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2024 , Vol. 22 >Issue 4: 545 - 555

DOI: https://doi.org/10.13248/j.cnki.wetlandsci.2024.04.008

 

四川省开江县暴发裸藻水华的养殖池塘水质研究

  • 苏峻正 , 1, 2, 3, 4 ,
  • 马旭洲 , 1, 2, 3, 4, * ,
  • 张文博 1, 2, 3, 4 ,
  • 戴希贤 1, 2, 3, 4 ,
  • 黄健 1, 2, 3, 4
展开
*马旭洲，副教授。E-mail:

苏峻正(1998—)，男，甘肃省金昌人，硕士研究生，从事河蟹生态养殖研究。E-mail:

收稿日期: 2023-08-20

  修回日期: 2023-12-18

  网络出版日期: 2026-03-12

基金资助

上海市现代农业产业技术体系项目(沪农科产字(2023)第4号资助)

版权

版权所有©《湿地科学》编辑部2024
收起

Study on the Water Quality in Aquaculture Ponds with Euglena Blooms in Kaijiang County, Sichuan Province

  • SU Junzheng , 1, 2, 3, 4 ,
  • MA Xuzhou , 1, 2, 3, 4, * ,
  • ZHANG Wenbo 1, 2, 3, 4 ,
  • DAI Xixian 1, 2, 3, 4 ,
  • HUANG Jian 1, 2, 3, 4
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Received date: 2023-08-20

  Revised date: 2023-12-18

  Online published: 2026-03-12

Copyright

Copyright © 2024 Wetland Science. All rights reserved.
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摘要

为了探究四川省开江县养殖池塘暴发裸藻水华的环境特点，于2022年4月至9月，对开江民生渔业发展有限公司的3座发生裸藻(Euglena)水华池塘和3座未发生裸藻水华池塘进行了一个养殖周期的水质监测，并对其水质进行比较。研究结果表明，裸藻水华的发生导致养殖池塘水体溶解氧含量、电导率和溶解性总固体含量小于未发生水华的池塘；其溶解性总固体含量偏低，对甲壳类生物生长有一定影响，造成甲壳类生物规格偏小、成活率偏低；暴发裸藻水华的养殖池塘水温和pH都适宜裸藻水华发生，水体中的总氮和总磷含量都适宜藻类水华发生，且氮元素是该地区裸藻水华暴发的限制因子；实验期间，养殖池塘水体的高锰酸盐指数含量严重超过地表水Ⅲ类水域标准，且裸藻水华暴发会加剧高锰酸盐指数积累；裸藻死亡后会释放已吸收的营养物质，再次恶化水质。养殖期间，在养殖池塘中合理种植伊乐藻(Elodea nuttallii)和轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)，可以有效抑制裸藻水华暴发。

本文引用格式

苏峻正 , 马旭洲 , 张文博 , 戴希贤 , 黄健 . 四川省开江县暴发裸藻水华的养殖池塘水质研究[J]. 湿地科学, 2024 , 22(4) : 545 -555 . DOI: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2024.04.008

Abstract

To investigate the environmental characteristics of Euglena blooms in aquaculture ponds in the Kaijiang area of Sichuan province, water quality monitoring was conducted over one culturing cycle from April to September 2022 in three ponds with Euglena blooms and three ponds without Euglena blooms at Kaijiang Minsheng Fisheries Development Co., Ltd. The results showed that the occurrence of Euglena algae blooms led to lower dissolved oxygen, conductivity and total dissolved solids in the cultured ponds compared to the ponds without blooms. The low total dissolved solids had a certain impact on the growth of crustaceans, resulting in smaller size and lower survival rates. The water temperature and pH in the aquaculture ponds were suitable for Euglena blooms. The total nitrogen and total phosphorus were suitable for Euglena blooms, and nitrogen was the limiting factor of Euglena blooms in this area. During the experiment, the permanganate index severely exceeded the standard for Class III waters, and the Euglena algae blooms exacerbated the accumulation of the permanganate index. The death of Euglena released absorbed nutrients, further deteriorating the water quality. Reasonable planting of aquatic plants such as Elodea nuttallii and Hydrilla verticillata during the cultivation period could effectively inhibit the outbreak of Euglena bloom.

藻类是水生态系统的重要组成部分[1]。水华是水体中藻类大量繁殖并达到一定浓度的现象，是水体富营养化和特定条件综合作用的结果[2-3]，其发生受理化因子和生物种类的影响，是多个环境因素综合作用的结果[4]。
裸藻属(Euglena)常在静水且有机质丰富的池塘等小水体环境中形成膜状水华[5]。能形成膜状水华的裸藻属种类主要有绿色裸藻(Euglena virids)、鱼形裸藻(Euglena pisciformis)和血红裸藻(Euglena sanguine)等[5]。
裸藻水华易在弱酸性、中性和弱碱性的水体暴发[6]，且暴发周期较长，温度适应性较广，特别在6月至9月最易暴发[7]。水体中硝酸盐、磷酸盐和总磷的积累同样与裸藻水华暴发密切相关[8]。当裸藻衰亡后，会向水体中释放大量营养盐、重金属和毒素[8-9]。在实验室条件下，鲇(Silurus asotus)、条纹粗尾鲈(Chorististium susumi)、罗非鱼(Oreochromis mossambicus)等鱼类经腹腔注射血红裸藻毒素70 ng/mL，在2~6 h内全部死亡[10]。
开江县地处四川省东北部盆地区域，雨热同季，山地气候特征明显，雨量充沛[11]。该地区养殖水体暴发裸藻水华概率较高。因此，本研究于2022年4月至9月，在四川省开江民生渔业发展有限公司养殖池塘进行实验，旨在为今后养殖过程中抑制或者消除裸藻水华提供一定基础数据，促进该地区水产养殖事业朝健康、环保方向发展。

1 材料与方法

1.1 实验地点

于2022年4月至9月，在四川省开江民生渔业发展有限公司三清庙基地(30°87′N，107°75′E)，开展实验。在该基地选取3个相邻的发生裸藻水华的池塘(以下简称实验塘，图1)与3个未发生裸藻水华的池塘(以下简称对照塘，图2)。每个池塘面积都为2.6 hm2，水源为长江支流渠江。
1 实验养殖池塘照片

Photo of experimental aquaculture ponds

2 对照养殖池塘照片

Photo of control aquaculture ponds

1.2 养殖池塘水质情况

由于养殖需要，于2022年4月25日，向所有养殖池塘投放50 kg/hm2磷肥、10 kg/hm2尿素、1.5 kg/hm2工业红糖。5月15日，部分池塘四周开始出现裸藻水华；6月2日，裸藻水华已基本覆盖整个池塘水面；7月1日，观测到裸藻大规模死亡，但裸藻水华并没有消退，第二天再次形成覆盖全塘的水华；裸藻水华持续至9月11日。9月11日，开始对所有出现裸藻水华的池塘换水并人工打捞裸藻。于4月2日、4月15日和5月2日，对面积和养殖量相近的池塘进行水质检测，表1和表2为实验养殖池塘和对照养殖池塘的水质数据。
1 3个检测日实验养殖池塘水体的理化因子

Physical and chemical factors of water body in experimental aquaculture ponds on 3 testing days

日期 pH 溶解氧质量
浓度/(mg/L )		 水温/℃ 电导率
/(μS/cm)		 溶解性总固体质量浓度/(mg/L) 氨氮质量
浓度/(mg/L )
4月2日 7.15 6.20 21.6 177 89.3 0.145
4月15日 7.11 5.02 23.8 165 90.7 0.297
5月2日 7.38 3.38 22.1 256 144.3 0.889
日期 亚硝态氮质量
浓度/(mg/L )		 硝态氮质量
浓度/(mg/L )		 可溶性磷酸盐
质量浓度/(mg/L )		 总氮质量
浓度/(mg/L )		 总磷质量浓度/
(mg/L )		 高锰酸盐
指数/(mg/L )
4月2日 0.001 0.174 0.043 0.641 0.091 13.6
4月15日 0.000 0.251 0.044 0.795 0.083 17.3
5月2日 0.004 1.652 0.441 2.387 0.751 30.1
2 3个检测日对照养殖池塘水体的理化因子

Physical and chemical factors of water body in control aquaculture ponds on 3 testing days

日期 pH 溶解氧质量
浓度/(mg/L )		 水温/℃ 电导率
/(μS/cm)		 溶解性总固体质量浓度/(mg/L) 氨氮质量
浓度/(mg/L )
4月2日 7.64 8.22 21.3 137 69.2 0.121
4月15日 8.23 7.01 23.0 141 76.8 0.145
5月2日 8.26 8.91 21.9 159 81.7 0.476
日期 亚硝态氮质量
浓度/(mg/L )		 硝态氮质量
浓度/(mg/L )		 可溶性磷酸盐质量浓度/(mg/L ) 总氮质量
浓度/(mg/L )		 总磷质量
浓度/(mg/L )		 高锰酸盐
指数/(mg/L )
4月2日 0.000 0.131 0.011 0.455 0.030 16.4
4月15日 0.000 0.175 0.026 0.586 0.057 18.8
5月2日 0.001 0.741 0.146 1.547 0.299 27.6

1.3 养殖池塘养殖情况及产量

实验养殖池塘和对照养殖池塘都呈“回”字形，中央平台约占池塘总面积的70.00%，四周为低于平台约35.0 cm、宽约300 cm的深沟。3月中旬开始种植伊乐藻(Elodea nuttallii)，池塘内水草呈片状分布，中央平台及四周处较多，深沟及四周处较少。池塘内底质一致。2022年4月10日，放养鲢(Hypophthalmichthys molitrix)和鳙(Hypophthalmichthys nobilis)，4月17日挂养三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)，4月20日放养中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)。具体放养情况见表3。6月中旬开始种植轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)。实验期间，随着气温升高，池塘不断加水，7月中旬达到最高水位，中央平台处约1.3 m，深沟处约1.7 m。4月中旬开始投喂粗蛋白含量为30%的配合饲料，9月初开始投喂新鲜冻鱼。
3 实验养殖池塘和对照养殖池塘的养殖量

The aquaculture volume of experimental and control aquaculture ponds

种类 实验养殖池塘 对照养殖池塘
规格/(kg/只) 放养量/(kg/hm2) 规格/(kg/只) 放养量/(kg/hm2)
注：表中数据为平均值±标准误差。
中华绒螯蟹 0.014±0.004 66.5±19.0 0.014±0.003 66.5±19.0
鲢 0.3±0.1 100.0±4.0 0.3±0.1 100.0±4.0
鳙 0.3±0.1 80.0±3.0 0.3±0.1 80.0±3.0
三角帆蚌 0.110±0.007 469.6±29.9 0.110±0.008 519.4±37.8

1.4 水样采集与分析

于2022年5月15日，进行第一次采集水样。然后，每隔15 d进行一次采样，当发生裸藻水华水面发生明显变化时补测，如遇阴雨天则提前或延后采样。。
采样时间为早上7 ∶30至9 ∶00。采用“五点采样法”，采集水样。即在距离池塘四边50 cm处和池塘中心各设1处采样点，利用有机玻璃采水器，在各采样点水下40 cm处采集水样，在桶中混合后，取1 L水样于采样瓶中。
在现场，利用P-100水质检测仪，测定水温、pH、溶解氧含量。利用力辰CT-20笔型电导率仪，测定水样电导率。利用力辰TDS-1水质测试笔，测定溶解性总固体含量。参照文献[12]，在24 h内，测定硝态氮、氨氮、亚硝态氮、磷酸盐、总氮和总磷含量。利用深昌鸿CHCM-101型CODMn测定仪，在24 h内测定高锰酸盐指数。

1.5 数据统计与分析

利用Microsoft Excel 2019软件，对实验数据求取平均和误差计算。利用IBM SPSS 23软件，对数据进行独立样本t检验和相关关系分析。利用Origin 2022软件，绘图。

2 结果与分析

2.1 养殖池塘产量

2022年10月28日开始捕捞河蟹，2023年2月20日开始捕捞鲢和鳙，各养殖种类的具体产量见表4。实验养殖池塘中华绒螯蟹的平均成活率约为25.42%，对照养殖池塘中华绒螯蟹的平均成活率约为45.75%，裸藻水华暴发对中华绒螯蟹的成活率具有显著影响(n=3，p<0.05)，而对中华绒螯蟹规格并无显著影响(p>0.05)。实验养殖池塘鲢、鳙的平均成活率约为64.90%和65.16%，对照养殖池塘的鲢、鳙平均成活率约为69.01%和68.67%，实验养殖池塘和对照养殖池塘鲢、鳙成活率和规格差异不显著(p>0.05)。实验养殖池塘三角帆蚌的平均成活率约为94.74%，对照养殖池塘平均成活率约为95.66%，实验养殖池塘与对照养殖池塘成活率差异不显著(p>0.05)。
4 实验养殖池塘和对照养殖池塘养殖产量

The aquaculture yield of experimental and control aquaculture ponds

种类 实验养殖池塘 对照养殖池塘
规格/(kg/只) 产量/(kg/hm2) 规格/(kg/只) 产量/(kg/hm2)
注：表中数据为平均值±标准误差。
中华绒螯蟹 雌蟹：0.10±0.03；雄蟹：0.15±0.02 301.9±36.2 雌蟹：0.13±0.02；雄蟹：0.17±0.03 651.9±65.2
鲢鱼 2.7±0.9 586.4±195.5 2.7±0.7 623.1±161.5
鳙鱼 2.5±0.7 438.6±122.8 2.3±0.7 425.2±129.4
三角帆蚌 0.30±0.08 1 217.3±323.5 0.31±0.08 1 395.6±361.3

2.2 水体温度、pH和溶解氧含量

实验养殖池塘和对照养殖池塘的水温变化范围分别为21.5~31.7 ℃和20.4~31.5 ℃，其平均值分别为(25.4±3.5) ℃和(25.4±3.6) ℃(图3)。二者水温都先上升后下降，实验养殖池塘于7月16日达到最大值，对照养殖池塘于8月15日达到最大值，水温无明显差异。
3 发生裸藻水华的实验养殖池塘与未发生裸藻水华的对照养殖池塘水温对比

Comparison of water temperature between experimental aquaculture ponds with Euglena blooms and control aquaculture ponds without Euglena blooms

实验养殖池塘和对照养殖池塘水体pH变化范围分别为7.17~7.77和6.83~7.49，其平均值分别为7.49±0.18和7.26±0.20(图4)。二者水体pH都波动变化，实验养殖池塘水体pH略大于对照养殖池塘。除5月15日、7月2日和7月16日外，实验养殖池塘和对照养殖池塘水体pH差异显著(n=3，p<0.05)，其他日期二者无显著差异(p>0.05)。
4 发生裸藻水华的实验养殖池塘与未发生裸藻水华的对照养殖池塘水体pH对比

Comparison of water pH between experimental aquaculture ponds with Euglena blooms and control aquaculture ponds without Euglena blooms

n=3，p<0.05。]]>

实验养殖池塘和对照养殖池塘水体溶解氧质量浓度的变化范围分别为3.12~4.38 mg/L 和4.60~6.70 mg/L，其平均值分别为(3.68±0.45) mg/L和(5.48±0.17) mg/L(图5)。在实验期间，实验养殖池塘水体溶解氧含量都小于《渔业水质标准》(GB11607—89)[13]，而对照养殖池塘仅有20%的采样日溶解氧含量低于该标准。除7月16日外，其他采样日实验养殖池塘水体溶解氧含量显著小于对照养殖池塘(n=3，p<0.05)。
5 发生裸藻水华的实验养殖池塘与未发生裸藻水华的对照养殖池塘水体溶解氧含量对比

Comparison of dissolved oxygen content between experimental aquaculture ponds with Euglena blooms and control aquaculture ponds without Euglena blooms

n=3，p<0.05。]]>

2.3 水体电导率和溶解性总固体含量

实验养殖池塘和对照养殖池塘水体电导率变化范围分别为183.0~244.0 μS/cm和124.0~301.0 μS/cm，其平均值分别为(213.0±17.0) μS/cm和(237.0±70.0) μS/cm(图6)。实验养殖池塘水体的电导率在7月2日之前显著大于对照养殖池塘，7月2日之后显著小于对照养殖池塘(n=3，p<0.05)。
6 发生裸藻水华的实验养殖池塘与未发生裸藻水华的对照养殖池塘水体电导率对比

Comparison of water conductivity between experimental aquaculture ponds with Euglena blooms and control aquaculture ponds without Euglena blooms

n=3，p<0.05。]]>

实验养殖池塘和对照养殖池塘水体溶解性总固体质量浓度变化范围分别为70.0~83.7 mg/L和79.3~158.5 mg/L，其平均值分别为(76.1±4.7) mg/L和(123.4±28.7) mg/L(图7)。5月15日和6月2日二者水体溶解性总固体含量无显著差异，6月2日之后实验养殖池塘水体溶解性总固体含量显著小于对照养殖池塘(n=3，p<0.05)。
7 发生裸藻水华的实验养殖池塘与未发生裸藻水华的对照养殖池塘水体溶解性总固体含量对比

Comparison of dissolved total solid contents between experimental aquaculture ponds with Euglena blooms and control aquaculture ponds without Euglena blooms

n=3，p<0.05。]]>

2.4 水体中无机氮、总氮、可溶性磷酸盐和总磷含量

实验养殖池塘和对照养殖池塘水体氨氮质量浓度变化范围分别为0.199~0.446 mg/L和0.086~0.318 mg/L，其平均值分别为(0.335±0.078) mg/L和(0.220±0.075) mg/L(图8)。8月1日、8月15日和9月22日，实验养殖池塘水体的氨氮含量显著大于对照养殖池塘(n=3，p<0.05)，其他日期二者氨氮含量差异不显著(p>0.05)。
8 发生裸藻水华的实验养殖池塘与未发生裸藻水华的对照养殖池塘水体氨氮含量对比

Comparison of ammonia nitrogen contents between experimental aquaculture ponds with Euglena blooms and control aquaculture ponds without Euglena blooms

n=3，p<0.05。]]>

实验养殖池塘和对照养殖池塘水体亚硝态氮质量浓度变化范围分别为0~0.006 mg/L和0~0.003 mg/L，其平均值分别为(0.002±0.002) mg/L和(0.001±0.001) mg/L(图9)。7月16日、8月15日和9月22日，实验养殖池塘水体的亚硝态氮含量显著大于对照养殖池塘(n=3，p<0.05)，其他日期二者亚硝态氮含量无显著差异(p>0.05)。
9 发生裸藻水华的实验养殖池塘与未发生裸藻水华的对照养殖池塘水体亚硝态氮含量对比

Comparison of nitrite nitrogen contents between experimental aquaculture ponds with Euglena blooms and control aquaculture ponds without Euglena blooms

n=3，p<0.05。]]>

实验养殖池塘和对照养殖池塘水体硝态氮质量浓度变化范围分别为0.145~0.346 mg/L和0.128~0.191 mg/L，其平均值分别为(0.232±0.056) mg/L和(0.155±0.020) mg/L(图10)。6月17日至8月27日，实验养殖池塘与对照养殖池塘水体中硝态含量无显著差异(p>0.05)，其他日期实验养殖池塘水体的硝态氮含量显著大于对照养殖池塘(n=3，p<0.05)。
10 发生裸藻水华的实验养殖池塘与未发生裸藻水华的对照养殖池塘水体硝态氮含量对比

Comparison of nitrate nitrogen contents between experimental aquaculture ponds with Euglena blooms and control aquaculture ponds without Euglena blooms

n=3，p<0.05。]]>

实验养殖池塘和对照养殖池塘水体磷酸盐质量浓度变化范围分别为0.068~0.453 mg/L和0.040~0.180 mg/L，其平均值分别为(0.168±0.035) mg/L和(0.073±0.020) mg/L(图11)。实验期间整体上实验养殖池塘水体磷酸盐含量大于对照养殖池塘，特别在7月16日至8月27日，实验养殖池塘水体中磷酸盐含量显著大于对照养殖池塘(n=3，p<0.05)，其他时间差异不显著(p>0.05)。
11 发生裸藻水华的实验养殖池塘与未发生裸藻水华的对照养殖池塘水体磷酸盐含量对比

Comparison of phosphate contents between experimental aquaculture ponds with Euglena blooms and control aquaculture ponds without Euglena blooms

n=3，p<0.05。]]>

实验养殖池塘和对照养殖池塘水体总氮质量浓度变化范围分别为0.819~1.380 mg/L和0.509~0.808 mg/L，其平均值分别为(1.032±0.181) mg/L和(0.645±0.083) mg/L(图12)。根据《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)[12]，实验期内实验养殖池塘水体总氮含量有60%的采样日不符合地表水Ⅲ类水域标准，对照养殖池塘全部符合地表水Ⅲ类水域标准。7月2日实验养殖池塘与对照养殖池塘水体总氮含量差异不显著(p>0.05)，其他日期内实验养殖池塘水体总氮含量显著大于对照养殖池塘(n=3，p<0.05)。
12 发生裸藻水华的实验养殖池塘与未发生裸藻水华的对照养殖池塘水体总氮含量对比

Comparison of total nitrogen contents between experimental aquaculture ponds with Euglena blooms and control aquaculture ponds without Euglena blooms

n=3，p<0.05。]]>

实验养殖池塘和对照养殖池塘水体总磷质量浓度变化范围分别为0.093~1.580 mg/L和0.071~0.281 mg/L，其平均值分别为(0.354±0.037) mg/L和(0.134±0.031) mg/L(图13)。实验期间实验养殖池塘水体总磷含量有70%的采样日不符合地表水Ⅲ类水域标准，对照养殖池塘水体总磷含量都符合地表水Ⅲ类水域标准。整体上实验养殖池塘水体总磷含量大于对照养殖池塘，6月17日和7月2日二者总磷含量无显著差异(p>0.05)，其他日期实验养殖池塘水体总磷含量显著大于对照养殖池塘(n=3，p<0.05)。
13 发生裸藻水华的实验养殖池塘与未发生裸藻水华的对照养殖池塘水体总磷含量对比

Comparison of total phosphorus contents between experimental aquaculture ponds with Euglena blooms and control aquaculture ponds without Euglena blooms

n=3，p<0.05。]]>

2.5 水体高锰酸盐指数

实验养殖池塘和对照养殖池塘的高锰酸盐指数变化范围分别为23.8~54.0 mg/L和21.7~51.7 mg/L，其平均值分别为(36.3±9.7) mg/L和(31.2±9.6) mg/L(图14)。实验期间，实验养殖池塘和对照养殖池塘水体高锰酸盐指数都远大于地表水Ⅲ类水域标准。7月16日和8月1日，实验养殖池塘水体高锰酸盐指数显著大于对照养殖池塘(n=3，p<0.05)，其他日期二者高锰酸盐指数无显著差异(p>0.05)。
14 发生裸藻水华的实验养殖池塘与未发生裸藻水华的对照养殖池塘水体高锰酸盐指数对比

Comparison of permanganate indexes between experimental aquaculture ponds with Euglena blooms and control aquaculture ponds without Euglena blooms

n=3，p<0.05。]]>

2.6 水华与环境因子的关系

实验养殖池塘和对照养殖池塘水体中藻类的平均生物量见图15。实验养殖池塘藻类生物量的平均值变化范围为4.17~13.33 mg/ L，在8月27日达到最大值，6月17日为最小值。对照养殖池塘藻类生物量的平均值变化范围为4.31~10.44 mg/L，在7月2日达到最大值，6月17日为最小值(图15)。
15 藻类的平均生物量

Average biomass of algae

水华发生的直接标志是藻类的急剧增殖，因此本研究用藻类的平均生物量与水环境因子进行相关分析[14-15]。由表5可知，藻类生物量与溶解氧含量显著负相关(n=3，p<0.05)，与氨氮含量、磷酸盐含量、总氮含量和高锰酸盐指数显著正相关(n=3，p<0.05)。
5 实验养殖池塘藻类平均生物量与水质指标的相关系数

The correlation coefficients between the average biomass of algae in experimental aquaculture ponds and water quality indicators

藻类
生物量		 pH 溶解
氧含量		 水温 电导率 溶解性总固体含量 氨氮
含量		 亚硝态
氮含量		 硝态
氮含量		 磷酸盐
含量		 总氮
含量		 总磷
含量		 高锰酸盐指数
注：数据右上角*表示数据之间在p<0.05水平显著相关，**表示在p<0.01水平显著相关。n=3。
藻类生物量 1.000
pH 0.408 1.000
溶解氧含量 -0.758* -0.385 1.000
水温 0.141 -0.101 0.331 1.000
电导率 0.015 -0.086 0.208 0.587 1.000
溶解性总固体含量 -0.089 0.032 0.139 0.461 0.752* 1.000
氨氮含量 0.732* 0.185 -0.751* -0.041 -0.201 -0.140 1.000
亚硝态氮含量 0.254 -0.042 0.020 0.110 0.423 0.291 0.119 1.000
硝态氮含量 0.228 0.195 -0.441 -0.501 -0.602 -0.300 0.677* 0.191 1.000
磷酸盐含量 0.711* 0.149 -0.364 0.487 -0.117 -0.201 0.598 0.183 0.212 1.000
总氮含量 0.700* 0.121 -0.655* 0.202 -0.282 -0.249 0.873** -0.128 0.432 0.823** 1.000
总磷含量 0.555 0.146 -0.488 0.255 -0.376 -0.294 0.677* 0.074 0.444 0.938** 0.873** 1.000
高锰酸盐指数 0.661* -0.039 -0.271 0.532 0.474 0.180 0.579 0.398 -0.043 0.609 0.560 0.389 1.000

3 讨 论

3.1 裸藻水华与水体理化因子间的关系

研究表明，裸藻水华暴发的适宜水温为20~35 ℃，pH为6.5~8.5[16]。四川省开江地区地形为盆地，常年无风或风力较小[2]，且实验期间水温和pH都在裸藻水华发生范围内，因此该地区尤其适宜裸藻水华发生。水产养殖中的碳源主要来自水生植物和藻类的光合作用以及饲料。在本研究中，实验养殖池塘水体pH总体略大于对照养殖池塘，根据碳酸盐循环平衡说明实验养殖池塘中游离的CO2含量小于对照养殖池塘，这可能是由于藻类大量繁殖，光合作用对水体中的CO2消耗增加，以及膜状的裸藻水华阻碍了水体与大气中CO2的交换，使水体pH上升[17]。
水体中的溶解氧含量可以反映水体的自净能力和受污染程度。5月15日，裸藻开始大量繁殖，迅速消耗水体中的O2，导致水体中的溶解氧含量始终较低[18]，虽然裸藻也可以进行光合作用[19]，但与对照养殖池塘相比，裸藻水华暴发后会迅速覆盖水面导致部分水草死亡，其他有益藻类生物量下降，整体光合作用减弱，使水体的复氧能力下降[20]。7月2日后，实验养殖池塘水体中溶解氧含量由于水草死亡而减小；8月1日后，水生生物耗氧量增加，水温逐渐下降，实验养殖池塘水体中溶解氧含量由于水草稀少，光合作用不足而再次下降；9月11日后，开始人工打捞清除裸藻，实验养殖池塘水体中溶解氧含量略有上升。整体上看，实验养殖池塘水体溶解氧含量小于对照养殖池塘水体溶解氧含量，这可能是实验养殖池塘河蟹成活率略低于对照养殖池塘河蟹的原因之一。
水体电导率可用来衡量水体质量，电导率越高，表明水体中离子越多等。7月2日后，由于裸藻水华发生，消耗了铁离子、锰离子和锌离子[21]，导致实验养殖池塘水体电导率开始小于对照养殖池塘。
溶解性总固体含量可以作为一种对水质硬度的参考。钙、镁等矿物质是虾蟹等甲壳动物蜕壳生长必不可少的营养元素，实验期间，实验养殖池塘水体中溶解性总固体含量较低，说明水体硬度较低，由此推测裸藻水华导致溶解性总固体含量的降低可能也是实验养殖池塘河蟹规格及成活率略低于对照养殖池塘河蟹的原因之一。
营养盐在藻类生长过程中起着重要作用[22]。研究表明，裸藻对氮浓度的变化较为敏感[23]。裸藻水华暴发后，会迅速消耗氨氮和硝态氮[21]，这可能是藻类平均生物量与氨氮含量显著相关的原因。实验养殖池塘水体的氨氮和硝态氮含量在5月15日至6月17日迅速减小；在6月17日至8月15日，部分裸藻死亡导致氨氮和硝态氮含量缓慢增大[8]，这与9月11日至9月22日二者含量略有上升的原因相同。对照养殖池塘水体的氨氮和硝态氮含量总体呈现减小的规律。实验期间，水体中的可溶性磷酸盐含量与氨氮和硝态氮含量变化类似，但在8月1日至8月15日迅速增大，是部分裸藻死亡、高温抑制了水草的吸附和利用磷的能力[24]，以及高温导致伊乐藻大量死亡未及时打捞出池塘所致。总体来看，虽然裸藻水华在暴发时大量消耗硝态氮、氨氮和可溶性磷酸盐，但裸藻死亡后会将部分营养盐再次释放入水体中，导致再次暴发裸藻水华。
通常认为，当水体中总氮质量浓度超过0.2 mg/L、总磷质量浓度超过0.02 mg/L时，水体会发生藻类水华[25]。在本研究中，实验养殖池塘和对照养殖池塘水体的总氮、总磷含量都达到发生藻类水华的条件。根据Redfield值理论[25]，当氮磷比小于16 ∶1时，表示限制因子为氮含量，当氮磷比大于16 ∶1时，则表示限制因子为磷含量。本研究实验养殖池塘水体氮磷比为0.67~9.16，平均值为5.01；对照养殖池塘水体氮磷比为2.87~7.16，平均值为5.33，氮磷比都小于16 ∶1，说明该地区裸藻水华暴发的限制因子是氮含量，研究表明血红裸藻在北京翠湖湿地公园暴发的限制因子为磷[26]，这可能是由于本实验对象是池塘小水体，且发现浮游植物种类不同，其限制因子也不相同。
高锰酸盐指数是表示水体污染的常用指标，其值越高，水体污染越重。研究表明，随着水温的增加，水体微生物的降解能力也增强[27]。但是，研究结果显示，当水温增高，高锰酸盐指数的增长速率远大于微生物的降解速率[28]。在本研究中，养殖初期，两处池塘高锰酸盐指数变化不明显，主要原因是高锰酸盐指数的增长速率等于微生物和水生植物对高锰酸盐指数的降解速率；到达养殖中期时，随着水温的增高，实验养殖池塘水体高锰酸盐指数的增长速率远大于对照养殖池塘，这可能是裸藻水华与高温共同抑制微生物降解速率以及伊乐藻死亡所致。整个实验期内，两处池塘水体的高锰酸盐指数严重超标，其可能原因，一是水源水体高锰酸盐指数超标；二是养殖中后期饲料和冰鲜鱼投喂量的增加，水体中粪便残饵大量积累以及水生植物和微生物对高锰酸盐指数降解速率降低。因此，虽然在养殖初期裸藻水华发生会对高锰酸盐指数有一定降低，但在养殖中、后期会加剧养殖水体中高锰酸盐指数积累，造成水质进一步恶化。

3.2 裸藻水华与水生植物间的关系

水生植物可通过吸收水体中氮、磷来抑制藻类生长，避免水华发生[29]。水生植物—微生物“生物膜”系统具有强大的净化效果，吸收氮、磷等元素[29]。实验期间，实验养殖池塘水草覆盖率仅为20.00%~30.00%，对照养殖池塘水草覆盖率为70.00%~80.00%。这是由于实验养殖池塘中种植水草时操作不当，大量伊乐藻漂浮在水面上且未及时加水，持续被阳光直射造成大量死亡，并且高温时未及时补充轮叶黑藻，导致实验养殖池塘水草覆盖率始终较低。研究表明，春季和秋季伊乐藻对氮元素的去除效果最好[30-31]，轮叶黑藻对氨氮、硝态氮有较好的去除效果，对总氮的去除效果不明显[32-33]。研究区裸藻水华发生的限制因子为氮，且主要种植水草为伊乐藻和轮叶黑藻，这可能是抑制裸藻水华暴发的重要因素。

4 结论

四川开江地区养殖池塘的水温和pH适宜裸藻水华发生。裸藻水华暴发导致养殖池塘水体的溶解氧含量、电导率和溶解性总固体含量减小，可能导致中华绒螯蟹成活率低、规格偏小。裸藻水华暴发消耗了大量营养盐，但在裸藻衰亡后部分营养盐被再次释放入水体中，导致裸藻水华再次暴发。养殖池塘水体暴发裸藻水华的限制因子为氮，且裸藻水华主要受水体氨氮含量、磷酸盐含量、总氮含量和高锰酸盐指数影响。种植伊乐藻和轮叶黑藻可以有效吸收水体中的氮，这可能是抑制该地裸藻水华暴发的有效措施。

参考文献

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