草鱼单养和混养池塘的水质与生物组成特征

肖述文　刘兴国　陆诗敏　赵宇曦　顾兆俊　周润锋

摘要：为比较单养、混养草鱼（Ctenopharyngodon idella）养殖池塘的水质与生物组成特点，采取水质分析、环境DNA与传统鉴别方法对草鱼单养、混养（草鱼：混养鱼为80：20）两种池塘的水质变化、浮游生物、底栖生物、菌群结构进行了分析。结果显示：混养池塘的水质优于单养池塘，混养池塘水体中总氮（TN）、硝态氮（NO[-3]-N）、氨氮（NH[+4]-N）、亚硝态氮（NO[-2]-N）的浓度比单养池塘分别低10.15%、3.78%、5.07%、80.18%，总磷（TP）和活性磷（SRP）的浓度分别低27.14%和56.26%；两类池塘中浮游植物均以绿藻门（Chlorophyta）、蓝藻门（Cyanophyta）、隐藻门（Cryptophyta）为优势种，但单养池塘中的藻类密度为3.00×107 个/L，低于混养池塘1.04×108 个/L；两类池塘中的浮游动物均以轮虫和原生动物为优势种，枝角类和桡足类生物数量较少，单养池塘中浮游动物密度高于混养池塘；在底栖动物方面，单养池塘存在螺类、水蚯蚓和摇蚊幼虫，而混养池塘仅有螺类和摇蚊幼虫。在菌群组成方面，单养池塘水体中以厚壁菌门（Firmicutes）为优势类群，混养池塘水体中以变形菌门（Proteobacteria）为优势类群；但在两种池塘底泥中，均以变形菌门为优势类群。研究表明，草鱼混养有利于改善养殖池塘水质，增加浮游植物丰富度，改变养殖水体菌群的结构。研究结果为优化草鱼池塘养殖结构、改善水质、构建高效池塘养殖模式提供了依据。

关键词：草鱼池塘；养殖模式；水质指标；生物组成；环境DNA

中图分类号：S964.3，Q178.1        文献标志码：A        文章编号：1674-3075（2023）06-0079-09

草鱼（Ctenopharyngodon idella）是中国年产量最高的淡水鱼类，有池塘养殖、网箱养殖、水库养殖、稻田养殖等多种模式，其中池塘养殖占草鱼养殖总产量的74%（国家现代农业产业技术体系，2021）；在华南、华东、华中等草鱼主产区，其池塘养殖模式主要有单养和混养两种（常华，2009；杨帆，2016；陈小江和汪祈超，2016；梅顺和任青松，2017）。草鱼单养模式由于放养密度大，轮捕轮放能获得较高的收益，但存在水质管理难度大、易暴发疾病等问题（刘玲仪和金有坤，1994；高攀等，2009；刘朋， 2012）；草鱼混养模式主要为80：20方式（草鱼：混养鱼），混养品种多为鲢（Hypophthalmichthys molitrix）、鳙（Aristichthys nobilis）、鲫（Carassius auratus）等（占家智和羊茜，2015）；其中鲢、鳙可摄食浮游动植物和有机碎屑，抑制蓝绿藻的过度生长并改善养殖水质（孙云飞，2013），鲫作为底层鱼类能够充分利用水体空间，摄食底层残饵。近年来，随着养殖尾水问题加重，这种多营养层级的草鱼混养模式被广泛应用，通过充分利用系统空间和资源，提高了系统内营养物质的循环利用率，防止了病害发生并改善水质（董双林，2014；周波，2015）。

环境DNA（Environmental DNA， eDNA）方法是从环境样本中提取DNA，针对目标类群设计通用引物，通过PCR扩增并结合高通量测序，对环境中的目标物种进行识别和分析（Taberlet et al， 2012）。环境DNA方法能够测定传统方法中难以观察到的物种，不会对物种和生态系统造成破坏，也能更加准确、快速地判断目标物种（巴日斯，2018）。近年来，环境DNA分析技术已被广泛应用于海洋、湖泊、池塘等生态系统中的无脊椎动物、浮游植物、细菌等生物检测（李萌等，2019；舒璐等，2020；张丽娟等，2021；许郑超，2021；Singer et al， 2021）；而我国应用环境DNA技术调查池塘生态系统中生物的研究并不常见。目前主要采用传统方法来监测池塘中浮游动植物及底栖生物等（李瑞娇，2014；叶晓彤等，2020；陈佳林等，2021），但传统方法存在监测方法复杂、物种难以鉴别等问题，故本文将两种方法相结合以快速、有效地开展池塘浮游生物的监测工作。

目前，我国草鱼池塘养殖依然存在饲料利用率低、水质调控难等问题，亟需系统研究不同养殖模式的生态特征，优化池塘生态系统（Li et al，2019；Niu et al，2023）。本文采用水质分析、环境DNA技术及传统鉴别方法，对单养和混养草鱼养殖模式中的水质、浮游生物、底栖生物、细菌等进行研究，旨在为评价草鱼养殖模式、构建高效草鱼池塘系统提供依据，并对环境DNA方法监测池塘生态系统中出现的问题进行探究。

1   材料与方法

1.1   试验池塘

在上海市松江区三泖水产养殖场选取两类草鱼养殖池塘进行试验，池塘规格为100 m × 50 m，平均水深1.6 m，水面积0.47 hm2。

单养池塘放养0.57 kg/尾的草鱼1 322尾，出于实际养殖需要，考虑到鲢并不摄食饲料，因此在单养塘投入0.15 kg/尾的鲢277尾；混养（80：20）池塘放养草鱼897尾、0.50 kg/尾，鲢123尾、1.25 kg/尾，鳙529尾、0.26 kg/尾，鲫158尾、0.09 kg/尾，鳙鱼苗2 000尾、0.5 g/尾，鲫鱼苗1 000尾、0.25 g/尾。

试验期间的增氧、投饲等管理方式一致，养殖期间不施肥、不喷洒杀虫剂。

1.2   样本采集及测定

选取池塘对角线上的3个点，使用3点法对池塘水体及底泥样品进行采集，测定理化指标并采集池塘中的生物样本。水样使用5 L有机玻璃采水器于池塘1 m深处进行采集，底泥使用规格为1/40 m2彼得森采泥器抓取。

水体理化指标采取国标法测定。总氮（TN）采用GB 11894-89（国家环境保护局规划标准处，1989）过硫酸钾氧化紫外分光光度法，硝态氮（NO3--N）采用HJ/T346-2007（国家环境保护总局科技标准司，2007）紫外分光光度法，氨氮（NH4+-N）采用HJ 535-2009（国家环境保护总局科技标准司，2009）纳氏试剂光度法，亚硝态氮（NO2--N）采用GB 7493-87（国家环境保护局规划标准处，1987）N-（1-萘基）-乙二胺光度法，总磷 （TP）、活性磷（SRP）采用GB 11893-89（国家环境保护局标准处，1989）钼锑抗分光光度法。

底泥总氮、总磷采取水浸法预处理，滤液采取国标法测定。

浮游生物与底栖生物的采样定量参考《水和废水监测分析方法》（国家环境保护总局，2002）。

1.3   环境DNA样品

3点法对池塘水样和底泥取样后，等体积均匀混合，取1.0 L水体及50.0 g底泥各为1个检测样本。每100 mL水样使用0.22 μm的滤膜进行抽滤处理，滤膜和底泥样本置于-20℃冷冻保存，送至上海派森诺生物科技有限公司提取DNA并进行后续测序分析。

分别选取引物16S V3V4、18S V4、COI用于细菌、浮游植物、浮游动物的PCR扩增。细菌扩增选取16S V3V4区域，上游引物：ACTCCTACGGGAGGCAGCA，下游引物：GGACTACNVGGGTWTCTAAT；浮游植物选取18S V4区域，上游引物：CCAGCASCYGCGGTAATTCC，下游引物：ACTTTCGTTCTTGATYRA；浮游动物选取COI基因上的区域，上游引物：GGWACWGGWTGAACWGTWTAYCCYCC，下游引物：TANACYTCNGGRTGNCCRAARAAYCA。

扩增体系（25 μL）：5 μL 5×reaction缓冲液，5 μL 5×GC缓冲液，2 μL dNTPs（2.5 mM），正反引物（10 μM）各1 μL，2 μL DNA模板（20 ng/μL），8.75 μL ddH2O，0.25 μL Q5 DNA聚合酶。反应条件为98℃预变性2 min，98℃变性15 s、55℃退火30 s、72℃延伸30 s、25～30个循环，72℃最后延伸5 min。

1.2%琼脂糖凝胶电泳检测PCR扩增结果，之后通过Illumina NovaSeq测序平台进行高通量测序和序列处理工作。

1.4   数据处理与分析

测序的原始数据利用Vsearch软件进行去引物、拼接、质量过滤、去重、去嵌合体、聚类等步骤后，将得到的序列与数据库进行对比，进行α-多样性指数分析。细菌选取Silvar数据库，浮游植物和浮游动物选取NCBI数据库。

α-多样性指数包括物种丰富度指数（Chao1指数）、物种多样性指数（Shannon指数）、覆盖率（Good's Coverage），均使用QIIME软件计算。

利用Excel对数据进行初步统计，通过SPSS 26.0软件对池塘数据进行独立样本T检验分析，使用Origin 2016作图。

2   结果与分析

2.1   池塘环境氮磷浓度

对试验期间两池塘水质进行检测，单养塘中的总氮、硝态氮、氨氮、亚硝态氮的浓度分别为（1.633± 0.018）、（0.164±0.015）、（0.207±0.016）、（0.031±0.004）mg/L，混养塘中的对应浓度分别为（1.368±0.083）、（0.158±0.029）、（0.197±0.0240）、（0.004±0.002）mg/L，混养池塘水体中总氮、硝态氮、氨氮、亚硝态氮的浓度比单养池塘分别低10.15%、3.78%、5.07%、80.18%（图1-a）。两池塘中的总氮、亚硝态氮浓度差异显著（P<0.05），硝态氮、氨氮浓度差异不显著（P>0.05）。

混养池塘中总磷和活性磷的浓度比单养池塘低27.14%和56.26%（图1-b）。单养池塘总磷和活性磷的浓度分别为（0.788±0.204）、（0.373 ± 0.075）mg/L，混养池塘为（0.403±0.022）、（0.112 ± 0.018）mg/L，两池塘中的总氮和活性磷浓度均存在显著差异（P<0.05）。

两池塘底泥中的氮、磷含量检测结果见图2。单养池塘3个采样点（点1、点2、点3）的总氮浓度分别为9.509、10.484、14.651 mg/kg，混养池塘分别为10.774、7.192、7.772 mg/kg；单养池塘3个采样点的总磷浓度分别为1.100、0.670、4.606 mg/kg，混养池塘分别为0.273、0.094、3.869 mg/kg。两池塘各区域总氮、总磷的含量均有所差异，总氮在各区域分布无明显规律而总磷的含量差异较大，位于出水口附近区域的总磷含量尤其高，可能是由于饲料中未分解的磷元素沉积到底泥并被水流冲刷到出水口造成的。

2.2   浮游植物相对丰度和密度

采用环境DNA检测两池塘的浮游植物组成，其相对丰度结果见图3。池塘中的主要藻类为绿藻门（Chlorophyta）、甲藻门（Dinophyta）、隐藻门（Cryptophyta）、硅藻门（Bacillariophyta）、金藻门（Chrysophyta）、黄藻门（Xanthophyta）、异鞭藻门（Heterokontophyta）。

草鱼单养池塘共计9门14纲17目，以绿藻门（31.06%）为优势类群，门水平检测出来的藻类达41.73%。纲分类水平检测出来的藻类占72.07%，以隐藻纲（Cryptophyceae）30.85%为优势，其次是绿藻纲（Chlorophyceae）25.97%、圆筛藻纲（Coscinodiscophyceae）6.32%、共球藻纲（Trebouxiophyceae）4.57%、甲藻纲（Dinophyceae）2.22%。目分类水平检出藻类占78.28%，以隐鞭藻目（Cryptomonadales）30.85%为优势。

混养池塘共计10门17纲19目，以甲藻门（26.93%）为优势类群，门水平检测出来的藻类可达36.30%。纲分类水平检测出来的藻类占74.60%，隐藻纲38.68%、甲藻纲26.93%、绿藻纲4.81%、圆筛藻纲1.50%、共球藻纲0.95%。目分类水平检出藻类占56.30%，以隐鞭藻目38.68%为优势。

试验期间，使用传统方法对池塘中藻类进行鉴别计数（图4）。结果表明，单养池塘的浮游植物为3.00×107个/L，混养池塘可达1.04×108个/L，混养池塘中的浮游植物数目高于单养池塘，两池塘浮游植物密度存在显著性差异（P<0.05）。

2.3   浮游动物和底栖动物丰度

两类池塘浮游动物和底栖动物组成及相对丰度见图5。单养池塘浮游动物和底栖动物共10门，混养池塘9门，两类池塘均以袋形动物门（Aschelminthes）、节肢动物门（Arthropoda）、软体动物门（Mollusca）、脊索动物门（Chordata）、刺胞动物门（Cnidaria）为主，棘皮动物门（Echinodermata）、纽形动物门（Nemertea）、海绵动物门（Porifera）等检测量均不超过1%。目分类水平上，两类池塘中浮游动物均以游泳轮虫目（Ploima）为优势，丰度分别可以达到21.54%和20.83%，存在剑水蚤目（Cyclopoida）、双甲目（Diplostraca）、哲水蚤目（Calanoida）。属分类水平上，两池塘以多肢轮属（Polyarthra）、无柄轮属（Ascomorpha）为优势，存在温剑水蚤属（Thermocyclops）、华哲水蚤属（Sinocalanus）、臂尾轮属（Brachionus）、龟甲轮属（Keratella），单养池塘发现少量伪镖水蚤属（Pseudodiaptomus），混养池塘未发现。

采取传统方法对两池塘中原生动物（Protozoa）、轮虫（Rotifera）、枝角类（Cladocera）、桡足类（Copepoda）、底栖动物的鉴别计数结果见图6-a。两池塘均以原生动物和轮虫为优势，存在枝角类、桡足类等甲壳动物，轮虫均以多肢轮属为优势，其次是无柄轮属、臂尾轮和少量异尾轮属（Trichocercidae）和龟甲轮属，桡足类多为剑水蚤和哲水蚤，单养池塘的浮游动物数目高于混养池塘，两池塘桡足类密度差异显著（P<0.05）。

使用传统方法对底栖生物的计数结果见图6-b。单养池塘发现了腹足动物（Gastropoda）、寡毛类（Oligochaeta）和摇蚊幼虫（Chironomidae），而混养池塘观察到腹足动物（螺类）和摇蚊幼虫。混养池塘的螺类多于单养池塘。

2.4   菌群组成

2.4.1   菌群丰度   使用环境DNA技术检测池塘中细菌的相对丰度，结果如图7所示。

单养池塘水体中微生物共计15门27纲38目，优势菌群为厚壁菌门（Firmicutes）81.86%，其次是变形菌门（Proteobacteria）6.40%、放线菌门（Actinobacteria）5.40%、拟杆菌门（Bacteroidetes）2.20%。纲分类水平以芽孢杆菌纲（Bacilli）81.76%占优，其次是γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）4.33%，放线菌纲（Actinobacteria）4.26%。属分类水平，以微小杆菌属（Exiguobacterium）77.40%占优。

单养池塘底泥中微生物共检测出46门，以变形菌门44.61%为优势菌，其次为厚壁菌门23.42%、绿弯菌门（Chloroflexi）11.22%、拟杆菌门5.67%、酸杆菌门（Acidobacteria）24.97%、放线菌门2.92%。纲分类水平以γ-变形菌纲34.64%占优，其次是芽孢杆菌纲18.41%，厌氧绳菌纲（Anaerolineae）10.36%，δ-变形菌纲（Deltaproteobacteria）8.06%，拟杆菌纲（Bacteroidia）4.69%，梭状芽胞杆菌（Clostridia）4.69%。属分类水平以Paenisporosarcina（13.90%）占优。

混养池塘水体中微生物共16门34纲46目，优势菌群为变形菌门44.15%，其次是厚壁菌门35.08%、放线菌门8.66%、拟杆菌门2.68%、疣微菌门（Verrucomicrobia）2.20%。纲分类水平以γ-变形菌纲41.02%占优，其次是芽孢杆菌纲34.89%，放线菌纲6.96%，产氧光细菌纲（Oxyphotobacteria）5.75%。属分类水平，以不动杆菌属（Acinetobacter）（35.52%）占优。

底泥中微生物共37门，变形菌门54.56%为优势菌，还存在厚壁菌门16.11%、放线菌门8.20%、绿弯菌门6.77%、拟杆菌门4.75%、酸杆菌门4.68%。纲分类水平，以γ-变形菌纲45.25%占优，其次是芽孢杆菌纲15.09%，放线菌纲6.80%，α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）4.86%，δ-变形菌纲4.41%，拟杆菌纲4.24%。属分类水平以假单胞菌属（Pseudomonas）（16.51%）占优。

2.4.2   α-多样性指数   以97%序列相似度为阈值生成操作性分类单元（Operational Taxonomic Units， OTUs）后，计算得出α-多样性指数如表1所示。水体中Chao1指数和Shannon指数均为混养池塘>单养池塘，而底泥中Chao1指数和Shannon指数均为单养池塘>混养池塘。无论是Chao1指数还是Shannon指数均为底泥样本>水体样本，这表明两池塘底泥中菌群的丰富度和多样性均高于水体，混养池塘水体中菌群的丰富度和多样性高于单养池塘，而单养池塘底泥中菌群的丰富度和多样性高于混养池塘。

3   讨论

本研究结合环境DNA和传统鉴别方法对单养和混养两种草鱼池塘养殖模式的生物组成进行了鉴别和分析，从生态角度对两种养殖模式进行了比较，在水质、浮游生物、菌群结构等方面具体分析了两类草鱼池塘的差异，为构建物质能量模型、进一步分析养殖生态系统的结构特征提供了依据。使用传统方法对池塘物种鉴别较为准确，但采样操作复杂、观测难度大，且会对生境造成破坏；环境DNA方法的效率和灵敏度高，能够监测环境中隐蔽和难以识别的物种，但易受环境中其他因素污染。环境DNA结合传统方法进行物种鉴别，不仅能比较两种方法的差异，二者也相互补充，提高了对养殖系统内生物分析的准确性。

3.1   环境DNA鉴别方法存在一定的局限性

本研究结果中，环境DNA方法和传统鉴别方法得出的结论有部分出入，如二者对藻类的结果有出入，环境DNA方法监测到池塘中不存在的物种等。这种差异可能由于鸟类、昆虫的停靠及降水带来的DNA等对池塘DNA造成了一定污染；底泥沉积中未被降解的DNA也可能会使不存在的物种被检测到，从而导致环境DNA监测结果出现一定偏差；同时，池塘水体过小且流动能力弱，使DNA无法均匀分散而在某一区域堆积，也可能造成调查的偏差；而环境DNA的灵敏性也使得其在扩增测序及对比分析的过程中易产生偏差。因此，对于目标物种引物以及数据库的选择需要慎重，使用传统监测手段对环境DNA技术进行补充验证是必要的。

3.2   混养池塘高密度藻类有助于吸收水体氮磷

本试验结果表明，单养池塘水体和底泥中的氮磷含量均高于混养池塘，这与其他学者的研究结论相似（刘朋，2012；孙云飞，2013）。养殖水体中的氮磷输入以饲料投放为主，过度投放的饲料未被养殖生物完全摄食，会增加水体中有机质的含量。单养池塘本身生物组成简单、食物链短，也会造成营养物质的浪费，水质容易受到影响；而混养池塘中的鲢、鳙等通过滤食作用过滤掉水中的残饵，减少饲料中有机物的溶解释放，对水质净化起到了一定作用。氮磷是藻类增殖所必需的营养盐（孙灵毅等，2003），养殖水体中的溶解性氮磷在藻类生长过程中被大量消耗吸收，能够降低池塘中氮磷含量。混养池塘的藻类密度远高于单养池塘，因此对水中氮磷的吸收利用更好（张雷鸣等，2020），对养殖水体能起到一定的净化效果。

3.3   池塘混养可减少蓝绿藻并使浮游动物小型化

试验发现，单养池塘和混养池塘的浮游植物主要为绿藻门、蓝藻门和隐藻门，硅藻、甲藻和少量金藻也在两类池塘观察到，单养池塘以衣藻（Chlamydomonas）、隐藻属（Cryptomonas）、海链藻（Thalassiosira）为优势，混养池塘以隐藻属为优势。这与李瑞娇（2014）的研究结果相似，即草鱼池塘养殖期间，浮游植物优势种集中在蓝藻门、隐藻门和绿藻门；Turker等（2003）研究发现，鲢、鳙能够通过滤食作用显著减少蓝绿藻的数量，这可能是混养池塘以隐藻属为优势种的原因之一。大量研究表明，适量放养鲢、鳙等滤食性鱼类，可促进水体养分循环，有助于浮游植物密度和生物量的增加（赵玉宝，1993;谷孝鸿和刘桂英，1996;李瑞娇，2014），这与本试验混养池塘的藻类密度高于单养池塘的结果相符。

单养池塘和混养池塘中浮游动物、底栖生物组成相似，均以多肢轮属、无柄轮属、温剑水蚤属、华哲水蚤属、异尾轮科等为优势。轮虫和原生动物均具有孤雌生殖方式，生长发育迅速，能在短期内达到较高的丰度（陈佳林等，2021），因此在池塘生态系统的浮游动物中占优势。两类池塘中轮虫较多且大都为广温性种类，水体均倾向于中营养化状态（叶晓彤等，2020）。单养池塘的浮游动物数目明显高于混养池塘，与陈雷等（2009）研究结果不符，可能由于混养池塘中的甲藻对浮游动物产生一定的危害性；而混养池塘放养的滤食性鲢、鳙对浮游动物的摄食压力增大（王玉彬，2007），也会导致浮游动物数量减少并趋向小型化（陈光荣等，2008）。

3.4   池塘水体和底泥优势菌群及其生态环境功效

两类池塘菌群均以变形菌门和厚壁菌门为优势类群，但菌群的结构和相对丰度有所差异。单养池塘水体以厚壁菌门（81.86%）、芽孢杆菌纲（81.76%）、微小杆菌属（77.40%）为优势菌，混养池塘水体以变形菌门（44.15%）、γ-变形菌纲（41.02%）、不动杆菌属（35.52%）为优势菌。两类池塘底泥均以变形菌门、γ-变形菌纲和厚壁菌门、芽孢杆菌纲为优势亚群，以Paenisporosarcina和假单胞菌属为优势菌群。底泥中的菌群比水体丰富，存在大量的厌氧型菌群，与氮循环关系密切的Nitrospirae和Nitrospinae在底泥中的含量远高于水体。池塘中的微小杆菌属在降解有机物、去除重金属、脱蛋白以及处理有机高盐废水等方面发挥着重要的作用（徐莲等，2012；张莹等，2013）。γ-变形菌作为海洋生态系统中普遍存在的细菌，在有机质含量较高的水域中多以硫氧化细菌及固氮细菌为优势菌群（Ivanova et al， 2003；Payne et al， 2006），能够在厌氧条件下进行光合作用，对环境中的碳、硫循环起着重要作用（白洁等，2009；Bakunina et al， 2020）。本试验还发现，混养池塘水体的菌群多样性和丰富度均高于单养池塘，而在底泥中呈现相反的趋势，这与田相利等（2012）对草鱼养殖初期菌群多样性的研究结论不一致，与养殖末期菌群多样性的结论一致。可见在养殖过程中菌群的演替已经开始，试验结果同时也受到温度、饲料投放、养殖水体等外界条件的影响。

综上所述，合理混养可以充分利用饲料（刘朋，2012）、调节养殖系统中的菌落结构（李秋芬等，2002）、改变浮游动植物的丰富度（张雷鸣等，2020）。作为我国目前应用较广的两种草鱼池塘养殖模式，单养和混养草鱼在浮游生物、菌群组成与丰富度上存在着一定的差异性。草鱼养殖池塘中合理混养鲢、鳙等滤食性鱼类，能够有效地降低水体中氮磷的含量，增加浮游植物的数目，改变菌群的结构和丰富度。草鱼混养对改善池塘的水质、浮游生物以及菌群的组成结构等方面存在一定的正面作用，而两种养殖方式在生态系统结构、能量流动以及营养动力学等方面的具体特征和差异，以及能否通过改善鱼种的搭配提高生态效益、经济效益还有待进一步探究。

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（责任编辑   张俊友   熊美华）

Water Quality and Bio-composition in a Monoculture

and Polyculture Grass Carp Pond

XIAO Shu‐wen1，2， LIU Xing‐guo2， LU Shi‐min2， ZHAO Yu‐xi1，2， GU Zhao‐jun2， ZHOU Run‐feng1，2

（1. College of Fisheries and Life Science， Shanghai Ocean University， Shanghai   201306， P.R. China;

2. Fishery Machinery and Instrument Research Institute， Chinese Academy of Fishery Sciences，

Shanghai   200092， P.R. China）

Abstract：In this study， we analyzed the differences in water quality， plankton， benthos and bacterial community structure between monoculture and polyculture grass carp ponds （80：20）. Water quality analysis， environmental DNA and traditional identification methods were used， and the water quality and biological composition of the two culturing methods were compared. We aimed to provide evidence for evaluating grass carp culture modes and construction of highly efficient grass carp culture systems. This study also explored the existing problems of using environmental DNA to monitor culture pond ecosystems. Results show that water quality in the polyculture pond was better than in the monoculture pond. Concentrations of TN， NO3--N， NH4+-N and NO2--N in the polyculture pond were lower， respectively， by 10.15%， 3.78%， 5.07% and 80.18%， and the concentrations of TP and SRP were 27.14% and 56.26% lower than in the monoculture pond. Chlorophyta， Cyanophyta and Cryptophyta were dominated in both ponds. The density of phytoplankton in the monoculture pond was 3.00×107 ind/L， lower than in polyculture pond （1.04×108 ind/L）. Rotifers and protozoa were the dominant zooplankton groups in both ponds， with lower densities of Cladophora and Copepoda. The zooplankton density in the monoculture pond was higher than in the polyculture pond. In terms of benthos， Gastropoda， Oligochaeta and Chironomidae were observed in the monoculture pond， while only Gastropoda and Chironomidae were found in the polyculture pond. In terms of the microbial composition， Firmicutes was the dominant group in the monoculture pond， Proteobacteri was the dominant group in the polyculture pond and Proteobacteria was the dominant group in the sediments of both ponds. In conclusion， grass carp polyculture can improve the water quality of aquaculture ponds， increase phytoplankton richness and change the structure of aquaculture pond flora. This study provides a basis for optimizing grass carp culture， improving water quality and constructing an efficient culture system.

Key words：grass carp pond; culture mode; water quality parameters; biological composition; environmental DNA

收稿日期：2022-01-10      修回日期：2022-10-21

基金项目：国家现代农业产业技术体系建设项目（CARS-46）；国家重点研发计划项目（2019YFD0900300）。

作者简介：肖述文，1998年生，女，硕士研究生，研究方向为水域生态修复。E-mail：949960731@qq.com

通信作者：刘兴国。E-mail：liuxingguo@fmiri.ac.cn