池塘循環(huán)流水養(yǎng)魚對(duì)水體環(huán)境的影響

楊顯祥　孫龍生　葉金明

摘要 通過開展池塘循環(huán)流水養(yǎng)魚與傳統(tǒng)池塘養(yǎng)魚對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)塘與對(duì)照塘的水溫、pH值、溶氧（DO）、氨氮（NH4+-N）、亞硝態(tài)氮（NO2--N）、總氮（TN）、總磷（TP）和浮游植物進(jìn)行了定點(diǎn)測(cè)定與分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，池塘循環(huán)水養(yǎng)魚可以使整個(gè)水體處于循環(huán)流水狀態(tài)，促進(jìn)養(yǎng)殖槽內(nèi)外的水體交換和上、下層水體交換，增加了池塘水體中、下層的溶氧，尤其養(yǎng)殖水槽內(nèi)上、中、下水層的溶氧趨于均勻，保持了養(yǎng)殖水體pH值的穩(wěn)定性，降低了氨氮、亞硝酸鹽等有毒有害物質(zhì)的含量，控制了總氮、總磷等富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)的濃度，改善了養(yǎng)殖水環(huán)境。同時(shí)，對(duì)浮游植物絕對(duì)生物總量有抑制作用，可提高水體浮游植物的多樣性，增加水體自我調(diào)節(jié)能力。

關(guān)鍵詞 池塘；循環(huán)水；養(yǎng)殖；水質(zhì)；浮游植物；水環(huán)境

中圖分類號(hào) S917 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）03-0220-03

池塘循環(huán)流水養(yǎng)魚技術(shù)作為一項(xiàng)新興的養(yǎng)殖技術(shù)是美國(guó)奧本大學(xué)所設(shè)計(jì)。美國(guó)大豆出口協(xié)會(huì)多年推廣80∶20池塘養(yǎng)殖模式的技術(shù)轉(zhuǎn)型和升級(jí)，它將傳統(tǒng)池塘開放式“散養(yǎng)”模式創(chuàng)新為新型的池塘循環(huán)流水“圈養(yǎng)”模式，通過在養(yǎng)魚槽內(nèi)集中養(yǎng)殖吃食性魚類來控制糞便排泄范圍，并收集魚類的排泄物和殘餌，實(shí)現(xiàn)沉淀集中與處理利用，是水產(chǎn)養(yǎng)殖理念的又一次革新[1]。該技術(shù)一經(jīng)引進(jìn)就在江蘇省及周邊省、市得到大面積的示范與推廣，江蘇省示范推廣面積達(dá)800 hm2左右，建設(shè)池塘循環(huán)水養(yǎng)魚水槽面積達(dá)14萬m2。雖然目前多地開展了草魚、青魚、鱸魚等品種的試驗(yàn)與示范[2-4]，但池塘循環(huán)流水養(yǎng)魚系統(tǒng)對(duì)養(yǎng)殖水體環(huán)境的影響研究還很少。本試驗(yàn)旨在通過設(shè)置對(duì)比試驗(yàn)研究分析池塘循環(huán)流水養(yǎng)魚系統(tǒng)對(duì)池塘水環(huán)境的影響，為該技術(shù)的推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 池塘與水槽

本試驗(yàn)采用高郵市三垛鎮(zhèn)耿庭村的2口池塘，其中1口為試驗(yàn)塘，1口為對(duì)照塘。試驗(yàn)塘面積為2 hm2，建設(shè)規(guī)格為22 m×5 m×2 m水槽3條，凈養(yǎng)面積330 m2，水位全年維持在1.8 m左右；每口流水槽的上游安裝氣提式推水增氧設(shè)備，并將增氧管道串聯(lián)，末端安裝2臺(tái)2.2 kW的羅茨鼓風(fēng)機(jī)（1臺(tái)使用，1臺(tái)備用），水槽尾端建有集污設(shè)施，每天在投喂后1～2 h內(nèi)吸污。對(duì)照塘為四大家魚養(yǎng)殖塘，面積1.33 hm2，配備投餌機(jī)1臺(tái)，3 kW葉輪式增氧機(jī)2臺(tái)。

1.2 放養(yǎng)情況

試驗(yàn)塘每條水槽內(nèi)放養(yǎng)規(guī)格750 g的草魚3 000尾，共計(jì)9 000尾，外塘放養(yǎng)100 g的鰱10 000尾、100 g的鳙10 000尾；對(duì)照塘放養(yǎng)品種為鯽魚、草魚、鰱和鳙，放養(yǎng)規(guī)格為38.5 g的鯽魚3.15萬尾/hm2、50 g的草魚900尾/hm2、110 g的鰱魚600尾/hm2、325 g的鰱魚600尾/hm2。水源為柘倪河河水，水源充沛，無污染。試驗(yàn)期間，試驗(yàn)塘與對(duì)照塘不換水，只補(bǔ)注新水，以補(bǔ)充自然蒸發(fā)和滲漏造成的水體損失。

1.3 取樣與測(cè)定方法

采樣前在試驗(yàn)塘和對(duì)照塘固定采樣點(diǎn)，分別在水槽上游段（A）、水槽前段（B）、水槽尾段（C）、凈化區(qū)（D）、過水區(qū)（E）和對(duì)照塘（F）固定采樣點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)采樣與測(cè)定，具體位置見圖1。分別于6月5日、7月8日、8月1日、9月12日和10月10日在水面下60 cm取樣測(cè)定或現(xiàn)場(chǎng)固定，水質(zhì)指標(biāo)當(dāng)天完成測(cè)定并做好記錄。另于9月12日對(duì)水體的上層（水下20 cm）、中層（水下60 cm）和下層（水下120 cm）的水溫、pH值和溶氧進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。

1.4 水質(zhì)測(cè)定指標(biāo)與方法

水質(zhì)測(cè)定指標(biāo)與方法見表1。

1.5 水體浮游植物數(shù)量測(cè)定方法

在采樣點(diǎn)水面下30 cm左右水層取水樣5 L，混合后取1.0～1.2 L水樣裝入水樣瓶。水樣采好后加入福爾馬林溶液（終濃度4%）保存。水樣采回后搖勻取1 L水樣倒入沉淀器內(nèi)沉淀24 h后，取出1/2上清液，搖勻剩余水樣繼續(xù)沉淀24 h，吸去上清液至剩30～50 mL水樣，搖勻后取一定量樣品置于計(jì)數(shù)板上，在顯微鏡下進(jìn)行計(jì)數(shù)。定量分析前先進(jìn)行定性分析。計(jì)算公式：

N=■（1）

式（1）中：N—1 L水中的個(gè)體數(shù)；V—水樣體積；v—沉淀后體積；C—計(jì)數(shù)體積；n—計(jì)數(shù)所得個(gè)體數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)測(cè)定

2.1.1 水溫。在水下60 cm處測(cè)定水溫結(jié)果見圖2，最高水溫為33.6 ℃，最低水溫18.8 ℃。由于6月連續(xù)陰雨，水溫不高，為18～26 ℃，7月氣溫陡然上升，水溫隨之升高，最高水溫達(dá)33.6 ℃，之后水溫隨氣溫的降低逐漸降低。從測(cè)定結(jié)果看，試驗(yàn)塘與對(duì)照塘水溫變化趨勢(shì)一致，試驗(yàn)塘5個(gè)取樣點(diǎn)（A、B、C、D、E）的水溫相差不大，而對(duì)照塘（F）的水溫略高于試驗(yàn)塘，原因在于試驗(yàn)塘為循環(huán)流水養(yǎng)魚塘，塘中水處于微流動(dòng)狀態(tài)，促進(jìn)池塘上、下水層交換，水體中上層水溫有所下降，而對(duì)照塘水體交換較少，中、上層水溫較高。

2.1.2 pH值。試驗(yàn)塘（A、B、C、D、E）的pH值為7.41～8.26，而對(duì)照塘（F）的pH值為7.2～7.7，試驗(yàn)塘的pH值略高于對(duì)照塘，但都處于淡水漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)6.5～8.5范圍之內(nèi)，且采樣點(diǎn)E的pH值最高，見圖3。池塘水體pH值的變化與很多因素有關(guān)，尤其與水體中的CO2含量關(guān)系較密切[6]，試驗(yàn)塘的水體處于循環(huán)狀態(tài)，促進(jìn)水體中CO2的溢出，同時(shí)水體浮游植物的光合作用也會(huì)消耗掉水體中的CO2，pH值有所升高，尤其采樣點(diǎn)E位于過水口，水體流動(dòng)大，pH值較高。另外，7月8日測(cè)定pH值整體偏低，這是6月中下旬連續(xù)陰雨，光合作用弱造成的。

2.1.3 溶氧。試驗(yàn)塘與對(duì)照塘水面下60 cm溶氧測(cè)定結(jié)果見圖4，試驗(yàn)塘（A、B、C、D、E）水體溶氧值為3.83～9.55 mg/L，對(duì)照塘（F）水體中溶氧值為1.8～3.4 mg/L，無論試驗(yàn)塘水槽內(nèi)還是槽外水體溶氧均明顯高于對(duì)照塘（F），表明池塘循環(huán)流水養(yǎng)魚系統(tǒng)可有效增加水中溶氧。同時(shí)，6月5日B、C、E點(diǎn)水體中的溶氧明顯高于后續(xù)4次溶氧測(cè)定的結(jié)果，主要原因在于養(yǎng)殖前期水槽中（B、C）的載魚量較低，對(duì)水中溶氧消耗不大，隨著水溫的升高，魚類新陳代謝增強(qiáng)，耗氧量增加，水體中溶氧測(cè)定值降低，而E點(diǎn)處于過水口，水體流動(dòng)性強(qiáng)，水體溶氧較豐富，溶氧測(cè)定值偏高。另外，池塘循環(huán)流水養(yǎng)魚系統(tǒng)雖然在水槽前端安裝了增氧推水設(shè)備，但槽內(nèi)（B、C）溶氧值并不處于溶氧最高值，甚至低于其他點(diǎn)的溶氧值。這是因?yàn)槌靥了w中溶氧主要依靠水生植物光合作用所產(chǎn)生的氧氣，通常晴天池水中浮游植物光合作用產(chǎn)氧占一晝夜溶氧總收入的90%[7]，所以池塘循環(huán)流水養(yǎng)魚系統(tǒng)在有限增氧的同時(shí)，在很大程度上是促進(jìn)了上下水層的交換，將表層過飽和的氧氣輸送到水體底部，從而實(shí)現(xiàn)水中溶氧的增加。

2.1.4 各采樣點(diǎn)水體各水層水溫、pH值與溶氧比較。表2測(cè)定結(jié)果表明，在試驗(yàn)塘水槽外（A、D、E）和對(duì)照塘（F）在水面下20、60、120 cm各水層溶氧值都出現(xiàn)了明顯的變化，自上而下依次降低，而試驗(yàn)塘水槽內(nèi)溶氧值相差不大，且水槽內(nèi)表層溶氧值雖然低于槽外，但中、下層溶氧值高于槽外與對(duì)照塘，再次證明了池塘循環(huán)水養(yǎng)魚的增氧推水設(shè)備很大程度上促進(jìn)上、下水層的交換，使水槽內(nèi)水體上、中、下水層趨于均衡，底層氧債得到償還，中、下水層環(huán)境更適合魚類的生長(zhǎng)要求，有利于魚類的快速生長(zhǎng)。從表2中也可以看出，水溫與pH值的變化規(guī)律也是如此，水槽內(nèi)上、中、下水層趨于一致，而水槽外出現(xiàn)明顯變化，由上而下依次降低，pH值的變化規(guī)律與光合作用密切相關(guān)，表層水體光合作用最強(qiáng)，消耗掉水體表層過多的CO2，pH值自然最高。

2.1.5 氨氮與亞硝態(tài)氮。氨氮是魚蝦蛋白質(zhì)代謝的重要終產(chǎn)物，且可以通過亞硝化作用被氧化為亞硝酸鹽。氨氮和亞硝態(tài)氮對(duì)魚的毒性是由于它們進(jìn)入血液，將血紅蛋白分子的 Fe2+氧化為Fe3+，抑制了血液的載氧能力所致，嚴(yán)重時(shí)可引起魚類窒息、死亡[8]。

試驗(yàn)塘與對(duì)照塘水體氨氮測(cè)定情況見圖5，結(jié)果表明，試驗(yàn)塘各采樣點(diǎn)（A、B、C、D、E）氨氮變化趨勢(shì)基本一致，且總體低于對(duì)照塘（F），對(duì)照塘水體中氨氮變化幅度較大，而水中濃度過高的氨氮對(duì)魚蝦體內(nèi)酶的催化作用和細(xì)胞膜的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重影響，并破壞排泄系統(tǒng)和滲透平衡[8]，說明池塘循環(huán)流水養(yǎng)魚可以降低養(yǎng)殖水體中氨氮水平，減少對(duì)養(yǎng)殖魚類的危害。同時(shí)，在試驗(yàn)塘的5個(gè)采樣點(diǎn)中，前期槽內(nèi)水體氨氮水平低于槽外，但隨著養(yǎng)殖的深入，槽內(nèi)載魚量逐步增多，產(chǎn)生的殘餌、糞便造成了水槽內(nèi)氨氮的升高。

試驗(yàn)塘與對(duì)照塘水體亞硝態(tài)氮測(cè)定情況見圖6，結(jié)果表明，試驗(yàn)塘（A、B、C、D、E）水體中亞硝態(tài)氮的水平明顯低于對(duì)照塘（F），而水中亞硝酸鹽濃度過高對(duì)魚蝦也會(huì)產(chǎn)生毒害，主要表現(xiàn)在影響蝦體內(nèi)氧的運(yùn)輸，重要化合物的氧化及損壞器官[8]，說明池塘循環(huán)流水養(yǎng)魚可以有效降低養(yǎng)殖水體中亞硝酸鹽的水平，進(jìn)而降低養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)。與氨氮的變化結(jié)合分析，池塘循環(huán)水養(yǎng)魚使水體處于微循環(huán)，促進(jìn)了水體中上層與下層的交換，促進(jìn)了有害物質(zhì)的溢出和下層溶氧增加，下層水體溶氧的增加可以促進(jìn)氨氮、亞硝酸鹽氧化，降低了其在水體中的濃度，減少對(duì)水中魚類的毒性。

2.1.6 總氮與總磷。水體中總氮、總磷含量是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)。試驗(yàn)塘與對(duì)照塘水體總氮測(cè)定結(jié)果見圖7，試驗(yàn)塘（A、B、C、D、E）總氮為0.56～3.71 mg/L，對(duì)照塘（F）總氮為2.19～4.56 mg/L，養(yǎng)殖前期試驗(yàn)塘的總氮水平明顯低于對(duì)照塘，9月以后，試驗(yàn)塘與對(duì)照塘總氮水平趨于接近；試驗(yàn)塘與對(duì)照塘水體總磷測(cè)定結(jié)果見圖8，試驗(yàn)塘（A、B、C、D、E）總磷為0.20～0.98 mg/L，對(duì)照塘（F）總磷為0.48～0.75 mg/L，養(yǎng)殖前期，試驗(yàn)塘的總磷水平高于對(duì)照塘，但隨著養(yǎng)殖的深入，試驗(yàn)塘的總磷水平有所控制，總體低于對(duì)照塘。說明池塘循環(huán)流水養(yǎng)魚對(duì)于控制養(yǎng)殖過程中的總氮、總磷水平有一定的效果，但由于試驗(yàn)塘水槽外水草種植較少，對(duì)總氮、總磷的控制效果有限，可以考慮在水槽外的池塘水面進(jìn)行分區(qū)，分為沉淀區(qū)和凈化區(qū)，凈化區(qū)種植水草，有效控制池塘的富營(yíng)養(yǎng)化水平。

2.2 浮游植物定量分析

由圖9可知，試驗(yàn)塘采樣點(diǎn)A、B和C、D的浮游植物絕對(duì)生物總量分別為2 096萬、1 083萬、1 025萬個(gè)/L。對(duì)照塘（F）浮游植物絕對(duì)生物總量為1 952萬個(gè)/L。試驗(yàn)塘水流循環(huán)方向上，養(yǎng)殖槽內(nèi)浮游植物絕對(duì)生物總量明顯低于入槽口處，而略高于出槽口處。由圖10可知，浮游植物豐富度指數(shù)A、B和C、D、F點(diǎn)分別為1.83、2.00、2.02、1.45，可見試驗(yàn)塘的浮游植物豐富度高于對(duì)照塘。表明池塘循環(huán)水養(yǎng)魚系統(tǒng)會(huì)對(duì)浮游植物生物總量和浮游植物多樣性產(chǎn)生顯著影響，體現(xiàn)在對(duì)浮游植物絕對(duì)生物總量有抑制作用以及可提高浮游植物的多樣性。產(chǎn)生試驗(yàn)塘養(yǎng)殖槽內(nèi)和養(yǎng)殖槽后方浮游植物生物總量低于養(yǎng)殖槽入水口和對(duì)照池塘的主要原因可能是養(yǎng)殖槽內(nèi)草魚一定的攝食壓力[9]導(dǎo)致的。水體中浮游植物多樣性數(shù)值越大，說明更利于增強(qiáng)水體的自凈能力[10]，種類多樣性指數(shù)是常用的水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，指數(shù)值越大，水質(zhì)越凈[11]，吳恢碧等[12]研究顯示循環(huán)水系統(tǒng)能夠改變浮游植物的群落結(jié)構(gòu)，使其多樣性指數(shù)較高，增強(qiáng)水體自動(dòng)調(diào)節(jié)能力。本試驗(yàn)產(chǎn)生試驗(yàn)組池塘浮游植物豐富度指數(shù)顯著高于對(duì)照組池塘的結(jié)果，也進(jìn)一步驗(yàn)證了循環(huán)流水養(yǎng)殖槽系統(tǒng)可提高養(yǎng)殖水體的自凈能力。

3 結(jié)論與討論

池塘循環(huán)流水養(yǎng)魚技術(shù)作為一項(xiàng)新興的水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)，可以使池塘水體處于循環(huán)流水狀態(tài)，促進(jìn)養(yǎng)殖系統(tǒng)槽內(nèi)、外水體的交換和整個(gè)養(yǎng)殖水體上、下層的交換，從而保持養(yǎng)殖水體pH值的穩(wěn)定性，增加整個(gè)水體的溶氧，尤其可以使水槽內(nèi)上、中、下水層的溶氧趨于均勻，提前償還底部“氧債”，促進(jìn)槽內(nèi)養(yǎng)殖動(dòng)物的生長(zhǎng)。同時(shí)，該系統(tǒng)還可以降低水體中氨氮、亞硝酸鹽等有毒有害物質(zhì)的含量，控制總氮、總磷等富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)的濃度，降低養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)。另外，池塘循環(huán)流水養(yǎng)魚技術(shù)對(duì)浮游植物絕對(duì)生物總量有抑制作用，可提高浮游植物的多樣性，增加水體自動(dòng)調(diào)節(jié)能力。但由于該系統(tǒng)凈化區(qū)水草種植較少，水體自凈能力未充分發(fā)揮，因此池塘凈化區(qū)的水草種植品種與布局還需進(jìn)一步研究。

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