封闭式虾池水体环境因子变化及浮游微藻优势种群演替规律

2018-07-18陈加雄李伟滨陈伟洲马庆涛陈楷亮

湖北农业科学 2018年11期

陈加雄李伟滨陈伟洲马庆涛陈楷亮

摘要：为分析封闭式虾池水质环境因子季节变化对浮游微藻群落结构的影响，对虾池水体的温度、pH、总氮（TN）、总磷（TP）和叶绿素a含量等环境因子进行测试，分析同期水体中浮游微藻群落结构及优势种群变换，解释在没有外来水源干扰的情况下微藻群落对环境因子变化的响应。结果表明，養殖池塘水温和总磷（TP）含量从4月至9月底逐渐上升，10月起开始下降，至次年1月达到最低；pH先下降后升高；总氮（TN）和叶绿素a含量先升高后下降。养殖初期（4～5月）为小环藻（Cyclotella sp.）、舟形藻（Navicula sp.）、波吉卵囊藻（Oocystis borgei）和四尾栅藻（S.quadricauda）；中期（6～7月）为衣藻（Chlamydomonas sp.）、小球藻（Chlorella sp.）、四尾栅藻、多芒藻（Golenkinia radiata）和假鱼腥藻（Pseudanabeana）；中后期（8～9月）为微囊藻（Microcystis）、假鱼腥藻（Pseudanabeana）、小球藻和四尾栅藻；后期（10～12月）为微囊藻、假鱼腥藻、颤藻（Oscillatoria sp.）和小球藻；末期（12月后）为小球藻、多芒藻和四尾栅藻。优势微藻种群演替与环境因子变化密切相关，在低温、氮磷营养较低且N/P较高和有一定盐度的早期水体中以硅藻和绿藻为主；随着温度回升、水体完全淡化和氮磷营养的积累，以绿藻为优势种群；高温和富营养化状态下的中后期蓝藻成为强优势种群，其中也有喜高温和耐污染的绿藻；后期以蓝藻为绝对优势，水温下降后变成以绿藻为优势种，池中浮游微藻生物量减少。

关键词：封闭式虾池；环境因子；浮游微藻；种群；演替

中图分类号：S981.21；Q949.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）11-0029-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.11.006

Abstract： In order to investigate the influence of closed type changes of water quality in shrimp pond environmental factors season on the community structure of planktonic microalgae， test the isolated experiments of pond water temperature，pH，total nitrogen （TN），total phosphorus（TP） and the content of chlorophyll a，and analyse the the same period in water transformation of planktonic microalgae community structure and advantage to explain in foreign sources under the condition of no interference on microalgae community changes in response to environmental factors. The results show：pond water temperature and TP content from April to the end of September increased gradually， declined in October. pH value changed first down， then up. The total nitrogen （TN） and the content of chlorophyll a from the beginning of December has been on the rise after the fall. The advantage of microalgae breeding in early succession are Cyclotella sp.，Navicula sp.，Oocystis borgei and S.quadricauda，and Chlamydomonas sp.，Chlorella sp.，S.quadricauda，Golenkinia radiata and Pseudanabeanain in medium-term， and Microcystis，Pseudanabeana，Chlorella sp. and S.quadricaudain the later period，and Microcystis，Pseudanabeana，Oscillatoria sp.and Chlorella sp. in the late，and Chlorella sp.，Golenkinia radiate，S.quadricauda in the late. The change of population succession and environmental factors closely related to the advantages of microalgae in low temperature，nitrogen and phosphorus are low and high N/P and early water salinity in diatoms and green algae；with the rise of temperature，water desalination and total nitrogen and phosphorus accumulation in algae is the dominant species of high temperature and rich；the nutrition condition of the late strong cyanobacteria became the dominant species，which has its high temperature and algae pollution resistant； late by cyanobacteria is the absolute advantage，the temperature decreased to chlorophyta was the dominant species of planktonic microalgae biomass pool decreased.

Key words： closed ponds；environmental factors；microalgae；population；succession

在对虾养殖过程中，水生态环境的优化是对虾健康生长的根本保证，浮游微藻是养殖水体的重要组成部分，微藻的群落结构与水体环境因子密切相关[1]。学者对不同养殖模式、养殖季节、养殖地域等虾池浮游微藻的群落分布和环境因子变化情况做了调查，并对虾池中易形成优势种群的微藻进行了生态位研究[2-5]。优良微藻群落对构建良好的养殖生态系统起重要作用，作为初级生产力通过光合作用合成有机物，不断地向系统中提供食物，提高水体溶氧量，加速水中还原性有害物质的氧化分解，吸收对对虾有毒害作用的氨氮、亚硝酸氮等物质，还能吸收活性磷酸盐、硝酸氮及氨基酸等溶解态营养源，维持生态系统良性循环，调节净化水质。不良微藻群落则会给对虾的健康生长带来胁迫，如蓝藻类的微囊藻、鱼腥藻和颤藻属等种类，其分泌的毒素可能会给对虾健康带来危害，在含氮量高、有机质丰富的高温水体中，易形成水华“倒藻”，可导致大量羟胺、硫化物等有毒物质的释放，造成对虾应激致病死亡[6，7]。因此，研究环境因子变化与虾池中微藻群落的演替规律对于构建健康的养殖生态系统具有重要意义。本研究采用封闭式虾池，完全排除外来水源的干扰，分析环境因子变化与虾池中微藻优势群落的演替情况，更能真实地反映其关联性，为对虾养殖藻的调控技术提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 虾池基本情况

试验虾池位于广东省汕头市澄海区莱芜围，总面积1.452 hm2，由大小不一的2口沙泥底质池塘组成，面积分别为0.924、0.528 hm2，养殖用水为地表水渗出，因虾池是由海边沙滩建设而成，在冬季降雨量较少时，渗出的地表水含有少量盐分，池水盐度为1～2，雨季后盐度为0。整个养殖过程没有外来水源进入，养殖中后期因抽水排污所损失的水由地表水渗出补充，虾池水深1.3～1.8 m，周边没有进水口，外围有1条用于排放养殖污水的排水沟。大小虾池分别设置5台和3台功率为1.5 kW的水车式增氧机，养殖过程中夜间和阴雨天使用。虾池养殖前经过抽干清淤处理并暴晒一个月，每年4月上旬开始投放凡纳滨对虾虾苗，首次投放200万尾，之后每月中旬补充虾苗30万尾，至10月停止投苗，累计全年投放虾苗约380万尾，6月下旬开始收获成品虾至下年1月结束，养殖全程投喂人工配合饲料。虾池中混养鲢鱼160尾，草鱼700尾。

1.2 浮游微藻的采集与分析

2015年4月至2016年1月整个养殖年度每隔15 d对虾池浮游微藻进行采样分析。分别在大、小池塘的四周及池中央位置用2.5 L采样器各采水样1份，每个池塘采集的5份水样分别合并混匀，用25号浮游微藻筛网过滤，滤过液全部转入250 mL采样瓶，加入5%福尔马林固定，摇匀后镜检、计数[8]。微藻样品的定性分析是在光学显微镜下参考胡鸿钧等[9]的方法鉴定其种类，样品溶液经沉淀浓缩后进行定量分析，采用0.1 mL浮游生物计数板在光学显微镜下进行浮游微藻计数[10]，重复3次，取平均值。

优势度采用pi=ni/N·fi公式计算。式中，ni为i物种的个体数，N为群落样本个体总数，fi为该物种在该地区出现的频率。每次取样中的个体总量占10%以上的为优势种，占1%～10%的为常见种，1%以下的为稀有种[11]。

1.3 理化因子测定与水样采集

水温测定按照国家标准《水质水温的测定温度计或颠倒温度计测定法》（GB13195-91）；pH的测定采用国家标准《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中的玻璃电极法（GB6920-86）；总氮（TN）测定采用国家标准《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中的碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（HG636-2012）；总磷（TP）测定采用国家标准《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中的钼酸铵分光光度法（GB11893-89）；叶绿素a含量采用二甲亚砜-丙酮萃取分光光度法测定。

检测环境因子用的水样采集时间和频率与浮游微藻分析水样采集同步进行。用2 L柱状有机玻璃采水器采集上层（离水面20 cm处）和下层（离池底30 cm处）水样，混合后装进1 L的聚乙烯瓶中，以测定各项理化因子；另用500 mL的聚乙烯瓶分别取上层水和下层水，混合后取500 mL，用于测定叶绿素a含量。水样瓶装进预先放有冰块的泡沫箱中低温保存带回实验室进行检测，温度则在现场检测。

2 结果与分析

2.1 环境因子测定

从4月开始，每月中旬和月底各取样1次，每次做3次平行测试，测试结果取平均值，结果见表1。虾池水温变化与气温同步。总磷（TP）含量在4月未曾投放时保持较低水平，从5月至9月底逐渐上升，10月起开始下降，除残饵和动物排泄物释放以及因温度因素影响磷向水体输送外，还可能因为蓝藻成为绝对优势种群后吸收磷的速度加快有关；pH在9月之前呈缓慢下降的趋势，10月之后则有所回升，微藻在快速增长期消耗CO32-和PO43-而使pH逆向上升；总氮（TN）和叶绿素a含量从开始到11月一直呈上升趋势，残余饵料和动物排泄物的累积导致总氮一直上升，而叶绿素a含量则与水体中浮游微藻生物量长消关联。

2.2 浮游微藻优势种群分析

从4月开始，每月中旬和月底各取样1次，每次做3次平行樣品，结果取平均值，按照优势度公式进行计算，结果见表2。由表2数据结合环境因子测试结果可以看出，优势微藻种群演替与环境因子变化密切相关。在低温、氮磷营养较低且N/P较高和有一定盐度的早期水体中以小环藻、舟形藻、波吉卵囊藻和四尾栅藻等硅藻和绿藻为主；随着温度回升、水体完全淡化和氮磷营养的积累，则以四尾栅藻、衣藻、小球藻和多芒藻等绿藻为优势种群；高温和富营养化而且N/P较低状态下的中后期蓝藻成为强优势种群，其中也出现喜高温和耐污染的绿藻小球藻；后期以微囊藻、假鱼腥藻和颤藻等蓝藻为绝对优势，优势度超过或接近20%，水温下降后被小球藻和多芒藻等绿藻优势种群取代，同时池中浮游微藻生物量减少。

3 讨论

封闭式虾池与外部隔绝，仅依靠地表水渗出作为养殖用水，排除外来水源的干扰，形成完全独立的池塘养殖生态系统，分析环境因子与微藻种群的相互作用，能更真实地反映环境因子变化与微藻群落更替之间的关联性，真实地了解各种微藻的生态位。虾池生态系统中生物因子和理化因子之间存在相互影响、相互制约的关系，环境因子的变化能够改变浮游微藻群落结构，而微藻群落的更替同样可以引起环境因子的改变[12]。在虾池养殖生态系统中，微藻群落的演替是一个非常复杂的过程，受到各种环境因子的影响，而本研究结果表明，温度和氮磷营养变化是微藻群落演替的主要影响因素。

微藻一般喜欢中性而非碱性的pH条件[13]，偏碱性的水体适合蓝藻的大量繁殖从而抑制了绿藻的生长，本研究结果也证明了以上观点。水体pH在9月后逆向上升，是因为出现了微囊藻和鱼腥藻等蓝藻的大量繁殖生长，消耗水体中的CO2、CO32-和HCO3-，破坏了水环境中的碳酸盐平衡系统，促使水体pH逆向上升[14]。

在对虾养殖生产实践中，可以通过人为调控环境因子，促进有益微藻的生长，抑制有害微藻。针对养殖后期蓝藻容易大量繁殖的现象，有学者认为低N/P有利于蓝藻进行固氮作用，高N/P则有利于绿藻的繁殖，可以通过人工施用氮肥提高N/P，或引入对蓝藻有拮抗作用的有益微藻控制蓝藻的生长[15]，也可以引入对对虾不造成危害的蓝藻如螺旋藻加快磷的吸收，提高N/P使水环境更有利于绿藻的生长[16]。本研究中，从8月开始出现优势蓝藻微囊藻和假鱼腥藻，至10月再出现颤藻，总磷含量10月明显下降，总磷含量下降虽然滞后于优势蓝藻的出现，但是总的趋势符合上述观点。

总氮（TN）和叶绿素a含量从开始到12月一直呈上升趋势，残余饵料和动物排泄物的累积导致总氮一直上升，而叶绿素a含量则与水体中浮游微藻生物量长消关联。小球藻具有耐污、广温、生态位较宽等性质，除了在养殖初期在低温和有一定盐度水体中未能形成优势种，6月之后一直是优势种群。所以在对虾养殖生产中，可以筛选包括小球藻等生态位宽、环境兼容性强的优良藻种，或者通过添加微生物分解虾池中的对蓝藻生长有利的有机物质，分泌抑制蓝藻生长的物质，优化虾池藻相[17-20]。

参考文献：

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