两种配养动物的扰动作用对沉积物—水界面营养盐迁移转化的影响

【摘要】：鲤和凡纳滨对虾是草鱼混养池塘两种常见的配养动物,它们在拥有较高经济价值的同时,在混养池塘中还起着非常重要的生态作用。鲤和凡纳滨对虾都营底栖生活,它们在水体底部的活动会对沉积物-水界面产生生物扰动作用,影响沉积物-水界面处的生物地球化学过程。本文以鲤和凡纳滨对虾为实验对象,研究了它们的生物扰动作用对沉积物-水界面氮磷营养盐迁移和转化的影响,探讨了两者扰动作用的差异及其机制。主要研究结果如下：1.混养模式下鲤扰动作用对沉积物-水界面营养盐通量和硝化速率、反硝化速率及硝酸盐氨化速率的影响本实验通过野外养殖和室内培养相结合的方式,研究了鲤的扰动作用对草鱼混养池塘沉积物-水界面氦磷营养盐迁移和转化的影响。实验测定了混养系统沉积物耗氧率,硝化、反硝化及硝酸盐氨化速率,界面处的NH4+-N, NO3--N, NO2--N和SRP通量。结果显示：4到9月间(7月除外)鲤的扰动作用可以显著促进沉积物耗氧率：鲤的扰动作用对NH4+-N通量没有显著影响(8月除外),但却可促进沉积物NOx--N释放(5到9月)和SRP释放(7到9月)：同时鲤的扰动作用还可以显著促进沉积物-水界面硝化作用(4到8月)、反硝化作用(7到9月)和硝酸盐氨化作用(7到9月)。实验结果表明：鲤对草鱼混养系统沉积物-水界面的氮、磷营养盐的迁移转化有着非常重要的影响,而且其可通过促进反硝化作用直接增强水体的去氮能力,为富营养化水体的治理提供了新的思路。2.不同养殖密度下鲤的扰动深度及其对沉积物-水界面硝化速率、反硝化速率和硝酸盐氨化速率的影响本实验设置了一个对照组(不放鲤鱼组,用C0表示)和五个不同放养密度组(2、4、6、8、10尾／水槽,分别用C2、C4、C6、C8、C10表示),定期用无扰动底泥采集器采集沉积物样品,乙炔抑制法测定沉积物-水界面的硝化、反硝化及硝酸盐氨化速率,示踪颗粒法测定鲤鱼的物理扰动深度。主要实验结果如下：(1)五种密度F,鲤鱼对底泥的物理扰动深度主要集中在1—5cm。 (2)空白组(C。)沉积物-水界面硝化速率显著高于鲤鱼放养组(P0.05),而放养密度较大’的C8和C10组,其沉积物-水界面的硝化速率显著高于低密度放养组(C2、C4和C6)(P0.05)。 (3)实验期间,空白组(C0)沉积物-水界面几乎检测不出反硝化速率,而鲤鱼放养组则总体表现为放养密度越大,沉积物-水界面反硝化速率越高。 (4)各组硝酸盐氨化速率波动范围不大,但放养密度较大的C8和C10组,其硝酸盐氨化速率相对其他组较高。实验结果表明：在本实验条件下,鲤鱼对沉积物-水界面的硝化和反硝化作用均有明显的促进作用,放养密度越高促进作用越明显,在沉积物中有机碳含量充足的情况下,鲤鱼的扰动可以对富营养化池塘起到很好的去氮作用。3.混养模式下凡纳滨对虾扰动作用对沉积物-水界面营养盐通量和硝化速率、反硝化速率及硝酸盐氨化速率的影响本实验通过野外采样和室内培养相结合的方法,研究了凡纳滨对虾在养殖环境下对沉积物-水界面氮磷营养盐迁移和转化的影响。实验测定了混养系统沉积物耗氧率,硝化、反硝化及硝酸盐氨化速率,界面处的NH4+-N, NO3--N, NO2--N和SRP通量。结果显示：凡纳滨对虾可以促进混养系统沉积物耗氧率,降低底层水溶氧含量；凡纳滨对虾可以促进混养系统沉积物氮磷营养盐的释放,造成底层水营养盐含量的升高;在养殖后期凡纳滨对虾会抑制硝化反应,但几乎对反硝化反应和硝酸盐氨化反应没有产生显著影响。实验结果表明,凡纳滨对虾的扰动作用会促进氮磷营养盐的迁移,但是对氮的循环转化却没有显著影响,同时因为凡纳滨对虾会引起上覆水营养盐含量的升高和溶氧的降低,这在养殖中后期应该引起足够的重视,避免水质恶化造成损失。4.凡纳滨对虾扰动深度及不同密度下凡纳滨对虾扰动作用对沉积物-水界面营养盐通量的影响本实验设置了5个凡纳滨对虾放养密度(0、2、4、6、8尾/0.045m2)分别用C0,C2,C4,C6,C8表示),测定了凡纳滨对虾在不同养殖密度下沉积物-水界面NH4+-N, NO3--N, NO2--N和SRP通量以及水体营养盐含量,用示踪颗粒法测定了凡纳滨对虾的扰动深度。结果显示：(1)凡纳滨对虾的扰动深度主要为表层1-3cm。(2)与对照组相比,各密度组均可促进沉积物耗氧率,但是C2组到Day15才产生显著效果,而C4,C6,C8组从Day1即有显著效果。(3)各组均表现为沉积物释放NH4+-N,C2组和C0组释放率始终无显著差异,而C4,C6和C8组释放率则要显著高于C2组和C0组。(4)C6和C8组在Day15之前相较于CO和C2组表现为抑制沉积物NO3-N释放,而到了Day22后表现为促进N03--N释放,但其促进作用始终不如C4组。(5)C4,C6和C8组可促进N02--N释放同时增加底层水N02--N含量,且密度越高促进作用越明显。(6)C0和C2组SRP通量没有差异,C4组从Day8时即显著促进SRP的释放,Day1和Days时C6和C8组均抑制SRP释放,且到Day15时,其对SRP释放的促进作用也不如C4明显。实验结果表明,凡纳滨对虾可以促进水体溶氧的消耗和沉积物营养盐的释放,且密度越高影响越显著,在合理的养殖密度下,当密度达到132.75尾/m2后,密度的升高并不会再造成扰动作用影响效果的显著变化。5.不同盐度下凡纳滨对虾扰动作用对沉积物-水界面营养盐通量的影响本实验通过室内培养的方法,设置了三个盐度处理组(所用水的盐度分别为5,20,35 ppt,分别用S5,S20和S35表示),测定了凡纳滨对虾在不同盐度下对沉积物-水界面NH4+-N,NO3--N,NO2--N和SRP通量的影响。结果显示：凡纳滨对虾在三种盐度下也都会促进沉积物-水界面耗氧,但5 ppt盐度下促进效果最强,而20 ppt盐度下促进效果最弱。凡纳滨对虾在三种盐度下也都可以促进沉积物NH4+-N的释放,但是促进效果却不相同,总体表现为盐度越高促进作用越明显。盐度为5 ppt时对虾对沉积物N03-N释放的促进作用最低,但其对N02-N释放的促进作用却最高；盐度为20 ppt时对虾对沉积物N03-N和N02-N释放的促进作用均较高,且其对沉积物N03-N释放的促进作用是三种盐度下最高的。Day8前各盐度下对虾的促进效果没有显著差异,到了Day1 5后高盐度组对虾的促进作用则要比低盐度组显著。