施用奶牛粪污降解产物对养殖水体水质的影响

李 佩，陈 见，刘 武，李 清，王贵英，孙艳红，金尔光

（1.武汉市农业科学院水产研究所，武汉 430207；2.武汉市农业科学院畜牧兽医研究所，武汉 430208）

通过施肥来培育天然饵料以供鱼类食用，是中国淡水池塘养殖的成功经验［1］，也在世界其他国家应用较多［2-4］。肥料中氮磷等营养元素被浮游植物利用并大量繁殖，使以浮游植物为食的浮游动物生存下来，为鱼类提供大量的天然饵料［5］。本试验以水体中氮磷营养元素及溶解氧等为指标，研究了奶牛粪污生物降解产物对水体水质的影响，以期在水产养殖上能够合理、高效地使用该产物。

1 材料与方法

1.1 试验材料

奶牛粪污降解产物：由武汉市农业科学院畜牧兽医研究所提供，采用谷壳、砻糠和干湿分离的牛粪（48.28%、34.48%、17.24%）混合发酵25 d 后获得。

底泥及试验用水：底泥采集于武汉市农业科学院水产研究所山南养殖池塘，混合均匀并清除杂质后使用。试验用水为常规鱼类养殖池塘水，各柱状模型中的水温稳定在（30.23±0.94）℃。

柱状模型：试验模型采用直径为30 cm 的PVC水管制作，将一端密封后放入10 cm 深的底泥后加水至试验所需水深并静置7 d，待水体水质指标稳定后开始正式试验。

1.2 试验方法

试验水深分别设置为50、100 和150 cm，奶牛粪污降解产物施用量分别为225、450 和675 g/m2。施肥后每48 h 采集水样，检测水体中TN、TP、NH4+-N、NO2--N 等氮磷元素的含量以及水体溶解氧。

1.3 数据处理

数据均以平均值±标准差（mean±SD）表示，采用SPSS 19.0 软件进行方差分析（ANOVA），Duncan氏法比较差异显著性。

2 结果与分析

2.1 溶解氧

各试验组水体中溶解氧浓度变化情况见图1。不同水深试验组的初始溶解氧浓度为0.61～1.22 mg/L。试验期间，仅50 cm 水深组的溶解氧在施肥后呈现出明显升高，100 cm 及150 cm 水深组的溶解氧维持在低于2 mg/L 的较低水平。在50 cm 水深下，施肥组的水体溶解氧显著低于对照组（P＜0.05），而在100 cm 及150 cm 水深下差异不显著（P＞0.05）。

2.2 总氮

图1 不同水深及施肥量下水体中溶解氧的变化

图2 不同水深及施肥量下水体中总氮的变化

各试验组水体中总氮浓度变化情况见图2。不同水深试验组初始总氮浓度为0.88～0.95 mg/L。施肥后各试验组水体中总氮浓度均较初始时显著降低（P＜0.05）；除100 cm 水深组外，对照组与施肥组间差异不显著（P＞0.05）。

2.3 氨氮

各试验组水体中总氮浓度变化情况见图3。不同水深试验组初始氨氮浓度为0.28～0.33 mg/L。施肥后2 d 及4 d 时，50 cm 及100 cm 水深组下，施肥处理组的水体氨氮浓度显著高于对照组（P＜0.05），且100 cm 水深试验组显著高于50 cm 水深试验组（P＜0.05）。施肥后8 d，不同水深试验组水体氨氮浓度均显著低于初始浓度（P＜0.05），但施肥处理组与对照组间差异不显著（P＞0.05）。

2.4 总磷

各试验组水体中总磷浓度变化情况见图4。不同水深试验组初始总磷浓度为0.03～0.06 mg/L。施肥后2 d 时，不同水深下施肥组的水体总磷浓度均显著升高（P＜0.05）；4 d 至试验结束，不同水深下施肥组水体中总磷浓度均缓慢降低，但均显著高于对照组（P＜0.05）。施肥处理组水体中总磷浓度与施肥量呈显著正相关，且与水深呈显著负相关。

图3 不同水深及施肥量下水体中氨氮的变化

图4 不同水深及施肥量下水体中总磷的变化

2.5 可溶性磷

各试验组水体中可溶性磷浓度变化情况见图5。不同水深试验组初始可溶性磷浓度均为0.01 mg/L。施肥后2 d 时，不同水深下施肥组水体中可溶性磷浓度均显著升高（P＜0.05）；4 d 至试验结束时，不同水深下施肥组水体中可溶性磷浓度均显著高于对照组（P＜0.05）。施肥处理组水体中可溶性磷浓度与施肥量呈显著正相关（P＜0.05），且与水深呈显著负相关（P＜0.05）。

图5 不同水深及施肥量下水体可溶性磷的变化

2.6 双因素方差分析

选择第4 天的试验数据进行双因素方差分析，以分析水深及施肥量对各指标是否具有交互作用。结果（表1）表明，水深及施肥量对总磷、活性磷及溶解氧等指标具有显著交互作用（P＜0.05），但对总氮及氨氮无显著交互作用（P＞0.05）。

3 小结与讨论

奶牛粪污降解产物对水质的影响主要表现在对总磷、活性磷和溶解氧的影响上，而对总氮、氨氮、亚硝酸盐氮及pH 的影响并不规律。

磷是浮游植物生长不可缺少的营养元素之一，但水体中磷的含量过高也会成为水体富营养化的主要因素［6］，当水体的磷含量超过0.2 mg/L 时便可能导致藻类的过度繁殖［7］。本试验中施用奶牛粪污降解产物后，不同水深下水体总磷及活性磷始终维持在显著高于对照组的水平。水体总磷及活性磷的水平与施肥量呈正相关，与水深呈负相关，且两个因素之间具有显著的交互作用。在50 cm 及100 cm 水深下，450 g/m2和675 g/m2的投放量可更好提高水体总磷及活性磷的浓度，且大部分时间未超过0.2 mg/L的水平。

表1 双因素方差分析4 d 时水深和施肥量对水体水质指标的影响

施用奶牛粪污降解产物对水体总氮、氨氮的影响主要表现在试验前期，即6 d 前施肥组显著高于对照组，但在之后呈现出相似的降低规律。研究表明，静止自由沉降可有效降低养殖废水中的总氮和氨氮等营养盐含量［8］。本试验水体中总氮及氨氮的变化最终也呈现出相似的规律，但在养殖池塘中，由于鱼类对饲料中氮素的利用效率并不高［9］，导致在养殖中后期水体中的氨氮等会大量积累，导致水体营养失衡［10］。

本试验为静水试验，导致100 cm 水深和150 cm水深下的水体溶解氧始终处于较低水平，并且试验组和对照组之间未呈现出明显的差异。有研究认为，在养殖水体中使用有机肥时，应降低其在水体中分解时对溶解氧的消耗［11］。在50 cm 水深下，施用奶牛粪污降解产物对水体溶氧量产生的不利影响表现较为明显，对照组的水体溶解氧要显著高于试验组，故在施用奶牛粪污降解产物时要考虑其对养殖水体中溶解氧的影响，降低风险。