藕鳖共作对水环境和藕鳖生长性能的影响

王 芬，程云生，侯冠军，季索菲，宋光同，李 虎，张 晔，吴育春，李正荣，朱成骏，李 杰，蒋业林

（1安徽省农业科学院水产研究所，合肥230031；2安徽省鳖类养殖工程技术研究中心，安徽蚌埠233701；3水产增养殖安徽省重点实验室，合肥230031；4马鞍山春盛生态农业有限公司，安徽马鞍山243000；5安徽黑神生态农业有限公司，安徽芜湖241000；6安徽硕然生态农业科技有限公司，合肥231151）

0 引言

中华鳖(Pelodiscus sinensis)属爬行纲(Repitlia)龟鳖目(Testudinata)鳖科(Tironychidae)，俗称甲鱼、团鱼、王八等。因其重要的经济和营养价值，深受养殖户和消费者青睐，养殖产量逐年上升。2018年，国内总产量约31.91万t，相比较于2008年增长了56.31%[1-2]。中华鳖饲料中蛋白质含量一般高于43%，90%被中华鳖消化吸收和新陈代谢，约76%被吸收的氮用于新陈代谢或排出体外[3]。外塘养殖废水的排放易造成周围水域富营养化，该问题是中华鳖养殖的瓶颈之一[4]。

农业-水产复合生产体系(integrated agriaquaculture system，IAAS)是农业可持续发展的主要方向之一[5]，其生态环境效应良好，生产的绿色食品能满足市场对食品安全的要求，市场需求大。莲藕(Nelumbo nucifera)是国内水生蔬菜中栽培面积最大的作物，全国栽培面积达40万hm2[6]。将莲藕和中华鳖综合种养是目前新型的农业-水产复合生产模式之一。莲藕能够有效吸收利用中华鳖残饵和粪便产生的氨氮和有机物，解决养殖废水对周边水体的富营养化问题。藕鳖共作亦会提高两者的营养价值。藕鳖共作生产的鳖为“仿生态鳖”，其水分、蛋白质含量和鲜味氨基酸都显著高于温室鳖。相同性别仿生态鳖的饱和脂肪酸总量(∑SFA)、多不饱和脂肪酸(∑PUFA)、二十碳五烯酸(EPA)，二十二碳六烯酸(DHA)含量都显著高于温室鳖[7]。

浮游动植物是复合生产体系中不可缺少的组成部分，其种类组成和生物量被认为是水质优劣的指示。系统中的浮游植物、浮游动物及底栖动物的数量相较于单作系统均有所增加[8]。汪金平等[9]研究发现在稻鸭共生系统中，水生生物群落优势种的优势度减弱，次优势种优势度增加，Shannon-Weiner多样性指数增加，类群关系趋向平衡和稳定。

水质是中华鳖养殖和莲藕种植的生产参数，养殖性能直接关系种养殖户的经济效益。笔者以鳖单作、藕鳖共作和藕单作模式为研究对象，通过比较分析3种模式中水体的理化指标、浮游动植物的种类和数量以及中华鳖和莲藕的生长性能，研究藕鳖共作模式对水体的净化作用和对产量的提升作用，旨在为其他农业-水产复合生产模式提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

莲藕品种为‘太空莲6号’，2019年5月17日栽种，2019年6月12日施有机肥，每口塘20 kg。中华鳖为自繁自育的长江品系，均重150.6 g，放养密度为1只/m2。

放入幼鳖后每天13:00—14:00投喂1次饲料，投喂量为鳖体质量的0.5%～1.0%，具体情况视吃食情况而定，以在0.5 h内吃完为宜。

1.2 试验设计

试验于安徽省马鞍山春盛生态园内开展。设计莲藕单作组（莲藕种植面积为50%）、藕鳖共作组（莲藕种植面积为50%）和鳖单作组3种模式，每种模式设置3个平行试验。每个塘口400 m2(40 m×10 m)，水深0.9 m，底部淤泥0.3 m。每个塘口进排水口各1个。

1.3 数据采集

采样选择在2019年6—10月的上午9:00—11:00进行。

1.3.1 浮游生物定量采集 采用1 L采水器对浮游植物定量采样，经25号浮游生物网过滤后，用鲁哥氏液和福尔马林溶液现场固定，待实验室内置于显微镜下，进行定性定量分析。

1.3.2 底栖动物定量采集 采用1/16 m2彼得生采泥器定量采集底泥，捡出底栖动物放入广口瓶中，95%酒精现场固定，待定性定量分析。

1.3.3 水样定量采集 采用1 L采水器定量采集水样，室内测定各月不同池塘的氨氮(AN)、亚硝酸盐(NO2--N)及化学耗氧量(COD)等水质指标。

1.4 测试方法

水体溶解氧和pH采用便携式水质检测仪进行测定，氨氮采用纳氏试剂分光光度法测定[10]，亚硝酸盐氮采用萘乙二胺分光光度法测定[11]，化学需氧量(COD)采用酸性高锰酸钾法测定[12]。

将水样在室内浓缩至30～50 mL，显微镜下参照《中国淡水生物图谱》、《水生生物学》，用浮游生物计数框定量测定浮游动植物密度和种类[13-14]。

1.5 数据分析

采用Excel对数据进行整理和图表绘制，用SPSS 22.0进行显著性分析。多样性分析采用香农-威纳(Shannon-Wiener)指数H′表示。

式中，Pi为第i种个体数占个体总数的比例，ni为物种i的个体数，N为个体总数，S为物种总数，fi为第i种物种出现的频率，默认为1。本研究中把优势度Y＞0.1的种类定为优势种，0.01＜Y＜0.1的种类定为常见种[15]。

1.6 生长性能分析

幼鳖的生长参数计算方法如式(4)～(6)所示。

式中，FCR(feed conversion rate)和SGR(specific growth rate)分别为饲料转化率、特定生长率；N0和Nt表示幼鳖的起始和最终数量；Wt和W0是幼鳖起始和最终的平均质量，本研究中幼鳖质量为150.6 g；t是饲养天数，为111天；Df是饲料干重。为不打扰稚幼鳖，仅在放养和收获时称重。

2 结果与分析

2.1 水质

水体中pH 7.1～8.6，溶解氧含量在5.0之上。试验期间亚硝酸含量较低，有些池塘水体的亚硝酸盐浓度低于萘乙二胺分光光度法的检测下限。造成这种现象的主要原因是中华鳖的摄食及运动等促进了水体的上下交换，促使水体表面过多的溶氧向底层渗透和扩散，使池底淤泥及养殖水体不易缺氧，亚硝酸氮被氧化为硝酸氮等，含量较低[16]。

图1、图2分别是鳖单作、藕鳖共作和莲藕单作3种模式水体的氨氮浓度和COD浓度。在试验起始阶段（6月）施加有机肥，造成3种模式中氨氮和COD含量较高。7—10月3种模式的氨氮浓度范围分别为0.302～1.256、0.282～0.744 和 0.213～0.674 mg/L。季节性差异明显，6月、7月和10月各试验塘无显著性差异(P＞0.05)；8月藕鳖共作和莲藕单作无显著性差异(P＞0.05)，与鳖单作差异性显著(P＜0.05)。藕鳖共作水体中的氨氮含量平均值为0.744 mg/L，比鳖单作水体氨氮含量低40.76%。7—10月COD含量在6.443～10.580、6.973～8.624、4.916～6.911 mg/L范围内，季节性变化明显，其趋势和氨氮含量趋势一致。9月含量最高，且3种模式含量有显著性差异(P＜0.05)。10月水温下降，中华鳖活动及摄食减少，池塘底泥的吸附沉淀作用大于扩散作用，使得水体中有机物含量减少[17]。

图1 不同养殖模式水体氨氮浓度变化

图2 不同养殖模式水体COD浓度变化

2.2 浮游植物和浮游动物的对比

调查期间，在3种模式中，共检测到浮游植物7门161种，其中绿藻70种、蓝藻28种、硅藻18种、裸藻36种、黄藻4种、甲藻2种、金藻3种，分别占总种数的43.48%、17.40%、11.18%、22.36%、2.48%、1.24%和1.86%。多于宋庆洋[15]、曾宪磊[18]报道的稻虾共生、稻蟹共生中的浮游藻类数量。在鳖单作水体中检测到106种，藕鳖共作检测到98种，藕单作检测到99种。如表1所示，各月份中，绿藻的种类和数量最多；其次为蓝藻；甲藻和金藻种类数量最少，6月在各试验塘中均未检测到。绿藻门的主要优势种群为单生卵囊藻，蓝藻门的主要优势种群为铜绿微囊藻。

表1 3种模式中浮游植物优势种的组成

对浮游植物而言，生物量增加会导致多样性的下降，这种现象在富营养化水体中较为明显[19,23]。10月铜绿微囊藻生物量增加，鳖单作和藕鳖共作中优势度分别为0.353和0.426，相对于9月生物多样性明显降低，优势种群以蓝藻中的铜绿微囊藻为主，该藻是淡水水产养殖中常见的有害藻类之一[20]，尤其是夏季高温季节易取代绿藻成为优势种[21]。但是在温度较高的7—9月铜绿微囊藻不是优势种群，而在10月成为优势种群。这种反常现象主要是由于7—9月为荷花盛开期，荷花分泌物对其有抑制作用，10月荷花停止开放，抑制作用减弱[22]。

调查期间，检测到浮游动物4门115种，其中原生动物58种、轮虫47种、枝角类6种、桡足类4种，分别占浮游动物种数的50.43%、40.87%、5.22%和3.48%。在鳖单作、藕鳖共作和藕单作水体中分别检测到浮游动物66、64和68种。如表2所示，优势种群为原生动物、轮虫和桡足类。枝角类仅在6月和9月检测到，且数量极少，在45～156 ind/L范围内。原生动物的优势种群有土生游仆虫、针棘刺胞虫等。土生游仆虫在各种模式均能检测到，且其优势度极高，最高达0.623。轮虫的优势种群有长多肢轮虫、曲腿龟甲轮虫。桡足类的优势种群为无节幼体。

表2 3种模式浮游动物总种类、优势种群（优势度）及香农指数

Shannon-Weiner指数H′值的大小反映物种的丰富状况，其数值越高，浮游生物群落结构越复杂，在2～3范围内表示物种丰富[23-24]。3种模式浮游植物群落多样性指数分别为 3.230～4.485、2.827～4.508 和 3.230～4.575，浮游动物多样性指数分别为2.990～3.972、2.329～3.821和3.107～4.718。数值均在3以上，表明3种模式的生物群落结构都较为复杂。另外，3种模式的浮游藻类多样性指数平均值均大于原生动物的值，说明3种模式水体的群落结构和稳定性较好。试验期间，3种模式的浮游动植物总种类和多样性指数均无显著性差异(P＞0.05)，但是优势种群却有明显差异(P＜0.05)，藕鳖共作模式浮游植物的优势种群属绿藻、硅藻、蓝藻和裸藻门，这与Nayak[25]报道的稻鱼、稻鸭、稻鸭鱼综合种养系统中的优势种群一致。而鳖单作水体的优势种群为绿藻、蓝藻，且绿藻优势度极高，单生卵囊藻和不定微囊藻的优势度最高达0.45和0.42。说明藕鳖共作模式丰富了优势种群的组成，水体稳定性增强。

2.3 中华鳖和莲藕的生长性能

从表3可以看出，相对于鳖单作，藕鳖共生模式中鳖的成活率和特定生长率高达90%和1.290%，分别提高23.29%和1.59%；饲料转化率为1.42，比鳖单作低17.92%。相对于藕单作，藕鳖共作模式中的莲蓬数量比藕单作提高7.23%，百粒莲子质量提高9.76%，藕鳖共作的花期比藕单作花期长2周。

表3 中华鳖和莲藕的生长性能

3 结论

（1）7—10月，3种模式的氨氮含量分别为0.302～1.256、0.282～0.744和0.213～0.674 mg/L，化学需氧量分别为6.443～10.580、6.973～8.624、4.916～6.911 mg/L，对中华鳖的生长无影响。8月是莲藕生长旺盛期，消耗大量氮和有机物，藕鳖共作模式水体中的氨氮和化学需氧量相比较于鳖单作显著性降低。

（2）3种模式的浮游动植物种类数量和Shannon-Wiener指数呈先上升后下降的趋势，无显著性差异(P＞0.05)。藕鳖共作水体中浮游植物较为丰富，优势种群属绿藻、蓝藻、黄藻、裸藻和硅藻，而鳖单作模式和藕单作模式的优势种群均归属于绿藻、蓝藻和硅藻。

（3）藕鳖共作能提高中华鳖和莲藕的生长性能。

4 讨论

4.1 水体理化环境

氨氮在水体以离子态铵(NH4+-N)和非离子态氨(NH3-N)形式存在，NH4+-N对水生动物无毒害作用，且可被植物吸收利用，而NH3-N则会影响水生动物的生长和免疫功能。夏季温度较高时，排放的总氨氮中约有2.0%为非离子态氮[26]，3种模式的总氨氮含量分别为0.302～1.256、0.282～0.744和0.213～0.674 mg/L，在此范围内，中华鳖的生长和非特异性免疫功能不会受到显著抑制作用[27]。氨氮是中华鳖新陈代谢的产物，在鳖单作模式中，饲料中仅有20.4%的氮被鳖利用，其余的蛋白质经新陈代谢后以氨氮形式排入水体，而在藕鳖共作系统中，排放的氮被莲藕吸收利用[26,28-29]。8月马鞍山温度在23～37℃之间，天气以晴朗为主，中华鳖进食量增加，氨氮的排放量亦随之增加，而8月亦是荷花、莲子生长的旺盛时期，对氮的需求较大，故藕鳖共作水体中的氮显著低于鳖单作水体中的氨氮。据Feng[30]报道，在水稻对氮需求量大的拔节、抽穗和灌浆时期，稻鱼共作模式中水体的氮含量显著低于鱼单作中的氮含量。

4.2 浮游动植物的动态变化

浮游动植物是水体中主要组成之一，其群落特征是水质营养水平的重要标志，是评定水质的生物监测指标之一。牛英豪[31]报道的由空心菜和水芹菜组成的生物浮床与中华鳖共生的模式中，水体中浮游植物群落组成由绿藻-蓝藻型转向绿藻-硅藻型，意味着水质逐渐变好。在藕鳖共作模式的优势种群属绿藻、蓝藻、黄藻、裸藻和硅藻，而鳖单作模式和藕单作模式的优势种群均归属于绿藻、蓝藻和硅藻，说明藕鳖共作的水质较单一模式的水质好。但是在共作模式中，浮游动植物的生物多样性并没有显著性提高，初步推测由于中华鳖不吃食浮游动植物，对其影响不大。接下来将会持续监测3种模式中的浮游动植物的种类和数量，研究藕鳖共作对浮游动植物的群落演替规律的影响。

4.3 中华鳖和莲藕的生长性能

藕鳖共作模式中，中华鳖生长性能、莲蓬百粒莲子重均有所提高，这与稻鳖、稻虾等综合种养模式结果是一致的。中华鳖胆小怕惊，莲藕能够为中华鳖提供良好的隐蔽场所，减少了撕咬而引起的伤亡，成活率提高。除藕鳖共作水质好外，莲藕的种植能够降低水温和光密度，这对夏季中华鳖的生长较为有益。中华鳖粪便氮含量较高，能够持续为莲藕提供生长所需的氮肥。另中华鳖能够疏松土壤，增加土壤含氧量，促进矿化作用，增加莲藕所需养分，故在藕鳖共作中，中华鳖和莲藕的生长性能均有所提高。