論文：二氧化氯對池塘水質(zhì)和浮游生物群落結(jié)構(gòu)的短期影響

二氧化氯對池塘水質(zhì)和浮游生物群落結(jié)構(gòu)的短期影響

董加沙1,2,何緒剛1,2,3,鄧閔1,2,覃雅1,劉全圣1,陳榮1

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，武漢430070

2.淡水水產(chǎn)健康養(yǎng)殖湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢430070

3.池塘健康養(yǎng)殖湖北省工程實驗室，武漢430070)

摘要：監(jiān)測了公安縣崇湖漁場3口草魚主養(yǎng)池塘施用濃度為0.375 g/m3的二氧化氯后池塘水質(zhì)理化指標(biāo)及浮游生物群落結(jié)構(gòu)短期變化，以分析二氧化氯對池塘水環(huán)境質(zhì)量的影響。結(jié)果顯示，用藥后水體溶解氧顯著下降，亞硝態(tài)氮、活性磷和總磷降低。然而pH值顯著升高，硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和總氮也有所升高。施用二氧化氯前浮游植物共檢出6門44屬79種，浮游動物36屬43種；用藥后共檢出浮游植物7門52屬109種，浮游動物44屬69種，用藥后浮游植物消失4屬12種，新增加12屬42種，用藥前未見金藻門種類，用藥后出現(xiàn)分歧錐囊藻(Dinobryon divergens)。用藥后原生動物消失6屬7種，新出現(xiàn)16屬24種；輪蟲消失3種，增加8種；枝角類種類無變化；橈足類新增4種成體，但用藥前后優(yōu)勢種無變化。結(jié)果表明，施用二氧化氯短期內(nèi)增加了水體氨氮毒性，并導(dǎo)致浮游動物的種類、密度和生物量顯著增加，進而導(dǎo)致浮游植物生物量顯著下降、小型化藻類增多、優(yōu)勢種顯著變化。建議在養(yǎng)殖期間慎用二氧化氯。

關(guān)鍵詞：二氧化氯；池塘水質(zhì)；浮游植物；浮游動物；群落結(jié)構(gòu)

池塘養(yǎng)殖是我國淡水漁業(yè)最主要的養(yǎng)殖形式[1]，池塘水環(huán)境質(zhì)量是影響池塘養(yǎng)殖成敗的關(guān)鍵因素之一。二氧化氯通過酸活化可產(chǎn)生少量Cl2、O2、HClO，從而發(fā)揮消毒殺菌功效[2-4]，因此，在養(yǎng)殖過程中常使用二氧化氯來消毒水體或殺滅水體病原微生物；但有關(guān)二氧化氯對養(yǎng)殖池塘水質(zhì)及浮游生物群落結(jié)構(gòu)等水環(huán)境質(zhì)量的影響鮮有報道。浮游植物是水體初級生產(chǎn)者，與水體氧氣供給、氮素消除、pH值波動等密切相關(guān)；浮游動物會直接影響浮游植物種類和數(shù)量[5]。本試驗監(jiān)測分析施用二氧化氯后池塘水質(zhì)和浮游生物群落結(jié)構(gòu)短期變化，以期探討施用二氧化氯對池塘水環(huán)境質(zhì)量的影響，為規(guī)范使用二氧化氯提供參考。

1材料與方法

1.1試驗用藥

二氧化氯(有效濃度8%)為武漢興旺生物技術(shù)發(fā)展有限公司生產(chǎn)，白色粉質(zhì)型。

1.2試驗池塘

在湖北省公安縣崇湖漁場華中農(nóng)業(yè)大學(xué)實驗基地選取3口面積均為4畝、相鄰的草魚主養(yǎng)池塘(分別為12#、13#和14#池塘)為試驗池塘，平均水深2 m，均架設(shè)水面覆蓋率為7.5%的水蕹菜浮床，放養(yǎng)量基本一致(表1)，試驗期間3口池塘養(yǎng)殖管理均相同。

表1　池塘放養(yǎng)種類和重量

1.3試驗采樣與分析

本實驗在魚類主要生長期(6—10月中旬)開展，試驗期間均為晴天，三個池塘的水溫維持在31.0～33.1 ℃。在上午8∶00-10∶00潑灑二氧化氯，同時間點采集水質(zhì)和浮游生物樣品，每立方米水體施用量為0.375 g。用藥前1天進行第1次采樣，記為第 0 d，并以此作為對照點，根據(jù)參考文獻[6-7]的方法，用藥24 h后連續(xù)5 d采集樣品，分別記為第2、3、4、5、6天。每口池塘設(shè)2個采樣點，位于池塘對角線的兩個三等分點處。

1.4數(shù)據(jù)處理

用SPSS19.0進行理化數(shù)據(jù)的處理，對于浮游植物和浮游動物差異性用單因素方差分析，差異顯著水平為P<0.05，差異極顯著水平為P<0.01，并用GraphPad Prism 5.0作圖。

2結(jié)果與分析

2.1水體理化指標(biāo)

DO在用藥前的含量為1.67 mg/L，施藥后第2天顯著下降(P<0.01)至1.21 mg/L，從第3天開始回升，逐漸恢復(fù)到用藥前的水平(圖1，A)。pH值則一直維持較高的狀態(tài)，用藥前的pH為7.75，在第2天出現(xiàn)最高值(P<0.01)是7.89，從第3天開始略下降，但是實驗最后三個池塘的pH值顯著高于(P<0.05)用藥前水平(圖1，B)。

圖1　池塘水體溶氧和pH值的變化

施用二氧化氯后，NO3--N先上升(第2天)之后下降，并稍高于用藥前水平(圖2，A)；NH4+-N出現(xiàn)下降趨勢，第3天濃度低于用藥前水平，之后逐漸回升并略高于施藥前水平(圖2，B)；NO2--N總體呈下降趨勢，但降幅較小(圖2，C)；TN先顯著上升(第2天)(P<0.05)，再迅速下降到用藥前水平(第3天)，之后又逐漸上升，第6天時濃度顯著高于用藥前水平(P<0.01)(圖2，D)；PO43--P先上升后下降，第3天下降到最低后回升到原來的水平(圖2，E)。TP呈下降的趨勢，最后低于用藥前的水平(圖2，F(xiàn))。

圖2　池塘氮、磷含量的變化

2.2浮游植物

2.2.1浮游植物種類的變化

浮游植物在施藥前共檢出6門44屬79種，用藥后共檢出7門52屬109種；用藥后消失12種，新增42種，其中綠藻門、硅藻門、裸藻門和藍藻門種類變化較大。用藥后，綠藻門消失2屬6種、新增4屬12種，硅藻門消失1屬2種、新增2屬5種，裸藻門消失2種、新增1屬15種，藍藻門消失1屬2種、新增5屬7種，甲藻新增2屬2種(表2)。用藥前未見金藻門種類，但用藥后出現(xiàn)了分歧錐囊藻(Dinobryondivergens)。

表2　浮游植物各門種類數(shù)量變化

圖3　池塘浮游植物密度變化

2.2.2浮游植物密度與生物量變化

浮游植物的總密度與生物量呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢(圖3，A；圖4，A)，密度在第3、4天顯著低于用藥前(P<0.05)，生物量則在第2、4、6天顯著低于用藥前的水平(P<0.05)。藍藻門的密度在試驗前后無顯著性變化(P>0.05)(圖3，B)，但是生物量在用藥后顯著性下降(P<0.05)(圖4，B)。裸藻門、甲藻門的密度和生物量沒有顯著性變化(圖3，C、E；圖4，C、E)。隱藻門的密度和生物量變化一致，都是在4、6天顯著低于(P<0.05)用藥前的水平(圖3，D；圖4，D)。硅藻門(圖3，F(xiàn)；圖4，F(xiàn))和綠藻門(圖3，H；圖4，H)的密度和生物量總體呈下降的趨勢，密度在第3、4、6天低于用藥前(P<0.05)的水平，生物量則在第4、6天顯著性下降(P<0.05)。金藻門只在第3、4、5天出現(xiàn)(圖3，G；圖4，G)。

圖4　池塘浮游植物生物量變化

2.3原生動物

2.3.1原生動物

原生動物用藥前共檢出19屬25種，用藥后共檢出29屬42種，用藥后消失了6屬7種，新出現(xiàn)了16屬24種。用藥前的優(yōu)勢種是櫛毛蟲(Didinium)、大彈跳蟲(Halteriagrandinella)、淡水筒殼蟲(Intinnidiumfluviatile)和腔裸口蟲(Holophryaatra)，施藥后優(yōu)勢種演變?yōu)闄泵x、大彈跳蟲、腔裸口蟲、膜袋蟲(Cyclidium)和綠急游蟲(Strombidiumviride)。原生動物的密度和生物量在用藥后呈顯著性上升的趨勢(P<0.05)，生物量在第3天下降并與用藥前的水平持平，然后繼續(xù)升高(圖5)。

圖5　原生動物密度和生物量的變化

2.3.2輪蟲

輪蟲在用藥前共檢出11屬12種，施藥后檢出15屬17種，消失3種，增加8種。用藥前后的優(yōu)勢種均為暗小異尾輪蟲(Trichocercapusilla)和針簇多肢輪蟲(Polyarthratrigla)。用藥后原生動物的密度先上升后下降的趨勢(圖6，A)，但是總體上高于用藥前的水平，在第3、4、5、6天顯著高于用藥前(P<0.05)；輪蟲的生物量呈上升趨勢(圖6，B)，并顯著高于用藥前(P<0.05)。

圖6　輪蟲密度和生物量的變化

2.3.3甲殼類動物

枝角類在用藥前后檢出2屬2種，分別是長肢秀體溞(Diaphanosomaleuchtenbergianum)和長額象鼻溞(Bosminalongirostris)，優(yōu)勢種為長肢秀體溞。枝角類的密度和生物量在第2天下降到最低，第3天達到最高值，并且用藥后顯著高于用藥前的水平(P<0.05)(圖7，A、B)。

圖7　枝角類和橈足類密度、生物量的變化

橈足類在用藥前發(fā)現(xiàn)無節(jié)幼體(Copepodid)、橈足幼體(Copepodid)、廣布中劍水蚤(Mesocyclopsleuckarti)、近鄰擬劍水蚤(Paracyclopsaffinis)共4種，用藥后增加了4種分別是中華在腹水蚤(Limnoithonasinensis)、大同長腹劍水蚤(Oithonasimilis)、模式有爪猛水蚤(Onychocamptusmohammed)和湯匙華哲水蚤(Sinocalanusdorii)共8種。用藥后橈足類的種類增加，密度呈現(xiàn)下上升后下降的變化(圖7，C)，生物量則逐漸增加，并且第5天顯著高于(P<0.01)用藥前，第6天回復(fù)到原來的水平(圖7，D)。

3討論

3.1二氧化氯對養(yǎng)殖池塘水質(zhì)理化指標(biāo)的短期影響

3.2二氧化氯對浮游動植物群落結(jié)構(gòu)的影響

本研究結(jié)果顯示，施用二氧化氯后浮游植物和浮游動物的種類、密度和生物量均發(fā)生大幅度變化，浮游動植物優(yōu)勢種明顯改變，小型化浮游植物種類增多，橈足類成體增多。二氧化氯對隱藻、硅藻和綠藻有較強的殺滅作用[6]，是造成隱藻、硅藻和綠藻等優(yōu)勢種類密度和生物量顯著下降的主要原因；其次，浮游動物密度和生物量的顯著增加，加大了其對浮游植物的牧食壓力，進一步導(dǎo)致浮游植物生物量下降、小型化種類增多；浮游動物數(shù)量和種類數(shù)上升，與在二氧化氯刺激和溶氧降低雙重作用下，魚類食欲顯著減退，進而造成魚類對浮游動物牧食壓力下降密不可分；其次，二氧化氯通過活化釋放原子氧氧化分解微生物蛋白質(zhì)中的氨基酸實現(xiàn)消毒殺菌作用[2-3]，而對浮游動物的殺滅作用有限。甲殼類浮游動物具有的堅硬體表結(jié)構(gòu)，在一定程度上抵御了二氧化氯分子穿透其體壁進入體內(nèi)，從而大大減弱了二氧化氯的毒害作用。因此，較低劑量的二氧化氯難以有效殺死甲殼類等浮游動物[11]。

施用二氧化氯引起浮游生物群落結(jié)構(gòu)及數(shù)量劇烈波動，不利于池塘水環(huán)境的穩(wěn)定。因此，在魚類旺盛生長季節(jié)，應(yīng)謹慎使用二氧化氯，盡量少用或不用。

參考文獻：

[1]中華人民共和國農(nóng)業(yè)部漁業(yè)局.中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2011：29-32.

[2]郭強.二氧化氯消毒機理及其消毒副產(chǎn)物的控制[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2005,15(22):172-174.

[3]張文福.醫(yī)學(xué)消毒學(xué)[M].北京:軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)出版社,2002,9(3):214-221.

[4]鄭先生,“二氧化氯片(水產(chǎn)用)”[online] http://www.shuichan.cc/flea_view-32462.html,12,2014.

[5]顧笑迎,由文輝.蘇州河浮游植物群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)評價[J].海洋湖沼通報,2008,(1):66-74.

[6]黃君禮,王麗,任南琪,等.二氧化氯對水中病毒、藻類和浮游動物的失活效果[J].環(huán)境化學(xué),1996，15(4):347-355.

[7]李愛萍,周景洋,劉文杰,等.二氧化氯對水體消毒效果的觀察[J].中國消毒學(xué)雜志,2011,28(2):153-157.

[8]雷衍之.淡水養(yǎng)殖水化學(xué)[M].南寧:廣西科學(xué)技術(shù)出版社,1990.

[9]趙文主編.水生生物學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,2008.

[10]胡鴻鈞,魏印心.中國淡水藻類--系統(tǒng)、分類及生態(tài)[M].北京：科學(xué)出版社,2006.

[11]章宗涉,黃祥飛.淡水浮游動物研究方法[M].北京：科學(xué)出版社,1991:1-414.

[12]趙志偉,崔福義,林濤,等.二氧化氯對劍水蚤類浮游動物的滅活與去除[J].環(huán)境科學(xué).2007,28(8):1759-1762.

[13]董玉波,王軻王,林同.氨氮對水生生物毒性的研究進展[J].天津水產(chǎn).2011,(2):6-11.

[14]鄧希海.養(yǎng)殖水體中pH 值的作用及調(diào)節(jié)[J].河北漁業(yè).2008,(2):4-6.

[15]李剛強.厭氧氨氧化的影響因素及一體化研究[D].河南新鄉(xiāng)：河南師范大學(xué),2013.

[16]王琪,徐程揚.氮磷對植物光合作用及氮分配的影響[J].山東林業(yè)科技,2005,5(10):59-62.

[17]Ragothama K C.Phosphate acquisition[J].Ann Revi Plant PhysiolMol Biol,1999,50(5):665-693.