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摘要：【目的】探究培養基投放对池塘表层底泥磷形态及底栖饵料生物培育效果的影响，为新型培养基在池塘生态健康养殖中的推广应用提供参考依据。【方法】在池塘中按不同比例[4.50×103（处理1）、1.35×104（处理2）、6.75×104（处理3）kg/ha]投放培养基，以不投放培养基为对照，每处理设2个平衡。分别于春、夏、秋三季，每季度采集池塘表层底泥两次，测定不同磷形态含量；每月采集底栖饵料生物一次，统计其生物量。【结果】投放培养基后，池塘底栖水蚯蚓的数量密度随培养基投放比例的增加而增加，而摇蚊幼虫的生物量表现为：处理2（12.82 g/m2）>处理1（10.77 g/m2）>处理3（10.02 g/m2）>对照（8.19 g/m2），其中处理1、2、3分别比对照高20.85%、43.90%和12.50%。池塘表层底泥中总磷（TP）、无机磷（IP）、钙结合态磷（Ca-P）、铝吸附态磷和（Al-P）及弱吸附态磷（Labile-P）含量均表现为：处理3>处理2>处理1>对照，即与培养基投放量呈正相关；各培养基投放处理组Labile-P含量的季节变化表现为：秋季>春季>夏季，Fe-P、Al-P和Ca-P含量的季节变化表现为：春季>夏季>秋季。Labile-P与Fe-P的平均含量分别高出对照27.00%和31.00%左右。【结论】在池塘中投放培养基可有效提高底栖饵料生物的生物量，其对池塘表层底泥不同磷形态的贡献主要表现为增加Labile-P和Fe-P的含量，尤其是Fe-P的增加有利于摇蚊幼虫培育，更好地为虾蟹类池塘养殖提供天然饵料。
关键词： 池塘；培养基；磷形态；季节变化；底栖饵料生物；培育效果
中图分类号： S955.3 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2017）05-0913-07
Influences of media provisioning on phosphorus forms in surface sediments and benthos baits cultivation effects
ZHOU Wen-quan1，2， ZHOU Xin2， LIU Guo-feng 2 *， XU Zeng-hong 2， BAI Ai-xu3
（1 College of Fisheries and Life， Shanghai Ocean University， Shanghai 201306， China； 2 Freshwater Fisheries Research Center， Chinese Academy of Fishery Sciences， Wuxi， Jiangsu 214081，China； 3 Huai’an Entry-Exit Inspection
Quarantine Bureau， Huai’an， Jiangsu 223001， China）
Abstract：【Objective】Influences of media provisioning on phosphorus forms in surface sediments and benthos baits cultivation effects were studied to provide reference for application of new media in ecological pond culture. 【Method】In the experiment，different amounts of culture media were buried in ponds，which were 4.5×103（treatment 1）、1.35×104（treatment 2）、6.75×104（treatment 3）kg/ha，control group did not deliver culture medium， and each group set two repeats. In spring， summer and autumn， surface sediment was collected twice each quarter for measuring phosphorus of different forms. At the end of each month， benthos baits were collected to measure the biomass. 【Result】Density of Tubificidae increased with the increase of culture medium amount in four experimental treatments， the order of biomass of Chironomid larvae was： treatment 2（12.82 g/m2）> treatment 1（10.77 g/m2）> treatment 3（10.02 g/m2）> control（8.91 g/m2）. Biomass in treatment 1， 2 and 3 were 43.90%， 20.85%， and 12.50% higher than that in control respectively. The contents of total phosphorus（TP）， inorganic phosphorus（IP）， calcium-bound phosphorus（Ca-P）， aluminum-bound phosphorus（Al-P）， and loosely sorbed phosphorus（Labile-P） were all represented as follows： treatment 3>treatment 2>treatment 1>control， which meant these indexes were positively correlated with media amount. The seasonal variation of Labile-P content in four treatments was： autumn>spring>summer， and the seasonal variations of Fe-P， Al-P and Ca-P was spring>summer>autumn. The average contents of Labile-P and Fe-P were 27.00% and 31.00% higher than those in control respectively. 【Conclusion】Media provisioning in aquaculture ponds can effectively improve the biomass of benthos baits and increase Labile-P and Fe-P contents of phosphorus of different forms in surface sediment. Rising Fe-P content is benefical for culture of Chironomid larvae， then can provide natural baits for pond culture for shrimp and crab. Key words： pond； medium； phosphorus form； seasonal variation； benthos baits； cultivation effect
0 引言
【研究意义】在养殖环境日益恶化的背景下，推进池塘生态健康养殖可增加水体自净能力，改善水环境，同时有利于提高水产品质量。池塘底投放培养基模式可大量增殖寡毛类、摇蚊类及螺类等底栖饵料生物，促进水草及有益藻类生长，且池塘底泥可向上覆水释放或吸附营养物质（郑忠明，2009）。磷是水生生物存活必不可少的元素，也是不同养殖水域初级生产力的主要限制性因子，在水体中的主要存在形式是溶解态有机磷和颗粒态磷（侯立军等，2006；何琳等，2012）。因此，探究池塘底投放培养基对池塘表层底泥中磷形态季节变化及饵料生物培育效果的影响，对大面积推进池塘生态健康养殖具有重要意义。【前人研究进展】目前，针对养殖池塘施肥的研究主要集中在水体藻类培育，而有关塘泥表层磷形态研究集中在藻类及其扰动对磷形态的影响。黎建斌（2011）研究发现，在养殖池塘中施用复合微生物渔肥有助于培育浮游动植物，可为虾蟹类养殖提供优质的天然饵料。孙丽等（2011）研究发现，将发酵牛粪施于鳙鱼养殖塘中可显著提高其生长性能。张萍等（2014）研究表明，将培养基（发酵过的有機肥）埋入池塘底部，能培育大量如寡毛类、摇蚊类、螺类等底栖饵料生物，增加养殖动物饵料来源，且能促进水草及有益藻类生长。Mesa等（2016）研究认为，牛粪在为水生态系统提供营养盐及大型无脊椎动物的培育过程中具有巨大潜力，与Vadas等（2007）、Szogi等（2012）认为粪肥能较持久提供磷营养盐的观点一致。有关水环境中磷形态的研究，戴纪翠等（2007）研究发现青岛胶州湾水体浮游植物数量与沉积物中生物可利用磷含量呈正相关；张浪等（2014）研究认为底栖藻类对不同磷形态的存在有差异性影响；戢小梅等（2015）研究表明黄昌蒲、石菖蒲、常绿水生鸢尾和黑三棱对水体总磷的去除效果良好；王妹等（2016）研究证实蒲草（种植比例10%）与螺蛳（放养密度266.7 g/m3）搭配能有效降低水体中的总磷（TP），水质净化效果理想。【本研究切入点】至今，有关新型培养基投放对池塘表层底泥不同磷形态季节变化及饵料生物培育效果影响的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】于池塘泥底投放不同比例的培养基，通过采集池塘底栖生物及测定表层底泥中不同磷形态含量，探究培养基投放对池塘表层底泥磷形态及饵料生物培育效果的影响，为新型培养基在池塘生态健康养殖中的推广应用提供参考依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试培养基的主要成分有粗纤维、有机质、氮、磷、腐殖酸、沸石粉及凹凸棒等，其所占比例分别为4.2%～7.8%、18.7%～20.6%、3.7%～3.9%、1.6%～1.9%、3.2%～8.0%、2.3%～7.1%和3.1%～8.0%。底泥来自普通淡水养殖塘，晒干杀灭已有底栖动物，保留虫卵，混匀备用。主要仪器设备有高温灭菌锅、恒温振荡箱、大容量低速离心机及紫外分光光度仪等。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 试验设计 在中国水产科学研究院淡水渔业研究中心试验大棚内的12个水泥池（面积3 m2）中进行淡水培育。试验前洗净水泥池，将准备好的底泥均匀铺入池塘（厚约20 cm）。投放培养基并搅匀，然后注水（用纱布密封注水管，防止鱼卵及鱼苗进入）至预定深度，池内不养鱼虾，并不定期清除水草。试验设4个处理组，每处理设2个平行。其中，处理1、2和3的培养基分别按4.50×103、1.35×104、6.75×104 kg/ha投放，对照组不投放培养基。各水泥池用增氧泵增氧，试验周期为2015年2～11月。
1. 2. 2 样品采集 泥样采集：2015年春、夏、秋三季，每季采样两次，即3、5、6、8、9、11月每月15日采样一次。用瓷坩埚在池塘四角及中间5个点取适量表层（2 cm左右）底泥，倒掉上覆水，存于自封袋中带回实验室。底栖生物采集：2015年3～11月每月15日采样一次。用开口面积0.025 m2的改良式彼得生采泥器在池塘四角及中间5个点采集底泥倒于筛网内除去泥沙，以适量水洗后装入塑料袋，带回实验室挑选、计数（若标本已损坏时一般只统计头部，不统计散掉的腹部、附肢等）；电子天平称量重量。
数量密度=个/m2
生物量（g/m2）=称量重量/（0.025 m2×5）
1. 2. 3 样品测定及计算方法
1. 2. 3. 1 孔隙度（Po）计算 将采集的新鲜泥样搅匀，取适量于已知重量的坩埚中称重，105 ℃下烘于48 h至恒重，计算孔隙度（Po）：
Po=（mw-md）×100/（mw-md+md /2.5）
式中，mw为底泥湿重量，md为底泥干重量。
1. 2. 3. 2 不同磷形态提取与计算 将测定孔隙度后剩余的底泥倒入培养皿中自然风干，研磨过100目筛，在45 ℃下烘干5 h后用于测定不同磷形态、总磷及其他相关指标。采用Rydin和Welch（1998）的改进方法提取不同磷形态（表1），即提取上清液中的磷，以钼锑抗比色法测定磷含量。
表层底泥TP的测定采用SMT法，即称取上述预处理干泥样0.2 g于瓷坩埚中，在450 ℃下灼烧3 h，冷却后加20 mL HCl（3.5 mol/L）振荡16.0 h，5000 r/min离心8 min，测定上清液中正磷酸盐含量。IP=Labile-P+
Fe-P+Al-P+Ca-P，Org-P=TP-IP。
1. 3 统计分析
采用Excel 2010对试验数据进行初步处理，再以SPSS 20.0进行单因素方差分析、Duncan’s进行多重比较。 2 结果与分析
2. 1 养殖过程中底泥孔隙度的变化
孔隙度能反映底泥的透气性及营养物质的丰富程度，过高或过低均不利于底栖饵料生物的繁殖与生长。从图1可看出，各培养基投放处理组的底泥孔隙度均高于对照，但孔隙度变化趋势与对照基本一致，说明在池塘底泥中投放培养基可在一定程度上增加其孔隙度大小，增加池塘底部透气性，降低池塘底部恶化的风险。
2. 2 底栖饵料生物的密度及生物量变化
本研究培育的底栖饵料生物主要是水蚯蚓和摇蚊幼虫，对其进行分类统计，未鉴定种类。如图2所示，在高温季节（6～9月）水蚯蚓的数量密度明显高于其他月份，其中以处理1的数量密度最高，达8416个/m2，但波动较大。水蚯蚓数量密度月均值排序为：处理3（4344个/m2）>处理1（3827个/m2）>处理2（3823个/m2）>对照（3656个/m2），由于表层底泥中残渣碎屑较多，冲洗时间较长，水蚯蚓易被冲坏，称量误差较大，故未进行称重。6月的摇蚊幼虫数量密度和生物量最高，分别达4405个/m2和19.78 g/m2，其他月份则较均衡（图3和图4）。摇蚊幼虫数量密度月均值排序为：处理3（1949个/m2）>处理1（1838个/m2）>处理2（1751个/m2）>
对照（1698个/m2），处理1、2和3分别比对照高8.19%、3.08%和14.72%；摇蚊幼虫的生物量月均值排序为：处理2（12.82 g/m2）>处理1（10.77 g/m2）>处理3（10.02 g/m2）>对照（8.19 g/m2），处理1、2和3分别比对照高20.85%、43.90%和12.50%。处理2的摇蚊幼虫数量密度相对较低，但生物量最高，可能是培养基的投放更有利于底栖饵料生物生长。
2. 3 表层底泥磷的赋存形态及其含量
池塘表层底泥中不同磷形态的季节变化趋势如图5所示。9月前池塘表层底泥中TP、IP、Labile-P、Al-P及Ca-P的含量排序为：处理3>处理2>处理1>对照，9月后无明显差异。各培养基投放处理的TP含量均值为1097.16～1403.84 mg/kg，较对照高3.07%～11.20%，其中处理2和处理3的TP含量及变化趋势较接近（图5-a）。各培养基投放处理的IP含量均值为603.79～ 1227.03 mg/kg，分别占TP的48.91%～91.56%（平均值64.15%），其变化趋势基本一致，從春季到秋季逐渐降低，而Org-P季节变化趋势恰好相反（图5-b）。各培养基投放处理的Labile-P含量均较低，为0.17～2.51 mg/kg，仅占IP的0.02%～0.35%（平均值0.18%），从春季到秋季呈先增加后减少再增加的变化趋势（图5-c）。各培养基投放处理的Fe-P含量为5.07～13.80 mg/kg，平均高出对照34.36%，分别占IP的0.79%～1.48%，在整个试验过程呈逐渐降低趋势（图5-d）。各培养基投放处理的Al-P含量为398.61～532.18 mg/kg，比对照高7.67%，分别占IP的41.24%～67.59%（平均值58.92%），季节变化不明显（图5-e）。各培养基投放处理的Ca-P含量为196.64～708.24 mg/kg，平均高出对照12.91%，分别占IP的31.01%～57.72%（平均值39.91%），从春季到秋季呈逐渐下降趋势（图5-f）。各培养基投放处理的Org-P含量为113.08～633.06 mg/kg，其均值略低于对照组，分别占TP的8.44%～51.09%（均值35.85%），同一季节下各处理间差异不明显。
显著性分析结果表明，在Labile-P方面，春季处理2和处理3均显著高于对照（P<0.05，下同），处理组3显著高于处理1，其他季节各处理组间差异不显著（P>
0.05，下同）；在Fe-P方面，不同季节季节各处理组间差异均不显著，其含量排序为：处理2>处理3>处理1>对照；在Al-P方面，春季处理3显著高于对照组，其他季节各处理组间差异不显著；在Ca-P方面，春季处理3显著高于对照，其他季节各处理组间差异也不显著。
2. 4 磷形态与底栖饵料生物的相关性
用SPSS 20.0对不同磷形态、孔隙度及底栖饵料生物生物量进行相关性分析，结果表明，Labile-P含量与孔隙度呈极显著正相关（R>0.834）（P<0.01，下同）；Fe-P与Ca-P呈显著正相关（R>0.605），与IP呈显著正相关（R>0.802）；Ca-P与IP呈极显著正相关（R>0.901），与Org-P极显著负相关（R<-0.896）。此外，Fe-P与摇蚊幼虫生物量存在一定的相关性，即摇蚊幼虫的生物量随着Fe-P的增加而滞后增加、减少而滞后减少。
3 讨论
3. 1 不同磷形态的变化规律及其意义
底泥在池塘养殖中占有重要地位，其营养物质的释放或吸附对上覆水均有重大影响。池塘底泥中磷形态的变化主要由外源磷的输入及水体搅动等因素引起，在本研究中的主要因素是投放不同比例的培养基。整个试验过程中，各处理组间TP平均含量差异不明显（处理1、2、3高于对照2.12%～9.57%），而Labile-P和Fe-P的平均含量分别高出对照组27.00%和31.00%左右，其他磷形态与对照组差异不显著，说明培养基对池塘磷的贡献主要表现为增加Labile-P和Fe-P的供给潜力。张萍等（2014）研究表明，采用培养基培育的优势藻类为硅藻门。硅藻可作为虾、刺参等底栖养殖动物的优良饵料，在快速生长阶段还能净化水质（李俊伟，2013），抑制其他藻类的生长，不易暴发蓝藻水华（Zhou et al.，2005）。培养基投放处理中Labile-P和Fe-P的平均含量（1.42和8.50 mg/kg）远低于团头鲂（Megalobrama amblycephala）混养鱼塘（约21.18和124.41 mg/kg）（何琳等，2012），表明与传统的投饵模式相比，该模式暴发蓝藻水华的风险更低，且Labile-P、Fe-P易被藻类吸收（胡俊，2005）及在一定条件下Al-P可转化为Fe-P的特性（黄建军等，2010），有利于维持有益藻类的高丰度和快速生长。 从春季到秋季各培养基投放处理的Fe-P、Al-P、Ca-P等IP含量一直处于下降趋势，处理2和处理3的含量均表现为春季显著高于秋季，与对照（除春季Al-P含量最低外）的变化趋势相近，表明底泥中大部分IP在此過程中发挥“源”的功能。各处理组的Labile-P含量变化一致，均表现为秋季>春季>夏季，其中秋季极显著高于夏季，即Labile-P在夏季释放最明显。周启星等（2004）、黄建军等（2010）研究表明，夏季高温有利于促进磷的释放。本研究中，Fe-P、Al-P的季节含量变化与赵海超等（2013）研究发现夏季洱海沉积物中Fe-P和Al-P含量最高的结论存在差异，其原因可能是本研究的进水较清洁，防止了外源营养物质流入，而6～7月的洱海会随着雨水带入很多污染物沉积到表层底泥中，导致“汇”的功能大于“源”的效果，增加其营养盐含量；也可能是由于水位不同而引起藻类及水生植物对底泥中磷的“泵吸”作用不同（范成新等，2006）。从春季到秋季各处理组的Org-P含量呈上升趋势，可能是在整个试验过程中有大量的水蚯蚓及摇蚊幼虫等底栖饵料生物繁殖和死亡，从而增加了底泥中Org-P含量。
3. 2 不同形态磷间的相关性
本研究结果表明，Labile-P含量变化与孔隙度变化呈极显著正相关（R>0.834），可能与培育的大量底栖饵料生物有关。水蚯蚓、摇蚊幼虫等底栖饵料生物在表层底泥中活力较强，其扰动可疏松表层底泥，从而促进底泥中生物可利用磷的释放。章婷曦等（2007）研究认为，部分Ca-P和Org-P可被微生物矿化降解为生物可利用磷。本研究中，Fe-P与Ca-P呈显著正相关（R>0.605），故推测部分Org-P可转化为Fe-P。水蚯蚓的高峰期持续时间较长（6～10月），而摇蚊幼虫的高峰期较短（6～7月），可能与其羽化特性有关。该培养基模式下培育的底栖饵料生物种类主要是水蚯蚓、摇蚊幼虫及少量螺类，螺类较少未进行统计。与自然水域相比，水蚯蚓和摇蚊幼虫的数量密度、生物量均高于太湖流域主要河流（吴召仕等，2011）、杭州西溪湿地（陆强等，2013）、安徽菜子湖（徐小雨等，2011）等水体，但低于同期在张家港合作养殖基地内培养的摇蚊幼虫数量密度（7500个/m2）和生物量（28.35 g/m2），可能与本研究的池塘为水泥池不透气及未种植水草有关，具体原因有待进一步探究。
3. 3 不同磷形态对底栖饵料生物的影响
磷对底栖饵料生物的影响主要通过饵料生物对可利用磷间接或直接的吸收利用得以实现（侯立军等，2006；魏俊峰等，2010），但目前关于某磷形态对某种底栖饵料生物的影响鲜见报道。本研究的相关性分析结果表明，Fe-P与摇蚊幼虫生物量存在一定的相关性，即摇蚊幼虫生物量随Fe-P的增加而滞后增加、减少而滞后减少，故推测Fe-P是影响摇蚊幼虫生物量的主要磷形态。鉴于水蚯蚓、摇蚊幼虫及螺类皆生活于池塘底部，故该培养基模式适合于虾蟹类池塘养殖。尤其蟹类的掘穴作用可促进沉积物中Org-P向Fe-P和Ca-P转换（刘敏等，2003），Fe-P释放能促进底栖饵料生物的生长繁殖，最终又促进虾蟹类的生长。
底栖饵料生物生物量与表层底泥中营养盐的分类、含量及其他环境因子密切相关，因此，研究磷形态的季节变化及其与底栖饵料生物的关系，有助于揭示不同磷形态在底泥中的运转规律和促进培养基在虾蟹池塘健康养殖中的推广应用。本研究仅初步探究池塘投放培养基后，表层底泥中不同磷形态的含量和季节变化及底栖饵料生物的培育效果，后续将从增加某一种磷形态或某种营养物质的角度优化培养基配方，力求进一步扩大饵料生物培育效果，同时降低水产养殖对生态环境的影响，为虾蟹类池塘健康养殖提供参考。
4 结论
在池塘中投放培养基可有效提高底栖饵料生物的生物量，其对池塘表层底泥不同形态磷的贡献主要表现为增加Labile-P和Fe-P的含量，尤其是Fe-P的增加有利于摇蚊幼虫培育，更好地为虾蟹类池塘养殖提供天然饵料。
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（責任编辑 兰宗宝）
关键词： 池塘；培养基；磷形态；季节变化；底栖饵料生物；培育效果
中图分类号： S955.3 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2017）05-0913-07
Influences of media provisioning on phosphorus forms in surface sediments and benthos baits cultivation effects
ZHOU Wen-quan1，2， ZHOU Xin2， LIU Guo-feng 2 *， XU Zeng-hong 2， BAI Ai-xu3
（1 College of Fisheries and Life， Shanghai Ocean University， Shanghai 201306， China； 2 Freshwater Fisheries Research Center， Chinese Academy of Fishery Sciences， Wuxi， Jiangsu 214081，China； 3 Huai’an Entry-Exit Inspection
Quarantine Bureau， Huai’an， Jiangsu 223001， China）
Abstract：【Objective】Influences of media provisioning on phosphorus forms in surface sediments and benthos baits cultivation effects were studied to provide reference for application of new media in ecological pond culture. 【Method】In the experiment，different amounts of culture media were buried in ponds，which were 4.5×103（treatment 1）、1.35×104（treatment 2）、6.75×104（treatment 3）kg/ha，control group did not deliver culture medium， and each group set two repeats. In spring， summer and autumn， surface sediment was collected twice each quarter for measuring phosphorus of different forms. At the end of each month， benthos baits were collected to measure the biomass. 【Result】Density of Tubificidae increased with the increase of culture medium amount in four experimental treatments， the order of biomass of Chironomid larvae was： treatment 2（12.82 g/m2）> treatment 1（10.77 g/m2）> treatment 3（10.02 g/m2）> control（8.91 g/m2）. Biomass in treatment 1， 2 and 3 were 43.90%， 20.85%， and 12.50% higher than that in control respectively. The contents of total phosphorus（TP）， inorganic phosphorus（IP）， calcium-bound phosphorus（Ca-P）， aluminum-bound phosphorus（Al-P）， and loosely sorbed phosphorus（Labile-P） were all represented as follows： treatment 3>treatment 2>treatment 1>control， which meant these indexes were positively correlated with media amount. The seasonal variation of Labile-P content in four treatments was： autumn>spring>summer， and the seasonal variations of Fe-P， Al-P and Ca-P was spring>summer>autumn. The average contents of Labile-P and Fe-P were 27.00% and 31.00% higher than those in control respectively. 【Conclusion】Media provisioning in aquaculture ponds can effectively improve the biomass of benthos baits and increase Labile-P and Fe-P contents of phosphorus of different forms in surface sediment. Rising Fe-P content is benefical for culture of Chironomid larvae， then can provide natural baits for pond culture for shrimp and crab. Key words： pond； medium； phosphorus form； seasonal variation； benthos baits； cultivation effect
0 引言
【研究意义】在养殖环境日益恶化的背景下，推进池塘生态健康养殖可增加水体自净能力，改善水环境，同时有利于提高水产品质量。池塘底投放培养基模式可大量增殖寡毛类、摇蚊类及螺类等底栖饵料生物，促进水草及有益藻类生长，且池塘底泥可向上覆水释放或吸附营养物质（郑忠明，2009）。磷是水生生物存活必不可少的元素，也是不同养殖水域初级生产力的主要限制性因子，在水体中的主要存在形式是溶解态有机磷和颗粒态磷（侯立军等，2006；何琳等，2012）。因此，探究池塘底投放培养基对池塘表层底泥中磷形态季节变化及饵料生物培育效果的影响，对大面积推进池塘生态健康养殖具有重要意义。【前人研究进展】目前，针对养殖池塘施肥的研究主要集中在水体藻类培育，而有关塘泥表层磷形态研究集中在藻类及其扰动对磷形态的影响。黎建斌（2011）研究发现，在养殖池塘中施用复合微生物渔肥有助于培育浮游动植物，可为虾蟹类养殖提供优质的天然饵料。孙丽等（2011）研究发现，将发酵牛粪施于鳙鱼养殖塘中可显著提高其生长性能。张萍等（2014）研究表明，将培养基（发酵过的有機肥）埋入池塘底部，能培育大量如寡毛类、摇蚊类、螺类等底栖饵料生物，增加养殖动物饵料来源，且能促进水草及有益藻类生长。Mesa等（2016）研究认为，牛粪在为水生态系统提供营养盐及大型无脊椎动物的培育过程中具有巨大潜力，与Vadas等（2007）、Szogi等（2012）认为粪肥能较持久提供磷营养盐的观点一致。有关水环境中磷形态的研究，戴纪翠等（2007）研究发现青岛胶州湾水体浮游植物数量与沉积物中生物可利用磷含量呈正相关；张浪等（2014）研究认为底栖藻类对不同磷形态的存在有差异性影响；戢小梅等（2015）研究表明黄昌蒲、石菖蒲、常绿水生鸢尾和黑三棱对水体总磷的去除效果良好；王妹等（2016）研究证实蒲草（种植比例10%）与螺蛳（放养密度266.7 g/m3）搭配能有效降低水体中的总磷（TP），水质净化效果理想。【本研究切入点】至今，有关新型培养基投放对池塘表层底泥不同磷形态季节变化及饵料生物培育效果影响的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】于池塘泥底投放不同比例的培养基，通过采集池塘底栖生物及测定表层底泥中不同磷形态含量，探究培养基投放对池塘表层底泥磷形态及饵料生物培育效果的影响，为新型培养基在池塘生态健康养殖中的推广应用提供参考依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试培养基的主要成分有粗纤维、有机质、氮、磷、腐殖酸、沸石粉及凹凸棒等，其所占比例分别为4.2%～7.8%、18.7%～20.6%、3.7%～3.9%、1.6%～1.9%、3.2%～8.0%、2.3%～7.1%和3.1%～8.0%。底泥来自普通淡水养殖塘，晒干杀灭已有底栖动物，保留虫卵，混匀备用。主要仪器设备有高温灭菌锅、恒温振荡箱、大容量低速离心机及紫外分光光度仪等。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 试验设计 在中国水产科学研究院淡水渔业研究中心试验大棚内的12个水泥池（面积3 m2）中进行淡水培育。试验前洗净水泥池，将准备好的底泥均匀铺入池塘（厚约20 cm）。投放培养基并搅匀，然后注水（用纱布密封注水管，防止鱼卵及鱼苗进入）至预定深度，池内不养鱼虾，并不定期清除水草。试验设4个处理组，每处理设2个平行。其中，处理1、2和3的培养基分别按4.50×103、1.35×104、6.75×104 kg/ha投放，对照组不投放培养基。各水泥池用增氧泵增氧，试验周期为2015年2～11月。
1. 2. 2 样品采集 泥样采集：2015年春、夏、秋三季，每季采样两次，即3、5、6、8、9、11月每月15日采样一次。用瓷坩埚在池塘四角及中间5个点取适量表层（2 cm左右）底泥，倒掉上覆水，存于自封袋中带回实验室。底栖生物采集：2015年3～11月每月15日采样一次。用开口面积0.025 m2的改良式彼得生采泥器在池塘四角及中间5个点采集底泥倒于筛网内除去泥沙，以适量水洗后装入塑料袋，带回实验室挑选、计数（若标本已损坏时一般只统计头部，不统计散掉的腹部、附肢等）；电子天平称量重量。
数量密度=个/m2
生物量（g/m2）=称量重量/（0.025 m2×5）
1. 2. 3 样品测定及计算方法
1. 2. 3. 1 孔隙度（Po）计算 将采集的新鲜泥样搅匀，取适量于已知重量的坩埚中称重，105 ℃下烘于48 h至恒重，计算孔隙度（Po）：
Po=（mw-md）×100/（mw-md+md /2.5）
式中，mw为底泥湿重量，md为底泥干重量。
1. 2. 3. 2 不同磷形态提取与计算 将测定孔隙度后剩余的底泥倒入培养皿中自然风干，研磨过100目筛，在45 ℃下烘干5 h后用于测定不同磷形态、总磷及其他相关指标。采用Rydin和Welch（1998）的改进方法提取不同磷形态（表1），即提取上清液中的磷，以钼锑抗比色法测定磷含量。
表层底泥TP的测定采用SMT法，即称取上述预处理干泥样0.2 g于瓷坩埚中，在450 ℃下灼烧3 h，冷却后加20 mL HCl（3.5 mol/L）振荡16.0 h，5000 r/min离心8 min，测定上清液中正磷酸盐含量。IP=Labile-P+
Fe-P+Al-P+Ca-P，Org-P=TP-IP。
1. 3 统计分析
采用Excel 2010对试验数据进行初步处理，再以SPSS 20.0进行单因素方差分析、Duncan’s进行多重比较。 2 结果与分析
2. 1 养殖过程中底泥孔隙度的变化
孔隙度能反映底泥的透气性及营养物质的丰富程度，过高或过低均不利于底栖饵料生物的繁殖与生长。从图1可看出，各培养基投放处理组的底泥孔隙度均高于对照，但孔隙度变化趋势与对照基本一致，说明在池塘底泥中投放培养基可在一定程度上增加其孔隙度大小，增加池塘底部透气性，降低池塘底部恶化的风险。
2. 2 底栖饵料生物的密度及生物量变化
本研究培育的底栖饵料生物主要是水蚯蚓和摇蚊幼虫，对其进行分类统计，未鉴定种类。如图2所示，在高温季节（6～9月）水蚯蚓的数量密度明显高于其他月份，其中以处理1的数量密度最高，达8416个/m2，但波动较大。水蚯蚓数量密度月均值排序为：处理3（4344个/m2）>处理1（3827个/m2）>处理2（3823个/m2）>对照（3656个/m2），由于表层底泥中残渣碎屑较多，冲洗时间较长，水蚯蚓易被冲坏，称量误差较大，故未进行称重。6月的摇蚊幼虫数量密度和生物量最高，分别达4405个/m2和19.78 g/m2，其他月份则较均衡（图3和图4）。摇蚊幼虫数量密度月均值排序为：处理3（1949个/m2）>处理1（1838个/m2）>处理2（1751个/m2）>
对照（1698个/m2），处理1、2和3分别比对照高8.19%、3.08%和14.72%；摇蚊幼虫的生物量月均值排序为：处理2（12.82 g/m2）>处理1（10.77 g/m2）>处理3（10.02 g/m2）>对照（8.19 g/m2），处理1、2和3分别比对照高20.85%、43.90%和12.50%。处理2的摇蚊幼虫数量密度相对较低，但生物量最高，可能是培养基的投放更有利于底栖饵料生物生长。
2. 3 表层底泥磷的赋存形态及其含量
池塘表层底泥中不同磷形态的季节变化趋势如图5所示。9月前池塘表层底泥中TP、IP、Labile-P、Al-P及Ca-P的含量排序为：处理3>处理2>处理1>对照，9月后无明显差异。各培养基投放处理的TP含量均值为1097.16～1403.84 mg/kg，较对照高3.07%～11.20%，其中处理2和处理3的TP含量及变化趋势较接近（图5-a）。各培养基投放处理的IP含量均值为603.79～ 1227.03 mg/kg，分别占TP的48.91%～91.56%（平均值64.15%），其变化趋势基本一致，從春季到秋季逐渐降低，而Org-P季节变化趋势恰好相反（图5-b）。各培养基投放处理的Labile-P含量均较低，为0.17～2.51 mg/kg，仅占IP的0.02%～0.35%（平均值0.18%），从春季到秋季呈先增加后减少再增加的变化趋势（图5-c）。各培养基投放处理的Fe-P含量为5.07～13.80 mg/kg，平均高出对照34.36%，分别占IP的0.79%～1.48%，在整个试验过程呈逐渐降低趋势（图5-d）。各培养基投放处理的Al-P含量为398.61～532.18 mg/kg，比对照高7.67%，分别占IP的41.24%～67.59%（平均值58.92%），季节变化不明显（图5-e）。各培养基投放处理的Ca-P含量为196.64～708.24 mg/kg，平均高出对照12.91%，分别占IP的31.01%～57.72%（平均值39.91%），从春季到秋季呈逐渐下降趋势（图5-f）。各培养基投放处理的Org-P含量为113.08～633.06 mg/kg，其均值略低于对照组，分别占TP的8.44%～51.09%（均值35.85%），同一季节下各处理间差异不明显。
显著性分析结果表明，在Labile-P方面，春季处理2和处理3均显著高于对照（P<0.05，下同），处理组3显著高于处理1，其他季节各处理组间差异不显著（P>
0.05，下同）；在Fe-P方面，不同季节季节各处理组间差异均不显著，其含量排序为：处理2>处理3>处理1>对照；在Al-P方面，春季处理3显著高于对照组，其他季节各处理组间差异不显著；在Ca-P方面，春季处理3显著高于对照，其他季节各处理组间差异也不显著。
2. 4 磷形态与底栖饵料生物的相关性
用SPSS 20.0对不同磷形态、孔隙度及底栖饵料生物生物量进行相关性分析，结果表明，Labile-P含量与孔隙度呈极显著正相关（R>0.834）（P<0.01，下同）；Fe-P与Ca-P呈显著正相关（R>0.605），与IP呈显著正相关（R>0.802）；Ca-P与IP呈极显著正相关（R>0.901），与Org-P极显著负相关（R<-0.896）。此外，Fe-P与摇蚊幼虫生物量存在一定的相关性，即摇蚊幼虫的生物量随着Fe-P的增加而滞后增加、减少而滞后减少。
3 讨论
3. 1 不同磷形态的变化规律及其意义
底泥在池塘养殖中占有重要地位，其营养物质的释放或吸附对上覆水均有重大影响。池塘底泥中磷形态的变化主要由外源磷的输入及水体搅动等因素引起，在本研究中的主要因素是投放不同比例的培养基。整个试验过程中，各处理组间TP平均含量差异不明显（处理1、2、3高于对照2.12%～9.57%），而Labile-P和Fe-P的平均含量分别高出对照组27.00%和31.00%左右，其他磷形态与对照组差异不显著，说明培养基对池塘磷的贡献主要表现为增加Labile-P和Fe-P的供给潜力。张萍等（2014）研究表明，采用培养基培育的优势藻类为硅藻门。硅藻可作为虾、刺参等底栖养殖动物的优良饵料，在快速生长阶段还能净化水质（李俊伟，2013），抑制其他藻类的生长，不易暴发蓝藻水华（Zhou et al.，2005）。培养基投放处理中Labile-P和Fe-P的平均含量（1.42和8.50 mg/kg）远低于团头鲂（Megalobrama amblycephala）混养鱼塘（约21.18和124.41 mg/kg）（何琳等，2012），表明与传统的投饵模式相比，该模式暴发蓝藻水华的风险更低，且Labile-P、Fe-P易被藻类吸收（胡俊，2005）及在一定条件下Al-P可转化为Fe-P的特性（黄建军等，2010），有利于维持有益藻类的高丰度和快速生长。 从春季到秋季各培养基投放处理的Fe-P、Al-P、Ca-P等IP含量一直处于下降趋势，处理2和处理3的含量均表现为春季显著高于秋季，与对照（除春季Al-P含量最低外）的变化趋势相近，表明底泥中大部分IP在此過程中发挥“源”的功能。各处理组的Labile-P含量变化一致，均表现为秋季>春季>夏季，其中秋季极显著高于夏季，即Labile-P在夏季释放最明显。周启星等（2004）、黄建军等（2010）研究表明，夏季高温有利于促进磷的释放。本研究中，Fe-P、Al-P的季节含量变化与赵海超等（2013）研究发现夏季洱海沉积物中Fe-P和Al-P含量最高的结论存在差异，其原因可能是本研究的进水较清洁，防止了外源营养物质流入，而6～7月的洱海会随着雨水带入很多污染物沉积到表层底泥中，导致“汇”的功能大于“源”的效果，增加其营养盐含量；也可能是由于水位不同而引起藻类及水生植物对底泥中磷的“泵吸”作用不同（范成新等，2006）。从春季到秋季各处理组的Org-P含量呈上升趋势，可能是在整个试验过程中有大量的水蚯蚓及摇蚊幼虫等底栖饵料生物繁殖和死亡，从而增加了底泥中Org-P含量。
3. 2 不同形态磷间的相关性
本研究结果表明，Labile-P含量变化与孔隙度变化呈极显著正相关（R>0.834），可能与培育的大量底栖饵料生物有关。水蚯蚓、摇蚊幼虫等底栖饵料生物在表层底泥中活力较强，其扰动可疏松表层底泥，从而促进底泥中生物可利用磷的释放。章婷曦等（2007）研究认为，部分Ca-P和Org-P可被微生物矿化降解为生物可利用磷。本研究中，Fe-P与Ca-P呈显著正相关（R>0.605），故推测部分Org-P可转化为Fe-P。水蚯蚓的高峰期持续时间较长（6～10月），而摇蚊幼虫的高峰期较短（6～7月），可能与其羽化特性有关。该培养基模式下培育的底栖饵料生物种类主要是水蚯蚓、摇蚊幼虫及少量螺类，螺类较少未进行统计。与自然水域相比，水蚯蚓和摇蚊幼虫的数量密度、生物量均高于太湖流域主要河流（吴召仕等，2011）、杭州西溪湿地（陆强等，2013）、安徽菜子湖（徐小雨等，2011）等水体，但低于同期在张家港合作养殖基地内培养的摇蚊幼虫数量密度（7500个/m2）和生物量（28.35 g/m2），可能与本研究的池塘为水泥池不透气及未种植水草有关，具体原因有待进一步探究。
3. 3 不同磷形态对底栖饵料生物的影响
磷对底栖饵料生物的影响主要通过饵料生物对可利用磷间接或直接的吸收利用得以实现（侯立军等，2006；魏俊峰等，2010），但目前关于某磷形态对某种底栖饵料生物的影响鲜见报道。本研究的相关性分析结果表明，Fe-P与摇蚊幼虫生物量存在一定的相关性，即摇蚊幼虫生物量随Fe-P的增加而滞后增加、减少而滞后减少，故推测Fe-P是影响摇蚊幼虫生物量的主要磷形态。鉴于水蚯蚓、摇蚊幼虫及螺类皆生活于池塘底部，故该培养基模式适合于虾蟹类池塘养殖。尤其蟹类的掘穴作用可促进沉积物中Org-P向Fe-P和Ca-P转换（刘敏等，2003），Fe-P释放能促进底栖饵料生物的生长繁殖，最终又促进虾蟹类的生长。
底栖饵料生物生物量与表层底泥中营养盐的分类、含量及其他环境因子密切相关，因此，研究磷形态的季节变化及其与底栖饵料生物的关系，有助于揭示不同磷形态在底泥中的运转规律和促进培养基在虾蟹池塘健康养殖中的推广应用。本研究仅初步探究池塘投放培养基后，表层底泥中不同磷形态的含量和季节变化及底栖饵料生物的培育效果，后续将从增加某一种磷形态或某种营养物质的角度优化培养基配方，力求进一步扩大饵料生物培育效果，同时降低水产养殖对生态环境的影响，为虾蟹类池塘健康养殖提供参考。
4 结论
在池塘中投放培养基可有效提高底栖饵料生物的生物量，其对池塘表层底泥不同形态磷的贡献主要表现为增加Labile-P和Fe-P的含量，尤其是Fe-P的增加有利于摇蚊幼虫培育，更好地为虾蟹类池塘养殖提供天然饵料。
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（責任编辑 兰宗宝）