凡納濱對蝦封閉式養殖池塘水體氨氮、亞硝氮、硝氮變化規律及消減措施

劉健，侯冬偉，曾燊正，鐘志偉，高杰鋒，翁少萍,，方偉，張志，何建國,，黃志堅

(1. 廣東省南海資源與環境重點實驗室∥中山大學海洋科學學院，廣東 廣州510006；2. 中山大學生命科學學院，廣東 廣州510275；3. 廣東省水生動物疫病預防控制中心，廣東 廣州510220)

凡納濱對蝦封閉式養殖池塘水體氨氮、亞硝氮、硝氮變化規律及消減措施

劉健1，侯冬偉1，曾燊正1，鐘志偉2，高杰鋒2，翁少萍1,2，
方偉3，張志3，何建國1,2，黃志堅1

(1. 廣東省南海資源與環境重點實驗室∥中山大學海洋科學學院，廣東 廣州510006；2. 中山大學生命科學學院，廣東 廣州510275；3. 廣東省水生動物疫病預防控制中心，廣東 廣州510220)

凡納濱對蝦是全球主要養殖對蝦品種，近年來肝胰腺壞死綜合癥(hepatopancreas necrosis syndrome, HPNS)造成的損失嚴重，HPNS的發生與水體理化因子和條件致病菌有一定的相關性。2015年，選取廣東省電白地區1個凡納濱對蝦養殖場43個蝦塘進行氨氮、亞硝氮、硝氮的監測。結果顯示：對蝦養殖第1-22天內，氨氮質量濃度在0.01～0.30 mg·L-1的范圍內波動，而亞硝氮低于0.01 mg·L-1，硝氮在0.01～0.60 mg·L-1的范圍內波動，氨氮與硝氮的變化趨勢相似。養殖第22-72天期間內，氨氮質量濃度波動幅度增大，處于0.30～1.50 mg·L-1，有逐步升高趨勢；亞硝氮和硝氮質量濃度同步緩慢升高，在0.01～0.80 mg·L-1之間波動，處于平穩升高狀態。養殖第72天后，三氮均處于0.60～1.50 mg·L-1的高水平波動狀態，且質量濃度不斷升高。從氨氮和亞硝氮兩者波動和升高趨勢來說，氨氮大幅波動變化比亞硝氮提前大約26 d。在養殖過程中選取5個塘分別檢測肥水和添加沸石粉前后的氨氮變化，施用肥料1 d后氨氮平均降低19.50%，2 d后降低37.54%；施用沸石粉后在4 d內氨氮分別平均降低47.62%，23.34%，60.73%和76.58%。對5個塘投料量和水體三氮平均值的相關性分析顯示，投料量與水體氨氮、亞硝氮和硝氮均有極顯著的正相關關系(P<0.01)。結果表明，氨氮是凡納濱對蝦封閉養殖中期和晚期(約第20-95天)的限制性因子，且在養殖中期受氣候等因子影響波動大，表現出劇烈的震蕩特征，成為養殖環境容納量主要限制因子；亞硝氮是養殖中期尤其晚期的限制性因子。

凡納濱對蝦；氨氮；亞硝氮；硝氮

凡納濱對蝦是世界養殖產量最高的對蝦種類[1]。但近幾年，由于對蝦肝胰腺壞死綜合癥(hepatopancreas necrosis syndrome，HPNS)[2]、早期死亡綜合癥(early mortality syndrome，EMS)[3-5]或急性肝胰腺壞死綜合癥(acute hepatopancreas necrosis syndrome，AHPNS)[6-7]的爆發流行，對蝦養殖產業損失嚴重[8-9]。對蝦發病原因復雜，國內外研究主要集中在水質、病原、有毒有害藻類等[2,10-13]。

養殖水環境與HPNS的發生關系密切[13-14]，蝦塘水環境中的氨氮、亞硝氮、硝氮的檢測對整個養殖是至關重要的，尤其是氨氮和亞硝氮，它們對凡納濱對蝦都有毒害作用，且在整個養殖過程的不同階段都呈現不同的變化趨勢[15-17]。當對蝦養殖生態系統平衡被打破時，呈現氨氮脅迫，對蝦處于亞健康狀態，易導致對蝦發病[2]。目前國內外研究主要集中在室內水族箱環境氨氮和亞硝氮對凡納濱對蝦的毒理性研究及室外養殖池塘發病前后水質的監測，但對室外養殖池塘全程跟蹤檢測氨氮和亞硝氮等指標的動態變化報道較少[18-20]。因此全程跟蹤檢測凡納濱對蝦養殖水體中的氨氮、亞硝氮等化學指標的動態變化，了解整個養殖過程的不同階段各水體指標的波動范圍，進而進行合理有效的調控，有重要指導意義。

本文選取廣東省電白地區某凡納濱對蝦養殖場43個蝦塘，進行養殖全程水體氨氮、亞硝氮和硝氮的檢測，并通過對池塘施用肥料和沸石粉調控氨氮進行研究，為實際生產中對養殖池塘環境進行科學有效的調控提供依據。

1 材料方法

1.1 采樣蝦池情況

在廣東省茂名市電白縣廣東冠利海洋生物養殖有限公司養殖場，選取43個凡納濱對蝦養殖池塘開展研究。43個蝦塘面積為0.27～0.51 hm2，水深1.2～1.5 m，放苗密度60萬尾/hm2。

1.2 養殖管理

43個養殖池塘均采取相同的養殖管理模式，每日分別在7:00、12:00、18:00投料，根據天氣、對蝦攝食、蛻殼等相關情況適當調節。養殖過程不換水，根據情況適量加入肥水產品(氨基酸肥料(7.5～12 kg·hm2))、沸石粉(300 kg·hm2)、益生菌和增氧劑等制品。記錄養殖過程中的天氣情況和對蝦狀態。

1.3 樣品的采集與分析

分別在43個蝦塘池塘邊和中央附近設水樣采集點，每天上午采集水樣一次，每個取樣點取上層(距離水面20 cm)水樣。2015年7月1日開始投放蝦苗(0.7 cm)至10月3日結束實驗。實驗全程95 d，連續監測水體氨氮、亞硝氮、硝氮等理化因子。

43個池塘水樣帶回實驗室當天測定，過濾所取水樣中的顆粒物，取濾液用全自動間斷化學分析儀CleverChem 200(DeChem-Tech，德國)進行檢測，參照中華人民共和國國家標準《漁業水質標準》[21]規定的測定氨氮、亞硝氮和硝氮的國家標準方法進行分析。

1.4 數據處理

數據用EXCEL和SPSS16.0統計軟件進行統計處理，采用單因子方差分析(ANOVA)，以P<0.05為差異顯著水平，P<0.01為差異極顯著水平。

2 結 果

2.1 封閉式蝦塘中氨氮、亞硝氮、硝氮質量濃度的變化趨勢

總體來看，氨氮在整個養殖過程中都在波動中升高。前22 d，氨氮低； 第23天后，氨氮持續升高，且波動大；第48天以后，硝氮和亞硝氮開始持續升高。相較于亞硝氮來說，氨氮升高的時間要提前大約26 d。

43口蝦塘養殖期氨氮、亞硝氮和硝氮平均值(圖1)顯示，在養殖前22 d(養殖早期)，氨氮出現第一次升高，但整體平均低于0.30 mg·L-1(除第14天達到0.37 mg·L-1)，在第14天之后緩慢降低，直到氨氮低于0.01 mg·L-1；亞硝氮并未出現波動，一直低于0.01 mg·L-1；而硝氮與氨氮的變化趨勢相似，都是先升后降，硝氮質量濃度在0.01～0.60 mg·L-1之間。

養殖第23-42天的20 d時間里，氨氮波動范圍0.33～0.60 mg·L-1，亞硝氮和硝氮在0.20 mg·L-1以下，并未出現波動。在養殖第43-72天間，氨氮出現2次劇烈的波動，第1次波動在養殖第43-55天，最高達1.21 mg·L-1，此時硝氮和亞硝

氮也出現相同升高趨勢；第2次波動是在第56-72天，最高達1.50 mg·L-1。養殖第23-72天的50 d時間里(養殖中期)，主要特點為氨氮處于大幅波動中，且隨養殖時間而波動加劇，一直處于中高端波動(0.30～1.50 mg·L-1)，亞硝氮和硝氮也在本養殖階段逐漸升高。

養殖第72天(養殖晚期)后，氨氮出現持續增高趨勢，且一直維持在較高水平，即一直處于高端波動的狀態(0.60～1.50 mg·L-1)；亞硝氮和硝氮急劇升高，在0.60～1.50 mg·L-1之間波動，并且在此時硝氮高于氨氮和亞硝氮。在本時期，三者變化趨勢相似且都在高端波動中升高。

由此可見，氨氮是封閉式對蝦養殖模式環境容納量的主要限制因子，且在養殖20多天后開始脅迫限制作用，這可能是近年來養殖對蝦單位面積產量下降和養殖時間縮短的原因之一。

2.2 投料量與蝦塘三氮質量濃度的相關性分析

選取5口蝦塘(503#、602#、604#、507#、2#)，進行投料量與三氮質量濃度統計學分析，結果表明投料量與水體氨氮、亞硝氮和硝氮均有極顯著的正相關關系(P<0.01)(表1)。5口蝦塘的飼料投喂量隨養殖時間而增加，而三氮也是在養殖前22 d(養殖前期)較低，氨氮平均為0.13 mg·L-1，亞硝氮平均為0.02 mg·L-1，硝氮平均為0.24 mg·L-1。養殖到第50天(養殖中期)左右，三氮在波動中升高，氨氮平均為0.54 mg·L-1，亞硝氮平均為0.21 mg·L-1，硝氮平均為0.30 mg·L-1；本時期三氮分別是養殖前期的4.2倍、10.5倍、1.3倍。養殖第72天(養殖晚期)后，三氮明顯高于前中期，氨氮平均達到0.76 mg·L-1，亞硝氮平均達到0.91 mg·L-1，硝氮平均達到1.34 mg·L-1，分別是養殖前期的5.8倍、45.5倍、5.6倍。綜上所述，隨投料量的增加，氨氮、亞硝氮、硝氮質量濃度逐漸升高(圖2)。

表1 5口池塘飼料投喂量和水體三氮的關系1)**表示P<0.01(極顯著線性相關性)Table1 Relationship between feed amount and ammonia-N, nitrite-N, nitrate-N in 5 ponds

圖1 三氮均值隨養殖時間的變化Fig.1 Variation of the average value of ammonia-N, nitrite-N and nitrate-N during the culture period

圖2 5口塘投料量與三氮平均值隨養殖時間的變化Fig.2 Variation of the feed amount and average value of ammonia-N, nitrite-N, nitrate-N in 5 ponds during culture period

2.3 施肥料前后氨氮的變化

選取養殖過程中正常投料的5口塘(503#、602#、604#、507#、2#)，測定施肥料前后水體氨氮變化(圖3)，肥水后氨氮在2 d內有明顯下降。施肥料水前5口塘氨氮平均為2.77 mg·L-1。肥水后1 d平均值為2.23 mg·L-1，平均降低了19.50%，最高降低30.06%，最低降低6.91%；肥水后2 d平均值為1.73 mg·L-1，平均降低了37.54%，最高降低52.33%，最低降低28.80%。整體看來，肥水后水體氨氮在2 d內呈現不同程度的降低。

圖3 5口塘肥水前后氨氮變化Fig.3 Variation of ammonia- N value after fertilization addition in 5 ponds

2.4 添加沸石粉前后氨氮的變化

選取養殖過程中正常投料的5口塘測定沸石粉添加前3 d和添加后4 d水體氨氮變化(圖4)。添加當天5個塘氨氮質量濃度平均為1.26 mg·L-1，添加后1 d氨氮質量濃度為0.66 mg·L-1，2 d后質量濃度為0.97 mg·L-1，3 d后質量濃度為0.49 mg·L-1，4 d后質量濃度為0.29 mg·L-1。與添加時相比平均降低了47.62%，23.34%，60.73%，76.58%。整體看來，水體氨氮在添加沸石粉后4 d內都會呈現不同程度的降低。

圖4 5口塘添加沸石粉前后氨氮變化Fig.4 Variation of ammonia- N value after zeolite powder addition in 5 ponds

3 討 論

水質監測是凡納濱對蝦養殖過程中重要的一個環節，水體理化因子往往直接決定了凡納濱對蝦的養殖結果，而氨氮、亞硝氮和硝氮又是衡量水質的重要標準[22]。本研究檢測了43個蝦塘三氮在90 d左右的動態變化，三氮質量濃度隨養殖時間逐步升高，氨氮在升高過程中波動較大，基本在劇烈震蕩中升高；而亞硝氮和硝氮則較為緩和，在平穩中升高。從氨氮變化來看，總體呈現三個養殖階段，早期總體在0.30 mg·L-1以下，約22 d左右，中期在0.30～1.50 mg·L-1之間劇烈震蕩，大約50天左右，晚期在0.60～1.50 mg·L-1之間波動，且在波動中升高。與國內其他專家的研究結果相比，本次實驗中氨氮質量濃度的變化范圍略高于申玉春[23]的研究結果0.02～1.02 mg·L-1及陳世祥[24]的研究結果0.01～1.00 mg·L-1，但比李卓佳[25]的研究結果0.01～4.00 mg·L-1要低，與張瑜斌[26]的研究結果0.01～1.37 mg·L-1的變化范圍相近。在變化趨勢上，本研究中氨氮總體呈現升高趨勢，并且在養殖第22-72天(養殖中期)左右，出現大幅劇烈振蕩的狀態，這可能是與期間劇烈的天氣變化有關。第72天后(養殖晚期)，在輕微震蕩中逐漸升高。而在亞硝氮方面，總體為早期較低，到晚期急劇升高，這與國內其他專家研究的氨氮和亞硝氮的總體變化趨勢相似[23-26]。本研究中氨氮隨時間變化呈現明顯的3個階段變化趨勢，氨氮是凡納濱對蝦養殖中期和晚期的限制性因子，且在養殖中期受氣候等因子影響波動大，表現出劇烈的震蕩特征，對養殖有一定的影響；亞硝氮是養殖中期尤其是晚期的限制性因子。對蝦養殖池塘的氨氮質量濃度受氣候影響比較大，在氣候異常和池塘富營養化的條件下，水體氨氮質量濃度的劇烈升高導致對蝦脅迫嚴重，且脅迫提前，結果是導致養殖時間縮短，養殖環境容納量降低。

飼料是對蝦集約化養殖生態系統中輸入的主要營養鹽，飼料過多投喂，產生大量糞便沉積在池底，池底大量的有機質堆積，有機質分解會消耗氧，使池底處于低氧的狀態，厭氧菌大量增殖，有機質不完全分解還會產生大量的氨氮、亞硝氮等有毒有害理化因子，降低對蝦的免疫力，增加對病原體的易感性，容易誘發HPNS發生[27]；過少的飼料輸入也會影響對蝦的正常生長，營養鹽過少不利于水體功能性藻類的繁殖[28]。本研究結果表明，投料量與水體三氮總量呈極顯著正相關(P<0.01)，因此投料量的增加是水體三氮升高的一個重要原因。建議在整個養殖過程應適當投料，不能盲目過度投料。氨氮質量濃度的升高與降低除了與飼料投喂有關外，與天氣變化，如陰天降雨有直接關系，天氣變化氨氮就會發生波動，這也是在養殖過程中氨氮大幅波動有關，也說明對蝦發生HPNS與氨氮和天氣變化有關。

亞硝氮和氨氮對凡納濱對蝦都有毒害作用。水體中的氨氮達到一定質量濃度后，非離子氨容易透過細胞膜進入體內，使得水生動物自身的生理調節失衡，而引起體內組織缺氧表現為中毒癥狀[29]。而一定質量濃度的亞硝酸鹽會抑制蝦類的生長和變態發育，尤其對血藍蛋白載氧能力的破壞被認為是其對蝦類產生毒性的主要機制之一[30]。在本研究中，與亞硝氮變化相比，氨氮質量濃度升高時間提前大約26 d且超過我國水質漁業標準(GB11607-89)[21]。氨氮檢測在養殖前、中期顯得更為重要。

氨氮由于其毒害作用且在養殖前期就開始升高，所以控制氨氮的質量濃度極為重要。本研究在肥水后和添加沸石粉后，氨氮都有不同程度的降低。這可能是因為肥水后，藻類迅速繁殖，一方面產生大量的氧氣，有利于亞硝化細菌和硝化細菌的生長繁殖，從而加快氨氮向硝氮的轉化，并且在高溶氧的條件下抑制反硝化細菌的繁殖及其作用[31-32]；另一方面藻類大量繁殖后，直接吸收氨氮，將其轉化為藻類自身營養物質，這與在養殖開始到第4天后，氨氮緩慢降低，并且低于0.01 mg·L-1有關。沸石粉降低氨氮的能力與其物理吸附作用有關，它能將水體中的氨氮吸附沉降，達到凈化水質的作用[33]。因此適當肥水和添加沸石粉有助于控制養殖水體中的氨氮。

在凡納濱對蝦封閉的養殖模式生態系統中，三氮尤其是氨氮在整個養殖過程的檢測顯得極為重要，投料與三氮呈顯著相關性，過量投料會快速升高三氮質量濃度，適當肥水和添加沸石粉有助于氨氮的控制。由于氨氮質量濃度的大范圍波動，1 d時間里會升高10倍，因此建議每天都要檢測氨氮，并據此采取措施調控降低氨氮質量濃度和緩解氨氮脅迫。

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Thechangeregularityandcontrolmeasureofammonia,nitriteandnitratenitrogeninclosedculturepondsofLitopenaeusvannamei

LIUJian1，HOUDongwei1，ZENGShenzheng1，ZHONGZhiwei2，GAOJiefeng2，WENGShaoping1,2，FANGWei3，ZHANGZhi3，HEJianguo1,2，HUANGZhijian1

(1. Key Laboratory of South China Sea Resource and Environment, School of Marine Sciences, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510006, China;2. School of Life Sciences, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China;3. Guangdong Provincial Aquatic Animal Epidemic Disease Prevention and Control Center，Guangzhou 510220, China)

Litopenaeusvannameiis a major farmed shrimp species in the world, suffering serious losses because of hepatopancreas necrosis syndrome (HPNS) in recent years. The outbreak of HPNS is believed to be correlated with toxic chemical and physical factors as well as opportunistic pathogens. In 2015, we detected the concentration of ammonia, nitrite and nitrate nitrogen in 43 shrimp ponds of a aquaculture farm in Dianbai county, Guangdong province, China. In the first 22 days of breeding, the concentration of ammonia nitrogen ranged from 0.01 to 0.30 mg·L-1, while nitrite nitrogen was below 0.01 mg·L-1. The concentration of nitrate nitrogen ranged from 0.01 to 0.60 mg·L-1, with a similar tendency to that of ammonia nitrogen. During 22 to 72 days of breeding, the concentration of ammonia nitrogen increased from 0.30 mg·L-1to 1.50 mg·L-1in volatility. Unlike ammonia nitrogen, the nitrite nitrogen and nitrate nitrogen were generally stable, slowly and synchronously rising from 0.01 mg·L-1to 0.80 mg·L-1. After 72 days of breeding, their concentration all enhanced and fluctuated between 0.60 mg·L-1and 1.50 mg·L-1. Compared with the change of nitrite nitrogen, the sharp fluctuation of ammonia nitrogen was occurred about 26 days in advance. Moreover, we also detected the concentration of ammonia nitrogen after the zeolite and fertilizer were added in five shrimp ponds during breeding. The concentration of ammonia nitrogen was reduced by 19.50% at 1 day and reduced by 37.54% at 2 days after fertilizer addition. After adding zeolite powder, ammonia nitrogen was decreased by 47.62%，23.34%，60.73% and 76.58% in 4 days,respectively. Results also showed that the feed amount was positive correlated with the concentration of ammonia, nitrite and nitrate nitrogen (P<0.01). In summary, this study showed that the ammonia nitrogen was the limiting factor in closed culture ofL.vannameiduring the middle and late culture period, greatly influenced by climate. Besides, nitrite nitrogen was the restrictive factor, especially in the late culture period. Considering the tendency of ammonia nitrogen and nitrite nitrogen, the ecological system of closed shrimp culture mode can be divided into early ecosystem, medium ecosystem and late ecosystem.

Litopenaeusvannamei; ammonia nitrogen; nitrite nitrogen; nitrate nitrogen

10.13471/j.cnki.acta.snus.2017.06.018

2016-11-23

國家基金聯合基金(U1131002)；國家科技支撐項目(2012BAD17B03)；國家現代農業產業技術體系建設專項資金(CARS-47)；農業公益性行業科研專項(201103034)；廣東省科技計劃項目(2012A020602084)；廣州市科技計劃項目(201510010071)；廣東省海洋與漁業局項目(20164200042090023)

劉健(1991年生)，男；研究方向海洋生物學； E-mail: 1395636196@qq.com

黃志堅(1976年生)，男；研究方向海洋生物學；E-mail:lsshzhj@mail.sysu.edu.cn

何建國(1962年生)，男；研究方向：海洋生物學；E-mail:lsshjg@mail.sysu.edu.cn

S966.12

A

0529-6579(2017)06-0116-07