海馬齒生態浮床對魚、蝦、貝生長影響的模擬研究

解欣斐，黃玲兒，陳麗麗，傅昶瑋，陳敏純，何奕汶，王江勇

（惠州學院生命科學學院，廣東惠州 516007）

近年來，隨著海水養殖技術水平的提高和水產市場需求的擴大，我國海水養殖業得到迅速發展，由養殖引發的環境問題也日益引起人們重視。據報道，長期單品種的高密度養殖，易造成水質惡化、養殖品種生長緩慢等問題[1]。對此國內學者進行了大量研究，發現利用濱海植物大量吸收C、N、P 等生源要素對養殖區污水進行修復，可以減緩水體富營養化，有效緩解這一問題的發生。

海馬齒（Sesuvium portulacastrum）屬于番杏科海馬齒屬，多年生匍匐性肉質草本植物，廣泛分布于全球熱帶與亞熱帶海岸，具有耐高鹽高溫、繁殖快、適應力強、易成活、對富營養化海水中N、P 等污染物具有一定吸收能力等特點[2]。目前利用其構建海馬齒生態浮床對養殖對象水體進行修復，海馬齒通過根系的吸收、吸附作用和物種競爭相克機理，移除水體中N、P 等物質，從而改善養殖水環境[3]。卵形鯧鲹（Trachinotus ovatus）別稱金鯧或黃臘鯧，是華南沿海地區重要的經濟海產魚類之一，主要產自廣東、福建、海南等地。其肉質鮮美細嫩，國內外市場需求量可觀，且養殖期較短、經濟效益較好，大規模養殖已有20 多年歷史[4]。凡納濱對蝦（Litopenaeus vannamei）隸屬于節肢動物門甲殼綱軟甲亞綱十足目對蝦科濱對蝦屬動物，其肉質鮮美，深受廣大消費者的喜愛，在我國多個地區具有較大的養殖規模[5]。方斑東風螺（Babylonia areolata）隸屬于軟體動物門腹足綱前鰓亞綱新腹足目蛾螺科東風螺屬，對環境適應能力強，生長周期短。其肉質鮮美，營養豐富，深受養殖戶和消費者喜愛，是一種有推廣前景的海水養殖經濟貝類[6]。

基于此，本研究根據生態位原理，通過將海濱植物海馬齒生態浮床分別引入卵形鯧鲹、凡納濱對蝦及方斑東風螺的棲息環境中，分別構建魚-海馬齒、蝦-海馬齒、貝-海馬齒3個混養體系，監測海馬齒對混養體系中N、P 的移除情況，旨在減輕水產養殖的自身污染，以期實現生態效益和經濟效益的有機統一，為海馬齒修復技術的推廣應用提供數據資料和參考依據。

1 材料與方法

1.1 實驗生物

本研究所用的卵形鯧鲹、凡納濱對蝦、方斑東風螺和海馬齒均來源于中國水產科學研究院南海水產研究所深圳試驗基地。其中卵形鯧鲹體長約3～4 cm，質量約2.5 g，魚苗運回后在養殖箱中暫養1 周，待適應后選取狀態較好的魚苗進行實驗。凡納濱對蝦平均體長1 cm，約2 500 只，蝦苗在鹽度20‰的養殖箱暫養數日，日常投喂豐年蟲餌料，待適應室內環境后開始實驗。方斑東風螺平均殼高2 cm，在鹽度30‰的養殖箱暫養數日，日常投喂新鮮魚、生蠔等餌料，待其適應室內環境后開始實驗。海馬齒從基地運回后先除凈表面附著物，將其放置在鹽度20‰、配制營養液的養殖箱中暫養數日，采用莖段扦插方式種植海馬齒。具體操作方法：選取生長旺盛的海馬齒作為母本，摘除莖段近根部葉片形成實驗用苗株，將稱量好的海馬齒苗株扦插于生態浮板上，株距0.1 m。

1.2 實驗設計及方法

1.2.1 養殖設施及器材

卵形鯧鲹養殖箱尺寸810 cm×605 cm×590 cm，容量200 L，注水120 L，暴露水體面積為1 m2，共10個。養殖塑料浮床展開，塑膠管排水加水。實驗在大棚中進行并維持溫度，每池設置增氧泵（6 W）和循環水泵，采用自然光與人工照明（LED 燈）輔助形式，維持一定光照強度范圍。海水為海水晶人工配制而成，使用前充分曝氣。漂浮板為EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物材料）制作而成，厚度為3 cm，用于定植海馬齒（圖1a）。凡納濱對蝦混養體系如圖1b，養殖實驗池為塑料箱（51 cm×38 cm×29 cm），共12個，實驗水體20 L，氧氣泵功率3W。方斑東風螺養殖設施（圖1c）同凡納濱對蝦。

圖1 海馬齒混養體系

1.2.2 養殖模式

1.2.2.1 卵形鯧鲹

在實驗水體120 L 的養殖箱中將不同密度的海馬齒與卵形鯧鲹進行混養，構建卵形鯧鲹-海馬齒混合養殖體系。海馬齒的密度梯度分別為A 組0 g·L-1、B組3.958 g·L-1、C 組4.375 g·L-1、D 組4.792 g·L-1、E 組5.208 g·L-1，即120 L實驗水體中海馬齒質量分別為A組0 g、B 組475 g、C 組525 g、D 組575 g、E 組625 g。每種混養密度設置2個平行，共10個養殖箱。實驗期間水體溫度在20～25 ℃之間[7]，pH 值在7.6～9.6 之間[8]，鹽度約30‰，不間斷充氣使得溶氧量維持5 mg·L-1以上；光照強度維持在10 000 lx 左右，光暗比為12 L∶12 D[9]；每日補充蒸發水量維持各組水量不變。

1.2.2.2 凡納濱對蝦

在實驗水體20 L 的養殖箱中將不同密度的海馬齒與凡納濱對蝦進行養殖，構建凡納濱對蝦-海馬齒混合養殖體系。海馬齒的密度梯度設置為A 組0 g·L-1、B 組2.3 g·L-1、C 組4.8 g·L-1、D 組7.3 g·L-1[10];每組3個平行，共12 個養殖箱。凡納濱對蝦的投放密度為10 只·L-1，即每個養殖箱投放200 只蝦苗。通過靜水充氧方式養殖，保證實驗水體相對穩定，不受外界因素干擾。實驗周期為26 d，每日8:00—9:00 和17:00—18:00[11]定時投喂豐年蟲餌料。實驗期間水溫保持在19～27 ℃之間，pH 值在7.84～8.18 之間，鹽度約20‰，溶解氧大于8 mg·L-1，自然光照。

1.2.2.3 方斑東風螺

在實驗水體20 L 的養殖箱中將不同密度的海馬齒與方斑東風螺進行養殖，構建方斑東風螺-海馬齒混合養殖體系。設置不同的海馬齒密度，分別為A 組（空白對照，海馬齒密度為0 g·L-1）、B 組（海馬齒密度為4 株，即2.75～3.30 g·L-1）、C 組（海馬齒密度為8 株，即8.30～9.00 g·L-1）和D 組（海馬齒密度為12株，即13.80～14.00 g·L-1）；每組3 個平行，共12 個養殖箱。方斑東風螺的投放密度為125 只·m-2，即每個養殖箱中投放25只螺苗，稱投放前螺的總質量。實驗周期為7 d，每日8:00—9:00 和14:00—15:00 期間投喂新鮮魚、生蠔等餌料，日投餌量為螺體質量的3%～5%。投喂2～3 h 后，將其餌料殘渣撈起，避免影響水質。實驗期間人工海水鹽度為30‰、溶解氧7～8 mg·L-1，自然光照。

1.2.3 測量指標與分析方法

1.2.3.1 卵形鯧鲹

實驗開始時，記錄卵形鯧鲹初始質量和海馬齒初始質量，實驗過程中記錄死魚質量和殘餌質量，實驗結束時測量記錄卵形鯧鲹終末質量，計算該池總有效投餌量，并記錄海馬齒終末質量。取水樣檢測活性磷酸鹽（PO43--P）、硝酸鹽氮（NO3--N）、亞硝酸鹽氮（NO2--N）、溶解氧（DO）和pH。此外，每日檢查卵形鯧鲹的活動狀態、攝食情況等，統計死亡率。

1.2.3.2 凡納濱對蝦

定期檢測水溫、鹽度等理化指標，觀察凡納濱對蝦存活情況和海馬齒生長狀況，實驗結束后統計每個養殖箱蝦苗的體長及質量。在實驗第1、15、25 d 使用多參數水質分析儀、硝酸光度計儀器及對應試劑盒測量PO43--P、NO3--N 和NO2--N 營養鹽指標，并定期檢測水溫、鹽度等理化指標，觀察凡納濱對蝦的存活情況。

1.2.3.3 方斑東風螺

實驗第0、1、2、3、6 d分別采取5次水樣，使用多參數水質分析儀、硝酸和亞硝酸光度計及對應試劑盒測量分析水中PO43--P、NO3--N 和NO2--N 等營養鹽指標。實驗期間自然光照，定期檢測水溫、鹽度、pH等理化指標，觀察方斑東風螺存活情況和海馬齒生長狀況。實驗結束后統計每個養殖箱螺的最終存活量，將海馬齒用濾紙吸干多余水分稱質量。

1.2.4 數據統計與分析

凡納濱對蝦-海馬齒混養實驗中營養鹽數據以x±s表示，用SPSS13.0 軟件對數據采用最小顯著性差異性（LSD）進行多重比較，顯著性水平為p＜0.05。因魚、貝死亡導致個別平行數據缺失，故卵形鯧鲹-海馬齒、方斑東風螺-海馬齒混養實驗無法進行統計分析。所有數據采用Origin 8.0、Excel 2019進行作圖。

本文涉及的計算公式如下：

1)特定生長率(RSG)

2）增質量率(R增質量)

3）日均攝食率(R日攝)

4）日增質量(W日增,g·d-1)

5）日均攝食量(W日攝,g·d-1)

6）飼料系數(C飼料)

7）海馬齒特定生長率(R'SG)

式中，m0為卵形鯧鲹初始質量，g；mt為卵形鯧鲹終末質量，g；t為實驗持續時間，d；F為總有效投餌量，g；N為各養殖池卵形鯧鲹總個體數，尾；W0為海馬齒初始質量，g；Wt為海馬齒終末質量，g。

2 結果與分析

2.1 卵形鯧鲹-海馬齒混養實驗

圖2為卵形鯧鲹-海馬齒混合養殖體系中海馬齒質量、魚存活數和水體營養鹽的變化情況。PO43--P 總體趨勢呈升（0～1 d）降（3～4 d）升（5～8 d）規律：前期海馬齒根系不夠發達，凈水能力有限，PO43--P 呈現上升趨勢；中期隨著海馬齒的進一步生根，水質得到凈化；后期魚的死亡量加大且糞便量累積，導致水質進一步惡化（圖2a）。NO3--N 增長情況（圖2b）：C＞E≈B＞D＞A;NO2--N 增長情況（圖2c）：C＞B＞D＞E＞A。水中NO3--N與NO2--N質量濃度與海馬齒密度有關，且受其影響較大，總體均呈上升趨勢。A 組的NO3--N 與NO2--N 質量濃度最低，其中NO3--N 質量濃度幾乎為零。NO2--N 質量濃度除A組外，均超過600 μg·L-1。根據國家標準（GB 12763.4—1991），PO43--P、NO3--N 和NO2--N 在實驗進行至3～4 d時因魚苗出現不同程度的死亡和部分殘餌及糞便的存在，均出現超標情況?；祓B體系中卵形鯧鲹的最終平均存活數：E＞C＞D＞B＞A，出現死亡魚苗開始時間先后：A（2 d）＞B（3 d）＞C（5 d）=D=E；其中E組最佳（圖2d）。各組海馬齒質量均有所減輕，其中E組減量最少（圖2e）。

圖2 卵形鯧鲹-海馬齒混合養殖體系各組隨時間變化的情況

卵形鯧鲹-海馬齒混養體系生長指標見表1。其中A 組無海馬齒，卵形鯧鲹死亡率高。B 組海馬齒密度低，魚類死亡率稍高。C、D、E 組海馬齒量密度較高，卵形鯧鲹的特定生長率、增質量率、日增質量、飼料系數等生長指標較好。因此，綜合水質變化、海馬齒和卵形鯧鲹的生長情況，E 組即海馬齒密度為5.208 g·L-1時混養效果最佳。

表1 卵形鯧鲹-海馬齒混養體系生長指標計算匯總表

2.2 凡納濱對蝦-海馬齒混養實驗

凡納濱對蝦的生長總體呈現上升趨勢，各組變化趨勢一致，其質量（圖3a）、體長（圖3b）和活力均良好。因為實驗期間天氣多變，從高溫天氣驟變為陰雨天氣，影響凡納濱對蝦的生存環境，從而出現蝦苗死亡的情況，導致實驗在第25 d 被迫結束。實驗期間的PO43--P 質量濃度變化情況見表2，PO43--P 質量濃度總體呈現上升趨勢。第25 d 其他水質指標變化情況如表3，D 組NO3--N 質量濃度顯著低于B 組（p＜0.05），NO2--N質量濃度較低，pH值、DO質量濃度較高。綜上，D 組（7.3 g·L-1）水質情況最好，混養效果最佳。

表2 凡納濱對蝦與海馬齒混養PO43--P檢測情況 單位：mg·L-1

表3 凡納濱對蝦與海馬齒混養第25 d養殖體系水體環境因子檢測情況

圖3 凡納濱對蝦生長情況

2.3 方斑東風螺-海馬齒混養實驗

圖4a 可知，混養水體中PO43--P 呈先下降后上升的趨勢。由于天氣變化，空氣濕度增大，溫差變化較大，第3 d 螺苗開始出現死亡，海馬齒葉子出現腐爛，水質進一步惡化，導致PO43--P 質量濃度上升。從圖4b 和圖4c 中可以看出，前期NO3--N 和NO2--N 的質量濃度呈現平緩趨勢，但由于螺苗在第3 d 后出現死亡，NO3--N 和NO2--N 的質量濃度受其影響，故二者均在第3 d后急速上升。

圖4 方斑東風螺-海馬齒混養水體中營養鹽質量濃度變化情況

表4 為實驗前后海馬齒的質量變化，可知D 組的減質量率最小。表5 是實驗前后方斑東風螺的存活統計情況，其中D 組方斑東風螺的存活率最高。綜上可知，D 組方斑東風螺和海馬齒生長情況最佳，即海馬齒密度為13.80～14.00 g·L-1時混養效果最佳。

表4 實驗前后海馬齒的質量變化

表5 實驗后方斑東風螺存活數據統計表

3 討論與結論

本實驗選用濱海植物海馬齒與卵形鯧鲹、凡納濱對蝦和方斑東風螺分別構成了3 種混養模式，其中海馬齒為自養型，卵形鯧鲹、凡納濱對蝦和方斑東風螺為異養型。前者主要吸收水體中的無機營養鹽（主要為動物殘餌及排泄排遺物）轉化為有機物，達到凈化水質的目的；后者主要依靠人工飼料，二者在生態功能上互相補充。

在卵形鯧鲹-海馬齒混養體系中，一個組分（卵形鯧鲹）的輸出成為另一個組分（海馬齒）的輸入，從而降低營養損耗，降低飼料系數，改善水質環境，控制養殖水體富營養化，將潛在經濟價值損耗降低，從而增加系統多樣性、循環性、穩定性，提高系統容納量和經濟產出[12]。此混合養殖體系具有更強的抗擾性和穩定性，在環境脅迫情況下能夠保證養殖環境的良性發展，達到高效增產和水質凈化兼顧的目的。本研究中卵形鯧鲹和海馬齒混合養殖，魚的生長情況（飼料系數、存活率、增質量率等指標）與水質狀況均好于魚類單養模式，說明海馬齒對卵形鯧鲹的生長有一定促進作用，提高了養殖生物的產量。海馬齒密度為5.208 g·L-1時，其與卵形鯧鲹混養效果最好，但相關的養殖效益仍需進一步探究。

由于凡納濱對蝦-海馬齒混養實驗的第15 d 時天氣突然變化，從高溫天氣驟變為陰雨天氣，使溫度下降、濕度增加，導致第16 d 蝦苗開始出現死亡。同時海馬齒出現腐爛現象，釋放氮磷，水質進一步惡化，營養鹽含量上升。綜合凡納濱對蝦的質量、體長、活力及養殖水質變化情況，得出7.3 g·L-1的海馬齒混養密度效果最佳，因此可通過凡納濱對蝦與海馬齒混養促進對蝦生長，凈化養殖水體環境，從而實現綠色養殖。

方斑東風螺適宜的pH 值在7.8～8.5之間，水溫在18～32 ℃之間，最適宜水溫為25～28 ℃[13]。實驗期間，每組的pH 值均在8.0～8.5的正常范圍內波動，水溫在27～31 ℃的正常范圍內波動。實驗前期，方斑東風螺狀態良好，但由于自然天氣變化，潮濕悶熱，方斑東風螺缺乏活力并且食量降低。實驗第3 d，螺出現細菌感染死亡，水質遭到污染。后續實驗陸續有螺苗死亡，實驗第7 d 出現大量死亡，水質條件變差，螺苗出現腹足腫大或腐爛等現象。養殖貝類死亡后會被微生物分解，產生氨氮、亞硝酸鹽氮等有害物質，繼發性病原細菌大量發生、傳播疾病[14-15]，導致水質惡化[16]。實驗過程中，溶解氧基本保持在7～8 mg·L-1的范圍內，適宜生物生長，pH值基本穩定。但是由于實驗期間長期下雨，養殖箱中溫度、濕度變化大，加之方斑東風螺出現死亡，致使海馬齒葉子腐爛。但海馬齒仍有一定的凈化能力，只是凈化能力降低，其處理效果往往與溫度、季節及植物的生長適應性密切相關[3,17]。因此，排除天氣變化導致螺死亡與海馬齒腐爛的影響因素，分析實驗數據可知，D 組混養密度（13.80～14.00 g·L-1）下方斑東風螺成活率和海馬齒生長率最高，混養效果最佳。

綜上所述，本研究通過構建海馬齒與魚、蝦、貝的混養模式，探索出適合的海馬齒混養密度，能夠有效改善養殖體系的水體質量，從而推進綠色生態水產養殖的發展[18]，實現生態效益和經濟效益的較好統一，是一種極有發展前途的養殖方式；同時，混養體系將養殖廢棄物進行無害化處理和資源化利用，有利于大力推廣現代水產養殖技術，促進當地水產養殖業的發展，為鄉村振興提供更多的動力和支持。