3种底质对水质和红鲫生长的影响

(1.河北农业大学海洋学院,河北秦皇岛066003;2.大连海洋大学生命科学与技术学院,辽宁大连116023)

摘要：在室内采用淤泥、沙砾和防渗膜3种底质处理的水槽中进行红鲫Carassius auratus养殖,探讨3种底质对水质和鱼类的影响。结果表明,有淤泥的底质对稳定水质作用明显,随着试验时间的延长,其总氨氮指标始终控制在较低的水平,淤泥底质水中红鲫的特定生长率明显高于另外两种底质。统计检验结果表明:淤泥组的总氨氮含量极显著低于防渗膜、沙砾组(P＜0.01);防渗膜组的NO

–N含量极显著低于沙砾、淤泥组(P＜0.01);淤泥组中的叶绿素a显著高于防渗膜、沙砾组(P＜0.05);防渗膜组的生长情况明显慢于沙砾、淤泥组(P＜0.01)。

在水产养殖中,池塘底质的状况会影响养殖的水体环境,底质和水质共同构成水生生物的生活空间及水体物质能量循环的载体空间[1]。以往常用水质指标来反映水产养殖环境的好坏,忽略了底质的重要性,养殖环境不断恶化[2]。底质与养殖水体之间的物质交换是其营养盐的主要来源[3-4]。通过营养盐的交换及物质再循环过程,底泥成为生长在池底的水生动植物所需营养盐的来源之一[5-6]。池塘土壤或沉淀物与水生动物生物量之间大多无直接关系,但池塘的底质条件对水质的影响较大,因而也会对鱼类及其它水生动物的生存和生长产生极为重要的影响[7]。

有关不同底质对水产养殖动物生长的影响的研究较少,仅见于对几种对虾的影响方面的试验[8-9]。本试验中,作者在室内水槽中设置了淤泥、沙砾和防渗膜3种底质处理,进行养殖红鲫Carassius auratus的试验,探讨了3种底质对水质和鱼类生长的影响,以期为淡水精养池塘养殖的可持续发展提供参考资料。

1 材料与方法

试验用红鲫购于观赏鱼市场,全长为(6.56± 0.70)cm,平均每尾重为3.6 g。将试验鱼在实验室内水槽中暂养3 d,使其适应试验环境,然后按相同规格标准进行选优后,随机装箱。

1.2.1 试验设计设3种底质(防渗膜、沙砾和淤泥)处理,每个处理设3个重复,分别记为防渗膜、沙砾和淤泥处理组。淤泥采自淡水鱼塘底部表层,铺放厚度为1 cm;沙砾采用小颗粒风化岩石,粒径为0.5～3 mm,厚为1 cm;防渗膜采用水产养殖专用黑色HDPE材料。试验时间为2009年11月26日至12月17日。

1.2.2 饲育管理每个水槽中盛水60 L,放15尾鱼。试验用水为经过曝气后的等温自来水。采用室内自然水温和自然光周期。试验期间,及时添加少量新水,补充采样及蒸发掉的水量,在DO＜3 mg/L时进行微充气。每天8:00等量投喂破碎后的鲤颗粒饲料1次,傍晚捞出残饵及粪便。

1.2.3 水样采集与相关因子的测定每天14:00采集水样一次,测定总氨氮(TNH3-N)、亚硝酸氮(NO

-N)、DO和pH,其中对DO和pH进行了一次昼夜检测。每周测定一次COD,每日用表面温度计测定2次水温(8:00、14:00)。

用TN200溶解氧分析仪测定DO值,用pHS-3C型酸度计测定pH值,用酸性高锰酸钾法测定COD,用奈式试剂分光光度法测定总氨氮,用盐酸萘乙二胺分光光度法测定NO

-N。每周采样一

次,测定水槽中藻类的生物量并进行定性,采样时需将水槽水搅拌均匀。每次取水样50 mL,用鲁哥氏液固定,经离心机低速离心聚集浓缩静置后,用光学显微镜采用视野法进行藻类细胞计数。每次采集水样500 mL,用单色分光光度法测定叶绿素a。

采用单因素方差分析方法,若差异显著再做多重比较。采用SPSS 18.0软件对数据进行分析,以P＜0.01为差异极显著,P＜0.05为差异显著。所有数据用平均值±标准差表示。

2 结果

试验期间,3种底质处理的水质分析结果及变化趋势分别见表1和图1。

表1 试验期间3种底质处理的水质状况
Tab.1 The water quality in the three treatments in the experiment

注:同列中标有不同大写字母者表示组间差异极显著(P＜0.01),标有不同小写字母者表示组间差异显著(P＜0.05),下同。
Note:The means with different capital letters within the same column are very significantly different at the 0.01 probability level,with different letters being significantly different at the 0.05 probability level,et sequentia.

组别group温度/℃temperature (mg·L-1)pHρ(COD)/ (mg·L-1) ρ(DO)/ρ(TNH3-N)/ (mg·L-1) ρ(NO-2-N)/ (mg·L-1)叶绿素a/ (μg·L-1)藻类密度/ (103cells·mL-1) 23.67±11.59防渗膜沙砾淤泥17.6±0.5abAB17.0±0.6bB18.2±0.5aA6.9±0.6b6.3±0.6b9.7±0.8a7.6±0.2bB7.4±0.2bB8.1±0.3aA5.39±2.17 5.98±2.24 5.47±2.2 1.07±0.79aA0.97±0.64aA0.49±0.12bB0.18±0.14bB0.39±0.31aA0.26±0.17abAB45.67±11.72b45.67±17.01b230.67±117.1a48.67±16.56 39.67±17.01

试验期间,各组水温的变化幅度不大,其中淤泥底质组的水温最高。方差分析结果表明,各处理组间差异显著(F=7.707,P＜0.05)。多重比较结果表明,沙砾与淤泥组间水温差异极显著(P＜0.01),其余组间差异均不显著(P＞0.05)。

3个处理组中淤泥底质组的总氨氮含量较低且变化较为平缓;而防渗膜组和沙砾组的总氨氮含量较高。方差分析结果表明:各组水体中总氨氮的含量差异显著(F=6.504,P＜0.05)。多重比较结果表明:淤泥组与另外两组间差异极显著(P＜0.01),其余组间差异不显著(P＞0.05)。

亚硝酸氮与总氨氮含量的变化趋势略有不同,防渗膜组的亚硝酸氮含量最低,而沙砾组与淤泥组则较高。方差分析结果表明,各组间差异显著(F =5.130,P＜0.05)。多重比较结果表明,防渗膜与沙砾组间差异极显著(P＜0.01),其余组间差异均不显著(P＞0.05)。

对pH和DO的昼夜检测数据进行方差分析,结果表明,各组差异不显著(F值分别为0.598和2.280,P＞0.05),但每天11:00—17:00时间段各组差异显著(F值分别为6.391和9.486,P＜0.05)。多重比较结果表明,淤泥组的DO、pH值与防渗膜、沙砾组比较均有显著或极显著差异(P＜0.05、P＜0.01),而防渗膜与沙砾组间差异均不明显(P＞0.05)。从长期变化看,3个处理组的pH值均呈下降趋势,而COD在缓慢升高。

3组的浮游植物种类不同,淤泥组以针杆藻为优势种,另外两组以衣藻占优势。方差分析结果表明,各组间的藻细胞密度差异不明显(P＞0.05),但叶绿素a含量差异显著(P＜0.05)。多重比较结果表明,淤泥组的叶绿素a含量显著高于其它两组(P＜0.05),另两组间差异不显著(P＞0.05)。

从表2、图2可见,底质对红鲫生长的影响非常显著(F=12.854、P＜0.01)。多重比较结果表明,防渗膜与其它两组差异极显著(P＜0.01),沙砾与淤泥组差异不显著(P＞0.05)。防渗膜、沙砾及淤泥组红鲫的特定生长率(SGR)由低到高依次为0.018、0.019、0.021%/d。

表2 3种底质鱼类的生长情况
Tab.2 Growth comparison of the fish in various bottom tanks

组别group初始终末/g防渗膜6.56±0.713.486.59±0.81bB5.06 initial L0/cmW0/g final Lt/cmWtbB沙砾6.55±0.693.706.97±0.67aA5.51aA淤泥6.56±0.703.616.99±0.4aA5.65aA

3 讨论

本试验中采用相同的饲育方法,不同的底质组总氨氮与亚硝酸氮含量差异较大。一般来说,养殖水体中总氨氮的消化途径有两条,一是被水中植物吸收利用,二是被水中有益菌转化。红鲫属于杂食性底栖鱼类,其在池底的活动会使底泥中的营养盐上升到水体中参加物质循环,有利于浮游植物的生

长繁殖[10]。试验期间,淤泥底质组的总氨氮始终较低,主要是由于该水槽中以针杆藻为优势种,且此藻的个体较大,生物量较高,对总氨氮的利用率高;而其它两组虽然藻类密度相对较高,但优势种为个体较小的衣藻,生物量较低,对总氨氮的利用能力有限,因而使其逐渐累积在水中。

水体中总氨氮消化的另一条途径是通过硝化细菌进行转化。沙砾组从第10天开始,亚硝酸氮上升明显而总氨氮变化不显著,说明水中的亚硝化作用增强。这是由于沙砾的表面积较大,底质中的上层沙砾可为硝化细菌的栖居提供丰富的附着基质场地[11],沙砾底质组以硝化细菌为主的微生态系统率先构建,所以在进行硝化作用方面优于防渗膜和淤泥底质。

养殖底质首先影响水质,然后才影响到养殖鱼类。本试验中,淤泥底质中红鲫的SGR最高,其次为沙砾组和防渗膜组。但在试验的第一周末测定的红鲫SGR分别为5.96、4.94、3.45%/d,均明显高于以后的两周。这主要是由于红鲫脱离了缺乏食物的环境后进行的补偿生长所致[12]。除此之外,水中有害物质的积累对红鲫生长的影响也不可忽视。

此外,底质对水温的影响应值得重视。淤泥的平均水温最高,其次为防渗膜组。这是由于淤泥组水中出现硅藻水华,防渗膜组的底质为黑色PE材料,两者在白天吸收了太阳能,使其水温升高。

总之,淤泥底质在调控水温和稳定水质方面的能力好于沙砾底质,沙砾底质略好于铺膜底质。在高密度水产养殖生产中,土壤肥沃地区池塘的鱼产量高于土壤贫瘠的地区[13]。

目前,中国精养池塘的底质类型绝大多数以淤泥为主。此外,在南方沿海地区有些池塘采用水泥砌筑或使用PE防渗膜铺就而成,与原有底质隔开的高位池模式占有一定数量;在沿海地区还有砂质底或土壤与沙混合等底质形式。

3种不同类型的底质对养殖水质和鱼类的生长有不同程度的影响。淤泥是池塘生态系统中一个非常重要的组成部分。在决定池塘水质方面,淤泥表层的有益微生物可转化池中的有害物质;同时由于淤泥是一种胶体物质,具有储存和释放养分的功能,在与池塘水中溶解物质的交换方面,起着非常

重要的作用[14]。所以,淤泥底质的池塘生态系统功能较完善,保证了池塘物质循环的正常进行和水质的稳定性,有利于鱼类的生长。但生产中对淤泥层的厚度要控制在适宜的水平,以防止恶化水质。

防渗膜底质的池塘,因地膜将鱼与自然底质隔绝,水质不会受池底影响,增加了池塘选址的机会。但由于缺少在底泥及其它基质中生活的有益微生物,使池塘的自净能力大大降低。此外,由于没有淤泥底质所具有的缓冲作用,水质不稳定,因而对养殖管理的要求较高。这种防渗膜如果在地势较高、底质条件较差、渗漏较重的池塘中铺膜养殖,确是一种有效的方法,可通过科学的换水、定期排污和合理使用增氧机等生产管理措施来调控水质。此外,由于防渗膜底质无成分复杂的淤泥及其中滋生的各种有害生物等因素[15],使用鱼药的效果也较好。

沙砾底质对池水的调控作用居中,但沙砾底质表层氧气状况较好时,可为硝化细菌提供良好的附着基质[2,11],硝化作用较明显。这种底质的池塘可依据养殖种类和底层的氧气状况,适当采取降低密度方法进行养殖。

在实际生产中,不论采用何种底质的池塘进行养殖,水体的富营养化趋势只是个时间问题。为此,应依据不同养殖模式,在产前、产中阶段采取相应的生产管理措施,才能取得较好的养殖效益。

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SU Li1,JIANG Zhi-qiang2,SONG Bo-lan1
(1.College of Ocean,Agricultural University of Heibei,Qinhuangdao 066003,China;2.School of Life Science and Technology, Dalian Ocean University,Dalian 116023,China)

Abstract：Red carp with average body weight of 3.6 g was reared in plastic tanks with mud,sands and impermeable membranes installed at the bottom in a laboratory to evaluate the bottom matrix effects on water quality and growth of the fish.The results showed that mud substrate showed significant effect on the stability of the water quality,with lower ammonia content along with the testing proceeded.The red crucian carp was found to have higher SGR in the mud tank than those in the other two tanks(P＜0.01).Variance test showed that there were significantly lower ammonia and NO

-N contents in the mud sediments than in the other sediments(P＜0.01);there was significantly higher chlorophyll a in the mud sediment than those in impermeable membrane,and gravel sediments(P＜0.05).The fish had significantly poor growth in the impermeable membrane tank(P＜0.01).