凡纳滨对虾大水面高盐养殖水体叶绿素a的变化及与环境因子的关系.pdf
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1、第 45 卷 第 1 期 渔 业 科 学 进 展 Vol.45,No.1 2 0 2 4 年2 月 PROGRESS IN FISHERY SCIENCES Feb.,2024 *国家虾蟹产业技术体系(CARS-48)资助。孙怡茹,E-mail: 通信作者:张继红,研究员,E-mail: 收稿日期:2022-11-16,收修改稿日期:2023-01-12 DOI:10.19663/j.issn2095-9869.20221116001 http:/ a 的变化及与环境因子的关系.渔业科学进展,2024,45(1):118127 SUN Y R,ZHANG J H,WU W G,DU Y Q,S
2、UN W,FENG X,KANG Q Z,KONG J.Characteristics and influencing factors of size-fractionated chlorophyll-a in Litopenaeus vannamei mariculture ponds.Progress in Fishery Sciences,2024,45(1):118127 凡纳滨对虾大水面高盐养殖水体叶绿素 a 的变化及与环境因子的关系*孙怡茹1,3 张继红1,2 吴文广1 杜彦秋1 孙 威1 冯 旭1 康秦梓1 孔 杰1(1.中国水产科学研究院黄海水产研究所 农业农村部海洋渔业与可持
3、续发展重点实验室 山东 青岛 266071;2.海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室 山东 青岛 266071;3.中国农业科学院研究生院 北京 100081)摘要 “渔盐一体化”是山东省滨州市凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)盐田养殖的重要模式。为了解该模式下养殖水体浮游植物的叶绿素 a(Chl-a)浓度、粒径结构的变化特征及主要影响因子,于 2021 年 57 月分别在养殖的初期、中期和收获期,测定高盐组(S=54)和对照组(S=32)养殖水体的分级 Chl-a 浓度小型浮游植物(micro Chl-a)、微型浮游植物(nano Chl-a)、微微型浮游植物(pico
4、Chl-a)、总 Chl-a 浓度及相关环境参数的日变化和月变化。结果显示,日变化:对于总 Chl-a 浓度,高盐组无显著日变化(P0.05),对照组在 5 月和 6 月存在显著的日差异(P0.05)。对于浮游植物粒径结构,高盐组7月的pico Chl-a日变化显著(P0.05);对照组7月的micro Chl-a和6月的nano Chl-a日变化显著(P0.05)。月变化:两盐度组 pico Chl-a、nano Chl-a 和 total Chl-a 最低值和最高值都分别出现在 6 月和 7 月。且 7 月的总 Chl-a 显著高于 5 月和 6 月(P0.05)。高盐组水体中 nano
5、Chl-a占主要优势,随着养殖的进行粒径结构特性出现了演替,其中,pico Chl-a 对总 Chl-a 贡献率由 5 月的 6.43%提高至 7 月的 16.81%,超过了 micro Chl-a 的贡献率。对照组 5 月和 6 月以 micro Chl-a 占主要优势,分别占 59.64%和 57.49%,其次是 nano Chl-a,分别占 35.46%和 36.90%,7 月以 nano Chl-a占主要优势,贡献率达 53.09%。冗余分析(RDA)显示,Chl-a 浓度与水温显著正相关,nano Chl-a的贡献率随温度升高而增加。高盐组总 Chl-a 浓度与硅酸盐浓度呈显著正相关
6、,与磷酸盐、溶解有机氮、溶解有机磷浓度呈显著负相关;对照组总 Chl-a 与溶解有机氮显著正相关,与硅酸盐、亚硝酸盐浓度呈显著负相关。总体来讲,高盐组水体 Chl-a 浓度日变化较小,浮游植物粒级随养殖进行逐渐趋于小型化,可能与温度升高和较高的有机氮水平有关。关键词 凡纳滨对虾;叶绿素 a;粒级结构;营养盐;海水养殖池塘 中图分类号 S967.4 文献标识码 A 文章编号 2095-9869(2024)01-0118-10 凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)具有营养丰富、养殖周期短、盐度适应范围广和抗病性强等特点第 1 期 孙怡茹等:凡纳滨对虾大水面高盐养殖水体叶绿素 a
7、的变化及与环境因子的关系 119 (冯旭等,2023),已成为目前国内外主要的对虾养殖品种。2021 年我国凡纳滨对虾海水养殖产量达127.36 万 t,占甲壳类海水养殖总产量的 68.66%(农业农村部渔业渔政管理局等,2022)。近年来,在山东地区出现新兴的“渔盐一体化”养殖模式,将凡纳滨对虾养殖与盐业生产相结合,海水经养虾后再蒸发晒盐。这种“一水多用”的养殖模式整个生产过程实现了废水零排放,有效利用了海水资源(刘振鲁等,2022)。通过控制养殖密度和投喂鲜活动物饵料等措施,高盐水体养殖的凡纳滨对虾肉质紧实,味道鲜美。但该养殖模式目前生产工艺滞后、饵料利用率低、水体环境不稳定等导致的高死亡
8、率问题制约了产业可持续发展。因此,亟待了解养殖水环境的变化特性及其与养殖生产活动的关系,为大水面凡纳滨对虾高盐养殖提供技术支持。浮游植物在水产养殖生态系统中具有不可替代的生态功能,除了作为养殖系统的生产者,同时也是对虾养殖前期的直接饵料和中后期的间接饵料,为浮游动物、无脊椎动物和对虾提供食物(Zebek et al,2017)。浮游植物会对水体环境的变化做出迅速反应,因此可作为评价水体营养健康状况的生物学指标(阎喜武等,1997;Bosak et al,2012;柴然等,2020)。De la Rey 等(2004)研究表明,当浮游植物的种类、数量和组成结构发生改变时,对水生态系统中其他生物也
9、会产生影响,甚至可影响到整个生态系统的平衡。不同粒级的浮游植物因被摄食压力和生理功能的不同,对池塘食物链具有不同的生态学意义(Brewin et al,2019)。目前,国内外对 Chl-a 的粒径结构和影响因素的研究多集中于海域(吴文广等,2015;孙越峰等,2020;Delgadillo-Hinojosa et al,2020;Airbas et al,2022;Wei et al,2022),而对大水面养殖水体中浮游植物 Chl-a 的变化特征报道较少(Montecino et al,2000;Iriarte et al,2004)。由于池塘水体面积相对较小,缓冲能力弱,其水体理化性质会
10、因降雨、光照、水温、进水和排水等因素在一天内变化剧烈,浮游植物生物量也会随之变化,因此,研究池塘水体中分级 Chl-a的日变化特性具有一定的意义。国内对加州鲈(Micropterus salmoides)(卫鹏等,2022)、轮虫(Rotifer)(赵文等,2004)、三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)(孙忠等,2012)、刺参(Apostichopus japonicus)(张义伟等,2009;姜森颢等,2014)和对虾(刘国才等,2001)养殖池塘的分级 Chl-a 进行过报道,但对凡纳滨对虾高盐养殖水体分级 Chl-a 浓度的变化特性研究未见报道。本研究选取滨
11、州不同盐度的凡纳滨对虾大水面养殖池塘,在养殖的初期、中期和收获期测定水体的Chl-a 浓度、粒径结构及其他生态环境因子,分析大水面对虾养殖水体中 Chl-a 的变化规律及其影响因素,以期为凡纳滨对虾大水面养殖的健康可持续发展提供参考。1 材料与方法 1.1 研究池塘概况 实验点位于山东省滨州市,取样时间为 2021 年5、6、7 月,即从放苗到收获的一个养殖周期。选取6 口养殖池塘,于每月的 2630 日进行取样。池塘分为高盐组(39.8962.29)和对照组(29.4034.60),每组 3 个平行。2 个盐度组在“渔盐一体化”养殖模式下自然形成。实验虾池面积约为 20 hm2,养殖池塘为泥
12、底,水深在 0.51.5 m 之间。5 月 1 日开始投放虾苗,7 月 15 日开始收获,放苗密度约为 30 万尾/hm2,虾苗体长在 1.2 cm 以上。养殖初期投喂卤虫(Artemia)作为对虾的开口饵料,凡纳滨对虾长到 67 cm 后,只投喂对虾配合饲料,投喂量为对虾体重的 5%6%。1.2 采样及测定方法 1.2.1 Chl-a 样品的采集与测定 每次分别在08:00、12:00、15:00 和 17:00 共 4 个时间点按五点取样法进行取样。使用有机玻璃采水器采集上层 0.5 m海水样品各 1 L,充分混匀,经 100 目的筛网过滤去除大型浮游生物。按照 Cermeo 等(2006
13、)的方法,取500 mL 采集并处理过的水样,经 20 m 筛绢过滤,分离大于 20 m 的小型浮游植物(micro Chl-a),再经过 2 m 的玻璃纤维滤膜,分离 220 m 的微型浮游植物(nano Chl-a),最后,通过 0.45 m 的玻璃纤维滤膜,截留 0.452 m 的微微型浮游植物(pico Chl-a)。滤膜置于20 冷冻保存,带回实验室后使用美国Turner-Designs Trilogy荧光仪测定Chl-a浓度(Agawin et al,2000)。总 Chl-a 浓度为 3 个粒级 Chl-a 浓度的和。同时采取水样,用于营养盐含量的测定。1.2.2 理化环境因子的
14、测定 使用多参数水质分析仪(美国 YSI 6600)测定池塘的水温、溶氧、盐度和pH。使用全自动营养盐分析仪(QuAAtro 型,SEAL,德国)测定水体中的氮、磷、硅营养盐浓度。其中,硝酸盐(NO3-N)和总氮(TN)采用锌镉还原法,亚硝酸盐(NO2-N)采用盐酸萘乙二胺比色法,氨盐(NH4+-N)采用次溴酸钠氧化法、磷酸盐(PO43-P)采用抗坏血酸还原磷钼蓝法,总磷(TP)采用钼酸铵分光光度法,硅120 渔 业 科 学 进 展 第 45 卷 酸盐(SiO32-Si)采用硅钼黄法。溶解无机氮(DIN)浓度为 NO3-N、NO2-N 和 NH4+-N 浓度之和,溶解有机氮(DON)浓度为 T
15、N 与 DIN 的差值。溶解有机磷(DOP)浓度为 TP 与 PO43-P 的差值。1.3 数据处理与统计分析 实验数据采用平均值标准差(MeanSD)表示,符合正态分布后采用 R 语言进行单因素方差分析(one-way ANOVA)和皮尔逊相关性分析,设置显著性水平为 P0.05)。高 盐组 5 月和 6 月的溶解氧浓度均显著低于对照组(P0.05),6 月溶解氧出现最低值,其平均浓度仅为(4.770.11)mg/L。高盐组的硅酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐及 DIN 浓度均显著低于对照组(P0.05)。活性磷酸盐浓度的峰值都出现在 5 月,高盐组浓度逐渐降低,在 7 月浓度为(0.340.04)m
16、ol/L,而对照组 6 月最低。2 个盐度组的氨盐都呈倒 V 型变化,6 月份浓度最高。高盐组的 DON 浓度 3 个月均显著高于对照组(P0.05),高盐组 5 月和 6 月 DOP 浓度显著高于对照组(P0.05)。温度、盐度和 pH 的日变化较小,无显著性差异(P0.05)。对照组的活性硅酸盐浓度 3 个月的日变化均较显著(P0.05),而高盐组波动较平稳,无显著性差异(P0.05)。5 月活性磷酸盐浓度日变化显著(P 0.05),6 月只有高盐组差异显著(P0.05)。两组 3 个月的氨盐和硝酸盐浓度均具有显著日变化(P0.05)。对照组的亚硝酸盐浓度日变化差异显著(P0.05),高盐
17、组仅 图 1 养殖水体环境因子的变化 Fig.1 Variation of pond environmental factors 第 1 期 孙怡茹等:凡纳滨对虾大水面高盐养殖水体叶绿素 a 的变化及与环境因子的关系 121 在 7 月波动较大,存在显著性差异(P0.05)。2.2 Chl-a 浓度的变化 池塘总 Chl-a 浓度和分级叶绿素的日变化和月变 化情况见图 2。高盐池塘 3 个月的总 Chl-a 浓度分别为 11.11、7.13 和 35.60 g/L,对照组的总 Chl-a 浓度分别为 5.79、5.28 和 45.01 g/L。2 个盐度组总 Chl-a浓度在 7 月存在显著性
18、差异(P0.05),而对照组的总 Chl-a 浓度在 5 月和 6 月均存在显著的日变化(P0.05),5 月的最高值出现在 15:00 点,6 月的高值出现在 08:00。对于分级叶绿素,在 7 月,高盐组的 pico Chl-a 浓度存在显著的日变化(P0.05),高值出现在 12:00;对照组的 micro Chl-a 浓度在 5、6、7 月均存在显著的日变化(P0.05),6 月对照组 nano Chl-a 浓度的日变化显著(P 0.05)。Chl-a 浓度的月变化情况:2 个盐度组的总 Chl-a浓度最低值和最高值都分别出现在 6 月和 7 月,且 7 月 的总 Chl-a 浓度显著
19、高于 5 月和 6 月(P0.05)。对于分级叶绿素,高盐组的 pico Chl-a 和 nano Chl-a 浓度7 月显著高于 5 月和 6 月(P0.05);对照组 7 月的 pico Chl-a、nano Chl-a 和 micro Chl-a 浓度均显著高于 5 月和 6 月(P 0.05)。2.3 分级 Chl-a 贡献率 高盐组和对照组池塘浮游植物不同粒径的贡献率如图 3 所示。高盐组 micro Chl-a、nano Chl-a 和 pico 图 2 实验池塘中 Chl-a 浓度的月份变化 Fig.2 Monthly variation of chlorophyll-a con
20、centration in experimental ponds a:高盐组;b:对照组;*表示日变化差异显著,不同大写字母表示不同盐度间差异显著,不同小写字母表示不同月份间差异显著(P0.05)。a:High salt group;b:Control group;*indicates significant diurnal variation,different capital letters indicate significant differences between salinities,and different lowercase letters indicate signifi
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