灤南縣嘴東海域海水池塘多營養層次養殖模式下浮游生物群落結構特征分析

摘 要：為探究灤南縣嘴東海域海水池塘多營養層次養殖模式下浮游生物群落結構特征，優化海水池塘養殖模式和生態調控措施，在海水池塘“紅鰭東方鲀（Takifugu rubripes）-中國對蝦（Fenneropenaeus chinensis）-硬殼蛤（Mercenaria mercenarias）”多營養層次養殖期間，定期進行采樣檢測，將多營養層次養殖池塘與紅鰭東方鲀單養池塘的水質理化因子、浮游生物的種類和數量進行對比分析。結果顯示，多營養層次養殖模式下的水質理化因子優于單養模式；浮游植物的種類相同，多營養層次養殖模式下的浮游植物豐度低于單養模式，浮游植物的優勢種差異不大，均以硅藻門和甲藻門藻類為主，且優勢度指數相對較低；就浮游動物而言，多營養層次養殖模式與單養模式下的浮游動物種類相同，多營養層次養殖模式下的浮游動物豐度低于單養模式，不同養殖模式下浮游動物優勢種差異不大，均以節肢動物和浮游幼體為主，且優勢度指數相對較低。

關鍵詞：海水池塘；多營養層次；浮游動物；浮游植物；群落結構

嘴東位于灤南縣南部沿海，曹妃甸工業區西側，與曹妃甸工業區隔河（雙龍河）相望，以橋（雙龍河大橋）相連，陸域面積5 206 hm2，海岸線長41.08 km，擁有河北省最大的中心漁港——嘴東中心漁港，同時也擁有國家級海洋牧場示范區——河北省灤南嘴東海域海都國家級海洋牧場示范區[1]。多營養層次養殖模式是指通過科學搭配不同營養層次的水生動植物來實現生態位互補，從而有效促進養殖系統內部的物質轉化和循環利用的一種高效、健康、可持續的養殖模式。浮游生物中既有擔任初級生產者的浮游植物，也有以浮游植物為食的浮游動物，它們之間相互作用、相互聯系，共同組成了水生食物網的基礎，在維持自然環境健康和生態系統平衡方面發揮著重要作用[2]。早期，常以水體的理化參數作為評價水質環境的指標，但是水體理化指標并不能完全反映水體環境的變化。近些年，有學者發現水生生物對水質污染具有較好的響應關系，可以從生態系統角度利用水生生物群落結構的變化來評價水環境質量[3]。本研究于2023年5月至10月，對嘴東海域6個海水池塘的水質和浮游生物群落結構進行了調查，將多營養層次養殖模式與單養模式下的水質理化因子、浮游生物種類和數量進行了對比分析，基本摸清了嘴東海域海水池塘多營養層次養殖模式下的水質狀況和浮游生物群落結構特征，為嘴東海域優化海水池塘養殖模式和水生態管理手段提供了科學指導。

1 材料與方法

1.1 試驗場地與條件

試驗在唐山市灤南縣嘴東海域海水池塘養殖基地進行。選擇6個長300 m左右，寬90 m左右，面積2.67 hm2左右、水深為1.5 m左右的海水池塘。每個不同放養模式的海水池塘為一試驗小組，每一小組設3個平行。海水池塘多營養層次養殖模式（組B）的放養品種為紅鰭東方鲀、硬殼蛤和中國對蝦，放養密度分別為1 199尾/hm2、52萬粒/hm2和6 kg/hm2；海水池塘單養模式（組A）的放養品種為紅鰭東方鲀，放養密度為1 199尾/hm2。多營養層次養殖模式和單養模式下放養品種的初始規格相同，紅鰭東方鲀的初始規格為：平均體長（30.2±0.18）mm，平均體質量（4.3±0.24）g；硬殼蛤的初始規格為：平均殼長（10.8±0.15）mm，平均體質量（4.3±0.19）g；中國對蝦的初始規格為20 000尾/kg。試驗期間池塘用水均來自灤南縣嘴東海域優良天然海水，水溫17.4～32.8 ℃，鹽度28.8‰～31.9‰。

1.2 水質理化因子測定

1.2.1 耗材、儀器

試劑：硫酸、氫氧化鈉、碘化鉀、硫酸錳、碘酸鉀、硫代硫酸鈉、淀粉、酚酞、硼酸、碘化汞、酒石酸鉀鈉、氯化銨、高錳酸鉀、鹽酸、氨基磺酸、硝酸鉀、三氯甲烷、對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、醋酸鈉、亞硝酸鈉、氯仿、過硫酸鉀、鉬酸銨、酒石酸銻鉀、抗壞血酸、磷酸二氫鉀、過氧化氫、硫酸鋁鉀、氯化鈉、硝酸銀鉻酸鉀、草酸鈉和無水乙醇等。上述藥品均為分析純。

器皿：薩姆氏盤、5 L采水器、100 mL聚乙烯瓶、2.5 L聚乙烯瓶、250 mL溶解氧瓶、洗耳球、移液管、酸式滴定管、堿式滴定管、250 mL燒杯、500 mL燒杯、1 000 mL燒杯、250 mL錐形瓶、100 mL量筒、500 mL量筒、250 mL容量瓶、1 000 mL容量瓶、045 μm濾膜、溫度計、電爐等。

儀器：721型分光光度計、UV-5200型紫外分光光度計、CP214型分析天平、SA-MP512-02型pH計、TM-XB20J型手提式高壓滅菌鍋、MP-201Z型隔膜真空泵、抽濾裝置、SW-CJ-2F型無菌操作臺、TS-20H臺式恒溫搖床等。

1.2.2 水樣采集與分析

樣品的采集時間為2023年5月22日、2023年6月20日、2023年7月17日、2023年8月19日、2023年9月15日和2023年10月14日，每隔28 d于早上9點分別對6個海水池塘進行采樣。每個海水池塘選擇7個采樣點，采樣點的位置分別位于池塘的四個角、中央位置和兩個長邊中點，分別在每個采樣點的上、中、下三個位置采集3次水樣，將每個位點采集的3次水樣混合后進行水質指標檢測。測定的水質指標包括pH、溶解氧（DO）、懸浮物（SS）、化學需氧量（COD）、氨氮（NH+4-N）、亞硝酸鹽氮（NO-2-N）、硝酸鹽氮（NO-3-N）、活性磷酸鹽（PO3-4-P）。

依據國家《海洋調查規范》GB 17378.4-2007和《環境監測方法標準匯編 水環境》對水樣進行各項水質理化指標的測定，測定方法及參照規范如表1。

1.3 浮游生物的測定

1.3.1 耗材、儀器

試劑：魯哥氏液、甲醛溶液。

器皿：微量移液器、浮游植物計數框、浮游動物計數框、虹吸管、洗耳球、100 mL聚乙烯瓶、1 000 mL聚乙烯瓶等。

儀器：TM-XB20J型手提式高壓滅菌鍋、MP-201Z型隔膜真空泵、抽濾裝置、KH22R型高速冷凍離心機、XTZ-980型熒光體視顯微鏡、SW-CJ-2F型無菌操作臺、TS-20H臺式恒溫搖床等。

1.3.2 浮游植物的測定

1.3.2.1 樣品采集 采集時間及采樣點選取同1.2.2，每個采樣點采集水樣的位置均位于水面下50 cm，每個采樣點采集200 mL，每個池塘1 400 mL水樣，加入10 mL魯哥氏液固定。采集完畢后，帶回實驗室，用于鑒定浮游植物的種類和數量。

1.3.2.2 樣品處理 將采集的水樣搖勻后倒入1 000 mL聚乙烯瓶中，加入魯哥氏液沉淀24 h后，用虹吸管將上層不含藻類的清液吸出，余下部分放入100 mL的聚乙烯瓶中。在濃縮時應嚴格保持靜止，對虹吸時流速流量加以控制，不能過快。

1.3.2.3 浮游植物計數 將濃縮沉淀后水樣充分搖勻，用0.1 mL吸量管吸出0.1 mL樣品，注入0.1 mL浮游植物計數框內（計數框的表面積是20×20 mm2），用視野法計數，一般計數100個視野，每個水樣計數3次。小心蓋上蓋玻片，嚴格保證計數框內無氣泡，樣品不會溢出計數框。然后在顯微鏡下計數。

1.3.3 浮游動物的測定

1.3.3.1 樣品采集 采集時間及采樣點的選取同1.2.2。每個采樣點采集水樣的位置均位于水面下50 cm，每個采樣點采集200 mL，每個池塘1 400 mL水樣，加入10 mL甲醛溶液固定。待采集完畢后，帶回實驗室，用于鑒定浮游動物的種類和豐度。

1.3.3.2 浮游動物計數 將樣品帶回實驗室后，靜置1 d以上，進行樣品鑒定計數。

1.3.3.3 浮游動物計數 將濃縮沉淀后水樣充分搖勻，用1.0 mL吸量管吸出1.0 mL樣品，注入1.0 mL浮游動物計數框內，小心謹慎的蓋上蓋玻片，嚴格保證樣品不會溢出計數框。之后在顯微鏡下計數，每個采樣點浮游動物需全部看完。

1.3.4 試浮游生物分析

1.3.4.1 優勢度指數（Y）

優勢度指數公式如下：

Y=（ni/N）fi

式中：Y為優勢度指數；ni為第i種浮游動物的個數；N為所有浮游動物的總個數；fi為第i種浮游動物出現的頻率。當優勢度Y＞0.02時，可判定此種類為優勢種。

1.3.4.2 多樣性指數（Ｈ′）

多樣性指數公式如下：

式中：Ｈ′為多樣性指數；S為某一站位物種數；Pi為某物種的出現頻率；ni為第i種浮游動物的個數。

1.3.4.3 均勻度指數（J’）

J’=Ｈ′/log2S

式中：J’為均勻度指數；Ｈ′為多樣性指數；S為某一站位物種數。

1.4 試驗結果統計分析

試驗得出的數據以“平均值±標準差（X±SD）”表示，采用SPSS和Excel 2010進行處理。

2 結果與分析

2.1 水質理化因子的測定結果與分析

水質理化因子的變化如表2所示，整體來講，多營養層次養殖模式下的水質優于單養模式，兩種養殖模式下水質理化因子的變化趨勢基本一致。依據河北省地方標準DB 13/5879-2023《海水養殖尾水污染物排放標準》，整個試驗周期中兩種養殖模式下的所有水質理化指標均符合海水養殖尾水污染物排放限值一級標準；依據國家標準GB 3097-1997《海水水質標準》，兩種養殖模式下的pH、溶解氧均符合第二類水質標準；兩種養殖模式下的懸浮物均符合第三類水質標準；多營養層次養殖模式下的化學需氧量符合第三類水質標準，單養模式下的化學需氧量符合第四類水質標準；兩種養殖模式下的無機氮和活性磷酸鹽均符合第四類水質標準。

2.2 浮游生物的測定結果與分析

2.2.1 浮游植物的測定結果與分析

2.2.1.1 種類 整個試驗周期中，兩種養殖模式下發現的浮游植物的種類是相同的。共計發現浮游植物3門22屬35種。如圖1所示，硅藻門占比最高，有29種，占比82.86%；其次是甲藻門，有5種，占比14.29%；金藻門1種，占比2.86%。

2.2.1.2 豐度 單養模式的浮游植物豐度在（7.04～11.02）×104 cells/L之間；多營養層次養殖模式的浮游植物豐度在（3.81～9.32）×104 cells/L之間。多營養層次養殖模式的豐度低于單養模式，分析原因為硬殼蛤強大的濾水能力，會使浮游植物的豐度下降，因此可知硬殼蛤對浮游植物豐度具有一定下行控制效應。浮游植物在不同養殖模式下其豐度變化見表3。

2.2.1.3 優勢種及優勢度 不同養殖模式下浮游植物優勢種差異不大，均以硅藻門和甲藻門藻類為主，且優勢度指數相對較低。浮游植物優勢種及優勢度見表4。

2.2.1.4 群落結構 單養模式下，浮游植物多樣性指數在2.98～3.12范圍內，均勻度指數在0.62～0.66范圍內；多營養層次養殖模式下，浮游植物多樣性指數在2.79～3.31范圍內，均勻度指數在0.60～0.68范圍內。整體而言，浮游植物群落結構相對穩定，無明顯差異，兩種養殖模式下的水質均較好。但結合兩個指數分析，多營養層次養殖模式優于單養模式，在多營養層次養殖模式下池塘內C、N、P等營養物質得到了循環利用，保證了初級生產力的穩定和再生，同時也可以為硬殼蛤的攝食提供豐富的餌料。

2.2.2 浮游動物的測定結果與分析

2.2.2.1 種類 整個試驗周期中，兩種養殖模式下發現的浮游動物的種類是相同的。共計發現浮游動物6類25種。如圖2所示，節肢動物9種，占比45.00％；浮游幼體5種，占比25.00％；軟體動物和原生動物各2種，占比均為10.00％；毛顎動物和環節動物各1種，占比均為5.00％。

2.2.2.2 豐度 單養模式的浮游動物豐度在（3.07～3.93）×104 cells/L之間；多營養層次養殖模式的浮游植物豐度在（2.67～3.87）×104 cells/L之間。多營養層次養殖模式浮游動物的豐度低于單養模式，分析原因可能是硬殼蛤和中國對蝦會攝食部分浮游動物，導致浮游動物豐度下降。浮游動物在不同養殖模式下其豐度變化見表5。

2.2.2.3 優勢種及優勢度 根據表6可以看出，不同養殖模式下浮游動物優勢種差異不大，均以節肢動物和浮游幼體為主，且優勢度指數相對較低。

2.2.2.4 群落結構 單養模式下，浮游動物多樣性指數在2.39～2.48范圍內，均勻度指數在0.66～0.70范圍內；多營養層次養殖模式下，浮游動物多樣性指數在2.25～2.49范圍內，均勻度指數在0.65～0.70范圍內。兩種養殖模式下浮游動物均呈現穩定的狀態，群落結構差異較小，兩種養殖模式下的水質均較好。結合兩個指數分析，多營養層次養殖模式稍微優于單養模式。

2.3 小結

主要對唐山市灤南縣嘴東海域多營養層次養殖模式下海水池塘的水質理化因子、浮游生物種類和數量與單養模式進行了對比分析，基本摸清了嘴東海域海水池塘養殖模式的水質狀況和浮游生物群落結構特征，得出結論如下：

在水質理化因子方面，多營養層次養殖模式的水質優于單養模式，但在整個試驗周期內，兩種養殖模式下的水質指標均符合河北省地方標準DB 13/ 5879-2023《海水養殖尾水污染物排放標準》中的海水養殖尾水污染物排放限值一級標準；在浮游植物的種類和數量方面，兩種養殖模式下浮游植物的種類相同，單養模式下浮游植物的豐度高于多營養層次養殖模式；在浮游動物的種類和數量方面，兩種養殖模式下發現的浮游動物的種類是相同的，單養模式下浮游動物的豐度高于多營養層次養殖模式。兩種養殖模式下，浮游生物的優勢種差異不大，且優勢度指數均相對較低，浮游植物均以硅藻門和甲藻門藻類為主，浮游動物均以節肢動物和浮游幼體為主，群落結構均呈現穩定的狀態，差異較小。綜上所述，從水質指標和浮游生物的角度來講，多營養層次養殖模式要優于單養模式。

3 討論

3.1 水質理化因子分析

從試驗結果得出，多營養層次養殖模式的水質優于單養模式，分析原因可能為硬殼蛤能有效地濾食養殖水體中的殘餌、糞便，有效凈化養殖水體中氮、磷等營養鹽。袁晟譯[4]在中國對蝦-硬殼蛤-梭魚多營養層次綜合養殖的研究中也表明，硬殼蛤在生態修復作用中的貢獻顯著，它可以在凈化水體、改變沉積物-水界面物質交換和保護微生物多樣性等方面發揮作用，進而有效控制養殖水體富營養化。本研究中，多營養層次養殖模式下的紅鰭東方鲀可以有效攝食病蝦、殘蝦，中國對蝦可以提高餌料利用率，有效地改善了養殖水體的水質環境。嚴正凜等[5]也表明環境友好的、共生互利的、魚蝦貝多營養層次的生態混養模式，可以有效解決餌料利用率不高、病害多、經濟效益低下等問題。

3.2 浮游生物群落結構特征分析

整個試驗周期中，兩種養殖模式下浮游生物的種類是相同的，多營養層次養殖模式下浮游植物和浮游動物的豐度均低于單養模式。分析原因可能為硬殼蛤和中國對蝦的攝食降低了浮游生物的數量。齊占會等[6]在研究濾食性貝類養殖對浮游生物的影響中也表明，貝類的濾食對浮游生物產生強烈的下行控制作用而降低浮游生物的數量，與本研究結果一致。兩種養殖模式下浮游生物的優勢種相同，浮游植物以硅藻門和甲藻門藻類為主，浮游動物以節肢動物和浮游幼體為主。馬新等[7]在2021年6月和9月調查唐山近岸海域浮游植物群落結構特征時表明，2021年6月唐山近海海域浮游植物以硅藻門和甲藻門藻類占優，9月以硅藻門藻類為主，與本研究結果一致；于湖洋等[8]在研究秦皇島海域浮游植物的群落結構特征時表明，秦皇島海域硅藻種類數目較多，共鑒定出硅藻43種，占藻類種類數約60%，其次是甲藻和金藻，與本研究結果也是一致的，由于秦皇島海域與唐山海域距離較近，其研究結果在本研究中也有一定的參考意義。趙祺等[9]在研究唐山海洋牧場浮游動物群落結構時表明，唐山海域浮游動物優勢種主要以節肢動物、浮游幼體和刺胞動物為主，與本研究結果一致。整體來講，唐山市灤南縣嘴東海域海水池塘水環境較好，浮游生物群落結構差異較小，呈穩定狀態，多營養層次養殖模式下的水環境要優于單養模式。由此也表明多營養層次生態養殖是一種可高效利用養殖空間和環境資源的新興生態養殖模式，該養殖模式可以緩解海洋漁業環境污染壓力，促進漁民增產增收，對實現海水養殖業健康可持續發展具有重要意義。

參考文獻：

[1]本刊訊.第八批國家級海洋牧場示范區名單公布[J].中國水產，2023（3）：27.

[2] 劉溱，趙妍，呂夢晨，等.浮游生物對持久性有機污染物遷移和轉化影響的研究進展[J].生態毒理學報，2024，19（2）：126-139.

[3] 張駒，袁震，王厚云，等.大房郢水庫浮游生物群落結構變化與環境因子關系研究[J].安徽農業大學學報，2024，51（1）：102-109.

[4] 袁晟譯.中國對蝦-硬殼蛤-梭魚多營養層次綜合養殖系統沉積物氮轉化研究[D].上海：上海海洋大學， 2022.

[5] 嚴正凜，楊理忠，陳珍賜.海水池塘多營養層次生態混養模式與技術[J].黑龍江水產，2021， 40 （4）： 12-13.

[6] 齊占會，史榮君，于宗赫，等.濾食性貝類養殖對浮游生物的影響研究進展[J].南方水產科學， 2021，17（3）：115-121.

[7] 馬新，姚抒含，徐金濤，等.2021年6月和9月唐山近岸海域浮游植物群落結構特征及影響因素[J].海洋科學進展，2024，42（1）：75-91.

[8] 于湖洋，崔磊，潘霖，等.秦皇島海域浮游植物的群落結構特征[J].海洋科學，2016，40（5）：66-75.

[9] 趙祺，劉輝，張秀文，等.唐山海洋牧場浮游動物群落結構及生態位[J].河北漁業，2021（10）：17-24+30.