泥蚶和南美白對蝦綜合養殖池塘氮磷收支研究

何京 肖善勢 何琳 林志華

摘要 為了研究池塘蝦貝混養模式中不同養殖密度氮磷收支變化，設置2個養殖密度（低密度組TL，高密度組TH），通過定期采樣計算綜合養殖池塘的氮磷輸入和輸出。結果表明，飼料是氮元素的最大來源，在TL中占氮總輸入量的55.31%，低于TH的61.71%;補充水是氮元素的第二大來源，在TL中占氮總輸入量的23.87%，高于TH的17.68%;系統中磷元素的輸入主要來源于飼料，在TL中占磷總輸入量的75.93%，低于TH的80.26%;肥料是系統中磷元素的第二大來源，在TL中占磷總輸入量的13.30%，高于TH的9.33%。系統氮的輸出中，養殖生物移出、底泥沉積、排水是氮輸出的主要方式，TL養殖生物移出占氮總輸出量的30.43%，低于TH的35.9%;TL底泥沉積占氮總輸出量的30.95%，高于TH的27.35%;TL排水占氮總輸出量的25.35%，高于TH的21.17%。系統磷的輸出中，底泥沉積是主要的輸出方式，TL底泥沉積占磷總輸出量的51.16%，低于TH的52.29%;其次是養殖生物移出，TL養殖生物移出占磷總輸出量的22.68%，低于TH的26.06%。在氮、磷利用率方面，TL低于TH。

關鍵詞 氮磷收支;泥蚶;南美白對蝦;綜合養殖

中圖分類號 X 714? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2022）12-0082-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.12.021

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on Nitrogen and Phosphorus Budget in Culture Pond of Tegillarca granosa and Penaeus vannamei

HE Jing1，XIAO Shan-shi2，HE Lin2 et al

（1.Institute of Marine Biological Seed Industry，Zhejiang Wanli University，Ningbo，Zhejiang 315100;2.College of Biology and Environment，Zhejiang Wanli University，Ningbo，Zhejiang 315100）

Abstract To reveal the changes of nitrogen and phosphorus budget in pond of shrimp and shellfish mixed culture，the experiment set two aquaculture densities treatment（low density group，TL;high density group，TH）.The nitrogen and phosphorus inputs and outputs from integrated aquaculture ponds were analyzed based on regular sampling.The results showed that feed was the largest source of nitrogen，accounting for 55.31% of the nitrogen input，which was lower than that in TH （61.71%）;supplemental water was the second largest source of nitrogen，accounting for 23.87% of the nitrogen input in TL，which was higher than that in TH （17.68%）.The phosphorus input in the system mainly came from feed，accounting for 75.93% of the phosphorus input in TL，lower than that in TH （80.26%）.Fertilizer was the second largest source of phosphorus in the system，accounting for 13.30% of total phosphorus input in TL，which was higher than that in TH （9.33%）.The removal of culture organisms，sediment deposition and drainage were the main ways of nitrogen output.The removal of culture organisms from TL accounted for 30.43% of the nitrogen output，which was lower than that of TH （35.9%）.The sediment deposition of TL accounted for 30.95% of the nitrogen output，which was higher than TH 27.35%.The drainage of TL accounted for 25.35% of the nitrogen output，which was higher than TH（21.17%）.Sediment deposition was the main way of the phosphorus output.The sediment of TL accounted for 51.16% of the phosphorus output，lower than sediment of TH 52.29%.The second part was the removal of cultured organisms，which accounted for 22.68% of the phosphorus output in TL，lower than that in TH （26.06%）.In nitrogen and phosphorus utilization，TL was lower than TH in high density group.

Key words Nitrogen and phosphorus budget;Tegillarca granosa;Penaeus vannamei;Composite cultures

20世紀90年代，由于對蝦病害暴發，全國對蝦養殖產業陷入困境，浙江地區率先發展了海水池塘蝦貝混養模式，取得了良好的經濟效益[1] 。此后，該模式在沿海地區得到了廣泛應用。經過多年發展，目前已發展了蝦貝、蝦蟹貝、魚蝦等多種混養模式。

在蝦貝池塘養殖系統中，氮、磷是水產養殖生物生長發育重要的營養元素，同時也是池塘物質循環的重要組成部分。目前國內外對于蝦貝混養模式池塘的氮磷收支的研究較為全面，如對蝦青蛤混養模式[2]、對蝦菲律賓蛤仔混養[3]、對蝦縊蟶混養[4]等。但關于養殖密度及泥蚶養殖過程中氮磷收支研究尚未見報道。因此，筆者通過對比不同養殖密度泥蚶、對蝦混養池塘氮磷收支情況，闡明氮磷元素在該模式下的收支情況，旨在為科學養殖和水產綠色養殖發展提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗設計 采用6個陸基海水池塘。各試驗池塘面積相同，約為550 m2，底部四周為環溝，深約80 cm，寬約100 cm;中央灘面用于泥蚶養殖。試驗期間保持水深60～80 cm（以灘面為基準），不定期換水。試驗開始前，池塘用漂白粉進行清塘。池塘進水后用漂白粉消毒，曝曬3～5 d去除余氯，撒尿素進行施肥。池塘采用納米管底充氧方式增氧。

共設2個處理，其中低密度組編號為TL，南美白對蝦放養數量為1×104尾，泥蚶苗種放養數量為1.8×104粒;高密度組編號為TH，南美白對蝦放養數量為2×104尾，泥蚶苗種放養數量為3.6×104 粒。每個處理各設3個重復。具體放養情況及苗種規格見表1。試驗用泥蚶苗種購自福建寧德，南美白對蝦蝦苗購自浙江寧波。

1.2 養殖管理 試驗期間每天投喂對蝦飼料2次，時間分別為07：00和16：00。試驗期間根據實際情況不定期換水，換水時測量池水和水源的總氮、總磷含量，并記錄換水量。池塘24 h不間斷充氣。

1.3 樣品采集及氮磷含量測定

池塘水樣采集：每個池塘設5個采樣點，四周各1個，中央1個。每30 d采集水樣2次。每個采樣點采集表層水樣1 L，混勻后測定總氮和總磷。

雨水樣品采集：在雨天將帶有刻度的容器置于無遮擋的室外空曠地，記錄降水量，并將所采集到的雨水帶回實驗室測定總氮、總磷含量。

底泥樣品采集：采用無擾動底泥采集器采集表層5 cm的底泥。

水樣測定方法：參照海洋監測規范（第4部分：海水分析，GB 17378.4—2007）中的過硫酸鉀氧化法測定總氮、總磷含量。

泥蚶、對蝦、飼料采用凱氏定氮法測定總氮含量，底泥經硝酸溶解后采用過硫酸鉀氧化法測定。泥蚶、對蝦、飼料總磷含量測定采用分光光度法（GB/T 6437—2002）。

1.4 數據處理

1.4.1 氮、磷收支公式。氮（磷）的輸入=放養生物的氮（磷）含量+投喂飼料的氮（磷）含量+大氣降水的氮（磷）含量+養殖水體的氮（磷）含量。氮（磷）的輸出=收獲生物的氮（磷）含量+底層沉積的氮（磷）含量+養殖水體的氮（磷）含量+排出水體的氮（磷）含量。在試驗中，由于池塘水體中浮游植物主要以硅藻和甲藻為主，所以生物固氮量未計算在內。試驗池塘四周均具排水溝，所以地表徑流帶入的氮、磷含量可以忽略。試驗池塘水體氨氮濃度較低，氮的揮發量也未作考慮。

1.4.2 氮、磷利用率計算公式。

系統氮、磷利用率是指養殖生物增重部分所含氮、磷占系統中氮、磷總輸入量的比例。計算公式：

（UE）X=[（Wh）X - （Ws）X]×[N（%）X或P（%）X]/（Nt或Pt）

（UE）t =∑（UE）X

式中，X表示對蝦或泥蚶;（UE）X表示氮或磷的利用率（%）;（Wh）X表示收獲時X的總物質重量;（Ws）X表示試驗開始時X的總物質重量;N（%）X或P（%）X表示X的1 g干重含氮或磷的百分比;Nt或Pt表示系統輸入的總氮或總磷的量;（UE）t表示總利用率（%）[2]。

1.4.3 處理方法。使用SPSS 19.0對測量結果進行（ANOVA）方差分析，以P<0.05作為差異顯著水平。

2 結果與分析

2.1 養殖生物生物量 試驗結束時統計養殖生物產量，結果見表2。從表2可以看出，收獲時TL組南美白對蝦體長、體重均顯著高于TH組。泥蚶在2種養殖模式殼長、體重差異不顯著。2種生物TH組總產量均高于TL組。

2.2 南美白對蝦飼料、肥料及養殖生物氮、磷含量

從表3、4可以看出，收獲時養殖生物氮、磷含量均有所增加。其中，南美白對蝦磷含量（干重）增幅明顯，由放養時的0.63%增加到收獲時的1.17%，其余則增加幅度較小。

2.3 氮、磷收支情況

2.3.1 氮、磷輸入。

試驗期間，不同處理養殖生態系統各部分氮、磷輸入量及比例見表5、6。從表5、6可以看出，系統中飼料是氮元素的最大來源;補充水（雨水、換水操作進入池塘的水）是氮元素的第二大來源;肥料也是氮元素的重要來源;對蝦苗種占系統氮、磷輸入總量的比例最小。

系統中磷元素的輸入主要來源于飼料和肥料，兩者合計占磷輸入總量的89.23%和89.59%;補充水也是磷輸入的重要來源。

2.3.2 氮、磷輸出。

試驗期間，不同處理組養殖系統各部分氮、磷輸出量和比例見表7、8。從表7和8可以看出，TL組中底層沉積占氮輸出總量的比例最大，達30.95%;收獲對蝦中含氮量占總輸出量的25.59%，是氮輸出的主要部分;收獲泥蚶占輸出總量比例最小。TH組各部分輸出氮占氮總輸出量的比例具有差異。TH組中收獲對蝦含氮量是氮輸出量的最大部分;底層沉積次之。

不同處理組中底層沉積是磷元素輸出量的最大部分，分別占磷輸出總量的51.16%和52.29%;收獲養殖（對蝦+泥蚶）生物中的含磷共計占總輸出的22.68%、26.06%，僅次于底層沉積的磷，且該部分磷輸出比例TL組低于TH組;水層積累的磷占總輸出磷的7.38%、9.83%，較試驗初期水層含磷比例有所升高。

2.3.3 不同處理組氮、磷的利用率比較。

試驗期間，各處理氮、磷利用率見表8。由表8可知，TH組氮利用率高于TL組氮利用率。此外，對蝦氮利用率高于泥蚶氮利用率。

TH組磷利用率稍高于TL組磷利用率，均高于TL組對蝦、泥蚶的磷利用率。從養殖品種來看，對蝦氮利用率高于磷利用率。

3 討論

3.1 不同密度氮、磷元素的輸入差異

研究表明，人工養殖生態系統中氮、磷的主要來源為飼料和肥料[2，5-6]，在不使用肥料的養殖模式中，飼料占比最大[3，7]。對蝦室內集約化養殖系統中，飼料輸入氮磷量分別占總輸入氮磷的93.70%和99.09%[8];在對蝦池塘圍隔養殖系統中，飼料和肥料輸入氮分別占總輸入氮的49.7%～54.5%和47.5%～50.1%[5];在蝦、蟹、貝三元混養系統中，餌料輸入氮磷量分別占總輸入氮磷的84.41%～89.75%和96.64%～98.35%[3];在對蝦、羅非魚混養系統中，飼料和水環境調節劑輸入氮磷量分別占總輸入氮磷的81.8%～91.9%和96.0%～98.7%[9] 。在該研究中，各處理組飼料和肥料輸入氮磷量占總輸入氮磷量的63.13%～67.50%和89.23%～89.59%，其中飼料和肥料磷的輸入量所占比例與上述研究相近，而氮的輸入量所占比例較小?？赡芤驗樵诖嗽囼炛袑ξr放養密度較小，投喂飼料量較小以及換水較頻繁造成的。

養殖生態系統中，氮輸入來源除飼料和肥料外，養殖生物苗種、降水、生物固氮以及補充水等也是氮、磷來源的主要方式。其中當水體存在大量藍藻時，通過生物固氮輸入的氮不可忽視[10];另外在缺氧環境下，反硝化作用導致的氮輸入也不可忽視[11]。該試驗中浮游植物以硅藻和甲藻為主，因此生物固氮作用可以被忽略。在半封閉養殖系統中，上述方式輸入氮量占氮總輸入量的45.35%[2];在池塘陸基圍隔試驗中，上述方式輸入氮量占總輸入量的8.47%～20.23%[12]。在該研究中，上述方式輸入氮量占氮總輸入量的36.87%～32.50%，高于其他學者的研究結果。主要原因是上述試驗過程中不換水，只補充蒸發水，納水輸入的氮量較小，而該試驗通過納水輸入的氮量較多。

3.2 不同養殖密度氮、磷元素的輸出差異

氮、磷元素主要支出項目為底層沉積。在工廠化對蝦養殖系統中，沉積物氮、磷含量分別占氮磷輸出總量的30.9%～43.9%和51.5%～62.0%[13];在池塘圍隔對蝦養殖系統中，對蝦單養組底層沉積氮磷量占氮磷總輸出的50.5%和80.0%;對蝦-羅非魚混養模式中底層沉積氮磷量占氮磷總輸出的28.1%～39.4%和72.3%～78.0%[9];泰國對蝦養殖池塘底層沉積氮磷量占氮磷總輸出的30.6%和83.7%;Thakur等[14]研究顯示池塘底泥氮、磷的沉積量占氮磷總輸出的52.8%和66.7%。該研究中氮磷的底層沉積占輸出總量的27.35%～30.95%和51.16%～52.29%，相比其他學者的研究結果，該試驗養殖系統底層沉積的氮磷總輸出比例較小。在藏維玲等[8]的研究中，由于增氧機和氣石的擾動作用，水中殘餌和排泄物難以沉淀，其廢水氮磷含量占總輸出量的53%以上。試驗中混養的泥蚶為底棲貝類，其生命活動促進了池塘底部水層的擾動，促進了沉積層與水層的物質交換。

在氮磷支出項目中，收獲養殖生物氮磷含量是氮磷總輸出量的重要組成部分。不同的養殖生物和養殖方式，收獲養殖生物方式輸出氮磷占氮磷總輸出量的比例差別較大。在蝦、貝混養系統中，收獲的蝦、貝氮含量占氮輸出總量達33.2%，蝦、貝磷含量占磷輸出總量的31.81%[2];在匙吻鱘混養系統中，捕獲魚含氮占總輸出的27.90%～56.47%，捕獲魚含磷占總輸出的35.06%～48.11%[15]，精養蝦池中，以收獲蝦形式輸出的氮、磷占氮磷總輸出量的29.46%～40.46%和12.64%～17.41%[16]。試驗中，養殖生物氮、磷輸出分別占氮磷總輸出量的30.43%～35.90%和22.68%～26.06%。該比例可以反映養殖系統的養殖效果，比例的大小與管理技術水平、苗種品種、質量密切相關。

通常滲漏也被認為是營養物質流失的途徑之一。含沙量高的海岸區域每日滲漏可達5 cm[17];淡水魚養殖池塘日滲漏約為0.78 cm[18]。

3.3 不同養殖密度氮、磷利用率差異

在水產養殖生產中，生產成本直接關系到經濟效益，提高飼料的利用率不僅可以減少成本，更能減少水產養殖業帶來的環境污染。氮、磷利用率受養殖模式、養殖品種、養殖密度等因素的影響。目前，養殖系統中氮、磷利用率普遍較低。研究顯示，氮利用率通常在20%～47%，而磷利用率相對更低，只有8%～24%[9，19-20]。歐洲鮭魚養殖過程中，飼料中的氮僅有20%用于魚體生長[21];羅非魚精養池塘中，氮、磷利用率分別為18.0%～21.0%和16.0%～18.0%[22]。在該研究中，氮的利用率為24.52%～28.11%，磷的利用率為17.37%～18.77%，與已有報道基本一致。

養殖生物的混養可以有效提高氮、磷利用率。研究顯示，蝦、蟹混養系統中氮、磷利用率顯著高于蟹單養系統[10]。南美白對蝦、青蛤和菊花心江蘺的三元混養系統中氮、磷利用率比單養組分別提高了1.7%～13.%和2.3%～10%[2]。此外，養殖生物的放養密度也會對氮磷利用率產生影響。在工廠化對蝦養殖中，300和600個/m3處理之間氮磷利用率無差異，而與1 200、1 800個/m3間差異顯著，表現出隨養殖密度的增加而降低的趨勢[13]。

4 結論

在不同處理中，飼料是池塘氮、磷輸入的主要來源，補充水也是重要的來源之一。底層沉積和養殖生物移出是氮、磷的主要輸出方式。TH的氮、磷利用率高于TL，且TH的氮、磷沉積和排出量低于TL。因此，適當提高養殖密度有利于提高養殖生物的氮、磷利用率，減少環境污染。

參考文獻

[1]

林志華，尤仲杰.浙江灘涂貝類養殖高產技術模式[J].海洋科學，2005，29（8）：95-99.

[2] 常杰，田相利，董雙林，等.對蝦、青蛤和江蘺混養系統氮磷收支的實驗研究[J].中國海洋大學學報（自然科學版），2006，36（S1）：33-39.

[3] 張凱，田相利，董雙林，等.三疣梭子蟹、凡納濱對蝦和菲律賓蛤仔混養系統氮磷收支的研究[J].中國海洋大學學報（自然科學版），2015，45（2）：44-53.

[4] 趙艷飛，鐘聲平，王賢豐，等.擬穴青蟹、斑節對蝦和縊蟶不同混養系統氮、磷收支的研究[J].水產科學，2021，40（4）：483-491.

[5] 齊振雄，李德尚，張曼平，等.對蝦養殖池塘氮磷收支的實驗研究[J].水產學報，1998，22（2）：124-128.

[6] 高杉，吳立新，姜志強，等.牙鲆和貝類混養池塘中氮、磷收支的研究[J].大連海洋大學學報，2011，26（3）：203-208.

[7] 劉梅，原居林，倪蒙，等.大口黑鱸（Micropterus salmoides）不同養殖模式氮磷收支及養殖效果研究[J].海洋與湖沼，2021，52（3）：718-728.

[8] 臧維玲，侯文杰，戴習林，等.室內集約化養蝦池以低頻率運轉水處理系統調控水質效果及氮磷收支[J].水產學報，2013，37（11）：1670-1678.

[9] 李卓佳，虞為，朱長波，等.對蝦單養和對蝦-羅非魚混養試驗圍隔氮磷收支的研究[J].安全與環境學報，2012，12（4）：50-55.

[10] HOWARTH R W，MARINO R，LANE J，et al.Nitrogen fixation in freshwater，estuarine and marine ecosystems.1.Rates and importance[J].Limnology and oceanography，1988，33：669-687.

[11] BRIGGS M S P.A nutrient budgets of some intensive marine shrimp culture ponds in Thailand[J].Aquaculture and fisheries manageering，1994，25：789-811.

[12] 董佳，田相利，董雙林，等.三疣梭子蟹和凡納濱對蝦混養系統的氮磷收支的研究[J].中國海洋大學學報（自然科學版），2013，43（12）：16-24.

[13] 李玉全，李健，王清印，等.養殖密度對工廠化對蝦養殖池氮磷收支的影響[J].中國水產科學，2007，14（6）：926-931.

[14] THAKUR D P，LIN C K.Water quality and nutrient budget in closed shrimp （Penaeus monodon） culture systems[J].Aquaculture engineering，2003，27（3）：159-176.

[15]

陳建武.匙吻鱘（Polydon spathula）混養塘的氮磷收支研究[D].武漢：華中農業大學，2012.

[16] 李金亮，陳雪芬，賴秋明，等.凡納濱對蝦高位池養殖氮、磷收支研究及養殖效果分析[J].南方水產，2010，6（5）：13-20.

[17] DANIELS H V，BOYD C E.Chemical budgets for polyethylene-lined，Brackishwater ponds[J].Journal of the world acquaculture society，1994，20（2）：53-60.

[18] BOYD C E.Chemical budgets for channel catfish ponds[J].Transactions of the American fisheries society，1985，114（2）：291-298.

[19] 高攀，蔣明，趙宇江，等.主養草魚池塘水質指標的變化規律和氮磷收支[J].云南農業大學學報，2009，24（1）：71-77.

[20] 戴修贏，蔡春芳，徐升寶，等.餌料結構對河蟹養殖池塘氮、磷收支和污染強度的影響[J].水生態學雜志，2010，31（3）：52-56.

[21] OSENTHAL H，BRADBURG N B.International aquaculture：Trends and perspective[M].Ghent （Belgium）：European Aquaculture Society Special Publication，1995.

[22] GREEN B W，BOYD C E.Chemical budgets for organically fertilized fish ponds in the dry tropics[J].Journal of the world aquaculture society，1995，26（3）：284-296.