黃河三角洲地區池塘土壤對其水體環境的影響

杜興華，段登選，劉 飛

(山東省淡水水產研究所，山東 濟南 250117)

張明磊，石玉龍

(上海海洋大學生命科學學院，上海 201306)

鞏俊霞，劉紅彩

(山東省淡水水產研究所，山東 濟南 250117)

王 妹

(上海海洋大學生命科學學院，上海 201306)

黃河三角洲地區池塘土壤對其水體環境的影響

杜興華，段登選，劉 飛

(山東省淡水水產研究所，山東 濟南 250117)

張明磊，石玉龍

(上海海洋大學生命科學學院，上海 201306)

鞏俊霞，劉紅彩

(山東省淡水水產研究所，山東 濟南 250117)

王 妹

(上海海洋大學生命科學學院，上海 201306)

黃河三角洲地區；砂質土；砂壤土；底質；水質調控；養殖效果

近些年來，黃河三角洲地區通過基塘系統的改造，使荒廢的土地資源得到改良和利用，徹底改變了其原有的生態面貌。該區成土母質主要是黃河沖積物(即黃土高原泥砂)，土壤以砂質土為主，部分為砂壤土。砂質土物理性沙含量90%～100%，物理性粘粒含量0%～10%，多粉砂、易板結，干時摸有面粉感覺；砂壤土物理性沙含量80%～90%，物理性粘粒含量10%～20%，不易板結，濕時可搓成條[1]。在池塘養殖南美白對蝦、海參等生產實踐中發現，砂質土池塘與砂壤土池塘在水化學因子組成、浮游生物生物量以及養殖效果方面有明顯差異。因此，筆者對黃河三角洲地區砂質土和砂壤土池塘水質理化因子、浮游生物以及池塘底質進行了監測分析，以便為今后黃河三角洲地區池塘養殖選擇合理的水質調控措施和養殖模式提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗方法

試驗池塘位于黃河三角洲地區“漁業生態治理及綜合利用技術”項目實施區。該地區淡水資源匱乏，池塘補水以黃河水為主，其余依靠自然降水。

根據土壤分類標準[1]和該地區土壤特征，確定2排2號(S2-2)和3排5號(S3-5)池塘為砂質土試驗塘，8排2(N8-2)號和11排8(N11-8)號池塘為砂壤土試驗塘。2007年5月至10月對4口試驗池塘每周進行水質和底質檢測，取各檢測項目的年平均值進行分析。每口池塘面積均為2 700 m2，均配1臺2.2 kW增氧機。4口池塘均在春季1次注入足量的黃河水，水深約為1.3 m左右，試驗期間除天然降水外再無外源水補充。

5月12日，4口池塘均放養南美白對蝦(Penaeusvannamei)，蝦體全長均為1 cm左右，每667 m2放苗5萬尾左右。飼喂山東天神飼料有限公司生產的南美白對蝦全價配合顆粒飼料，各池塘日常管理措施相同。

1.2 監測指標

水質和底質采樣方法參照GB/12997-91、GB/12998-91、GB/12999-91[2]。浮游生物采樣方法參照《內陸水域漁業自然資源調查手冊》[3]。

1.3 浮游生物多樣性分析

根據生物多樣性指數、優勢指數以及浮游生物的種類和數量等對不同土壤池塘水體浮游生物進行分析。多樣性指數采用Shannon-Wiever指數(H)，優勢指數采用Mcnaughton指數(D)[4]，均勻度指數采用Pielou指數(J)[5]：

(1)

D=(ni/N)×100%

(2)

(3)

式中,H為多樣性指數，s為樣品的種類數，Pi為屬于種i的個體在全部個體中的比例，Pi=ni/N。D為優勢指數；ni為樣品中i的個數，N為樣品的總個數；J為均勻度。

2 結果與分析

2.1 不同土壤池塘水體的理化因子

(1) pH、總堿度 砂質土和砂壤土池塘水體pH偏高，砂質土池水pH略高于砂壤土池水。但砂質土池水pH變化的幅度小于砂壤土池水(圖1)。砂壤土池水總堿度高于砂質土池水，分別2.29 mmol/L和2.75 mmol/L(表1)，符合養殖用水總堿度1～3 mmol/L的適宜量[6]。

表1 砂壤土和砂質土池水主要離子年平均含量Table 1 The main ion contents of the sand loamy and sandy ponds

圖1 砂壤土與砂質土池水pH、COD的日變化Figure 1 The daily fluctuation of pH and COD of the sand loamy and sandy ponds

圖2 砂壤土與砂質土池水總堿度與重碳酸鹽間關系Figure 2 The relationship between the total alkalinity and bicarbonate content of the sand loamy and sandy ponds

(2) 硬度、含鹽量 砂質土和砂壤土池水硬度分別為12.63、9.32 mmol/L，含鹽量分別為2 296.6、1 394.5 mg/L(表1)。可見砂質土池水硬度和含鹽量均高于砂壤土池水。各池塘的Ca2+和Mg2+含量在養殖期變化平穩，其含量高低的差異與春季原有水的起始含量不同以及養殖期不能補充新水有關，同時不排除池水與土壤陽離子交換量有關。土壤質地愈粘，腐殖質含量越高，土壤陽離子交換量也就愈大，一般砂質土交換量為1～2 cmol/kg，而砂壤土為7～8 cmol/kg[1]。

(4)DO與COD砂質土池水DO平均含量為8.72 mg/L,砂壤土池水DO平均含量為10.33 mg/L(表1)，砂壤土池水DO明顯高于砂質土池水，COD差別不大(表1)。

生產中發現，砂質土池塘養殖前期浮游動物較多，浮游植物很少，透明度在60 cm以上，甚至清澈見底。雖然采取施肥等水質調節措施來調節池水透明度，提高浮游植物量，但調控效果不理想；而砂壤土池水在養殖期水體透明度一般在30～40 cm，浮游植物量明顯高于砂質土池水，因此砂壤土池水DO高于砂質土池水。

砂質土池水和砂壤土池水COD平均含量差別不大，但砂壤土池水連續監測數據高于砂質土池水3.3 mg/L，砂壤土COD變化大于砂質土(圖1)，這可能與8月份砂壤土池塘南美白對蝦的載魚量及投餌量均高于砂質土池塘有關。

2.2 池塘底質的pH、含鹽量、TN、TP

砂質土池塘底質pH為7.53，砂壤土池塘底質pH為7.58，砂壤土池塘高于砂質土池塘。

砂質土池塘底質水溶全鹽量為1.75 g/kg，砂壤土池塘底質水溶全鹽量為1.33 g/kg。砂質土池塘底質水溶全鹽量平均含量高于砂壤土池塘。

砂質土和砂壤土池塘底質TN平均含量為0.85 g/kg和0.7 g/kg；砂質土和砂壤土池塘底質TP平均含量為0.71 g/kg和0.63 g/kg，砂質土池塘底質TN、TP含量高于砂壤土池塘。

2.3 不同土壤池水的浮游生物

(1)浮游植物 砂質土池水檢出浮游植物57種，分別為藍藻門10種，綠藻門25種，硅藻門10種，裸藻門5種，金藻門3種、隱藻門2種，甲藻門2種，其中形成優勢種群的有27種；砂壤土池水共檢出浮游植物51種，各門分別為藍藻門12種，綠藻門24種，硅藻門5種，裸藻門4種，隱藻門2種，甲藻門2種，其中形成優勢種群的有31種。

色球藻(Chroococcus)、藍纖維藻(Dactyloccopsissp.)、微囊藻(Microcystissp.)、平裂藻(Merismopediasp.)、小平裂藻(MerismopediaminimaG.Beck)、席藻(Phormidium)、衣藻(Chlamydomonas)、小球藻(ChlorellavulgarisBeij.)、韋氏藻(WestellabotryoidesWild.)、月牙藻(SelenastrumbibraianumReinsch)、卵囊藻(OocystisNaegeli)、四角藻(TetraedronKuetzing)、小空星藻(Coelastrummicroporum)、柵藻(Scenedesmus)、十字藻(CrucigeniaapiculataSchm.)、 新月鼓藻(Closterium)、小環藻(Cyclotella)、針桿藻(Synedra)、單鞭金藻(Chromulina)、藍隱藻(Chroomonas)、隱藻(Cryptophyta)、裸藻(Euglenophyta)等藻類在砂質土和砂壤土池塘中均為優勢種群。在砂壤土池塘中形成優勢種群的還有尖頭藻(Raphidiopsis)、螺旋藻(Spirulina)、顫藻(Oscillatoria)、席藻(Phormidium)、菱形藻(Nitzschia)。 砂質土池水藻類種類總數多于砂壤土池水，但能形成優勢種群的藻類種類數少于砂壤土池水。

砂質土和砂壤土池水浮游植物平均生物量分別為11.694 33×10-4mg/L和14.133 67×10-4mg/L，浮游植物的平均數量分別為2 258個/L和2 079個/L(表2)。池水浮游植物平均生物量砂壤土池水明顯高于砂質土池水，而浮游植物數量砂質土池水高于砂壤土池水，其主要原因砂壤土池水硅藻、裸藻等大型藻類占優勢，而砂質土池水藍藻、綠藻等微型藻類數量占優勢，所以砂壤土池水浮游植物生物量高，砂質土池水浮游植物數量高。

砂質土和砂壤土池水藍綠藻優勢指數(D)基本相等(9月份砂質土除外)，在池水浮游植物種群中占絕對優勢，均超過90%(表3)。硅藻優勢指數砂壤土池水是砂質土池水的1.6～6.1倍，砂壤土池水明顯高于砂質土池水。硅藻門種類數砂質土池水高于砂壤土池水，但是小環藻、針桿藻、菱形藻為砂壤土池水硅藻的主要組成；金藻優勢指數砂質土池水高于砂壤土池水，砂質土池水是沙壤土池水的1.5～45.9倍；隱藻、甲藻、裸藻優勢指數砂質土池水與砂壤土池水差別不大。

表2 砂壤土與砂質土池水浮游生物生物量Table 2 The plankton biomass of the sand loamy and sandy ponds

表3 砂壤土與砂質土池水浮游生物優勢指數(D)Table 3 The plankton dominance index (D) of the sand loamy and sandy ponds

表4 砂壤土與砂質土池水浮游生物多樣性指數(H)和均勻度(J)Table 4 The plankton biodiversity index (H) and evenness degree (J) of the sand loamy and sandy ponds

砂壤土池水浮游植物的多樣性指數(H)和均勻度(J)呈穩定上升趨勢(表4)，而砂質土呈波動趨勢，穩定性差于砂壤土。砂壤土池水浮游植物多樣性指數小于砂質土池水，表明砂壤土池水浮游植物生物量大于砂質土池水。

(2) 浮游動物 砂質土池水檢出浮游動物29種，而砂壤土池水檢出浮游動物25種。其中原生動物數量占據優勢，枝角類生物量最大，砂壤土池水枝角類生物量明顯大于砂質土池水。砂質土和砂壤土池水浮游動物平均生物量分別為6.72 mg/L和51.26 mg/L，浮游動物的平均數量分別為8 824.23個/L和11 463.67個/L(表2)。池水浮游動物平均生物量砂壤土明顯高于砂質土，而浮游動物數量砂質土池水高于砂壤土池水。

浮游動物優勢指數(D)砂質土池水變化不大，砂壤土池水變化明顯(表3)。原生動物的優勢指數砂質土大于砂壤土；輪蟲優勢指數砂質土池水變化不大，砂壤土池水上升明顯；枝角類優勢指數砂壤土明顯大于砂質土；橈足類優勢指數砂質土7～9月份呈降低趨勢，而砂壤土呈上升趨勢。

浮游動物的均勻度(J)砂質土池水7～9月呈明顯降低趨勢，而砂壤土7～9月呈明顯升高趨勢(表4)，8、9月保持相對穩定，由此可見砂壤土池水浮游動物種間個體數分布均勻度好于砂質土池水。

浮游動物多樣性指數(H)砂壤土池水明顯大于砂質土池水，8月份是7月份的2.6倍，8、9月份保持相對穩定，均為0.78(表4)。

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2.4 不同土壤池塘養殖南美白對蝦效果分析

經9月28日對4口池塘清塘驗收，2排2號和3排5號砂質土池塘南美白對蝦平均單產量為215 kg/667 m2，平均規格25 g/尾；8排2號和11排8號砂壤土池塘南美白對蝦平均單產量為351 kg/667 m2，平均規格27 g/尾。砂質土池塘南美白對蝦平均產量、規格均低于砂壤土池塘。據統計，該區池塘養殖南美白對蝦砂質土池塘養殖戶養殖成功率僅為30%左右，而砂壤土池塘養殖戶養殖成功率可達80%。

3 小結與討論

3.1 不同土壤對池水水質的影響

(1)文良印等[8]認為，沿海鹽堿地池塘水體Mg2+含量大于Ca2+含量，大量Mg2+的存在限制了pH的升高，加大了池水的緩沖性能。由于砂質土池水Ca2+、Mg2+平均含量高于砂壤土池水，所以砂質土池水緩沖性能大于砂壤土池水，因此砂質土池塘水體pH的變化幅度小于砂壤土池水。由于砂質土池水質調控較困難，應特別注意高pH和總堿度同時升高的協同作用[9]會嚴重影響南美白對蝦的正常生長，造成南美白對蝦病害的發生。

(2)黃河三角洲地區池塘淡水資源匱乏，池塘補水主要依靠自然降水，因此外部條件對硬度和含鹽量的高低影響不大，主要影響條件為池塘底質類型和地下潛水的作用。據報道，黃河三角洲地區池塘地下潛水位較高[10]，地下潛水上升作用強，由于砂質土土壤毛細作用性能強[11]，高礦化度地下潛水通過滲透作用對池水硬度和含鹽量影響大，提高了砂質土池水的硬度和含鹽量；而砂壤土土壤毛細作用性能差，釋水率大，受池塘水位的影響，土壤毛細管上升水的作用差于砂質土，高礦化度地下潛水對砂壤土池水影響小于砂質土池水。

3.2 不同土壤對池水浮游生物的影響

(1)池塘水體環境決定了池水浮游生物的組成及其變化。生產中砂質土池塘養殖前期浮游動物較多，尤其是大型的浮游動物(如橈足類劍水蚤)生物量較大(6月1日砂質土浮游動物數量為2.03×109個/L，生物量46.24 mg/L)。浮游動物攝食大量浮游植物，造成浮游植物生物量很少，砂質土池塘水體透明度在60 cm以上，甚至清澈見底。雖然采取施肥等水質調節措施來調節池水透明度，提高浮游植物量，但調控效果不理想；而砂壤土池塘在養殖期水體透明度在30～40 cm，浮游植物量明顯高于砂質土池塘。因此要在放苗前控制好浮游動物數量，使浮游植物達到合理的生物量。

(2)池塘水體理化因子、營養鹽以及季節的變化影響著浮游生物的多樣性和均勻度的變化。黃河三角洲地區砂壤土池塘浮游生物均勻度指數(J)除7月份外，均大于0.3，說明浮游生物均勻度較好，浮游生物群落結構比較穩定，個體分布比較均勻；而砂質土池塘浮游生物均勻度變化較大，尤其是浮游動物的均勻度明顯低于砂壤土池塘，在養殖期成降低趨勢，由此可見，砂質土池塘浮游生物群落結構不穩定，個體分布均勻度明顯低于砂壤土池塘。

(3)砂壤土池塘浮游生物多樣性指數(H)變化小，砂質土多樣性指數變化較大，浮游生物多樣性指數變化砂壤土池塘較砂質土池塘穩定，可見砂質土浮游生物生物量的變化大于砂壤土池塘。分析認為由于土壤質地及其營養條件對池塘水體營養物質含量有一定影響，而池塘水體營養物質的變化同時影響著浮游植物的種類及數量的變化，因此不同土壤對池塘水體浮游生物的多樣性具有一定影響。從浮游生物的多樣性指數可以看出，砂壤土多樣性指數變化穩定，砂質土多樣性指數變化較大，其原因在于砂壤土保持、供給養分能力均強于砂質土，所以砂壤土涵養營養物質的能力較強，對調節池塘水體TN、TP含量作用強于砂質土池塘，所以砂質土池塘多樣性指數變化大于砂壤土池塘。

砂質土池水浮游動物優勢指數(D)差別較大，原生動物優勢指數呈增大趨勢，因此其物種數量分布越不均勻；砂壤土池水浮游動物各種群優勢指數略有接近，其種群數量分布相對均勻。

3.2 不同土壤對池塘底質中pH、含鹽量、TN、TP的影響

(1)土壤pH具有不因土壤酸堿環境條件的改變而發生劇烈變化的特殊抵抗能力，由于池塘底質土壤特有的環境，有機質含量與土壤緩沖性大小成正相關，砂壤土的緩沖性強于砂質土[1],因此池水pH值的變化對土壤pH影響不大。

土壤有機質分解和微生物呼吸以及土壤有機體的分解產生有機酸為土壤中酸(H+)的來源之一，砂壤土對有機質的分解凈化能力好于砂質土[1]，砂質土對底質中有機質等分解產生的有機酸的吸附作用小于砂壤土，同時由于砂質土底質中沒有被分解吸收的有機質含量高于砂壤土，有機質的分解及微生物的呼吸對其pH的大小有一定影響，這些有機質在反硝化細菌作用下，硝態氮轉化為還原態氮，因此砂質土池塘底質pH略低于砂壤土池塘。

(2)硬度和含鹽量的高低與土壤陽離子交換量有關[1]，土壤質地愈粘，腐殖質含量越高，土壤陽離子交換量也就愈大，一般砂質土1～2 cmol/kg(土壤交換性以鈣、鎂單位)交換量，而砂壤土7～8 cmol/kg交換量[1]。由于土壤毛細管作用，砂質土地下潛水上升作用強于砂壤土[1]，高礦化度的地下潛水上升到池塘底部，而砂質土土壤陽離子交換量又明顯低于砂壤土，砂質土池塘底質Ca2+、Mg2+、Na+、K+等陽離子積聚量會高于砂壤土池塘底質，造成砂質土池塘底質含鹽量高于砂壤土池塘底質。

(3)砂壤土保持、供給養分和保持水分能力均強于砂質土[1]，沉積在池底表層的殘餌、糞便等有機物易被砂壤土吸附，砂質土池塘土壤對養分吸附能力小，使砂壤土池塘底質有機物含量高于砂質土池塘，砂壤土池塘底質TP、TN含量高于砂質土池塘底質。

綜上所述，黃河三角洲地區不同土壤對池塘水體環境有一定的影響，砂壤土池塘水體生態環境明顯好于砂質土池塘。在淡水水源匱乏的黃河三角洲地區地區進行池塘養殖，水質調控尤為重要，由于砂質土池塘水質調控比較困難，因此生產中要根據水質情況定期施加沸石粉、光合細菌、微生態制劑等措施調控水質、改良底質，保持良好的養殖生態環境。

由于黃河三角洲地區具有廣闊的鹽堿地，土壤組成以砂質土為主，因此在進行開發基塘系統改造的同時選擇合理的土壤改良措施(如：摻入粘土、河泥、塘泥等，翻淤壓砂，施用腐熟的細質有機肥、泥炭，翻壓綠肥[1])改善砂質土的物理性狀，提高其保持、供給養分的能力，提高土壤對池塘水體生態環境的調節能力，將有利于水產養殖的健康發展。

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2009-05-14

山東省農業重大應用技術創新課題(2009);國家海洋公益性科研專項經費項目(200705008)

杜興華(1972-)，男，山東濟陽人，高級工程師，主要從事水產養殖與生態漁業研究.

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2010.01.009

S912

A

1673-1409(2010)01-S032-07