池塘養(yǎng)殖在我國淡水水產品生產與供給中占重要地位。據(jù)統(tǒng)計，我國池塘養(yǎng)殖水產品產量占淡水水產品總量的70.6%。為了提高產量，我國池塘養(yǎng)殖普遍采用高密度精養(yǎng)模式，大量殘餌和水產動物排泄物導致池塘以及周邊水體富營養(yǎng)化問題日益嚴重。沉積物是塘體中冗余養(yǎng)分重要的匯與源。在養(yǎng)殖池塘中，超過70%的冗余養(yǎng)分以殘餌、魚蝦排泄物等形式沉積在底泥表層，這些養(yǎng)分物質可以通過沉積物-水界面釋放到上層水體中?？梢姡练e物-水界面的養(yǎng)分遷移交換是影響上覆水體營養(yǎng)水平和環(huán)境質量的重要過程。而這一過程易受到界面溶解氧、氧化還原電位、pH值等理化性狀的影響。因此，研究沉積物-水界面的微環(huán)境特征及其理化性狀的微觀剖面分布，對于調控塘體養(yǎng)分循環(huán)，減輕水體富營養(yǎng)化具有重要意義。

池塘種稻是一種新型的基于養(yǎng)殖池塘的稻魚共作模式。以往研究發(fā)現(xiàn)，池塘種稻可以顯著降低水體營養(yǎng)鹽含量以及水體COD、pH值等，對于減輕養(yǎng)殖池塘富營養(yǎng)化污染以及改良水質具有顯著作用。在池塘種稻模式中，水稻直接種植于池塘底泥中，水稻根系的生長必然會影響沉積物-水界面微環(huán)境。以往對沉積物-水界面微環(huán)境的研究，大多集中于海洋、湖泊、河流等自然生態(tài)系統(tǒng)，以及輪葉黑藻等自然水生植物，而對養(yǎng)殖池塘研究較少，且以往對水稻根際微環(huán)境的研究主要側重于稻田淺水環(huán)境，缺乏對養(yǎng)殖池塘這種深水環(huán)境下水稻根際作用的深入研究。由于水體環(huán)境、動植物類型以及人工干預等因素的差異，稻作池塘沉積物-水界面微環(huán)境的特征以及水稻的根際效應可能與自然水體存在差異。對于沉積物-水界面環(huán)境的研究，常規(guī)分層采樣分析方法容易破壞界面、擾動沉積物，不利于準確監(jiān)測沉積物-水界面微環(huán)境的變化。近年來，隨著微電極技術的發(fā)展，可以直接測量沉積物-水界面微米尺度的溶解氧等理化指標的變化，為解析沉積物-水界面微環(huán)境的變化提供了有力工具。

本研究以黃顙魚塘種稻模式為例，通過小區(qū)試驗，利用微電極系統(tǒng)研究稻魚共作和單養(yǎng)魚池塘沉積物-水界面溶解氧、氧化還原電位和pH值的微米尺度剖面分布特征，分析了水稻生長對沉積物-水界面微環(huán)境的影響，以增加對池塘種稻這種新型魚稻共生模式調控水體養(yǎng)分作用機制的科學認識。

1材料與方法

1.1試驗設計

試驗在浙江省杭州市中國水稻研究所試驗基地進行。試驗設置黃顙魚-水稻共作(RF)和黃顙魚單養(yǎng)(F)兩個處理，每個處理3個重復。試驗小區(qū)是由多年養(yǎng)殖池塘中圍隔出大小一致的水泥池建設而成，每個水泥池80 m2(10 m×8 m)，池深1.5 m。

種稻小區(qū)選用高稈型魚塘專用水稻品種，2015年5月上旬育秧，6月上旬移栽于小區(qū)中部，移栽密度為60 cm×60 cm，種植面積約占小區(qū)總面積的50%。7月上旬在小區(qū)投放2.5~3.0 cm長黃顙魚苗，投放量為150 000尾/hm2，且均按常規(guī)養(yǎng)殖方法進行養(yǎng)殖管理。小區(qū)水深隨水稻生長不斷增加，種稻小區(qū)和不種稻小區(qū)保持相同水位。水稻于當年11月上旬收獲，黃顙魚于水稻收獲后一次性捕獲。

1.2樣品采集

2015年于稻魚共作的中期(8月)采集沉積物柱狀樣。先用有機玻璃取水器采集6個小區(qū)上覆水體水樣，再采用無擾動沉積物采樣裝置采集對應小區(qū)沉積物柱狀樣，將采集后的有機玻璃采樣管底部塞子用膠帶封牢，并使用不透光錫箔紙包裹整個采樣管以保持避光狀態(tài)。

6個小區(qū)水樣和土樣采集時間與柱狀樣同步，分別用于水體和底泥基礎理化指標測定。在小區(qū)的四個采樣點用取樣器于水面下10 cm進行水樣采集，再將水樣混合均勻作為待測水樣;隨后用取樣器于采樣區(qū)取土樣約深20 cm，再將其混合均勻作為待測土樣。將采集的樣品放入冰盒帶回實驗室后，水樣4℃下保存，在24 h內測定;土樣風干后混勻過篩，待測。

1.3樣品分析測定

對采集的塘底沉積物柱狀樣用虹吸法抽取上層水，再用虹吸法沿管壁注入上覆水(經(jīng)0.45μm濾膜過濾)，并使所有柱狀樣上層水高度都保持在5 cm，靜置24 h穩(wěn)定后待測。采用Unisense微電極測量系統(tǒng)，先將DO、pH和Eh電極連接在主機上進行校正，調節(jié)相應參數(shù)后，再依次選用微電極對待測樣品沉積物-水界面進行無擾動測定，每個柱子測定3個平行剖面后求平均值，并分析沉積物-水界面垂直剖面的變化趨勢。

水樣測定指標主要包括pH值、溶氧(DO)量、葉綠素a含量(Chl-a)、生物需氧量(BOD)、化學需氧量(COD)、氨態(tài)氮(N-N)含量、硝態(tài)氮含量(N-N)和可溶性磷(DP)含量。水體pH值和DO分別采用梅特勒-托利多手持pH儀和YSI光學溶氧儀proODO現(xiàn)場測定;Chl-a含量采用熱乙醇提取法測定;BOD采用標準稀釋法測定;COD含量用重鉻酸鉀法測定;水樣經(jīng)0.45μm微孔濾膜過濾后，分別采用靛酚藍比色法、紫外分光光度法和鉬銻抗比色法來測定N、N和DP含量。底泥中pH值采用電位法測定;Eh值采用FJA-6型氧化還原電位(ORP)去極化法全自動測定儀測定;氨態(tài)氮(N-N)和硝態(tài)氮(N-N)含量用氯化鉀溶液提取-分光光度法測定;速效磷(A-P)含量采用NaHCO3提取法測定。