三峡库区水域牧场鲢鳙驱动的氮磷循环研究

摘要

近年来，三峡库区实施放养滤食性鲢、鳙的水域牧场生态渔业生产方式获得了良好的经济效益和社会效益。开展对水域牧场生态系统主要营养物质动态的研究，有助于了解水域牧场生态渔业方式在获取鲢、鳙鱼产品的同时，能否通过食物链吸纳水体氮、磷，驱动生态系统物质循环，达到控制水体富营养化的生态效益，具有重要的理论意义和应用价值。
　　三峡库区干井河水域牧场位于重庆市忠县境内，通过设置网栏建立水域牧场，采用轮捕轮放鲢、鳙的方式进行渔业生产。本研究选取鲢、鳙为优势种的干井河水域牧场生态系统为对象，以氮、磷为主要元素组成的营养物时空变动格局入手，从化学计量学角度定量分析和研究生态渔业对干井河氮、磷循环过程的影响。从2013年10月至2014年10月，分6次对不同采样点的鲢、鳙鱼体的氮、磷化学计量学特征进行分析，野外现场测定鲢、鳙的排泄率，通过浮游动物量推算其排泄率，定量评价鲢、鳙在驱动干井河中氮、磷循环过程中的作用，主要结果如下:
　　干井河水域牧场鲢、鳙的氮、磷化学计量学特征:鲢的N含量为9.58±0.77％，P含量为3.49±0.22％，N∶P=6.08∶1;鳙的N含量为9.50±0.65％，P含量为3.46±0.60％，N∶P=6.08。鲢、鳙鱼体N、P含量均不成相关性，鲢、鳙鱼体N、P含量在季节间无显著性差异，且N、P含量在鲢、鳙物种间无显著性差异。体重对鲢、鳙的N、P含量有显著的影响，且随着体重的增加鱼体的氮磷含量反而减少;体重对鱼体N∶P比无显著作用，且N∶P比在季节间无显著差异。
　　在实验期间分6次对干井河水域牧场鲢、鳙排泄率进行了测定，以此建立了鲢、鳙特定体重与温度关系的排泄率方程，结果显示随温度的增加鲢、鳙的特定体重排泄率均呈现指数增加。鲢温度与特定体重排泄率关系的方程为:Log10Nexcretion(μg g-1 h-1)=3.736×Log(T)-4.333, Log10P excretion(μg g-1 h-1)=2.817×Log(T)-3.477。鳙特定体重排泄率方程为:Log10 N excretion(μg g-1 h-1)=2.115×Log(T)-2.112, Log10N excretion(μg g-1 h-1)=1.583×Log(T)-1.641。
　　本研究估测了2013年7月至2014年6月周年浮游动物N、P排泄量，浮游动物N、P排泄量分别为161.57μgNL-1d-1和2.56μg N L-1 d-1。干井河中全部鲢的N、P排泄量分别为0.00682μg N L-1 d-1和0.001924μg P L-1 d-1;鳙N、P排泄量分别为0.006872μg N L-1 d-1和0.002499μg P L-1 d-1。浮游动物的排泄量远高于鲢、鳙的排泄量。而鲢、鳙鱼体及排泄的N、P含量远远低于水体水体(1.76mgN/L、0.13 mgP/L)，因此鲢、鳙代谢排出的氮、磷对水体氮、磷贡献极小。
　　2013年10月至2014年10月干井河藻类初级生产所需N、P含量分别为196.45μg N L-1 d-1和6.13μg P L-1 d-1，鲢、鳙通过排泄释放的N、P含量分别为藻类初级生产所需N、P含量的0.382‰和0.722‰。因此，鲢、鳙代谢释放的氮、磷量远远低于藻类生产所需的氮、磷含量，结果表明，放养型生态渔业不会以引起水体富营养化。
　　2013年10月至2014年10月干井河鲢体所贮藏N、P含量分别为0.232μg NL-1(3339.9kg，鱼体氮含量/水域牧场库容，为240km3)和0.084μg NL-1(1209.3kg);鳙体内所贮藏N、P含量分别为0.115μg N L-1(1656.9kg)和0.041μg N L-1(603.4kg);鳙的捕捞量为100364kg，鲢的捕捞量为118535kg，通过人工捕捞鲢、鳙带出水体的N、P分别为3642.58kg和1322.33kg。
　　以上结果表明，干井河实施的生态渔业方式通过放养和捕捞滤食性鲢、鳙拓宽了营养盐流通的通道（营养盐—藻类—鲢、鳙），加快水体中的营养盐从低营养级向高营养级流转过程。水域牧场模式的生态渔业不会导致水体的富营养化，而且还能通过鱼产品移除水体的氮、磷有效抑制水体富营养化过程，达到保水渔业的目的。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章 文献综述

1．1 鲢、鳙生态效应研究

1．1．1 鲢、鳙的摄食生物学

1．1．2 鲢、鳙非经典生物操纵理论

1．2 生态化学计量学研究进展

1．2．1 生态化学计量学的定义

1．2．2 生态化学计量学的基本理论

1．2．3 消费者驱动的养分化学计量学研究

1．2．4 生态化学计量学的研究现状

1．3 鱼类驱动氮、磷循环的研究

1．3．1 鱼类C、N、P化学计量学研究

1．3．2 食物N、P含量对鱼类驱动N、P循环的化学计量学影响

引言

第二章 干井河水域牧场鲢鳙的氮磷化学计量学特征

2．1 研究地区自然地理特征

2．1．1 自然地理特征

2．1．2 干井河鱼类种群特征

2．2 材料和方法

2．2．1 采样点设置和采样时间

2．2．2 样本处理和N、P含量测定方法

2．2．3 数据分析

2．3 结果与分析

2．3．1 鲢、鳙的氮、磷化学计量学总体特征

2．3．2 鲢、鳙鱼体N、P含量的影响因素

2．3．3 体重对鲢、鳙的N、P含量的影响

2．4 讨论

2．4．1 不同生长阶段下鲢、鳙鱼体N、P化学计量学特征

2．4．1 鲢、鳙鱼体N、P含量的影响因素

2．5 本章小结

第三章 干井河鲢鳙的氮磷排泄量研究

3．1 研究方法

3．1．1 采样时间、方法及采样点设置

3．1．2 实验方法

3．1．3 样品处理

3．1．4 数据处理

3．2 结果

3．2．1 鲢、鳙排泄率特征

3．2．2 鲢、鳙特定体重排泄率与体重的关系

3．2．3 鲢、鳙鱼体的元素与排泄率的关系

3．3 讨论

3．3．1 鲢、鳙N、P排泄的形式及影响素

3．3．2 鲢、鳙特定体重排泄率与体重的关系

3．3．3 鲢、鳙鱼体的氮、磷含量对其排泄率影响

3．4 本章小结

第四章 鲢鳙在驱动干井河水体中氮磷再循环中的作用

4．1 研究方法

4．1．1 采样点设置

4．1．2 水样的采集与测定

4．1．3 浮游植物与浮游动物样品的采集、处理与分析

4．1．4 浮游动物N、P排泄率的估算

4．1．5 鲢、鳙生物量的统计

4．1．6 鲢、鳙N、P排泄量占藻类初级生产所需N、P的比率

4．2 结果与分析

4．2．1 干井河浮游生物量月变化情况

4．2．2 干井河水温、透明度变化

4．2．3 干井河TN、TP的时空分布

4．2．4 干井河N、P在干井河水生态系统食物网中分布殛变动

4．3 讨论

4．3．1 干井河TN与TP的时空分布及影响因素

4．3．2 鲢、鳙在驱动干井河水体物质循环的作用

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文及参与科研项目