闽江河口围垦养虾塘养殖期碳、氮、磷元素的收支研究

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随着全球天然渔业资源的日益减少以及人类对渔产品的旺盛需求,沿海地区围塘水产养殖成为当前人们获取水产品的重要方式之一。然而,在养殖过程中常会出现营养元素利用效率低下,养殖生物品质较差,对周边环境的污染负荷增加等问题。对养殖塘养殖期生源要素碳(C)、氮(N)和磷(P)收支状况进行研究,可以明晰营养元素的来源及归宿,进而为提高养殖塘营养物质利用效率、制定养殖塘污染物削减方案,促进水产养殖业的可持续发展提供基础数据。有关水产养殖塘C、N、P收支的研究已有诸多报道,但将养殖过程中CO2、CH4和N2O等气体排放纳入到C、N元素收支核算的研究鲜见报道。鉴于此,本研究以闽江河口湿地围垦而成的养虾塘(南美白对虾,Litopenaeus vannamei)为研究对象,于养殖期(2018年5月-10月),对池塘C、N和P收支状况进行跟踪监测,以期揭示养虾塘C、N、P营养元素收支规律,为养虾塘水质管理和可持续发展提供参考。具体研究结果如下:(1)养虾塘养殖期水体理化因子动态特征原位测定养虾塘水体环境因子,采集水体样品通过室内分析测定样品中叶绿素a和C、N、P浓度。结果显示:闽江河口养虾塘水体环境因子均表现出显著地时间差异,其中,水温、DO、盐度在养殖过程中均能满足对虾的正常生长需求,而p H在养殖中后期处于较高水平,可能是影响对虾生长的重要因素;养虾塘水体C、N、P营养元素均表现出明显的时间差异,其中C、N元素浓度总体上呈上升趋势,P元素呈降低趋势,这与沉积物对P元素的吸附能力较强有关。(2)养虾塘养殖期C元素收支通过野外样品采集、数据现场调查以及室内实验分析结合的方法,测定养虾塘由进水、降雨、浮游植物初级生产、虾苗投放、饲料投放等途径输入养虾塘C总量,由浮游植物呼吸、放水、对虾收获、水-大气界面含C气体(CO2和CH4)排放、底泥呼吸和其他途径支出C,以及由沉积物滞留C,得到各收支途径所占比例。结果显示:闽江河口养虾塘C总输入量为4555.94-5448.27 kg/hm2,输入的主要途径是浮游植物初级生产,占C总输入量的58.50-61.63%,其次是饲料投放,占31.80-35.28%,通过进水、降雨、虾苗投放等途径输入较少,分别占4.84-5.79%、0.41-0.49%和<0.01%;浮游植物呼吸是养殖塘C输出的主要途径,占总输入C的47.25-53.42%,其次是放水和对虾收获,分别占总输入C的9.15-11.69%和8.98-11.38%,通过底泥呼吸和水-大气界面含C气体排放输出C较少,分别为0.04‰和2.30%,通过其他途径输出2.89-8.37%;沉积物中滞留C占总输入的18.00-21.59%,占有较大比例。通过计算养虾塘C元素利用率和养殖对水体的环境负荷,得出对虾对C元素的利用率为8.98-11.38%,每生产1吨对虾会对水体产生32.12-53.73 kg环境负荷。(3)养虾塘养殖期N元素收支通过野外样品采集、数据现场调查以及室内实验分析结合的方法,测定养虾塘由进水、降雨、虾苗投放、饲料投放等途径输入养虾塘N总量,由放水、对虾收获、水-大气界面N2O排放和其他途径支出N,以及由沉积物滞留N,得到各收支途径所占比例。结果显示:闽江河口养虾塘N总输入量为262.01-331.65 kg/hm2,N输入的主要途径是饲料投放,占总输入的90.92-92.82%,通过进水、降雨、虾苗投放等途径输入较少,分别占4.15-5.24%、3.02-3.83%和<0.01%;对虾收获是养虾塘N输出的最主要方式,占42.54-49.12%,其次是放水,占7.82-13.27%,通过水-大气界面N2O排放输出0.21‰,通过其他途径如渗漏、氨挥发和反硝化作用输出4.51-9.40%;沉积物中滞留N占总输入的28.22-44.00%。通过计算养虾塘N元素利用率和养殖对水体的环境负荷,得出对虾对N元素的利用率为42.54-49.12%,每生产1吨对虾会对水体产生1.67-3.88 kg环境负荷。(4)养虾塘养殖期P元素收支通过野外样品采集、数据现场调查以及室内实验分析结合的方法,测定养虾塘由进水、降雨、虾苗投放、饲料投放等途径输入养虾塘P总量,由放水、对虾收获,以及由沉积物滞留P,得到各收支途径所占比例。结果显示:闽江河口养虾塘P总输入量为59.17-75.66 kg/hm2,P输入的主要途径是饲料投放,占总输入的95.37-96.38%,通过进水、降雨、虾苗投放等途径输入较少,分别占3.06-3.91%、0.55-0.70%和<0.01%;对虾收获是养虾塘P输出的最主要方式,占26.77-30.75%,其次是放水,占4.93-5.65%;沉积物对P有很强的吸附能力,滞留在沉积物中的P占总输入的54.84-68.40%。通过计算养虾塘P元素利用率和养殖对水体的环境负荷,得出对虾对P元素的利用率为26.77-30.76%,每生产1吨对虾会对水体产生0.15-0.27 kg环境负荷。
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