菲律宾蛤仔对沉积物-水界面营养盐交换通量的影响

魏祥涛，刘召君，葛长字，宋建达，黄国强，侯文昊，荣博文

(1 山东大学海洋学院，山东 威海 264209；2 广西中医药大学海洋药物研究院，广西 南宁 5302003)

菲律宾蛤仔(Ruditapesphilippinarum，简称蛤仔)广布于中国沿海，是高密度底播增、养殖的对象[1]。大规模、高密度的蛤仔底播增、养殖，使得出现沉积物中硫化物和有机质含量增加、饵料生物短缺等问题[2-3]，这些问题几乎都与营养盐在沉积物-水界面的扩散有关。蛤仔营养盐排泄率被用于评估其对水体营养盐的贡献[4-5]，但底栖贝类排泄的营养盐仅部分直接排放到水体中，仅依据排泄率估算将高估其对水层营养盐的贡献[6]。

此外，蛤仔在黄、渤海的分布区与鳗草(Zosteramarina)的分布区部分重叠[7]，蛤仔和其他贝类往往是海草床边缘大型底栖动物的优势种[8]，他们有重要的生态作用，如难以建成的鳗草实生苗在有蛤仔的区域大量建成。实生苗建成需要一定的营养条件，即沉积物-水界面的营养盐迁移可能影响其建成。因此，有必要研究蛤仔对营养盐在沉积物-水界面迁移的影响。蛤仔的生物扰动与其规格密切相关，如其代谢率随规格增大而加快[9]；丰度效应所致的竞争普遍存在[10]，如丰度增加加大种间竞争。底播、采捕影响蛤仔的生物活性，蛤仔的生物活动有稳定、不稳定之分。故蛤仔影响营养盐在沉积物-水界面的交换通量的作用与其规格、丰度和活动的稳定性有关。蛤仔生物量影响沉积物-水界面的生源要素迁移[6]，营养盐交换通量随贝类丰度增加而增加[11]，但均未区分规格、丰度及活动稳定性的作用。

在蛤仔活动的稳定、非稳定期研究营养盐在沉积物-水界面的交换通量，结果有助于评价不同养殖工况下蛤仔养殖的环境效应、制定蛤仔养殖的管理策略，探究蛤仔对鳗草生态修复的潜在生态效应、构建蛤仔—鳗草综合养殖系统，尤其是基于蛤仔生境改造作用的鳗草实生苗培育工程体系等，促进生物互作视角下的渔业资源养护工程体系建设，提升蛤仔养殖、鳗草生态修复管理的水平。

1 材料和方法

1.1 材料

蛤仔和沉积物采自广西北海近岸滩涂。曝晒沉积物48 h，拣除可见杂物等，与粗沙、细沙按1∶1∶2(沉积物∶粗沙∶细沙)的比例混合而得试验沉积物。滩涂沉积物、粗沙、细沙的粒径分别为185.01、455.54、218.42 μm。

1.2 微宇宙实验

表1 蛤仔影响营养盐在沉积物-水界面交换通量的试验

1.3 计算方法

营养盐在沉积物-水界面的交换通量(F)按下式计算，

(1)

Δρ=Ct-Ct-1

(2)

式中：F为营养盐在沉积物-水界面的交换通量[mg/(m2·h)]；Δρ为前后时间的上覆水的营养盐质量浓度差(mg/L)；V、S、Δt、Ct和Ct-1分别为上覆水体积(L)、微宇宙面积(m2)、时间(h)、t和t-1时刻营养盐质量浓度(mg/L)。

1.4 统计分析

如仅考虑生物量的作用，进行单因素方差分析；若解析丰度、规格的作用，进行两因素方差分析。方差齐性时，以LSD法进行多重比较；否则，进行数据转换，如转化后满足方差齐性，以LSD法多重比较，否则以Dunnett’s-T3检验进行比较。为确定蛤仔活动稳定性的作用，对第13、19天的交换通量进行T检验。此外，对交换通量与溶氧(DO)等的关系进行相关分析。差异显著性水平为0.05，数据以均值±标准误差表示。

2 结果

2.1 蛤仔生物量的效应

图的交换通量

图的交换通量

图3 NH3-N的交换通量

图4 TN的交换通量

图的交换通量

图6 TP的交换通量

如图7所示，第13天，上覆水pH为8.42±0.01，最高出现在第一次取样12 h后的T10下，最低在第一次取样24 h后的T12下。第19天，上覆水pH为8.31±0.01，最高在第一次取样12 h后的T7下，最低在第一次取样24 h后的T6下。

如图8所示，第13天，上覆水DO含量6.96±0.05 mg/L，最高在第一次取样24 h后的BC，最低在第一次取样24 h后的T12。第19天，上覆水DO含量6.99±0.05 mg/L，最高在第一次取样12 h后的BC，最低在第一次取样12 h后的T6。

图8 上覆水DO质量浓度

2.2 规格、丰度效应

表2 蛤仔规格、丰度对营养盐交换通量影响的方差分析

3 讨论

3.1 生物量对营养盐交换通量的影响

蛤仔呼吸[19]和生物沉积物等的降解产生质子而降低pH，故大部分有蛤仔处理的上覆水pH有所下降(图7)，第13天的pH与生物量负相关(P<0.05)。

图7 上覆水pH

3.2 规格对营养盐交换通量的影响

3.3 丰度对营养盐交换通量的影响

3.4 规格与丰度的交互效应对营养盐交换通量的影响

4 结论

蛤仔丰度和规格及两者交互作用影响沉积物-水界面营养盐交换通量，且这种作用与蛤仔的活跃性有关，蛤仔对生源要素的迁移扩散受自身生物量、规格、丰度及活性的作用，评估滤食性贝类环境容量、贝类与海草的互作时，需要综合考虑这些作用。

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