夏季環鄱陽湖區典型養殖水體富營養化特征與評價

樓 倩，郭春晶，代濤濤，袁桂香，鐘家有，韓 柳，符 輝,

(1.江西省水利科學研究院，鄱陽湖水資源與環境重點實驗室，南昌 330029；2.湖南農業大學生物科學技術學院，長沙 410128)

作為當今湖泊流域面源污染的重要污染源，水產養殖排污已成為了我國農業面源污染的五大污染源之一[1]。 隨著我國水產品總產量及養殖面積的逐年增長[2]，隨之而來的富營養類物質(主要來源于餌料及生物代謝物)[3]、重金屬[4]及抗生素[5-6]等對水生態環境、水產品具有直接或間接危害性物質的排放量急劇增加[7]。池塘養殖是目前我國水產養殖的主要方式[8]，多具有養殖密度高、施肥投餌量大的特點[9]，大量未被食用的餌料、魚類糞便不斷累積，極易導致養殖水體富營養化以及底質污染[10]。而富營養化水體中的高氨氮含量會對魚類有毒害作用[11]，有利于水體中藻類異常增殖，隨著大量的藻類死亡(尤其是夏季)，不僅將造成水體缺氧、致病微生物滋生，還將產生多種次級代謝產物(如藍藻毒素等)影響魚類生長發育甚至危及人類健康[5,10]。此外，養殖廢水經換水時進入湖泊、水庫及河流中，更直接加劇了就近水域的水環境問題[12]。

鄱陽湖環湖區縣作為長江流域重要的魚類資源種質庫及淡水漁業生產基地，已逐漸形成了以中華絨螯蟹(EriocheirsinensisH.Milne-Edwards)、鱖(Sinipercachuatsi)、黃鱔(Monopterusalbus)、烏鱧(Channaargus)、三角帆蚌(Hyriopsiscumingii)、中華鱉(Trionyxsinensis)等為主的特色養殖基地。近年來，圍繞鄱陽湖農業面源污染[13]、畜禽養殖排污量[14]、部分養殖水體水環境狀況[15-16]等問題開展了許多研究工作，但是全面摸清鄱陽湖區各類水產養殖水體水環境現狀的研究較少，因此了解鄱陽湖區水產養殖水環境健康與否具有重要意義。本文通過對夏季環鄱陽湖區典型養殖水體進行抽樣調查，分析不同養殖水體的物理化學指標、浮游植物群落多樣性，進而評價不同養殖水體營養水平，為環鄱陽湖區水產養殖水體污染防治與水環境生態修復提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 調查區域概況

環鄱陽湖區是江西省最大的漁業產區，環湖周邊11個縣(區)的水產養殖業尤為發達。本研究選取湖口縣、都昌縣、鄱陽縣、余干縣、進賢縣的典型水產養殖水體為研究對象，各調查區域位置分布與水產養殖面積[15,17-18]如圖1所示。

圖1 調查區域位置及養殖水面面積示意圖Fig.1 Location and aquaculture surface area of research area

1.2 樣品采集與分析

1.3 多樣性指數

采用Margalef豐富度指數、Shannon-Weaver多樣性指數以及Pielou均勻度指數分別反映生物群落的豐富程度、群落中物種間個體均勻分布程度以及群落結構的復雜程度[22]。

1.4 水質評價及數據分析

本文利用水質指標及浮游植物多樣性指標評價不同養殖水體的污染情況。其中選取TN、TP、Chl-a、SD、高錳酸鹽指數作為水質評價的基本因子并采用綜合營養狀態指數法[23]對不同養殖水體的營養水平進行評價；利用浮游植物多樣性指數評價水質標準參照魯敏等[22]。本文采用Origin8.5和SPSS17.0進行圖形繪制與數據分析。

2 結果與分析

2.1 環鄱陽湖區養殖水體基本理化特征及水質評價

表1 環鄱陽湖區不同精養池塘主要富營養化水質指標Tab.1 Main eutrophication water quality indexes among different kinds of intensive ponds around Poyang Lake area mg/L

綜合營養狀態指數法適用于污染較重的湖庫水體營養狀態評價[24]，由于池塘養殖水體各水質指標值均較高，且最終將與湖泊、河流的局部區域發生交換，因此采取綜合營養狀態指數法來評價不同養殖水體的營養水平，可以更直觀地表現出養殖水體對周邊水環境的潛在威脅。基于水質指標計算[25]得到評價結果如表2所示。單因子狀態指數中，TN、TP的營養狀態最高，全部養殖水體的TLI(∑)值均大于70，處于重度富營養水平。綜合富營養化程度最高的水體為泥鰍養殖水體，最低為三角帆蚌養殖水體。

2.2 浮游植物群落組成及多樣性

環鄱陽湖區池塘養殖水體共鑒定出浮游植物。8門10綱16目40科61屬95種(含2種變種)。其中硅藻門、綠藻門種類數量最多，均占總種數的33.7%，其次是藍藻門，占21.1%，隱藻門(Cryptophyta)、金藻門(Chrysophyta)、黃藻門(Xanthophyta)、裸藻門(Euglenophyta)、甲藻門(Pyrrophyta)種類均較少，共占總種數的11.6%。

表2 不同養殖水體營養狀態綜合評價結果Tab.2 Comprehensive evaluation results of eutrophic status in different aquaculture water

圖2 環鄱陽湖各養殖水體中浮游植物組成情況Fig.2 Structure of phytoplankton community in different aquaculture water

基于不同養殖水體中各種浮游植物的細胞密度占每種養殖水體中浮游植物細胞總數的比例得到各養殖水體中浮游植物細胞組成如圖2所示，所有養殖水體中浮游植物均以藍藻門為優勢種群，硅藻門、綠藻門為次優勢種群，不同養殖水體中浮游植物種類數量有所差異，以翹嘴鲌(Culteralburnus)養殖水體中種類最多(46種)，泥鰍養殖水體中種類最少(21種)。藍藻門的微囊藻屬(Microcystis)、綠藻門的卵囊藻屬(Oocystis)以及硅藻門的直鏈藻屬(Melosira)為優勢屬，銅綠微囊藻(Microcystisaeruginosa)為絕對優勢種。浮游植物細胞密度以中華鱉養殖水體最大(平均值為63.98×106cells/L)，以四大家魚混養水體中密度最小(平均值為5.53×106cells/L)；生物量則以泥鰍養殖水體中為最高，達到55.04 mg/L，而三角帆蚌水體中為最低，為9.24 mg/L(如圖3所示)。

圖3 環鄱陽湖各養殖水體中浮游植物細胞平均密度及平均生物量Fig.3 Mean cell density and biomass of phytoplankton in different aquaculture water

1-中華鱉，2-中華絨螯蟹，3-四大家魚混養，4-黃鱔，5-烏鱧，6-泥鰍，7-三角帆蚌，8-翹嘴鲌，9-鱖

如表3所示，不同養殖類型的Margalef豐富度指數變化范圍為1.12～2.78，其中以黃鱔、翹嘴鲌、四大家魚混養、鱖養殖水體的物種豐富度相對較高。而Shannon-Weaver多樣性指數普遍偏低，表明環鄱陽湖養殖水體中浮游植物群落結構較為簡單，Pielou均勻度指數與Shannon-Weaver多樣性指數呈較為一致的變化規律(Pearson相關系數r=0.987，在0.01水平雙側上顯著相關)，其中以中華鱉養殖水體中浮游植物群落結構最為簡單、分布極為不均勻。利用浮游植物多樣性指數評價水質結果表明，環鄱陽湖池塘養殖水體的水質狀況均處于重污染-嚴重污染水平，與水質綜合營養狀況相一致。

表3 不同養殖水體浮游植物多樣性指數Tab.3 The diversity indexes of phytoplankton in different aquaculture water

3 討論

由于所調查的養殖水體中營養物質濃度較高，加上正處于夏季高溫，養殖水體浮游植物數量擴增但群落結構卻變得單一，銅綠微囊藻逐漸成為單優種，這不僅有使水體溶解氧下降而導致養殖對象死亡的風險，產生的微囊藻毒素還將毒害魚類的多種身體器官[26]，另如青魚、鲌魚等鯉科魚類會攝食銅綠微囊藻，使得這些魚類體內富集微囊藻毒素，最終危及人類健康[27]。因此養殖戶在處理好外源營養輸入(餌料投加量)與滿足養殖對象生長需要的關系時，還要注意增加泵氧，有助于提高水體中溶解氧含量(氧化還原電位)，從而阻礙銅綠微囊藻的生長[28]，盡量避免藍藻水華現象發生。

結合歷年對鄱陽湖區域特種養殖水體污染的調查[15-16]，可知該流域典型養殖水體普遍存在富營養化現象且沒有逐年改善的趨勢，有研究表明通過水產養殖污水排放是鄱陽湖流域入湖污染物的重要來源之一，污染物排放通量從大到小依次為化學需氧量、總氮、氨氮、總磷[29]，在本研究中與外界自然水體存在經常性交換的養殖水體有中華鱉、黃鱔、三角帆蚌養殖水體等，其中中華鱉養殖水體中總氮、氨態氮、總磷含量高達：7.52 mg/L、2.10 mg/L、1.59 mg/L。這些養殖池塘多分布于湖濱區域，周邊河網水系較為發達，如此高濃度的污染水體通過水系排入湖灣地區，由于湖灣地區水體交換速度慢，在短時間內極有可能造成湖灣局部水體的富營養化[30]，在夏季還易導致藍藻水華爆發，因此為保鄱陽湖“一湖清水”，環鄱陽湖區水產養殖水體污染排放和治理亟待采取有效措施。

4 結論

(1)通過測定夏季環鄱陽湖區池塘養殖水體的富營養化指標，對比《地表水環境質量標準(GB3838-2002)》中規定的限值發現，所有養殖水體基本處于Ⅲ～Ⅴ類水質狀態，其中中華鱉、泥鰍養殖水體水質狀況最差，鱖、三角帆蚌、中華絨螯蟹養殖水體水質情況相對較好。這些含有高濃度營養物質的養殖水體基本以不經任何處理就近排放為主，勢必會對周邊地表水產生影響，應當引起有關部門的注意。

(2)夏季環鄱陽湖區池塘養殖水體中浮游植物細胞密度從大到小依次為中華鱉>泥鰍>中華絨螯蟹>烏鱧>翹嘴鲌>三角帆蚌>鱖>黃鱔>四大家魚混養；浮游植物生物量從大到小依次為泥鰍>中華絨螯蟹>中華鱉>黃鱔>鱖>四大家魚混養>翹嘴鲌>烏鱧>三角帆蚌。根據浮游植物群落結構的分析可知，藍藻在富營養化過程中逐漸成為優勢種，形成藍藻水華，不利于池塘養殖水環境健康發展。

(3)基于養殖水體的富營養化指標和浮游植物多樣性指數評價水質的結果較為一致，二者均說明夏季環鄱陽湖典型池塘養殖水體已發生嚴重富營養化，且均為重污染-嚴重污染水平，因此池塘養殖水生態環境污染問題亟待解決。