楊智景, 馮亞明, 顧海龍, 錢 巍, 王 顯, 楊大柳, 張 浩

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院泰州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 泰州 225300; 2.寧波大學(xué)浙江省海洋生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 寧波 315211)

河蟹(Eriocheirsinensis)經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，近年來河蟹的養(yǎng)殖面積急速擴(kuò)張，產(chǎn)量逐年提升[1]。每年的養(yǎng)殖池塘施肥是整個(gè)養(yǎng)殖過程中的重要一環(huán)，施肥促進(jìn)池塘內(nèi)浮游生物生長(zhǎng)，為河蟹提供部分食物來源[2-3]。然而由于養(yǎng)殖成蟹的過程中，河蟹對(duì)浮游動(dòng)物的攝食速度低于浮游動(dòng)物繁殖速度[4-5]，特別是4-5月蟹池塘內(nèi)浮游動(dòng)物泛濫使耗氧量增大，導(dǎo)致水體“白濁”，甚至需要使用藥物殺滅浮游動(dòng)物[6]。

蟹池塘中混養(yǎng)青蝦(Macrobranchiumnipponense)可增收千余元，青蝦主要以蟹池塘內(nèi)浮游動(dòng)物為食[7-8]。近年來，浮游動(dòng)物在青蝦苗種繁育、河蟹養(yǎng)殖等方面的應(yīng)用研究已有報(bào)道。郭麗蕓等[9]研究揭示青蝦苗種產(chǎn)量與浮游動(dòng)物物種數(shù)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。郝俊等[5]等研究結(jié)果表明在河蟹池塘內(nèi)浮游動(dòng)物數(shù)量在4-5月份會(huì)出現(xiàn)高峰期，河蟹在幼蟹階段會(huì)大量攝食枝角類浮游動(dòng)物，但在成蟹階段更趨向于捕食螺螄和人工飼料。興化市水資源豐富，“興化大閘蟹”和“興化大青蝦”是2個(gè)代表性的名貴水產(chǎn)養(yǎng)殖品種，經(jīng)濟(jì)效益較高。在興化地區(qū)有在蟹池塘內(nèi)套養(yǎng)青蝦的養(yǎng)殖模式，不僅可以減緩4-5月蟹池塘內(nèi)浮游動(dòng)物泛濫的問題，還能增加池塘產(chǎn)出和效益[10]。目前，關(guān)于河蟹池塘套養(yǎng)青蝦后水體中浮游動(dòng)物種類及水環(huán)境因子變化的分析尚未見報(bào)道。為了研究青蝦對(duì)蟹池塘浮游動(dòng)物的影響及其與水環(huán)境因子之間的相互關(guān)系，于2021年3月-6月對(duì)泰州市姜堰區(qū)溱潼鎮(zhèn)雙明水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)的3口河蟹池塘和3口套養(yǎng)青蝦的河蟹池塘進(jìn)行采樣，對(duì)池內(nèi)浮游動(dòng)物進(jìn)行種類鑒定、密度計(jì)算、多樣性分析及水環(huán)境因子測(cè)定，科學(xué)評(píng)估青蝦對(duì)蟹池塘內(nèi)浮游動(dòng)物的影響及其與水環(huán)境因子的關(guān)系，闡述蟹池塘套養(yǎng)青蝦模式控制浮游動(dòng)物的生態(tài)效應(yīng)機(jī)理，為該模式的推廣提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 樣點(diǎn)設(shè)置

試驗(yàn)在泰州市姜堰區(qū)溱潼鎮(zhèn)雙明水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行，養(yǎng)殖地點(diǎn)在江蘇省泰州市姜堰區(qū)溱潼鎮(zhèn)南寺村(120°8′48.1668″E，32°38′44.8584″N)。為了降低因池塘淤泥中含有的浮游動(dòng)物蟲卵差異造成試驗(yàn)結(jié)果誤差，每口河蟹養(yǎng)殖池塘已在養(yǎng)殖前進(jìn)行充分干塘消毒工作，6口標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)殖池塘的面積均為3.34 hm2，同一水源進(jìn)水，均配備獨(dú)立的排水口。6口池塘在1月20日放養(yǎng)扣蟹(90 kg/hm2，數(shù)量為1 hm212 000只)，此時(shí)，水位僅淹沒池塘四周環(huán)溝。逐步提高6口池塘水位，至3月15日左右將水位提高40 cm，其中試驗(yàn)組3月20日放養(yǎng)青蝦苗(150 kg/hm2，1 hm2375 000尾)，對(duì)照組不投放青蝦苗。根據(jù)養(yǎng)殖需要定期投入飼料、微生物制劑、肥水肥料及藻種。

1.2 研究方法

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

物種優(yōu)勢(shì)度(Y)計(jì)算公式：Y=(ni|N)fi，式中，某物種i的個(gè)體數(shù)量用ni表示，物種總數(shù)量用N表示，i物種出現(xiàn)頻率用fi表示，當(dāng)計(jì)算得到的Y≥0.02時(shí)，即可確定該物種為優(yōu)勢(shì)種[14]。在冗余(RDA)分析之前，選擇Y≥0.02的浮游動(dòng)物種類構(gòu)建矩陣，應(yīng)用去除趨勢(shì)對(duì)應(yīng)分析方法(Detrended correspondence analysis，DCA)，確定使用RDA分析方法[15]。通過RDA分析研究浮游動(dòng)物和水環(huán)境因子之間的關(guān)系。單因素方差分析通過Excel完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 套養(yǎng)青蝦蟹池塘水質(zhì)指標(biāo)變化

*表示相同時(shí)間與對(duì)照組比較有顯著差異 (P<0.05)。試驗(yàn)組放養(yǎng)青蝦苗，對(duì)照組不投放青蝦苗。圖1 青蝦-河蟹混養(yǎng)對(duì)養(yǎng)殖池水環(huán)境因子變化的影響Fig.1 Effects of prawn-crab on changes of water environmental factors in aquaculture ponds

2.2 養(yǎng)殖池塘浮游動(dòng)物的群落組成及優(yōu)勢(shì)種

河蟹池塘和青蝦-河蟹養(yǎng)殖池塘浮游動(dòng)物的種類組成如表1所示。在對(duì)照池塘水樣中共鑒定出25種浮游動(dòng)物，包括12種輪蟲類、7種枝角類和6種橈足類。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，輪蟲類壺狀臂尾輪蟲和萼花臂尾輪蟲是水體中的優(yōu)勢(shì)種，枝角類直額裸腹蚤、蚤狀蚤和方形網(wǎng)紋蚤是水體中的優(yōu)勢(shì)種，橈足類無節(jié)幼體、鋸緣真劍水蚤、橈足幼體和近鄰劍水蚤是水體中的優(yōu)勢(shì)種。

表1 河蟹池塘和青蝦-河蟹池塘浮游動(dòng)物的種類組成

在試驗(yàn)池塘水樣中同樣鑒定出25種浮游動(dòng)物，其中12種輪蟲類、7種枝角類和6種橈足類。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，輪蟲類萼花臂尾輪蟲和壺狀臂尾輪蟲是水體中的優(yōu)勢(shì)種，枝角類蚤狀溞、隆線溞、直額裸腹溞和方形網(wǎng)紋溞屬于水體中的優(yōu)勢(shì)種，橈足類近鄰劍水蚤、無節(jié)幼體、鋸緣真劍水蚤、橈足幼體和短尾溫劍水蚤是水體中優(yōu)勢(shì)種。

2.3 套養(yǎng)青蝦蟹池塘浮游動(dòng)物密度變化

對(duì)照組水體中輪蟲平均密度為1 L438～886個(gè)，整體呈現(xiàn)先上升后平穩(wěn)的趨勢(shì)，4月20日-5月20日輪蟲平均密度顯著上升，6月5日達(dá)到最大值。試驗(yàn)組水體中輪蟲平均密度為1 L435～815個(gè)，變化趨勢(shì)與對(duì)照組類似。由圖2可知，4月20日-6月5日對(duì)照組輪蟲平均密度總體高于試驗(yàn)組，但兩者之間差異不顯著(P>0.05)。

試驗(yàn)組放養(yǎng)青蝦苗，對(duì)照組不投放青蝦苗。圖2 青蝦-河蟹養(yǎng)殖池塘輪蟲平均密度變化Fig.2 Variation of the average density of rotifer in prawn-crab pond

對(duì)照組水體中枝角類浮游動(dòng)物平均密度為1 L60～254個(gè)，整體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。5月5日-5月20日密度迅速升高，5月20日達(dá)到最高值，6月5日密度明顯下降。試驗(yàn)組枝角類浮游動(dòng)物平均密度為1 L64～165個(gè)，4月20日-5月5日上升趨勢(shì)明顯，5月5日后變化趨于平緩。5月20日-6月5日試驗(yàn)組水體中枝角類浮游動(dòng)物平均密度顯著低于對(duì)照組(P<0.05)(圖3)。

*表示相同時(shí)間與對(duì)照組比較有顯著差異(P<0.05)。試驗(yàn)組放養(yǎng)青蝦苗，對(duì)照組不投放青蝦苗。圖3 青蝦-河蟹養(yǎng)殖池塘枝角類浮游動(dòng)物平均密度變化Fig.3 Variation of the average density of cladocers in prawn-crab pond

對(duì)照組水體中橈足類浮游動(dòng)物平均密度為1 L72～291個(gè)，4月5日-5月5日變化不明顯，趨于平緩，5月5日-5月20日橈足類浮游動(dòng)物平均密度迅速上升，5月20日后又下降。試驗(yàn)組橈足類浮游動(dòng)物平均密度為1 L77～119個(gè)，4月5日-6月5日平均密度變化幅度較小。5月20日和6月5日試驗(yàn)組橈足類浮游動(dòng)物平均密度顯著低于對(duì)照組(P<0.05)(圖4)。

*表示相同時(shí)間與對(duì)照組比較有顯著差異 (P<0.05)。試驗(yàn)組放養(yǎng)青蝦苗，對(duì)照組不投放青蝦苗。圖4 青蝦-河蟹養(yǎng)殖池塘橈足類浮游動(dòng)物平均密度變化Fig.4 Variation of the average density of copepods in prawn-crab pond

2.4 套養(yǎng)青蝦蟹池塘浮游動(dòng)物生物多樣性指數(shù)變化

對(duì)照組池塘浮游動(dòng)物Shannon-Wiener指數(shù)平均波動(dòng)范圍為2.43～3.37，變化較為明顯，前期呈上升趨勢(shì)，5月20日達(dá)到峰值，5月20日后有較大幅度下降。試驗(yàn)組池塘浮游動(dòng)物Shannon-Wiener指數(shù)平均波動(dòng)范圍為2.46～3.46，除5月20日外，其余檢測(cè)節(jié)點(diǎn)Shannon-Wiener指數(shù)均高于對(duì)照組，且6月5日與對(duì)照組有顯著差異(P<0.05)(圖5)。按照Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[16]，對(duì)照組和試驗(yàn)組池塘浮游動(dòng)物多樣性均處于2.43～3.46，此養(yǎng)殖水體水質(zhì)處于β-中污型和寡污型之間。其中試驗(yàn)組Shannon-Wiener指數(shù)(H′)值高于對(duì)照組，群落結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。

*表示相同時(shí)間與對(duì)照組比較有顯著差異 (P<0.05)。試驗(yàn)組放養(yǎng)青蝦苗，對(duì)照組不投放青蝦苗。圖5 青蝦-河蟹養(yǎng)殖池塘浮游動(dòng)物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)變化Fig.5 Variation of the Shannon-Wiener diversity index of zooplankton in prawn-crab pond

2.5 養(yǎng)殖池塘浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種與水環(huán)境因子的冗余分析

選擇Y≥0.02的浮游動(dòng)物平均密度進(jìn)行去趨勢(shì)分析(DCA)，根據(jù)結(jié)果采用冗余分析方法分析優(yōu)勢(shì)種與水環(huán)境因子的關(guān)系(圖6)。對(duì)照組RDA排序結(jié)果顯示，第一、二排序軸與水環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)分別為0.940、0.969，反映水環(huán)境因子和浮游動(dòng)物之間的相關(guān)性較好(Monte Carlo檢驗(yàn)，P<0.05)。影響浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種變化的主要水質(zhì)指標(biāo)是pH、TP含量、TN含量、Chl-a含量和COD。

A：對(duì)照組(不投放青蝦苗)；B：試驗(yàn)組(放養(yǎng)青蝦苗)。S1：壺狀臂尾輪蟲(Brachionus urceus)；S2：萼花臂尾輪蟲(Brachionus calyciflorus)；S3：蚤狀蚤(Daphnia pulex)；S4：直額裸腹蚤(Moina rectirostris)；S5：方形網(wǎng)紋蚤(Ceriodaphnia quadrangula)；S6：鋸緣真劍水蚤(Eucylops serrulatus)；S7：近鄰劍水蚤(Cyclops vicinus)；S8：無節(jié)幼體(Nauplii)；S9：橈足幼體(Copepodid)。圖6 池塘浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種與水環(huán)境因子的冗余分析Fig.6 Redundancy analysis of dominant species of zooplankton and water environmental factors in ponds

試驗(yàn)組RDA排序結(jié)果顯示，第一、二排序軸與水環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)分別為0.925和0.938，反映水環(huán)境因子和浮游動(dòng)物之間存在較好的相關(guān)性(Monte Carlo檢驗(yàn)，P<0.05)。影響水體中優(yōu)勢(shì)種平均密度變化的主要水環(huán)境因子是pH、DO含量、COD、Chl-a含量、TN含量和TP含量。

3 討 論

3.1 蟹池塘養(yǎng)殖青蝦對(duì)水環(huán)境因子的影響

3.2 蟹池塘浮游動(dòng)物的群落變化

對(duì)照組輪蟲平均密度與試驗(yàn)組無顯著差異。5月20日枝腳類和橈足類浮游動(dòng)物平均密度達(dá)到峰值，且對(duì)照組和試驗(yàn)組差異顯著。每年4-5月常會(huì)因?yàn)橹穷惛∮蝿?dòng)物和橈足類浮游動(dòng)物爆發(fā)導(dǎo)致池塘水渾，一旦爆發(fā)難以處理，甚至需要使用農(nóng)藥殺枝角類浮游動(dòng)物和橈足類浮游動(dòng)物，易對(duì)螃蟹造成損傷。本試驗(yàn)中，為了降低不同池塘淤泥中蟲卵數(shù)量差異導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差，在開始試驗(yàn)前對(duì)池塘淤泥進(jìn)行了清理，并消毒。同時(shí)，在放養(yǎng)青蝦苗種之前，河蟹池塘水位僅淹沒四周環(huán)溝。這些措施推遲了浮游動(dòng)物大量繁殖的時(shí)間，枝角類浮游動(dòng)物和橈足類浮游動(dòng)物密度在5月20日達(dá)到峰值，輪蟲密度在6月5日達(dá)到峰值，但5月20日-6月5日輪蟲增長(zhǎng)率顯著下降。

輪蟲、枝腳類浮游動(dòng)物、橈足類浮游動(dòng)物之間存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，5月20日枝角類浮游動(dòng)物和橈足類浮游動(dòng)物密度達(dá)到峰值，而輪蟲密度則在6月5日達(dá)到峰值，但由于水體中輪蟲密度大于枝腳類浮游動(dòng)物和橈足類浮游動(dòng)物密度總和，輪蟲群體基數(shù)大，而且生存條件適宜，枝角類浮游動(dòng)物和橈足類浮游動(dòng)物尚不能對(duì)輪蟲形成壓制使其密度顯著下降，但是輪蟲增長(zhǎng)速率明顯已經(jīng)下降。輪蟲平均密度沒有顯著下降可能與輪蟲生長(zhǎng)速度快、繁殖周期短及青蝦攝食偏好有關(guān)。在富含N、P水體中小型浮游動(dòng)物如輪蟲繁殖能力強(qiáng)、生長(zhǎng)速度快，在水體中迅速占據(jù)優(yōu)勢(shì)[24-25]，使浮游動(dòng)物往往表現(xiàn)出小型化趨勢(shì)[11]。青蝦主要以浮游動(dòng)物、有機(jī)碎屑為食，且偏動(dòng)物性餌料。試驗(yàn)組中青蝦的放養(yǎng)增加了對(duì)池塘內(nèi)枝角類浮游動(dòng)物和橈足類浮游動(dòng)物的攝食，顯著降低了水體中枝角類浮游動(dòng)物和橈足類浮游動(dòng)物的平均密度，試驗(yàn)組水體中枝角類浮游動(dòng)物和橈足類浮游動(dòng)物密度顯著低于對(duì)照組。養(yǎng)殖青蝦的蟹池塘中不會(huì)大量爆發(fā)枝角類浮游動(dòng)物和橈足類浮游動(dòng)物，與青蝦對(duì)枝角類浮游動(dòng)物和橈足類浮游動(dòng)物的攝食能力有關(guān)。

Shannon-Wiener指數(shù)可用來評(píng)價(jià)群落中生物種類的多少，值越大代表群落的復(fù)雜程度越大，生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定。隨著養(yǎng)殖時(shí)間的推進(jìn)，水體中飼料等投入品的增多，水體營養(yǎng)成分增多，蟹池塘內(nèi)浮游動(dòng)物Shannon-Wiener指數(shù)逐步增大，其中試驗(yàn)組Shannon-Wiener指數(shù)在較多時(shí)間段均高于對(duì)照組，可能原因是試驗(yàn)組中青蝦通過攝食繁殖過多的浮游動(dòng)物影響了浮游動(dòng)物物種之間的平均密度，增加了生物多樣性。

3.3 水環(huán)境因子對(duì)不同蟹池塘條件下浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響

池塘浮游動(dòng)物群落受到群落內(nèi)部演替及外部水環(huán)境及物種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的影響，其中外部水環(huán)境因子主要是pH、N、P等[26]。本試驗(yàn)中兩組蟹池塘浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異。通過對(duì)兩組蟹池塘浮游動(dòng)物和水環(huán)境因子進(jìn)行冗余分析(RDA)發(fā)現(xiàn)，影響對(duì)照組和試驗(yàn)組浮游動(dòng)物多樣性的主要是TP含量、TN含量、Chl-a含量和COD。本試驗(yàn)結(jié)果與張勇等研究結(jié)果相似[2]。

對(duì)照組和試驗(yàn)組RDA分析結(jié)果顯示，TP、TN、Chl-a含量是影響?zhàn)B殖水體中優(yōu)勢(shì)種密度變化的重要因素。N、P含量是浮游植物的限定因子，投入的飼料和動(dòng)物排泄物中的N、P會(huì)促使水體中N、P含量升高，為浮游植物提供營養(yǎng)，影響水體中浮游植物的變化。李佳俊等研究結(jié)果表明N、P與浮游植物生長(zhǎng)呈顯著相關(guān)關(guān)系[27]。Chl-a含量可反映水體中藻類豐度變化，但又受多種環(huán)境因子影響[28]，間接印證池塘水體初級(jí)生產(chǎn)力的能力，為浮游動(dòng)物提供食物。Chl-a含量對(duì)浮游動(dòng)物密度有直接正向作用，同時(shí)總氮含量、總磷含量、COD等還通過Chl-a含量對(duì)浮游動(dòng)物產(chǎn)生間接影響[29-32]。這與本試驗(yàn)RDA分析結(jié)果一致。6月5日輪蟲平均密度達(dá)到峰值，Chl-a含量也處于高峰期，主要還是由于持續(xù)投入的飼料增加了水體中有機(jī)物的積累，此時(shí)外部環(huán)境比較適宜浮游植物及動(dòng)物的繁殖和生長(zhǎng)，不足以形成捕食與被捕食的種間競(jìng)爭(zhēng)。

對(duì)照組RDA分析結(jié)果顯示COD與浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種變化呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而試驗(yàn)組RDA分析結(jié)果相反。COD主要表示水體中有機(jī)物對(duì)水體中氧氣的消耗量[5]，COD過高會(huì)導(dǎo)致DO含量降低。大量有機(jī)物被微生物分解還會(huì)導(dǎo)致銨態(tài)氮等水環(huán)境因子升高，影響水生動(dòng)物和浮游動(dòng)物的數(shù)量，對(duì)照組中COD與浮游動(dòng)物密度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。同時(shí)，青蝦和浮游動(dòng)物均可攝食飼料殘餌、有機(jī)碎屑等有機(jī)物，COD升高也表明水體中有機(jī)物含量的增多，提供的食物也增多了。試驗(yàn)組中COD與浮游動(dòng)物密度呈正相關(guān)關(guān)系，可能是由于青蝦對(duì)有機(jī)碎屑、殘餌的攝食，降低了COD，使水體環(huán)境更適合浮游動(dòng)物生存，同時(shí)青蝦獲得足夠食物也減少了對(duì)浮游動(dòng)物的捕食，使COD與浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種變化呈正相關(guān)關(guān)系。

3.4 河蟹養(yǎng)殖水體水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

代培等[33]研究認(rèn)為，營養(yǎng)水平低的水體中，食物資源匱乏，浮游動(dòng)物因食物限制使群落結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單化，多樣性隨之降低，反之則多樣性高。以水體浮游動(dòng)物Shannon-Wiener指數(shù)作為水體富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將水質(zhì)分為4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即多污型(0～1)、α-中污型(1～2)、β-中污型(2～3)、寡污型(3～4)[34]。整個(gè)試驗(yàn)期間，對(duì)照組Shannon-Wiener多樣性指數(shù)在2至3之間，僅5月20日短暫達(dá)到3.37，屬于β-中污型；試驗(yàn)組Shannon-Wiener多樣性指數(shù)在5月5日后處于3至4之間，屬于寡污型。因此，可將對(duì)照組水質(zhì)歸于中污染，試驗(yàn)組水質(zhì)歸于輕污染。