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新型底质改良剂对土池水质调控和青虾养殖效果的试验

花匠小妙招
2024-12-13 01:24

新型底质改良剂对土池水质调控和青虾养殖效果的试验
Effects of New-Pattern Sediment Ameliorant on the Growth of Macrobrachium nipponense and Water Quality Regulation

1. 引言

青虾Macrobrachium nipponense别名沼虾，河虾，因具有较高的营养价值，现为我国长江以南地区大量养殖的品种。近三十多年来，随着我国人们的生活水平提高，市场对青虾的需求量不断增大，我国的青虾养殖业已得到非常迅速发展。目前，我国青虾养殖仍以土池养殖为主，土池的底质是碳、氮、磷等营养盐的富集贮存库，青虾养殖规模的迅速扩张，以及青虾养殖过程存在操作不规范的现象，导致青虾养殖环境恶化及病害问题日趋严重，青虾养殖过程中会有大量残余饵料和废物沉积在池塘底部，残饵等废物的长期积累和分解会产生硫化氢从而损伤虾的健康 [1] ，必然会导致底泥和水体中营养盐、有机物浓度升高，透明度下降，水体溶解氧降低、氨氮和亚硝酸盐的浓度增加及有害微生物大量繁殖，即底质环境的恶化直接影响到养殖动物的生存环境 [2] [3] [4] [5] 。这些有害有毒物质必然会给青虾养殖业造成巨大经济损失，而且土池的环境改善已经成为其可持续健康发展的关键。国外研究人员发现池塘养殖环境微生物丰度是影响青虾健康养殖关键因素，其丰度高低影响青虾养殖生长性能、成活率 [6] 。池塘中氨氮和亚硝酸盐会影响青虾组织形态、氧化应激、能量代谢等 [7] 。因此，水产养殖池塘底质改良成为提高水产养殖技术的关键问题之一，而定期使用底质改良剂修复和改善养殖池塘底质是一种行之有效的途径 [8] - [17] 。那么在青虾的养殖过程中，研究青虾养殖环境的调控对解决当前青虾养殖业的环境问题，保障青虾养殖业的可持续发展具有重要意义。

本研究以青虾为养殖对象，在其养殖土池环境中每30 d施加一次自制底质改良剂来调节净化环境，并对的水质指标和底质环境的影响进行分析，同时检测青虾生长养殖效果，为进一步利用底质改良剂来净化养殖环境，发展高效健康的青虾养殖技术，保证水产养殖的清洁生产和有机生产提供了依据。

2. 材料与方法

2.1. 实验材料

1) 青虾：青虾苗放养时个体平均体长(1.5 ± 0.30) cm。

2) 植物质底质改良剂：自制底质改良剂的组成为硅藻土20% + 贝壳粉15% + 沸石粉15% + 膨润土10% + 蟛蜞菊10% + 玉米淀粉10% + 小麦淀粉10% + 自制复合益生菌剂10%。其中自制复合菌藻微生态制剂主要成分为枯枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、蜡状芽抱杆菌(Bacillus cereus)、地衣芽抱杆菌(Bacillus licheniformis)和沼泽假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)，硝化菌类(Nitrifying bacteria)，蛭弧菌类(Bdellovibrio, Bdellovibrio bacteriovorus)，光合细菌类(Photosynthetic Bacteria，简称PSB)。

2.2. 实验设计

本实验于2019年7月3日~9月10日在江南渔业有限公司16号和17号池塘进行，设置18号和19号池塘为对照池塘。实验期间不换水，保持水深为100 ± 20 cm；养殖试验池塘的底质类型为泥砂型。每个养殖池塘放养青虾密度为33,000 ind./亩(即50 ind./m2)，即放养时间为7月6日。每天在早晨06:30和傍晚18:30投饵2次。饵料选用海马牌饲料。

2.3. 水质的管理

养殖全程不换水，放苗养殖每15 d施加自制植物质改底剂一次，第一次施加时间为7月10日，每15 d施加一次，整个养殖期间施加4次。在投放区投放自制底质改良剂，15天为一个周期，分别在池塘四角每次投放3.5 kg/亩的玉米淀粉，中心投放区每次投放6.0 kg/亩，即每次共投20.0 kg/亩。

养殖过程中，用增氧机确保射流器的正常工作，使水体溶解氧浓度保持在4~7 mg/L，以维持良好的益生菌群的增殖环境。经过65 d的养殖，视养殖池水体容积大小，收获前1~4 h打开池子排水闸口，将养殖水体排入尾水处理池，待养殖池水深降低至30~45 cm，以捕虾网进行收获。

养殖试验期间的池塘水体水温变化范围为26℃~33℃。

2.4. 实验水质监测与测定内容及方法

每10 d采样1次，采样时间均于早晨06:30~07:30采集。采样后立即带回公司实验室测定水质，测定指标为氨氮、亚硝酸和硝氮。氨氮的测定方法为次溴酸盐氧化法，氨氮( NH+4-N )用纳氏试剂分光光度法(GB 17378.4)测定；亚硝酸盐氮( NO−2-N )用萘乙二胺分光光度法(GB 17378.4)测定；硝氮用锌镉还原法(GB 17378.4)进行测定。

2.5. 数据处理

1) 对营养盐的清除率 [18] 按下式计算：

清除率(clearancerate,CR,%)=(V0−Vi)V0×100% (1)

式中，CR为营养盐清除率，V0为对照组的营养盐质量浓度(mg/L)，Vi为试验组的营养盐质量浓度(mg/L)。

2)对青虾成活率 [18] 按计算公式为：

成活率(survialrate,SR%)=Ni/Nt×100% (2)

式中，Ni为试验组中青虾成活数量(Number of survial indivadual)，Nt为试验组投放青虾的总数量(total indivadual number)。

根据测定数据，计算各试验组的平均值(mean)和标准差(Standard Deviation, SD)，数据以平均值±标准差(mean ± SD)表示，采用SPSS软件(21.0版本)对各实验结果进行单因素方差分析(ANOVA)的差异显著性检验的统计分析。并以Duncan法进行多重比较，以P < 0.05作为差异显著水平。

3. 结果与分析

3.1. 养殖试验池塘的水质变化

试验期间测得营养盐水质变化的数据见表1~3。

时间

0 d

3 d

12 d

22 d

32 d

42 d

52 d

62 d

TR组

4.26 ± 0.38a

6.01 ± 0.13a

0.21 ± 0.03b

3.02 ± 0.20b

0.16 ± 0.02b

2.58 ± 0.05b

0.16 ± 0.01b

0.21 ± 0.01b

CK组

3.98 ± 0.26a

5.85 ± 0.25a

3.43 ± 0.71a

4.16 ± 0.28a

3.08 ± 0.22a

4.03 ± 0.28a

3.43 ± 0.16a

2.86 ± 0.14a

Table 1. Changes in nitrate nitrogen during the experiment (mg/L)

表1. 试验期间硝氮的变化(mg/L)

注：表中同列标有相同字母表示差异不显著(P > 0.05)。

时间

0 d

3 d

12 d

22 d

32 d

42 d

52 d

62 d

TR组

2.14 ± 0.32a

4.05 ± 0.24a

0.19 ± 0.02b

2.57 ± 0.07

0.33 ± 0.03b

2.33 ± 0.11b

0.23 ± 0.01b

0.19 ± 0.01b

CK组

1.96 ± 0.46a

3.68 ± 0.14a

2.85 ± 0.38a

3.54 ± 0.25

2.99 ± 0.24a

2.86 ± 0.13a

2.02 ± 0.17a

1.94 ± 0.25a

Table 2. Changes of nitrite nitrogen during the experiment (mg/L)

表2. 试验期间亚硝氮的变化(mg/L)

注：表中同列标有相同字母表示差异不显著(P > 0.05)。

时间

0 d

3 d

12 d

22 d

32 d

42 d

52 d

62 d

TR组

1.28 ± 0.08a

3.02 ± 0.28a

0.27 ± 0.04b

1.30 ± 0.17b

0.42 ± 0.01b

1.49 ± 0.04b

0.22 ± 0.01b

0.13 ± 0.02b

CK组

1.06 ± 0.12a

2.59 ± 0.18a

2.04 ± 0.60a

2.69 ± 0.16a

2.38 ± 0.16a

2.09 ± 0.09a

2.03 ± 0.11a

1.95 ± 0.11a

Table 3. Changes in ammonia nitrogen during the test period (mg/L)

表3. 试验期间氨氮的变化(mg/L)

注：表中同列标有相同字母表示差异不显著(P > 0.05)。

利用表1~3的数据计算得出硝氮、亚硝氮和氨氮的清除率，计算结果见表4。

时间

硝氮

亚硝氮

氨氮

7月18日

93.88

93.33

86.74

7月28日

27.40

51.67

8月08日

94.81

88.96

82.35

8月18日

35.98

18.53

28.70

8月28日

95.34

88.61

89.16

9月08日

92.66

90.21

93.33

平均(%)

73.35

67.84

71.99

Table 4. Removal rate of nitrogen nutrients during the experiment (%)

表4. 试验期间氮素营养盐的去除率(%)

从表4可见，添加植物质微生物底质改良剂后，青虾养殖池塘中硝氮去除效率达到27%~95% (平均73.35%)，亚硝氮去除效率达到27%~93% (平均67.84%)，氨氮去除效率达到28%~93% (平均71.99%)。

3.2. 青虾的生长情况收获

养殖65 d后，两个养殖池平均收获青虾单位面积产量达到105.21 (斤/亩)。具体如下表5所示。

池号

规格(g/尾)

单产(斤/亩)

饲料系数

成活率(%)

TR平均

15.40 ± 0.72a

105.21 ± 1.80a

1.31 ± 0.06a

80.65 ± 1.20a

CK平均

14.08 ± 0.18b

91.28 ± 6.16b

1.42 ± 0.05a

66.02 ± 1.01b

Table 5. The harvest of aquaculture test pond and control pond

表5. 养殖试验池塘与对照池塘的养殖收获情况

注：表中同列标有相同字母表示差异不显著(P > 0.05)。

从表5可见，添加了底质改良型的微生物制剂的处理组，养成的青虾规格平均值(15.40克/尾)显著大于对照组(P < 0.05)，青虾体重规格提高了9.4%；处理组的青虾单位产量(105斤/亩)显著高于对照组，单产提高了15%；而且处理组的青虾成活率(80%)也显著高于对照组，青虾的成活率提高了14%；但处理组的饲料系数与对照组差异不显著。

4. 讨论

4.1. 益生菌等微生态制剂在养殖池塘水体及其底质修复中的应用

自从上世纪60年代益生菌被发现并开始利用 [19] ，在近六十年发来对益生菌的大量研究 [20] [21] [22] [23] [24] 就已在水产养殖的环境修复得到广泛应用，而其中光合细菌在水产养殖方面的应用研究最多 [25] - [38] ，枯草芽胞杆菌在水产养殖中的生态净化应用也有不少报道 [39] ，还有硝化菌和反硝化菌在水产养殖的尾水处理和生态修复中的应用 [40] [41] [42] 。

由于单个菌种的对氮、磷等污染的净化能力有限，故现在大多学者开始研究复合菌群组成的微生态制的实践应用 [43] - [53] 。然而，由于微生态制剂中的益生菌易被环境因子影响，从而不能稳定地发挥其功能，故现在有学者们采用固定化菌藻合剂的研发路径 [54] [55] ，有研究报道 [56] [57] [58] 利用硅藻土，沸石等滤材虾处理水污染取得了较好效果。

4.2. 虾蟹养殖过程中池塘环境调节修复的应用研究

在水产养殖池塘由于集约化高密度养殖，大量投喂造成残饵沉底会引发富营养化水华暴发，故特别需要同时处理蓝藻的抑制剂，据研究报道 [59] [60] 利用一些蟛蜞菊等植物可以选择性抑制蓝藻，本试验产品是根据虾蟹养殖特性 [61] 的需要，自主研发了以植物质为主复合多种益生菌的底质改良剂。

本研究结果中发现，微生态制剂进行处理组池塘在初、中期增长较慢，后期呈现快速增长；而对照组初期增长稍慢，中、后期呈现跳跃式增长，是处理组的近120倍，两者的差异非常明显，说明复合微生态制剂能抑制异养菌的生长。在这些增加的异养菌中，有害菌占相当大的比例，增加了青虾感染的机会。其原因是对照池塘积累了大量的有机物，为异养菌的生长、繁殖提供充足的营养；而处理池塘因在水体中投入大量复合型微生态制剂，短时间内快速繁殖，形成了种群优势，抑制其它异养菌的生长繁殖，因此，处理组的成活率和单位面积产量均显著高于对照组。

5. 结论

1) 添加底质改良型的微生物制剂后，青虾养殖池塘中硝氮平均去除效率为73%，亚硝氮平均去除效率为67%，氨氮平均去除效率为71%。因此添加微生物制剂对减少氨氮、亚硝氮、硝氮对青虾的毒害，以及对改良南美白对虾养殖池塘底质和减少池塘养殖沉积污染具有良好的效果。

2) 添加底质改良型的微生物制剂后，青虾平均体重规格提高9.4%；青虾平均成活率提高了14%；处理池塘组平均单产增加率为15%。

基金项目

福建省科技重点引导项目(编号：2021N0013)；福建省自然科学基金项目(编号：2013J01136)；福建省科技重点项目(编号：2006N041)；福建省科技星火计划项目(编号：2019S0026)；福建省科技星火计划项目(编号：2021S0039)。

NOTES

*通讯作者。