海蜇养殖对池塘沉降物和底泥中营养盐影响的研究

代伊铭+李卫东+陈义+陈崎冲+李志敏

摘要：在相邻两个池塘设置固定采样点，分别作为实验点（海蜇养殖区）和对照点（非养殖区），并于5月中旬、7月中旬和9月中旬，即放养海蜇前期、海蜇养殖期间以及海蜇采收后，采集沉降物和底泥样品，分别测定沉降物中的氨氮、叶绿素a、总有机物TOM以及沉降物的沉降速率SR和底泥中的氨氮、硝氮、叶绿素a以及总有机物TOM含量的月份变化情况，探讨海蜇养殖对池塘沉降物和底泥中营养盐的影响。实验结果表明，除对照点底泥中叶绿素 a外，实验点和对照点沉降物和底泥中各项营养盐指标在不同月份间均存在显著性差异（P<0.05）。5月份实验开始前，实验点和对照点的各项营养盐指标均无显著性差异（P>0.05），7月份（海蜇养殖高峰期），沉降物和底泥中各项营养盐指标变化较大。由于海蜇的生理代谢和生物扰动作用，实验点沉降物的NH4+-N含量及沉降速率SR均显著高于对照点的（P<0.05），而沉降物的Chl a、TOM含量均显著低于对照点的（P<0.05）。同时，实验点底泥中NH4+-N、NO3--N的含量均显著高于对照点的（P<0.05），而底泥中Chl a、TOM含量均显著低于对照点的（P<0.05）。9月份，由于海蜇的收获，实验点和对照点沉降物中的NH4+-N、 Chl a含量及沉降物的SR均无显著性差异（P>0.05），而实验点底泥中的TOM含量显著高于对照点的（P<0.05），可能与海蜇收获后水体及底泥中有机物残留量较高有关，然而底泥中其余各项营养盐指标在实验点和对照点之间均无显著性差异（P>0.05）。

关键词：海蜇；沉降物；底泥；营养盐

海蜇（Rhopilema esculenta Kishinouye）属钵水母纲，根口水母科，是营海洋漂浮生活的一种腔肠软体动物，栖息于近海水域，尤其喜栖河口附近，分布水深在3～20米，适宜水温13～26℃，适宜盐度14‰～32‰。海蜇体呈蘑菇状，分伞部和口腕两部分，体色多样，具有丰富的营养和药用价值[1]。随着近年来海洋环境污染的加剧，海蜇自然资源量不断锐减[2]，促进了海蜇人工养殖技术的快速发展。2013年，海蜇养殖面积达到1.18万hm2，年产量6.65万t，与2012年相比分别增幅21.24%和4.27%[3]。然而目前，有关海蜇规模化养殖对水域生态环境的影响鲜有报道。本文拟通过海蜇养殖对池塘沉降物和底泥中营养盐影响的研究，为海蜇养殖业的健康可持续发展提供依据。

1材料与方法

1.1实验地点与材料

本实验于2010年在山东省荣成市好当家海洋发展股份有限公司集团海蜇养殖区内进行。实验开始之前，选取两个相邻池塘，对池塘进行铺膜作业，并在养殖池塘周边水域扎建小孔径聚乙烯材料的围网。养殖池塘面积140 hm2、平均水深2.5 m。实验初始在实验点（海蜇养殖区）随机选取健康、规格大小相同（伞径1.2～1.5 cm）的海蜇苗，放养密度为0.5 ind·m-2。实验区和对照区的两个池塘的水源相同。由于实验之前已对池塘底部进行铺膜工作，加上相同时间同一水源时间对两个池塘进行换水工作，所以两个池塘初始的养殖环境基本相同。

1.2样品采集与处理

本实验于2010年5月中旬、7月中旬和9月中旬，即放养海蜇前期、海蜇养殖期间（6月初至8月下旬）以及海蜇采收后，每隔两个月在实验点和对照点分别采集池塘中的沉积物和底泥各一次。将悬浮物采样器悬挂在池塘一固定的浮球上，采样时间准时在上9：00-10：00进行。每个处理设置3个重复，每3天收集浮物采样器中沉降物一次。用自制采泥器分别在实验点和对照点采集表层2 cm池塘底泥，每个处理设置3个重复。样品均经50 ℃恒温烘干，研磨均匀将样品后置于-20 ℃冰柜内保存待测。

1.3样品的测定与方法

样品于常温解冻后，称适量底泥和沉积物置于 200 ml 三角瓶中内按照樣品与浸提液1：5的比例加入2 mol/L KCl来浸提样品中的可溶性的氨态氮和硝态氮。塞紧塞子，在振荡机上振荡 2 h，离心机3 000 r离心5 min，取上清液进行分析[5]。氨态氮（NH4+-N）采用靛酚蓝法测定；硝态氮（NO3--N）采用镉柱还原法测定；将滤膜置于90%丙酮萃取16 h，然后用分光光度计在665 nm和750 nm波长下测定叶绿素a（Chl a）含量[6]。将底泥样品于马弗炉内450 ℃灼伤5 h测定总有机物（TOM）含量。

1.4数据统计分析

采用SPSS 19.0进行单因素方差分析（One-Way ANOVA）和Duncan多重比较以检验不同处理组间的差异性（P<0.05），实验点和对照点采用独立样本t检验，确定其组间差异显著性（P<0.05）。统计数据以平均值±标准差（±SD）的形式表示。

2结果分析

2.1海蜇养殖对池塘沉降物沉降速率SR、氨氮、叶绿素 a、总有机物含量的影响

实验期间池塘沉降物沉降速率SR的月份变化情况显示：实验点和对照点沉降速率SR在不同月份间均存在显著性差异（P<0.05）。5月份沉降物的SR显著低于其他月份（P<0.05），实验点7月份SR最高，为128.44 g/d/m2。实验点7月份沉降物的SR显著高于对照点的，而5月份、9月份实验点和对照点间的SR均无显著性差异（P>0.05）。

实验期间池塘沉降物氨氮NH4+-N含量的月份变化情况表明，实验点和对照点沉降物中NH4+-N含量在不同月份间也均存在显著性差异（P<0.05）。7月份实验点和对照点NH4+-N含量显著高于5月份和9月份的（P<0.05），而5月份和9月份间无显著性差异（P>0.05）。实验点7月份沉降物中NH4+-N含量最高，为221.14 μg/L。除7月份实验点NH4+-N含量显著高于对照点外（P<0.05），其他月份实验点和对照点无显著性差异（P>0.05）。

实验点和对照点沉降物中叶绿素Chl a含量在不同月份间均存在显著性差异（P<0.05）。对照点7月份和9月份沉降物叶绿素 a含量显著高于5月份的，而实验点Chl a含量按5月份<7月份<9月份顺序呈现显著性升高趋势（P<0.05）。7月份对照点沉降物Chl a含量显著高于实验点的（P<0.05），而5月份、9月份对照点和实验点间无显著性差异（P>0.05）。

实验点9月份沉降物中总有机物TOM含量显著高于5月份和7月份的，而对照点7月份TOM含量显著高于其他两个月份的（P<0.05）。5月份实验点和对照点沉降物中TOM含量无显著性差异（P>0.05），而7月份和9月份均存在显著性差异（P<0.05）。

2.2海蜇养殖对池塘底泥中氨氮、硝氮、叶绿素、总有机物含量的影响

实验期间池塘底泥中氨氮NH4+-N含量的月份变化情况显示：实验点和对照点底泥中NH4+-N含量在不同月份间均存在显著性差异（P<0.05）。7月份底泥NH4+-N含量显著高于5月份和9月份的（P<0.05），实验点NH4+-N含量最高为186.74 μg/L。5月份和9月份实验点和对照点底泥NH4+-N含量无显著性差异（P>0.05），而7月份实验点NH4+-N含量显著高于对照点的（P<0.05）。

实验结果表明，实验点和对照点底泥中硝氮NO3--N含量在不同月份间也均存在显著性差异（P<0.05）。9月份底泥NO3--N含量显著高于5月份和7月份的（P<0.05）。7月份实验点底泥NO3--N含量显著高于对照点的（P<0.05），而5月份、9月份实验点和对照点NO3--N含量无显著性差异（P>0.05）。

实验期间池塘底泥中叶绿素a含量的月份变化情况表明：实验点底泥Chl a含量在不同月份间存在显著性差异（P<0.05），而对照点差异不显著（P>0.05）。7月份实验点Chl a含量显著低于5月份和9月份的（P<0.05）。7月份对照点Chl a含量显著高于实验点的（P<0.05），而5月份和9月份无显著差异（P>0.05）。

实验点和对照点底泥中总有机物TOM含量在不同月份间均存在显著性差异（P<0.05）。7月份和9月份对照点底泥TOM含量显著高于5月份的，实验点5月份和7月份TOM含量显著低于9月份的（P<0.05）。除7月份对照点底泥TOM含量显著高于实验点的（P<0.05），其他月份实验点和对照点间均无显著性差异（P>005）。

3讨论

3.1海蜇养殖对池塘沉降物中营养盐的影响

5月份实验开始前，实验池塘和对照池塘中的沉降物的各项理化指标均差异不显著，在7月份（海蜇高密度养殖高峰期），实验点和对照点中的沉降物的营养盐发生了显著的变化。实验结果表明，实验点中的沉降物的NH4+-N含量及沉降速率SR均显著高于对照点的，而对照点沉降物中的的Chl a、TOM含量均显著高于实验点的。原因可能是由于海蜇对浮游生物的摄食、排泄等生理活动增加了水体中含氮有机物含量，在异养微生物分解矿化的作用下，部分有机物被分解生成氨氮[6]。因此，实验点中的沉降物中的氨氮含量显著高于对照点的，并且显著高于5月份和9月份的氨氮含量。7月份，高密度的海蜇在养殖池塘内上下浮动，对池塘底泥产生巨大的扰动作用，使池塘表层底泥的颗粒物再次悬浮于水体中，而水体中的悬浮物又再次沉降，这一过程增加沉降物的浓度，也同时增加了悬浮物的沉降速率，所以海蜇养殖池塘悬浮物的沉降速率显著高于对照池塘的，这与陈錾等人的研究结果相似[7]。实验发现在7月份海蜇养殖池塘沉降物中NH4+-N、Chl a及TOM含量的变化趋势与池塘底泥一致，由此推测收集器中收集的沉降物多源于海蜇因上下浮动引起再悬浮的池塘底泥；吴培江等人研究发现底泥表层主要是黏着少量有机物粒度较小的泥沙[8]，而实验发现实验点收集器中TOM含量低于對照点的，则说明了实验点沉降物主要成分是黏附少量有机物的池塘底泥表层的泥沙颗粒。9月份，由于海蜇的收获，实验点和对照点沉降物中的NH4+-N、Chl a的含量及沉降物的SR均无显著性差异；而实验点沉降物中的TOM含量显著高于对照点的，可能是由于海蜇的养殖增加了水体和底泥中有机物的含量，而海蜇收获后水体和底泥仍残留较高的有机物。加上9月份温度降低，使水体中的微生物对有机物的降解速率处于较低水平，从而使实验点沉降物中总有机物的含量显著高于对照点的。

3.2海蜇养殖对池塘底泥中营养盐的影响

实验结果表明，在7月份（海蜇养殖的高峰期），实验点底泥中NH4+-N、NO3--N含量均显著高于同期对照点的，而底泥中Chl a、TOM含量均显著低于对照点的。原因可能是，从5月到7月，随着海蜇的规格不断变大，摄食量不断增加，产生大量粪便，造成海蜇养殖池塘的底泥中已经沉降了大量的含氮有机物。与此同时7月份白天海蜇养殖池塘表层水体温度较高，海蜇为了躲避表层的高温常常会不断向底层游动，而海蜇上下游动过程增加了池塘水体的搅动的同时也促进了高溶解氧的上层海水与溶氧较低的下层海水的交换，增加了水中溶氧量，而水体中溶氧的升高会促使底泥中的氨氮向生成硝氮方向的转化，从而增强海蜇养殖池塘底泥中的硝化作用，增加了池塘底泥和水体硝氮的含量。此外，Tengberg A等研究也证明了水体中高的溶解氧量会使得底泥中NO3--N的含量增加[9]，因而实验点底泥中的NO3--N含量显著高于对照点的。实验结果发现海蜇养殖池塘底泥中的Chl a含量显著低于无海蜇养殖池塘的。可能原因是：一方面由于养殖池塘中海蜇的搅动作用使水体中悬浮颗粒增加进而降低了池塘水体的透明度；另一方面，中上层大量浮游植物遮挡阳光的照射，严重影响了池塘底部的底栖植物生长，降低了底栖植物的生物量。海蜇养殖池塘中海蜇搅拌作用使表层的底泥再悬浮，会使底泥中有机物向水体中迁移，进而增加水体中的总有机物的含量。所以实验池塘悬浮物中TOM含量显著高于对照池塘的。