擬穴青蟹、斑節(jié)對蝦和縊蟶不同混養(yǎng)系統(tǒng)氮、磷收支的研究

趙艷飛，鐘聲平，王賢豐，黃凌光，劉旭佳,熊向英

( 1.廣西海洋研究所有限責任公司，廣西 北海 536000； 2.北海市海城區(qū)國家海域動態(tài)監(jiān)管中心，廣西 北海 536000 )

在我國南方沿海水產(chǎn)養(yǎng)殖中，擬穴青蟹(Scyllaparamamosain)是主要的養(yǎng)殖對象之一，年產(chǎn)量超過10萬t[1]，目前青蟹養(yǎng)殖模式在江浙一帶以多品種混養(yǎng)為主，養(yǎng)殖效益較可觀[2]，而在廣西沿海一帶，青蟹養(yǎng)殖仍以較原始的土塘單養(yǎng)或蝦蟹混養(yǎng)為主，青蟹兇猛的習性、原始的池塘環(huán)境、落后的養(yǎng)殖模式使青蟹養(yǎng)殖產(chǎn)量較低，青蟹養(yǎng)殖難以為繼。蝦、蟹、貝按一定比例搭配混養(yǎng)在同一系統(tǒng)，可充分利用池塘生態(tài)位，能最大限度利用系統(tǒng)中營養(yǎng)物質(zhì)，從而實現(xiàn)養(yǎng)殖效益最大化[3]。擬穴青蟹、斑節(jié)對蝦(Penaeusmonodon)均具有產(chǎn)量低、售價高特點，擬穴青蟹與斑節(jié)對蝦混養(yǎng)，可顯著提高池塘水體利用率，提升養(yǎng)殖效益[4]。而貝類的濾食、排泄特征可加快水體營養(yǎng)物質(zhì)沉積，加速水體有機物質(zhì)的循環(huán)利用，進而改善水質(zhì)、提高水體養(yǎng)殖容量[5-7]。目前在實際應用中，擬穴青蟹、斑節(jié)對蝦、貝類混養(yǎng)模式尚未出現(xiàn)，建立該混養(yǎng)模式尚需從水質(zhì)檢測、營養(yǎng)收支、效益最大化等角度對各品種間搭配比例進行探究。

氮、磷等營養(yǎng)元素是水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中重要的物質(zhì)循環(huán)、能量流動要素，在水產(chǎn)養(yǎng)殖營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮重要作用[8]。在自然水體中，氮、磷的循環(huán)主要受生物活動、化學變化及物理環(huán)境的影響[9]，而在養(yǎng)殖水體中，養(yǎng)殖過程中的增磷、增氮過程與耗磷、耗氮作用顯著改變了原有氮、磷循環(huán)過程[10]，水產(chǎn)養(yǎng)殖中氮、磷收支可直觀反映養(yǎng)殖池塘營養(yǎng)物質(zhì)主要來源、去向、轉(zhuǎn)化效率、污染程度，是評價養(yǎng)殖模式優(yōu)劣的有效手段[11]。當前水產(chǎn)養(yǎng)殖氮、磷收支已在梭子蟹、對蝦、魚類、貝類、大型藻單養(yǎng)或混養(yǎng)模式開展[12-14]，以擬穴青蟹、斑節(jié)對蝦、縊蟶(Sinonovaculaconstricta)混養(yǎng)的三元混養(yǎng)模式尚未建立，相關(guān)的氮、磷收支研究更是尚未見報道。廣西沿海少沙多泥、高溫低鹽的池塘環(huán)境非常適合擬穴青蟹、斑節(jié)對蝦、縊蟶的生長，通過對該三元混養(yǎng)系統(tǒng)不同混養(yǎng)比例的氮、磷收支研究，可為混養(yǎng)模式的建立與優(yōu)化提供理論依據(jù)。

筆者以海水池塘陸基圍隔試驗法[8]比較研究擬穴青蟹、斑節(jié)對蝦、縊蟶不同混養(yǎng)模式養(yǎng)殖效果，氮、磷收支和利用率，以期為廣西沿海三元混養(yǎng)模式的建立與優(yōu)化提供參考。

1 材料與方法

1.1 場地與材料

試驗于2018年3月1日至2018年9月28日在廣西省北海市福成鎮(zhèn)竹林鹽場四工區(qū)進行，全程211 d，養(yǎng)殖期120 d。

試驗所用海水池塘陸基圍隔建于同一口多泥少沙的生態(tài)土塘，土塘規(guī)格2667 m2，試驗期間圍隔內(nèi)水深1.2 m。圍隔由木樁、不透水的高密度聚乙烯編織布建成，圍隔上邊緣高于最高水位0.4 m，以防漲潮時淹沒圍格；圍隔下邊緣深入泥下0.5 m，以防滲漏。圍隔面積5 m×5 m，高1.6 m。各處理組圍隔間距1 m，每個處理組內(nèi)各平行組間相連。

試驗所用擬穴青蟹、斑節(jié)對蝦、縊蟶苗種均由廣西海洋研究所竹林基地自行培育，所用青蟹苗全甲寬(0.72±0.02) cm、體質(zhì)量(0.12±0.02) g，斑節(jié)對蝦苗體長(0.82±0.09) cm，縊蟶殼長(0.33±0.01) cm、體質(zhì)量(0.17±0.02) g。

1.2 試驗設計

參照文獻[4]的青蟹、斑節(jié)對蝦半咸水池塘搭配比例，以擬穴青蟹、斑節(jié)對蝦搭配為基礎，混以5個不同搭配比例的縊蟶，以青蟹、對蝦二元混養(yǎng)為對照，共計6個處理，每個處理3個平行，具體各組密度搭配與相應組別見表1。

表1 各處理組混養(yǎng)搭配比例

1.3 飼養(yǎng)管理

整個養(yǎng)殖期間不換水，保持水深1.0 m以上。蝦、蟹養(yǎng)殖飼料統(tǒng)一采用澳華斑節(jié)對蝦配合飼料，不單獨投喂縊蟶，每個圍隔內(nèi)設餌料盤，以便計算攝食量，并依天氣、水質(zhì)情況調(diào)整投餌量。監(jiān)測養(yǎng)殖期間各圍隔內(nèi)水質(zhì)狀況并控制在合理范圍內(nèi)，氨氮41.65～136.04 μg/L、硝態(tài)氮715.66～1628.53 μg/L、亞硝態(tài)氮82.65～310.75 μg/L、水溫27～33 ℃、鹽度15～21、pH 7.8～8.4、溶解氧5.0～6.4 mg/L。

1.4 分析方法

1.4.1 水樣和間隙水分析

放苗、收獲及養(yǎng)殖期間每15 d取水樣1次，并同時取非縊蟶穴居點表層直徑4 cm、深10 cm的柱狀泥樣，以4000 r/min離心30 min，上清即間隙水，每個平行均取5個點。水樣先經(jīng)0.45 μm玻璃纖維濾膜過濾，其中溶解態(tài)總氮、總磷根據(jù)海洋化學調(diào)查技術(shù)規(guī)程測定[15]。

1.4.2 養(yǎng)殖生物、底泥、飼料的分析

收集養(yǎng)殖前底泥、苗種樣品與各規(guī)格飼料樣本，于60 ℃烘干測定含水率，并用元素分析儀(Elementar Ⅲ，德國瓦里安公司)測定總氮，參考文獻[16]方法測定總磷。

1.4.3 養(yǎng)殖數(shù)據(jù)收集

試驗期間每15 d檢查蝦、蟹、貝生長和健康狀況，并酌情調(diào)整投餌量。試驗結(jié)束后，統(tǒng)計擬穴青蟹、斑節(jié)對蝦、縊蟶的體質(zhì)量、數(shù)目、產(chǎn)量，并計算成活率，根據(jù)市場價格推測產(chǎn)值。

1.4.4 其他項目測定

根據(jù)間隙水總氮、總磷含量計算氮、磷的滲漏。收獲時，刮去圍隔內(nèi)側(cè)吸附物，測定營養(yǎng)鹽含量，進而推測出圍隔內(nèi)總吸附量。用量筒估算試驗期間每次降雨量，測定雨水中總氮、總磷含量，進而推測降雨所帶氮、磷量。

1.5 數(shù)據(jù)計算與統(tǒng)計分析

養(yǎng)殖生物特定生長率(RSG)按下式計算：

RSG/%·d-1=(lnmt-lnm0)/t×100%。

式中，mt、m0分別表示養(yǎng)殖生物收獲及初始濕質(zhì)量(g)，t為試驗天數(shù)(d)。

系統(tǒng)中氮、磷利用率是指養(yǎng)殖生物質(zhì)量增加部分所含氮、磷占整個系統(tǒng)中氮、磷總輸入量的百分數(shù)。計算公式如下：

UE,x/%=(mH,x-mS,x)×(NxorPx)/(NTorPT)

UE,T/%=∑UE,x

式中，x表示青蟹、對蝦或縊蟶，UE表示氮或磷的利用率(%)；mH,x表示收獲的x的總物質(zhì)的質(zhì)量(g)；mS,x表示放養(yǎng)的X的總物質(zhì)的質(zhì)量(g)；NxorPx表示x的每克干物質(zhì)中氮或磷的百分數(shù)(%)；NTorPT表示系統(tǒng)輸入的總氮或總磷量(g)；UE,T表示總利用率(%)。

數(shù)據(jù)以平均值±標準差表示，采用SPSS 21.0軟件進行單因素方差分析和Duncan多重比較，以P<0.05為差異顯著。

2 結(jié) 果

2.1 各處理組養(yǎng)殖效果

養(yǎng)殖生物規(guī)格方面，各處理組間擬穴青蟹個體大小無顯著性差異(P>0.05)(表2)；CSR3斑節(jié)對蝦個體較CSR5大，差異顯著(P<0.05)；縊蟶在CSR1及CSR2規(guī)格最大，并在CSR3、CSR4和CSR5組間逐步遞減，呈顯著性差異(P<0.05)。成活率方面，擬穴青蟹在CS及CSR1最低，CSR2其次，CSR3、CSR4與CSR5成活率顯著高于其他3組，差異顯著(P<0.05)；斑節(jié)對蝦成活率在CSR3最高(P<0.05)，其他組間無顯著差異(P>0.05)；縊蟶在CSR5成活率最低，CSR4其次，均顯著高于其他組(P<0.05)。特定生長率方面，擬穴青蟹在各組間無顯著差異(P>0.05)；斑節(jié)對蝦在CSR5最低，CSR3最高，與其他組差異顯著(P<0.05)；縊蟶在CSR1及CSR2間無差異(P>0.05)，在CSR3、CSR4與CSR5間逐步降低，呈顯著性差異(P<0.05)。產(chǎn)量方面，擬穴青蟹在CS及CSR1最低，CSR5最高，差異顯著(P<0.05)；斑節(jié)對蝦在CSR3顯著高于其他組(P<0.05)；縊蟶產(chǎn)量在CSR1、CSR2、CSR3、CSR4和CSR5間逐步升高，差異顯著(P<0.05)?？偖a(chǎn)值方面，CSR3與CSR5顯著高于其他組(P<0.05)，CS與CSR1最低，與其他組相比差異顯著(P<0.05)。

表2 不同混養(yǎng)模式下各組養(yǎng)殖效果(平均值±標準差)

2.2 養(yǎng)殖生物及飼料干質(zhì)量及氮、磷含量

青蟹、對蝦、縊蟶及飼料的干質(zhì)量比和氮、磷含量見表3。由表3可見，擬穴青蟹及斑節(jié)對蝦成體干質(zhì)量比及氮、磷含量均高于苗種，縊蟶成體高于苗種，氮、磷含量低于苗種。

表3 養(yǎng)殖生物苗種、成體及飼料干質(zhì)量比及氮、磷含量(平均值±標準差) %

2.3 各處理組底泥干質(zhì)量、密度及氮、磷含量變化

養(yǎng)殖試驗后，底泥含水量變大，密度降低，氮、磷含量明顯升高(表4)。養(yǎng)殖完成后，CSR3與CSR4氮含量顯著低于其他組(P<0.05)，CS與CSR1氮含量顯著高于CSR2、CSR3和CSR4(P<0.05)；養(yǎng)殖完成后，CSR3磷含量顯著低于CS、CSR1和CSR5(P<0.05)，CSR5磷含量顯著高于其他組(P<0.05)。

表4 試驗前后各處理組底泥干質(zhì)量比、密度及氮、磷含量變化(平均值±標準差)

2.4 各處理組氮、磷輸入情況

氮、磷輸入主要來自飼料，來自飼料的氮、磷輸入量分別為640.47～811.78 g、110.26～139.40 g，占總氮、總磷輸入量百分比為84.02%～86.31%、98.08%～98.83%；其次源自水體，氮、磷輸入量分別為104.06 g、0.77 g，占總氮、總磷輸入量百分比為11.01%～13.66%、0.54%～0.70%；苗種氮、磷輸入量極少，對整個養(yǎng)殖系統(tǒng)氮、磷輸入貢獻極小(表5、表6)。

2.5 各處理組氮、磷輸出情況

氮、磷最大輸出項均為沉積，且CSR3氮沉積量顯著低于其他組(P<0.05)，CS氮沉積量顯著高于其他組(P<0.05)；CS、CSR1、CSR2與CSR3磷沉積量顯著低于CSR4及CSR5(P<0.05)；氮沉積量占總輸出量百分比在CS、CSR1、CSR2、CSR3、CSR4和CSR5間逐步下降，磷沉積量占總輸出量百分比最低組為CSR3，差異顯著(P<0.05)。養(yǎng)殖生物氮、磷輸出占總輸出量百分比較低，且在CS、CSR1、CSR2、CSR3、CSR4和CSR5間逐步上升。另外在氮、磷輸出損失方面，滲漏氮占總氮輸出量百分比為12.64%～16.45%，吸附氮占總氮輸出量百分比為4.94%～8.65%，且CSR3最低(P<0.05)，水體氮占比為8.53%～12.03%。滲漏磷占總磷輸出量百分比為5.48%～8.10%，吸附磷占比為3.26%～8.66%，水體磷占比為4.62%～10.44%(表7，表8)。

表5 各處理組氮、磷輸入量統(tǒng)計(平均值±標準差) g/25 m2

表6 各處理組各項氮、磷輸入量占總量的百分比(平均值±標準差) %

表7 各處理組氮、磷輸出量統(tǒng)計(平均值±標準差) g/25 m2

表8 各處理組各項氮、磷輸出量占總量的百分比(平均值±標準差) %

2.6 各處理組氮、磷利用率

各處理組氮利用率共分4個顯著性差異層次(P<0.05)，其中CS氮利用率最低，CSR1及CSR2其次，CSR3及CSR4氮利用率進一步升高，CSR5最高；各處理組磷利用率分2個顯著性差異層次(P<0.05)，CS、CSR1及CSR2磷利用率低，CSR3、CSR4及CSR5磷利用率高(圖1)。

3 討 論

3.1 氮、磷總輸入與總輸出

氮、磷收支研究可直接體現(xiàn)進入水生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)鹽的歸屬，進而評估不同營養(yǎng)鹽富集產(chǎn)生的環(huán)境效應及其在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中的重要性[17]。池塘養(yǎng)殖中肥料和餌料是氮、磷主要輸入源，占比可達90%甚至更多[18-20]，如在半精養(yǎng)的斑節(jié)對蝦池塘，餌料及肥料占氮、磷總輸入的95%和71%[21]?？紤]到試驗點水質(zhì)偏肥，本試驗期間沒有施肥，飼料分別占氮、磷總輸入的84.02%～86.31%與98.08%～98.83%，與上述研究結(jié)果無較大差異。這是因為放養(yǎng)苗種太小，苗種本身的氮、磷輸入微乎其微，養(yǎng)殖期間未換水，水中氮、磷輸入僅為首次進水攜帶及養(yǎng)殖期間雨水帶入，故而該養(yǎng)殖模式中決定氮、磷總輸入量的因素為飼料的投喂。在氮、磷輸出方面，本試驗中，底泥沉積為氮、磷主要支出方式，分別占總支出的44.21%～56.40%與50.38%～60.96%，在張凱等[8]的研究中，氮、磷支出通常占總支出的39.88%～57.71%和39.52%～93.50%，這與本試驗結(jié)果較接近。

圖1 不同混養(yǎng)模式蝦氮、磷利用率的比較Fig.1 N and P utilization efficiencies of harvested Pacific white shrimp in different treatments圖中同一項目標有不同字母表示相互差異顯著(P<0.05).Means with different letters or letter combinations are significantly different (P<0.05)．

在氮、磷總輸入與總輸出量方面，本試驗中氮總輸入量為762.27～946.47 g，明顯低于氮總輸出量(975.83～1242.05 g)；磷總輸入量為111.57～142.13 g，略高于總輸出量(72.41～133.24 g)。這可能因為試驗地點為沿海土塘，海風經(jīng)常吹入路邊塵土，帶入部分氮源，同時強烈的陽光刺激水體中藍藻生成并進行大量固氮作用，本試驗期間，藍藻含量較少，忽略了藻類固氮作用，因而導致氮輸入量低于支出量。而磷不同于氮，為沉積型循環(huán)，大部分磷沉積到泥土中，并受貝類影響進一步下沉，從而導致底泥中磷支出的部分損失，造成磷支出量小于輸入量。

3.2 三元混養(yǎng)系統(tǒng)養(yǎng)殖效果分析

隨著蝦、蟹等單品種養(yǎng)殖模式規(guī)模的擴大，高發(fā)病、高污染等負面特征也越來越嚴重。有研究表明，多品種混養(yǎng)，可顯著提高對蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)養(yǎng)殖效益，提高養(yǎng)殖系統(tǒng)餌料利用率，減少對蝦病害等[22-24]。同時，藻類、貝類等生物加入，可顯著提高養(yǎng)殖系統(tǒng)氮、磷利用率，減小對周邊海域環(huán)境的污染[25-27]。本試驗采用擬穴青蟹、斑節(jié)對蝦搭配，同時混以不同密度的縊蟶，構(gòu)建出幾種蝦、蟹、貝三元混養(yǎng)系統(tǒng)。本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同混養(yǎng)模式下，養(yǎng)殖生物在規(guī)格、成活率、特定生長率、產(chǎn)量以及產(chǎn)值方面均存在差異。規(guī)格方面，CSR3斑節(jié)對蝦規(guī)格顯著大于CSR5的對蝦規(guī)格(P<0.05)，縊蟶規(guī)格隨放苗密度增加，各處理組養(yǎng)成規(guī)格卻逐步遞減。這可能是因為縊蟶密度增加的同時，其濾水作用也增強，降低了水體中營養(yǎng)物質(zhì)，導致對蝦規(guī)格減小，縊蟶自身規(guī)格也受到抑制。成活率方面，CSR3、CSR4與CSR5擬穴青蟹顯著高于CS及CSR1(P<0.05)，斑節(jié)對蝦成活率CSR3顯著高于其他組(P<0.05)，縊蟶成活率隨密度增加逐步降低。產(chǎn)量方面，隨縊蟶布苗密度增加，擬穴青蟹產(chǎn)量逐步增高，受成活率與規(guī)格影響，斑節(jié)對蝦在CSR3最高，縊蟶自身產(chǎn)量也隨密度增加而逐步增大。這可能因為縊蟶的加入，在一定程度上改善了水質(zhì)，同時圍隔內(nèi)有部分縊蟶碎殼表明其可能有部分變成活餌料被青蟹捕食，進而提高了青蟹產(chǎn)量。結(jié)合當?shù)厥召弮r格得出各處理組養(yǎng)殖生物總產(chǎn)值，各處理組產(chǎn)值為312～528元，且CS、CSR1

3.3 氮、磷利用率分析

有研究表明，不同養(yǎng)殖模式下氮、磷利用率趨勢為三元混養(yǎng)>二元混養(yǎng)>單養(yǎng)，粗養(yǎng)>半精養(yǎng)>精養(yǎng)[28]。如常杰等[19]對凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)、青蛤(Cyclinasinesis)和菊花心江蘺(Gracilarialichevoides)混養(yǎng)系統(tǒng)的研究表明，混養(yǎng)組的氮、磷利用率相對于單養(yǎng)組均有顯著提高。本試驗進一步對各處理組氮、磷利用率進行比較發(fā)現(xiàn)，各處理組氮利用率為12.35%～32.66%，且CSR5>CSR3、CSR4>CSR1、CSR2>CS，差異顯著(P<0.05)；磷利用率為9.38%～23.10%，CSR3、CSR4、CSR5>CS、CSR1、CSR2，差異顯著(P<0.05)。這表明在蝦、蟹混養(yǎng)系統(tǒng)中加入適量密度縊蟶，可顯著提高養(yǎng)殖系統(tǒng)氮、磷利用率，縊蟶在合適密度后繼續(xù)增加，也不再對氮、磷利用率有顯著提升作用。因此，通過擬穴青蟹、斑節(jié)對蝦混養(yǎng)，同時加入一定數(shù)量的縊蟶，可有效改善營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)利用，提高飼料利用率，進而提升養(yǎng)殖效益。

盡管本試驗中擬穴青蟹、斑節(jié)對蝦、縊蟶三元混養(yǎng)模式可顯著提升水體利用率，但因三者均主要在養(yǎng)殖水體下層以及底部生活，對水體空間及營養(yǎng)物質(zhì)利用均不夠充分。有研究表明，大型藻類如江蘺對水體富余營養(yǎng)鹽有很強吸收能力，可有效改善水質(zhì)環(huán)境[29-30]，混養(yǎng)系統(tǒng)中加入大型藻類，或可進一步提升該混養(yǎng)模式價值。

4 結(jié) 論

綜上所述，結(jié)合養(yǎng)殖投入、養(yǎng)殖效益與氮、磷利用率等方面，在本試驗條件下，CSR3密度搭配最為合理，即青蟹、斑節(jié)對蝦、縊蟶最優(yōu)搭配為擬穴青蟹35只/25 m2、斑節(jié)對蝦300尾/25 m2、縊蟶1000個/25 m2。同時，本搭配比例尚需進一步較大規(guī)模的養(yǎng)殖試驗進行驗證。