水蕹菜浮床對鹽堿地池塘水質與中華絨螯蟹生長的影響

袁 泉，任 艷，周文宗，李 為，劉家壽，張?zhí)昧?/p>

(1.上海市農(nóng)業(yè)科學院生態(tài)環(huán)境保護研究所，上海 201403； 2.中國科學院水生生物研究所，武漢 430072)

生態(tài)浮床技術作為生態(tài)環(huán)保的凈水技術，因其經(jīng)濟高效，操作簡易，并且兼具景觀作用，廣泛應用于受污染水體的治理研究[1，2]。近年來，生態(tài)浮床技術也漸漸應用到養(yǎng)殖水體中，通過浮床凈化水質、調節(jié)水溫、提供天然餌料等多種生態(tài)功能，達到“魚菜共生”的目的[3-5]。目前，浮床水蕹菜(Ipomoeaaquatica)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應用較多，如草魚[6]、羅非魚[7-9]、青魚[10]、鯽[11]等品種，還有報道其應用于黃沙鱉和中華鱉養(yǎng)殖水體中[12，13]，均取得較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。然而，浮床水蕹菜在鹽堿地中華絨螯蟹(Eriocheirsinensis)養(yǎng)殖水體中的應用鮮少見報道。

山東東營市位于黃河三角洲，是典型的濱海鹽堿地地區(qū)。該地區(qū)中華絨螯蟹養(yǎng)殖面積達2.7×104hm2。2014年通過對東營市墾利區(qū)中華絨螯蟹養(yǎng)殖現(xiàn)狀的調查，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)大多數(shù)中華絨螯蟹養(yǎng)殖池塘沒有移栽水草，養(yǎng)殖中后期水質較差，中華絨螯蟹平均單產(chǎn)不足450 kg/hm2，平均規(guī)格小于100 g，成活率不足50%。為了探索改善蟹池水質環(huán)境、促進中華絨螯蟹生長的技術途徑，在墾利區(qū)永安鎮(zhèn)，開展了池塘中華絨螯蟹-水蕹菜復合種養(yǎng)模式試驗，以期通過分析浮床水雍菜對蟹池水質及中華絨螯蟹生長的影響，為黃河三角洲鹽堿地開展中華絨螯蟹生態(tài)養(yǎng)殖積累基礎資料。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗地點在山東省東營市墾利區(qū)永安鎮(zhèn)的中華絨螯蟹養(yǎng)殖基地。試驗設對照組0%浮床，(0% F)、處理組5%浮床(5% F)和10%浮床(10% F)，每組分別設置3個重復。選取9個大小一致的蟹塘，池塘面積約2 000 m2。5%浮床處理組的每個池塘放置規(guī)格為8 m×1.25 m(長×寬)的浮床10個，浮床總面積為100 m2，占池塘面積的5%；10%浮床處理組的每個池塘放置相同規(guī)格的浮床20個，浮床總面積為200 m2，占池塘面積的10%。

1.2 浮床結構與安置

單個浮床呈長方形，規(guī)格為8 m×1.25 m，采用竹竿作為框架，覆蓋網(wǎng)目為2 cm的聚乙烯網(wǎng)片。將生長良好的水蕹菜按照行距25 cm、株距20 cm插入浮床網(wǎng)片上的網(wǎng)眼中。把構建好的浮床安置在池塘四周近岸的水域，采用繩子固定。所有浮床于2015年6月20日放入蟹池中。

1.3 中華絨螯蟹放養(yǎng)、投喂與日常管理

試驗池塘中華絨螯蟹養(yǎng)殖模式為單養(yǎng)，放養(yǎng)時間為2015年5月，放養(yǎng)密度1.8只/m2，規(guī)格(8.21±2.69)g。各池中華絨螯蟹采用相同的飼料投喂，主要以麩皮和煮熟的玉米為主。每天下午五點左右投喂，一天一次，各池投喂量一致。養(yǎng)殖過程中沒有換水。

根據(jù)當?shù)氐酿B(yǎng)殖習慣，中華絨螯蟹在每年的10月上旬并塘暫養(yǎng)，越冬后3—4月初再捕撈銷售。因此，9月28日結束試驗，對所有試驗池中華絨螯蟹的數(shù)量和產(chǎn)量及水蕹菜的生物量進行統(tǒng)計。

1.4 水質分析與中華絨螯蟹生長測定

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

中華絨螯蟹的肥滿度、特定生長率計算公式如下：

K=W/(CW)3×105

其中，K為肥滿度，W為體重(g)，CW為殼寬(mm)。

特定生長率(SGR)=(lnWi+1-lnWi)/t×100%

其中Wi為第i月觀測體重(g)，Wi+1為第i+1月觀測體重(g)，t為觀測天數(shù)。

表中數(shù)值為平均值±標準差，運用SPSS 18.0對所得數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，若差異達顯著水平，則進行Tukey多重比較，顯著性水平為P<0.05。使用Origin 2017作圖。

2 結果

2.1 試驗蟹塘水體鹽度、堿度和硬度的變化

試驗池塘水體中鹽度、堿度和硬度含量變化如圖1所示。隨著養(yǎng)殖過程的進行，各處理組水體硬度均呈現(xiàn)明顯的下降；除0%浮床組的堿度沒有明顯的變化外，5%和10%浮床組的堿度均呈現(xiàn)明顯下降；隨時間推移，10%浮床組的鹽度無明顯的變化，而0%和5%處理組的鹽度表現(xiàn)出下降的趨勢。

養(yǎng)殖過程中，各處理組的硬度無顯著性差異。8月份，0%浮床組堿度顯著高于5%處理組，與10%處理組之間無顯著性差異；至9月份，0%浮床組的堿度顯著高于5%和10%處理組。6、7月份，各處理組的鹽度無顯著性差異；8、9月份，10%浮床組鹽度顯著高于0%浮床組，5%浮床組鹽度與對照組之間無顯著性差異。

圖1 不同處理組水體鹽度(a)、堿度(b)和硬度(c)的變化Fig.1 Changes of salinity(a)，alkalinity(b)and hardness(c)of water in different treatment groups(mean±SD) 同一時期標有不同字母上標的均值之間差異顯著(P<0.05)

2.2 試驗蟹塘水體營養(yǎng)鹽及其他水質參數(shù)的變化

試驗池塘水體營養(yǎng)鹽及其他水質參數(shù)變化如表1所示。6-9月期間，試驗池塘TN含量低于3 mg/L，TP含量低于0.025 mg/L；各處理組TN和TP含量隨時間的變化規(guī)律一致，即TN含量上升或下降的同時TP含量下降或上升；9月份，各處理組TN、TP含量表現(xiàn)為10%浮床<5%浮床<0浮床處理組，10%浮床和5%浮床處理組TN、TP含量達到國家地表水Ⅲ類標準。

同一時期水體中氨氮、硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮含量反映了水體的硝化作用和反硝化作用過程，是指示水質好壞的重要參數(shù)。從表1中可以看出，浮床投放之后，10%浮床組較對照組而言，氨氮和亞硝酸鹽氮含量有了明顯下降。8月份高溫季節(jié)，各處理組水體均表現(xiàn)出氨化作用加強，氨氮含量急劇上升；至9月份，氨化作用減弱，硝化作用加強，硝酸鹽含量上升，10%浮床處理組硝酸鹽氮含量上升最快。

隨著養(yǎng)殖生產(chǎn)的進行，對照組水體溶氧含量逐月降低，COD含量維持在較高水平；9月份時對照組溶氧含量顯著低于10%浮床處理組。3個處理組水體pH值均呈堿性，且隨著養(yǎng)殖過程的進行呈上升趨勢。電導率隨著養(yǎng)殖的進行呈下降趨勢，9月份10%處理組的電導率顯著高于對照組。浮床投放顯著地降低了水體濁度，7月份10%浮床處理組濁度值顯著的低于對照組，9月份5%浮床處理組濁度值顯著低于對照組。

表1 不同處理組營養(yǎng)鹽及其他水質參數(shù)變化情況Tab.1 Changes of nutrients and other water quality parameters in different treatment groups

續(xù)表1

注：同一行標有不同字母上標的均值之間差異顯著(P<0.05)

2.3 中華絨螯蟹生長狀況

浮床投放前，即6月份所采樣本各處理組之間雌蟹和雄蟹的殼寬、體重均存在顯著性差異。浮床投放之后，每月中華絨螯蟹特定生長率和肥滿度情況如表2所示。整個試驗過程中，不同處理組雌蟹肥滿度無顯著性差異；10%浮床組雄蟹肥滿度在8月份觀測結果中顯著高于對照組和5%浮床組；其他觀測時間，各處理組雄蟹肥滿度無顯著性差異。7月和8月，10%浮床組雌蟹特定生長率顯著高于對照組和5%浮床組；9月，各處理組間雌蟹特定生長率無顯著性差異；整個試驗過程中10%浮床組雌蟹特定生長率均超過1.0%/d。7月，10%浮床組雄蟹特定生長率與對照組之間無顯著性差異；但8月和9月，10%浮床組雄蟹特定生長率均顯著高于對照組和5%浮床組，且整個試驗過程中10%浮床組雄蟹特定生長率均超過1.0%/d。

表2 中華絨螯蟹殼寬和體重逐月增長情況Tab.2 Monthly increase in shell width and body weight of Chinese mitten crab

注：同一列標有不同字母的表示同一觀測時間各處理組間差異顯著(P<0.05)。

2.4 中華絨螯蟹和水蕹菜的收獲情況

試驗池塘中華絨螯蟹的成活率、產(chǎn)量及水蕹菜的產(chǎn)量列于表3。單因素方差分析顯示，各處理組間中華絨螯蟹成活率和產(chǎn)量均不存在顯著差異。浮床水蕹菜經(jīng)過3個月的生長，中途未進行刈割，10%浮床處理組的水蕹菜凈增量顯著高于5%浮床處理組；5%浮床組水蕹菜凈增倍數(shù)大于10%浮床組，但兩處理組間無顯著性差異。

表3 中華絨螯蟹和水蕹菜的產(chǎn)量Tab.3 Yield of Chinese mitten crab and Ipomoea aquatic

注：同一列標有不同字母上標表示差異顯著(P<0.05).

3 討論

3.1 水蕹菜浮床與水質的關系

水蕹菜浮床對鹽堿地區(qū)中華絨螯蟹養(yǎng)殖水體有凈化效果，尤其表現(xiàn)在對氨氮的吸收能力上，水蕹菜對氨氮的親和力大于對硝態(tài)氮的親和力，有優(yōu)先吸收氨氮的趨勢[17，18]。高溫季節(jié)處理組和對照組水體氨氮均有大幅上升，氨氮含量的升高容易對中華絨螯蟹免疫功能產(chǎn)生脅迫作用，黃鶴忠等[19]研究表明水體氨氮含量大于1 mg/L即可隨著脅迫時間的延長而對中華絨螯蟹的機體非特異性免疫防御系統(tǒng)產(chǎn)生顯著的負面影響。因此，高溫季節(jié)對河蟹養(yǎng)殖水體采取有效的管理措施是非常重要的，水蕹菜浮床較其它植物浮床如美人蕉(Cannaindica)、黃菖蒲(Irispseudacorus)、水芹菜浮床等更適合河蟹養(yǎng)殖水體。上述植物浮床中，水蕹菜對總氮和氨氮的去除效率最高[20，21]。此外，土壤鹽堿化是典型的生態(tài)環(huán)境問題，以漁改堿技術已在諸多鹽堿地區(qū)達到共識[22]。包海巖等[18]從室內(nèi)實驗和室外生產(chǎn)試驗等多方論證了水蕹菜浮床能夠明顯改善北方鹽堿地區(qū)養(yǎng)殖水體水質。本研究結果發(fā)現(xiàn)，10%浮床處理組較對照組顯著降低了水體的堿度和硬度，支持這一觀點。因此，從水蕹菜浮床改善水質這一角度分析認為其適宜在鹽堿地河蟹養(yǎng)殖水體中應用。

3.2 水蕹菜浮床與中華絨螯蟹生長關系

生態(tài)浮床的應用除了起到改善水質的作用外，最終要體現(xiàn)在對水生經(jīng)濟動物的促生長作用上。已有研究表明水蕹菜浮床對羅非魚、南美白對蝦的生長和成活均有顯著的積極作用[9，23]。其作用機理主要體現(xiàn)在兩個方面：一是改善水質，為魚、蝦提供良好的環(huán)境；二是水蕹菜發(fā)達的根系為蝦提供庇護場所。這兩點在本研究中均得到證實。首先，本研究結果可知10%浮床處理組中華絨螯蟹雌蟹和雄蟹的特定生長率在各個觀測時期均超過1.0%，顯著的高于對照組，說明水蕹菜浮床對中華絨螯蟹的生長具有一定的積極作用。其次，中華絨螯蟹同為甲殼類，對隱蔽物的需求必不可少，研究表明中華絨螯蟹的成活率與隱蔽物覆蓋密度呈顯著的正相關關系[24]。本研究中10%浮床處理組河蟹平均成活率高于對照組和5%浮床處理組。由于河蟹初始放養(yǎng)規(guī)格存在差異，因而無法評估水蕹菜浮床對河蟹產(chǎn)量的影響，這也是本試驗不足之處。