周全利,秦顯明,任利華,郭治誠(chéng),韓慧宗,王忠全,相智巍,劉元進(jìn),劉義豪

( 1.山東省海洋資源與環(huán)境研究院,山東省海洋生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 煙臺(tái) 264006; 2.濟(jì)寧市任城區(qū)漁業(yè)發(fā)展服務(wù)中心,山東 濟(jì)寧 272000 )

生態(tài)混養(yǎng)能最大限度利用投入系統(tǒng)中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量,實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖效率的最大化,養(yǎng)殖環(huán)境影響的最小化[1-3]。仿刺參(Apostichopusjaponicus)作為底棲海珍品主要以沉積物中的有機(jī)碎屑,包括細(xì)菌、原生動(dòng)物、底棲硅藻以及動(dòng)、植物的有機(jī)碎屑等為食物,起到底層“清道夫”的作用,仿刺參的生態(tài)混養(yǎng)更能高效對(duì)物質(zhì)和能量進(jìn)行利用[4-6]。但是近幾年,山東池塘養(yǎng)殖仿刺參損失嚴(yán)重,究其原因主要是夏季高溫期間池塘水溫高,超過(guò)了仿刺參的溫度生存上限(30 ℃)[7-8],同時(shí)池塘底部生物等代謝旺盛,造成底部缺氧[9]。大型底播藻類(lèi)能夠起到遮陰和降低池塘底層水溫、增加溶解氧,同時(shí)吸收養(yǎng)殖動(dòng)物排放到水體中的無(wú)機(jī)廢物,起到保持水環(huán)境穩(wěn)定的作用[10-12]。菊花江蘺(Gracilarialichevoides)適合池塘底播養(yǎng)殖,屬紅藻門(mén)江蘺屬,適宜生長(zhǎng)溫度18～35 ℃,適宜光照2000～15 000 lx,適宜鹽度15～35[13-15]。菊花江蘺與仿刺參、魚(yú)、蝦、貝等養(yǎng)殖生物混養(yǎng)已有研究[16-20],其經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益顯著,但與仿刺參池塘底播混養(yǎng)的報(bào)道較少。筆者探究菊花江蘺與仿刺參混養(yǎng)的底播養(yǎng)殖密度條件,以豐富適合我國(guó)北方地區(qū)以仿刺參為主的池塘混養(yǎng)模式,并為仿刺參池塘生態(tài)混養(yǎng)提供數(shù)據(jù),增加經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)提高生態(tài)效益。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地點(diǎn)為山東省海洋資源與環(huán)境研究院東營(yíng)基地,共4口中試池塘,每口面積0.1 hm2,水深1.5 m。菊花江蘺自福建購(gòu)進(jìn),仿刺參取自室外4 hm2的土質(zhì)池塘,挑選健康、活力強(qiáng)的個(gè)體,規(guī)格約50 g/頭。

1.2 試驗(yàn)方法

2016—2018年每年試驗(yàn)周期200 d,4月30日—11月20日(其中高溫期間為7月1日—8月20日)。不充氣、不投餌,周換水1/5,換水后施肥NaNO32 mg/L和KH2PO40.2 mg/L,自然光加遮陽(yáng)網(wǎng)控制底層光照不超過(guò)14 000 lx。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)稱量仿刺參、江蘺質(zhì)量1次。仿刺參密度(100.0±23.6) g/m2,仿刺參規(guī)格(50.0±15.5) g/頭;江蘺設(shè)置0 g/m2對(duì)照組和100、300、600 g/m2密度組。YSI 556多功能水質(zhì)測(cè)定儀測(cè)量表、底層水溫,鹽度,pH,溶解氧。T-10A照度計(jì)測(cè)量表、底層水下光照度(表層為水面下20 cm,底層離池底10 cm),每日8:00和15:00池塘4個(gè)邊各測(cè)量1次。

1.3 特定生長(zhǎng)率和成活率的計(jì)算

RSG1= ln (mt/m0)×1/t×100%

式中,RSG1為特定生長(zhǎng)率(%/d),t為培養(yǎng)時(shí)間(d),m0為試驗(yàn)開(kāi)始的質(zhì)量(g),mt為培養(yǎng)t時(shí)間后對(duì)應(yīng)的質(zhì)量(g)。

RSG2= ln(mt/m1)×1/t×100%

式中,RSG2為成活后特定生長(zhǎng)率(%/d),m1為培養(yǎng)t時(shí)間后按照試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的成活數(shù)量推算的開(kāi)始質(zhì)量(g)。

RS=nf/ni×100%

式中,RS為成活率(%),nf和ni為終末和初始數(shù)量(頭)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用GraphPad Prism 8.0.2軟件繪圖,采用SPSS 23.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析,采用Tukey檢驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較分析,P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié) 果

2.1 試驗(yàn)期間各理化因子變化

水下光照度2010～33 250 lx,鹽度20.6～33.7,pH 7.52～8.42,溶解氧1.35～10.32,水溫13.12～34.23 ℃(表1)。對(duì)照組0 g/m2和100、300、600 g/m2密度組(下同)相比水下光照度、鹽度、pH基本無(wú)變化,但隨著江蘺投放密度的增加,處理組底層溶解氧的最低值有逐漸升高的趨勢(shì),底層水溫最高值有逐漸降低的趨勢(shì)。

表1 各組理化因子變化范圍Tab.1 The range of physical and chemical factors in each group

2.2 高溫期間水溫和溶解氧變化特征

高溫期間對(duì)照組表層水溫與各密度組差異均不顯著(P>0.05),對(duì)照組底層水溫與各密度組差異均顯著(P<0.05),且100 g/m2密度組與300、600 g/m2密度組差異顯著(P<0.05)(圖1)。高溫期間對(duì)照組表層溶解氧質(zhì)量濃度與100 g/m2密度組差異顯著(P<0.05),與300、600 g/m2密度組差異不顯著(P>0.05),對(duì)照組底層溶解氧質(zhì)量濃度與300、600 g/m2密度組差異顯著(P<0.05)(圖1),各密度組差異不顯著(P>0.05)。說(shuō)明在高溫期間池塘中的菊花江蘺對(duì)底層水溫有降低的作用,對(duì)底層溶解氧質(zhì)量濃度有增加的作用,且有隨著菊花江蘺密度的增大影響越來(lái)越大的趨勢(shì)。

圖1 高溫期間水溫和溶解氧水平變化特征Fig.1 Variation characteristics of water temperature and dissolved oxygen level during high temperature period不同字母表示組間差異顯著(P<0.05),下同.Different letters indicate significant difference (P<0.05), et sequentia.

2.3 仿刺參和菊花江蘺的特定生長(zhǎng)率

整個(gè)試驗(yàn)周期仿刺參的特定生長(zhǎng)率隨著菊花江蘺投放密度的增加而增加,對(duì)照組和各處理組差異顯著(P<0.05),100 g/m2密度組與300、600 g/m2密度組差異顯著(P<0.05),300 g/m2密度組與600 g/m2密度組差異不顯著(P>0.05)(圖2)。菊花江蘺的特定生長(zhǎng)率隨著投放密度的增加有逐漸降低的趨勢(shì),但各密度組差異不顯著(P>0.05)。這說(shuō)明,在此試驗(yàn)條件下投放不同密度的菊花江蘺生長(zhǎng)差異不明顯,但對(duì)仿刺參促生長(zhǎng)的差異明顯,300、600 g/m2密度組對(duì)仿刺參促生長(zhǎng)效果好。

圖2 仿刺參和菊花江蘺的特定生長(zhǎng)率Fig.2 The specific growth rate of sea cucumber A. japonicus and sea weed G. lichevoides

2.4 仿刺參的成活率和成活后仿刺參的特定生長(zhǎng)率

整個(gè)試驗(yàn)周期仿刺參的成活率隨著菊花江蘺投放密度的增加而增加,對(duì)照組和各密度組差異顯著(P<0.05),100 g/m2密度組與300、600 g/m2密度組差異顯著(P<0.05),300、600 g/m2密度組差異不顯著(P>0.05)(圖3)。對(duì)照組成活后仿刺參的特定生長(zhǎng)率與各密度組差異均顯著(P<0.05),各密度組間差異不顯著(P>0.05)?？傮w說(shuō)明仿刺參的成活率受菊花江蘺投放密度大小影響明顯,300、600 g/m2密度組仿刺參成活率高;成活后的仿刺參的生長(zhǎng)與菊花江蘺投放與否關(guān)系密切。

圖3 仿刺參成活率和成活后仿刺參的特定生長(zhǎng)率Fig.3 The survival rate and the specific growth rate of sea cucumber A. japonicus after survival

3 討 論

3.1 底播大型藻類(lèi)對(duì)池塘高溫期間水溫和溶解氧的影響

水溫的絕對(duì)值高和高溫的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)是引起仿刺參高溫死亡最重要的兩個(gè)因素,近幾年黃河三角洲地區(qū)池塘水溫經(jīng)常超過(guò)32 ℃,如何降低池塘水溫是保證仿刺參安全度夏的首要問(wèn)題。覆蓋遮陽(yáng)網(wǎng)能明顯降低池塘水溫,姜緒等[21]指出,夏季15:30時(shí)覆蓋遮陽(yáng)網(wǎng)試驗(yàn)池塘平均水溫明顯低于對(duì)照池塘0.81 ℃(P<0.05),且日升溫幅度和高溫維持時(shí)間上優(yōu)于對(duì)照池塘。底播大型藻類(lèi)對(duì)池塘底層水環(huán)境有遮陰的作用,起到了與覆蓋遮陽(yáng)網(wǎng)相同的降溫效果,本次各密度組的底層水溫在高溫期間明顯低于對(duì)照組。分析原因,應(yīng)該是大型藻類(lèi)的遮陰作用降低了底層的光照度,同時(shí)阻擋作用延緩了底層水體的交換。底層溶解氧含量低是引起仿刺參死亡的又一重要因素,底播大型藻類(lèi)明顯增加了底層溶解氧含量,雖然仿刺參等海洋底棲動(dòng)物對(duì)溶解氧耐受力強(qiáng)[22],但是高溫會(huì)導(dǎo)致仿刺參低氧耐受能力大幅降低,夏季高溫溶解氧質(zhì)量濃度持續(xù)下降時(shí)(如水溫≥25 ℃、溶解氧1～2 mg/L),短時(shí)間內(nèi)將引發(fā)其大量窒息死亡[23]。本次試驗(yàn)結(jié)果顯示,對(duì)照組在2016、2018年溶解氧質(zhì)量濃度最低(1.74、1.35 mg/L),引起仿刺參的大量死亡, 300、600 g/m2密度組隨著江蘺底播密度增加、溶解氧質(zhì)量濃度均在3 mg/L以上,仿刺參成活率明顯提高(P<0.05),說(shuō)明底播大型藻類(lèi)能增加底層溶解氧含量并提高仿刺參成活率。

3.2 養(yǎng)殖密度對(duì)參藻混養(yǎng)生長(zhǎng)的影響

因大規(guī)格仿刺參(>25 g/頭)有夏眠習(xí)性,而小規(guī)格仿刺參(≤25 g/頭)基本不夏眠[24],大小規(guī)格的仿刺參生長(zhǎng)差異大,所以養(yǎng)殖密度差異大。小規(guī)格的仿刺參養(yǎng)殖密度混養(yǎng)試驗(yàn)表明,合理密度的大型藻類(lèi)對(duì)仿刺參成活率和生長(zhǎng)率提高效果明顯:王肖君等[25]研究指出,在仿刺參規(guī)格為(8.0±0.3) g/頭、密度為15 頭/m2,龍須菜密度為360 g/m2時(shí),仿刺參平均質(zhì)量日增加率、特定生長(zhǎng)率最大;王軍等[16]指出,在仿刺參規(guī)格為(5.07±0.45) g/頭、密度為11 頭/m2時(shí),輪養(yǎng)大型藻類(lèi)的仿刺參特定生長(zhǎng)率高于單養(yǎng)對(duì)照組;王志剛等[26]研究指出,仿刺參規(guī)格為(25.2±1.21) g/頭、密度為200 g/m3,海黍子(Sargassummiyabei)密度為2000 g/m3時(shí),仿刺參生長(zhǎng)快、生態(tài)效果最好。大規(guī)格的仿刺參與大型藻類(lèi)密度混養(yǎng)試驗(yàn)不多,通過(guò)王肖君[27]進(jìn)行的仿刺參與菊花江蘺混養(yǎng)陸基圍隔試驗(yàn)及劉元?jiǎng)偟萚28]向仿刺參養(yǎng)殖池中移植大葉藻的池塘試驗(yàn)結(jié)果可知,大型藻類(lèi)對(duì)大規(guī)格仿刺參促生長(zhǎng)作用明顯。目前黃河三角洲地區(qū)仿刺參單養(yǎng)池塘大規(guī)格苗種(>25 g/頭)投放密度為2～5 頭/m2,本試驗(yàn)只進(jìn)行了密度為2 頭/m2的研究,結(jié)合李樂(lè)等[8]大連仿刺參池塘養(yǎng)殖體質(zhì)量50 g的最大密度可達(dá)10 頭/m2的試驗(yàn)結(jié)果,說(shuō)明池塘仿刺參投放密度的空間大,進(jìn)行仿刺參與大型藻類(lèi)混養(yǎng)的高密度試驗(yàn)的空間大。

3.3 菊花江蘺與養(yǎng)殖動(dòng)物綜合養(yǎng)殖的優(yōu)越性

近年來(lái),多營(yíng)養(yǎng)層次綜合養(yǎng)殖模式和技術(shù)得到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的重視,已經(jīng)應(yīng)用于魚(yú)、蝦、蟹、貝、藻、參等多種生物養(yǎng)殖中,這些養(yǎng)殖模式主要利用了養(yǎng)殖生物之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)不同生態(tài)位的資源互補(bǔ)利用,提高了資源轉(zhuǎn)化率,提高了環(huán)境承載力[6,29-30]。在多營(yíng)養(yǎng)層次綜合養(yǎng)殖系統(tǒng)中,大型藻類(lèi)的食物產(chǎn)出和生態(tài)調(diào)控功能尤為顯著[31-32],大型藻類(lèi)在多營(yíng)養(yǎng)層次綜合養(yǎng)殖中起到了遮光、降溫、增氧、吸收營(yíng)養(yǎng)鹽、穩(wěn)定水環(huán)境的作用,特別在高溫缺氧時(shí)期通過(guò)光合作用增加了水體溶解氧含量,保持了水環(huán)境的氧化狀態(tài);大型藻類(lèi)另一個(gè)重要作用是直接或間接作為養(yǎng)殖動(dòng)物的餌料提高了餌料多樣性,促進(jìn)了養(yǎng)殖動(dòng)物的生長(zhǎng),特別是腐敗后的藻類(lèi)碎屑是仿刺參的優(yōu)良餌料[25,33]。本試驗(yàn)結(jié)果充分印證了底播菊花江蘺和仿刺參綜合養(yǎng)殖的優(yōu)越性,特別是2016年對(duì)照組仿刺參幾乎全部死亡的情況下,菊花江蘺密度組取得了較好的試驗(yàn)結(jié)果。

菊花江蘺屬于廣溫廣鹽品種,對(duì)環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng),枝體生長(zhǎng)過(guò)程中不存在暴發(fā)式生長(zhǎng),也不易發(fā)生短時(shí)間群體腐敗。菊花江蘺喜歡的低光照環(huán)境抑制了滸苔等的繁殖與生長(zhǎng),有力地避免了因滸苔等短時(shí)間大量腐敗引起的養(yǎng)殖動(dòng)物死亡。

4 結(jié) 論

海水池塘底播菊花江蘺降低了池塘底層水溫、增加了水體中溶解氧含量,穩(wěn)定了水環(huán)境,促進(jìn)了仿刺參的成活與生長(zhǎng)。在200 d的養(yǎng)殖周期中,菊花江蘺投放密度為300～600 g/m2時(shí),仿刺參成活和生長(zhǎng)效果好。