董加沙,何緒剛,3,鄧　閔,覃　雅,劉全圣,陳　榮

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，武漢　430070

2.淡水水產(chǎn)健康養(yǎng)殖湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢　430070

3.池塘健康養(yǎng)殖湖北省工程實(shí)驗(yàn)室，武漢　430070)

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二氧化氯對(duì)池塘水質(zhì)和浮游生物群落結(jié)構(gòu)的短期影響

董加沙1,2,何緒剛1,2,3,鄧閔1,2,覃雅1,劉全圣1,陳榮1

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，武漢430070

2.淡水水產(chǎn)健康養(yǎng)殖湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢430070

3.池塘健康養(yǎng)殖湖北省工程實(shí)驗(yàn)室，武漢430070)

摘要：監(jiān)測(cè)了公安縣崇湖漁場(chǎng)3口草魚(yú)主養(yǎng)池塘施用濃度為0.375 g/m3的二氧化氯后池塘水質(zhì)理化指標(biāo)及浮游生物群落結(jié)構(gòu)短期變化，以分析二氧化氯對(duì)池塘水環(huán)境質(zhì)量的影響。結(jié)果顯示，用藥后水體溶解氧顯著下降，亞硝態(tài)氮、活性磷和總磷降低。然而pH值顯著升高，硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和總氮也有所升高。施用二氧化氯前浮游植物共檢出6門(mén)44屬79種，浮游動(dòng)物36屬43種；用藥后共檢出浮游植物7門(mén)52屬109種，浮游動(dòng)物44屬69種，用藥后浮游植物消失4屬12種，新增加12屬42種，用藥前未見(jiàn)金藻門(mén)種類(lèi)，用藥后出現(xiàn)分歧錐囊藻(Dinobryon divergens)。用藥后原生動(dòng)物消失6屬7種，新出現(xiàn)16屬24種；輪蟲(chóng)消失3種，增加8種；枝角類(lèi)種類(lèi)無(wú)變化；橈足類(lèi)新增4種成體，但用藥前后優(yōu)勢(shì)種無(wú)變化。結(jié)果表明，施用二氧化氯短期內(nèi)增加了水體氨氮毒性，并導(dǎo)致浮游動(dòng)物的種類(lèi)、密度和生物量顯著增加，進(jìn)而導(dǎo)致浮游植物生物量顯著下降、小型化藻類(lèi)增多、優(yōu)勢(shì)種顯著變化。建議在養(yǎng)殖期間慎用二氧化氯。

關(guān)鍵詞：二氧化氯；池塘水質(zhì)；浮游植物；浮游動(dòng)物；群落結(jié)構(gòu)

池塘養(yǎng)殖是我國(guó)淡水漁業(yè)最主要的養(yǎng)殖形式[1]，池塘水環(huán)境質(zhì)量是影響池塘養(yǎng)殖成敗的關(guān)鍵因素之一。二氧化氯通過(guò)酸活化可產(chǎn)生少量Cl2、O2、HClO，從而發(fā)揮消毒殺菌功效[2-4]，因此，在養(yǎng)殖過(guò)程中常使用二氧化氯來(lái)消毒水體或殺滅水體病原微生物；但有關(guān)二氧化氯對(duì)養(yǎng)殖池塘水質(zhì)及浮游生物群落結(jié)構(gòu)等水環(huán)境質(zhì)量的影響鮮有報(bào)道。浮游植物是水體初級(jí)生產(chǎn)者，與水體氧氣供給、氮素消除、pH值波動(dòng)等密切相關(guān)；浮游動(dòng)物會(huì)直接影響浮游植物種類(lèi)和數(shù)量[5]。本試驗(yàn)監(jiān)測(cè)分析施用二氧化氯后池塘水質(zhì)和浮游生物群落結(jié)構(gòu)短期變化，以期探討施用二氧化氯對(duì)池塘水環(huán)境質(zhì)量的影響，為規(guī)范使用二氧化氯提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)用藥

二氧化氯(有效濃度8%)為武漢興旺生物技術(shù)發(fā)展有限公司生產(chǎn)，白色粉質(zhì)型。

1.2試驗(yàn)池塘

在湖北省公安縣崇湖漁場(chǎng)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)基地選取3口面積均為4畝、相鄰的草魚(yú)主養(yǎng)池塘(分別為12#、13#和14#池塘)為試驗(yàn)池塘，平均水深2 m，均架設(shè)水面覆蓋率為7.5%的水蕹菜浮床，放養(yǎng)量基本一致(表1)，試驗(yàn)期間3口池塘養(yǎng)殖管理均相同。

表1　池塘放養(yǎng)種類(lèi)和重量

1.3試驗(yàn)采樣與分析

本實(shí)驗(yàn)在魚(yú)類(lèi)主要生長(zhǎng)期(6—10月中旬)開(kāi)展，試驗(yàn)期間均為晴天，三個(gè)池塘的水溫維持在31.0～33.1 ℃。在上午8∶00-10∶00潑灑二氧化氯，同時(shí)間點(diǎn)采集水質(zhì)和浮游生物樣品，每立方米水體施用量為0.375 g。用藥前1天進(jìn)行第1次采樣，記為第 0 d，并以此作為對(duì)照點(diǎn)，根據(jù)參考文獻(xiàn)[6-7]的方法，用藥24 h后連續(xù)5 d采集樣品，分別記為第2、3、4、5、6天。每口池塘設(shè)2個(gè)采樣點(diǎn)，位于池塘對(duì)角線(xiàn)的兩個(gè)三等分點(diǎn)處。

1.4數(shù)據(jù)處理

用SPSS19.0進(jìn)行理化數(shù)據(jù)的處理，對(duì)于浮游植物和浮游動(dòng)物差異性用單因素方差分析，差異顯著水平為P<0.05，差異極顯著水平為P<0.01，并用GraphPad Prism 5.0作圖。

2結(jié)果與分析

2.1水體理化指標(biāo)

DO在用藥前的含量為1.67 mg/L，施藥后第2天顯著下降(P<0.01)至1.21 mg/L，從第3天開(kāi)始回升，逐漸恢復(fù)到用藥前的水平(圖1，A)。pH值則一直維持較高的狀態(tài)，用藥前的pH為7.75，在第2天出現(xiàn)最高值(P<0.01)是7.89，從第3天開(kāi)始略下降，但是實(shí)驗(yàn)最后三個(gè)池塘的pH值顯著高于(P<0.05)用藥前水平(圖1，B)。

圖1　池塘水體溶氧和pH值的變化

施用二氧化氯后，NO3--N先上升(第2天)之后下降，并稍高于用藥前水平(圖2，A)；NH4+-N出現(xiàn)下降趨勢(shì)，第3天濃度低于用藥前水平，之后逐漸回升并略高于施藥前水平(圖2，B)；NO2--N總體呈下降趨勢(shì)，但降幅較小(圖2，C)；TN先顯著上升(第2天)(P<0.05)，再迅速下降到用藥前水平(第3天)，之后又逐漸上升，第6天時(shí)濃度顯著高于用藥前水平(P<0.01)(圖2，D)；PO43--P先上升后下降，第3天下降到最低后回升到原來(lái)的水平(圖2，E)。TP呈下降的趨勢(shì)，最后低于用藥前的水平(圖2，F(xiàn))。

圖2　池塘氮、磷含量的變化

2.2浮游植物

2.2.1浮游植物種類(lèi)的變化

浮游植物在施藥前共檢出6門(mén)44屬79種，用藥后共檢出7門(mén)52屬109種；用藥后消失12種，新增42種，其中綠藻門(mén)、硅藻門(mén)、裸藻門(mén)和藍(lán)藻門(mén)種類(lèi)變化較大。用藥后，綠藻門(mén)消失2屬6種、新增4屬12種，硅藻門(mén)消失1屬2種、新增2屬5種，裸藻門(mén)消失2種、新增1屬15種，藍(lán)藻門(mén)消失1屬2種、新增5屬7種，甲藻新增2屬2種(表2)。用藥前未見(jiàn)金藻門(mén)種類(lèi)，但用藥后出現(xiàn)了分歧錐囊藻(Dinobryondivergens)。

表2　浮游植物各門(mén)種類(lèi)數(shù)量變化

圖3　池塘浮游植物密度變化

2.2.2浮游植物密度與生物量變化

浮游植物的總密度與生物量呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢(shì)(圖3，A；圖4，A)，密度在第3、4天顯著低于用藥前(P<0.05)，生物量則在第2、4、6天顯著低于用藥前的水平(P<0.05)。藍(lán)藻門(mén)的密度在試驗(yàn)前后無(wú)顯著性變化(P>0.05)(圖3，B)，但是生物量在用藥后顯著性下降(P<0.05)(圖4，B)。裸藻門(mén)、甲藻門(mén)的密度和生物量沒(méi)有顯著性變化(圖3，C、E；圖4，C、E)。隱藻門(mén)的密度和生物量變化一致，都是在4、6天顯著低于(P<0.05)用藥前的水平(圖3，D；圖4，D)。硅藻門(mén)(圖3，F(xiàn)；圖4，F(xiàn))和綠藻門(mén)(圖3，H；圖4，H)的密度和生物量總體呈下降的趨勢(shì)，密度在第3、4、6天低于用藥前(P<0.05)的水平，生物量則在第4、6天顯著性下降(P<0.05)。金藻門(mén)只在第3、4、5天出現(xiàn)(圖3，G；圖4，G)。

圖4　池塘浮游植物生物量變化

2.3原生動(dòng)物

2.3.1原生動(dòng)物

原生動(dòng)物用藥前共檢出19屬25種，用藥后共檢出29屬42種，用藥后消失了6屬7種，新出現(xiàn)了16屬24種。用藥前的優(yōu)勢(shì)種是櫛毛蟲(chóng)(Didinium)、大彈跳蟲(chóng)(Halteriagrandinella)、淡水筒殼蟲(chóng)(Intinnidiumfluviatile)和腔裸口蟲(chóng)(Holophryaatra)，施藥后優(yōu)勢(shì)種演變?yōu)闄泵x(chóng)、大彈跳蟲(chóng)、腔裸口蟲(chóng)、膜袋蟲(chóng)(Cyclidium)和綠急游蟲(chóng)(Strombidiumviride)。原生動(dòng)物的密度和生物量在用藥后呈顯著性上升的趨勢(shì)(P<0.05)，生物量在第3天下降并與用藥前的水平持平，然后繼續(xù)升高(圖5)。

圖5　原生動(dòng)物密度和生物量的變化

2.3.2輪蟲(chóng)

輪蟲(chóng)在用藥前共檢出11屬12種，施藥后檢出15屬17種，消失3種，增加8種。用藥前后的優(yōu)勢(shì)種均為暗小異尾輪蟲(chóng)(Trichocercapusilla)和針簇多肢輪蟲(chóng)(Polyarthratrigla)。用藥后原生動(dòng)物的密度先上升后下降的趨勢(shì)(圖6，A)，但是總體上高于用藥前的水平，在第3、4、5、6天顯著高于用藥前(P<0.05)；輪蟲(chóng)的生物量呈上升趨勢(shì)(圖6，B)，并顯著高于用藥前(P<0.05)。

圖6　輪蟲(chóng)密度和生物量的變化

2.3.3甲殼類(lèi)動(dòng)物

枝角類(lèi)在用藥前后檢出2屬2種，分別是長(zhǎng)肢秀體溞(Diaphanosomaleuchtenbergianum)和長(zhǎng)額象鼻溞(Bosminalongirostris)，優(yōu)勢(shì)種為長(zhǎng)肢秀體溞。枝角類(lèi)的密度和生物量在第2天下降到最低，第3天達(dá)到最高值，并且用藥后顯著高于用藥前的水平(P<0.05)(圖7，A、B)。

圖7　枝角類(lèi)和橈足類(lèi)密度、生物量的變化

橈足類(lèi)在用藥前發(fā)現(xiàn)無(wú)節(jié)幼體(Copepodid)、橈足幼體(Copepodid)、廣布中劍水蚤(Mesocyclopsleuckarti)、近鄰擬劍水蚤(Paracyclopsaffinis)共4種，用藥后增加了4種分別是中華在腹水蚤(Limnoithonasinensis)、大同長(zhǎng)腹劍水蚤(Oithonasimilis)、模式有爪猛水蚤(Onychocamptusmohammed)和湯匙華哲水蚤(Sinocalanusdorii)共8種。用藥后橈足類(lèi)的種類(lèi)增加，密度呈現(xiàn)下上升后下降的變化(圖7，C)，生物量則逐漸增加，并且第5天顯著高于(P<0.01)用藥前，第6天回復(fù)到原來(lái)的水平(圖7，D)。

3討論

3.1二氧化氯對(duì)養(yǎng)殖池塘水質(zhì)理化指標(biāo)的短期影響

3.2二氧化氯對(duì)浮游動(dòng)植物群落結(jié)構(gòu)的影響

本研究結(jié)果顯示，施用二氧化氯后浮游植物和浮游動(dòng)物的種類(lèi)、密度和生物量均發(fā)生大幅度變化，浮游動(dòng)植物優(yōu)勢(shì)種明顯改變，小型化浮游植物種類(lèi)增多，橈足類(lèi)成體增多。二氧化氯對(duì)隱藻、硅藻和綠藻有較強(qiáng)的殺滅作用[6]，是造成隱藻、硅藻和綠藻等優(yōu)勢(shì)種類(lèi)密度和生物量顯著下降的主要原因；其次，浮游動(dòng)物密度和生物量的顯著增加，加大了其對(duì)浮游植物的牧食壓力，進(jìn)一步導(dǎo)致浮游植物生物量下降、小型化種類(lèi)增多；浮游動(dòng)物數(shù)量和種類(lèi)數(shù)上升，與在二氧化氯刺激和溶氧降低雙重作用下，魚(yú)類(lèi)食欲顯著減退，進(jìn)而造成魚(yú)類(lèi)對(duì)浮游動(dòng)物牧食壓力下降密不可分；其次，二氧化氯通過(guò)活化釋放原子氧氧化分解微生物蛋白質(zhì)中的氨基酸實(shí)現(xiàn)消毒殺菌作用[2-3]，而對(duì)浮游動(dòng)物的殺滅作用有限。甲殼類(lèi)浮游動(dòng)物具有的堅(jiān)硬體表結(jié)構(gòu)，在一定程度上抵御了二氧化氯分子穿透其體壁進(jìn)入體內(nèi)，從而大大減弱了二氧化氯的毒害作用。因此，較低劑量的二氧化氯難以有效殺死甲殼類(lèi)等浮游動(dòng)物[11]。

施用二氧化氯引起浮游生物群落結(jié)構(gòu)及數(shù)量劇烈波動(dòng)，不利于池塘水環(huán)境的穩(wěn)定。因此，在魚(yú)類(lèi)旺盛生長(zhǎng)季節(jié)，應(yīng)謹(jǐn)慎使用二氧化氯，盡量少用或不用。

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(責(zé)任編輯：鄧薇)

Short-term effects of chlorine dioxide on water quality and community structure of plankton in freshwater aquaculture ponds

DONG Jia-sha1,2,HE Xu-gang1,2,3,DENG Min1,2,QIN Ya1,LIU Quan-sheng1,CHEN Rong1

(1.CollegeofFisheries,HuazhongAgriculturalUniversity，Wuhan，Hubei430070，China;2.FreshwaterAquacultureCollaborativeInnovationCenterofHubeiProvince，Wuhan，Hubei430070，China;3.HubeiProvincialEngineeringLaboratoryforPondAquaculture,Wuhan,Hubei430070,China)

Abstract：The short-term effects of chlorine dioxide (common dosage,0.0375g/m3) on phytoplankton community structures and water quality parameters were evaluated in three ponds with grass carp (Ctenopharyngodon idellus) as dominant species in Chonghu Lake (Gong’an,Hubei).The results showed that chlorine dioxide could redule dissolved oxygen significantly,as well as nitrite nitrogen,phosphorus and total phosphorus.Whereas pH increased significantly,nitrate nitrogen,ammonium nitrogen and total nitrogen also increased.There were 6 phyla 44 genera 79 species of phytoplankton,36 genera 43 species of zooplankton before the application of chlorine dioxide;after the application,there were 7 phyla 52 genera and 109 species of phytoplankton,44 genera 69 species of zooplankton.4 genera 12 species disappeared,while 12 genera 42 species appeared after the application of chlorine dioxide.Dinobryon divergens was found in the experiment.There were 6 genera 7 species of protozoa disappeared,16 genera 24 species of protozoa appeared;3 species of rotifer disappeared,8 species of rotifer appeared after the application of chlorine dioxide.Cladocera species had no change and genera 4 species of Copepoda appeared.The results showed that the application of chlorine dioxide in pond might be leading to toxicity of ammonia nitrogen easily in short time.The results suggested that chlorine dioxide should be used with caution.

Key words：chlorine dioxide;pond water quality;zooplankton;phytoplankton;community structure

中圖分類(lèi)號(hào)：S965.89

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-6907-(2016)02-0074-08

作者簡(jiǎn)介：第一董加沙(1988-)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)轲B(yǎng)殖水域環(huán)境。E-mail：791799241@qq.com通訊作者：何緒剛。E-mail：xgh@mail.hzau.edu.cn

收稿日期：2015-03-15；

修訂日期：2016-01-19

資助項(xiàng)目：公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)(201203083)；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金(nycytx-46)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(2662015PY119)