夏季环鄱阳湖区典型养殖水体富营养化特征与评价

楼 倩，郭春晶，代涛涛，袁桂香，钟家有，韩 柳，符 辉,

(1.江西省水利科学研究院，鄱阳湖水资源与环境重点实验室，南昌 330029；2.湖南农业大学生物科学技术学院，长沙 410128)

作为当今湖泊流域面源污染的重要污染源，水产养殖排污已成为了我国农业面源污染的五大污染源之一[1]。 随着我国水产品总产量及养殖面积的逐年增长[2]，随之而来的富营养类物质(主要来源于饵料及生物代谢物)[3]、重金属[4]及抗生素[5-6]等对水生态环境、水产品具有直接或间接危害性物质的排放量急剧增加[7]。池塘养殖是目前我国水产养殖的主要方式[8]，多具有养殖密度高、施肥投饵量大的特点[9]，大量未被食用的饵料、鱼类粪便不断累积，极易导致养殖水体富营养化以及底质污染[10]。而富营养化水体中的高氨氮含量会对鱼类有毒害作用[11]，有利于水体中藻类异常增殖，随着大量的藻类死亡(尤其是夏季)，不仅将造成水体缺氧、致病微生物滋生，还将产生多种次级代谢产物(如蓝藻毒素等)影响鱼类生长发育甚至危及人类健康[5,10]。此外，养殖废水经换水时进入湖泊、水库及河流中，更直接加剧了就近水域的水环境问题[12]。

鄱阳湖环湖区县作为长江流域重要的鱼类资源种质库及淡水渔业生产基地，已逐渐形成了以中华绒螯蟹(EriocheirsinensisH.Milne-Edwards)、鳜(Sinipercachuatsi)、黄鳝(Monopterusalbus)、乌鳢(Channaargus)、三角帆蚌(Hyriopsiscumingii)、中华鳖(Trionyxsinensis)等为主的特色养殖基地。近年来，围绕鄱阳湖农业面源污染[13]、畜禽养殖排污量[14]、部分养殖水体水环境状况[15-16]等问题开展了许多研究工作，但是全面摸清鄱阳湖区各类水产养殖水体水环境现状的研究较少，因此了解鄱阳湖区水产养殖水环境健康与否具有重要意义。本文通过对夏季环鄱阳湖区典型养殖水体进行抽样调查，分析不同养殖水体的物理化学指标、浮游植物群落多样性，进而评价不同养殖水体营养水平，为环鄱阳湖区水产养殖水体污染防治与水环境生态修复提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 调查区域概况

环鄱阳湖区是江西省最大的渔业产区，环湖周边11个县(区)的水产养殖业尤为发达。本研究选取湖口县、都昌县、鄱阳县、余干县、进贤县的典型水产养殖水体为研究对象，各调查区域位置分布与水产养殖面积[15,17-18]如图1所示。

图1 调查区域位置及养殖水面面积示意图Fig.1 Location and aquaculture surface area of research area

1.2 样品采集与分析

1.3 多样性指数

采用Margalef丰富度指数、Shannon-Weaver多样性指数以及Pielou均匀度指数分别反映生物群落的丰富程度、群落中物种间个体均匀分布程度以及群落结构的复杂程度[22]。

1.4 水质评价及数据分析

本文利用水质指标及浮游植物多样性指标评价不同养殖水体的污染情况。其中选取TN、TP、Chl-a、SD、高锰酸盐指数作为水质评价的基本因子并采用综合营养状态指数法[23]对不同养殖水体的营养水平进行评价；利用浮游植物多样性指数评价水质标准参照鲁敏等[22]。本文采用Origin8.5和SPSS17.0进行图形绘制与数据分析。

2 结果与分析

2.1 环鄱阳湖区养殖水体基本理化特征及水质评价

表1 环鄱阳湖区不同精养池塘主要富营养化水质指标Tab.1 Main eutrophication water quality indexes among different kinds of intensive ponds around Poyang Lake area mg/L

综合营养状态指数法适用于污染较重的湖库水体营养状态评价[24]，由于池塘养殖水体各水质指标值均较高，且最终将与湖泊、河流的局部区域发生交换，因此采取综合营养状态指数法来评价不同养殖水体的营养水平，可以更直观地表现出养殖水体对周边水环境的潜在威胁。基于水质指标计算[25]得到评价结果如表2所示。单因子状态指数中，TN、TP的营养状态最高，全部养殖水体的TLI(∑)值均大于70，处于重度富营养水平。综合富营养化程度最高的水体为泥鳅养殖水体，最低为三角帆蚌养殖水体。

2.2 浮游植物群落组成及多样性

环鄱阳湖区池塘养殖水体共鉴定出浮游植物。8门10纲16目40科61属95种(含2种变种)。其中硅藻门、绿藻门种类数量最多，均占总种数的33.7%，其次是蓝藻门，占21.1%，隐藻门(Cryptophyta)、金藻门(Chrysophyta)、黄藻门(Xanthophyta)、裸藻门(Euglenophyta)、甲藻门(Pyrrophyta)种类均较少，共占总种数的11.6%。

表2 不同养殖水体营养状态综合评价结果Tab.2 Comprehensive evaluation results of eutrophic status in different aquaculture water

图2 环鄱阳湖各养殖水体中浮游植物组成情况Fig.2 Structure of phytoplankton community in different aquaculture water

基于不同养殖水体中各种浮游植物的细胞密度占每种养殖水体中浮游植物细胞总数的比例得到各养殖水体中浮游植物细胞组成如图2所示，所有养殖水体中浮游植物均以蓝藻门为优势种群，硅藻门、绿藻门为次优势种群，不同养殖水体中浮游植物种类数量有所差异，以翘嘴鲌(Culteralburnus)养殖水体中种类最多(46种)，泥鳅养殖水体中种类最少(21种)。蓝藻门的微囊藻属(Microcystis)、绿藻门的卵囊藻属(Oocystis)以及硅藻门的直链藻属(Melosira)为优势属，铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)为绝对优势种。浮游植物细胞密度以中华鳖养殖水体最大(平均值为63.98×106cells/L)，以四大家鱼混养水体中密度最小(平均值为5.53×106cells/L)；生物量则以泥鳅养殖水体中为最高，达到55.04 mg/L，而三角帆蚌水体中为最低，为9.24 mg/L(如图3所示)。

图3 环鄱阳湖各养殖水体中浮游植物细胞平均密度及平均生物量Fig.3 Mean cell density and biomass of phytoplankton in different aquaculture water

1-中华鳖，2-中华绒螯蟹，3-四大家鱼混养，4-黄鳝，5-乌鳢，6-泥鳅，7-三角帆蚌，8-翘嘴鲌，9-鳜

如表3所示，不同养殖类型的Margalef丰富度指数变化范围为1.12～2.78，其中以黄鳝、翘嘴鲌、四大家鱼混养、鳜养殖水体的物种丰富度相对较高。而Shannon-Weaver多样性指数普遍偏低，表明环鄱阳湖养殖水体中浮游植物群落结构较为简单，Pielou均匀度指数与Shannon-Weaver多样性指数呈较为一致的变化规律(Pearson相关系数r=0.987，在0.01水平双侧上显著相关)，其中以中华鳖养殖水体中浮游植物群落结构最为简单、分布极为不均匀。利用浮游植物多样性指数评价水质结果表明，环鄱阳湖池塘养殖水体的水质状况均处于重污染-严重污染水平，与水质综合营养状况相一致。

表3 不同养殖水体浮游植物多样性指数Tab.3 The diversity indexes of phytoplankton in different aquaculture water

3 讨论

由于所调查的养殖水体中营养物质浓度较高，加上正处于夏季高温，养殖水体浮游植物数量扩增但群落结构却变得单一，铜绿微囊藻逐渐成为单优种，这不仅有使水体溶解氧下降而导致养殖对象死亡的风险，产生的微囊藻毒素还将毒害鱼类的多种身体器官[26]，另如青鱼、鲌鱼等鲤科鱼类会摄食铜绿微囊藻，使得这些鱼类体内富集微囊藻毒素，最终危及人类健康[27]。因此养殖户在处理好外源营养输入(饵料投加量)与满足养殖对象生长需要的关系时，还要注意增加泵氧，有助于提高水体中溶解氧含量(氧化还原电位)，从而阻碍铜绿微囊藻的生长[28]，尽量避免蓝藻水华现象发生。

结合历年对鄱阳湖区域特种养殖水体污染的调查[15-16]，可知该流域典型养殖水体普遍存在富营养化现象且没有逐年改善的趋势，有研究表明通过水产养殖污水排放是鄱阳湖流域入湖污染物的重要来源之一，污染物排放通量从大到小依次为化学需氧量、总氮、氨氮、总磷[29]，在本研究中与外界自然水体存在经常性交换的养殖水体有中华鳖、黄鳝、三角帆蚌养殖水体等，其中中华鳖养殖水体中总氮、氨态氮、总磷含量高达：7.52 mg/L、2.10 mg/L、1.59 mg/L。这些养殖池塘多分布于湖滨区域，周边河网水系较为发达，如此高浓度的污染水体通过水系排入湖湾地区，由于湖湾地区水体交换速度慢，在短时间内极有可能造成湖湾局部水体的富营养化[30]，在夏季还易导致蓝藻水华爆发，因此为保鄱阳湖“一湖清水”，环鄱阳湖区水产养殖水体污染排放和治理亟待采取有效措施。

4 结论

(1)通过测定夏季环鄱阳湖区池塘养殖水体的富营养化指标，对比《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》中规定的限值发现，所有养殖水体基本处于Ⅲ～Ⅴ类水质状态，其中中华鳖、泥鳅养殖水体水质状况最差，鳜、三角帆蚌、中华绒螯蟹养殖水体水质情况相对较好。这些含有高浓度营养物质的养殖水体基本以不经任何处理就近排放为主，势必会对周边地表水产生影响，应当引起有关部门的注意。

(2)夏季环鄱阳湖区池塘养殖水体中浮游植物细胞密度从大到小依次为中华鳖>泥鳅>中华绒螯蟹>乌鳢>翘嘴鲌>三角帆蚌>鳜>黄鳝>四大家鱼混养；浮游植物生物量从大到小依次为泥鳅>中华绒螯蟹>中华鳖>黄鳝>鳜>四大家鱼混养>翘嘴鲌>乌鳢>三角帆蚌。根据浮游植物群落结构的分析可知，蓝藻在富营养化过程中逐渐成为优势种，形成蓝藻水华，不利于池塘养殖水环境健康发展。

(3)基于养殖水体的富营养化指标和浮游植物多样性指数评价水质的结果较为一致，二者均说明夏季环鄱阳湖典型池塘养殖水体已发生严重富营养化，且均为重污染-严重污染水平，因此池塘养殖水生态环境污染问题亟待解决。