水蕹菜浮床对盐碱地池塘水质与中华绒螯蟹生长的影响

袁 泉，任 艳，周文宗，李 为，刘家寿，张堂林

(1.上海市农业科学院生态环境保护研究所，上海 201403； 2.中国科学院水生生物研究所，武汉 430072)

生态浮床技术作为生态环保的净水技术，因其经济高效，操作简易，并且兼具景观作用，广泛应用于受污染水体的治理研究[1，2]。近年来，生态浮床技术也渐渐应用到养殖水体中，通过浮床净化水质、调节水温、提供天然饵料等多种生态功能，达到“鱼菜共生”的目的[3-5]。目前，浮床水蕹菜(Ipomoeaaquatica)在水产养殖中的应用较多，如草鱼[6]、罗非鱼[7-9]、青鱼[10]、鲫[11]等品种，还有报道其应用于黄沙鳖和中华鳖养殖水体中[12，13]，均取得较好的环境效益和经济效益。然而，浮床水蕹菜在盐碱地中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)养殖水体中的应用鲜少见报道。

山东东营市位于黄河三角洲，是典型的滨海盐碱地地区。该地区中华绒螯蟹养殖面积达2.7×104hm2。2014年通过对东营市垦利区中华绒螯蟹养殖现状的调查，发现该地区大多数中华绒螯蟹养殖池塘没有移栽水草，养殖中后期水质较差，中华绒螯蟹平均单产不足450 kg/hm2，平均规格小于100 g，成活率不足50%。为了探索改善蟹池水质环境、促进中华绒螯蟹生长的技术途径，在垦利区永安镇，开展了池塘中华绒螯蟹-水蕹菜复合种养模式试验，以期通过分析浮床水雍菜对蟹池水质及中华绒螯蟹生长的影响，为黄河三角洲盐碱地开展中华绒螯蟹生态养殖积累基础资料。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验地点在山东省东营市垦利区永安镇的中华绒螯蟹养殖基地。试验设对照组0%浮床，(0% F)、处理组5%浮床(5% F)和10%浮床(10% F)，每组分别设置3个重复。选取9个大小一致的蟹塘，池塘面积约2 000 m2。5%浮床处理组的每个池塘放置规格为8 m×1.25 m(长×宽)的浮床10个，浮床总面积为100 m2，占池塘面积的5%；10%浮床处理组的每个池塘放置相同规格的浮床20个，浮床总面积为200 m2，占池塘面积的10%。

1.2 浮床结构与安置

单个浮床呈长方形，规格为8 m×1.25 m，采用竹竿作为框架，覆盖网目为2 cm的聚乙烯网片。将生长良好的水蕹菜按照行距25 cm、株距20 cm插入浮床网片上的网眼中。把构建好的浮床安置在池塘四周近岸的水域，采用绳子固定。所有浮床于2015年6月20日放入蟹池中。

1.3 中华绒螯蟹放养、投喂与日常管理

试验池塘中华绒螯蟹养殖模式为单养，放养时间为2015年5月，放养密度1.8只/m2，规格(8.21±2.69)g。各池中华绒螯蟹采用相同的饲料投喂，主要以麸皮和煮熟的玉米为主。每天下午五点左右投喂，一天一次，各池投喂量一致。养殖过程中没有换水。

根据当地的养殖习惯，中华绒螯蟹在每年的10月上旬并塘暂养，越冬后3—4月初再捕捞销售。因此，9月28日结束试验，对所有试验池中华绒螯蟹的数量和产量及水蕹菜的生物量进行统计。

1.4 水质分析与中华绒螯蟹生长测定

1.5 数据处理与分析

中华绒螯蟹的肥满度、特定生长率计算公式如下：

K=W/(CW)3×105

其中，K为肥满度，W为体重(g)，CW为壳宽(mm)。

特定生长率(SGR)=(lnWi+1-lnWi)/t×100%

其中Wi为第i月观测体重(g)，Wi+1为第i+1月观测体重(g)，t为观测天数。

表中数值为平均值±标准差，运用SPSS 18.0对所得数据进行单因素方差分析，若差异达显著水平，则进行Tukey多重比较，显著性水平为P<0.05。使用Origin 2017作图。

2 结果

2.1 试验蟹塘水体盐度、碱度和硬度的变化

试验池塘水体中盐度、碱度和硬度含量变化如图1所示。随着养殖过程的进行，各处理组水体硬度均呈现明显的下降；除0%浮床组的碱度没有明显的变化外，5%和10%浮床组的碱度均呈现明显下降；随时间推移，10%浮床组的盐度无明显的变化，而0%和5%处理组的盐度表现出下降的趋势。

养殖过程中，各处理组的硬度无显著性差异。8月份，0%浮床组碱度显著高于5%处理组，与10%处理组之间无显著性差异；至9月份，0%浮床组的碱度显著高于5%和10%处理组。6、7月份，各处理组的盐度无显著性差异；8、9月份，10%浮床组盐度显著高于0%浮床组，5%浮床组盐度与对照组之间无显著性差异。

图1 不同处理组水体盐度(a)、碱度(b)和硬度(c)的变化Fig.1 Changes of salinity(a)，alkalinity(b)and hardness(c)of water in different treatment groups(mean±SD) 同一时期标有不同字母上标的均值之间差异显著(P<0.05)

2.2 试验蟹塘水体营养盐及其他水质参数的变化

试验池塘水体营养盐及其他水质参数变化如表1所示。6-9月期间，试验池塘TN含量低于3 mg/L，TP含量低于0.025 mg/L；各处理组TN和TP含量随时间的变化规律一致，即TN含量上升或下降的同时TP含量下降或上升；9月份，各处理组TN、TP含量表现为10%浮床<5%浮床<0浮床处理组，10%浮床和5%浮床处理组TN、TP含量达到国家地表水Ⅲ类标准。

同一时期水体中氨氮、硝态氮和亚硝态氮含量反映了水体的硝化作用和反硝化作用过程，是指示水质好坏的重要参数。从表1中可以看出，浮床投放之后，10%浮床组较对照组而言，氨氮和亚硝酸盐氮含量有了明显下降。8月份高温季节，各处理组水体均表现出氨化作用加强，氨氮含量急剧上升；至9月份，氨化作用减弱，硝化作用加强，硝酸盐含量上升，10%浮床处理组硝酸盐氮含量上升最快。

随着养殖生产的进行，对照组水体溶氧含量逐月降低，COD含量维持在较高水平；9月份时对照组溶氧含量显著低于10%浮床处理组。3个处理组水体pH值均呈碱性，且随着养殖过程的进行呈上升趋势。电导率随着养殖的进行呈下降趋势，9月份10%处理组的电导率显著高于对照组。浮床投放显著地降低了水体浊度，7月份10%浮床处理组浊度值显著的低于对照组，9月份5%浮床处理组浊度值显著低于对照组。

表1 不同处理组营养盐及其他水质参数变化情况Tab.1 Changes of nutrients and other water quality parameters in different treatment groups

续表1

注：同一行标有不同字母上标的均值之间差异显著(P<0.05)

2.3 中华绒螯蟹生长状况

浮床投放前，即6月份所采样本各处理组之间雌蟹和雄蟹的壳宽、体重均存在显著性差异。浮床投放之后，每月中华绒螯蟹特定生长率和肥满度情况如表2所示。整个试验过程中，不同处理组雌蟹肥满度无显著性差异；10%浮床组雄蟹肥满度在8月份观测结果中显著高于对照组和5%浮床组；其他观测时间，各处理组雄蟹肥满度无显著性差异。7月和8月，10%浮床组雌蟹特定生长率显著高于对照组和5%浮床组；9月，各处理组间雌蟹特定生长率无显著性差异；整个试验过程中10%浮床组雌蟹特定生长率均超过1.0%/d。7月，10%浮床组雄蟹特定生长率与对照组之间无显著性差异；但8月和9月，10%浮床组雄蟹特定生长率均显著高于对照组和5%浮床组，且整个试验过程中10%浮床组雄蟹特定生长率均超过1.0%/d。

表2 中华绒螯蟹壳宽和体重逐月增长情况Tab.2 Monthly increase in shell width and body weight of Chinese mitten crab

注：同一列标有不同字母的表示同一观测时间各处理组间差异显著(P<0.05)。

2.4 中华绒螯蟹和水蕹菜的收获情况

试验池塘中华绒螯蟹的成活率、产量及水蕹菜的产量列于表3。单因素方差分析显示，各处理组间中华绒螯蟹成活率和产量均不存在显著差异。浮床水蕹菜经过3个月的生长，中途未进行刈割，10%浮床处理组的水蕹菜净增量显著高于5%浮床处理组；5%浮床组水蕹菜净增倍数大于10%浮床组，但两处理组间无显著性差异。

表3 中华绒螯蟹和水蕹菜的产量Tab.3 Yield of Chinese mitten crab and Ipomoea aquatic

注：同一列标有不同字母上标表示差异显著(P<0.05).

3 讨论

3.1 水蕹菜浮床与水质的关系

水蕹菜浮床对盐碱地区中华绒螯蟹养殖水体有净化效果，尤其表现在对氨氮的吸收能力上，水蕹菜对氨氮的亲和力大于对硝态氮的亲和力，有优先吸收氨氮的趋势[17，18]。高温季节处理组和对照组水体氨氮均有大幅上升，氨氮含量的升高容易对中华绒螯蟹免疫功能产生胁迫作用，黄鹤忠等[19]研究表明水体氨氮含量大于1 mg/L即可随着胁迫时间的延长而对中华绒螯蟹的机体非特异性免疫防御系统产生显著的负面影响。因此，高温季节对河蟹养殖水体采取有效的管理措施是非常重要的，水蕹菜浮床较其它植物浮床如美人蕉(Cannaindica)、黄菖蒲(Irispseudacorus)、水芹菜浮床等更适合河蟹养殖水体。上述植物浮床中，水蕹菜对总氮和氨氮的去除效率最高[20，21]。此外，土壤盐碱化是典型的生态环境问题，以渔改碱技术已在诸多盐碱地区达到共识[22]。包海岩等[18]从室内实验和室外生产试验等多方论证了水蕹菜浮床能够明显改善北方盐碱地区养殖水体水质。本研究结果发现，10%浮床处理组较对照组显著降低了水体的碱度和硬度，支持这一观点。因此，从水蕹菜浮床改善水质这一角度分析认为其适宜在盐碱地河蟹养殖水体中应用。

3.2 水蕹菜浮床与中华绒螯蟹生长关系

生态浮床的应用除了起到改善水质的作用外，最终要体现在对水生经济动物的促生长作用上。已有研究表明水蕹菜浮床对罗非鱼、南美白对虾的生长和成活均有显著的积极作用[9，23]。其作用机理主要体现在两个方面：一是改善水质，为鱼、虾提供良好的环境；二是水蕹菜发达的根系为虾提供庇护场所。这两点在本研究中均得到证实。首先，本研究结果可知10%浮床处理组中华绒螯蟹雌蟹和雄蟹的特定生长率在各个观测时期均超过1.0%，显著的高于对照组，说明水蕹菜浮床对中华绒螯蟹的生长具有一定的积极作用。其次，中华绒螯蟹同为甲壳类，对隐蔽物的需求必不可少，研究表明中华绒螯蟹的成活率与隐蔽物覆盖密度呈显著的正相关关系[24]。本研究中10%浮床处理组河蟹平均成活率高于对照组和5%浮床处理组。由于河蟹初始放养规格存在差异，因而无法评估水蕹菜浮床对河蟹产量的影响，这也是本试验不足之处。