對蝦地膜精養池營養鹽的時空差異

摘要 [目的]研究兩口對蝦地膜精養池營養鹽的時空差異狀況。[方法]在兩口對蝦地膜精養池投放一定密度蝦苗，選取不同時間段和取樣點取水樣，檢測地膜精養池中營養鹽的時空差異變化。[結果]蝦池水質中磷酸鹽、硝酸氮、亞硝酸氮、氨氮含量的平均值分別為0.369、0.393、0.775、0.525 mg/L，均已經超過了富營養化的閾值，試驗過程中均呈持續上升趨勢，其中硝酸氮和氨氮到了后期有所緩和；整個養殖過程中，垂直方向上各水層的營養鹽差異不顯著，而在水平方向上部分區域的營養鹽則差異顯著（P<0.05），且各區域的營養鹽含量大小排列順序是C區>D區>B區>A區。[結論]該研究為科學調控水質、降低養殖過程中的自身污染提供理論指導。

關鍵詞 地膜池；仔蝦；營養鹽；時空差異

中圖分類號 S945.1 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）17-05487-06

Abstract [Objective] The research aimed to study the spatial and temporal differences of the nutrients in two film intensive cultivation shrimp ponds. [Method] In two film intensive cultivation shrimp ponds put a certain density shrimp，the water samples were selected in different time period and sampling point，the spatial and temporal differences of the nutrients were tested in film intensive cultivation shrimp ponds.[Result] The content of phosphate，nitrate nitrogen，nitrite nitrogen and ammonia nitrogen of water quality were 0.369，0.393，0.775，0.525 mg/L，which were more than the threshold of eutrophication and showed a continuing upward trend during the experiment， and nitrate nitrogen and ammonia nitrogen were eased in late culture period.In entire breeding process， the nutrients differences of each water layer were not significant in the vertical direction，while the nutrients in the part of region in the horizontal direction were significant （P<0.05）， and size of the order of the regional area were C > D > B > A .[Conclusion] The study provides the theoretical guidance for the regulation of water quality in science and reduce the own pollution of the breeding process.

Key words Film pools； Larvae； Nutrients； Spatial and temporal differences

自1998年對蝦地膜養殖模式在國內首次建立以來，目前已經得到了大面積的推廣，是我國目前最主要的養殖模式之一[1-4]。但由于此精養模式的養殖密度高，投入物多，對保持良好的水質造成很大壓力，特別是養殖后期，各項水質指標均很高甚至超標嚴重，對養殖對象造成極大傷害。同時，由于整個蝦池水質因子空間分布不均，常會引起對蝦偷死。目前，國內外已報道很多關于蝦池營養鹽等水體主要理化因子的研究[3-6]，但專門針對地膜對蝦養殖池營養鹽的時空差異研究較少。筆者研究地膜對蝦養殖池水體中營養鹽的時空差異，為科學調控水質、降低養殖過程中的自身污染、預防蝦病的發生以及減少對蝦偷死提供重要的理論指導和實踐意義。

1 材料與方法

1.1 蝦池概況

兩口地膜養殖池選自湛江國聯水產開發股份有限公司南三基地，編號為D1#和D2#。蝦池形狀為正方形，面積均為0.33 hm2，設有中央排污口。配備4臺1.5 kW的水車式增氧機，到養殖后期補加2臺1.5 kW潛水射流式增氧機，放養凡納濱對蝦蝦苗量為150萬尾/hm2。養殖過程投喂全價對蝦配合飼料，養殖期間蝦池的平均水深大約1.5 m。

1.2 樣品采集和營養鹽測定方法及數據處理

根據蝦池形狀，水平區域分為4個，分別為A、B、C、D。每個區設置4個采樣點，然后每個采樣點，根據水深情況，再平均分5個水層采樣，從上到下分別設為W1、W2、W3、W4、W5（表層和底層距離分別離水面和池底各為5 cm）（圖1）。試驗時間為2012年4月26日～7月16日。取樣時間為07：00，10 d一次，共采9次水樣。用2 L的鋼化玻璃采水器采集水樣，然后裝入潔凈的聚乙烯瓶，迅速帶回用0.45 μm濾膜抽濾處理，用于測定硝氮（NO3-N）（鋅鎘還原比色法）、亞硝氮（NO2-N）（萘乙二胺分光光度法）、氨氮（NH4+N）（納氏試劑法）、磷酸鹽（PO43-P）（磷鉬藍分光光度法）[7-8]。試驗數據用SPSS17.0統計軟件分析完成。

2 結果與分析

2.1 營養鹽質量濃度變化情況

整個養殖過程中，兩口蝦池水中的營養鹽質量濃度變化趨勢基本相同。

2.1.1

磷酸鹽。由圖2a可見，在前期兩口蝦池中磷酸鹽的質量濃度均保持平穩狀態，從養殖20 d開始，兩口蝦池磷酸鹽的含量逐漸上升，并在第9次采樣時達到最高值；D1#池磷酸鹽的質量濃度變化范圍為0.017～1.248 mg/L，平均為0.416 mg/L；D2#池磷酸鹽的質量濃度變化范圍為0.017～1.038 mg/L，平均為0.322 mg/L；兩口蝦池磷酸鹽平均含量為0.369 mg/L。

2.1.2

硝酸氮。由圖2b可見，在開始時D1#池比D2#池高，之后趨于一致；養殖40 d前，質量濃度較低，且變化比較平緩，之后開始升高，在50 d后驟然上升，在養殖70 d左右達最大值，隨后又有所回落。D1#池硝酸氮的質量濃度變化范圍為0.010～1.484 mg/L，平均值為0.410 mg/L；D2#池硝酸氮的質量濃度變化范圍為0.007～1.388 mg/L，平均值為0.376 mg/L；兩口蝦池硝酸氮平均含量為0.393 mg/L。

2.1.3

亞硝酸氮。由圖2c顯示，在開始時D1#池比D2#池高，之后趨于一致；在養殖50 d之前，亞硝酸氮的含量較低，變化平緩，之后驟然上升，并一直呈上升趨勢，到養殖80 d左右達最大值。D1#池亞硝酸氮的質量濃度變化范圍為0.005～2.758 mg/L，平均值為0.760 mg/L；D2#池亞硝酸氮質量濃度變化范圍為0.004～3.140 mg/L，平均值為0.789 mg/L；兩口蝦池亞硝酸氮平均含量為0.775 mg/L。

2.1.4

氨氮。由圖2d可見，養殖前30 d，氨氮含量較少，且變化平緩，之后逐漸上升，在50 d之后驟然升高，在養殖60 d左右達最大值，而隨后又迅速下降，在養殖結束前，變化趨于平穩。D1#池氨氮的質量濃度變化范圍為0.105～2.052 mg/L，平均值為0.512 mg/L；D2#池氨氮的質量濃度變化范圍為0.110～2.407 mg/L，平均值為0.539 mg/L；兩口蝦池氨氮平均含量為0.525 mg/L。

2.2.3

亞硝酸氮。

2.2.3.1

垂直變化。由表5可見，D1#池除在70 d時，W2與W3水層存在差異顯著（P<0.05）外，其他時間段各水層的亞硝酸含量均差異不顯著；D2#池除在10 d時，W3與W2、W5水層存在差異顯著（P<0.05），在70 d時，W1與W5水層存在差異顯著（P<0.05）外，其他時間段各水層的亞硝酸氮含量均差異不顯著。

2.2.3.2

水平變化。經分析，D1#池在各時間段中A、B、C、D區域中均有部分區域之間的亞硝酸氮含量存在顯著差異（P<0.05）；D2#池除了在30 d時，A、B、C、D區域之間的亞硝酸氮含量差異不顯著外，其余時間段中A、B、C、D區域中有部分區域之間存在顯著差異（P<0.05）；而整個養殖過程中，各區域的平均亞硝酸氮含量大小排列順序是C區>D區>B區>A區（表6）。

3 討論

3.1 磷酸鹽

磷酸鹽的質量濃度變化范圍為0.017～1.248 mg/L，平均值為0.369 mg/L，整個養殖過程含量呈逐漸上升趨勢。王小谷等研究表明淡水養蝦池磷含量113.6 μg/L，在該養殖中磷營養鹽隨季節變化始終較為平穩，其最大值出現在養殖初期[9]；查廣才認為低鹽度高產蝦池磷酸鹽含量為7.70 mg/L，整體水平高，后期有降低的趨勢[10]。與上述學者研究的結果相比，該試驗蝦池水中的磷酸鹽含量處于上述研究結果之間，但已遠遠超過鄒景忠等報道的營養鹽閾值標準（無機磷為45 μg/L）[11]。有研究指出，添加磷酸鹽可以提高大多數魚塘的魚類產量[12]。Lee等分析指出大多數天然水體對添加磷的反應是提高植物產量[13]。然而磷酸鹽過高，引發浮游生物大量增加，易導致水體惡化，引發疾病的發生；另外，養殖廢水排入到海中，容易引發赤潮的發生，造成生態破壞。整個養殖周期的磷酸鹽含量的變化趨勢與以上研究有所不同，這主要是養殖模式和養殖方式不同所致。該研究所用池塘均鋪地膜，且養殖過程中換水較少。蝦池水體中磷酸鹽空間上的分布，在垂直的方向上，在10和70 d時存在顯著差異（P<0.05），其他時間段各水層的磷酸鹽含量差異均不顯。這是由于增氧機攪動作用，使上下層的水進行交換，從而使磷酸鹽混合均勻。而在第10天出現差異的原因可能是養殖前期，增氧機開的過少，不能充分混合，70 d出現差異，主要原因可能是后期投入物較多，且投料不均所致。在水平方向上，除10 d時A、B、C、D區域之間的磷酸鹽含量無顯著差異外，其他時間段中有部分區域之間存在顯著差異（P<0.05），而整個養殖過程中，各區域的平均磷酸鹽含量大小排列順序是C區>D區>B區>A區。由于增氧機的作用，整個蝦池水體形成環流，但蝦池中間設中間排污口，且有一定的傾斜，易形成了磷酸鹽含量從外到內出現由大到小分布的情況。而C區>D區，可能是因為D區的磷酸鹽在排污時被排走了一些，因為每次取樣時都在排污之后。

3.2 硝酸氮

硝酸氮的變化范圍是0.007～1.484 mg/L，平均值為0.393 mg/L，變化趨勢前期平緩，后期急劇上高，之后有所緩和。與其他學者研究結果相比，孔謙研究發現單養池塘中硝酸氮的變化范圍是 0.176～1.680 mg/L，平均值為0.750 mg/L，硝酸氮的含量均比較高，且在后期表現為持續波動[14]；張才學等研究報道了工廠化集約模式與低鹽度養殖模式硝酸氮的含量接近0.3 mg/L，含量較高，其濃度波動式升高[15]；李奕雯等分析指出凡納濱對蝦海水高位池硝酸氮含量為0.016～3.251 mg/L，前期較低，之后一段時間稍有回落，后面又突然驟升至3.251 mg/L[16]；崔闊鵬研究表明硝酸氮具有明顯的規律性，在養殖中前期均保持較低水平，在養殖中期迅速升高并有一定的波動，在養殖后期變化平緩[17]。這與該試驗研究的硝酸氮含量均比較接近。但變化趨勢有所差異，雖然在養殖70 d前與以上學者研究結果相同，但之后又下降，這個可能是因為到了養殖后期，殘餌、有機碎屑和對蝦排泄物不斷增多，浮游生物密度過大，導致透明度小、溶解氧降低，在反硝化細菌等微生物作用下，還原硝酸鹽為亞硝酸氮，進一步釋放出分子態氮（N2）或一氧化二氮（N2O）。

3.3 亞硝酸氮

有研究報道了亞硝酸鹽的致毒機理，其毒性作用是由于NO2N進入血液后，將血紅蛋白分子的Fe2+氧化成為Fe3+，使之失去載氧能力，導致組織缺氧、神經麻痹、代謝紊亂甚至窒息死亡[18]。孫國銘等研究表明在水溫27 ℃、pH 8.15、鹽度20時，亞硝酸鹽對凡納濱對蝦的安全濃度為5.551 mg/L[19]。該試驗研究的亞硝酸氮質量濃度變化范圍為0.004～3.140 mg/L，平均為0.775 mg/L，均不超過安全濃度，不妨礙凡納濱對蝦的正常生長。該試驗中亞硝酸氮的含量前期較低，且變化平緩，之后躍增，并一直呈上升趨勢。而在開始時，D1#池比D2#池高，主要是因為D2#池肥水時間比D1#池早幾天的原因。李世凱等研究指出NO2N作為硝酸鹽和銨鹽還原與氧化過程的中間產物，其含量在水體中不穩定，池塘水中含量分別為0.005～1.820 mg/L，隨著養殖周期而呈上升趨勢[20]；齊明研究表明各蝦池水體中亞硝態氮質量濃度變化范圍為1.3～81.0 μg/L，平均值為33.0 μg/L，蝦池水體中的亞硝態氮含量均隨著養殖的進行呈持續上升趨勢[21]。該試驗結果與之相比，亞硝酸氮的含量偏高，這可能是因為養殖方式（放苗密度、換水頻率）不同的原因，該試驗過程換水較少。而變化趨勢基本相同，后期均呈持續上升態勢，主要是因為養殖后期有機物大量積累且長期不換水，透明度低，對蝦活動增強，導致水中溶氧減少，微生物的厭氧作用加強所致。

3.4 氨氮

有研究表明隨著氨氮水平升高，凡納濱對蝦免疫力明顯下降，對病原體的易感性提高，因此在養殖過程中，氨氮不應超過0.5 mg/L[22]。孫國銘等認為總氨氮對南美白對蝦的安全濃度為2.667 mg/L[19]。而該試驗研究氨氮的變化范圍是0.105～2.407 mg/L，平均為0.525 mg/L。氨氮含量雖然處于以上研究的中間，但還是偏大，不過該試驗過程中，對蝦生長并沒有受到影響。事實上，氨氮對生物生長的不良影響是由下列因素造成的：①由于鰓的損傷引起氧呼吸下降；②由于使用預備脫毒途徑引起額外的能量消耗；③干擾滲透壓調節；④各種組織的物理損傷[23]。氨氮變化趨勢的結果為前期含量較少，且變化平緩，中后期驟然升高，而隨后又迅速下降，在養殖結束前，變化趨于平穩。這與裴宇等的研究結果[24]一致。因為養殖前期，投入物較少，氨氮的含量較低，隨著養殖時間的推移，殘餌、排泄廢物和有機碎屑不斷積累，養殖池內生物量逐漸增大，Chin等研究指出池塘中氨氮的主要來源是甲殼類的直接分泌[25]，導致氨氮的含量不斷增大。而之后迅速下降，可能是因為人工加水，也可能是浮游植物群落優勢種發生改變，即偏愛氨氮作為營養的藻類大量繁殖所致。

硝酸氮、亞硝酸氮、氨氮3種營養鹽的含量在蝦池水體中空間分布相同。在垂直方向上，3種物質的含量差異不顯著；在水平方向上，3種物質的含量差異顯著（P<0.05），各區域的平均含量大小排列順序一樣，均是C區>D區>B區>A區。至于在垂直方向上，3種物質含量在前期或后期的個別時間段出現差異顯著，以及在水平方向上，在前期或后期的個別時間段出現差異不顯著的原因與磷酸鹽的情況一致。

由硝酸氮、亞硝酸氮、氨氮組成的無機氮，在整個試驗過程中以氨氮為主要形式。無機氮的平均值為1.693 mg/L。根據鄒景忠等富營養化閾值標準（無機氮為 200～300 μg/L）[11]，無機氮的含量已經遠超了營養鹽的閾值，達到了富營養化狀態。但在這樣水體進行3個月的養殖生產，并沒有對養殖對蝦造成明顯的危害。生產實踐中，在養殖中后期，蝦池水體經常呈現富營養化狀態[26]。但如果能夠采取合理的生產管理措施（如添加適當的微生物制劑，以控制營養鹽；合理地使用增氧機，保證水體處于富氧狀態；施放水體pH調節劑；適當的換水等），仍能使對蝦養殖生產得以順利進行。

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