戴丹超,马旭洲①,张文博,张 勇,周 桢

(1.上海海洋大学农业农村部淡水水产种质资源重点实验室，上海 201306；2.上海市水产养殖工程技术研究中心，上海 201306；3.上海高校知识服务平台上海海洋大学水产动物遗传育种协同创新中心，上海 201306；4.上海海洋大学水产科学国家级实验教学示范中心，上海 201306)

河蟹，学名中华绒螯蟹(Eriocheirsinesis)，肉质鲜美，营养丰富。近年来，人们生活水平逐步提高，对河蟹的需求量也日益扩大，使得河蟹养殖业迅速发展。传统河蟹养殖模式片面强调消费者，有益微生物稀少，水生植物缺乏，水体生产者以藻类为主，易造成水体富营养化，污染水环境[1]。而以“种草、殖螺、混养、调水”为特点的生态养殖模式通过利用微生物制剂、栽培和保护水生维管束植物以及混养等方式，实现了水体消费者、分解者和生产者之间的平衡发展[2]。生态养殖模式虽在水质净化方面有较多报道[2-3]，但也有学者提出这种模式仍存在水环境污染问题[4-5]。

后生浮游动物包括轮虫类、枝角类和桡足类，作为重要的次级生产者，能够通过上下行效应对水生生物营养级结构产生影响，在物质循环和能量流动等方面作用显著[6-7]。此外，后生浮游动物对水环境变化较为敏感，其群落结构特征和动态变化对水环境健康状况具有较好的指示作用[8]。因此，后生浮游动物群落结构指标在水质生态学评价方面得到广泛应用[9-10]。

目前，对河蟹生态养殖的研究多集中于池塘水体理化特征及其对水环境的影响[11-12]，而对水体后生浮游动物群落结构的研究以及从浮游动物指标的角度来对水体进行生态学评价，从而得出河蟹生态养殖净水效果的研究较少[13-14]。为研究河蟹生态养殖池塘后生浮游动物群落结构，进而探究河蟹养殖是否能够净化池塘进水，于2017年5—10月在江苏省宜兴市高塍镇滆湖渔场河蟹生态养殖池塘和池塘进水处进行采样，测定和分析后生浮游动物种类、密度、生物量、多样性及水体理化参数，并对水质作出生态学评价，同时结合水体理化指标的评价结果，比较池塘及池塘进水处水质优劣，以期评价该地区河蟹养殖的净水效果，为河蟹养殖业的可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验地点与时间

在江苏省宜兴市高塍镇滆湖渔场(北纬31°28′，东经119°48′)，选取3口河蟹养殖池塘(1.3～1.5 hm2)进行实验。池塘并排排列，中间塘埂宽4.0 m，从同一渠道进水，养殖用水源自滆湖干流。

1.2 水草种植与苗种投放

于2016年12月3日对蟹池进行清整消毒，之后冻晒池底1个月。于2017年1月15日注水至水深0.1 m左右，在池中扦插种植伊乐藻(Elodeanuttallii)，占全池面积的40%左右。4月3日，全塘投放优质螺蛳(Margaryamelanioides)(7 500 kg·hm-2)，以促进水质稳定，并为河蟹提供优质饵料。

池塘放养种类、规格、时间及数量见表1。

表1 池塘放养状况Table 1 Pond stocking status

1.3 综合管理

根据气温和水草长势控制水位，最高不超过1.5 m。水草覆盖率高于60%时捞出部分水草，防止光照不足时水草耗氧过多。饲料的投喂遵循“精、粗、荤”原则， 即3—6月投喂含粗蛋白36%的配合饲料，投饵量从体重的1%上升至3%；6—8月投喂含粗蛋白30%的配合饲料，投饵量占体重的5%；9月初起投喂含粗蛋白40%的配合饲料，投喂量占体重的5%，并适当投喂冰鲜鱼和熟玉米。在每天18:00—19:00进行投喂。

1.4 水样采集与分析

于2017年5—10月，采集池塘及池塘进水处水样和浮游动物进行分析。根据河蟹生长过程、季节和上市时间，将采样时间分为养殖前期(5月23日、6月8日、6月21日)、养殖中期(7月8日、7月23日、8月8日)、养殖后期(8月23日、9月8日、9月23日)和河蟹起捕后(10月12日)，每次采样时间为08:00—09:00。水样采集及分析方法见文献[15]。

浮游动物采集：取水10 L后经25号浮游生物网过滤，收集于50 mL塑料瓶中，用w为4%的甲醛溶液固定，用于镜检。浮游动物的鉴定分析参照文献[16-20]。

1.5 数据统计与分析

1.5.1优势度和多样性指数

优势度(Y)、Shannon-Weiner多样性指数(H′)、Pielou均匀度指数(J)、Margalef丰富度指数(D)的计算公式分别为

Y=ni/N×fi,

(1)

H′=-∑[ni/N×log2(ni/N)],

(2)

J=H′/log2S,

(3)

D=(S-1)/lnN。

(4)

式(1)～(4)中，ni为样品中物种i的个体数；N为样品中所有物种的总个体数；fi为物种i在所有月份中出现的频率；S为样品中所有物种的种类数。

1.5.2冗余分析

选取优势度≥0.005的物种[21]，采用Canoco 4.5软件对相应数据进行去趋势对应分析(detrended correspondence analysis, DCA)。若第1轴长度<3，使用冗余分析(redundancy analysis, RDA)得出物种与环境因子之间的关系；若第1轴长度>3且<4，则用冗余分析或典范对应分析(canonical correspondence analysis, CCA)均可。

实验数据的其他处理采用SPSS 19.0和Excel软件，图形绘制由Origin 9.1软件完成。对池塘和池塘进水处的后生浮游动物密度、生物量和多样性指数进行单样本t检验分析。

2 结果与分析

2.1 养殖产量

滆湖渔场于2017年10月8—10日捕捞，雌蟹和雄蟹平均规格分别为125.0和175.0 g·只-1，成活率约为61.00%，产量约为1 972.0 kg·hm-2。鲢(Hypophthalmichthysmolitrix)、鳙(Aristichthysnobilis)平均规格为3.5 kg·尾-1，鳜(Sinipercachuatsi)平均规格为0.5 kg·尾-1，青虾(Macrobrachiumnipponense)约为55 kg·hm-2[14]。

2.2 水体理化特征

从表2可知，池塘水温、DO和pH值与进水处差异较小，池塘TN、NH3-N、NO2--N和NO3--N平均浓度均低于进水处，池塘TP、PO43--P和CODMn平均浓度均高于进水处，可见池塘对水体中的含氮化合物有较好的转化吸收作用[15]。

表2 3个池塘和池塘进水处的水体理化特征Table 2 Physicochemical characteristics of waters body of the ponds and water inlet

2.3 后生浮游动物种类组成和优势种

实验共鉴定出49种后生浮游动物，包括22种轮虫类、15种枝角类和12种桡足类。其中，轮虫类的壶状臂尾轮虫(Brachionusurceus)、萼花臂尾轮虫(Brachionuscalyciflorus)和针簇多肢轮虫(Polyarthratrigla)，枝角类的棘体网纹溞(Ceriodaphniasetosa)、美丽网纹溞(Ceriodaphniapulchella)和直额裸腹溞(Moinarectirostris)，桡足类的无节幼体(Nauplii)、跨立小剑水蚤(Microcyclopsvaricans)和胸饰外剑水蚤(Ectocyclopsphaleratus)为优势种。3个河蟹养殖池塘物种数均略高于池塘进水处，分别为41、41和39种，池塘进水处为37种(表3)。

2.4 后生浮游动物密度和生物量

河蟹养殖池塘轮虫类的平均密度变化范围为40～1 674 L-1，前期有所下降，7月23日开始上升至8月23日，然后又开始下降，河蟹起捕后又有所上升；平均生物量的变化范围为0.047～3.194 mg·L-1，变化趋势与平均密度相似(图1)。池塘进水处轮虫类的密度和生物量变化范围分别为75～1 329 L-1和0.032～2.248 mg·L-1，变化趋势与池塘相同。池塘轮虫类的密度和生物量总体高于池塘进水处，且密度在6月21日和7月8日显著高于池塘进水处(P<0.05)，生物量在整个实验期间与池塘进水处无显著差异(P>0.05)。

表3 3个池塘和池塘进水处的后生浮游动物种类Table 3 Species of metazooplankton in ponds and water inlet

池塘枝角类的平均密度变化范围为32～519 L-1，6月8日有所下降，然后开始上升至7月8日，中期有所下降，8月23日大幅上升，之后呈下降趋势直至结束；平均生物量的变化范围为1.855～43.275 mg·L-1，前中期变化趋势与平均密度相同，而在8月23日之后一直呈上升趋势，这可能是因为8月23日之后湿重较大的直额裸腹溞(Moinarectirostris)开始大量出现。池塘进水处枝角类的密度和生物量的变化范围分别为0～252 L-1和0～39.750 mg·L-1，变化趋势与池塘相似。池塘枝角类的密度和生物量总体高于池塘进水处，且分别在8月8日和9月23日显著高于池塘进水处(P<0.05)。

池塘桡足类的平均密度变化范围为42～1 028 L-1，起伏较大，无明显的变化趋势；平均生物量的变化范围为0.612～22.686 mg·L-1，变化趋势同平均密度。池塘进水处桡足类的密度变化范围为24～402 L-1，前期至7月23日呈下降趋势，然后开始上升至9月8日，9月23日有所下降，河蟹起捕后又开始上升；生物量的变化范围为0.540～7.605 mg·L-1，变化趋势与密度相似。池塘桡足类的密度和生物量总体高于池塘进水处，且密度在10月12日显著高于池塘进水处(P<0.05)，生物量在5月23日、8月8日、8月23日和10月12日显著高于池塘进水处(P<0.05)。

2.5 后生浮游动物多样性指数

河蟹生态养殖池塘后生浮游动物的Shannon-Wiener多样性指数平均值变化范围为2.161～3.713，呈波浪形变化，无明显的变化趋势。池塘进水处该指数变化范围为1.808～3.713，变化趋势与池塘相似(图2)。池塘的该指数在5月23日、6月21日和10月12日显著高于池塘进水处，在8月23日和9月23日显著低于池塘进水处(P<0.05)。

池塘的Pielou均匀度指数平均值变化范围为0.709～0.949，总体呈下降趋势，但在9月8日有大幅上升，这可能是因为此次采样各物种间密度差异突然变小，均为少量出现。池塘进水处该指数的变化范围为0.603～0.825，前中期呈波浪形变化，无明显变化趋势，后期有所上升，河蟹起捕后略有下降。池塘该指数总体高于池塘进水处，除8月8日和9月23日外，均显著高于池塘进水处(P<0.05)，表明池塘出现物种的个体数分布较为均匀。

池塘的Margalef 丰富度指数平均值变化范围为1.072～2.446，呈波浪形变化，无明显的变化趋势。池塘进水处该指数的变化范围为1.132～2.749，变化趋势与池塘相似。池塘进水处该指数总体高于池塘，且在6月8日、8月8日、9月8日和9月23日显著高于池塘(P<0.05)，表明池塘进水处物种较丰富。

2.6 后生浮游动物与环境因子的RDA分析

根据优势度≥0.005的原则选取30种后生浮游动物进行DCA分析，后生浮游动物具体代码见表4。DCA分析结果表明，最大梯度长度为3.161，接近3，因此选取RDA法开展分析。

表4 RDA排序的后生浮游动物代码Table 4 Codes of metazooplankton species for RDA ordination

RDA分析表明，排序轴1和2的特征值分别为0.173和0.091，物种-环境相关系数分别为0.943和0.886，相关性较高，且对物种-环境变异的累积解释量达55.6%，表明排序结果较为可信(表5)。

表5 池塘后生浮游动物与环境因子RDA分析统计信息Table 5 Statistical information of RDA analysis of metazooplankton and environmental factors in ponds

排序轴1与Chl-a的正相关性最大，相关系数为0.574 2，与温度的负相关性最大，相关系数为-0.662 4；排序轴2与TP的正相关性最大，相关系数为0.508 8；与温度的正相关性也较大，相关系数为0.500 9；与DO的负相关性较大，相关系数为-0.644 4(表6)。

表6 前2个排序轴与环境因子的相关系数Table 6 Coefficient of correlation between the first two sequencing axes and environmental factors

裂足臂尾轮虫和暗小异尾轮虫与Chl-a的正相关性较高，表明水体中浮游植物现存量对其影响较大；棘体网纹溞和近亲裸腹溞与温度的正相关性较大，表明其是喜高温种；方形网纹溞与TP有较高的正相关性，表明水体中P元素对其有较高的限制作用；透明温剑水蚤和跨立小剑水蚤与DO有较高的正相关性，表明其易在高DO环境中生长(图3)。

3 讨论

3.1 河蟹生态养殖池塘后生浮游动物群落结构与影响因子

整个实验周期共发现后生浮游动物49种，其中轮虫种类数最多，枝角类次之，桡足类最少。群落结构表现为轮虫类密度最大，但生物量最小；而枝角类密度最小，生物量最大；桡足类的密度和生物量则次之。这主要是因为轮虫类个体较小，生长快，繁殖能力强，在水体中易处于优势地位[22]。尤其是在富营养化水体中轮虫类的增长更为迅速，易使浮游动物群落表现出小型化的趋势[21]。水质调查结果表明，河蟹生态养殖池塘水质等级在Ⅲ类以上的概率为76.7%[15]，表明较高的富营养化程度可能是轮虫类密度最大的重要原因。

后生浮游动物群落结构还表现出轮虫类与枝角类、桡足类现存量变化趋势相反的特征。养殖前中期轮虫类密度和生物量较小，而枝角类和桡足类则较大，后期及河蟹起捕后则相反。这可能与枝角类和桡足类对轮虫的抑制作用有关，它们可通过机械损伤和食物竞争降低轮虫类密度，一些桡足类还会直接摄食轮虫[23-24]。不同于郝俊等[14]的研究，笔者实验中轮虫类密度和生物量的高峰期并未出现在养殖前期，这可能是因为养殖前期伊乐藻处于快速生长时期，能通过吸收N、P元素以及向水体释放化感物质而抑制藻类生长[25]，从而减少轮虫类的食物来源，抑制其生长繁殖。

一般而言，捕食和温度是影响后生浮游动物群落结构较为重要的生物和非生物因素[26-27]。河蟹生态养殖池中鲢、鳙密度较小，通过下行效应对后生浮游动物的影响可以忽略不计[14]，因而温度是影响后生浮游动物群落结构的主要因素。从RDA排序图可看出，温度与排序轴1的相关系数最大，且与排序轴2的相关系数也较大，表明温度对后生浮游动物群落结构的影响较大，这与上述结论相符。RDA排序图还表明，Chl-a、TP和DO也是影响后生浮游动物群落结构的重要因素。Chl-a的高低反映了水体中浮游植物的多寡，通常与浮游动物的密度和生物量呈正相关关系[28]，而N、P营养元素一般通过影响浮游植物的密度来间接影响浮游动物的生长，在一定范围内，营养元素浓度的提高能促进浮游植物的生长，从而为浮游动物提供充足的食物[29]。生物的新陈代谢需要消耗氧气，DO浓度的高低决定着大多数水生生物的生存状况[30]。在该实验中，轮虫类和桡足类的密度和生物量在温度最高的7月始终维持着较低的水平，表明较低的DO对浮游生物起着一定的限制作用。从表6可知，CODMn与2个排序轴的相关系数较大，表明该指标也是影响浮游动物群落结构的重要因素,其值高低反映水体受有机物污染的程度，较高的有机物含量对浮游动物生长有抑制作用[30]。从RDA排序图中也可看出，多数物种的密度与CODMn呈负相关。通常pH值也是影响浮游动物群落结构的重要因素，但RDA分析表明，pH值对浮游动物的影响并不突出，这可能是因为该实验中pH值变化平缓，对浮游动物的限制作用较小，这与张念等[30]的研究结果相似。

3.2 河蟹生态养殖池塘和池塘进水处水质生态学评价

生物多样性指数是反映浮游动物群落结构的重要指标，同时也是对水体健康状况进行生态学评价的重要手段。该研究从3种生物多样性指数的角度来对池塘和池塘进水进行水质生物学评价，通过判断两者优劣来探究该地区河蟹生态养殖是否存在净水效益。其中，Shannon-Wiener多样性指数值与Margalef丰富度指数评价标准相同，即0～1 属多污型，>1～2属α-中污型，>2～3属β-中污型，>3～4属寡污型，>4 为清洁型[21]。

按Shannon-Wiener多样性指数的分类标准，池塘属于寡污或β-中污型，池塘进水处基本属于寡污或β-中污型，但在7月23日属于α-中污型。池塘水质在养殖前中期略优于池塘进水处，而在后期及起捕后略劣于池塘进水处。按Margalef丰富度指数的分类标准，池塘多属于α-中污型，而池塘进水处基本属于β-中污型。池塘进水处水质总体上优于池塘。Shannon-Wiener多样性指数的评价结果与水质调查部分的结果相似。而从Pielou均匀度指数的大小来看，池塘水质多优于池塘进水处，该指数对池塘水质的评价结果偏高。而Margalef丰富度指数则得出与其他2种指数相反的结论，可能是因为该指数受稀有种的影响较大，池塘进水处各物种个体数较少，稀有种较多[31]，表明该指数应结合其他指数共同使用，否则容易得出错误结论。

从生物指标的评价结果可知，池塘和池塘进水处均处于中污染状态，池塘水质并未显著优于池塘进水处。而该实验水质调查结果表明，养殖前中期池塘水质大体优于池塘进水处，后期及起捕后劣于池塘进水处[15]，这与生物指标的评价结果相似，表明该地区养殖模式净水效果较差，生态效益不明显，这可能是因为该地区河蟹放养密度较高，营养物质输入较多，容易引起水体富营养化。因此建议探究适宜该地区的养殖密度，减轻水体的负担。

4 结论

(1)对滆湖渔场的3个河蟹生态养殖池塘和池塘进水处进行后生浮游动物采样和分析，共发现49种后生浮游动物，包括22种轮虫类、15种枝角类和12种桡足类。其中轮虫类密度最大，但生物量最小，而枝角类密度最小，生物量却最大，桡足类的密度和生物量则居中。

(2)RDA排序分析表明，温度、TN、PO43--P和CODMn是池塘后生浮游动物群落结构的主要影响因素。

(3)采用生物多样性指数对池塘和池塘进水处水质进行生态学评价，结果表明，池塘和池塘进水处均处于中污染状态，池塘水质并未显著优于池塘进水处，可能是因为该地区养殖密度过高，水体易富营养化。建议将适宜该地区的养殖密度作为今后的重点探究方向。