海马齿生态浮床对鱼、虾、贝生长影响的模拟研究

解欣斐，黄玲儿，陈丽丽，傅昶玮，陈敏纯，何奕汶，王江勇

（惠州学院生命科学学院，广东惠州 516007）

近年来，随着海水养殖技术水平的提高和水产市场需求的扩大，我国海水养殖业得到迅速发展，由养殖引发的环境问题也日益引起人们重视。据报道，长期单品种的高密度养殖，易造成水质恶化、养殖品种生长缓慢等问题[1]。对此国内学者进行了大量研究，发现利用滨海植物大量吸收C、N、P 等生源要素对养殖区污水进行修复，可以减缓水体富营养化，有效缓解这一问题的发生。

海马齿（Sesuvium portulacastrum）属于番杏科海马齿属，多年生匍匐性肉质草本植物，广泛分布于全球热带与亚热带海岸，具有耐高盐高温、繁殖快、适应力强、易成活、对富营养化海水中N、P 等污染物具有一定吸收能力等特点[2]。目前利用其构建海马齿生态浮床对养殖对象水体进行修复，海马齿通过根系的吸收、吸附作用和物种竞争相克机理，移除水体中N、P 等物质，从而改善养殖水环境[3]。卵形鲳鲹（Trachinotus ovatus）别称金鲳或黄腊鲳，是华南沿海地区重要的经济海产鱼类之一，主要产自广东、福建、海南等地。其肉质鲜美细嫩，国内外市场需求量可观，且养殖期较短、经济效益较好，大规模养殖已有20 多年历史[4]。凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）隶属于节肢动物门甲壳纲软甲亚纲十足目对虾科滨对虾属动物，其肉质鲜美，深受广大消费者的喜爱，在我国多个地区具有较大的养殖规模[5]。方斑东风螺（Babylonia areolata）隶属于软体动物门腹足纲前鳃亚纲新腹足目蛾螺科东风螺属，对环境适应能力强，生长周期短。其肉质鲜美，营养丰富，深受养殖户和消费者喜爱，是一种有推广前景的海水养殖经济贝类[6]。

基于此，本研究根据生态位原理，通过将海滨植物海马齿生态浮床分别引入卵形鲳鲹、凡纳滨对虾及方斑东风螺的栖息环境中，分别构建鱼-海马齿、虾-海马齿、贝-海马齿3个混养体系，监测海马齿对混养体系中N、P 的移除情况，旨在减轻水产养殖的自身污染，以期实现生态效益和经济效益的有机统一，为海马齿修复技术的推广应用提供数据资料和参考依据。

1 材料与方法

1.1 实验生物

本研究所用的卵形鲳鲹、凡纳滨对虾、方斑东风螺和海马齿均来源于中国水产科学研究院南海水产研究所深圳试验基地。其中卵形鲳鲹体长约3～4 cm，质量约2.5 g，鱼苗运回后在养殖箱中暂养1 周，待适应后选取状态较好的鱼苗进行实验。凡纳滨对虾平均体长1 cm，约2 500 只，虾苗在盐度20‰的养殖箱暂养数日，日常投喂丰年虫饵料，待适应室内环境后开始实验。方斑东风螺平均壳高2 cm，在盐度30‰的养殖箱暂养数日，日常投喂新鲜鱼、生蚝等饵料，待其适应室内环境后开始实验。海马齿从基地运回后先除净表面附着物，将其放置在盐度20‰、配制营养液的养殖箱中暂养数日，采用茎段扦插方式种植海马齿。具体操作方法：选取生长旺盛的海马齿作为母本，摘除茎段近根部叶片形成实验用苗株，将称量好的海马齿苗株扦插于生态浮板上，株距0.1 m。

1.2 实验设计及方法

1.2.1 养殖设施及器材

卵形鲳鲹养殖箱尺寸810 cm×605 cm×590 cm，容量200 L，注水120 L，暴露水体面积为1 m2，共10个。养殖塑料浮床展开，塑胶管排水加水。实验在大棚中进行并维持温度，每池设置增氧泵（6 W）和循环水泵，采用自然光与人工照明（LED 灯）辅助形式，维持一定光照强度范围。海水为海水晶人工配制而成，使用前充分曝气。漂浮板为EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物材料）制作而成，厚度为3 cm，用于定植海马齿（图1a）。凡纳滨对虾混养体系如图1b，养殖实验池为塑料箱（51 cm×38 cm×29 cm），共12个，实验水体20 L，氧气泵功率3W。方斑东风螺养殖设施（图1c）同凡纳滨对虾。

图1 海马齿混养体系

1.2.2 养殖模式

1.2.2.1 卵形鲳鲹

在实验水体120 L 的养殖箱中将不同密度的海马齿与卵形鲳鲹进行混养，构建卵形鲳鲹-海马齿混合养殖体系。海马齿的密度梯度分别为A 组0 g·L-1、B组3.958 g·L-1、C 组4.375 g·L-1、D 组4.792 g·L-1、E 组5.208 g·L-1，即120 L实验水体中海马齿质量分别为A组0 g、B 组475 g、C 组525 g、D 组575 g、E 组625 g。每种混养密度设置2个平行，共10个养殖箱。实验期间水体温度在20～25 ℃之间[7]，pH 值在7.6～9.6 之间[8]，盐度约30‰，不间断充气使得溶氧量维持5 mg·L-1以上；光照强度维持在10 000 lx 左右，光暗比为12 L∶12 D[9]；每日补充蒸发水量维持各组水量不变。

1.2.2.2 凡纳滨对虾

在实验水体20 L 的养殖箱中将不同密度的海马齿与凡纳滨对虾进行养殖，构建凡纳滨对虾-海马齿混合养殖体系。海马齿的密度梯度设置为A 组0 g·L-1、B 组2.3 g·L-1、C 组4.8 g·L-1、D 组7.3 g·L-1[10];每组3个平行，共12 个养殖箱。凡纳滨对虾的投放密度为10 只·L-1，即每个养殖箱投放200 只虾苗。通过静水充氧方式养殖，保证实验水体相对稳定，不受外界因素干扰。实验周期为26 d，每日8:00—9:00 和17:00—18:00[11]定时投喂丰年虫饵料。实验期间水温保持在19～27 ℃之间，pH 值在7.84～8.18 之间，盐度约20‰，溶解氧大于8 mg·L-1，自然光照。

1.2.2.3 方斑东风螺

在实验水体20 L 的养殖箱中将不同密度的海马齿与方斑东风螺进行养殖，构建方斑东风螺-海马齿混合养殖体系。设置不同的海马齿密度，分别为A 组（空白对照，海马齿密度为0 g·L-1）、B 组（海马齿密度为4 株，即2.75～3.30 g·L-1）、C 组（海马齿密度为8 株，即8.30～9.00 g·L-1）和D 组（海马齿密度为12株，即13.80～14.00 g·L-1）；每组3 个平行，共12 个养殖箱。方斑东风螺的投放密度为125 只·m-2，即每个养殖箱中投放25只螺苗，称投放前螺的总质量。实验周期为7 d，每日8:00—9:00 和14:00—15:00 期间投喂新鲜鱼、生蚝等饵料，日投饵量为螺体质量的3%～5%。投喂2～3 h 后，将其饵料残渣捞起，避免影响水质。实验期间人工海水盐度为30‰、溶解氧7～8 mg·L-1，自然光照。

1.2.3 测量指标与分析方法

1.2.3.1 卵形鲳鲹

实验开始时，记录卵形鲳鲹初始质量和海马齿初始质量，实验过程中记录死鱼质量和残饵质量，实验结束时测量记录卵形鲳鲹终末质量，计算该池总有效投饵量，并记录海马齿终末质量。取水样检测活性磷酸盐（PO43--P）、硝酸盐氮（NO3--N）、亚硝酸盐氮（NO2--N）、溶解氧（DO）和pH。此外，每日检查卵形鲳鲹的活动状态、摄食情况等，统计死亡率。

1.2.3.2 凡纳滨对虾

定期检测水温、盐度等理化指标，观察凡纳滨对虾存活情况和海马齿生长状况，实验结束后统计每个养殖箱虾苗的体长及质量。在实验第1、15、25 d 使用多参数水质分析仪、硝酸光度计仪器及对应试剂盒测量PO43--P、NO3--N 和NO2--N 营养盐指标，并定期检测水温、盐度等理化指标，观察凡纳滨对虾的存活情况。

1.2.3.3 方斑东风螺

实验第0、1、2、3、6 d分别采取5次水样，使用多参数水质分析仪、硝酸和亚硝酸光度计及对应试剂盒测量分析水中PO43--P、NO3--N 和NO2--N 等营养盐指标。实验期间自然光照，定期检测水温、盐度、pH等理化指标，观察方斑东风螺存活情况和海马齿生长状况。实验结束后统计每个养殖箱螺的最终存活量，将海马齿用滤纸吸干多余水分称质量。

1.2.4 数据统计与分析

凡纳滨对虾-海马齿混养实验中营养盐数据以x±s表示，用SPSS13.0 软件对数据采用最小显著性差异性（LSD）进行多重比较，显著性水平为p＜0.05。因鱼、贝死亡导致个别平行数据缺失，故卵形鲳鲹-海马齿、方斑东风螺-海马齿混养实验无法进行统计分析。所有数据采用Origin 8.0、Excel 2019进行作图。

本文涉及的计算公式如下：

1)特定生长率(RSG)

2）增质量率(R增质量)

3）日均摄食率(R日摄)

4）日增质量(W日增,g·d-1)

5）日均摄食量(W日摄,g·d-1)

6）饲料系数(C饲料)

7）海马齿特定生长率(R'SG)

式中，m0为卵形鲳鲹初始质量，g；mt为卵形鲳鲹终末质量，g；t为实验持续时间，d；F为总有效投饵量，g；N为各养殖池卵形鲳鲹总个体数，尾；W0为海马齿初始质量，g；Wt为海马齿终末质量，g。

2 结果与分析

2.1 卵形鲳鲹-海马齿混养实验

图2为卵形鲳鲹-海马齿混合养殖体系中海马齿质量、鱼存活数和水体营养盐的变化情况。PO43--P 总体趋势呈升（0～1 d）降（3～4 d）升（5～8 d）规律：前期海马齿根系不够发达，净水能力有限，PO43--P 呈现上升趋势；中期随着海马齿的进一步生根，水质得到净化；后期鱼的死亡量加大且粪便量累积，导致水质进一步恶化（图2a）。NO3--N 增长情况（图2b）：C＞E≈B＞D＞A;NO2--N 增长情况（图2c）：C＞B＞D＞E＞A。水中NO3--N与NO2--N质量浓度与海马齿密度有关，且受其影响较大，总体均呈上升趋势。A 组的NO3--N 与NO2--N 质量浓度最低，其中NO3--N 质量浓度几乎为零。NO2--N 质量浓度除A组外，均超过600 μg·L-1。根据国家标准（GB 12763.4—1991），PO43--P、NO3--N 和NO2--N 在实验进行至3～4 d时因鱼苗出现不同程度的死亡和部分残饵及粪便的存在，均出现超标情况。混养体系中卵形鲳鲹的最终平均存活数：E＞C＞D＞B＞A，出现死亡鱼苗开始时间先后：A（2 d）＞B（3 d）＞C（5 d）=D=E；其中E组最佳（图2d）。各组海马齿质量均有所减轻，其中E组减量最少（图2e）。

图2 卵形鲳鲹-海马齿混合养殖体系各组随时间变化的情况

卵形鲳鲹-海马齿混养体系生长指标见表1。其中A 组无海马齿，卵形鲳鲹死亡率高。B 组海马齿密度低，鱼类死亡率稍高。C、D、E 组海马齿量密度较高，卵形鲳鲹的特定生长率、增质量率、日增质量、饲料系数等生长指标较好。因此，综合水质变化、海马齿和卵形鲳鲹的生长情况，E 组即海马齿密度为5.208 g·L-1时混养效果最佳。

表1 卵形鲳鲹-海马齿混养体系生长指标计算汇总表

2.2 凡纳滨对虾-海马齿混养实验

凡纳滨对虾的生长总体呈现上升趋势，各组变化趋势一致，其质量（图3a）、体长（图3b）和活力均良好。因为实验期间天气多变，从高温天气骤变为阴雨天气，影响凡纳滨对虾的生存环境，从而出现虾苗死亡的情况，导致实验在第25 d 被迫结束。实验期间的PO43--P 质量浓度变化情况见表2，PO43--P 质量浓度总体呈现上升趋势。第25 d 其他水质指标变化情况如表3，D 组NO3--N 质量浓度显著低于B 组（p＜0.05），NO2--N质量浓度较低，pH值、DO质量浓度较高。综上，D 组（7.3 g·L-1）水质情况最好，混养效果最佳。

表2 凡纳滨对虾与海马齿混养PO43--P检测情况 单位：mg·L-1

表3 凡纳滨对虾与海马齿混养第25 d养殖体系水体环境因子检测情况

图3 凡纳滨对虾生长情况

2.3 方斑东风螺-海马齿混养实验

图4a 可知，混养水体中PO43--P 呈先下降后上升的趋势。由于天气变化，空气湿度增大，温差变化较大，第3 d 螺苗开始出现死亡，海马齿叶子出现腐烂，水质进一步恶化，导致PO43--P 质量浓度上升。从图4b 和图4c 中可以看出，前期NO3--N 和NO2--N 的质量浓度呈现平缓趋势，但由于螺苗在第3 d 后出现死亡，NO3--N 和NO2--N 的质量浓度受其影响，故二者均在第3 d后急速上升。

图4 方斑东风螺-海马齿混养水体中营养盐质量浓度变化情况

表4 为实验前后海马齿的质量变化，可知D 组的减质量率最小。表5 是实验前后方斑东风螺的存活统计情况，其中D 组方斑东风螺的存活率最高。综上可知，D 组方斑东风螺和海马齿生长情况最佳，即海马齿密度为13.80～14.00 g·L-1时混养效果最佳。

表4 实验前后海马齿的质量变化

表5 实验后方斑东风螺存活数据统计表

3 讨论与结论

本实验选用滨海植物海马齿与卵形鲳鲹、凡纳滨对虾和方斑东风螺分别构成了3 种混养模式，其中海马齿为自养型，卵形鲳鲹、凡纳滨对虾和方斑东风螺为异养型。前者主要吸收水体中的无机营养盐（主要为动物残饵及排泄排遗物）转化为有机物，达到净化水质的目的；后者主要依靠人工饲料，二者在生态功能上互相补充。

在卵形鲳鲹-海马齿混养体系中，一个组分（卵形鲳鲹）的输出成为另一个组分（海马齿）的输入，从而降低营养损耗，降低饲料系数，改善水质环境，控制养殖水体富营养化，将潜在经济价值损耗降低，从而增加系统多样性、循环性、稳定性，提高系统容纳量和经济产出[12]。此混合养殖体系具有更强的抗扰性和稳定性，在环境胁迫情况下能够保证养殖环境的良性发展，达到高效增产和水质净化兼顾的目的。本研究中卵形鲳鲹和海马齿混合养殖，鱼的生长情况（饲料系数、存活率、增质量率等指标）与水质状况均好于鱼类单养模式，说明海马齿对卵形鲳鲹的生长有一定促进作用，提高了养殖生物的产量。海马齿密度为5.208 g·L-1时，其与卵形鲳鲹混养效果最好，但相关的养殖效益仍需进一步探究。

由于凡纳滨对虾-海马齿混养实验的第15 d 时天气突然变化，从高温天气骤变为阴雨天气，使温度下降、湿度增加，导致第16 d 虾苗开始出现死亡。同时海马齿出现腐烂现象，释放氮磷，水质进一步恶化，营养盐含量上升。综合凡纳滨对虾的质量、体长、活力及养殖水质变化情况，得出7.3 g·L-1的海马齿混养密度效果最佳，因此可通过凡纳滨对虾与海马齿混养促进对虾生长，净化养殖水体环境，从而实现绿色养殖。

方斑东风螺适宜的pH 值在7.8～8.5之间，水温在18～32 ℃之间，最适宜水温为25～28 ℃[13]。实验期间，每组的pH 值均在8.0～8.5的正常范围内波动，水温在27～31 ℃的正常范围内波动。实验前期，方斑东风螺状态良好，但由于自然天气变化，潮湿闷热，方斑东风螺缺乏活力并且食量降低。实验第3 d，螺出现细菌感染死亡，水质遭到污染。后续实验陆续有螺苗死亡，实验第7 d 出现大量死亡，水质条件变差，螺苗出现腹足肿大或腐烂等现象。养殖贝类死亡后会被微生物分解，产生氨氮、亚硝酸盐氮等有害物质，继发性病原细菌大量发生、传播疾病[14-15]，导致水质恶化[16]。实验过程中，溶解氧基本保持在7～8 mg·L-1的范围内，适宜生物生长，pH值基本稳定。但是由于实验期间长期下雨，养殖箱中温度、湿度变化大，加之方斑东风螺出现死亡，致使海马齿叶子腐烂。但海马齿仍有一定的净化能力，只是净化能力降低，其处理效果往往与温度、季节及植物的生长适应性密切相关[3,17]。因此，排除天气变化导致螺死亡与海马齿腐烂的影响因素，分析实验数据可知，D 组混养密度（13.80～14.00 g·L-1）下方斑东风螺成活率和海马齿生长率最高，混养效果最佳。

综上所述，本研究通过构建海马齿与鱼、虾、贝的混养模式，探索出适合的海马齿混养密度，能够有效改善养殖体系的水体质量，从而推进绿色生态水产养殖的发展[18]，实现生态效益和经济效益的较好统一，是一种极有发展前途的养殖方式；同时，混养体系将养殖废弃物进行无害化处理和资源化利用，有利于大力推广现代水产养殖技术，促进当地水产养殖业的发展，为乡村振兴提供更多的动力和支持。