泥蚶和南美白对虾综合养殖池塘氮磷收支研究

何京 肖善势 何琳 林志华

摘要 为了研究池塘虾贝混养模式中不同养殖密度氮磷收支变化，设置2个养殖密度（低密度组TL，高密度组TH），通过定期采样计算综合养殖池塘的氮磷输入和输出。结果表明，饲料是氮元素的最大来源，在TL中占氮总输入量的55.31%，低于TH的61.71%;补充水是氮元素的第二大来源，在TL中占氮总输入量的23.87%，高于TH的17.68%;系统中磷元素的输入主要来源于饲料，在TL中占磷总输入量的75.93%，低于TH的80.26%;肥料是系统中磷元素的第二大来源，在TL中占磷总输入量的13.30%，高于TH的9.33%。系统氮的输出中，养殖生物移出、底泥沉积、排水是氮输出的主要方式，TL养殖生物移出占氮总输出量的30.43%，低于TH的35.9%;TL底泥沉积占氮总输出量的30.95%，高于TH的27.35%;TL排水占氮总输出量的25.35%，高于TH的21.17%。系统磷的输出中，底泥沉积是主要的输出方式，TL底泥沉积占磷总输出量的51.16%，低于TH的52.29%;其次是养殖生物移出，TL养殖生物移出占磷总输出量的22.68%，低于TH的26.06%。在氮、磷利用率方面，TL低于TH。

关键词 氮磷收支;泥蚶;南美白对虾;综合养殖

中圖分类号 X 714  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2022）12-0082-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.12.021

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Study on Nitrogen and Phosphorus Budget in Culture Pond of Tegillarca granosa and Penaeus vannamei

HE Jing1，XIAO Shan-shi2，HE Lin2 et al

（1.Institute of Marine Biological Seed Industry，Zhejiang Wanli University，Ningbo，Zhejiang 315100;2.College of Biology and Environment，Zhejiang Wanli University，Ningbo，Zhejiang 315100）

Abstract To reveal the changes of nitrogen and phosphorus budget in pond of shrimp and shellfish mixed culture，the experiment set two aquaculture densities treatment（low density group，TL;high density group，TH）.The nitrogen and phosphorus inputs and outputs from integrated aquaculture ponds were analyzed based on regular sampling.The results showed that feed was the largest source of nitrogen，accounting for 55.31% of the nitrogen input，which was lower than that in TH （61.71%）;supplemental water was the second largest source of nitrogen，accounting for 23.87% of the nitrogen input in TL，which was higher than that in TH （17.68%）.The phosphorus input in the system mainly came from feed，accounting for 75.93% of the phosphorus input in TL，lower than that in TH （80.26%）.Fertilizer was the second largest source of phosphorus in the system，accounting for 13.30% of total phosphorus input in TL，which was higher than that in TH （9.33%）.The removal of culture organisms，sediment deposition and drainage were the main ways of nitrogen output.The removal of culture organisms from TL accounted for 30.43% of the nitrogen output，which was lower than that of TH （35.9%）.The sediment deposition of TL accounted for 30.95% of the nitrogen output，which was higher than TH 27.35%.The drainage of TL accounted for 25.35% of the nitrogen output，which was higher than TH（21.17%）.Sediment deposition was the main way of the phosphorus output.The sediment of TL accounted for 51.16% of the phosphorus output，lower than sediment of TH 52.29%.The second part was the removal of cultured organisms，which accounted for 22.68% of the phosphorus output in TL，lower than that in TH （26.06%）.In nitrogen and phosphorus utilization，TL was lower than TH in high density group.

Key words Nitrogen and phosphorus budget;Tegillarca granosa;Penaeus vannamei;Composite cultures

20世纪90年代，由于对虾病害暴发，全国对虾养殖产业陷入困境，浙江地区率先发展了海水池塘虾贝混养模式，取得了良好的经济效益[1] 。此后，该模式在沿海地区得到了广泛应用。经过多年发展，目前已发展了虾贝、虾蟹贝、鱼虾等多种混养模式。

在虾贝池塘养殖系统中，氮、磷是水产养殖生物生长发育重要的营养元素，同时也是池塘物质循环的重要组成部分。目前国内外对于虾贝混养模式池塘的氮磷收支的研究较为全面，如对虾青蛤混养模式[2]、对虾菲律宾蛤仔混养[3]、对虾缢蛏混养[4]等。但关于养殖密度及泥蚶养殖过程中氮磷收支研究尚未见报道。因此，笔者通过对比不同养殖密度泥蚶、对虾混养池塘氮磷收支情况，阐明氮磷元素在该模式下的收支情况，旨在为科学养殖和水产绿色养殖发展提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验设计 采用6个陆基海水池塘。各试验池塘面積相同，约为550 m2，底部四周为环沟，深约80 cm，宽约100 cm;中央滩面用于泥蚶养殖。试验期间保持水深60～80 cm（以滩面为基准），不定期换水。试验开始前，池塘用漂白粉进行清塘。池塘进水后用漂白粉消毒，曝晒3～5 d去除余氯，撒尿素进行施肥。池塘采用纳米管底充氧方式增氧。

共设2个处理，其中低密度组编号为TL，南美白对虾放养数量为1×104尾，泥蚶苗种放养数量为1.8×104粒;高密度组编号为TH，南美白对虾放养数量为2×104尾，泥蚶苗种放养数量为3.6×104 粒。每个处理各设3个重复。具体放养情况及苗种规格见表1。试验用泥蚶苗种购自福建宁德，南美白对虾虾苗购自浙江宁波。

1.2 养殖管理 试验期间每天投喂对虾饲料2次，时间分别为07：00和16：00。试验期间根据实际情况不定期换水，换水时测量池水和水源的总氮、总磷含量，并记录换水量。池塘24 h不间断充气。

1.3 样品采集及氮磷含量测定

池塘水样采集：每个池塘设5个采样点，四周各1个，中央1个。每30 d采集水样2次。每个采样点采集表层水样1 L，混匀后测定总氮和总磷。

雨水样品采集：在雨天将带有刻度的容器置于无遮挡的室外空旷地，记录降水量，并将所采集到的雨水带回实验室测定总氮、总磷含量。

底泥样品采集：采用无扰动底泥采集器采集表层5 cm的底泥。

水样测定方法：参照海洋监测规范（第4部分：海水分析，GB 17378.4—2007）中的过硫酸钾氧化法测定总氮、总磷含量。

泥蚶、对虾、饲料采用凯氏定氮法测定总氮含量，底泥经硝酸溶解后采用过硫酸钾氧化法测定。泥蚶、对虾、饲料总磷含量测定采用分光光度法（GB/T 6437—2002）。

1.4 数据处理

1.4.1 氮、磷收支公式。氮（磷）的输入=放养生物的氮（磷）含量+投喂饲料的氮（磷）含量+大气降水的氮（磷）含量+养殖水体的氮（磷）含量。氮（磷）的输出=收获生物的氮（磷）含量+底层沉积的氮（磷）含量+养殖水体的氮（磷）含量+排出水体的氮（磷）含量。在试验中，由于池塘水体中浮游植物主要以硅藻和甲藻为主，所以生物固氮量未计算在内。试验池塘四周均具排水沟，所以地表径流带入的氮、磷含量可以忽略。试验池塘水体氨氮浓度较低，氮的挥发量也未作考虑。

1.4.2 氮、磷利用率计算公式。

系统氮、磷利用率是指养殖生物增重部分所含氮、磷占系统中氮、磷总输入量的比例。计算公式：

（UE）X=[（Wh）X - （Ws）X]×[N（%）X或P（%）X]/（Nt或Pt）

（UE）t =∑（UE）X

式中，X表示对虾或泥蚶;（UE）X表示氮或磷的利用率（%）;（Wh）X表示收获时X的总物质重量;（Ws）X表示试验开始时X的总物质重量;N（%）X或P（%）X表示X的1 g干重含氮或磷的百分比;Nt或Pt表示系统输入的总氮或总磷的量;（UE）t表示总利用率（%）[2]。

1.4.3 处理方法。使用SPSS 19.0对测量结果进行（ANOVA）方差分析，以P<0.05作为差异显著水平。

2 结果与分析

2.1 养殖生物生物量 试验结束时统计养殖生物产量，结果见表2。从表2可以看出，收获时TL组南美白对虾体长、体重均显著高于TH组。泥蚶在2种养殖模式壳长、体重差异不显著。2种生物TH组总产量均高于TL组。

2.2 南美白对虾饲料、肥料及养殖生物氮、磷含量

从表3、4可以看出，收获时养殖生物氮、磷含量均有所增加。其中，南美白对虾磷含量（干重）增幅明显，由放养时的0.63%增加到收获时的1.17%，其余则增加幅度较小。

2.3 氮、磷收支情况

2.3.1 氮、磷输入。

试验期间，不同处理养殖生态系统各部分氮、磷输入量及比例见表5、6。从表5、6可以看出，系统中饲料是氮元素的最大来源;补充水（雨水、换水操作进入池塘的水）是氮元素的第二大来源;肥料也是氮元素的重要来源;对虾苗种占系统氮、磷输入总量的比例最小。

系统中磷元素的输入主要来源于饲料和肥料，两者合计占磷输入总量的89.23%和89.59%;补充水也是磷输入的重要来源。

2.3.2 氮、磷输出。

试验期间，不同处理组养殖系统各部分氮、磷输出量和比例见表7、8。从表7和8可以看出，TL组中底层沉积占氮输出总量的比例最大，达30.95%;收获对虾中含氮量占总输出量的25.59%，是氮输出的主要部分;收获泥蚶占输出总量比例最小。TH组各部分输出氮占氮总输出量的比例具有差异。TH组中收获对虾含氮量是氮输出量的最大部分;底层沉积次之。

不同处理组中底层沉积是磷元素输出量的最大部分，分别占磷输出总量的51.16%和52.29%;收获养殖（对虾+泥蚶）生物中的含磷共计占总输出的22.68%、26.06%，仅次于底层沉积的磷，且该部分磷输出比例TL组低于TH组;水层积累的磷占总输出磷的7.38%、9.83%，较试验初期水层含磷比例有所升高。

2.3.3 不同处理组氮、磷的利用率比较。

试验期间，各处理氮、磷利用率见表8。由表8可知，TH组氮利用率高于TL组氮利用率。此外，对虾氮利用率高于泥蚶氮利用率。

TH组磷利用率稍高于TL组磷利用率，均高于TL组对虾、泥蚶的磷利用率。从养殖品种来看，对虾氮利用率高于磷利用率。

3 讨论

3.1 不同密度氮、磷元素的输入差异

研究表明，人工养殖生态系统中氮、磷的主要来源为饲料和肥料[2，5-6]，在不使用肥料的养殖模式中，饲料占比最大[3，7]。对虾室内集约化养殖系统中，饲料输入氮磷量分别占总输入氮磷的93.70%和99.09%[8];在对虾池塘围隔养殖系统中，饲料和肥料输入氮分别占总输入氮的49.7%～54.5%和47.5%～50.1%[5];在虾、蟹、贝三元混养系统中，饵料输入氮磷量分别占总输入氮磷的84.41%～89.75%和96.64%～98.35%[3];在对虾、罗非鱼混养系统中，饲料和水环境调节剂输入氮磷量分别占总输入氮磷的81.8%～91.9%和96.0%～98.7%[9] 。在该研究中，各处理组饲料和肥料输入氮磷量占总输入氮磷量的63.13%～67.50%和89.23%～89.59%，其中饲料和肥料磷的输入量所占比例与上述研究相近，而氮的输入量所占比例较小。可能因为在此试验中对虾放养密度较小，投喂饲料量较小以及换水较频繁造成的。

养殖生态系统中，氮输入来源除饲料和肥料外，养殖生物苗种、降水、生物固氮以及补充水等也是氮、磷来源的主要方式。其中当水体存在大量蓝藻时，通过生物固氮输入的氮不可忽视[10];另外在缺氧环境下，反硝化作用导致的氮输入也不可忽视[11]。该试验中浮游植物以硅藻和甲藻为主，因此生物固氮作用可以被忽略。在半封闭养殖系统中，上述方式输入氮量占氮总输入量的45.35%[2];在池塘陆基围隔试验中，上述方式输入氮量占总输入量的8.47%～20.23%[12]。在该研究中，上述方式输入氮量占氮总输入量的36.87%～32.50%，高于其他学者的研究结果。主要原因是上述试验过程中不换水，只补充蒸发水，纳水输入的氮量较小，而该试验通过纳水输入的氮量较多。

3.2 不同养殖密度氮、磷元素的输出差异

氮、磷元素主要支出项目为底层沉积。在工厂化对虾养殖系统中，沉积物氮、磷含量分别占氮磷输出总量的30.9%～43.9%和51.5%～62.0%[13];在池塘围隔对虾养殖系统中，对虾单养组底层沉积氮磷量占氮磷总输出的50.5%和80.0%;对虾-罗非鱼混养模式中底层沉积氮磷量占氮磷总输出的28.1%～39.4%和72.3%～78.0%[9];泰国对虾养殖池塘底层沉积氮磷量占氮磷总输出的30.6%和83.7%;Thakur等[14]研究显示池塘底泥氮、磷的沉积量占氮磷总输出的52.8%和66.7%。该研究中氮磷的底层沉积占输出總量的27.35%～30.95%和51.16%～52.29%，相比其他学者的研究结果，该试验养殖系统底层沉积的氮磷总输出比例较小。在藏维玲等[8]的研究中，由于增氧机和气石的扰动作用，水中残饵和排泄物难以沉淀，其废水氮磷含量占总输出量的53%以上。试验中混养的泥蚶为底栖贝类，其生命活动促进了池塘底部水层的扰动，促进了沉积层与水层的物质交换。

在氮磷支出项目中，收获养殖生物氮磷含量是氮磷总输出量的重要组成部分。不同的养殖生物和养殖方式，收获养殖生物方式输出氮磷占氮磷总输出量的比例差别较大。在虾、贝混养系统中，收获的虾、贝氮含量占氮输出总量达33.2%，虾、贝磷含量占磷输出总量的31.81%[2];在匙吻鲟混养系统中，捕获鱼含氮占总输出的27.90%～56.47%，捕获鱼含磷占总输出的35.06%～48.11%[15]，精养虾池中，以收获虾形式输出的氮、磷占氮磷总输出量的29.46%～40.46%和12.64%～17.41%[16]。试验中，养殖生物氮、磷输出分别占氮磷总输出量的30.43%～35.90%和22.68%～26.06%。该比例可以反映养殖系统的养殖效果，比例的大小与管理技术水平、苗种品种、质量密切相关。

通常渗漏也被认为是营养物质流失的途径之一。含沙量高的海岸区域每日渗漏可达5 cm[17];淡水鱼养殖池塘日渗漏约为0.78 cm[18]。

3.3 不同养殖密度氮、磷利用率差异

在水产养殖生产中，生产成本直接关系到经济效益，提高饲料的利用率不仅可以减少成本，更能减少水产养殖业带来的环境污染。氮、磷利用率受养殖模式、养殖品种、养殖密度等因素的影响。目前，养殖系统中氮、磷利用率普遍较低。研究显示，氮利用率通常在20%～47%，而磷利用率相对更低，只有8%～24%[9，19-20]。欧洲鲑鱼养殖过程中，饲料中的氮仅有20%用于鱼体生长[21];罗非鱼精养池塘中，氮、磷利用率分别为18.0%～21.0%和16.0%～18.0%[22]。在该研究中，氮的利用率为24.52%～28.11%，磷的利用率为17.37%～18.77%，与已有报道基本一致。

养殖生物的混养可以有效提高氮、磷利用率。研究显示，虾、蟹混养系统中氮、磷利用率显著高于蟹单养系统[10]。南美白对虾、青蛤和菊花心江蓠的三元混养系统中氮、磷利用率比单养组分别提高了1.7%～13.%和2.3%～10%[2]。此外，养殖生物的放养密度也会对氮磷利用率产生影响。在工厂化对虾养殖中，300和600个/m3处理之间氮磷利用率无差异，而与1 200、1 800个/m3间差异显著，表现出随养殖密度的增加而降低的趋势[13]。

4 结论

在不同处理中，饲料是池塘氮、磷输入的主要来源，补充水也是重要的来源之一。底层沉积和养殖生物移出是氮、磷的主要输出方式。TH的氮、磷利用率高于TL，且TH的氮、磷沉积和排出量低于TL。因此，适当提高养殖密度有利于提高养殖生物的氮、磷利用率，减少环境污染。

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