小檗碱对养殖池塘生态环境的影响

小檗碱对养殖池塘生态环境的影响摘要：为了探讨小檗碱在养殖池塘中实际应用的可能性及对环境的影响，选取一蓝藻爆发的养殖池塘为试验地，向全池泼洒小檗碱，监测小檗碱泼洒后192 h内养殖水体的主要水质理化指标、浮游生物组成及生物量的变化。

结果表明，小檗碱对养殖池塘的溶解氧、亚硝酸态氮、氨态氮，有不同程度的抑制作用，对于COD和硝酸态氮有一定的促进作用；对蓝藻门生物量存在明显的抑制作用，而对绿藻门及硅藻门生物量均存在不同程度的促进作用。

小檗碱可以作为抑制铜绿微囊藻大量爆发的生态调节剂，具有改善水质的作用，有着十分广泛的应用前景。

关键词：小檗碱；生态环境；铜绿微囊藻中图分类号：S955 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.07.004Abstract：In order to investigate the possibility of using berberine to inhibit the cyanobacteria blooms in the aquaculture ponds and effects on environmental conditions，a pond was chosen and splashed berberine solution into the pond water. The indexes of water quality and the composition of plankton and biomass were monitored. The results showed that the berberineinhibited the DO，NO2-N and NH4-N，and promoted the COD and NO3-N. The berberine also inhibited the biomass of cyanobacteria and enhanced biomass of Chlomphyta and Bacillariophyta. Berberine，as an ecological regulator，could inhibit cyanobacteria blooms，improve the water quality，showing broad application prospects.Key words：berberine；ecological environment；Microcystis aeruginosa淡水养殖池塘是一个较为复杂的生态系统，由于多种因素的影响与干扰，常常致使池塘水质发生明显的变化[1]，其中最为明显的即为营养盐含量的显著上升，很多养殖池塘由于不合理的饲养方式及饲养密度，使水质呈污染状态，且富营养化程度很高[2]。

当温度、pH值等其他环境条件适宜时，铜绿微囊藻可以在富营养化的水体中快速繁殖、生长，且易爆发形成水华。

铜绿微囊藻的爆发可以在短时间内破坏养殖水环境的平衡，造成养殖对象不同程度的死亡[3-4]。

对于铜绿微囊藻水华的控制可以通过物理方法、化学方法和生物处理等方法来实现，但存在着成本高、作用水体小、易造成二次污染及作用缓慢等缺点[5]，不适宜规模化大面积应用，迫切需要提出新的抑藻技术。

近几年兴起的化感物质抑藻的研究受到广大关注，被认为是一种高效、安全的新型抑藻技术[6-8]。

小檗碱又称黄连素、小蘖碱、小檗硷，是一种常见的异喹啉生物碱，可以在中草药黄连、黄柏等植物的根茎中大量提取，由于其具有安全性高、来源性广等特点，已经被广泛应用于养殖水环境的调控中[9-10]。

实验室的研究结果表明，小檗碱对铜绿微囊藻具有显著的抑制作用，并且检测到其浓度在20 mg?L-1时，抑藻效果明显，且对模拟池塘的生态系统不产生显著影响，这使小檗碱抑制蓝藻的实际运用有了更深入的理论支持[11]。

本试验拟通过在爆发蓝藻水华的泥鳅养殖池塘中运用小檗碱进行抑藻试验，旨在探讨小檗碱在养殖池塘实际应用的可能性。

1 材料和方法1.1 试验池塘及基本条件试验池塘为位于天津市汉沽区某养殖厂的泥鳅养殖池塘，长58.3 m，宽19 m，深1 m。

1.2 试验设计及方法试验所需小檗碱为由天津马克生物技术有限公司提供的标准品，纯度97.89%，制成小檗碱母液，备用。

2014年6月27日铜绿微囊藻大量爆发，全池泼洒浓度为小檗碱，使其浓度达20 mg?L-1，泼洒后每48 h采样1次，共采样5次，对相应水质理化指标进行测定并对浮游生物种类组成进行鉴定分类。

1.2.1 水化学样本的采集及测定水化学样本的采集及测定均按照《渔业生态环境监测规范》[12]执行。

测定的主要指标有pH值、溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、硝酸态氮（NO3-N）、亚硝酸态氮（NO2-N）、氨氮（NH4-N）、磷酸盐（PO43-P）。

每个指标的测定均重复3次，数据以平均值±标准差表示。

1.2.2 浮游生物样本的采集及分析浮游生物样本的采集及分析均按照《渔业生态环境监测规范》[12]执行。

每个样品重复计数3次，每次误差小于15%为有效。

在浮游生物计数的基础上采用细胞平均湿重法推算生物量。

2 结果与分析2.1 小檗碱对泥鳅养殖池塘生态系统主要水化学指标的影响2.1.1 酸碱度（pH值）小檗碱对养殖池塘酸碱度（pH 值）的影响如图1所示，使用小檗碱后池塘pH值明显降低，96 h后pH值逐渐增大，192 h时pH值达到7.62。

2.1.2 溶解氧（DO）泼洒小檗碱后，养殖水体DO呈下降趋势（图2），在48 h后下降较为剧烈，192 h水体平均DO含量为2.12 mg?L-1。

单因素方差分析结果表明，小檗碱作用时间显著影响养殖水体DO含量（P 2.1.3 化学需氧量（COD）泼洒小檗碱后，池塘养殖水体COD含量呈上升趋势（图3），且泼洒48 h以后上升十分明显。

COD含量在4.24～5.25 mg?L-1之间，平均值为2.69 mg?L-1，单因素方差分析结果表明，小檗碱作用时间对养殖水体COD含量有显著影响（P<0.01）。

2.1.4 硝酸态氮（NO3-N）试验池塘水体NO3-N含量介于0.13～0.15 mg?L-1之间，平均含量为0.14 mg?L-1。

随着小檗碱泼洒时间的增加，养殖池塘NO3-N含量逐渐增大，至192 h时NO3-N含量达0.15 mg?L-1（图4）。

单因素方差分析结果表明，小檗碱作用时间显著影响养殖池塘内NO3-N 含量（P<0.01）。

2.1.5 亚硝酸态氮（NO2-N）随着小檗碱作用时间的延长，养殖池塘内NO2-N的含量逐渐减小（图5），在192 h时NO2-N含量为0.015 mg?L-1，并且达到最小值，单因素方差分析结果表明，小檗碱可以显著降低养殖池塘水体NO2-N 含量（P<0.01）。

2.1.6 氨态氮（NH4-N）泼洒小檗碱后，养殖水体NH4-N 含量逐渐降低（图6），在192 h时降到0.20 mg?L-1，单因素方差分析结果表明，小檗碱可以显著降低池塘水体的NH4-N 含量（P<0.01）。

2.1.7 磷酸盐（PO43--P）泼洒小檗碱后，养殖池塘水体PO43--P含量呈先下降再上升的趋势（图7），于48 h时达最低，为0.03 mg?L-1，于192 h时达到高，为0.04 mg?L-1。

2.2 小檗碱对养殖池塘浮游生物组成的影响2.2.1 浮游植物种类组成5次采样共鉴定出绿藻门（Chlomphyta）、蓝藻门（Cyanophyta）和硅藻门（Bacillariophyta）共3门浮游植物。

其中绿藻门9个属（种），分别为四尾栅藻（Scenedesmus quadricauda）、纤维藻（Ankistrodesmus spp.）、蹄形藻（Kirchneriella sp.）、四角藻（Teraedrom sp.）、鼓藻（Cosmarium sp.）、十字藻（Crucigenia sp.）、盘星藻（Pediastrum sp.）、集星藻（Actinastrum sp.）、弓形藻（Schroederia sp.）；硅藻门4个属（种）：有舟形藻（Navicula sp.）、小环藻（Cylotella sp.）菱形藻（Nitzschia sp.）、直链藻（Melosira sp.）；蓝藻门有4个属（种）：铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、平裂藻（Merismopedia sp.）、螺旋藻（Spirulina sp.）、席藻（Phormidium sp.）。

优势种为蓝藻门铜绿微囊藻和席藻等。

2.2.2 浮游植物生物量随着小檗碱作用时间的增加，蓝藻门浮游植物生物量逐渐减小（图8），由泼洒时的26.83 mg?L-1降低至192 h时的14.25 mg?L-1，下降了46.89%；硅藻门浮游植物生物量呈现先下降再上升的趋势，48 h时为10.85 mg?L-1，随后逐渐上升至192 h的15.30 mg?L-1；绿藻门浮游植物生物量随小檗碱作用时间的延长而增大，至192 h 时为17.55 mg?L-1。

2.2.3 小檗碱对泥鳅养殖池塘铜绿微囊藻的影响小檗碱对池塘铜绿微囊藻生物量的影响见图9，铜绿微囊藻生物量随小檗碱作用时间的延长而降低，在0 h时生物量为19.75mg?L-1，192 h后生物量达到最小值为10.37 mg?L-1，单因素方差分析结果表明，铜绿微囊藻的生物量受到小檗碱作用时间的显著抑制作用（P<0.01）。

2.2.4 浮游动物组成及丰度试验过程共鉴定浮游动物10属（种），小型浮游动物8属（种），为萼花臂尾轮虫（Brachionidae calyciflorus）、角突臂尾轮虫（Brachionidae angularis）、曲腿龟甲轮虫（Keratella ualga）、壶状臂尾轮虫（Brachionus aurceus）、螺形龟甲轮虫（Keratella cochlearis）和三肢轮虫（Filinia sp.）、侠盗虫（Halteria sp.）、拟铃壳虫（Tintinnopsis sp.），其中以角突臂尾轮虫为优势种；大型浮游动物2属（种），其中枝角类1属（种），为裸腹?校?Moiia sp.），桡足类1个属（种），为剑水蚤（Mesocyclops sp.）。

随着小檗碱作用时间的增加，浮游动物丰度逐渐减小（图10），变化范围为12.84～29.35 个?L-1，在192 h时丰度达到12.84 个?L-1，为最小值。

单因素方差分析结果表明，小檗碱作用时间显著影响浮游动物的丰度（P<0.01）。