劉金金, 張玉平,李曉蓓

凡納濱對(duì)蝦池塘沉積物中氮、磷形態(tài)的賦存特征

劉金金, 張玉平,李曉蓓

（上海市水產(chǎn)研究所，上海 200433）

研究凡納濱對(duì)蝦（）養(yǎng)殖池塘沉積物中氮、磷形態(tài)的賦存特征。于對(duì)蝦養(yǎng)殖周期的前、中和后期對(duì)池塘沉積物采樣，測(cè)定和分析沉積物中各形態(tài)氮和磷含量。對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)（1 131.36±349.00）mg/kg，有機(jī)氮平均占總氮的74.14%，養(yǎng)殖中期總氮及有機(jī)態(tài)氮含量相對(duì)較高。無(wú)機(jī)氮主要為固定態(tài)銨，平均占75.71%，可交換態(tài)氮主要由硝態(tài)氮和氨態(tài)氮組成?？偭踪|(zhì)量分?jǐn)?shù)（854.17±254）mg/kg，主要磷形態(tài)為鐵結(jié)合態(tài)磷（Fe-P）、自生鈣磷（ACa-P）和閉蓄態(tài)磷（Oc-P），養(yǎng)殖周期內(nèi)沉積物中Fe-P含量變化頻繁，較活躍。垂直方向上，總氮及有機(jī)氮在次表層4 ~ 6 cm含量較高，總磷、Fe-P及Oc-P均有表層富集現(xiàn)象。對(duì)蝦養(yǎng)殖過(guò)程中池塘沉積物中的氮磷總量未見(jiàn)明顯累積，生物活性磷（BAP）在總磷中比例增加，池塘沉積物內(nèi)源磷負(fù)荷加重。氮和磷分別主要以有機(jī)態(tài)氮和生物活性磷形式存在，養(yǎng)殖過(guò)程使沉積物中內(nèi)源磷釋放潛力增加。

凡納濱對(duì)蝦; 氮形態(tài); 磷形態(tài); 池塘沉積物; 賦存特征

氮和磷是水域生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的主要組成部分，直接影響水中浮游植物的群落結(jié)構(gòu)，氮、磷含量過(guò)高極易引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化[1-2]，需合理控制進(jìn)入水體的氮磷總量。當(dāng)水生態(tài)系統(tǒng)外源性氮磷輸入得到有效控制后，內(nèi)源性氮磷的釋放成為影響水環(huán)境營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的主因。水域生態(tài)系統(tǒng)中的沉積物既是水體中氮磷的“匯”，又是“源”[3]，沉積物中氮磷的內(nèi)源負(fù)荷和沉積物-上覆水之間氮磷的遷移轉(zhuǎn)化均直接影響上層水質(zhì)。在淡水池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)中，餌料、飼料等外源輸入豐富，但利用率極其有限。國(guó)內(nèi)蝦類露天養(yǎng)殖池塘內(nèi)餌料中氮和磷的保留率僅為13.88% ~ 20.67%和7.20% ~ 9.57%[4]，其他以各種形式進(jìn)入水環(huán)境中的氮磷大部分沉積下來(lái)成為沉積物的內(nèi)源負(fù)荷[5-6]。

近年來(lái)，隨著近海、湖泊等水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題日益加重，水環(huán)境中氮、磷等元素的分布和遷移轉(zhuǎn)化研究備受關(guān)注[7-8]。研究發(fā)現(xiàn)，氮磷的生物有效性及遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程均與其分布形態(tài)密切相關(guān)[9-10]。目前，對(duì)沉積物中氮、磷形態(tài)的研究主體主要集中在近海[11-12]、湖泊[13]、河流[14]和水庫(kù)[15]等水域，養(yǎng)殖池塘相關(guān)方面的研究鮮見(jiàn)報(bào)道[16]。探究池塘沉積物中氮磷的賦存特征是準(zhǔn)確理解水生態(tài)系統(tǒng)氮磷物質(zhì)循環(huán)及其對(duì)環(huán)境影響的基礎(chǔ)，對(duì)防治水體富營(yíng)養(yǎng)化、控制內(nèi)源負(fù)荷[17-18]有重要意義。本研究分析凡納濱對(duì)蝦（）養(yǎng)殖池塘沉積物中氮、磷的形態(tài)，旨在明晰蝦類養(yǎng)殖池塘沉積物中氮和磷的賦存特征，為了解淡水養(yǎng)殖池塘內(nèi)源負(fù)荷提供參考。

1 材料與方法

1.1 采樣及處理

本研究池塘為上海市青浦區(qū)水產(chǎn)科研基地2014年翻修后未清淤淡水養(yǎng)殖池塘，分別編號(hào)為L(zhǎng)S1、LS2和LS3，面積均為0.267 hm2。2017年5–10月，3池塘養(yǎng)殖了凡納濱對(duì)蝦。苗種規(guī)格0.7 ~ 1.0 cm/尾，苗種密度3×105尾/hm2，養(yǎng)殖周期內(nèi)水深1.5 m左右，對(duì)蝦收獲期LS1、LS2和LS3分別收獲成蝦1 360、796、821 kg。分別于對(duì)蝦養(yǎng)殖前期（5月30日）、中期（6月25日）和后期（9月13日）采集池塘水樣和沉積物樣品。利用彼得森采水器（北京普雷德儀器設(shè)備有限公司）采集水面下0.5 m處水樣，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水溫、pH值、溶解氧（DO）和鹽度（）。水樣運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后立即測(cè)定營(yíng)養(yǎng)鹽類水質(zhì)指標(biāo)。利用柱狀采泥器（北京普雷德儀器設(shè)備有限公司）采集表層10 cm沉積物，每個(gè)池塘采集3管，混勻，對(duì)LS3池塘采集后的沉積物柱狀樣品按2 cm垂直分層，所有沉積物樣品經(jīng)冷凍干燥，研磨，過(guò)孔徑0.150 mm篩，存儲(chǔ)待測(cè)。

1.2 分析方法

1.2.1 氮形態(tài)的測(cè)定 沉積物中氮形態(tài)分為有機(jī)態(tài)氮和無(wú)機(jī)態(tài)氮，無(wú)機(jī)態(tài)氮包括固定態(tài)銨和可交換態(tài)氮，其中可交換態(tài)氮包括硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮和氨態(tài)氮?？山粨Q態(tài)氮的測(cè)定方法：稱取沉積物樣品1.0 g于50 mL離心管中，添加2 mol/L K2SO4溶液20 mL，在180 r/min條件下振蕩30 min，以8 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心5 min，獲得上清液，利用連續(xù)流動(dòng)注射分析儀（SKALAR SAN++）測(cè)定提取液中硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和氨氮含量。

固定態(tài)銨的測(cè)定方法：Silva-Bremner[19]提出的KOBr-KOH提取法。稱取沉積物樣品0.25 g于100 mL高型燒杯內(nèi)，添加5 mL現(xiàn)配的KOBr-KOH混合液，混勻，蓋上表玻璃靜置2 h。加入15 mL去離子水，加熱煮沸5 min。靜置12 h后將燒杯內(nèi)上清液轉(zhuǎn)移至50 mL離心管中，用0.5 mol/L的KCl溶液反復(fù)沖洗燒杯內(nèi)沉淀物，合并沖洗液，至液體總量達(dá)40 mL。離心，去除上清液，再次加入40 mL 0.5 mol/L的KCl溶液，搖勻，離心，去上清液，反復(fù)兩次，加入HF（5 mol/L）-HCl（1 mol/L）混合溶液5 mL，振蕩24 h，以8 000 r/min離心10 min，取上清液待測(cè)。利用連續(xù)流動(dòng)注射分析儀測(cè)定溶液中NH4+-N含量。

總氮的測(cè)定方法為，稱取0.5 g樣品和5 g CuSO4-K2SO4混合催化劑于消解管中，添加8 mL濃硫酸，420 ℃下消解1 h，用全自動(dòng)凱氏定氮儀（KJELTEC 8400 AUTO SYSTEM，上海沛歐分析儀器有限公司）測(cè)定消解液中氮含量。

1.2.2 磷形態(tài)的測(cè)定 磷形態(tài)的提取采用李悅等改進(jìn)的化學(xué)連續(xù)提取法[20]，提取磷形態(tài)分別為易交換態(tài)磷（Ex-P）、鋁結(jié)合態(tài)磷（Al-P）、鐵結(jié)合態(tài)磷（Fe-P）、閉蓄態(tài)磷（Oc-P）、自生鈣結(jié)合態(tài)磷（ACa-P）、碎屑磷（De-P）和有機(jī)磷（Or-P），提取過(guò)程見(jiàn)表1。

1.2.3 其他指標(biāo)分析方法 水樣中氮、磷相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定，總氮（TN）、總磷（TP）、硝酸鹽氮（NO3--N）、亞硝酸鹽氮（NO2--N）、氨氮（NH4+-N）、活性磷（PO43--P）和總磷（TP）均采用連續(xù)流動(dòng)注射分析儀測(cè)定。水中無(wú)機(jī)氮（TIN）含量為NO3--N、NO2--N和NH4+-N總和，水中有機(jī)氮（TON）含量為TN與TIN之差。高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）采用《水質(zhì)高錳酸鹽指數(shù)的測(cè)定》（GB 11892-89）測(cè)定，葉綠素a（Chl_a）采用《水質(zhì)葉綠素a的測(cè)定分光光度法》（HJ 897-2017）測(cè)定，沉積物中總磷按《土壤總磷的測(cè)定堿熔-鉬銻抗分光光度法》（HJ 632-2011）進(jìn)行測(cè)定。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 文中數(shù)據(jù)利用Office Excel 2013 軟件進(jìn)行匯總分析，利用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以單因素方差分析數(shù)據(jù)差異的顯著性，以= 0.05作為差異顯著性水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)概況

對(duì)蝦養(yǎng)殖周期內(nèi)水體呈弱堿性，水溫24 ~ 29℃，鹽度0.27 ~ 0.50，溶解氧（DO）6.21 ~ 11.86 mg/L。在養(yǎng)殖前期和中期，Chl_a質(zhì)量濃度為1.59 ~ 4.47 μg/L，養(yǎng)殖后期增至19.76 ~ 57.94 μg/L（< 0.05）。圖1可見(jiàn)，池塘水體中TN、TP含量在養(yǎng)殖前期最高，質(zhì)量濃度分別為（2.61±0.60）mg/L和（0.313±0.041）mg/L，隨養(yǎng)殖生產(chǎn)的進(jìn)行，水體中TN和TP含量逐漸降低，其中TN含量下降顯著（< 0.05）。養(yǎng)殖前期水體中TIN在TN中占比60%左右，隨養(yǎng)殖生產(chǎn)的進(jìn)行，NO3--N含量下降，導(dǎo)致TIN含量顯著降低（< 0.05）。水體中的磷主要為PO43--P，在TP中的比例達(dá)56% ~ 90%。養(yǎng)殖后期池塘內(nèi)浮游植物和水生植物的快速繁殖使水體中NO3--N和PO43--P被大量消耗，導(dǎo)致后期池塘水體中無(wú)機(jī)態(tài)氮和磷含量及在TN和TP中的占比顯著降低。

圖1 對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘水體中氮和磷的分布概況

2.2 氮形態(tài)的分布

對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為716.38 ~ 1 649.92 mg/kg（圖2），池塘LS1和LS2沉積物中總氮平均含量顯著高于LS3（< 0.05）（表2）。LS1沉積物中總氮含量在養(yǎng)殖中期最高，前期最低，LS2沉積物中總氮含量隨養(yǎng)殖的進(jìn)行逐漸降低，LS3沉積物中總氮含量在養(yǎng)殖前、中、后期差異不顯著（> 0.05）。對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中的氮主要以有機(jī)態(tài)存在（圖2），質(zhì)量分?jǐn)?shù)為389.20 ~1 408.47 mg/kg，平均為總氮的74.14%，與一般水域沉積物中有機(jī)態(tài)氮占總氮70% ~ 90%[21]的結(jié)果相似，因此，有機(jī)氮含量的變化會(huì)主導(dǎo)總氮的變化趨勢(shì)。蝦塘沉積物中總氮及有機(jī)態(tài)氮含量變化與養(yǎng)殖期間飼料投喂總量和消耗量緊密相關(guān)，池塘LS1內(nèi)對(duì)蝦生長(zhǎng)狀況較LS2和LS3好，飼料投喂量相對(duì)較多，沉積物中累積氮量較高，體現(xiàn)在養(yǎng)殖中期LS1內(nèi)有機(jī)態(tài)氮和總氮含量明顯高于LS2和LS3。對(duì)蝦養(yǎng)殖中期至后期經(jīng)歷夏季高溫，沉積物中微生物活躍，氨化、硝化、反硝化等微生物參與的氮轉(zhuǎn)化反應(yīng)劇烈[22]，導(dǎo)致養(yǎng)殖后期沉積物中有機(jī)氮及總氮含量均有所下降。

圖2 對(duì)蝦池塘沉積物中氮形態(tài)的分布

表2 對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中氮形態(tài)的年均分布

說(shuō)明：= 7；同列上標(biāo)字母相同者無(wú)顯著性差異（> 0.05）。

Notes:= 7; The data in same column with same letter indicate no significant difference between them (> 0.05).

對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中固定態(tài)銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為159.0 ~ 298.0 mg/kg，占總無(wú)機(jī)態(tài)氮的70.85% ~ 80.85%，池塘LS1、LS2和 LS3之間無(wú)顯著差異，各蝦塘在不同養(yǎng)殖階段內(nèi)固定態(tài)銨的分布變化趨勢(shì)有所不同，LS1和LS2沉積物中固定態(tài)銨含量在養(yǎng)殖后期略有增加，LS3則略有降低。沉積物中可交換態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為57.53 ~ 85.31 mg/kg，在總氮中的平均占比不足7%，其中氨態(tài)氮平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32.60 mg/kg，在可交換態(tài)氮中占比47.80%，硝態(tài)氮平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34.11 mg/kg，占比50.02%，亞硝態(tài)氮含量極低。可交換態(tài)氮含量雖低，卻是沉積物中重要的氮形態(tài)，可交換態(tài)氮可直接參與到生態(tài)系統(tǒng)氮的生物地球化學(xué)循環(huán)，是沉積物中最活躍的氮形態(tài)[23]。

對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘LS3表層沉積物以2 cm為間隔垂直分層，圖3表明，總氮含量隨深度的增加先增加后降低，在次表層4 ~ 6 cm層有最高值，有機(jī)態(tài)氮含量的垂直分布趨勢(shì)同總氮，固定態(tài)銨及可交換態(tài)氮含量在垂直方向上變化幅度相對(duì)較小。

2.3 磷形態(tài)的分布

對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中各磷形態(tài)組成見(jiàn)表3和圖4。各蝦塘沉積物總磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)506.29 ~ 1 211.70 mg/kg，LS1和LS2沉積物中總磷平均含量顯著高于LS3（< 0.05）。隨養(yǎng)殖的進(jìn)行，LS1沉積物中總磷含量有所下降，養(yǎng)殖后期總磷含量較養(yǎng)殖前期下降26%；LS2在養(yǎng)殖后期總磷含量較前、中期驟增46%；LS3塘養(yǎng)殖中期總磷含量最高，是前、中期的1.4倍。

圖3 對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘LS3沉積物中總氮及各形態(tài)氮垂直分布

表3 凡納濱對(duì)蝦池塘不同養(yǎng)殖階段沉積物中各形態(tài)磷的分布

說(shuō)明Note：= 3.

圖4 對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中磷形態(tài)的分布

池塘LS1沉積物中主要磷形態(tài)為Fe-P、ACa-P和De-P，LS2沉積物中主要磷形態(tài)為ACa-P、Fe-P和OC-P，LS3沉積物中主要磷形態(tài)為Fe-P和Oc-P，主要磷形態(tài)組成表明，LS1和LS2沉積物中的磷主要為鈣結(jié)合態(tài)磷（ACa-P和 De-P），LS3沉積物中的磷主要為鐵結(jié)合態(tài)磷（Fe-P和OC-P）。沉積物中的鈣結(jié)合態(tài)磷與碳酸鈣吸附的磷和鈣磷酸鹽沉淀關(guān)聯(lián)，狀態(tài)穩(wěn)定，鐵結(jié)合態(tài)磷常與沉積物中鐵的氧化/氫氧化物結(jié)合在一起，條件適宜時(shí)較易發(fā)生磷的釋放[24]，可見(jiàn)LS1和LS2沉積物中磷含量較高的主因可能是土壤中鈣鎂含量較高，利于穩(wěn)態(tài)磷的形成和累積。LS1池塘沉積物中Fe-P含量在養(yǎng)殖中、后期大幅降低，ACa-P和De-P含量有所增加。LS2在養(yǎng)殖前期各形態(tài)磷含量大小依次為ACa-P、Oc-P、Fe-P、De-P、Al-P、Or-P、Ex-P，養(yǎng)殖中期Fe-P含量大幅增加，為主要磷形態(tài)，Oc-P含量略有增加，ACa-P含量明顯降低，養(yǎng)殖后期Fe-P含量有所回落，ACa-P和De-P含量明顯增加，致LS2沉積物中總磷含量在后期顯著上升。LS3較其他蝦塘磷形態(tài)含量及組成隨養(yǎng)殖的進(jìn)行變化幅度不大，主要磷形態(tài)為Fe-P和Oc-P。各形態(tài)磷之間的相關(guān)性研究表明，Ex-P與Oc-P、De-P，Oc-P與TP、Or-P、Ex-P、Al-P、ACa-P，F(xiàn)e-P與Al-P、Oc-P等顯著相關(guān)（< 0.05），可見(jiàn)Ex-P、Fe-P、Al-P以及Oc-P在磷形態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程中相對(duì)較活躍。

蝦塘LS3表層沉積物間隔2 cm垂直分層，磷形態(tài)提取測(cè)定結(jié)果表明（圖5），在0 ~ 10 cm層總磷含量隨深度的增加略有降低，深度0 ~ 6 cm總磷含量相對(duì)較高，但差異不顯著。垂直方向磷形態(tài)的組成中Fe-P、Oc-P和ACa-P占總磷比例變化相對(duì)較大，F(xiàn)e-P在2 ~ 6 cm層占比最高，達(dá)27%，Oc-P在2 ~ 4 cm層和8 ~ 10 cm層占比較高，在25%左右，ACa-P在4 ~ 8 cm層占比較高（18%），垂直方向上其他形態(tài)磷占總磷比例無(wú)明顯變化。

圖5 池塘（LS3）沉積物中總磷及各形態(tài)磷的垂直分布

3 討論

3.1 對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中氮形態(tài)的分布

本研究的凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中總氮含量與馮奇飛等[25]對(duì)上海市金山區(qū)羅氏沼蝦養(yǎng)殖池塘底質(zhì)中總氮的監(jiān)測(cè)值相當(dāng)，高于新建對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘[26]，低于高密度混養(yǎng)魚塘[27-28]，與同處長(zhǎng)江中下游的淺水湖泊[29]相比，蝦塘沉積物中總氮含量與太湖、鄱陽(yáng)湖等自然湖泊類水域相當(dāng)，顯著低于武漢的月湖和南京的玄武湖等水體處于嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)的城市淺水型湖泊（< 0.05）?？梢?jiàn)，本研究中，凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中氮的累積總量尚處一般水平。

本研究沉積物中的氮主要以有機(jī)態(tài)存在，而有機(jī)態(tài)氮須經(jīng)一系列分解轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)氮后方可被吸收和利用。沉積物中的無(wú)機(jī)氮主要為固定態(tài)銨，固定態(tài)銨的特點(diǎn)是NH4+-N被鑲嵌在2∶1型黏土礦物晶層中，是上覆水體氮的重要蓄積庫(kù)[30]。K+、Na+、Ca2+等金屬離子以及H+、Al3+、Fe3+可引起晶層間距擴(kuò)大，有利于NH4+-N的固定[11]。本研究對(duì)蝦養(yǎng)殖水體硬度較大，金屬陽(yáng)離子含量較高，同時(shí)有機(jī)質(zhì)來(lái)源豐富，使沉積物中氨化作用的反應(yīng)物充足，故對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中固定態(tài)銨含量相對(duì)較高。可交換態(tài)氮是沉積物和上覆水體之間氮素交換的主要方式[31]，高效江等[32]研究表明，上海濱岸潮灘表層沉積物中氨態(tài)氮在無(wú)機(jī)可交換態(tài)氮中占比達(dá)40% ~ 85%，硝態(tài)氮占比15% ~ 30%。淺水湖泊沉積物中可交換態(tài)氮的組成與上海濱岸潮灘類似，氨態(tài)氮為主要可交換態(tài)氮，占比74.61% ~ 85.85%。本研究對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中氨態(tài)氮在可交換態(tài)氮中占比較前兩者低，硝態(tài)氮占比更高。其原因是，養(yǎng)殖生產(chǎn)過(guò)程中增氧機(jī)頻繁充氧，水體擾動(dòng)劇烈，養(yǎng)殖水體及表層沉積物中氧含量相對(duì)較高，促進(jìn)了沉積物中硝化作用，導(dǎo)致對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中硝態(tài)氮在可交換態(tài)氮中的占比較高。

不同對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中無(wú)機(jī)態(tài)氮平均含量之間無(wú)明顯差異，總氮含量的差異主要由有機(jī)態(tài)氮含量不同造成。對(duì)蝦養(yǎng)殖后期池塘水體中水生植物量驟增，對(duì)水體中溶解性氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽的需求急劇增加，水體中TIN含量顯著降低，沉積物中的有機(jī)態(tài)氮受此驅(qū)動(dòng)發(fā)生礦化分解，以應(yīng)對(duì)上覆水體對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的需求，礦化分解的產(chǎn)物在沉積物中也會(huì)有一定程度上的累積。LS1和LS2水體中TIN含量在養(yǎng)殖后期下降幅度高于LS3，可能是導(dǎo)致養(yǎng)殖后期LS1和LS2沉積物中有機(jī)態(tài)氮含量降低、固定態(tài)銨含量增加的原因之一。

3.2 對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中磷形態(tài)的分布

沉積物中總磷含量的變化趨勢(shì)與飼料利用率及沉積物-水界面磷的遷移轉(zhuǎn)化密切相關(guān)，池塘LS1內(nèi)對(duì)蝦長(zhǎng)勢(shì)較好，磷需求量大，盡管飼料投喂量增加，但沉積物中總磷含量隨養(yǎng)殖的進(jìn)行逐漸降低，是因?yàn)樗w中磷的快速消耗促進(jìn)了沉積物中Ex-P、Fe-P和Al-P等活躍態(tài)磷的釋放。養(yǎng)殖中、后期LS1水體中磷含量下降幅度顯著高于LS2和LS3（< 0.05），且LS1沉積物中各形態(tài)磷含量在養(yǎng)殖中、后期降幅最高的是Fe-P。沉積物中的易交換態(tài)磷、鋁結(jié)合態(tài)磷和鐵結(jié)合態(tài)磷相對(duì)更活躍，易被生物所利用，故稱為生物活性磷（Bio-available P，BAP）。對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中BAP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為117.21~ 684.57 mg/kg，占總磷的23.32% ~ 60.96%。自然狀態(tài)下水域沉積物中BAP含量一般不足總磷的10%[33]，研究表明BAP含量較總磷更能反映沉積物的污染情況及內(nèi)源釋放潛力[13]，可見(jiàn)對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中磷污染狀況較一般自然水域重。據(jù)報(bào)道，同地區(qū)混養(yǎng)魚塘沉積物中BAP質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10 ~ 0.21 mg/g，占總磷的25.30% ~ 27.93%[34]，廣州市郊養(yǎng)殖魚塘沉積物中BAP在總磷中平均占比36.4%[28]，可見(jiàn)，水產(chǎn)品養(yǎng)殖生產(chǎn)會(huì)使池塘沉積物中磷活躍程度加劇，增加池塘沉積物中內(nèi)源磷的釋放潛力。

3.3 氮、磷的垂向分布

已有關(guān)于近海[35]、河口[36]、湖泊等水域沉積物中氮、磷形態(tài)的垂直分布的報(bào)道，研究表明，在沉積物表層，無(wú)機(jī)態(tài)氮、磷越靠近上層含量越高，有機(jī)態(tài)的氮、磷含量會(huì)隨深度的增加而減少，次表層無(wú)機(jī)態(tài)及有機(jī)態(tài)氮磷含量一般趨向穩(wěn)定或者變化較小。養(yǎng)殖池塘沉積物的淤泥層較厚，一般在10 ~ 50 cm不等[37]，總氮在沉積物次表層4 ~ 6 cm含量最高。池塘水體水深較淺，表層沉積物受人工增氧及水體擾動(dòng)等影響溶解氧含量相對(duì)較高，氧化環(huán)境有利于有機(jī)態(tài)氮的礦化，故有機(jī)態(tài)氮的累積層相對(duì)下移，致總氮含量在次表層最高。對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中各形態(tài)磷的垂向分布表現(xiàn)出表層富集的特點(diǎn)，0 ~ 6 cm層總磷含量較高，主要磷形態(tài)為鐵結(jié)合態(tài)磷、閉蓄態(tài)磷和自生鈣磷。沉積物表層的鐵、錳氧化層會(huì)吸附表層以下還原環(huán)境中釋放的磷酸鹽，“屏蔽”磷酸鹽向上覆水體的進(jìn)一步擴(kuò)散[38]。沉積物中鈣磷含量一般與土壤粒度等沉積環(huán)境，水動(dòng)力狀況、水溫、酸堿度等條件密切相關(guān)[39]，對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中自生鈣磷含量變化還與生物骨骼碎屑有關(guān)，具體變化原因還有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

凡納濱對(duì)蝦池塘沉積物中總氮年均質(zhì)量分?jǐn)?shù)1131.36 mg/kg，其中有機(jī)態(tài)氮平均占比74.14%，無(wú)機(jī)態(tài)氮主要為固定態(tài)銨，年均質(zhì)量分?jǐn)?shù)215.53 mg/kg，可交換態(tài)氮主要以硝態(tài)氮和氨態(tài)氮形式存在，養(yǎng)殖周期內(nèi)無(wú)機(jī)態(tài)氮含量相對(duì)穩(wěn)定，有機(jī)態(tài)氮和總氮含量的變化趨勢(shì)同池塘對(duì)蝦生長(zhǎng)狀況及用料量有關(guān)。凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖過(guò)程中池塘沉積物中氮總量未見(jiàn)明顯累積，可交換態(tài)氮中硝態(tài)氮占比較一般自然水域沉積物高。對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘沉積物中總磷年均質(zhì)量分?jǐn)?shù)854.17 mg/kg，主要磷形態(tài)為鐵結(jié)合態(tài)磷、自生鈣結(jié)合態(tài)磷和閉蓄態(tài)磷，在總磷中的占比均在20%左右，其中生物活性磷在總磷中平均占比38.3%，對(duì)蝦的養(yǎng)殖過(guò)程使池塘沉積物內(nèi)源磷釋放潛力升高。

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Nitrogen and Phosphorus Fractions Occurrence Characteristic in Sediment ofPonds

LIU Jin-jin, ZHANG Yu-ping, LI Xiao-bei

（,200433,）

To study the nitrogen and phosphorus occurrence characteristics in the sediment of aquaculture pond for.Sediments ofponds were researched on nitrogen forms and phosphorus fractions. Samples were collected in the early, middle and late culture stages respectively.Results showed that average content of total nitrogen was (1131.36±349) mg/kg and the proportion of organic nitrogen proportion in total N was 74.14%. Fixed ammonium accounting for 75.71% was the main part of inorganic nitrogen. Nitrate nitrogen and ammonium nitrogen were the major components of exchangeable nitrogen. Values of total N and organic nitrogen in the middle stage of cultivation were higher than other aquacultural stages. Average amount of total phosphorus was (854.17±254) mg/kg, and ferric fraction phosphorus (Fe-P), auto-calcium bounded phosphorus (ACa-P) and occluded phosphorus (Oc-P) were the main parts of total P. The subsurface layer had the highest contents of total N and organic N in vertical direction, and there were enrichment in the surface sediment of total P, Fe-P and Oc-P while other forms of phosphorus had distributed evenly in a vertical direction. No significant accumulation of total N and total P in the sediment was observed after the shrimp culture, and the proportion of bio-available phosphorus in total P increased which enhanced sediment endogenous phosphorus load. The fractionation structures of N and P had both changed. Endogenous phosphorus release potential increased after the shrimp culture.

; nitrogen form; phosphorus fraction; sediment

S968.22+9.43

A

1673-9159（2019）06-0039-09

10.3969/j.issn.1673-9159.2019.06.006

2019-06-14

上海市科技興農(nóng)重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目（滬農(nóng)科攻字（2015）第6-3-3號(hào)）；上海市科技興農(nóng)推廣項(xiàng)目（滬農(nóng)科推字（2017）第1-12號(hào)）

劉金金（1989－），女，碩士研究生，研究方向?yàn)闈O業(yè)環(huán)境評(píng)價(jià)與修復(fù)。E-mail：jinjin0611@126.com

張玉平（1979－），男，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境評(píng)價(jià)與修復(fù)、水產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)與評(píng)價(jià)。E-mail：hjkx1979@163.com

劉金金，張玉平，李曉蓓. 凡納濱對(duì)蝦池塘沉積物中氮、磷形態(tài)的賦存特征[J]. 廣東海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，39（6）：39-47.

（責(zé)任編輯：劉慶穎、劉胐）