不同生物量浒苔去除虾蟹共培养系统中氨氮的效果

穆显鑫 张文平 苗德霞

摘要：传统海水虾蟹类养殖模式中，虾蟹生长过程中所释放的氨氮会严重影响水体环境。藻类具有吸收氨氮、净化水质的作用。通过建立藻、虾/蟹共养系统，以不同生物量的浒苔（Ulva prolifera）分别与几种虾蟹共培养，在其他条件相同情况下进行试验。结果表明，浒苔与日本（Charybdis japonica）生物量比为0.07，与脊尾白虾（Exopalamon carincauda）、口虾蛄（Squilla orarotia）和凡纳滨对虾（Penaeus vannamei）生物量比均为0.06时达到氨氮释放率和吸收率的平衡。且在4 d时氨氮浓度均小于0.2 mg/L，达到养殖用水标准。研究结果可为虾蟹类工厂化养殖及虾蟹类长途保活运输提供理论依据。

关键词：浒苔;虾类;蟹类;共培养;氨氮;水质

水体氨氮对于海洋生物危害巨大，严重时会导致大量死亡。上世纪70年代，已有很多学者对藻类吸收氨氮进行研究，并与水生动物进行混养。韦玮等初步研究栉孔扇贝和海带混养的互利机制[1]。赖玉龙等、蔡泽平等、卢光明等、郑辉等和时嘉赓等也进行了龙须菜与鲍类、龙须菜与大黄鱼、小球藻与栉孔扇贝及石莼与海胆的混养，结果均表明，藻类对养殖环境具有良好的调控能力[2-6]。关于藻类处理虾、蟹养殖过程中产生的氨氮方面，目前虽已经取得一定进展，但仍处于萌芽阶段，因此研究藻、虾、蟹共生海水养殖净化技术具有较大发展空间[7-11]。本研究选用浒苔和海洋虾蟹类进行共养，其原因浒苔为大型藻类，相较于小球藻等微藻方便取出及更换。虾蟹选择均为市场常见虾蟹，且长途运输过程中致死率较高。根据其氨氮检测值，确定藻类与虾、蟹的最佳养殖比，旨在为今后实现藻类与虾、蟹的养殖提供有益的生态模式。

1 材料与方法

1.1 材料

（1）浒苔（Ulva prolifera）由笔者所在实验室经过3年以上驯化培养，完全满足研究需求。

（2）日本（Charybdis japonica）、脊尾白虾（Exopalamon carincauda）、口虾蛄（Squilla orarotia）和凡纳滨对虾（Penaeus vannamei），购自本地海鲜市场，挑选活性强，摄食情况良好，大小均匀个体，试验前均于实验室内养殖环境适应3 d。

（3）养殖用人工海水：沸水冷却后加入3%的海水晶（浙江蓝海星盐制品有限公司）人工配制;pH值为7.8、盐度为3%。

1.2 方法

（1）试验时间及地点：2019年9—10月于江苏海洋大学江苏省海洋生物技术重点实验室进行。

（2）藻、蟹生物量比：浒苔鲜质量与日本的鲜质量比，设置0.00（不加浒苔）、0.05、0.06、0.07、008、0.09共6个梯度，每个梯度设3个重复，每重复养殖日本10只，每只44～47 g。浒苔按比例分别加入0.0、22.5、27.0、31.5、36.0、40.5 g，试验前24 h停止喂食。

（3）藻、虾生物量比：浒苔鲜质量分别与脊尾白虾、口虾蛄、凡纳滨对虾的鲜质量比，分别设置0.00（不加浒苔）、0.02、0.04、0.06、0.08共5个梯度，每个梯度设3个重复，每重复养殖脊尾白蝦10尾，2.5～3.0 g/尾，浒苔按比例分别加入0.0、0.6、1.2、1.8、2.4 g;每组分别重复养殖口虾蛄、凡纳滨对虾10尾，30～33 g/尾，浒苔按比例分别加入0.0、6.0、12.0、18.0、24.0 g。试验前24 h停止喂食。

（4）试验处理：参照文献[12]，将不同生物量比的藻、蟹或藻、虾分别置于具有2 L人工海水的玻璃缸（20 cm×15 cm×15 cm）中进行共培养;充氧 2 L/h;培养温度为15 ℃;光照度为5 000 lx（光—暗周期12 h—12 h）。分别于0、1、2、3、4 d于养殖玻璃缸内随机抽取10 mL水样置采样瓶中，测定氨氮（NH+4-N）含量。

（5）氨氮（NH+4-N）含量测定：参照《海水调查规范》（GB/T 12763.4—2007）进行检测[13]。

1.3 数据分析

本研究均通过Microsoft Excel制表、Origin 7.5进行误差分析。

2 结果与分析

2.1 不同生物量浒苔与日本共培养下水体氨氮的变化

为探究藻类（浒苔）蟹（日本）达到何种生物量比时水体氨氮含量达到平衡，进行藻、蟹共培养试验。

由图1可知，藻、蟹生物量比为0（即不加浒苔），能明显看出水体氨氮含量随时间增加而升高，4 d时水体氨氮含量达到最大值3.32 mg/L。生物量比为0.05时，水体氨氮含量变化趋势和生物量比为0时相同，但其水体氨氮含量均有明显下降。当生物量比为0.06时，水体氨氮含量先上升后下降，在3 d时达到峰值，为1.90 mg/L。当生物量比为0.07时，水体氨氮先上升后下降再上升，3～4 d水体氨氮含量变化不显著（P>0.05），水体氨氮含量上下浮动在0.1 mg/L内。当生物量比为0.08时，水体氨氮含量先上升后下降再上升，在3 d时达最低值，4 d时氨氮含量与初始水体氨氮量无明显差异（P>0.05）。当藻、蟹生物量比为0.09时，1～4 d均无明显差异（P>0.05），相较于生物量比在0.05～007间氨氮含量均有明显下降且稳定在0.2 mg/L以内。

随着藻、蟹生物量比的增加，水体氨氮含量在逐渐减小。当藻、蟹生物量比达0.07时，1～4 d差异较小，说明0.07的藻、蟹生物量比已可以吸收蟹每天所释放的氨氮，但无法将水中的氨氮下降至02 mg/L，仅能将水中的氨氮维持一定平衡。

2.2 不同生物量浒苔与口虾蛄共培养下氨氮的变化

为探究藻类（浒苔）、虾（口虾蛄）达到何种生物量比时水体氨氮含量达到平衡，进行藻、虾共培养试验。

由图2可知，当藻、虾生物量比为0，水体氨氮含量先增加后减少，于3 d时达到组内峰值。生物量比为0.02，水体氨氮含量随时间增加而升高，于 4 d 时达到最大值0.92 mg/L。生物量比为0.04时，水体氨氮含量均随时间增加先升高后减少。2、3 d 时与其他几天时差异显著（P<0.05）。生物量比为0.06和0.08时，水体氨氮含量随时间变化先下降后上升再下降。

随着藻、虾生物量比的增加，水体氨氮含量在逐渐减小。当藻类生物量增加，藻、虾生物量比达到0.06时，每天的氨氮变化量不大，氨氮变化情况稳定。且在2、4 d时氨氮量差异不明显，说明这2 d氨氮几乎相同，虽然3 d时有所增加，但在4 d时又下降，所以这时所用的藻类生物量已达到了维持水中氨氮平衡的效果。

2.3 不同生物量浒苔与脊尾白虾共培养下氨氮的变化

为探究藻（浒苔）虾（脊尾白虾）达到何种生物量比水体氨氮含量达到平衡，进行藻、虾共培养试验。

由图3可知，当藻、虾生物量比为0时，水体氨氮含量随时间增加而升高，4 d时水体氨氮含量达到最大值0.85 mg/L。藻生物量比为0.02、0.06时，水体氨氮含量均呈先上升后下降趋势。当生物量比为0.04时，水体氨氮含量均呈先上升后下降在上升趋势;生物量比为0.08时，水体氨氮含量随时间变化先上升后下降在上升（P>005），且4 d时，氨氮含量值均高于0 d。

随着藻、虾生物量比的增加，水体氨氮含量在逐渐减小。达到0.06的藻、虾比时，虽然1 d与0 d时相比氨氮上升，当之后的1～4 d存在明显差异，且氨氮变化量呈稳定下降趋势，且4 d与0 d间差异不显著。说明海水在这4 d内的氨氮增加量几乎为0，所以这时候所用的藻量已达到维持水中氨氮平衡的效果。

2.4 不同生物量浒苔与凡纳滨对虾共培养下氨氮的变化

为探究藻（浒苔）、虾（凡纳滨对虾）达到何种生物量比时水体氨氮含量达到平衡，进行藻、虾共培养试验。

由图4可知，当藻、虾生物量比为0时，水体氨氮含量均随时间增加而升高（P<0.05）。其中，在4 d时，水体氨氮含量达到最大值1 mg/L。生物量比为0.02时，水体氨氮呈上升趋势，但数值均小于生物量比为0时的数值。生物量比为0.04和0.08时，氨氮含量随时间变化而呈现先上升后下降再上升趋势。生物量比为0.06时氨氮随时间的变化，先升高后降低再升高再降低的折线趋势。在生物量比为0.06、0.08时，虽然1 d时与0 d时相比氨氮上升，但4 d时氨氮量低于0 d时，说明海水在这 4 d 内的氨氮增加量几乎为0，意味着这时所用的藻量已达到维持水中氨氮平衡的效果。

3 讨论

以往研究中，学者们主要以龙须菜、海带等作为研究对象，探究藻类对水产养殖过程中所释放氨氮的吸收效率。胡海燕等研究发现，龙须菜与黑鲪

鱼混养，单位质量的龙须菜每天可吸收 0.006 0 mmol/L 氨氮量[14];郑辉等以海带与贝进行混养，研究表明单位质量的海带每天可吸收 0.005 9 mmol/L 氨氮含量[15];朱明等研究发现，不同盐度下浒苔吸收氨氮能力不同，在盐度为3%的海水中浒苔吸收效果最好，单位质量的浒苔每天可吸收0320 0 mmol/L氨氮含量[12]。滸苔对氨氮吸收量相比龙须菜和海带效果极为显著，是两者的50多倍[16]。

研究发现，浒苔在虾蟹养殖过程中对氨氮吸收效果较为显著。当藻、虾/蟹生物量比达到一定数值时，养殖水体氨氮变化趋向平稳且水体氨氮含量在 4 d时均持平甚至低于0 d氨氮含量。其中，日本所释放的氨氮含量比其他3种虾类（口虾蛄、脊尾白虾和凡纳滨对虾）高，且与藻（浒苔）共培养时氨氮去除率最明显，有助于养殖用水中氨氮的去除。有研究表明，海藻对于海水中的氨氮具有良好地吸收作用，在水产养殖中合理运用，有利于养殖用水的循环利用，降低养殖对于海水富营养化的负面影响[14]。

许多研究中发现，水产养殖动物与植物质量比1 ∶ 1是较合理的密度比。如胡海燕等研究发现，龙须菜和黑鲪鱼混养时，混养比例按单位体积鲜质量为1 ∶ 1时较为合理[14];孙伟等研究表明，龙须菜和文蛤的养殖密度为1 ∶ 1时，文蛤的成活率最佳[11]。因此浒苔与虾蟹进行共养时氨氮吸收效果相较于其他藻类具有明显效果。浒苔也具有一定的食用价值和药用价值，它有着高蛋白、高膳食纤维、低脂肪特点，且其含有的浒苔多糖结构复杂，具有显著的药理活性，如降血脂、抗氧化、提高免疫力和抑制皮肤癌等生理功能[17]。除此之外，还能在养殖过程中为虾蟹类提供更多的生态位，有利于其蜕壳和生长，从而提高养殖密度和增加产量[18]。孙颖颖等发现，浒苔能有效抑制赤潮生物繁殖，提高动物品质[19]。长途运输中水体氨氮不断积累，是导致虾蟹类死亡的首要原因。浒苔对于氨氮有良好的吸收作用，能够在养殖运输过程中有效缓解水体氨氮增加致死的问题[20]。因此，研究藻、虾或藻、蟹混养对于促进海水养殖业的可持续发展具有重大意义。

参考文献：

[1]韦 玮，方建光，董双林. 贝藻混养生态系互利机制中的作用因子[J]. 中国水产科学，2005，12（2）：220-224.

[2]赖龙玉. 鲍藻混养模式的研究[D]. 厦门：集美大学，2014.

[3]蔡泽平，胡超群，张俊彬. 真鲷与石莼池塘混养试验[J]. 热带海洋学报，2005，24（4）：1-6.

[4]卢光明，徐永健，陆慧贤. 大黄鱼池塘不同混养模式生态学特征比较[J]. 应用生态学报，2011，22（5）：1325-1331.

[5]郑 辉，李志伟. 贝藻混养生态系统模拟实验研究[J]. 海洋科学，2014，38（10）：52-55.

[6]时嘉赓，冯艳微，姜 绪，等. 不同藻类与混养比例对刺参与马粪海胆生长、体成分和消化酶活性的影响[J]. 大连海洋大学学报，2020，35（4）：509-515.

[7]张 雪，戴媛媛，韩现芹，等. 固定化藻类对海水养殖废水中氨氮、无机磷的净化效果[J]. 安徽农业科学，2017，45（7）：47-49，52.

[8]蔡 霞. 大型藻类对氮的吸收利用模型研究[D]. 舟山：浙江海洋大学，2018.

[9]刘 梅，原居林，何海生，等. 微藻在南美白对虾养殖废水中的生长及净化效果[J]. 应用与环境生物学报，2018，24（4）：866-872.

[10]石 磊，袁家俊，邵国洱，等. 南美白对虾大棚高效养殖池塘理化因子与浮游藻类动态变化研究[J]. 浙江海洋学院学报（自然科学版），2017，36（2）：151-158.

[11]吴 静. 混合营养型藻类生物膜的特性及在富营养化水体脱氮除磷中的应用[D]. 广州：华南理工大学，2019.

[12]朱 明，蒋大宁，阎斌伦. 不同盐度下浒苔对脊尾白虾混合养殖系统中氨氮的去除效果[J]. 淮海工学院学报（自然科学版），2017，26（3）：81-84.

[13]海洋监测规范 第4部分：海水分析：GB 17378.4—2007[S].

[14]胡海燕，卢继武，周 毅，等. 龙须菜在鱼藻混养系统中的生态功能[J]. 海洋科学集刊，2003，46（0）：169-175.

[15]郑 辉. 贝藻混养协同净化水产养殖废水技术研究[D]. 石家庄：河北科技大学，2014.

[16]张忠山，王晓梅，刘 峰，等. 石莼属绿藻应答环境胁迫的生理特征与机制研究进展[J]. 海洋环境科学，2020，39（3）：473-479.

[17]谭颖仪，杨志业. 中药石莼的生药学研究[J]. 今日药学，2020，30（4）：246-248，251.

[18]朱文涛，秦传新，马鸿梅，等. 大亚湾珊瑚礁生态系统简化食物网的稳定同位素[J]. 水产学报，2020，44（7）：1112-1123.

[19]孙颖颖，李 灿，张 静，等. 浒苔对4种赤潮微藻生长的影响[J]. 淮海工学院学报（自然科学版），2010，19（3）：75-78.

[20]聂司宇，孟 昊，李婷婷，等. 水生植物对富营养化水体中氮磷去除的研究進展[J]. 环境保护与循环经济，2020，40（4）：47-51. 章海鑫，王 生，付辉云，等. 赣江吻胚胎发育及胚后发育观察[J]. 江苏农业科学，2021，49（3）：147-151.