生物絮团系统下有机施肥对凡纳滨对虾养殖池中泡沫节球藻水华发生的影响

《Aquaculture International》：Effect of organic fertilization on the occurrence of Nodularia spumigena blooms in Penaeus vannamei shrimp ponds under a biofloc system

　　

潜在有毒蓝藻水华在全球水产养殖中造成高额损失。泡沫节球藻(Nodularia spumigena)可产生毒素，显著影响海产养殖场对虾的摄食、生长速率与死亡率。因此，控制蓝藻水华的方法可提高生产成功率。研究人员在商业规模下使用6口600 m3池塘，以70尾 m?2密度放养凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)，于生物絮团系统(BFT)中开展为期15周试验。实验组分为未受影响池塘(WN—无Nodularia)与受影响池塘(N—有Nodularia)，每组3口重复。蓝藻水华在池中自发形成，随后按水华发生情况指定处理。第3周水华加剧时，添加由甘蔗糖蜜与研磨商品饲料组成的有机肥料作为碳源与氮源，旨在刺激有益微生物群落建立同时限制蓝藻增殖。未受影响与受影响池塘间水质参数相似(p > 0.05)。两组的微生物群落组成随时间显著差异(p < 0.05)，最终以绿藻门(chlorophytes)占优。施肥后受影响组(N)中N. spumigena消失。第2周受影响组中N. spumigena所含NOD毒素(66.37 ± 20.87 μg L?1)影响对虾摄食并致死亡；但有机施肥后NS组中再未检出N. spumigena与NOD毒素，对虾恢复。生产性能结果显著差异(p < 0.05)，未受影响组(WN)存活率与产量更高。因此，有机施肥影响了N. spumigena水华的发生与发展，强调其在生物絮团对虾养殖中蓝藻动态里的潜在作用，并支持进一步研究。

研究背景方面，凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)养殖占全球水产养殖产量9.2%，生物絮团技术(BFT)因低换水、高生物安全性被集约化推广，但低换水导致硝酸根与磷酸根累积引发富营养化，促使产毒蓝藻泡沫节球藻(Nodularia spumigena)在巴西南里奥格兰德EMA/IO-FURG试验场反复暴发，其产生的肝毒素节球藻毒素(nodularin, NOD)引起对虾摄食下降、生长停滞与死亡，历史上2010与2011年该场受影响池产量损失达47.8%与60.9%。传统过氧化氢(H₂O₂)控藻会破坏BFT依赖的硝化菌与异养菌群落，故研究人员探索有机施肥（糖蜜+粉碎饲料）调控C:N比以抑制固氮蓝藻的替代路径。该研究在《Aquaculture International》发表，以6口600 m³ HDPE铺底池塘、70尾 m^?2放养、15周周期、WN与N各3重复的商业尺度BFT系统，证明第3周施有机肥（C:N≈20:1，42.61 g C与2.16 g N m^?3）可消除N. spumigena并阻断NOD再现，虽N组终末存活率与产量仍低于WN组，但较历史无管理暴发显著改善（产量损失由47.8%降至27.2%，存活率由56%升至76%），阐明有机施肥通过提升生物可利用氮抑制蓝藻固氮优势、扶植绿藻门(chlorophytes)竞争，为BFT蓝藻治理提供微生物竞争调控新依据。

关键技术方法上，研究人员在巴西FURG海洋养殖站(EMA/IO-FURG)取PL-15虾苗经35天温室 nursery 转至6口600 m³衬池（盐度30 ppt、接20 m³生物絮团与120 L硅藻Conticribra weissflogi inoculum），按自发水华有无分WN/N各3重复；第3周N组指数增长期连续3天全池泼洒糖蜜+粉碎Guabi Potimar Active饲料（C:N≈20:1）；水质测TAN、NO₂^?-N、NO₃^?-N、PO₄^3?、叶绿素a与TSS，微生物于第16/67/95天用Uterm?hl沉滴法镜数；NOD经气胞分离—冻干—甲醇/水提取—HPLC-DAD（238 nm）与ELISA双验证；生产性能按周生物量统计存活率、FCR与产量；统计用t检验与PERMANOVA(NMDS, Bray–Curtis)。

研究结果部分，物理和化学参数小节显示两组间温度、溶氧、pH、盐度、碱度、TAN、NO₂^?、NO₃^?、PO₄^3?、叶绿素a均无显著差异(p > 0.05)，第3周施肥后两组TAN同步上升但处安全范围，第10周后NO₂^?/NO₃^?抬升表明硝化启动，第7与10周后PO₄^3?波动，第9周起光合活性与绿藻丰度增加。微生物小节中NMDS与PERMANOVA表明时间序列群落组成差异显著(p < 0.05)而组间不显著(p > 0.05)，初期硅藻多、末期绿藻门占优，N. spumigena仅存于N组第16天样品。毒素小节确认N组第16天NOD达66.37 ± 20.87 μg L^?1，第67与95天消失，WN组全程未检。摄食与生长小节显示N组第2周摄食随水华加剧下降、体重周增益仅0.11 ± 0.10 g而WN为0.77 ± 0.22 g，施肥后第5周N组摄食恢复至WN水平。生产性能小节中N组FCR显著高(p < 0.05)、存活率与产量显著低(p < 0.05)，但较Costa等2010年同池无管理数据更优（FCR 1.34对1.70，存活76.0 ± 7.5%对56.0%，产量损失27.2%对47.8%）。

讨论部分总结指出，开放池低温与强光使光自养微藻占优，水中氮受限时固氮蓝藻具竞争优势，有机施肥提高生物可利用氮既直接抑制N. spumigena的N₂固定（铵离子反馈抑制异形胞固氮），又扶植绿藻门在氮磷充足时排挤蓝藻，TAN峰值被微藻吸收与硝化菌转化而未致毒；NOD经肝胰腺积累致摄食抑制，停药96 h后摄食重启、2周恢复正常，证实毒素清除快于组织残留；氯消毒后蓝藻仍以静息孢子(akinetes)形式复萌，故需在指数期前干预。结论部分译为：在蓝藻水华事件期间使用有机肥料，可能通过提高水中氮可用性促进其他微生物（绿藻门）生长，潜在影响与N. spumigena的竞争动态；有机施肥后受N. spumigena影响组的对虾摄食快速恢复且死亡停止，该结果超越同研究单元历年历史值，凸显在蓝藻水华事件中进一步探究有机施肥潜在作用的必要性。