摘要：為推廣魚藕輪作這種節(jié)約型、生態(tài)型的綠色無公害的養(yǎng)殖新技術(shù)提供更充分的理論依據(jù)，試驗研究了多年養(yǎng)魚塘在不同種藕年限下底泥的理化性質(zhì)及種藕對微生物群落代謝功能多樣性的影響。結(jié)果表明，多年養(yǎng)殖魚塘在未種藕與種藕2、3和4年之后的底泥中總氮（TN）、總磷（TP）和有機質(zhì)（OM）含量的水平分布特點是中心處略高于四角處；多年養(yǎng)殖魚塘連續(xù)種藕2年，其TN、TP和OM含量會明顯下降，但隨著種藕年限的繼續(xù)增加，TN、TP和OM含量又會呈現(xiàn)增加的趨勢；且魚藕輪作中栽種蓮藕后底泥微生物群落的代謝功能多樣性高于未種藕的養(yǎng)魚塘。

關(guān)鍵詞：魚藕輪作；底泥；有機質(zhì)；氮；磷；微生物；代謝

中圖分類號：S949 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）01-0059-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.01.017

池塘底泥是池塘生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是魚塘物質(zhì)和能量的陷井，又是魚塘肥料的倉庫[1-4]。由于長期養(yǎng)殖，大量飼料的投入和魚類代謝物所形成的有機質(zhì)及生物營養(yǎng)元素在池塘底部大量累積[5-7]，其氧化分解需要消耗氧氣，易造成池塘底部缺氧進而影響底質(zhì)的呼吸作用，進一步影響?zhàn)B殖水體的溶解氧，同時還易分解產(chǎn)生某些有毒物質(zhì)，如甲烷、亞硝態(tài)氮、硫化氫、硫醇、氨、有機酸和低級胺類等，再者，養(yǎng)殖多年的池塘底泥中還存在許多寄生蟲和致病微生物，當(dāng)池塘水質(zhì)變壞、酸性增加、環(huán)境惡化時，魚類的抗病力下降，而致病微生物等卻大量滋生蔓延，最終導(dǎo)致魚病的暴發(fā)與流行，從而造成嚴重的損失。針對中國池塘養(yǎng)殖密度大、水體質(zhì)量欠佳、易爆發(fā)魚病的特點，池塘底泥的調(diào)控顯得尤為重要，且對于構(gòu)建良好生態(tài)型的養(yǎng)殖環(huán)境有著重要意義。

目前，對于池塘底泥的修復(fù)技術(shù)主要有曝氣、原位化學(xué)修復(fù)、植物修復(fù)和微生物修復(fù)等。近年來，為了實現(xiàn)養(yǎng)殖池塘經(jīng)濟價值的最大化，中國很多地方的漁民也開始實施將魚塘進行蓮藕種植后再進行養(yǎng)魚的一種魚藕輪作方式，但關(guān)于魚藕輪作中連續(xù)種藕對底質(zhì)的影響等方面的研究較少，大多都是對魚藕混作技術(shù)方面的研究[8，9]。本試驗通過實地調(diào)查和文獻查閱，主要研究多年養(yǎng)殖塘改種蓮藕之后底泥中主要營養(yǎng)物質(zhì)的分布規(guī)律和變化情況以及魚藕輪作中底泥微生物群落代謝功能多樣性變化，對充分利用池塘底泥和水體環(huán)境中的物質(zhì)和能量具有重要的意義，同時為養(yǎng)殖池塘底質(zhì)改良提供理論依據(jù)和科學(xué)途徑，進而推廣一種節(jié)約型、生態(tài)型綠色無公害的養(yǎng)殖新技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗池塘介紹

湖北省荊州市太湖農(nóng)場水產(chǎn)養(yǎng)殖現(xiàn)有養(yǎng)殖水面420 hm2，2012年底對其試驗場地及周邊魚藕輪作的相關(guān)規(guī)模進行了初步調(diào)查，該養(yǎng)殖場現(xiàn)有的漁農(nóng)（魚牧）混作模式主要為種青養(yǎng)魚（水面種青肥水養(yǎng)魚、陸地種青飼料）。小規(guī)模的魚藕混作模式存在，魚藕輪作方式已經(jīng)進行了5年左右，其規(guī)模約占養(yǎng)殖面積的2%。2013年3月，在太湖養(yǎng)殖場二隊抽樣調(diào)查了4個具有代表性的池塘，這4個池塘分別為養(yǎng)殖場二隊4家農(nóng)戶所有，其基本情況如表1所示。

1.2 池塘底泥樣品的采集及預(yù)處理

在以上4個池塘的四角和中心處分別設(shè)水平分布采樣點5個，用中間空心的硬質(zhì)塑料圓管采集各個池塘表層5 cm左右的底泥，剔除石礫和植物殘根等雜物，混合均勻，共計20個泥樣。泥樣經(jīng)過自然風(fēng)干，粉碎過篩（篩孔直徑1 mm或0.15 mm）之后測定其總氮（TN）、總磷（TP）、有機質(zhì)（OM）以及含水率等相關(guān)指標(biāo)。

1.3 樣品測定及數(shù)據(jù)分析

底泥樣品中的OM含量用燒失量（LOL）表示；含水率采用烘干法，底泥（濕重）在105 ℃條件下烘24 h至恒重[10]； TN采用凱氏定氮法測定[11]； TP按SMT分離方法測定[12]。采用Microsoft Excel 2003、DPS v7.05對數(shù)據(jù)進行整理分析，利用Duncan’s法分析處理間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種藕年限下底泥理化性質(zhì)的水平分布情況

對不同種藕年限下試驗塘底泥理化性質(zhì)的調(diào)查結(jié)果（表2）表明，多年養(yǎng)魚的塘（未種藕）底泥中含有豐富的N、P和OM?？偟膩砜矗嗄牮B(yǎng)殖塘未種藕與種藕2、3和4年底泥中的TN、TP和OM含量的水平分布特點總體為中心處略高于四角處，這可能是由于塘四角處經(jīng)常受到沿岸沖擊泥沙的影響，也正是因為這樣塘底變成了凹形。就TN來看，種藕3年的塘底泥中心處含量最高，為3.72 g/kg；對TP而言，多年養(yǎng)殖的塘在未種藕的情況下，其中心處TP含量最高，為1.74 g/kg，這可能與養(yǎng)殖多年對魚塘投放飼料有關(guān)，也進一步說明了磷比氮更容易沉淀損失；就OM來看，種藕4年的塘底泥中心處含量最高，為13.02%。對于含水率并未呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。

2.2 魚藕輪作中不同種藕年限對底質(zhì)的影響

根據(jù)計算結(jié)果（表3），連續(xù)種藕2年后底泥中TN與未種藕、種藕3年、種藕4年的塘相比差異顯著，表明種藕2年對養(yǎng)魚多年的塘底泥中TN具有明顯的吸收作用。蓮藕連續(xù)種植2、3、4年與養(yǎng)魚多年的塘相比，其底泥中TP含量均有所減少，表明連續(xù)種藕均對底泥中TP具有一定的吸收作用。當(dāng)蓮藕輪作2年后底泥中OM含量減少了2.58個百分點，當(dāng)蓮藕輪作3年后底泥中OM含量減少了0.98個百分點，表明蓮藕的生長能促進根區(qū)底泥OM的消耗，對底泥OM的增加具有一定的抑制效果，但連續(xù)輪作2年效果最好，當(dāng)蓮藕輪作4年后底泥OM含量反而和養(yǎng)魚多年即未種藕的底泥相差不大。對含水率而言，種藕2年的底泥中的含水率最低，為3.96%?？梢?，連續(xù)種藕2年對養(yǎng)殖多年的塘底泥中TN、TP、OM的抑制效果最好，當(dāng)種藕3年時，上述這些指標(biāo)的含量均有增加，當(dāng)種藕4年時，除TP之外，TN和OM含量與養(yǎng)殖多年未種藕的底泥相當(dāng)。

2.3 魚藕輪作中底泥微生物群落代謝功能多樣性變化

張春雪等[13]利用Biolog微孔板鑒定系統(tǒng)，從微生物代謝功能的角度研究了栽種蓮藕之后與養(yǎng)魚情況下的底泥微生物群落的代謝，結(jié)果表明前者與后者相比代謝快、活性強。試驗對培養(yǎng)72 h的底泥吸光度根據(jù)多樣性指數(shù)公式[14]進行了計算，采用Shannon指數(shù)、Shannon均勻度和豐富度指數(shù)評估底泥中微生物的豐度和均勻度，研究了魚藕輪作對底泥微生物群落功能代謝特征的影響。結(jié)果（表4）表明，在一個養(yǎng)殖周期結(jié)束后，養(yǎng)魚的表層（0～5 cm）底泥微生物Shannon指數(shù)與Shannon均勻度均顯著降低，而種藕的表層（0～5 cm）和深層（5～10 cm）底泥微生物各指標(biāo)均無顯著變化，表明種植蓮藕可以保持底泥較高的微生物代謝功能多樣性。

3 結(jié)論與討論

魚藕輪作中，水生植物可以通過根部吸收底泥中的N、P，而植物體可以吸收水中的N、P[15]。本研究中將多年養(yǎng)殖塘改種藕后，充分利用了池塘底泥中豐富的養(yǎng)分，同時由于池塘底泥既是生態(tài)修復(fù)功能菌的資源庫，也是魚類細菌病的病原庫[7]，這樣一來，多年養(yǎng)殖塘改種蓮藕后魚塘內(nèi)原有病菌得到了自然殺滅，原有水體也得到了一定的凈化。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，從整體上看，多年養(yǎng)殖塘在種藕0、2、3、4年的情況下，其底泥中TN、TP和OM的含量在水平分布上呈中心大于四角的趨勢，這可能是塘四角處經(jīng)常會受到沿岸泥沙的沖擊所引起的。

多年魚塘改種藕之后，種藕2年的塘底泥中TN、TP和OM的含量明顯下降，而隨著種藕年限的增加，TN和OM含量又會呈現(xiàn)出上升的趨勢，表明魚藕輪作中連續(xù)種藕2年對多年養(yǎng)殖塘底泥TN、TP、OM的抑制效果最好。為“多年魚塘改種藕，兩年輪回再養(yǎng)魚”這種節(jié)約型、生態(tài)型的綠色無公害的養(yǎng)殖新技術(shù)進一步推廣提供了更全面的理論依據(jù)。

雷衍之等[3]的研究表明，在長期的養(yǎng)殖條件下，大量飼料殘餌、生物排泄物和殘體等有機物的沉積為底泥中各種微生物營造了良好的生存環(huán)境，促進微生物、原生動物等土著生物的大量繁殖，在底泥中形成一個食物網(wǎng)復(fù)雜、各種生物共生并相互制約的穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)，因此，當(dāng)面對來自外界環(huán)境的變化時，由于其具有穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，從而可以有較大的緩沖能力，維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定。本研究結(jié)果初步反映了魚藕輪作對底泥微生物群落代謝功能的影響，但對于底泥環(huán)境的影響程度與輪作的方式和條件，如放養(yǎng)魚的種類、放養(yǎng)密度規(guī)格和養(yǎng)殖周期以及藕的種植密度等各個方面的影響還需要進一步研究。

參考文獻：

[1] AVNIMELECH Y，RITVO G.Shrimp and fish pond soils：Processes and management[J].Aquaculture，2003，220（1/4）：549-567.

[2] 申玉春.魚塘底泥中氮磷含量及其分布[J].河北漁業(yè)，1997（4）： 17-18.

[3] 雷衍之，樸文豪，白祿君，等.養(yǎng)魚池底泥耗氧速率的研究[J].大連水產(chǎn)學(xué)院學(xué)報，1992，6（3）：6-13

[4] 程瑩寅，吳山功，鄭英珍，等.主養(yǎng)草魚池塘底泥微生物群落多樣性研究[J].淡水漁業(yè)，2011，41（6）：43-49.

[5] FONTENOT Q，BONVILLAIN C，KILGEN M. Effect of temperature，salinity，and carbon：Nitrogen ratio on sequencing batch reactor treating shrimp aquaculture wastewater[J].Biores Technol，2007，98：1700-1703.

[6] 胡庚東，宋 超，陳家長，等.池塘循環(huán)水養(yǎng)殖模式的構(gòu)建及其對氮磷的去除效果[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2011，27（3）：82-86.

[7] 宋 偉，韓士群，劉海琴，等.池塘養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)研究進展[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（6）：277-280.

[8] 李登周，陳和平.魚藕混作技術(shù)要點[J].中國水產(chǎn)，2003（10）： 48-50.

[9] 鄭 云.藕田養(yǎng)魚的幾項關(guān)鍵技術(shù)[J].漁業(yè)致富指南，2006（7）： 22.

[10] 王才良.中國化工產(chǎn)品分析方法手冊（無機分冊）[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1992.

[11] 中國科學(xué)院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1978.

[12] RUBAN V，LOPEZ-SANCHEZ J F， PARDO P， et al. Selection and evaluation of sequential extraction procedures for the determination of phosphorus forms in lake sediment[J].J Environ Monit， 1999， 1： 51-56.

[13] 張春雪，陶 玲，張世洋，等.魚藕輪作對池塘底泥微生物群落代謝功能的影響[J].淡水漁業(yè)，2013，43（5）：62-67.

[14] HARCH B D，CORRELL R L，MEECH W，et al.Using the Gini coefficient with BIOLOG substrate utilization data to provide an alternative quantitative measure for comparing bacterial soil communities[J].J Microbiol Meth，1997，30（1）：91-101.

[15] 宋 富，陳艷卿，喬建榮，等.常見沉水植物對草海水體（含底泥）總氮去除速率的研究[J].環(huán)境科學(xué)研究，1997，10（4）：47-50.