草魚、鰱魚和凡納濱對蝦多元化養殖系統結構優化的研究*

張振東,王 芳**,董雙林,高勤峰,張美昭,宋 頎,張建東

(1.中國海洋大學,山東青島266003;2.山東省淡水水產研究所,山東濟南250117)

草魚、鰱魚和凡納濱對蝦多元化養殖系統結構優化的研究*

張振東1,王 芳1**,董雙林1,高勤峰1,張美昭1,宋 頎1,張建東2

(1.中國海洋大學,山東青島266003;2.山東省淡水水產研究所,山東濟南250117)

采用陸基圍隔實驗法,開展了草魚(Ctenopharyngodon idellus)、鰱魚(H ypophthalmichthysmolitrix)和凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei)三元混養結構優化的初步研究。實驗于2009年5～10月進行,每月定期采樣,分別測定了各混養系統水質和底質的變化、養殖生物的成活率和養殖產量,分析了各混養系統的飼料轉化效率、氮磷利用率及產出投入比。實驗結果初步表明,草魚放養密度為0.77尾/m2時,既可以保證出池規格(>1 100 g/尾)又不影響收獲產量(>8 400 kg/hm2),同時飼料轉化效率(>52%)及氮磷利用率(N>30%,P>14%)也較高;鰱魚放養密度為0.23尾/m2或0.45尾/m2,可以起到調節水質的作用;對蝦放養密度越大(48.9尾/m2),底質被污染程度越小。在本實驗條件下,最佳的混養模式:草魚與鰱魚混養比例為草魚0.77尾/m2鰱魚0.45尾/m2;草魚、鰱魚和對蝦混養比例為草魚0.77尾/m2鰱魚0.23尾/m2凡納濱對蝦16.3尾/m2。

草魚;鰱魚;凡納濱對蝦;混養;結構優化

淡水池塘養殖在我國淡水養殖中占有重要的地位。盡管養殖面積和產量連年增加,但是大部分經營過于粗放,對資源環境造成了一定的影響。草魚是我國主要淡水養殖品種之一。由于出血病、爛鰓病、赤皮病和腸炎病一直沒有完全被解決,一定程度上影響了草魚規模化養殖業的發展。近年來隨著淡化養殖凡納濱對蝦技術的不斷成熟,凡納濱對蝦逐漸成為我國淡水池塘調整養殖結構,優化養殖品種,提高經濟效益的優良蝦類品種。近幾年,我國珠三角、廣西、湖南和江西地區淡水養殖凡納濱對蝦已經有相當規模[1],東北地區的養殖也初見成效[2]。

多種類混養具有生態平衡、物種共生和多層次利用物質的特點,一直都是人們關注的焦點。魚蝦混養模式中魚蝦可以協同抗病,放養適當比例的濾食性魚類可以優化水環境[3-5];蝦還可以降低系統對底質的污染程度[6];而且系統中餌料利用率高、產量大、經濟效益好[7-10]。研究表明不同種生物按不同的比例混養對環境、產量及收益均產生不同的影響[11-14],所以開展養殖結構優化的研究對于淡水池塘養殖業的發展具有重要的推動作用。

本實驗以草魚為主要養殖品種,搭養了鰱魚和凡納濱對蝦,設置了不同的放養比例。通過比較不同養殖模式池塘水質、底質、養殖產量和經濟效益等,初步建立草魚為主的混養模式,以期為我國淡水池塘養殖結構的調整提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 實驗池塘與圍隔

實驗在山東省淡水水產研究所進行。圍隔建于面積0.27 hm2(90 m×30 m)、平均水深1.5 m的淡水池塘中,每個面積為64 m2(8 m×8 m),共21個圍隔用于實驗,圍隔結構參見文獻[15]。每個圍隔中間設充氣石4個,通過塑料管與池塘岸邊1個2kW的充氣泵連通,連續充氣。

1.2 實驗材料

實驗用草魚和鰱魚苗由山東省淡水水產研究所提供。凡納濱對蝦淡化苗購于山東東營。

1.3 實驗設計

草魚設4個放養水平,分別為0.95、0.77、0.58、0.38尾/m2;鰱魚設3個放養水平,分別為0.69、0.45、0.23尾/m2;凡納濱對蝦設3個放養水平,分別為48.9、32.6、16.3尾/m2,實驗以0.95尾/m2單養草魚組為對照組,每個處理3個重復。具體放養規格及情況見表1。

草魚和鰱魚苗于2009年5月14日放入圍隔中,凡納濱淡化蝦苗暫養并進一步淡化1周后于2009年6月18日放入圍隔中。收獲時間為2009年10月18日。

表1 不同處理組放養情況Table 1 Stocking performance in different treatments

1.4 養殖管理

實驗中投喂“海大牌”草魚膨化配合飼料(福建省漳州市)。每天分別于08··00、10··00、13··00和16··00投喂。日投餌量為草魚生物量的2%～3%,草魚生物量根據每個月的采樣魚體的平均規格及草魚的實際存活數目而確定。

溫度每日09··00及16··00觀測,p H(p H計)、溶解氧(YSI野外溶氧儀)、透明度(透明度盤)每周一09··00～10··00測量。整個實驗期間不換水,只根據需要補充因滲漏、蒸發及采樣而丟失的水。

1.5 樣品的采集與測定

每個圍隔設置4個采樣點。每月中旬從圍隔4個采樣點采集表層30 cm水樣5 L,混勻后用于水質分析。水體總堿度、總硬度、COD、總氨氮、硝酸氮、亞硝酸氮、磷酸跟離子、總氮、總磷均按海洋調查規范[16]中的方法測定;Chl a采用丙酮萃取法測定[17]。另外,采集底泥上層5 cm泥樣,混勻、60℃烘干、粉碎研磨、經100目篩絹過濾后用元素分析儀(Vario ELⅢ德國)測定TC和TN。TP的測定方法參見文獻[18]。

放養和收獲時,記錄每個圍隔各種生物的數量、規格、總質量;另外取生物樣本測定TC、TN和TP(方法同上)。

1.6 數據計算與分析處理

成活率=收獲數/放養數×100%;

相對增質量倍數=(收獲個體平均體質量-放養個體平均體質量)/放養個體平均體質量;

飼料轉化效率=草魚凈收獲量/投喂飼料質量×100%;

N或P利用率=養殖生物凈產量的N或P含量/施入的N或P總量×100%[19];

底泥N、P綜合相對污染指數A=C/4.2×10-7C為2種污染物的實測濃度值的乘積[6]。

使用軟件SPSS15.0對所得數據進行分析。進行方差分析(ANOVA)和Duncan檢驗,以P<0.05作為差異顯著性水平。

2 結果

2.1 養殖期間的水質變化

整個養殖過程中水溫變化范圍為17～34℃,平均水溫26℃;水體pH值變化范圍為7.00～8.42(見表2),p H值在5月中旬、6月初和7月中旬分別出現3次下降。水體溶解氧變化范圍為2.38～10.71 mg/L,隨著養殖時間的延長,水體溶解氧含量逐漸下降,養殖結束時各組水體溶解氧值顯著低于初始值。水體透明度G和GL組顯著低于GS、GSL 2、GSL 3和GSL 4組。水體總氨氮含量GSL 3組顯著高于GL組,其它組間差異不顯著,GSL 3組結束值顯著高于初始值。水體總堿度、總硬度、硝酸氮含量、亞硝酸氮含量、磷酸根離子含量各組間差異不顯著。水體Chl a含量G和GL組顯著高于GSL 3和GSL4組,其它組間差異不顯著,G和GL組結束值顯著高于初始值。

2.2 養殖期間的底質變化

養殖過程中隨著月份的增加各組底泥中總碳、總氮和總磷含量逐漸積累(見圖1),各組結束值顯著高于初始值。養殖結束時,底泥總碳含量GSL 2、GSL 4

表2 養殖過程中的水質參數Table 2 Water quality parameters during the cultivation period

圖1 養殖過程中底泥總碳、總氮和總磷含量變化Fig.1 Variation in total carbon(TC),total nitrogen(TN)and total phosphorus(TP)in sediments during the cultivation period

表3 底泥N、P綜合相對污染指數、飼料轉化效率及產出投入比Table 3 TC/TN,N and Psynthetical relative pollution index in sediments,feed conversion efficiency and output-input ratio

2.3 收獲情況

收獲時,草魚平均體重、成活率、相對增重率各組間差異均不顯著,但是GSL2組草魚成活率最低(88.3%)。草魚產量GSL2和GSL4組顯著低于G、GS和GSL1組,GSL3組顯著低于G組,GL組與其它組間差異不顯著(見表4)。鰱魚成活率較高(93.2%～100.0%),成活率和相對增重率各組間差異不顯著;平均體質量GSL1和GSL2組顯著高于GSL3和GSL4組,GS組和其它組間差異不顯著。鰱魚產量GS組顯著高于GSL1、GSL2組,顯著低于GSL3組,與GSL4組差異不顯著。凡納濱對蝦成活率最低(8.9%～21.4%),GSL4組顯著高于其它組,GL組顯著低于GSL2和GSL4組。對蝦產量GSL2和GSL4組顯著高于其它組。總產量GS組顯著高于GL和GSL2組,其它組間差異不顯著(見圖2)。

表4 養殖結束時的收獲情況Table 4 Harvest performance after cultivation

圖2 養殖結束時的總產量Fig.2 Gross yield after cultivation

2.4 氮磷利用率和產出投入比

養殖結束后養殖生物的氮利用率,GSL3顯著高于G、GL和GSL 2組,GL組顯著低于GS、GSL1、GSL3和GSL 4組,其它組間差異不顯著(見圖3)。養殖結束后養殖生物的磷利用率GSL 3組顯著高于GSL2組,其它各組間差異不顯著。飼料轉化效率GS組顯著高于GSL2組,其它組間差異不顯著。投入產出比,各組間差異不顯著;GS組最大,GL和GSL 2組值小于1(見表3)。

圖3 氮磷利用率Fig.3 U tilization ratio of N and P

3 討論

3.1 養殖期間的水質分析

本實驗混養系統中的生物在生態位上互補,減少了對空間資源和溶解氧的直接競爭;加上鰱魚濾食小型浮游植物[20],蝦攝食有機碎屑,使整個養殖過程中大部分水質指標都適合淡水池塘理科魚類養殖[21-22]。水體總堿度和總硬度與養殖使用的淡水資源(地下水)相關,3次p H值顯著下降可以歸因于降雨。而隨生物量的增多,圍隔內壁附著好氧生物的增多及殘餌碎屑在水中被氧化分解消耗大量氧氣,是導致養殖過程中水體溶解氧呈下降趨勢的主要原因。另外實驗中GSL3組較高的總氨氮值幾乎超過淡水魚類可以忍受的5 mg/L的水平[23],這可能與放養密度較大有關。本實驗中各組魚類成活率雖未表現出顯著性差異但是導致高低不同的原因可能與溶解氧水平及氨氮值有關系。當環境中的溶解氧較低或者氨氮值較高時,魚類可能會因自身免疫力降低而發生病害,這一點在個體之間可能也存在一定的差異性。

胡輝等曾報道用葉綠素a的含量來預報赤潮或水華,指出1992年湖北漢江下游發生水華時的Chl a濃度高達4 500μg/L[24]。本實驗中G和GL組無鰱魚對水質的調控作用在養殖過程中藻類增長速度快,導致Chl a濃度最高達到352μg/L,超出湖泊Chl a年均值范圍0.7～240μg/L[25],這也可以表明鰱魚在混養中的重要作用。

3.2 養殖期間的底質分析

底泥是魚塘物質和能量的倉庫,通過滯留水體中的磷或自身釋磷的不同趨向來影響水體的營養程度和生產力[26]。本實驗對TC、TN、TP及TC/TN的研究結果與Green[27]、劉國才[28]、周演根[7]的研究結果一致。證實了養魚池塘表層5cm底質中TC、TN、TP會逐漸積累,且TC的積累速度可能慢于TN的積累速度。此外,據蔡金傍等[29]報道TC/TN>14表明主要的沉降是由于外源性物質造成的,由于本實驗嚴格控制了投餌量,所以造成TC/TN>14的原因可能是所選用的養殖池塘以前是育苗塘,淤泥積累過多,清塘不徹底。

養殖過程中殘餌、生物排泄物、浮游動植物殘體等經沉積作用而逐漸富集于底泥,最終造成底泥受到嚴重污染。本實驗通過對底泥N、P綜合相對污染指數的研究發現,放蝦組均低于不放蝦組,且當蝦苗放養密度為48.9尾/m2時效果顯著。可能的原因一方面是凡納濱對蝦攝食水體或底泥中的有機碎屑,加速系統中有機物質的代謝及轉化過程;另一方面對蝦對底質的擾動作用通常可強化底泥中有機物質的再懸浮,從而減少其在底泥中的積累。

3.3 凡納濱對蝦成活率分析

本實驗中凡納濱對蝦成活率(8.9%～21.4%)低的主要原因可能有以下幾點:1)購買的蝦苗(1 cm)體質弱,入池正值雨季,由于不適應環境的突變而死亡;2)本實驗并未對對蝦進行專門投喂,其食物來源是否豐富到足以滿足其種群需要,不致使其種內競爭尚需深入研究;3)蝦作為配養種,放養規格太小(1 cm),在生長初期很難逃脫魚類的捕食。因此優化養魚為主的魚蝦混養模式,有效提高對蝦的成活率是1個待解決的關鍵問題。擬解決的措施:放養體質強、規格較大(2 cm以上)的蝦苗或者小蝦苗單獨圈養到一定規格后再混養。

3.4 本實驗中較為優化的混養模式分析

本實驗受膨化飼料(3 900元/t)昂貴、養殖周期短、凡納濱對蝦成活率低3方面因素的制約造成了產出投入比不高且各組差異不顯著。從投入品的利用情況(氮磷利用率)來看,草魚成活率是1個限制因子,較低的成活率表現為較低的利用率;另外從混養模式分析,發現混養鰱魚可以提高利用率,且一定程度內混養鰱魚越多利用率也越高。綜合考慮發現:G和GL組水華傾向嚴重;GSL 3組總氨氮含量過高而草魚產量一般(<6 700 kg/hm2);GSL 2和GSL4組草魚產量(<5 400 kg/hm2)很低;GS和GSL 1組可以保證草魚的出池規格(>1 100 g/尾)和產量(>8 400 kg/hm2),同時草魚飼料轉化效率(>52%)較高,系統氮磷利用率(N>30%,P>14%)較高,且放養0.45尾/m2或0.23尾/m2的鰱魚可起到調節水質的作用并使出池規格(>575 g/尾)較理想,另外放養16.3尾/m2的凡納濱對蝦也能減輕對底質的污染。本實驗中較優的GS和GSL1組草魚和鰱魚的產量比分別為78∶22和83∶17這也肯定了農業部推出的80··20的混養模式[30]。這些結論對進一步優化草魚、鰱魚和凡納濱對蝦多元混養模式提供了依據。

[1] 張才學,勞贊,廖寶嬌,等.珠海地區凡納濱對蝦淡水養殖池浮游植物群落的演替[J].湛江海洋大學學報,2006,26(4):35-41.

[2] 孫闖,李長江,趙葉明,等.北方淡水養殖南美白對蝦試驗[J].現代漁業信息,2005,20(6):17-21.

[3] Kadir A,Wahab M A,M ilstein A,et al.Effectsof silver carp and the small indigenous fish mola Amblypharyngodonmola and punti Puntius sopho re on fish polyculture production[J].Aquaculture,2007,273:520-531.

[4] 王吉橋,李德尚,董雙林,等.鱸、中國對蝦一羅非魚混養的實驗研究[J].中國水產科學,2000,7(4):37-41.

[5] 田相利,李德尚,董雙林,等.對蝦、羅非魚一縊蟶封閉式綜合養殖的水質研究[J].應用生態學報,2001,12(2):287-292.

[6] 周演根.三疣梭子蟹多元化養殖技術的研究[D].青島:中國海洋大學水產學院,2009.

[7] Jana T K,Banerjee R D,Jana B B.Responses of some bio-geochemical cycling bacteria and their activities to management p rotocols under polyculture with Indian major carps and freshwater giant p raw n[J].Aquaculture,2007,264(1-4,6):184-196.

[8] Matei D.Intensive polyculture of common carp,Cyprinus carpio L.,silver carp,H ypophthalm ichthysmolitrix(Val.)and black buffalo,Ictiobus niger(Raf.)[J].Aquaculture,1987,65(2):119-125.

[9] Malecha SR,Buck D H,Baur RJ,et al.Polycultureof the freshwater p raw n,Macrobrachium rosenbergii,Chinese and common carps in ponds enriched with swine manure:I.Initial trials[J].Aquaculture,1981,25(2-3):101-116.

[10] Dan C,Ziva R.The production of the freshwater p raw n M acrobrachium rosenbergii in Israel:III.Density effect of all-male Tilapia hybrids on prawn yeild characters in polyculture[J].Aquaculture,1983,35:57-71.

[11] Joykrushna J,Pratap CD,Samarjit K,et al.Olive barb,Puntius sarana(Hamilton)isa potential candidate species for introduction into the grow-out carp polyculture system[J].Aquaculture,2008,280:154-157.

[12] Frei M,Razzak M A,Hossain M M,et al.Performance of common carp,Cyprinus carpio L.and Nile tilapia,Oreochrom is niloticus(L.)in integrated rice–fish culture in Bangladesh[J].Aquaculture,2007,262:250-259.

[13] Rahman M M,Leopold A J,Nagelkerke,et al.Relationships among water quality,food resources,fish diet and fish grow th in polyculture ponds:A multivariate app roach[J].Aquaculture,2008,275:108-115.

[14] Rahman M M,Verdegem M C J,Nagelkerke L A J,et al.Grow th,production and food preference of rohu Labeo rohita(H.)in monoculture and in polyculture with common carp Cyprinus carpio(L.)under fed and non-fed ponds[J].Aquaculture,2006,257:359-372.

[15] 李德尚,楊紅生,王吉橋,等.一種池塘陸基實驗圍隔[J].青島海洋大學學報,1998,28(2):199-204.

[16] 國家質量技術監督局.海水分析.海洋監測規范[S].北京:中國標準出版社,1998,142-143,150-162.

[17] 趙辛.葉綠素a測定方法改進的探討[J].福建分析測試,2007,16(1):31-32.

[18] 扈傳昱,王正方,呂海燕.海水和海洋沉積物中總磷的測定[J].海洋環境科學,1999,18(3):49-52.

[19] 田相利,王吉橋,李德尚,等.海水池塘中國對蝦與羅非魚施肥混養的實驗研究[J].應用生態學報,1997,8(6):628-632.

[20] Karol O.Comparison of the usefulness of the silver carp and the bighead carp as additional fish in carp ponds[J].Aquaculture,1981,25(2-3):223-233.

[21] Jena J K,Ayyappan.Comparative evaluation production performance in varied cropping patterns of carp polyculture systems[J].Aquaculture,2002,207:49-64.

[22] Sahu,Jena P K.Production performance of Labeo calbasu(Hamilton)in polyculture with three Indian major carps Catla catla(Hamilton),Labeo rohita(Hamilton)and Cirrhinus mrigala(Hamilton)with p rovision of fertilizers,feed and periphytic substrate as varied inputs[J].Aquaculture,2007,262:333-339.

[23] 張進鳳,李瑞偉,劉杰鳳,等.淡水養殖水體氨氮積累危害及生物控制的研究現狀[J].河北漁業,2009,186:41-44.

[24] 胡輝,謝靜.葉綠素a在監視赤潮和評價水環境中的應用[J].環境監測管理與技術,2001,13(5):43-44.

[25] 王立前,張榆霞.云南省重點湖庫水體透明度和葉綠素a建議控制指標的探討[J].湖泊科學,2006,18(1):86-90.

[26] 濮培民,王國祥,胡春華,等.底泥疏浚能控制湖泊富營養化嗎[J].湖泊科學,2000,12(3):269-279.

[27] Green B W,PhelPs R P,A lvararenga H R.The effete of manures and chemical fertilizers on the Production of Oreochromis niloticus in earthen Ponds[J].Aquaculture,1989,76:37-42.

[28] 劉國才.蝦池生態系各有機碳庫的儲量[J].生態科學,2000,20(6):1056-1060.

[29] 蔡金傍,李文奇,劉娜,等.洋河水庫底泥污染特性研究[J].農業環境科學學報,2007,26(3):886-893.

[30] 黑龍江水產技術推廣站.農業部“十五”重點推廣水產技術項目淡水池塘80:20[J].養魚技術,中國水產,2002,9:36-40.

A Preliminary Study on Structural Optimization in Polycultural Systems of Ctenopharyngodon idellus with Hypophthalmichthys molitrix and Litopenaeus vannamei

ZHANG Zhen-Dong1,WANG Fang1,DONG Shuang-Lin1,GAO Qin-Feng1,ZHANGM ei-Zhao1,SONG Qi1,ZHANG Jian-Dong2
(1.Ocean University of China,Qingdao 266003,China;2.Fresh Water Fishery Research Institute of Shandong Province,Jinan 250117,China)

The prelim inary study on structural op timization of tri-species polyculture system s,w hich included grass carp,silver carp and L itopenaeus vannamei,was conducted by enclosure-experimental method.Since M ay 2009,the variation in w ater quality and sediments w as measured by samp ling monthly.Besides,survival ratio and yield of cultured species,feed conversion efficiency,utilization ratio of N and Pand output-input ratio in different polyculture systems weren’t carried out until October.The results indicated that not only harvest individual weight(>1 100 g/ind)was qualified,but also yield of grass carps(>8 400 kg/ha)was satisfying,as the density of grass carps stocked w as 0.77 ind/m2.Meanwhile,feed conversion efficiency(>52%)and utilization ratio of N and P in the system(N>30%,P>14%)were higher than others.When the density of silver carps stocked was 0.23 or 0.45 ind/m2,water quality could be imp roved.In addition,higher density(48.9 ind/m2)of the shrimps stocked led to lower sediment pollution level and higher suvival ratio of Litopenaeus vanname.Under the circum stance of this experiment,the optimal polyculture modes included grass carp 0.77 ind/m2,silver carp 0.45 ind/m2in twi-species polyculture,and grass carp 0.77 ind/m2,silver carp 0.23 ind/m2,Litopenaeus vannamei 16.3 ind/m2in tri-species polyculture.

grass carp;silver carp;Litopenaeus vannamei;polyculture;structural optimization

S917

A

1672-5174(2011)7/8-060-07

國家重點基礎研究發展規劃項目(2009CB118706)資助

2010-08-17;

2010-11-23

張振東(1985-),男,碩士生。E-mail:zhdfxn568@126.com

**通訊作者:E-mail:wangfang249@ouc.edu.cn

責任編輯 王 莉