Study on effect of PET water purification grid on ecological environment of pond culture
-
摘要:
以PET细丝缠绕成结而形成线性附着基质作为生物净水栅载体材料，在汕头市牛田洋养殖基地设置实验组池塘和对照组池塘(无PET净水栅)，于2015年6月至12月定期采集虾池养殖水、浮游植物及对虾样品，测定各项水质指标、浮游植物多样性、对虾生长指标，分析比较PET净水栅对池塘养殖生态环境、凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)生长情况的影响。结果表明，较养殖初期(6月23日)，养殖末期(12月12日)实验池水体氨氮(NH4-N)、硝氮(NO3-N)、亚硝氮(NO2-N)浓度分别下降了68.25%、42.71%、83.51%。浮游植物研究结果表明，对照池和实验池浮游植物平均丰度为5.17×108个· L-1和3.62×108个· L-1，实验池的Shannon-Wiener指数和均匀度指数分别高于对照池8.70%和6.45%(P＞0.05)。结果表明，实验期间实验池凡纳滨对虾的平均体长和体质量分别高于对照池6.13%和16.67%(P＜0.01)；实验池单位面积饲料用量低于对照池15.44%(P＜0.01)。
Abstract:To study the effect of PET water purification grid on ecological environment of pond culture and Litopenaeus vannamei growth performance, we collected the pond water, phytoplankton and shrimp samples in Niu Tian Yang Breeding Base, Shantou from June to December in 2015 to compare various water-quality indices, phytoplankton diversity and shrimp growth index. The material of PET water purification grid, which was twisted by PET filament to form a linear attachment substrate, was divided into two groups:the test group and the control group (no biological water purification grid). The results show that during the culture period, the ammonia nitrogen, nitrate nitrogen and nitrite nitrogen concentrations in pool water at late experimental period were lower than those at early period, having decreased 68.25%, 42.71% and 83.51%, respectively. The phytoplankton survey results show that the average abundance of phytoplankton in the control pond and the test pond were 5.17×108 cells · L-1 and 3.62×108 cells · L-1, respectively; the Shannon-Wiener index and evenness index of the test pond were higher than those of the control pond by 8.70% and 6.45%, respectively. The shrimp culture experiment shows that the average body length and weight of L.vannamei in the test pond were significantly higher than those of the control pond by 6.13% and 16.67%, respectively(P < 0.01);per unit area of the feed amount in the test pond was significantly lower than that in the control pond by 15.44% (P < 0.01).
-
自2001年以来，中国的对虾养殖业取得突飞猛进的发展，凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)养殖规模占据整个对虾养殖业的70%以上，已成为世界上养殖规模最大产量最高的对虾品种[1]。据报道，中国凡纳滨对虾年养殖总量近100×104 t，其中海水养殖近20×104 t，淡水养殖近80×104 t[2]。这一良好势头的背后却存在着诸多问题，一味地注重养殖产量而忽视了一些环境方面的问题，如渔药的使用、饵料残余、生物代谢等，这些都导致了池塘的水质恶化，鱼虾发病率上升，死亡率提高[3-4]，并且滋生了一些有害的致病菌，使对虾的养殖受到影响。其中就包括池塘水环境中氮(N)、磷(P)等营养元素含量高到一定程度时会造成水体污染，影响了对虾的生长[5]。生物膜技术[6-7]的引进为养殖水环境修复提供了途径。研究表明，生物膜技术能有效地去除氨氮(NH4-N)和亚硝氮(NO2-N)等含氮污染物、净化水质[8]；还能够抑制水体中有害微生物及细菌的繁殖，维护养殖区域的生态环境[9]。生物膜被定义为依靠胞外产物而附着生长于某些固体表面的单一或混合的微生物群体[7]，这些微生物群体包括原生动物、后生动物及细菌等[10]。PET净水栅就是生物膜形成的基质，通过微生物不断地聚集、生长、繁殖，形成一层类似薄膜结构的生物膜[11]。传统附着载体材料中，大多以聚酰胺(PA)为材质，也有一些聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)的附着载体材料[12]。以PA净水栅应用于土池凡纳滨对虾和日本鳗鲡(Anguilla japonica)养殖，养殖效果良好[13-14]，但这些材料不易降解[15]，时间久了可能会对环境造成污染，而PET在水蒸气作用下就可以发生降解[16]。然而，运用PET材质的生物净水栅于对虾养殖池塘却未见报道，文章研究PET材质的生物净水栅通过富集微生物、细菌、藻类来降解池塘养殖水体中有害的无机氮化合物，减少水体的污染，抑制有害细菌的滋生，以此提高凡纳滨对虾的养殖效益，有助于养殖业的绿色可持续发展。
1. 材料与方法
1.1 实验材料
1.1.1 生物净水栅
生物净水栅为汕头市阿科蔓环保科技有限公司生产，材质为PET材料，俗称涤纶树脂，是一种高分子材料。该PET净水栅由多条线性生物载体(直径约5 cm)固定于单一绳子上而一排一排自然悬浮于水面上，使其遍布整个池塘。栅与栅之间间隔1 m，自然悬浮高度为1.5 m(图 1)。
1.1.2 凡纳滨对虾
实验对虾为凡纳滨对虾，起始规格为(2±0.1)cm，2个池塘投苗密度均为200尾· m-2，实验池塘投苗40×104尾，对照池塘投苗20×104尾，池塘中央都配备1台相同功率的增氧机。
1.2 实验设计
1.2.1 实验前期准备
设计1个实验池(T池，有生物净水栅)和1个对照池(C池，无生物净水栅)，ST池: SC池=2: 1(ST池≈0.2 hm2；SC池≈0.1 hm2)。2个池塘经相同的预处理，包括晒塘、消毒、灌水(来自附近的沟渠水源)、培水等。每个池塘设计5个采样点，分别为四周4个点和中央1个点(图 2)。
1.2.2 实验材料安置
将40组PET净水栅由南向北依次在池塘内铺开，并固定于池塘南北两岸，使PET净水栅自然悬浮于水体表面，较均匀地分布于池塘各个角落(增氧机附近2 m范围内不设PET净水栅)。每组PET净水栅之间间隔1 m，每组约有20条生物载体，并且于投苗前将其安置池塘内。
1.2.3 实验养殖管理
每天早上7点开始充氧，充氧时间为3~4 h，并于当天上午10点投喂饲料，投喂量视具体情况而定，前三周一天投喂2次(第二次于当天下午6点投喂)，之后一天投喂1次。当遇到恶劣天气，如酷热或台风暴雨天气时，分别采取补充水源和及时排出雨水等措施。整个实验期间2个池塘均不换水、不投药和添加抗生素，2个池塘均放养了少部分草鱼。
1.2.4 实验采样
采样时间从2015年6月23日开始，至2015年12月19日结束，历时180 d。这期间内，水样采集是每周1次，使用HQM-1型有机玻璃采水器采集表层水样，共采集26次。浮游植物采集是3个月1次，使用25#浮游生物网和HQM-1型有机玻璃采水器采集，共采集2次。对虾捕获是每周1次，使用伸缩型拖网进行捕虾，共捕获23次。饲料统计及虾产量统计是每周进行1次，严格记录。
1.3 实验方法
常规指标如温度、pH、溶解氧、盐度利用YSI-650便携式水质检测仪进行现场测定，透明度采用黑白盘法测定。叶绿素a采用丙酮提取分光光度法，氨氮采用纳氏试剂分光光度法，总氮采用碱性过硫酸钾消解法，硝氮(NO3-N)、亚硝氮、活性磷、总磷则依据GB 12763.4—2007测定。弧菌采用平板计数法，总菌采用EAPI法。生物膜密度(干质量，μg · cm-2)采用滤膜过滤烘干法[28]并稍作修改。
1.4 数据统计与分析方法
为了方便2个池塘的分析比较，拟采用实验池和对照池水质指标数据计算相对去除率，公式为：某水质指标相对去除率=(1-实验池某水质指标浓度/对照池某水质指标浓度)×100%[17]。用Excel 2010软件进行简单数据处理，后用SPSS 19.0进行统计分析，用Origin 9.0绘图。
2. 结果与分析
2.1 PET净水栅表面生物膜密度
PET净水栅表面形成生物膜大概经历2个过程，首先是载体表面微生物附着过程，然后是这些微生物的生长繁殖过程，逐渐形成成熟的生物膜。生物膜密度表示单位表面积载体上附着微生物的量。从图 3可以看出，生物膜从一开始微生物附着到最终形成成熟生物膜经历了约30 d，且对应的生物膜叶绿素a密度表明载体上附着了大量的微藻，也是构成生物膜的重要组成部分。从第30天左右开始，部分生物膜开始脱落，这个过程经历了约20 d，之后生物膜密度会处于一个波动状态。从开始挂膜到成熟生物膜脱落再到维持一个稳定状态，生物膜上净化微生物完成了一次挂膜周期。
![]()
图 3 自然挂膜期间生物膜及叶绿素a密度变化情况Figure 3. Change of biofilm concentration and chlorophyll a concentration during formation of natural biofilm2.2 水质参数
2.2.1 无机氮质量浓度变化情况
6月23日，实验池的氨氮、硝氮、亚硝氮及溶解性无机氮都居于较高水平，分别为4.66 mg · L-1、4.03 mg ·L-1、0.78 mg · L-1和6.80 mg · L-1，而对照池相应的无机氮都处于较低水平(图 4)。实验开始后不久，实验池的氨氮、硝氮和亚硝氮质量浓度迅速下降，之后维持一个波动的状态，氨氮和硝氮质量浓度基本在1 mg · L-1以下波动(图 4-a、图 4-b)，亚硝氮质量浓度基本在0.2 mg ·L-1以下波动(图 4-c)。12月12日，实验池氨氮、硝氮和亚硝氮质量浓度较实验初期分别下降了68.25%、42.71%和83.51%。对照池各无机氮质量浓度在实验开始后不久呈现上升的趋势，并且一度高于实验池，实验末期对照池氨氮、硝氮和亚硝氮质量浓度较实验初期分别上升了96.60%、1 913.48%和3 004.62%。计算的相对去除率表明，在养殖期间，各无机氮质量浓度的相对去除率均超过20%，亚硝氮质量浓度的相对去除率更是达到91.33%。
![]()
图 4 对照池与实验池无机氮质量浓度变化情况Figure 4. Change of inorganic nitrogen concentration in control pond and test pond2.2.2 磷质量浓度的变化情况
养殖期间实验池、对照池活性磷质量浓度变化范围分别为0.034~1.343 mg · L-1、0.003~1.830 mg · L-1，实验池活性磷质量浓度呈下降趋势，平均降低了75.70%，即在养殖中、后期实验池活性磷质量浓度一直处于0.5 mg · L-1以下，设置PET净水栅组池塘活性磷质量浓度得到了有效的降低(图 5-a)。总磷质量浓度的变化趋势和活性磷的基本一致，自8月22日起，实验池总磷质量浓度平均降低了49.68%(图 5-b)。
![]()
图 5 对照池与实验池磷质量浓度变化情况Figure 5. Change of phosphorus concentration in control pond and test pond2.2.3 溶解氧及叶绿素a质量浓度的变化情况
养殖期间实验池、对照池溶解氧质量浓度范围分别是2.57~8.06 mg · L-1、2.30~7.64 mg · L-1，平均值分别为5.03 mg · L-1、4.66 mg · L-1(图 6-a)，整体上实验池溶解氧质量浓度高于对照池。图 6-b为实验池和对照池在养殖期间内叶绿素a的质量浓度变化情况。养殖初期，实验池和对照池叶绿素a质量浓度较低，分别为0.05 g · L-1和0.02 mg ·L-1。随着养殖进行，藻类含量越来越高，叶绿素a质量浓度呈现上升趋势。实验池和对照池叶绿素a质量浓度最高分别达到1.00 mg · L-1和0.61 mg ·L-1，平均值为0.47 mg · L-1和0.31 mg · L-1。
![]()
图 6 对照池与实验池溶解氧和叶绿素a质量浓度变化情况Figure 6. Change of dissolved oxygen and chlorophyll a concentration in control pond and test pond2.2.4 养殖水环境因子比较分析
由表 1可知，养殖期间，实验池温度、pH、盐度分别高于对照池2.78%、2.64%、14.81%(P < 0.01), 溶解氧高于对照池7.94%(P>0.05), 透明度低于对照池8.50%(P < 0.05)。营养盐当中, 实验池硝氮、亚硝氮、溶解性无机氮质量浓度分别低于对照池68.60%、82.22%、52.00%(P < 0.01), 总氮质量浓度高于对照池16.02%(P < 0.01), 氨氮质量浓度高于对照池16.09%(P>0.05), 实验池总磷、活性磷质量浓度低于对照池22.66%、52.78%(P>0.05);实验池整体营养盐水平低于对照池, 降低了因氮磷含量过高而引起的水体污染。实验池叶绿素a质量浓度高于对照池51.61%(P < 0.01), 这与实验池溶解氧高于对照池有一定关系。实验池弧菌低于对照池18.52%, 总菌高于对照池32.12%, N/P低于对照池20.70%(P>0.05)。
表 1 养殖池塘对照池与实验池水质参数比较分析Table 1. Comparison of water quality parameters in control pond and test pond水质参数
water quality parameter对照池
control pond实验池
test pondP 温度/℃ temperature 27.33±3.86a 28.09±3.73b *** pH 7.94±0.44a 8.15±0.47b ** ρ(溶解氧)/mg·L-1dissolved oxygen 4.66±1.44 5.03±1.29 - 盐度salinity 1.89±0.37a 2.17±0.42b *** 透明度/cm transparency 42.35±16.75a 38.75±20.63b * ρ(氨氮)/mg·L-1 ammonia nitrogen 0.87±0.33 1.01±0.94 - ρ(硝氮)/mg·L-1 nitrate nitrogen 2.42±1.96a 0.76±1.04b ** ρ(亚硝氮)/mg·L-1 nitrite nitrogen 0.45±0.48a 0.08±0.16b ** ρ(溶解性无机氮)/mg·L-1 dissolved inorganic nitrogen 3.75±2.50a 1.80±1.73b ** ρ(总氮)/mg·L-1 total nitrogen 5.12±2.11a 5.94±2.31b ** ρ(总磷)/mg·L-1 total phosphorus 1.28±0.99 0.99±0.38 - ρ(活性磷)/mg·L-1 reactive phosphorus 0.72±0.68 0.34±0.38 - 氮磷比N/P ratio 8.31±7.95 6.59±2.66 - ρ(叶绿素a) /mg·L-1 chlorophyll a 0.31±0.17a 0.47±0.28b ** 弧菌/CFU·mL-1 vibrio 27±19.53 22±23.78 - 总菌/108CFU·mL-1 total bacteria 11.83±5.99 15.63±12.54 - 注：同行不同上标字母表示差异显著(P＜0.05)。*表示差异显著(P＜0.05)；* *表示差异极显著(P＜0.01)；* * *表示极极显著(P＜0.001)；后表同此。 Note：Values with different superscript letters within the same row indicate significant difference (P＜0.05).* indicates significant difference(P＜0.05)；* * indicates very significant difference(P＜0.01)；* * * indicates extremely significant difference(P＜0.001).The same case in the following table. 2.3 浮游植物组成结构及多样性
2.3.1 浮游植物定性分析
调查期间，对照池和实验池各鉴定出浮游植物6门122种和6门117种(按门和种水平进行分类)，分属蓝藻(Cyanophyta)、绿藻(Chlorophyta)、裸藻(Euglenophyta)、硅藻(Bacillariophyta)、隐藻(Cryptophyta)、甲藻(Dinophyta)和其他。对照池和实验池均以绿藻占据相对优势种类，分别占物种总数的46.72%和47.86%；2个池塘另外两大优势种类均为蓝藻和裸藻，对照池中蓝藻和裸藻占物种总数的38.52%，实验池中蓝藻和裸藻占物种总数的43.59%(图 7)。
![]()
图 7 对照池与实验池浮游植物物种组成Figure 7. Composition of phytoplankton species in control pond and test pond2.3.2 浮游植物定量分析
养殖期间，对照池浮游植物平均丰度为5.17×108个· L-1，实验池浮游植物平均丰度为3.62×108个· L-1；其中2个池塘均属蓝藻丰度最高，对照池和实验池分别为2.36×109个· L-1和1.13×109个· L-1(图 8)。另外，2个池塘浮游植物优势种均属蓝藻，对照池浮游植物优势种有4种，分别为束球藻(Gomphosphaeria sp.)、束丝藻(Aphanizomenon sp.)、广州平裂藻(Merismopedia cantonensis)和色球藻(Chroococcus sp.)；实验池浮游植物优势种有3种，分别为色球藻、平裂藻和束丝藻。
![]()
图 8 对照池与实验池浮游植物各物种丰度Figure 8. Abundance of various phytoplankton species in control pond and test pond对照池和实验池浮游植物群落的Shannon-Wiener指数(H′)分别为3.68和4.00，实验池高于对照池8.70%(P＞0.05)。均匀度指数(evenness index，J′)能够反映调查区域物种的丰富程度，对照池和实验池浮游植物群落的J′分别为0.62和0.66，实验池高于对照池6.45%(P＞0.05)，表明实验池的物种丰富程度高于对照池(图 9)。
![]()
图 9 对照池与实验池浮游植物多样性指数及均匀度指数的比较Figure 9. Comparison of phytoplankton Shannon-Wiener index and evenness index in control pond and test pond2.4 对虾生长情况
根据养殖期间2个池塘凡纳滨对虾的生长情况(图 10)，发现7月11日至9月12日之间，2个池塘的凡纳滨对虾的体长、体质量基本上处于增长趋势，养殖后期凡纳滨对虾的生长趋于一个波动状态，甚至有下降的趋势，这与养殖户捕捞有一定的关系。虾的生长指标表明，实验池和对照池生长速率分别为0.65 cm ·周-1、0.75 g ·周-1和0.69 cm ·周-1、0.78 g ·周-1。
![]()
图 10 养殖期间对照池与实验池凡纳滨对虾生长变化情况Figure 10. Change of growth of L.vannamei in control pond and test pond during culture period在养殖增长期内，实验池凡纳滨对虾最终体长高于对照池4.35%(P＜0.05)(表 2)。2个池塘内凡纳滨对虾的平均体长、体质量之间有极显著性差异(P＜0.01)，实验池凡纳滨对虾的平均体长、体质量高于对照池6.13%、16.67%(P＜0.01)。这些数据表明，添加了PET净水栅的池塘(实验池)的凡纳滨对虾生长性能要优于没有添加PET净水栅的池塘(对照池)，间接说明PET净水栅对池塘虾养殖起到了促进作用。
表 2 养殖增长期凡纳滨对虾生长统计分析(平均值±标准误)Table 2. Statistical analysis of growth of L.vannamei during culture period (X±SE)对虾参数
parameter of shrimp对照池
control pond实验池
test pondP 初始体长/cm initial stocking length 2.28±0.57 2.04±0.35 - 初始体质量/g initial stocking weight 0.17±0.13 0.10±0.06 - 最终体长/cm final harvest length 7.59±0.76 7.92±0.52 * 最终体质量/g final harvest weight 6.20±2.05 6.89±1.63 - 体长增加量/cm·周-1 length gain 0.695±0.50 0.694±0.34 - 体质量增加量/g·周-1 weight gain 0.781±0.57 0.789±0.31 - 平均体长/cm average length 5.87±1.41 6.23±1.37 ** 平均体质量/g average weight 3.30±1.89 3.85±2.09 ** 养殖效益方面，表 3列举出了对照池和实验池的饲料用量、饲料系数、单位产量、单位净产量，可以发现，实验池饲料用量低于对照池15.44%，单位产量却高于对照池23.90%，相应的饲料系数低于对照池32.26%。
表 3 养殖期间对照池和实验池养殖效益的比较Table 3. Comparison of culture benefit of control pond and test pond during culture period养殖参数
parameter of culture对照池
control pond实验池
test pond饲料用量/kg·hm-2feed usage 2 963 2 505.5 饲料系数feed coefficient 1.24 0.84 总产量/kg·hm-2gross yield 2 395 2 967.5 净产量/kg·hm-2net yield 2 055 2 767.5 产值/万元·hm-2output value 8.63 11.62 3. 讨论
3.1 水质改良效果及生物膜技术去除无机氮化合物分析
通过对养殖池塘的跟踪监测发现，实验池透明度低于对照池8.50%(P＜0.05)(表 1)，透明度的下降跟藻类、细菌的生物量有关[18]，表明该区域的藻类及细菌的生物量增加，这也会导致水体溶解氧的增加。实验池细菌总数、水体溶解氧分别高于对照池32.12%(表 1)、7.94%(图 6-a、表 1)，这与PET净水栅聚集大量微生物、细菌有关。和传统的生物净水栅相比，以PET为材质的净水栅，其由大量细丝缠绕而成的线性附着基质，大大增加了其比表面积，为更多的微生物、细菌的附着提供了场所。这些细菌以丝状蓝细菌为主[19]，丝状蓝细菌在水体表面能有效地进行光合作用释放氧气[20]，因此水体的溶解氧一部分来自与空气的交换，另一部分来自藻类、细菌的光合作用。另外，弧菌是一种有害的致病菌，严重影响对虾的生长[21]，实验池弧菌低于对照池18.52%(表 1)。据报道，由弧菌引起的弧菌病在世界各地对虾养殖中普遍流行，在生产实践中难以做到有针对性的有效防控[22]，而生物膜技术能有效抑制弧菌的生长[13]。研究发现，氮、磷质量浓度的升高会导致叶绿素a质量浓度也升高[23]，另外，当N/P小于12 : 1而大于4 : 1时，能有效防止水体富营养化。此研究中实验池和对照池N/P均在此范围内，且实验池N/P低于对照池(表 1)，更能抑制水体富营养化。实验初期，实验池的无机氮化合物质量浓度较高，采用PET净水栅处理技术之后，各无机氮化合物质量浓度迅速下降，这是硝化细菌在起作用，表明硝化过程已经开始[24]；下降后实验池各无机氮化合物质量浓度均符合国家渔业水质标准(GB 11607—89)[25]，实验池的无机氮、活性磷、总磷质量浓度均低于对照池(表 1)。相反，对照池各无机氮化合物质量浓度上升后均超标，由此可见PET净水栅对池塘养殖水质起到了改良的效果，达到了预期的目标。对虾养殖水环境中参与氮的微生物降解的菌群具有多样性，其中亚硝化单胞菌属和硝化菌属分别是氨氧化作用推动者和亚硝酸盐氧化作用推动者[26]；水体中有机氮、无机氮(氨氮、硝氮、亚硝氮)有赖于水体中大量的固氮细菌、硝化细菌和反硝化细菌[27]。研究表明，依靠载体表面附着的生物膜建立去除有害污染物的氨氧化细菌、亚硝化细菌、硝化细菌等有益微生物[28]，利用微生物将水中有害的物质或污染物质进行吸收、转化和降解，能够有效地减少有害物质的产生[3]。
3.2 养殖池塘藻类微生物生态群落结构分析
藻类微生物是池塘中的初级生产者，其通过光合作用提高养殖水体中溶解氧质量浓度，并且能吸收水体中的氨氮、亚硝氮等有毒物质，对养殖水体起着稳定作用，同时还可以作为对虾的天然饵料[29-30]。藻类微生物种群组成、数量及分布直接或间接地影响养殖池塘的生态环境质量，进而影响到池塘的生产力[29]。此实验中2个池塘鉴定出的浮游植物种类大体相似，并且两者均以绿藻为主要物种，均接近总种数的50%(图 7)。有关研究表明，在虾池生态环境中浮游藻类的生物量优势种的生态功能较数量优势种更为重要，这是因为数量上的优势对浮游微藻群落和养殖环境稳定性的维持作用并不大[31]。有些优势种藻类可能同时出现，这时表现为相关抑制，如实验中蓝藻为虾池优势种，绿藻就不易成为优势种，蓝藻在水体环境中更具竞争优势。另外，温度是藻类生长的重要限制因素，藻类在低温季节难以生长[23]，此实验在养殖后期浮游微藻丰度要比养殖前期低，这也是温度低所导致的。养殖水域的生物多样性与水体营养化水平密切相关[32]，能够反映该区域浮游植物群落结构与功能稳定性的表征参数有Shannon-Wiener指数、均匀度指数。将Shannon-Wiener指数反映浮游植物群落的多样性程度分为4个等级[33]：H′=0~1为生态系统受到严重污染，H′=1~2为中度污染，H′=2~3为轻度污染，H′=3~4为轻微污染。养殖期间，实验池和对照池浮游植物群落的H′分别为4.00和3.68(图 9)，2个池塘生态系统整体上处于轻微污染，且对照池污染程度要比实验池高。总的来说，养殖期间实验池水体藻相优于对照池，这将有利于池塘对虾的养殖。
3.3 对虾生长性能分析
设置PET净水栅池塘有效地减少了饲料的使用量，并提高了单位产量，即降低了成本提高了收益。所获的单位产值实验池高于对照池34.65%(表 3)，这一经济指标也说明了PET净水栅给养殖户带来了一定的经济效益。首先，在生物膜的作用下，池塘水体中的有害无机氮化合物质量浓度显著降低，从而降低了污染物对池塘水生生物的毒害作用，为对虾的生长提供一个良好的环境[14]。再则，生物膜上聚集了大量微生物、细菌、藻类等，增加了养殖池塘水体微生物的多样性，为水体环境创造了良好的藻相[34]，这为对虾提供了额外的天然食物，饵料的使用率降低。另外，生物膜为对虾的生长提供了栖息场所，降低了对虾的活动频率，以此减少了对虾自身能量的消耗[35]，促进了对虾的生长。此研究中的PET净水栅成本较低，适合养殖业的大面积推广，可有效地缓解多年来一直被困扰的养殖问题。此外，该PET净水栅可以循环使用，使用期限一般不低于5年，从一定程度上减少了养殖成本。这种简单、快捷、实用、低廉的产品，为养殖户的增产增收提供了途径，促使传统养殖模式向新型养殖模式转变，并取得一定的经济效益。
4. 小结
PET净水栅对池塘养殖生态环境的影响，主要表现在以下3个方面：1) PET净水栅的使用降低了池塘水环境中氮磷等营养盐含量，使水环境中各项指标处于适宜的浓度范围内，保证了对虾有一个良好的生长环境；2) 在添加PET净水栅的池塘内，浮游植物多样性指数和均匀度指数要高于没有添加PET净水栅的对照池塘，提高了池塘生态群落结构的稳定性，增加了对虾的摄食渠道，减少了饵料投放以减轻残饵对水环境的污染；3) 池塘内放置PET净水栅，为对虾提供了一个良好的栖息场所，对虾的生长趋势优于无PET净水栅的对照池塘虾，生长性能也好于对照池塘虾。可以看出，PET净水栅促进了池塘对虾的生长。
-
![]()
图 3 自然挂膜期间生物膜及叶绿素a密度变化情况
Figure 3. Change of biofilm concentration and chlorophyll a concentration during formation of natural biofilm
![]()
图 4 对照池与实验池无机氮质量浓度变化情况
Figure 4. Change of inorganic nitrogen concentration in control pond and test pond
![]()
图 5 对照池与实验池磷质量浓度变化情况
Figure 5. Change of phosphorus concentration in control pond and test pond
![]()
图 6 对照池与实验池溶解氧和叶绿素a质量浓度变化情况
Figure 6. Change of dissolved oxygen and chlorophyll a concentration in control pond and test pond
![]()
图 7 对照池与实验池浮游植物物种组成
Figure 7. Composition of phytoplankton species in control pond and test pond
![]()
图 8 对照池与实验池浮游植物各物种丰度
Figure 8. Abundance of various phytoplankton species in control pond and test pond
![]()
图 9 对照池与实验池浮游植物多样性指数及均匀度指数的比较
Figure 9. Comparison of phytoplankton Shannon-Wiener index and evenness index in control pond and test pond
![]()
图 10 养殖期间对照池与实验池凡纳滨对虾生长变化情况
Figure 10. Change of growth of L.vannamei in control pond and test pond during culture period
表 1 养殖池塘对照池与实验池水质参数比较分析
Table 1 Comparison of water quality parameters in control pond and test pond
水质参数
water quality parameter对照池
control pond实验池
test pondP 温度/℃ temperature 27.33±3.86a 28.09±3.73b *** pH 7.94±0.44a 8.15±0.47b ** ρ(溶解氧)/mg·L-1dissolved oxygen 4.66±1.44 5.03±1.29 - 盐度salinity 1.89±0.37a 2.17±0.42b *** 透明度/cm transparency 42.35±16.75a 38.75±20.63b * ρ(氨氮)/mg·L-1 ammonia nitrogen 0.87±0.33 1.01±0.94 - ρ(硝氮)/mg·L-1 nitrate nitrogen 2.42±1.96a 0.76±1.04b ** ρ(亚硝氮)/mg·L-1 nitrite nitrogen 0.45±0.48a 0.08±0.16b ** ρ(溶解性无机氮)/mg·L-1 dissolved inorganic nitrogen 3.75±2.50a 1.80±1.73b ** ρ(总氮)/mg·L-1 total nitrogen 5.12±2.11a 5.94±2.31b ** ρ(总磷)/mg·L-1 total phosphorus 1.28±0.99 0.99±0.38 - ρ(活性磷)/mg·L-1 reactive phosphorus 0.72±0.68 0.34±0.38 - 氮磷比N/P ratio 8.31±7.95 6.59±2.66 - ρ(叶绿素a) /mg·L-1 chlorophyll a 0.31±0.17a 0.47±0.28b ** 弧菌/CFU·mL-1 vibrio 27±19.53 22±23.78 - 总菌/108CFU·mL-1 total bacteria 11.83±5.99 15.63±12.54 - 注：同行不同上标字母表示差异显著(P＜0.05)。*表示差异显著(P＜0.05)；* *表示差异极显著(P＜0.01)；* * *表示极极显著(P＜0.001)；后表同此。 Note：Values with different superscript letters within the same row indicate significant difference (P＜0.05).* indicates significant difference(P＜0.05)；* * indicates very significant difference(P＜0.01)；* * * indicates extremely significant difference(P＜0.001).The same case in the following table. 
下载: 导出CSV
表 2 养殖增长期凡纳滨对虾生长统计分析(平均值±标准误)
Table 2 Statistical analysis of growth of L.vannamei during culture period (X±SE)
对虾参数
parameter of shrimp对照池
control pond实验池
test pondP 初始体长/cm initial stocking length 2.28±0.57 2.04±0.35 - 初始体质量/g initial stocking weight 0.17±0.13 0.10±0.06 - 最终体长/cm final harvest length 7.59±0.76 7.92±0.52 * 最终体质量/g final harvest weight 6.20±2.05 6.89±1.63 - 体长增加量/cm·周-1 length gain 0.695±0.50 0.694±0.34 - 体质量增加量/g·周-1 weight gain 0.781±0.57 0.789±0.31 - 平均体长/cm average length 5.87±1.41 6.23±1.37 ** 平均体质量/g average weight 3.30±1.89 3.85±2.09 **
下载: 导出CSV
表 3 养殖期间对照池和实验池养殖效益的比较
Table 3 Comparison of culture benefit of control pond and test pond during culture period
养殖参数
parameter of culture对照池
control pond实验池
test pond饲料用量/kg·hm-2feed usage 2 963 2 505.5 饲料系数feed coefficient 1.24 0.84 总产量/kg·hm-2gross yield 2 395 2 967.5 净产量/kg·hm-2net yield 2 055 2 767.5 产值/万元·hm-2output value 8.63 11.62
下载: 导出CSV
-
[1] 王立新.我国南美白对虾养殖现状[J].中国渔业经济, 2001, 5(3):22-23. doi: 10.3969/j.issn.1674-9049.2002.08.033 [2] 吴琴瑟. 南美白对虾全程科学养殖技术措施[N]. 南方农村报, 2010-03-16(3). http://www.wenkuxiazai.com/doc/bc9069f84693daef5ef73d40.html [3] 冯爱明, 赵子明.池塘鱼虾生物膜低碳养殖技术应用研究[J].农业与技术, 2015, 35(23):119-120. http://edu.wanfangdata.com.cn/Periodical/Detail/nyyjs201523054 [4] YANG Q H, TAN B P, DONG X H, et al. Effects of different levels of Yucca schidigera extract on the growth and nonspecific immunity of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) and on culture water quality[J].Aquaculture, 2015, 439:39-44. doi: 10.1016/j.aquaculture.2014.11.029
[5] 傅雪军, 马绍赛, 曲克明, 等.循环水养殖系统生物挂膜的消氨效果及影响因素分析[J].渔业科学进展, 2010, 31(1):95-99. http://kns.cnki.net/kns/detail/detail.aspx?QueryID=0&CurRec=1&recid=&FileName=HYSC201001017&DbName=CJFD2010&DbCode=CJFQ&yx=&pr=&URLID= [6] 王文军, 王文华, 黄亚冰, 等.生物膜的研究进展[J].环境科学进展, 1998, 7(5):43-51. http://www.cqvip.com/qk/90325a/1999005/3651567.html [7] 张金莲, 吴振斌.水环境中生物膜的研究进展[J].环境科学与技术, 2007, 30(11):102-106. doi: 10.3969/j.issn.1003-6504.2007.11.036 [8] 马倩倩, 孙敬锋, 邢克智.养殖水环境微生物修复技术应用研究进展[J].水产科技情报, 2013, 40(2):89-92. http://www.doc88.com/p-7718767777424.html [9] AUDELOJ M, MARTINEZL R, VOLTOLINA D, et al. Water quality, production parameters and nutritional condition of Litopenaeus vannamei (Boone, 1931) growth intensively in zero water exchange mesocosms with artificial substrates[J].Aquacult Res, 2011, 42(10):1371-1377. doi: 10.1111/j.1365-2109.2010.02725.x/abstract
[10] ZHOU D K, HAI R T, WANG W X, et al. Activated carbon fiber filler in aerated bioreactor for industrial wastewater treatment[J].Water Sci Technol, 2012, 65(10):1753-1758. doi: 10.2166/wst.2012.077
[11] 李保安, 田海龙, 李浩.膜曝气生物膜反应器微生物膜结构研究进展[J].膜科学与技术, 2013, 33(6):1-5. doi: 10.3969/j.issn.1007-8924.2013.06.001 [12] WANG Q H, FENG C P, ZHAO Y X, et al. Denitrification of nitrate contaminated groundwater with a fiber-based biofilm reactor[J].Bioresour Technol, 2009, 100(7):2223-2227. doi: 10.1016/j.biortech.2008.07.057
[13] 江兴龙, 邓来富.凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)池塘生物膜低碳养殖技术研究[J].海洋与湖沼, 2013, 44(6):1536-1543. doi: 10.11693/hyhz201306019 [14] 江兴龙.日本鳗鲡(Anguilla japonica)土池生物膜原位修复低碳养殖技术的研究[J].海洋与湖沼, 2012, 43(6):1134-1140. doi: 10.11693/hyhz201206015015 [15] SHEN Y J, WU G X, FAN Y B, et al. Performances of biological aerated filter employing hollow fiber membrane segments of surface-improved poly (sulfone) as biofilm carriers[J].J Environ Sci-China, 2007, 19(7):811-817. doi: 10.1016/S1001-0742(07)60136-3
[16] BOLTON J, TUMMALA A, KAPADIA C, et al. Procedure to quantify biofilm activity on carriers used in wastewater treatment systems[J].J Environ Eng, 2006, 132(11):1422-1431. doi: 10.1061/(ASCE)0733-9372(2006)132:11(1422)
[17] 安阳, 曾国权, 陈雪初, 等.凡纳滨对虾养殖池塘水体原位复合生态净化技术研究[J].渔业现代化, 2012, 39(3):28-33. http://www.wenkuxiazai.com/doc/f9e8ba4c69eae009581becf5.html [18] 姜霞, 王书航, 钟立香, 等.巢湖藻类生物量季节性变化特征[J].环境科学, 2010, 31(9):2056-2062. http://www.wenkuxiazai.com/doc/4cd137ec172ded630b1cb61b.html [19] EMERENCIANO M, CUZON G, PAREDES A, et al. Evaluation of biofloc technology in pink shrimp Farfantepenaeus duorarum culture:growth performance, water quality, microorganisms profile and proximate analysis of biofloc[J].Aquacult Int, 2013, 21(8):1381-1394. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0964830516301044
[20] JURECSKA L, BARKACS K, KISS É, et al. Intensification of wastewater treatment with polymer fiber-based biofilm carriers[J].Microchem J, 2013, 107(8):108-114.
[21] 胡晓娟, 李卓佳, 曹煜成, 等.强天气干扰条件下粤西凡纳滨对虾养殖池塘细菌群落动态特征[J].南方水产科学, 2012, 8(5):52-59. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFQ&dbname=CJFD2012&filename=NFSC201205008&v=MDM2MTJxbzlGYklSOGVYMUx1eFlTN0RoMVQzcVRyV00xRnJDVVJMMmVaZWR1Rnk3blU3N1BLeXZZYmJHNEg5UE0= [22] 陈丽, 白雪松, 张晓君, 等.日本对虾(Penaeus japonicus)病原需钠弧菌(Vibrio natriegens)表型与分子特征及LAMP检测方法的建立[J].海洋与湖沼, 2012, 43(6):1227-1232. doi: 10.11693/hyhz201206028028 [23] 陈永跟, 刘伟龙, 韩红娟, 等.太湖水体叶绿素a含量与氮磷浓度的关系[J].生态学杂志, 2007, 26(12):2062-2068. http://med.wanfangdata.com.cn/Paper/Detail/PeriodicalPaper... [24] FUGIMURA M M S, FLOR H D R, MELO E P D, et al. Brewery residues as a source of organic carbon in Litopenaeus schmitti white shrimp farms with BFT systems[J].Aquacult Int, 2015, 23(10):509-522. doi: 10.1007/s10499-014-9832-0
[25] 国家环境保护总局. 国家渔业水质标准GB 11607—89[S]. 北京: 中国标准出版社, 1989: 1-5. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFQ&dbname=CJFD8589&filename=HJBU198912013&v=MTk2Mzk4ZVgxTHV4WVM3RGgxVDNxVHJXTTFGckNVUkwyZVplZHVGeTduVTczTExTZkplN0t4RnRqTnJZOUVaNFI= [26] 李敬源, 林炜铁, 罗剑飞, 等.典型对虾养殖水体中参与硝化与反硝化过程的微生物群落结构[J].微生物学报, 2012, 52(4):478-488. http://med.wanfangdata.com.cn/Paper/Detail?id=PeriodicalPaper... [27] 孙寓姣, 赵轩, 王蕾, 等.沣河水系脱氮微生物群落结构研究[J].生态环境学报, 2014, 23(9):1451-1456. http://industry.wanfangdata.com.cn/dl/Detail/Periodical?id=... [28] 傅雪军, 马绍赛, 曲克明, 等.循环水养殖系统中自然微生物生物膜形成过程实验[J].海洋环境科学, 2010, 29(5):713-717. http://edu.wanfangdata.com.cn/Periodical/Detail/hyhjkx201005022 [29] 梁伟峰, 李卓佳, 陈素文, 等.对虾养殖池塘微藻群落结构的调查与分析[J].南方水产, 2007, 3(5):33-39. http://www.cqvip.com/QK/60642A/200705/27484865.html [30] ASADUZZAMAN M, WAHAB M A, VERDEGEM M C J, et al. Effects of addition of tilapia Oreochromis niloticus and substrates for periphyton developments on pond ecology and production in C/N-controlled freshwater prawn Macrobrachium rosenbergii farming systems[J].Aquaculture, 2009, 287(3/4):371-380. http://xueshu.baidu.com/s?wd=paperuri%3A%28abcd3d5bade4ff9360bd96b357b294ce%29&filter=sc_long_sign&tn=SE_xueshusource_2kduw22v&sc_vurl=http%3A%2F%2Feuropepmc.org%2Fabstract%2FAGR%2FIND44149738&ie=utf-8&sc_us=11754335130404063025
[31] 曹煜成, 李卓佳, 杨莺莺, 等.浮游微藻生态调控技术在对虾养殖应用中的研究进展[J].南方水产, 2007, 3(4):70-73. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFQ&dbname=CJFD2007&filename=NFSC200704011&v=MDE5MDFyQ1VSTDJlWmVkdUZ5N25VYjdMS3l2WWJiRzRIdGJNcTQ5RVpZUjhlWDFMdXhZUzdEaDFUM3FUcldNMUY= [32] TELESH I V.Plankton of the Baltic estuarine ecosystems with emphasis on Neva Estuary:a review of present knowledge and research perspatives[J].Mar Pollut Bull, 2004, 49(7):206-219. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025326X04000633
[33] 陈家长, 孟顺龙, 胡庚东, 等.长江下游江段秋季浮游植物生态指标与理化指标评价[J].长江流域资源与环境, 2010, 19(2):34-39. http://www.wenkuxiazai.com/doc/ab5991dfd15abe23482f4de5.html [34] 徐乐中, 李大鹏.原位生物膜技术去除水源藻类研究[J].工业用水与废水, 2008, 39(3):30-32. http://www.cqvip.com/qk/96495A/200803/27576975.html [35] SHAN H W, ZHANG L, GAO L, et al. A comparative study of intensive Litopenaeus vannamei culture on four bottom substrates without water change[J].J Ocean Univ China, 2014, 13(4):705-711. doi: 10.1007/s11802-014-2228-y
-
期刊类型引用(8)
1. 蒋湘，詹棋芳，许乐乐，梁金荣，连丽森，陈道海，王锂韫. 光照强度与pH对卤虫卵（Artemia cysts）孵化率影响的响应面法分析. 饲料工业. 2023(09): 107-112 . 
百度学术
2. 窦乾明，黄晓丽，王乐，都雪，宋聃，王慧博，赵晨，霍堂斌. 艾比湖卤虫休眠卵孵化率的影响因素分析. 湿地科学. 2022(02): 216-223 . 百度学术
3. 蒋湘，魏亦彤，许乐乐，吕美霞，朱文燕，王锂韫，陈道海. 光照强度、温度及海水类型对卤虫(Artemia saline)卵孵化率和幼体存活率的影响. 水产科技情报. 2021(04): 197-202 . 百度学术
4. 潘正军，朱传坤，许虹，常国亮，丁怀宇，王辉. 温度、盐度对西藏卤虫卵孵化率的影响. 水产养殖. 2017(10): 24-27 . 百度学术
5. 黄卉，杨丽芝，杨贤庆，李来好，郝淑贤，魏涯，王锦旭. 南海鸢乌贼墨汁多糖分离纯化及组分分析. 食品科学. 2017(24): 118-123 . 百度学术
6. 赵品，林婉玲，郝淑贤，李来好，杨贤庆. 响应面法优化糟醉鲟鱼湿腌工艺. 食品与发酵工业. 2016(06): 135-140 . 百度学术
7. 杨丽芝，杨贤庆，黄卉，李来好，邓建朝，赵永强，杨少玲. 响应面法优化南海鸢乌贼墨汁多糖提取工艺. 食品工业科技. 2016(18): 292-296 . 百度学术
8. 吴骏，孙龙生，安振华，陈佳毅，杨家威. 卤虫卵孵化条件的优化. 水产养殖. 2015(10): 48-52 . 百度学术
其他类型引用(3)
计量
- 文章访问数: 3244
- HTML全文浏览量: 1141
- PDF下载量: 777
- 被引次数: 11
粤公网安备 44010502001741号
