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        不同成分培養(yǎng)基底棲動(dòng)物生物量及水質(zhì)評(píng)價(jià)

        2021-03-01 11:14:16朱光艷徐增洪水燕劉國(guó)鋒
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021年3期
        關(guān)鍵詞:群落結(jié)構(gòu)

        朱光艷 徐增洪 水燕 劉國(guó)鋒

        摘要?為研究底棲動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育情況,采用4種不同成分的培養(yǎng)基對(duì)底棲動(dòng)物的密度及生物量進(jìn)行分析,同時(shí)對(duì)水體中營(yíng)養(yǎng)因子進(jìn)行研究。結(jié)果表明:培養(yǎng)基中底棲動(dòng)物主要有3種底棲動(dòng)物,分別為搖蚊幼蟲(Chironomid)、水絲蚓(Limnodrilus?hoffmeisteri)與螺獅(Bellamya?quadrata)。生長(zhǎng)季各培養(yǎng)基中底棲動(dòng)物密度從大到小依次為糖蜜、腐殖酸、肥料、對(duì)照組,底棲動(dòng)物生物量分別為2.996?6、2.127?2、2.148?9和0.957?6?g/m2。采用理化分析對(duì)水體中營(yíng)養(yǎng)因子進(jìn)行分析評(píng)價(jià),對(duì)照組中NO2--N含量最高,為(0.041±0.002)mg/L,對(duì)照組中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較少,不適宜底棲動(dòng)物及水生生物的生長(zhǎng);TN和TP含量分別為(1.455~2.493)和(0.391~0.665)mg/L,培養(yǎng)基中水體不流通造成水體營(yíng)養(yǎng)化,水絲蚓耐污性極高,底棲動(dòng)物密度從大到小依次為水絲蚓、搖蚊幼蟲、螺獅。對(duì)培養(yǎng)基中底棲動(dòng)物密度與水體營(yíng)養(yǎng)因子之間以及底棲動(dòng)物密度之間進(jìn)行相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)不同底棲動(dòng)物密度之間相關(guān)性不明顯,水體中營(yíng)養(yǎng)因子含量與搖蚊幼蟲、水絲蚓密度的相關(guān)性較大,呈負(fù)相關(guān),與螺獅密度的相關(guān)性較小,TP含量與底棲動(dòng)物密度的相關(guān)系數(shù)大于TN。該研究結(jié)果可為日后蝦蟹生長(zhǎng)提供科學(xué)依據(jù)。

        關(guān)鍵詞?培養(yǎng)基;底棲動(dòng)物;群落結(jié)構(gòu);水質(zhì)評(píng)價(jià)

        中圖分類號(hào)?X174;X824?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?A

        文章編號(hào)?0517-6611(2021)03-0088-05

        doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2021.03.024

        Abstract?In?order?to?study?the?growth?and?development?of?benthonic?animals,the?density?and?biomass?of?benthonic?animals?were?analyzed?by?using?four?nutrient?media?with?different?components,and?the?nutrient?factors?in?water?body?were?also?studied.The?results?showed?that?there?were?three?main?benthonic?species?in?the?culture?medium,namely?Chironomid?larvae,Limnodrilus?hoffmeisteri?and?Bellamya?quadrata.The?density?order?was?molasses?>?humic?acid?>fertilizer?>?control?group.The?biomass?was?2.996?6,2.127?2?,2.148?9?and?0.957?6?g/m2?respectively.Physical?and?chemical?analysis?was?used?to?analyze?and?evaluate?the?nutrient?factors?in?the?water?body.The?content?of?NO2-N?was?the?highest?in?the?control?group,reaching?(0.041±0.002)?mg/L.And?the?nutrient?substances?in?the?control?group?were?few,which?was?not?suitable?for?the?growth?of?benthonic?animals?and?aquatic?organisms;TN?and?TP?concentration?were?(1.455-2.493)?and?(0.391-0.667)?mg/L.No?circulation?of?the?water?in?the?medium?results?in?water?nutrition,and?water?silk?worms?were?highly?resistant?to?contamination.The?density?order?of?benthonic?animals?was?the?water?silk?worm?>?midge?larva?>?snail?lion.Correlation?analysis?between?the?density?of?benthonic?animals?in?the?medium?and?nutrient?factors?in?water?body?and?between?the?density?of?benthonic?animals?were?conducted,there?was?no?significant?correlation?between?different?benthonic?animals.The?nutrient?factors?in?water?body?had?a?negative?correlation?with?the?density?of?Chironomid?larvae?and?L.?hoffmeisteri?and?little?correlation?with?the?density?of?B.quadrata.The?correlation?coefficient?between?TP?and?the?density?of?benthonic?animals?was?greater?than?that?with?total?nitrogen.The?research?results?could?provide?scientific?basis?for?the?growth?of?shrimp?and?crabs?in?the?future.

        Key?words?Culture?medium;Benthonic?animal;Community?structure;Water?quality?evaluation

        底棲動(dòng)物是水生態(tài)系統(tǒng)中重要生物群落[1],同時(shí)也是水生態(tài)系統(tǒng)中重要組成成分[2],是重要的次級(jí)生產(chǎn)者[3],對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)的循環(huán)和能量的流動(dòng)具有決定性作用[4]。底棲動(dòng)物可以分解和消耗沉積物中的有機(jī)質(zhì),調(diào)節(jié)水-沉積物界面之間交換過程,如吸附、溶解消耗、氧化還原、生物作用等,并可以改善水體質(zhì)量[5-7]。一般認(rèn)為水體中營(yíng)養(yǎng)因子含量的改變是因?yàn)橥饨绛h(huán)境因素造成的,如溫度、pH、DO、EC、水生生物的攪動(dòng)等因素的影響[8-9]。當(dāng)水質(zhì)發(fā)生改變時(shí),水底中的底棲動(dòng)物也會(huì)發(fā)生改變,打破原有的生態(tài)平衡[10-11]。根據(jù)水體中底棲動(dòng)物生物量的時(shí)空變化對(duì)水生態(tài)具有指示性作用,進(jìn)而對(duì)水域生態(tài)系統(tǒng)中水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)[12-13]。通過對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)底棲動(dòng)物的時(shí)空變化情況,可以得出湖泊、河流、海洋等水體的變化規(guī)律,更加準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)水體的質(zhì)量[14-17]。目前,根據(jù)底棲動(dòng)物群落的變化對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)及水質(zhì)環(huán)境的評(píng)價(jià)已經(jīng)普遍研究應(yīng)用[18-19]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)湖泊、海洋等水生態(tài)系統(tǒng)中營(yíng)養(yǎng)因子的研究,主要是各個(gè)水生態(tài)系統(tǒng)中營(yíng)養(yǎng)因子的分布情況、水體富營(yíng)養(yǎng)化的治理[20-25]及水體中營(yíng)養(yǎng)因子的轉(zhuǎn)變[26-27],但相同底棲動(dòng)物群落,不同成分類型的沉積物對(duì)水質(zhì)的影響研究較少。水質(zhì)生境的狀況是蝦蟹生長(zhǎng)的重要基礎(chǔ)[28]。

        同時(shí),底棲動(dòng)物也是湖泊生態(tài)系統(tǒng)中蝦蟹的餌料,根據(jù)餌料生物增殖和培養(yǎng)基施用情況,探索影響?zhàn)D料生物增殖的培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)鹽轉(zhuǎn)化和吸收過程中關(guān)鍵微生物種群結(jié)構(gòu)變化,研究不同類型底棲餌料生物對(duì)底棲環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)變化及對(duì)養(yǎng)殖水體系統(tǒng)中營(yíng)養(yǎng)鹽去除的貢獻(xiàn)率,研究投放培養(yǎng)基對(duì)水體水質(zhì)指標(biāo)的影響,分析和評(píng)價(jià)培養(yǎng)基施用后對(duì)養(yǎng)殖水體生態(tài)環(huán)境的影響效果,旨在為利用投放培養(yǎng)基生產(chǎn)餌料生物進(jìn)行蝦蟹等水產(chǎn)養(yǎng)殖提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐,推動(dòng)養(yǎng)殖技術(shù)進(jìn)步和加快產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級(jí)。

        1?材料與方法

        1.1?試驗(yàn)地概況

        培養(yǎng)基施用研究地點(diǎn)在淡水漁業(yè)研究中心基地(南泉),位于119°33′~120°38′E,31°07′~32°02′N,隸屬北亞熱帶濕潤(rùn)區(qū),亞熱帶季風(fēng)氣候,四季分明,氣候溫和,日照充足,降水豐沛,雨熱同季,無霜期長(zhǎng)。平均氣溫16.2?℃,降水量1?121.7?mm,雨天123?d,雨季較長(zhǎng),主要集中在夏季。全年降水量大于蒸發(fā)量,屬于濕潤(rùn)地區(qū)。日照時(shí)數(shù)1?924.3?h,日照百分率43%,全年無霜期220?d左右。

        1.2?研究方法

        1.2.1?樣品采集。在研究中心設(shè)置15個(gè)塑料大桶,按照糖蜜、腐殖酸、肥料進(jìn)行添加,研究對(duì)底棲餌料生物繁育的影響。每個(gè)處理4個(gè)平行樣,并設(shè)置對(duì)照組。糖蜜含水率為68%,40?g/桶(按照1?m2/桶計(jì)算);腐殖酸20?g/桶;肥料(生物肥料)150?g/桶;對(duì)照組(池塘底泥)。該驗(yàn)于2018年5月開始,到2018年9月結(jié)束。每個(gè)月取樣1次,該試驗(yàn)的培養(yǎng)基放置于室外自然環(huán)境下,采集每個(gè)培養(yǎng)基中水樣和底棲動(dòng)物,采集完全后帶回實(shí)驗(yàn)室做室內(nèi)分析。

        1.2.2?樣品測(cè)定。主要測(cè)定樣品銨態(tài)氮(NH4+-N)、硝態(tài)氮(NO3--N)、亞硝態(tài)氮(NO2--N)、磷酸根(PO43--P)、總氮(TN)和總磷(TP)含量及底棲動(dòng)物的密度及生物量,通過研究培養(yǎng)基中的水質(zhì),分析水體中營(yíng)養(yǎng)因子及底棲動(dòng)物的變化。所有指標(biāo)采用紫外分光光度計(jì)測(cè)定。底棲動(dòng)物采集用采泥器,泥樣用60目尼龍網(wǎng)篩洗,余留物置于白瓷盤中,再將底棲動(dòng)物活體一一挑出。在實(shí)驗(yàn)室中鑒定樣品中底棲動(dòng)物的種類,并計(jì)算個(gè)數(shù)。

        1.2.3?數(shù)據(jù)分析。采用SPSS?21.0、Origin?2017和Excel?2013軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

        2?結(jié)果與分析

        2.1?生長(zhǎng)季中底棲動(dòng)物的變化

        根據(jù)表1中底棲動(dòng)物密度和生物量的比較,3種不同類型的底棲動(dòng)物密度從大到小依次為水絲蚓、搖蚊幼蟲、螺獅。搖蚊幼蟲在糖蜜中密度最大并且生長(zhǎng)較快,8月以后長(zhǎng)成成蟲飛離水面,在肥料中搖蚊幼蟲生長(zhǎng)周期最長(zhǎng),8、9月密度也急劇下降,但生物量變大,腐殖酸中密度最少且主要集中在5—7月份,對(duì)照組只在6、7月中存活且生物量偏小。這說明搖蚊幼蟲生長(zhǎng)周期大約在2~3個(gè)月,搖蚊幼蟲隨著生長(zhǎng)發(fā)育長(zhǎng)成成蟲離開底泥。

        水絲蚓活動(dòng)在整個(gè)生長(zhǎng)周期中,密度從大到小依次為糖蜜、腐殖酸、肥料、對(duì)照組,在腐殖酸中水絲蚓的相對(duì)生物量最大,糖蜜中生長(zhǎng)的較慢,水絲蚓主要生長(zhǎng)周期為2個(gè)月左右,從7月份開始密度急劇下降,水溫對(duì)水絲蚓的生長(zhǎng)也有所影響,溫度過高則會(huì)影響其存活率,但相對(duì)生物量逐漸變大,對(duì)照組中生長(zhǎng)周期較短,數(shù)量相對(duì)較少。

        螺獅生長(zhǎng)周期覆蓋整個(gè)生長(zhǎng)季,且密度變化不大,說明螺螄的生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)且穩(wěn)定,同時(shí)外界溫度等因素對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育也有影響,最終會(huì)導(dǎo)致密度發(fā)生變化,溫度過低時(shí)螺螄會(huì)進(jìn)入休眠期不再攝食。

        2.2?底棲動(dòng)物密度和生物量的時(shí)間變化

        從圖1可以看出,不同成分培養(yǎng)基中底棲動(dòng)物密度和生物量在生長(zhǎng)季中都存在明顯的變化。密度從大到小依次為糖蜜、腐殖酸、肥料、對(duì)照組,7月是底棲動(dòng)物密度的一個(gè)分界點(diǎn),7月以后各成分的底棲動(dòng)物密度趨于相同,主要因?yàn)閾u蚊幼蟲和水絲蚓的生長(zhǎng)周期決定的,搖蚊幼蟲在成蟲之后飛離水面,水絲蚓的生長(zhǎng)周期只有2~3個(gè)月。生物量在生長(zhǎng)季中變化較大,主要是因?yàn)榈啄嘀新莳{生長(zhǎng)周期較長(zhǎng),結(jié)合表1可以得出,腐殖酸和肥料中適宜螺獅的生長(zhǎng),隨著月份的增加,生物量逐漸變大;另外,部分殘存在底泥中的水絲蚓生物量變大,最終導(dǎo)致不同肥料中生物量變化存在差異。對(duì)照組的生物量最小,糖蜜中底棲動(dòng)物生物量隨著月份的增加而逐漸減小。

        2.3?水體中營(yíng)養(yǎng)因子含量的變化?由表2可知,對(duì)照組與前3個(gè)培養(yǎng)基中PO43--P、TP、TN含量均存在顯著差異(P<0.05),其余指標(biāo)不存在顯著差異。NH4+-N與TN含量的變化規(guī)律一致,從高到低依次為糖蜜、腐殖酸、肥料、對(duì)照組。NO2--N含量從高到低依次為對(duì)照組、腐殖酸、糖蜜、肥料,由此可見對(duì)照組環(huán)境最不利于蝦蟹生長(zhǎng);?NO3--N含量從高到低依次為腐殖酸、糖蜜、對(duì)照組、肥料,因?yàn)楦乘嶂杏写罅康膭?dòng)植物殘骸,經(jīng)微生物分解轉(zhuǎn)化成含氮物質(zhì);PO43--P含量從高到低依次為肥料、糖蜜、腐殖酸、對(duì)照組,TP含量從高到低依次為腐殖酸、糖蜜、肥料、對(duì)照組,對(duì)照組中磷含量與其余3種營(yíng)養(yǎng)成分含量有明顯差異,結(jié)合表1中結(jié)果可知底棲動(dòng)物生長(zhǎng)需要磷元素。

        2.4?底棲動(dòng)物密度與水體營(yíng)養(yǎng)因子的關(guān)系?由表3~6可知,4種培養(yǎng)基中NH4+-N含量與TN含量呈顯著正相關(guān)。在腐殖酸中,水絲蚓密度與TP含量呈顯著負(fù)相關(guān);搖蚊幼蟲密度與PO43--P含量在肥料中呈顯著負(fù)相關(guān);對(duì)照組中螺獅密度與NO3--N含量呈顯著正相關(guān),TP含量與NH4+-N含量呈正相關(guān),TN含量與PO43--P含量呈正相關(guān)。同時(shí),對(duì)3種不同底棲動(dòng)物密度間進(jìn)行相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)其相關(guān)性并不明顯。

        3?討論

        由于底棲動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育都在水體底部,水質(zhì)環(huán)境直接影響其存活率,從而影響群落結(jié)構(gòu)組成和密度變化,也因底棲動(dòng)物的特殊生態(tài)特征,它可以間接反映和監(jiān)測(cè)水生態(tài)環(huán)境。通過研究4種不同成分的培養(yǎng)基上底棲動(dòng)物的種類和密度來看,主要有3種,分別為搖蚊幼蟲、水絲蚓與螺獅。在相同月份中,水絲蚓和搖蚊幼蟲的密度遠(yuǎn)高于螺獅,表明在水體中優(yōu)勢(shì)種為水絲蚓與搖蚊幼蟲,這2種底棲動(dòng)物也是蝦蟹生長(zhǎng)發(fā)育的餌料。隨著時(shí)間的推移,底棲動(dòng)物的密度逐漸下降,糖蜜中底棲動(dòng)物密度為44~613?ind/m2;對(duì)照組中底棲動(dòng)物密度為0~88?ind/m2。7月后底棲動(dòng)物的密度趨于穩(wěn)定;底棲動(dòng)物的生物量隨著月份的變化而變化,5月和9月份的生物量基本持平,水底中搖蚊幼蟲和水絲蚓的密度較低,搖蚊幼蟲和水絲蚓的生長(zhǎng)周期較短[29-30],而螺獅的生長(zhǎng)周期最長(zhǎng),隨著月份的增加生物量也增加。

        4種不同培養(yǎng)基中底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)差異較大,且糖蜜、腐殖酸和肥料中水體營(yíng)養(yǎng)因子含量遠(yuǎn)高于對(duì)照組,TN、TP含量分別為1.455~2.493和0.391~0.665?mg/L,屬于營(yíng)養(yǎng)化水體,主要原因是在塑料桶內(nèi)水體不流通,底細(xì)動(dòng)物活動(dòng)頻繁造成水體中營(yíng)養(yǎng)因子含量偏高,物種結(jié)構(gòu)單一,優(yōu)勢(shì)種突出,優(yōu)勢(shì)種為耐污能力強(qiáng)的水絲蚓與搖蚊幼蟲。對(duì)照組NO2--N含量為(0.041±0.002)?mg/L,水體中NO2--N含量過高則會(huì)影響水生生物的生長(zhǎng)發(fā)育,這也造成對(duì)照組中的底棲動(dòng)物較其余3種培養(yǎng)基數(shù)量較少的原因。

        進(jìn)一步探討4種不同成分培養(yǎng)基中底棲動(dòng)物與水體中營(yíng)養(yǎng)因子含量的相關(guān)性以及不同種類的底棲動(dòng)物之密度間的相關(guān)性,得出了底棲動(dòng)物密度間及其與TN、TP、NO2--N、NO3--N、NH4+-N、PO43--P含量之間的矩陣關(guān)系表。該試驗(yàn)結(jié)果表明,不同成分的水體對(duì)搖蚊幼蟲生長(zhǎng)發(fā)育的影響顯著,糖蜜中水體營(yíng)養(yǎng)因子含量與搖蚊幼蟲和水絲蚓的密度都呈負(fù)相關(guān),其中PO43--P含量與TP含量與水絲蚓密度的相關(guān)系數(shù)較大,分別為-0.839和-0.805,而TP含量與螺獅密度呈負(fù)相關(guān);腐殖酸中TP含量與水絲蚓密度呈顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為-0.908),TN和NH4+-N含量與搖蚊幼蟲、水絲蚓的密度呈負(fù)相關(guān),分別為-0.678、-0.646,-0.757?5和-0.853,水體中TP含量與螺獅密度呈負(fù)相關(guān);肥料中PO43--P含量與搖蚊幼蟲密度呈顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為-0.950),TP含量與3種培養(yǎng)基中底棲動(dòng)物密度均呈正相關(guān),TN和NH4+-N含量與搖蚊幼蟲和水絲蚓的密度呈負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為-0.473、-0.756,-0.749和-0.573,與螺獅密度呈正相關(guān),但相關(guān)性不顯著;對(duì)照組中NO3--N含量與螺獅密度呈顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)0.879),其余相關(guān)性不明顯。綜上所述,與TN相比,TP對(duì)底棲動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育的影響較大,這與相關(guān)學(xué)者研究結(jié)果[16,31]相一致。水體中TN與NH4+-N呈顯著正相關(guān),因?yàn)榈讞珓?dòng)物的代謝快,排泄物多,氮元素通過礦化和氨化作用產(chǎn)生大量的銨根離子,這與曾濤[32]研究結(jié)果相同。不同成分的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)底棲動(dòng)物的生長(zhǎng)繁育有較大的影響。

        4?結(jié)論

        搖蚊幼蟲與水絲蚓的活動(dòng)周期較短(2~3個(gè)月),而螺獅的生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)。對(duì)照組水體中營(yíng)養(yǎng)因子含量最低,底棲動(dòng)物的密度也最小,水體中營(yíng)養(yǎng)因子含量與底棲動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育間相關(guān)性較大,并且TP含量對(duì)底棲動(dòng)物的影響大于TN含量。

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