菲律賓蛤仔對(duì)沉積物-水界面營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量的影響

魏祥濤，劉召君，葛長(zhǎng)字，宋建達(dá)，黃國(guó)強(qiáng)，侯文昊，榮博文

(1 山東大學(xué)海洋學(xué)院，山東 威海 264209；2 廣西中醫(yī)藥大學(xué)海洋藥物研究院，廣西 南寧 5302003)

菲律賓蛤仔(Ruditapesphilippinarum，簡(jiǎn)稱蛤仔)廣布于中國(guó)沿海，是高密度底播增、養(yǎng)殖的對(duì)象[1]。大規(guī)模、高密度的蛤仔底播增、養(yǎng)殖，使得出現(xiàn)沉積物中硫化物和有機(jī)質(zhì)含量增加、餌料生物短缺等問題[2-3]，這些問題幾乎都與營(yíng)養(yǎng)鹽在沉積物-水界面的擴(kuò)散有關(guān)。蛤仔營(yíng)養(yǎng)鹽排泄率被用于評(píng)估其對(duì)水體營(yíng)養(yǎng)鹽的貢獻(xiàn)[4-5]，但底棲貝類排泄的營(yíng)養(yǎng)鹽僅部分直接排放到水體中，僅依據(jù)排泄率估算將高估其對(duì)水層營(yíng)養(yǎng)鹽的貢獻(xiàn)[6]。

此外，蛤仔在黃、渤海的分布區(qū)與鰻草(Zosteramarina)的分布區(qū)部分重疊[7]，蛤仔和其他貝類往往是海草床邊緣大型底棲動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)種[8]，他們有重要的生態(tài)作用，如難以建成的鰻草實(shí)生苗在有蛤仔的區(qū)域大量建成。實(shí)生苗建成需要一定的營(yíng)養(yǎng)條件，即沉積物-水界面的營(yíng)養(yǎng)鹽遷移可能影響其建成。因此，有必要研究蛤仔對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽在沉積物-水界面遷移的影響。蛤仔的生物擾動(dòng)與其規(guī)格密切相關(guān)，如其代謝率隨規(guī)格增大而加快[9]；豐度效應(yīng)所致的競(jìng)爭(zhēng)普遍存在[10]，如豐度增加加大種間競(jìng)爭(zhēng)。底播、采捕影響蛤仔的生物活性，蛤仔的生物活動(dòng)有穩(wěn)定、不穩(wěn)定之分。故蛤仔影響營(yíng)養(yǎng)鹽在沉積物-水界面的交換通量的作用與其規(guī)格、豐度和活動(dòng)的穩(wěn)定性有關(guān)。蛤仔生物量影響沉積物-水界面的生源要素遷移[6]，營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量隨貝類豐度增加而增加[11]，但均未區(qū)分規(guī)格、豐度及活動(dòng)穩(wěn)定性的作用。

在蛤仔活動(dòng)的穩(wěn)定、非穩(wěn)定期研究營(yíng)養(yǎng)鹽在沉積物-水界面的交換通量，結(jié)果有助于評(píng)價(jià)不同養(yǎng)殖工況下蛤仔養(yǎng)殖的環(huán)境效應(yīng)、制定蛤仔養(yǎng)殖的管理策略，探究蛤仔對(duì)鰻草生態(tài)修復(fù)的潛在生態(tài)效應(yīng)、構(gòu)建蛤仔—鰻草綜合養(yǎng)殖系統(tǒng)，尤其是基于蛤仔生境改造作用的鰻草實(shí)生苗培育工程體系等，促進(jìn)生物互作視角下的漁業(yè)資源養(yǎng)護(hù)工程體系建設(shè)，提升蛤仔養(yǎng)殖、鰻草生態(tài)修復(fù)管理的水平。

1 材料和方法

1.1 材料

蛤仔和沉積物采自廣西北海近岸灘涂。曝曬沉積物48 h，揀除可見雜物等，與粗沙、細(xì)沙按1∶1∶2(沉積物∶粗沙∶細(xì)沙)的比例混合而得試驗(yàn)沉積物。灘涂沉積物、粗沙、細(xì)沙的粒徑分別為185.01、455.54、218.42 μm。

1.2 微宇宙實(shí)驗(yàn)

表1 蛤仔影響營(yíng)養(yǎng)鹽在沉積物-水界面交換通量的試驗(yàn)

1.3 計(jì)算方法

營(yíng)養(yǎng)鹽在沉積物-水界面的交換通量(F)按下式計(jì)算，

(1)

Δρ=Ct-Ct-1

(2)

式中：F為營(yíng)養(yǎng)鹽在沉積物-水界面的交換通量[mg/(m2·h)]；Δρ為前后時(shí)間的上覆水的營(yíng)養(yǎng)鹽質(zhì)量濃度差(mg/L)；V、S、Δt、Ct和Ct-1分別為上覆水體積(L)、微宇宙面積(m2)、時(shí)間(h)、t和t-1時(shí)刻營(yíng)養(yǎng)鹽質(zhì)量濃度(mg/L)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

如僅考慮生物量的作用，進(jìn)行單因素方差分析；若解析豐度、規(guī)格的作用，進(jìn)行兩因素方差分析。方差齊性時(shí)，以LSD法進(jìn)行多重比較；否則，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，如轉(zhuǎn)化后滿足方差齊性，以LSD法多重比較，否則以Dunnett’s-T3檢驗(yàn)進(jìn)行比較。為確定蛤仔活動(dòng)穩(wěn)定性的作用，對(duì)第13、19天的交換通量進(jìn)行T檢驗(yàn)。此外，對(duì)交換通量與溶氧(DO)等的關(guān)系進(jìn)行相關(guān)分析。差異顯著性水平為0.05，數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示。

2 結(jié)果

2.1 蛤仔生物量的效應(yīng)

圖的交換通量

圖的交換通量

圖3 NH3-N的交換通量

圖4 TN的交換通量

圖的交換通量

圖6 TP的交換通量

如圖7所示，第13天，上覆水pH為8.42±0.01，最高出現(xiàn)在第一次取樣12 h后的T10下，最低在第一次取樣24 h后的T12下。第19天，上覆水pH為8.31±0.01，最高在第一次取樣12 h后的T7下，最低在第一次取樣24 h后的T6下。

如圖8所示，第13天，上覆水DO含量6.96±0.05 mg/L，最高在第一次取樣24 h后的BC，最低在第一次取樣24 h后的T12。第19天，上覆水DO含量6.99±0.05 mg/L，最高在第一次取樣12 h后的BC，最低在第一次取樣12 h后的T6。

圖8 上覆水DO質(zhì)量濃度

2.2 規(guī)格、豐度效應(yīng)

表2 蛤仔規(guī)格、豐度對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量影響的方差分析

3 討論

3.1 生物量對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量的影響

蛤仔呼吸[19]和生物沉積物等的降解產(chǎn)生質(zhì)子而降低pH，故大部分有蛤仔處理的上覆水pH有所下降(圖7)，第13天的pH與生物量負(fù)相關(guān)(P<0.05)。

圖7 上覆水pH

3.2 規(guī)格對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量的影響

3.3 豐度對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量的影響

3.4 規(guī)格與豐度的交互效應(yīng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量的影響

4 結(jié)論

蛤仔豐度和規(guī)格及兩者交互作用影響沉積物-水界面營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量，且這種作用與蛤仔的活躍性有關(guān)，蛤仔對(duì)生源要素的遷移擴(kuò)散受自身生物量、規(guī)格、豐度及活性的作用，評(píng)估濾食性貝類環(huán)境容量、貝類與海草的互作時(shí)，需要綜合考慮這些作用。

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