较大水体表面利用简单网箱饲养[7]。这种养殖方式对水体造成了环境影响，如：水体富营养化和有机碳污染，外来物种的引进破坏了水体原有生态系统，寄生虫和病菌的滋生以及抗生素和杀虫剂的使用也造成水体污染[8]。尽管陆基家庭水产养殖规模不断增加导致河流污染加重，但是很少有人研究其对河流生态系统结构和功能的影响。据研究，水生生态系统结构和功能如水质、无脊椎动物群落结构和初级生产力、群落呼吸和生态系统内养分循环等重要生态过程与人类活动影响密切相关[9-10]，因此，搞清陆基家庭水产养殖污染对河流生态系统的影响对管理河流非常重要。目前，有关陆基家庭水产养殖对北部湾南流江、钦江和防城江3条河流的水生生态环境影响的研究未见报道。本文中，我们从3条北部湾主要河流和沿岸陆基家庭水产养殖场排污点取样，研究受污水影响的北部湾3条河流中无脊椎动物群落结构、初级生产力、种群呼吸率和养分吸收的变化，为北部湾地区河流沿岸陆基家庭水产养殖管理提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器设备

发光氨、1，10-邻二氮菲、邻苯三酚、三氟乙酸产自国药集团化学试剂有限公司。

600OMS、6920、556MPS 多参数探测仪，上海生物工程有限公司制；立体解剖显微镜、2500流动注射分析仪，美国FIALab公司制；1800C分光光度仪，上海景田仪器有限公司制；DPI740石英谐振器数字精密气压计、蠕动泵、250 mm伯氏采样器、0.7 mm GF/F过滤器，上海器仁仪器有限公司制；MSLog540电导记录仪，德国Driesen制。

1.2 研究设计

在南流江、钦江、防城江沿岸和附近陆基家庭水产养殖场取样，具体如表1，此3条入海河流分别位于广西境内，属于亚热带河流，夏季多雨。采样的3条河流几乎未有畜牧养殖污染。这些水产养殖场全部从3条河流取水和向河岸地带排放污水。每个养殖场约有2～6个养殖塘，污水处理设施较简单或者没有。本试验遵循空间影响可控设计，采样站点同时在短时间（5 d完成）取样，每个站点分别取样10个，所有采样均在2016年10月份完成，采样时天气少云且稳定。

表1 取样点

1.3 试验方法

1.3.1 水质特征[11]利用多参数仪测量河流和水产养殖场污水的电导率（SC）、温度（T）、pH 值和溶解氧（DO）浓度。在测定水质特性之前，先测定可溶性活性磷（SRP）、硝态氮（NO3-N）、氨态氮（NH4-N）、颗粒有机物（POM）含量。采用流动注射化学发光法和标准分光光度法测定营养物质浓度。

1.3.2 底栖无脊椎动物 利用0.09 m2伯氏采样器采集沉积层表面的底栖无脊椎动物，每个采样站点均采集10个样品，保存在70%乙醇溶液内。实验室中，立体解剖显微镜分类鉴别和计量种类数目，然后计算河流和污水中无脊椎动物密度和分类丰度，双向排列多因素方差分析底栖无脊椎动物群落结构和组成的差异。

1.3.3 硝酸盐的吸收[12]把1.3.1测定3条河流参考点的电导率（SC）、温度（T）、pH 值和溶解氧（DO）浓度等数据为河流背景值。蠕动泵将5 mg/L标准浓度硝酸盐溶液注入3条河流，周围硝酸盐浓度增长限定在5倍以下，符合一阶衰减模型的假设，并分别设置两个主参考点（南流江：周元坪、八百；钦江：九岭、牛江浪；防城江：江口、苏屋）和受影响点（南流江：旱塘、石岭；钦江：佛如、石子岭；防城江：白花塘、横江坡）。河流的每一个采样站点以180～250 min间隔记录硝酸盐穿透曲线。利用硝酸盐穿透曲线计算出一阶时间硝酸盐衰减系数λ，用平均流速νmed除以λ值得到空间衰减系数k，k的倒数就是营养物吸收长度SW，从而得到周围环境营养物吸收率U，最后硝酸盐吸收率Vf是通过河流周围环境吸收浓度CA除以周围环境营养物吸收率U得到。计算公式为：

其中：Q为排放量，CA为河流周围环境吸收浓度，W为平均浸湿河槽宽度，周围环境营养物吸收率U。1.3.4 CR和GPP 基于DO含量和叶绿素含量变化测定群落呼吸CR和GPP。CR是指单位时间内生物（主要是绿色植物）通过光合作用产生的呼吸量，GPP是指单位时间内生物（主要是绿色植物）通过光合作用所固定的有机碳量[2]。DO含量和叶绿素a含量测定依据《海洋生物生态调查技术规程》[13]，测定时需分别设置两个主参考点和受影响点（站点布置如表1）。利用多功能参数仪每个站点每分钟测一次水温和溶解氧，至少测定48 h。在水气饱和状态的大气压环境下校准DO探测仪，同时测定DO、叶绿素含量、大气压和温度，根据公式计算CR和GPP。计算公式：

其中：ODO表示通氧量，V表示样品体积，32表示DO的转化量，S表示样品叶绿素含量。

GPP=Chla×QDO×（D/24）

其中：Chla为海水水样叶绿素a含量，D为日光照时长，Q为DO同化指数。

1.3.5 结果统计 所得数据采用Origin 7.1及excel软件统计分析。

2 结果

2.1 河流与污水的水质特征

如表2所示，与参考点比，污水点水体中大部分水质特征指标较高，流入南流江的污水中NO3-N、NH4-N和SRP浓度分别是7.7、6.4和10倍；流入钦江的污水中NO3-N和SRP浓度分别是8.9和9.08倍，而NH4-N被消耗；流入防城江的污水富含NH4-N（13.3倍）。由于河流高度的稀释（26～66倍）后，这些水质特征指标在受影响点仅增加了1.4～3.8倍。与参考点相比，污水的POM浓度高达3.2～8.7倍，受影响点的POM浓度达1.4～1.6倍。污水的DO相似或者高于参考点，而受影响点的DO浓度均低于参考点。

表2 河流水质特征

2.2 底栖无脊椎动物组成和结构

本试验共鉴定出34个底栖无脊椎动物种类，如图1所示，襀翅目、双翅目、蜉蝣目、鞘翅目、毛翅目密度较高，3条河流受影响点与参考点之间的种类丰度没有统计学意义差异（P>0.1），与对应参考点比，钦江和防城江受影响点的总底栖无脊椎动物密度均没有统计学意义差异（P>0.1），但是南流江受影响点的底栖无脊椎动物密度显著高于参考点（P<0.05），这种差异主要是因为受影响站点的蚋科存在密度显著高于参考点。根据显著性试验分析结果可以看出，不同河流的采样点位置、同一河流的参考点和受影响点位置几乎都没有引起底栖无脊椎动物群落组成和结构有任何显著不同。

2.3 硝酸盐吸收

如表3所示，污水对3条河流硝酸盐吸收的影响不一致。与参考点相比，南流江和钦江受影响点的硝酸盐Sw较长、Vf较低，因而吸收效率低，而防城江受影响点的Sw较短、Vf较高，故吸收效率较高。就参考点硝酸盐吸收效率相比而言，南流江高于钦江和防城江。

图1 底栖无脊椎动物群落组成和结构

表3 硝酸盐吸收特征

2.4 CR和GPP变化

从表4中看出，3条河流受影响点的CR差值比参考点高4.36～25倍，均呈绝对增加，这种现象可能是因为污水排放的CR范围[4.8～5.0 g/（O2m2·d）]超过了河流自身的自然空间变数范围[0.2～1.1 g O2/（m2·d）]。同样也可以看出，南流江受影响点间的GPP差值比参考点高4.57倍，防城江参考点间几乎没有GPP变化，而其受影响点间的GPP差值为2.7 g/（O2m2·d）。南流江和防城江受影响点的GPP增加可能是因为两条河流污水排放的GPP范围2.7～3.2 g/（O2m2·d）超过河流自身的自然空间变数范围0.1～0.7 g/（O2m2·d）。钦江受影响站点间和参考点间的GPP差值均比较低，且不在河流本身的空间变数范围。虽然钦江受影响点的CR差值高，但其GPP∶CR比值较低。另外，与对应参考点比，南流江和防城江受影响点的GPP相对增加，因而此两条河流受影响点的GPP∶CR较高。

表4 GPP和CR变化特征

3 讨论

3.1 对河流生态系统结构的影响

随着人们对水产品需求增大，水产养殖不断发展。然而，水产养殖不仅仅提供高蛋白食物，还会造成了水资源环境的污染，因此需要研究陆基家庭水产养殖污水对河流水体的影响，为阻止或减轻河流污染提供参考[14]。陆基家庭水产养殖对毗邻水体水质的影响已有报道，特别是对水体的有机碳、无机和有机营养物方面的影响，这就需要我们对污水进行有效地处理和应用最佳生态系统管理方法保护这些水体[4，14]。过去，与工业污水对水体水质的影响程度相比，陆基家庭水产养殖的影响微不足道，而随着水产养殖业的发展，人们认识到采取最佳生态系统管理方法指导陆基家庭水产养殖是有必要的[1 5]。

在研究中发现，沿岸分布有家庭水产养殖场的河流，其POM和营养物浓度增加显著，并且管理不善或缺乏污水处理设备的陆基家庭水产养殖排放的污水含有POM和营养物质浓度较高，而采用简单污水处理设备的家庭水产养殖场的POM和营养物质浓度较低[17]。尽管家庭水产养殖场富含POM，而营养物质如NH4-N、NO3-N和SRP含量具有相当可变性，我们发现3条河流的主要污染物质种类不同，南流江富含NH4-N、NO3-N和SRP，钦江的NO3-N和SRP含量丰富，而防城江仅仅NH4-N含量较大。受河水稀释作用，3条河流受影响点的POM浓度增加倍数低于2，可溶性有机氮和SRP增加量分别小于1.8和1.6倍。尽管这种污染程度通常被认为很低，养殖模式可以应用，但长远上看，也会造成河流生态系统结构和功能的变化[17]。

据Rodirigo等[4]和张彩芬等[6]报道，水产养殖污水能引起底栖无脊椎动物群落的种类丰度和对污染易敏感种类密度降低，导致耐污染种类密度增加和群落营养结构变化，特别是污水中丰富的POM能致使群居类和滤食类的物种密度增大。3条河流受影响点中，南流江受影响点的POM增加量相对最大，因此滤食性蚋幼虫（双翅目：蚋科）比参考点的密度大，但是在另2条河流中几乎未见该群落和分类群，表明了这两条河流污染程度低，不能对底栖无脊椎动物群落产生实质影响。

3.2 对CR和GPP的影响

水产养殖污水向河流中排放有机碳和营养物，引起GPP和CR速率增大，影响了河流生态系统功能，既破坏河流生态系统代谢又影响河流营养物质循环系统[4，16]。一些特殊生态过程与碳和营养物质循环密切有关，如硝化、反硝化、胞外酶活性，水产养殖污水能导致这些系统破坏[14]。

在本试验中，未发现存在家庭陆基水产养殖污水影响河流硝酸盐吸收的统一模式，河流整体硝酸盐吸收效率有所降低，但是受影响点的减少幅度比较低，仍位于在硝酸盐吸收自然空间变化范围。与对应参考点比，钦江受影响点的硝酸酸盐吸收Sw较长、Vf较低，尽管防城江的河岸植被和河流形态与钦江类似，但其受影响点的硝酸盐吸收效率比参考点增加幅度大，这可能是因为高的GPP和CR速率需要高速率的同化氮作用或有机碳利用造成高脱硝作用[17]。

与硝酸盐吸收比，家庭水产养殖污水对3条河流GPP和CR影响有统一的模式。虽然3条河流受影响点的CR速率比各自参考点均较高，但CR增加不能仅用水产养殖污水中的POM增加解释[18]，因此，溶于有机物质的营养物质潜在增加量和丰度在本研究中没有定量。南流江和防城江受影响点的GPP比参考点高，而钦江自身由于含有丰富的NH4-N，污水排放不会引起GPP增加。由以上结果可知：与河水流速比，POM和营养物质含量相对低的陆基家庭水产养殖污水的排放速率较低，且对河流GPP和CR有较大影响。陆基家庭水产养殖在我国比较多，本研究结果能为管理河流沿岸陆基家庭水产养殖提供参考。家庭经营式水产养殖容易对所排入河流的水生生态环境功能造成影响，因此要遵循最佳生态管理方法管理这些水产养殖场[4，14-15]。另外家庭养殖污染与城市、工业废水污染相比微乎其微，因此，可以利用固定池或构造湿地减少水产养殖污水中的有机物质和营养物质含量，降低家庭经营式水产养殖场污水处理设备投入，节约成本。

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哲罗鱼人工繁育在辽宁省首次取得成功

哲罗鱼（Hucho taimen）是鲑科哲罗鱼属的冷水性鱼类，也是我国大型的名贵冷水性鱼类之一。辽宁省哲罗鱼养殖始于2010年，是利用参加的农业行业专项“冷水性鱼类产业化研究与示范”项目而开展的科研内容之一。至2016年底，对引进的哲罗鱼发眼卵或鱼苗开展了养殖试验研究，掌握了哲罗鱼发眼卵孵化、苗种培育、商品鱼养殖和亲鱼培育技术。其中“哲罗鱼人工繁育”项目获辽阳市政府资金支持，于2017年春季突破了哲罗鱼全人工繁殖技术难关，首次完成哲罗鱼在辽宁省内从鱼苗养殖到亲鱼繁殖的养殖循环。6月3日组织省内专家现场验收，结果表明：采集的12尾哲罗鱼雌鱼鱼卵与16尾雄鱼精液人工授精，共获受精卵5.6万粒，上浮鱼苗1.2万尾。

哲罗鱼的全人工繁育成功，为辽宁省哲罗鱼产业化发展打下了坚实基础，对推动辽宁省鲑鳟鱼养殖品种开发、优化鲑鳟鱼养殖品种结构、促进鲑鳟鱼养殖产业可持续发展具有重要意义。

（www.bbwfish.com）

Impacts of land-based family aquaculture sewage on the environment of South-stream river，Qin river，Fangcheng river in Guangxi

Lu Tianhe1，Huang Guanghua1，Ma Huawei1，2，3，Lv Min1，Huang Liming1
（1.Guangxi Academy of Fishery Science，Nanning 530021，China;2.Fangchenggang aquatic products quality and safety testing center，Fangchenggang 538000，China；3.Fangchenggang city fishery technology extension station，Fangchenggang 538000，China）

The land-based family aquaculture is becoming the important part of aquaculture industry in Guangxi.We investigated the water characteristics，benthic invertebrate community，whole-system nitrate uptake，CR （Community respiration）and GPP （Gross primary production）of 3 rivers in Guangxi Province.The results showed that the contents of particulate organic matter（POM）and soluble active phosphorus（SRP）were 8.7 and 10 times，6.9 and 9.08 times respectively in the aquaculture effluent of Nanjiang River and Qinjiang,compared with the reference sites，1.6 and 2.7 times，1.4 and 1.5 times.However，no increase in SRP at aquiculture effluent sites and affected sites around Fangcheng river，but the POM at aquiculture effluent sites and affected sites were 3.2 and 1.4 times，respectively.Moderate impacts on the benthic invertebrate community were detected at one stream only.There was no consistent pattern of effluent impact on whole-stream nitrate uptake.CR and GPP，however，was clearly affected by effluent discharge.Those three rivers were impacted by effluents exhibited significantly increased CR and GPP，stressing the importance of ecologically sound best management practices for land-based family aquaculture in Guangxi Province.

land-based family aquaculture；benthic invertebrate；CR（Community respiration）；GPP（Gross primary production）

X501

A

1004-2091（2017）07-0032-07

2017-02-23）

10.3969/j.issn.1004-2091.2017.07.007

广西科研院所科技研发专项（GXCIT-2014-02）

卢天和（1979-），男，工程师，主要从事生态养殖.E-mail:1394823783@qq.com

马华威，工程师，主要从事水产养殖工作.E-mail:ma463543285@126.com