池塘虾贝综合养殖系统中有机碳、氮和磷收支的研究

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凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)在其单养池塘生态系统中占据绝对优势位,养殖过程水体各营养级物种组成单调,致使大部分营养物质流失,造成水体中有机碳的升高和底部有机质的增多,导致细菌的大量繁殖,大大增加了对虾疾病发生的概率。为优化、改善对虾池塘养殖环境,减少养殖过程中营养物质的沉积和浪费,有必要深入开展对虾养殖池塘的生态学性状和物质循环规律的研究。有机碳、氮和磷作为生态系统内能量流动和物质循环的重要表征以及调控初级生产力的关键营养因子,对池塘养殖生态系统有重要的影响。因此,研究揭示有机碳、氮和磷的收支规律进一步优化池塘养殖生态结构、促进海水养殖池塘业的可持续和健康发展具有重要作用。  本研究依据凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)和泥蚶(Tegillarca granosa)的不同生态位、习性和食性互补的特点,以凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)为主养对象,混养滤食性的泥蚶,在池塘养殖条件下,通过对不同养殖系统内有机碳、氮、磷的来源和去向的研究,结合养殖期间水质变化,旨在阐明对虾-泥蚶综合养殖模式有机碳、氮、磷的收支及该模式带来的效益。主要研究成果如下:  1.凡纳滨对虾和泥蚶池塘综合养殖系统有机碳收支的研究  通过池塘养殖实验,研究了凡纳滨对虾和泥蚶综合养殖系统有机碳的收支及利用率等。结果表明:(1)浮游植物初级生产力是系统有机碳的主要来源,占总输入的55.02~73.68%;其次是饲料有机碳的输入,占比在19.66~36.61%之间。(2)水体呼吸消耗有机碳量占系统总输出的主要部分(33.41~52.44%),底泥沉积有机碳和底泥呼吸消耗的有机碳在系统有机碳输出上占比也较大,分别为17.84~37.66%和11.08~37.99%。(3)中密度混养组(PM组)水体有机碳含量显著低于单养组(M组)(P<0.05),水体呼吸消耗的有机碳与M组无显著性差异。低密度混养组(PL组)水体有机碳含量显著高于PM和高密度混养组(PH组)(P<0.05),组间水体呼吸消耗的有机碳无显著差异。(4)PM组底泥呼吸消耗有机碳显著低于M组,而底泥有机碳的沉积显著高于M组。底泥有机碳的沉积量随养殖密度的增加呈现显著相关性,表现为PH>PM>PL。而PH组底泥呼吸消耗的有机碳显著高于PL和PM组。(5)PM与M组养殖生物对有机碳的利用率相近,分别为10.00%和9.60%。综合养殖的三组间均存在显著性差异,依次为PL(15.06%)>PM(10.00%)>PH(7.76%)。实验结果表明对虾-泥蚶综合养殖可以降低底泥呼吸作用,减少底泥中生物数量,有利于底质环境的改善;养殖密度过大不利于产量和效益的提高。  2.凡纳滨对虾和泥蚶池塘综合养殖系统氮收支的研究  研究了凡纳滨对虾和泥蚶池塘综合养殖系统氮的收支及利用率等。结果表明:(1)饲料是系统氮输入的主要来源,占总输入的61.74~76.27%,其次是补充水的输入部分(20.43~33.44%),初始水体和养殖生物中氮元素的含量较低(0.82~3.61%和0.35~1.69%)。(2)底泥沉积氮是系统氮输出的主要去向,占总输出量的70.55~80.60%。其次是养殖生物,占比13.84~22.14%,水体含氮量和排水分别占总输出量的2.06~5.27%和2.04~4.62%。(3)养殖期间水体总氮含量变化趋势较一致,变化范围在0.19~2.34mg/L之间(4)PM组底泥氮的沉积量显著高于M组(P<0.05);PL,PM和PH之间底泥氮沉积量均存在显著性差异,依次为PH>PM>PL。(5)PL组对氮的利用率最高,为20.48%,显著高于其他处理组(P<0.05)。PM和M组氮的利用率分别为14.80%和14.82%,没有显著性差异,但显著高于PH组对氮的利用率(11.92%)。实验结果表明池塘养殖条件下底播泥蚶对水体总氮的去除作用不明显;伴随着饲料投喂量的增大,底泥沉积氮含量显著上升。  3.凡纳滨对虾和泥蚶池塘综合养殖系统磷收支的研究  研究了凡纳滨对虾和泥蚶综合养殖系统磷的收支及利用率等。结果表明:(1)饲料的输入占系统磷输入的主要组成部分,占比为67.27~79.43%,其次为补充水体,占比为15.09~23.61%。初始水体和养殖生物输入磷量分别占磷总输入量的3.55~8.13%和0.14~1.26%。(2)底泥沉积占系统磷输出的78.84~89.36%,为主要输出部分。水体内的磷和排水造成的磷流失占比较低,分别占系统磷输出的0.55~4.34%和2.37~5.18%。养殖生物对应的磷输出量对系统磷总输出的7.72~12.79%。(3)养殖期间M组水体总磷含量较稳定,PL、PM和PH组水体总磷含量处于下降趋势。(4)PM和M组底泥的磷沉积量没有显著性差异。伴随着养殖密度的增大,底泥沉积量逐渐增加,伴有显著性差异(P<0.05)。(5)PM组养殖生物磷的利用率为8.00%,与M没有显著性差异(8.09%)。PL、PM和PH组间均表现出显著性差异(P<0.05),养殖生物对磷的利用率依次为11.49%、8.00%和6.33%。实验结果表明底播泥蚶能够降低水体总磷含量,但养殖密度过大会造成养殖生物生长受限、养殖产量下降,养殖效益的大幅降低。  4.凡纳滨对虾和泥蚶池塘综合养殖系统理化因子的研究  研究了凡纳滨对虾和泥蚶综合养殖系统有机碳的收支及利用率等。结果表明:(1)对虾成活率和产量均为PL>PM>M>PH,PL组对虾成活率显著高于其他组,对虾产量不存在显著性差异。泥蚶的成活率依次为PL>PM>PH,PH组泥蚶成活率显著低于PL和PM组(P<0.05)。(2)与PM相比,M组水体硝酸盐含量在整个养殖期间含量非常低。养殖期间M组氨氮含量略高于PM组,PH组中期水体氨氮含量较高(0.36mg/L);前中期PM组磷酸盐含量高于M组,后期含量均特别低。结束时,PH组亚硝酸盐含量显著高于其他组(P<0.05),M组显著低于其它组(P<0.05)。(3)M组水体叶绿素a的含量先升高后降低,而PM组叶绿素a的含量在整个养殖期间均较低。实验结果表明虾-贝综合养殖可以降低水体叶绿素a、硝酸盐、氨氮、TOC和TP含量,并通过自身代谢途径将浮游植物体内固定的氮源和磷源转化为可供再次利用的氮源和磷源(亚硝酸盐和磷酸盐),进一步促进了浮游植物的代谢循环,提高了系统初级生产力。
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