二氧化氯对池塘水质和浮游生物群落结构的短期影响

董加沙,何绪刚,3,邓　闵,覃　雅,刘全圣,陈　荣

(1.华中农业大学水产学院，武汉　430070

2.淡水水产健康养殖湖北省协同创新中心，武汉　430070

3.池塘健康养殖湖北省工程实验室，武汉　430070)



二氧化氯对池塘水质和浮游生物群落结构的短期影响

董加沙1,2,何绪刚1,2,3,邓闵1,2,覃雅1,刘全圣1,陈荣1

(1.华中农业大学水产学院，武汉430070

2.淡水水产健康养殖湖北省协同创新中心，武汉430070

3.池塘健康养殖湖北省工程实验室，武汉430070)

摘要：监测了公安县崇湖渔场3口草鱼主养池塘施用浓度为0.375 g/m3的二氧化氯后池塘水质理化指标及浮游生物群落结构短期变化，以分析二氧化氯对池塘水环境质量的影响。结果显示，用药后水体溶解氧显著下降，亚硝态氮、活性磷和总磷降低。然而pH值显著升高，硝态氮、铵态氮和总氮也有所升高。施用二氧化氯前浮游植物共检出6门44属79种，浮游动物36属43种；用药后共检出浮游植物7门52属109种，浮游动物44属69种，用药后浮游植物消失4属12种，新增加12属42种，用药前未见金藻门种类，用药后出现分歧锥囊藻(Dinobryon divergens)。用药后原生动物消失6属7种，新出现16属24种；轮虫消失3种，增加8种；枝角类种类无变化；桡足类新增4种成体，但用药前后优势种无变化。结果表明，施用二氧化氯短期内增加了水体氨氮毒性，并导致浮游动物的种类、密度和生物量显著增加，进而导致浮游植物生物量显著下降、小型化藻类增多、优势种显著变化。建议在养殖期间慎用二氧化氯。

关键词：二氧化氯；池塘水质；浮游植物；浮游动物；群落结构

池塘养殖是我国淡水渔业最主要的养殖形式[1]，池塘水环境质量是影响池塘养殖成败的关键因素之一。二氧化氯通过酸活化可产生少量Cl2、O2、HClO，从而发挥消毒杀菌功效[2-4]，因此，在养殖过程中常使用二氧化氯来消毒水体或杀灭水体病原微生物；但有关二氧化氯对养殖池塘水质及浮游生物群落结构等水环境质量的影响鲜有报道。浮游植物是水体初级生产者，与水体氧气供给、氮素消除、pH值波动等密切相关；浮游动物会直接影响浮游植物种类和数量[5]。本试验监测分析施用二氧化氯后池塘水质和浮游生物群落结构短期变化，以期探讨施用二氧化氯对池塘水环境质量的影响，为规范使用二氧化氯提供参考。

1材料与方法

1.1试验用药

二氧化氯(有效浓度8%)为武汉兴旺生物技术发展有限公司生产，白色粉质型。

1.2试验池塘

在湖北省公安县崇湖渔场华中农业大学实验基地选取3口面积均为4亩、相邻的草鱼主养池塘(分别为12#、13#和14#池塘)为试验池塘，平均水深2 m，均架设水面覆盖率为7.5%的水蕹菜浮床，放养量基本一致(表1)，试验期间3口池塘养殖管理均相同。

表1　池塘放养种类和重量

1.3试验采样与分析

本实验在鱼类主要生长期(6—10月中旬)开展，试验期间均为晴天，三个池塘的水温维持在31.0～33.1 ℃。在上午8∶00-10∶00泼洒二氧化氯，同时间点采集水质和浮游生物样品，每立方米水体施用量为0.375 g。用药前1天进行第1次采样，记为第 0 d，并以此作为对照点，根据参考文献[6-7]的方法，用药24 h后连续5 d采集样品，分别记为第2、3、4、5、6天。每口池塘设2个采样点，位于池塘对角线的两个三等分点处。

1.4数据处理

用SPSS19.0进行理化数据的处理，对于浮游植物和浮游动物差异性用单因素方差分析，差异显著水平为P<0.05，差异极显著水平为P<0.01，并用GraphPad Prism 5.0作图。

2结果与分析

2.1水体理化指标

DO在用药前的含量为1.67 mg/L，施药后第2天显著下降(P<0.01)至1.21 mg/L，从第3天开始回升，逐渐恢复到用药前的水平(图1，A)。pH值则一直维持较高的状态，用药前的pH为7.75，在第2天出现最高值(P<0.01)是7.89，从第3天开始略下降，但是实验最后三个池塘的pH值显著高于(P<0.05)用药前水平(图1，B)。

图1　池塘水体溶氧和pH值的变化

施用二氧化氯后，NO3--N先上升(第2天)之后下降，并稍高于用药前水平(图2，A)；NH4+-N出现下降趋势，第3天浓度低于用药前水平，之后逐渐回升并略高于施药前水平(图2，B)；NO2--N总体呈下降趋势，但降幅较小(图2，C)；TN先显著上升(第2天)(P<0.05)，再迅速下降到用药前水平(第3天)，之后又逐渐上升，第6天时浓度显著高于用药前水平(P<0.01)(图2，D)；PO43--P先上升后下降，第3天下降到最低后回升到原来的水平(图2，E)。TP呈下降的趋势，最后低于用药前的水平(图2，F)。

图2　池塘氮、磷含量的变化

2.2浮游植物

2.2.1浮游植物种类的变化

浮游植物在施药前共检出6门44属79种，用药后共检出7门52属109种；用药后消失12种，新增42种，其中绿藻门、硅藻门、裸藻门和蓝藻门种类变化较大。用药后，绿藻门消失2属6种、新增4属12种，硅藻门消失1属2种、新增2属5种，裸藻门消失2种、新增1属15种，蓝藻门消失1属2种、新增5属7种，甲藻新增2属2种(表2)。用药前未见金藻门种类，但用药后出现了分歧锥囊藻(Dinobryondivergens)。

表2　浮游植物各门种类数量变化

图3　池塘浮游植物密度变化

2.2.2浮游植物密度与生物量变化

浮游植物的总密度与生物量呈现先下降后升高的趋势(图3，A；图4，A)，密度在第3、4天显著低于用药前(P<0.05)，生物量则在第2、4、6天显著低于用药前的水平(P<0.05)。蓝藻门的密度在试验前后无显著性变化(P>0.05)(图3，B)，但是生物量在用药后显著性下降(P<0.05)(图4，B)。裸藻门、甲藻门的密度和生物量没有显著性变化(图3，C、E；图4，C、E)。隐藻门的密度和生物量变化一致，都是在4、6天显著低于(P<0.05)用药前的水平(图3，D；图4，D)。硅藻门(图3，F；图4，F)和绿藻门(图3，H；图4，H)的密度和生物量总体呈下降的趋势，密度在第3、4、6天低于用药前(P<0.05)的水平，生物量则在第4、6天显著性下降(P<0.05)。金藻门只在第3、4、5天出现(图3，G；图4，G)。

图4　池塘浮游植物生物量变化

2.3原生动物

2.3.1原生动物

原生动物用药前共检出19属25种，用药后共检出29属42种，用药后消失了6属7种，新出现了16属24种。用药前的优势种是栉毛虫(Didinium)、大弹跳虫(Halteriagrandinella)、淡水筒壳虫(Intinnidiumfluviatile)和腔裸口虫(Holophryaatra)，施药后优势种演变为栉毛虫、大弹跳虫、腔裸口虫、膜袋虫(Cyclidium)和绿急游虫(Strombidiumviride)。原生动物的密度和生物量在用药后呈显著性上升的趋势(P<0.05)，生物量在第3天下降并与用药前的水平持平，然后继续升高(图5)。

图5　原生动物密度和生物量的变化

2.3.2轮虫

轮虫在用药前共检出11属12种，施药后检出15属17种，消失3种，增加8种。用药前后的优势种均为暗小异尾轮虫(Trichocercapusilla)和针簇多肢轮虫(Polyarthratrigla)。用药后原生动物的密度先上升后下降的趋势(图6，A)，但是总体上高于用药前的水平，在第3、4、5、6天显著高于用药前(P<0.05)；轮虫的生物量呈上升趋势(图6，B)，并显著高于用药前(P<0.05)。

图6　轮虫密度和生物量的变化

2.3.3甲壳类动物

枝角类在用药前后检出2属2种，分别是长肢秀体溞(Diaphanosomaleuchtenbergianum)和长额象鼻溞(Bosminalongirostris)，优势种为长肢秀体溞。枝角类的密度和生物量在第2天下降到最低，第3天达到最高值，并且用药后显著高于用药前的水平(P<0.05)(图7，A、B)。

图7　枝角类和桡足类密度、生物量的变化

桡足类在用药前发现无节幼体(Copepodid)、桡足幼体(Copepodid)、广布中剑水蚤(Mesocyclopsleuckarti)、近邻拟剑水蚤(Paracyclopsaffinis)共4种，用药后增加了4种分别是中华在腹水蚤(Limnoithonasinensis)、大同长腹剑水蚤(Oithonasimilis)、模式有爪猛水蚤(Onychocamptusmohammed)和汤匙华哲水蚤(Sinocalanusdorii)共8种。用药后桡足类的种类增加，密度呈现下上升后下降的变化(图7，C)，生物量则逐渐增加，并且第5天显著高于(P<0.01)用药前，第6天回复到原来的水平(图7，D)。

3讨论

3.1二氧化氯对养殖池塘水质理化指标的短期影响

3.2二氧化氯对浮游动植物群落结构的影响

本研究结果显示，施用二氧化氯后浮游植物和浮游动物的种类、密度和生物量均发生大幅度变化，浮游动植物优势种明显改变，小型化浮游植物种类增多，桡足类成体增多。二氧化氯对隐藻、硅藻和绿藻有较强的杀灭作用[6]，是造成隐藻、硅藻和绿藻等优势种类密度和生物量显著下降的主要原因；其次，浮游动物密度和生物量的显著增加，加大了其对浮游植物的牧食压力，进一步导致浮游植物生物量下降、小型化种类增多；浮游动物数量和种类数上升，与在二氧化氯刺激和溶氧降低双重作用下，鱼类食欲显著减退，进而造成鱼类对浮游动物牧食压力下降密不可分；其次，二氧化氯通过活化释放原子氧氧化分解微生物蛋白质中的氨基酸实现消毒杀菌作用[2-3]，而对浮游动物的杀灭作用有限。甲壳类浮游动物具有的坚硬体表结构，在一定程度上抵御了二氧化氯分子穿透其体壁进入体内，从而大大减弱了二氧化氯的毒害作用。因此，较低剂量的二氧化氯难以有效杀死甲壳类等浮游动物[11]。

施用二氧化氯引起浮游生物群落结构及数量剧烈波动，不利于池塘水环境的稳定。因此，在鱼类旺盛生长季节，应谨慎使用二氧化氯，尽量少用或不用。

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(责任编辑：邓薇)

Short-term effects of chlorine dioxide on water quality and community structure of plankton in freshwater aquaculture ponds

DONG Jia-sha1,2,HE Xu-gang1,2,3,DENG Min1,2,QIN Ya1,LIU Quan-sheng1,CHEN Rong1

(1.CollegeofFisheries,HuazhongAgriculturalUniversity，Wuhan，Hubei430070，China;2.FreshwaterAquacultureCollaborativeInnovationCenterofHubeiProvince，Wuhan，Hubei430070，China;3.HubeiProvincialEngineeringLaboratoryforPondAquaculture,Wuhan,Hubei430070,China)

Abstract：The short-term effects of chlorine dioxide (common dosage,0.0375g/m3) on phytoplankton community structures and water quality parameters were evaluated in three ponds with grass carp (Ctenopharyngodon idellus) as dominant species in Chonghu Lake (Gong’an,Hubei).The results showed that chlorine dioxide could redule dissolved oxygen significantly,as well as nitrite nitrogen,phosphorus and total phosphorus.Whereas pH increased significantly,nitrate nitrogen,ammonium nitrogen and total nitrogen also increased.There were 6 phyla 44 genera 79 species of phytoplankton,36 genera 43 species of zooplankton before the application of chlorine dioxide;after the application,there were 7 phyla 52 genera and 109 species of phytoplankton,44 genera 69 species of zooplankton.4 genera 12 species disappeared,while 12 genera 42 species appeared after the application of chlorine dioxide.Dinobryon divergens was found in the experiment.There were 6 genera 7 species of protozoa disappeared,16 genera 24 species of protozoa appeared;3 species of rotifer disappeared,8 species of rotifer appeared after the application of chlorine dioxide.Cladocera species had no change and genera 4 species of Copepoda appeared.The results showed that the application of chlorine dioxide in pond might be leading to toxicity of ammonia nitrogen easily in short time.The results suggested that chlorine dioxide should be used with caution.

Key words：chlorine dioxide;pond water quality;zooplankton;phytoplankton;community structure

中图分类号：S965.89

文献标识码：A

文章编号：1000-6907-(2016)02-0074-08

作者简介：第一董加沙(1988-)，女，硕士研究生，研究方向为养殖水域环境。E-mail：791799241@qq.com通讯作者：何绪刚。E-mail：xgh@mail.hzau.edu.cn

收稿日期：2015-03-15；

修订日期：2016-01-19

资助项目：公益性行业(农业)科研专项经费(201203083)；现代农业产业技术体系建设专项资金(nycytx-46)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2662015PY119)