鸡粪和牛粪对罗非鱼养殖水体中浮游植物群落结构的影响

孟顺龙，李丹丹，裘丽萍，胡庚东，范立民，宋超，吴伟 ，郑尧，陈家长，邴旭文

(1.中国水产科学研究院淡水渔业研究中心，农业部长江下游渔业资源环境科学观测试验站，中国水产科学研究院内陆渔业生态环境和资源重点开放实验室，江苏 无锡 214081；2.南京农业大学 无锡渔业学院，江苏 无锡 214081)

鸡粪和牛粪对罗非鱼养殖水体中浮游植物群落结构的影响

孟顺龙1、2，李丹丹1，裘丽萍1，胡庚东1，范立民1，宋超1，吴伟1、2，郑尧1，陈家长1、2，邴旭文1、2

(1.中国水产科学研究院淡水渔业研究中心，农业部长江下游渔业资源环境科学观测试验站，中国水产科学研究院内陆渔业生态环境和资源重点开放实验室，江苏 无锡 214081；2.南京农业大学 无锡渔业学院，江苏 无锡 214081)

为探讨在罗非鱼Oreochromisniloticus养殖水体中施用鸡粪、牛粪等有机肥对浮游植物群落结构的影响，在容积为1.2 t的塑料桶(直径为1.3 m，高为1.0 m)中，装入1 t曝气20 d的自来水和从周边池塘水源水中用25#浮游生物网捞取的含有浮游生物的水体1000 mL，每个桶中放养体质量为(2.49±0.58)g的吉富罗非鱼GIFTOreochromisniloticus50尾，投喂约为鱼体质量5%的配合饲料，分别施发酵的腐熟鸡粪、牛粪、鸡粪-牛粪(1∶1)混合肥，以不施肥作为对照组，养殖试验为期60 d，前20 d每10 d施肥1次，后40 d每20 d施肥1次，共施肥4次，研究施用有机肥对罗非鱼养殖水体中浮游植物群落结构的影响。结果表明：对照组、鸡粪组、牛粪组、鸡粪-牛粪混合组的藻类总生物量变化范围分别为(1525～6990)×104、(1472～4299)×104、(1355～8795)×104、(575～9104)×104cells/L，藻类总生物量均呈升高趋势；各组蓝藻生物量变化范围分别为(1300～4095)×104、(702～3278)×104、(700～4080)×104、(328～3278)×104cells/L，对照组的蓝藻生物量高于同期有机肥组；蓝藻比例表现为对照组>牛粪组>鸡粪-牛粪混合组>鸡粪组，绿藻比例总体表现为对照组<牛粪组<鸡粪-牛粪混合组<鸡粪组；多样性指数和均匀度指数的大小顺序均表现为对照组<牛粪组<鸡粪-牛粪混合组<鸡粪组。研究表明，在养殖水体中添加鸡粪、牛粪，具有抑制蓝藻生长、促进绿藻生长和改善浮游植物群落结构的功效，且鸡粪优于牛粪。

吉富罗非鱼; 鸡粪；牛粪；浮游植物；结构特征

肥料是鱼类生长过程中的间接饵料，施肥养鱼是淡水养殖中的成功经验[1]，已在中国和世界许多国家广泛应用[2-6]。目前，水产养殖中使用的肥料包括有机肥和无机肥，有机肥主要含有人粪尿和畜禽粪便，例如牛粪、猪粪、鸡粪等，而无机肥主要是含氮、磷、钾等营养物质的化学肥料。肥料中含有的氮、磷、钾等成分直接被浮游植物吸收利用并使浮游植物大量繁殖，也使那些以浮游植物为食的天然水生动物繁殖起来，从而为鱼类提供了大量天然饵料[2]。这种施肥养鱼的生产方式不仅降低了饵料系数[3]，还为畜禽工厂化高密度养殖产生的大量鸡粪、牛粪、猪粪等的后续处理找到了再利用的渠道。目前，有关施肥在提高池塘渔产力、降低饵料系数方面的研究较多[4-6]，而关于施肥对养殖水体中浮游植物群落结构影响的研究较少[7]。为此，本研究中以鸡粪和牛粪为试验有机肥，探讨了在罗非鱼养殖水体中施用有机肥对浮游植物群落结构的影响，旨在为更合理地施肥增产、增效提供科学依据。

1 材料与方法

1.1材料

试验用吉富罗非鱼GIFTOreochromisniloticus取自中国水产科学研究院淡水渔业研究中心宜兴罗非鱼养殖基地，鱼的体质量为(2.49±0.58)g、体长为(3.85±0.34)cm。试验在容积为1.2 t的圆形塑料桶(直径为1.3 m，高为1.0 m)中进行。

1.2方法

1.2.1 试验设计 试验时在圆形塑料桶中装入1 t自来水，水深0.77 m，充分曝气20 d。为使试验水体中的浮游生物等与实际养殖水体接近，从周边池塘的常用水源水中用25#浮游生物网捞取浮游生物，每个塑料桶中放入捞取的含有浮游生物的水体1000 mL，用功率均为2000 L/h的水泵(SOBO WPR4000)串联所有试验塑料桶，充分循环泵水24 h，以保证每个试验桶中水质初始条件完全一致。

试验于2016年6月14日开始，8月13日结束，共计60 d。试验设置4种施肥方式:不施肥组(对照组，control)、鸡粪组(chicken M)、牛粪组(cattle M)、鸡粪-牛粪混合组(chicken-cattle M)。每种施肥方式设3个平行。本试验中使用的鸡粪和牛粪均为发酵后的腐熟肥料，以干质量计。施肥方法是将有机肥包入纱布中，沉入水底。根据水体透明度，考虑到数据分析方便，前20 d每10 d施肥1次，后40 d每20 d施肥1次，试验期间共施肥4次,有机肥使用量见表1。有机肥和饲料中的碳、氮、磷含量见表2。

表1 试验期间有机肥使用量Tab.1 Amount of manure used during the experiment kg/tank

根据生产实际，每个塑料桶中放养50尾鱼。养殖期间,日投喂饲料量约为鱼体质量的5%(每周从对照组中随机取5尾鱼称重，据此调整投喂量)，每日9:00、12:30和16:00投喂。试验期间不换水，只补水，遇大雨则排水，使塑料桶中水体体积保持不变。试验期间使用电磁式空气压缩机充气，采样前2 h停止充气。

1.2.2 浮游植物的采集、鉴定和计数 由于试验水体较小，浮游生物样品仅采集定量样品，不采集定性样品。浮游植物定量样品采集方法参照文献[8]。浮游植物鉴定参照文献[9-11]。

1.3数据处理

根据浮游植物的香农-威纳多样性指数(Shannon-Wiener index,D)、Pielou均匀度指数(Pielou index,J)对各试验水体浮游植物的生态学特征进行分析评价，上述各项指数的计算方法参照文献[12-14]。应用单因素方差分析和Tukey检验法进行统计分析。

2 结果与分析

2.1罗非鱼的成活率和生长情况

试验期间，各试验组和对照组罗非鱼的成活率均为100%。试验结束时，试验组和对照组罗非鱼的体质量如图1所示。从图1可见：对照组、鸡粪组、牛粪组、鸡粪-牛粪混合组的罗非鱼体质量分别为69.20、77.86、49.83、63.94 g；鸡粪组罗非鱼的体质量高于对照组(P>0.05)，与对照组相比增加了12.51%，且显著高于牛粪组和鸡粪-牛粪混合组(P<0.05)；而牛粪组和鸡粪-牛粪混合组罗非鱼的体质量低于对照组，与对照组相比体质量分别降低了27.99%和7.60%，仅牛粪组显著低于对照组(P<0.05)。

注：标有不同小写字母者表示组间有显著性差异(P<0.05)，标有相同小写字母者表示组间无显著性差异(P>0.05)，下同Note:The means with different letters are significant differences at the 0.05 probability level, and the means with the same letters are not significant differences, et sequentia图1 试验结束时各试验组和对照组罗非鱼的体质量Fig.1 Body weight of tilapia in test groups and in the control group at the end of the experiment

2.2浮游植物种类组成及其生物量

从表3可见：试验期间，从对照组、鸡粪组、牛粪组、鸡粪-牛粪混合组中均鉴定出5门浮游植物，分别为绿藻、硅藻、蓝藻、裸藻和隐藻；其中对照组19种、鸡粪组31种、牛粪组26种、鸡粪-牛粪混合组23种。

表3 各试验组的藻类种类及其平均生物量Tab.3 Species composition and average biomass of phytoplankton in different groups

从图2可见：藻类总生物量变化分别范围为(1525～6990)×104cells/L(对照组)、(1472～4299)×104cells/L(鸡粪组)、(1355～8795)×104cells/L(牛粪组)和(575～9104)×104cells/L(鸡粪-牛粪混合组)；随养殖时间的延长，施肥组和对照组的藻类总生物量均呈升高趋势；试验期间有机肥组的藻类种类数总体大于对照组，以鸡粪组最多。

图2 各试验桶中浮游植物生物量和藻类种类数的变化Fig.2 Biomass and species composition of phytoplankton in various tanks during the experiment

从图3可见：蓝藻生物量变化范围分别为(1300～4095)×104cells/L(对照组)、(702～3278)×104cells/L(鸡粪组)、(700～4080)×104cells/L(牛粪组)和(328～3278)×104cells/L(鸡粪-牛粪混合组)；对照组的蓝藻生物量高于同期有机肥组，但有机肥组间无明显的规律性(图3-A)；4个试验组的蓝藻比例均呈不断降低的变化趋势，但有机肥组蓝藻比例的降低幅度高于对照组，试验40 d后，各试验组的蓝藻比例总体表现为对照组>牛粪组>鸡粪-牛粪混合组>鸡粪组(图3-C)；3个有机肥组的绿藻比例均呈不断升高的变化趋势，对照组呈波动式升高，但有机肥组的升高幅度高于对照组(图3-D)，试验40 d后，各试验组的绿藻比例总体表现为对照组<牛粪组<鸡粪-牛粪混合组<鸡粪组。

图3 各试验组蓝藻、绿藻生物量及其所占比例的变化Fig.3 Biomass and proportions of Cyanophyta and Chlorophyta in total phytoplankton in different groups

2.3藻类的多样性和均匀度

从表4可见：试验期间，对照组、鸡粪组、牛粪组、鸡粪-牛粪混合组藻类的多样性指数变化范围分别为1.08～2.16、1.44～3.32、1.44～2.32和1.44～2.69，平均值分别为1.55、2.51、2.04和2.20；有机肥组的藻类多样性指数随养殖时间的延长而升高，且高于同期对照组；各试验组的藻类多样性指数平均值表现为对照组<牛粪组<鸡粪-牛粪混合组<鸡粪组。

从表4还可见：试验期间，对照组、鸡粪组、牛粪组、鸡粪-牛粪混合组藻类的均匀度指数变化范围分别为0.36～0.75、0.42～0.88、0.42～0.80、0.42～0.85，平均值分别为0.55、0.73、0.64、0.72；有机肥组的藻类均匀度指数高于同期对照组；各试验组的藻类均匀度指数平均值表现为对照组<牛粪组<鸡粪-牛粪混合组<鸡粪组。

表4 各试验组浮游植物均匀度指数和多样性指数Tab.4 Pielou index and Shannon-Wiener index of phytoplankton in different groups

3 讨论

3.1浮游植物在水产养殖中的作用

浮游植物是水生态系统中重要的初级生产者[8，15]，是水生食物链的关键环节，在水生态系统的物质循环和能量流动中发挥着重要作用[16]。浮游植物通过光合作用固定无机碳并释放氧气[17]，吸收水体中的氮、磷等营养盐使之转化为有机物，因此，养殖水体中的藻类在改善水质的同时，也为经济水生动物提供了优质饵料资源，弥补了饲料中缺乏的某些营养素[18]；其物种组成和细胞丰度变化直接或间接地影响水生动物的存活和生长[19]。然而，并非所有藻类都能被经济水生动物利用，某些有害藻类，如微囊藻Microcystis等就不能被鱼类等水生生物利用，在特定条件下还会爆发性增殖而形成水华，使水质恶化、变臭，造成鱼虾大量死亡[20-21]。有害藻类的异常增殖给水生经济动物的生长带来了严重危害[22]。因此，通过调节环境因子，在促进有益藻类生长、繁殖的同时，又抑制有害藻类的生长、繁殖，实现利用藻类调节、改善养殖生态环境，将大大提高水体初级生产力[20]。

3.2有机肥对浮游植物种类组成及生物量的影响

浮游植物数量和生物量主要受水体营养盐含量等因素的影响[8，12]，在养殖池塘中施肥能够促进浮游生物的生长，不仅为鱼类提供天然饵料，还能调节水体透明度、增加溶解氧含量[18，23]。因此，施肥养鱼已在中国和世界许多国家被广泛应用[24]。本研究中，有机肥组的蓝藻生物量和蓝藻比例均低于同期对照组，而绿藻比例均高于同期对照组,表明施肥组的蓝藻生物量、蓝藻比例、绿藻比例均优于对照组，显示出在养殖水体中添加有机肥具有抑制蓝藻生长、促进绿藻生长的功效。张萍等[7]在研究有机肥对克氏原螯虾Procambarusclarkii池塘浮游藻类及水质的影响时发现，在养殖水体中施用有机肥，能改变池塘生态环境，使其不适合蓝藻等有害藻类繁殖；Fallahi等[25]研究发现，在养殖水体中施用牛粪肥能够降低蓝藻数量。这些研究成果均与本研究结果一致。一般认为，藻类利用水体中N、P的比例约为7∶1，当N/P值大于7时容易产生P限制，当N/P值小于7时容易出现N限制[1]。本试验中对养殖水质的同步监测显示，罗非鱼综合养殖水体中N、P含量均随养殖时间的延长呈上升趋势，即投饵、施肥输入的N、P量超过藻类需求会在水体内积累，因此，水体中不会因N、P缺乏对藻类产生限制作用，N/P比例对于评判N限制或P限制缺乏具有指示意义[1]。施肥降低养殖水体中蓝藻含量可能与施肥带入高浓度的N有关，本试验中通过施用有机肥带入了大量的N(表2)，过量的N会使固氮性蓝藻失去竞争优势，使蓝藻在生长竞争中处于不利地位，而使绿藻及其他微藻成为优势种[26]。本试验中，不同有机肥对蓝藻、绿藻所占比例的影响结果表明，蓝藻比例总体表现为对照组>牛粪组>鸡粪-牛粪混合组>鸡粪组，绿藻比例总体表现为对照组<牛粪组<鸡粪-牛粪混合组<鸡粪组，表明鸡粪优于牛粪。同时，对照组水体中的蓝藻所占比例也有一定程度的降低趋势，这可能与本试验的养殖种类有关，罗非鱼有控制蓝藻的作用[27-28]，这也在一定程度上验证了前人的研究结论。

3.3有机肥对浮游植物多样性的影响

物种多样性是衡量一定区域生物资源丰富程度的客观指标，常用于评价群落中种类组成的稳定程度、其数量分布均匀程度和群落组织结构特征，并常作为描述群落演替方向、速度和稳定程度的指标。本研究中，施肥水体的浮游植物多样性指数高于同期对照组，表明施肥组的浮游植物多样性优于对照组，显示出在养殖水体中添加有机肥能够改善浮游植物群落结构。孙卫明等[23]在研究不同施肥组合对凡纳滨对虾Litopenaeusvannamei池塘中浮游生物的影响时发现，施用鸡粪的养殖水体中浮游植物多样性显著提高；赵文等[29]在研究施肥对罗非鱼池塘浮游生物群落的影响时发现，施用有机肥能够提高浮游生物多样性指数。这些研究成果与本研究结果一致。本研究中，比较了不同有机肥对浮游植物多样性的影响情况，多样性指数总体表现为对照组<牛粪组<鸡粪-牛粪混合组<鸡粪组，表明施用鸡粪可使浮游植物群落处于更加稳定的状态。

3.4有机肥对罗非鱼生长的影响

从本试验中罗非鱼的生长情况来看，鸡粪组的罗非鱼体质量高于对照组，与对照组相比增加了12.51%，表明在罗非鱼养殖水体中施用鸡粪能够提高罗非鱼产量，这与Utete等[30]的研究结果一致。然而，牛粪组和鸡粪-牛粪混合组的罗非鱼体质量却低于对照组，与对照组相比分别降低了27.99%和7.60%。之所以出现这种现象，可能与牛粪的施用量有关，Sakala等[31]在研究施用鹌鹑粪对罗非鱼的生长影响时发现，过高和过低的鹌鹑粪施用量均会降低罗非鱼的生长率。

综上所述，在养殖水体中适量施用鸡粪、牛粪具有抑制蓝藻生长、促进绿藻生长、改善浮游植物群落结构的功效，且鸡粪优于牛粪。

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EffectofchickenmanureandcowdungonphytoplanktoncommunityintilapiaOreochromisnicoticusculturewater

MENG Shun-long1,2, LI Dan-dan1, QIU Li-ping1, HU Geng-dong1, FAN Li-min1, SONG Chao1, WU Wei1,2, ZHENG Yao1, CHEN Jia-zhang1,2, BING Xu-wen1,2

(1.Scientific Observing and Experimental Station of Fishery Resources and Environment in the Lower Reaches of the Changjiang River, Ministry of Agriculture, Key Open Laboratory of Ecological Environment and Resources of Inland Fisheries, Chinese Academy of Fishery Sciences, Freshwater Fisheries Research Center, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuxi 214081, China; 2.Wuxi Fishery College, Nanjing Agricultural University, Wuxi 214081, China)

The 1.2 t round plastic tanks (1.3 m in diameter, and 1.0 m in height ) were supplied with dechlorinated tap water aerated for 20 days and 1000 mL pond water containing plankton collected from the water supply around aquaculture ponds by phytoplankton net. Fifty tilapia GIFTOreochromisniloticuswith body weight of (2.49±0.58)g were stocked into the tanks at stocking rate of 50 fish, and fed commercial diet at 5% of the tilapia biomass daily for 60 days. The tanks were applied fermented chicken manure (chicken group M), cattle manure (cattle M group) and chicken-cattle mixture (chicken-cattle M, chicken manure∶cattle manure = 1∶1), once every 10 days during the first 20 days, and then once every 20 days during the later 40 days and the tanks were not applied any chicken manure and cattle manure as control group, to study the effects of organic fertilizer on community structure of phytoplankton in tilapia culture water. The results showed that the biomass of total phytoplankton was changed from 1525×104to 6990×104cells/L in control group, 1472×104to 4299×104cells/L in chicken M group, 1355×104to 8795×104cells/L in cattle M group, and 575×104to 9104×104cells/L in chicken-cattle M group, increase in the total biomass of phytoplankton in all test groups during the experiment. The biomass of cyanophyta was found to be from 1300×104to 4095×104cells/L in control group, 702×104to 3278×104cells/L in chicken M group, 700×104to 4080×104cells/L in cattle M group, and 328×104to 3278×104cells/L in chicken-cattle M group, higher biomass of cyanophyta in control than in the fertilizer groups. The order of proportion of cyanophyta in the total phytoplankton was followed by control group>cattle M group>chicken-cattle M group>chicken M group, while the order of proportion of chlorophyta in the total phytoplankton was described as chicken M>group chicken-cattle M group>cattle M group>control group. The order of biodiversity index and uniformity index were expressed as chicken M group>chicken-cattle M group>cattle M group >control group. The findings indicate that application of chicken manure and cattle manure in tilapia culture water leads to inhibit cyanophyta growth, facilitate chlorophyta and improve phytoplankton community structure, especially, chicken manure.

GIFTOreochromisniloticus; chicken manure; cow dung; phytoplankton; structure characteristics

10.16535/j.cnki.dlhyxb.2017.05.008

2095-1388(2017)05-0550-07

Q954.4

A

2017-03-21

国家“十二五”科技支撑计划项目(2015BAD13B03)；国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-49)

孟顺龙(1982—)，男，博士，副研究员。E-mail:mengsl@ffrc.cn

陈家长(1964—)，男，研究员。E-mail:chenjz@ffrc.cn；邴旭文(1968—)，男，研究员。 E-mail:bingxw@ffrc.cn