渤海灣南部海水養殖池塘水質因子的晝夜變化

曾海祥+孫同秋+崔玥+張凱+孫清秀

摘 要：為把握池塘水體各水質因子的晝夜變化和上下層水體的差別，2016年6月2日～3日，對渤海灣南部海水養殖池塘的溫度、溶解氧、pH和氧化還原電位進行了24 h連續監測，監測從2日9：00開始，每隔1 h測量一次。結果表明池塘水體上層的各水質因子數值高于下層水，各水質因子之間顯著相關，一起跟隨太陽輻射的變化而變化。上層水的溫度、DO和pH都有一個緩慢升高的過程，達到最高值以后逐漸降低，溫度在14：00達到最高值，DO在17：00達到最高值，pH在20：00 達到最高值，ORP波動較大，23：00達到最高值。下層水的各水質因子波動較大，沒有明顯的變化規律。

關鍵詞：水質因子；晝夜變化；海水池塘；渤海灣南部

中圖分類號：S914

文獻標識碼：A

池塘水體是養殖水產動物賴以生存的環境，水體理化因子的變化直接影響水體中的生物化學過程，進而影響養殖動物的生長和存活。溫度、溶解氧（DO）、pH和氧化還原電位（ORP）是池塘養殖水體非常重要的四個水質因子，這些理化因子受太陽輻射的影響會不斷變化，同時上下層水體之間也存在差異。但這些水質因子的測定通常在某一時刻、池塘的某一點，測定的數值并不能反映池塘水體的總體情況，所以搞清這些理化因子的晝夜變化以及上下層水體之間的差異，才能真正掌握水體的真實情況，為養殖提供可靠的基礎數據。目前的研究一般集中在池塘養殖水體理化因子的季節變化或者年變化[1-7]，水質因子晝夜變化涉及較少[8-9]，所以開展這些指標的晝夜變化研究，把握水體的整體情況非常必要。

1 材料與方法

實驗在山東省濱州大口河附近的海水池塘中進行，該池塘面積約3.3 hm2，平時主要作為工廠化養殖的蓄水池使用，池塘內有少量凡納濱對蝦和野雜魚。池水呈黃綠色，透明度約35 cm，鹽度31‰。實驗期間天氣晴朗，氣溫在19～30 ℃之間，6月2日下午14：00開始有3～4級風，塘內水面出現波浪。

使用YSI556 多參數水質測定儀測定水體溫度、pH、DO和ORP四個指標。在池塘邊緣閘門處選取一點，定點測量。測定時選取水面下10 cm作為上層水的測定位置，選取池底作為下層水的測定位置，該點水深1.5 m。監測從6月2日的上午9：00開始，每隔1 h測定一次，持續24 h，6月3日上午8：00結束。

使用SPSS17.0對測定數據進行分析處理，使用EXCEL制作各指標變化折線圖。

2 結果

2.1 水質因子的晝夜平均值

各指標的均值和變異系數如表1所示。池塘中上層水的溫度、pH、DO和ORP四個指標的均值都高于下層水。溫度和pH的變異系數小于10%，數據的變異性較小，表明這兩個指標的波動幅度較小。DO和ORP兩個指標的變異系數大于10%，數據變異性較大，在一個晝夜間波動較大。

2.2 水質因子之間的相關性

由表2可知，水體上層水質因子中水溫和溶解氧存在極顯著的相關性；下層水溫和pH、上層水的氧化還原電位存在極顯著的相關性，和下層溶解氧存在顯著的相關性。上層水的pH和下層水pH、氧化還原電位存在極顯著的相關性；下層水pH和下層水溶解氧、氧化還原電位存在極顯著的相關性。水體的上下層氧化還原電位存在極顯著的相關性。這些極顯著的相關性表明太陽輻射的變化引起水溫、藻類光合作用和呼吸作用的變化，造成水溫、溶解氧、pH和氧化還原電位相互影響，一起有節律地變化。尤其是上下層水體pH，它們緊密相關，顯著影響著氧化還原電位的變化。

2.3 水質因子的晝夜變化

2.3.1 水溫的晝夜變化 水溫的變化如圖1所示。池塘水體上層水溫為22.13～27.66 ℃，從上午9：00開始上層水溫在不斷升高，下午14：00升至最高溫27.66 ℃，之后溫度不斷下降，第二天7：00降至最低溫22.13 ℃，隨后水溫又開始回升。上層水體受太陽輻射及氣溫變化的影響非常明顯。下層水溫為21.05～24.32 ℃，監測期間前12 h變化幅度非常小，沒有隨表層水溫的升高而出現明顯的變化，2日23：00下層水溫升至最高溫24.32 ℃，而此時表層水溫正在降低，出現這種情況可能是因為水面出現的波浪造成上下層水體出現交換，下層水溫升高。

2.3.2 pH的晝夜變化 pH的變化如圖2所示。上層水pH的變化范圍為8.78～9.17，從9：00開始pH值不斷升高，20：00升至最高值，隨后逐漸降低。下層水pH的變化范圍為8.73～9.13，均值低于上層水，升高降低的趨勢不明顯，有幾個時刻波動較大，可能是風浪引起上下層水體交換造成的。

2.3.3 溶解氧的晝夜變化 溶解氧的變化如圖3所示。上層水的DO值變化范圍為4.79～10.08 mg/L，從上午9：00開始溶解氧不斷升高，17：00達到最高值10.08 mg/L，之后不斷下降，3日6：00降至最低值4.79。下層水DO的變化范圍為2.01～8.73 mg/L，受池塘風浪的影響下層水溶解氧變化較大，但均值遠低于上層水的含量。

2.3.4 氧化還原電位的晝夜變化 氧化還原電位是反應水體氧化還原能力的一個非常重要的水質指標，它雖然不能獨立反應水質的好壞，但是能夠綜合其他水質指標來反應水體水質的情況。氧化還原電位為正值，顯示水體具有一定的氧化性，值為負，顯示具有一定的還原性，水體處于不同的氧化還原狀態物質轉化生成的情況不同[10-13]。氧化還原電位的變化如圖4所示。上層水ORP值的變化范圍為51.4～104.3，下層水為50.9～109.7，最高值出現在晚上23：00，上層水均值高于下層水。上下層水的ORP值均波動劇烈，下層水波動幅度要大于上層水，但上下層水整體的變化情況基本一致。

3 討論

3.1 各水質因子的變化情況

太陽輻射的變化對上層水水溫、藻類的光合作用和呼吸作用都有顯著的影響，白天有陽光直照的時間藻類光合作用強于呼吸作用，溶解氧不斷增加，水體中CO2在相對減少，pH不斷升高。監測數據也表明從9：00開始，上層水體的溫度、DO、pH這三個水質因子都緩慢上升，但他們達到最高值的時間分別是14：00、17：00和20：00。水溫在14：00達到最高值，此后太陽輻射開始減弱，但光合作用依然強于呼吸作用，水體溶氧不斷增加，一直到下午17：00達到最高值，之后呼吸作用強于光合作用，溶氧開始下降。隨著太陽輻射消失，池塘水體中CO2達到最低值，pH值達到一天中的最大值。紀曉亮[9]對城市濕地水質的監測顯示溫度、DO和pH均是在14：00達到最高值，他在對河水中的DO監測表明16：00達到最高值[14]，這和本研究上層水體DO 17：00達到最高值比較接近。李奕雯[8]對高密度對蝦養殖池塘的監測發現DO和pH在13：00達到最高值。這些變化節律的不同可能與海水池塘各自不同池塘條件有關，同時監測選取的測量點以及測量的水層也有可能對測量結果造成影響[15]。

3.2 上下層水質因子變化情況的區別

養殖池塘的水質因子不僅隨著時間變化，還存在空間變化，不同水層水質因子的區別明顯，變化情況也不同。本實驗監測池塘上層水的溫度、DO和pH均有一個先緩慢升高又逐漸下降的過程，這主要是上層水體直接受到太陽輻射的影響，水質因子隨太陽輻射的變化而進行有規律的變化。池塘下層水體水深1.5 m，太陽輻射影響微弱，溫度、DO和pH并沒有隨太陽輻射出現有節律的變化。當水體出現風浪的時候，上下層水體會進行交換，下層水的水質因子就會開始劇烈波動。本實驗的監測也表明在下午14：00池塘水體出現風浪前，變化較小，相對比較穩定。池塘水面出現風浪后，下層水質因子開始不規則的劇烈波動。所以在養殖過程中，掌握養殖池塘水質情況不但要考慮到這些水質因子的晝夜變化和空間差別，還要結合當時的氣象條件綜合考慮。常見水質因子的測定要關注水質因子時間和空間上的變化，尤其是在養殖關鍵時期更要密切關注這些變化，避免養殖池塘出現極端高溫或者缺氧的情況，給生產造成損失。

參考文獻：

[1] 張志勇，張志偉，張曹進，等. 江蘇南部沿海養殖池塘水溫時空變化規律研究[J].海洋通報，2010，29（6）：674-677

[2] 劉峰，王芳，董雙林，等.投餌與不投餌海參養殖池塘水質變化的初步研究[J].中國海洋大學學報（自然科學版），2009，39（Sup.）：369-374

[3] 曾海祥，孫同秋，崔玥，等.黃河三角洲海參養殖池塘水質變化特征分析[J].河北漁業，2016（8）：37-40

[4] 岑伯明，胡洲，陳漢春.凡納濱對蝦養殖池塘水溫預測模型研究[J].寧波大學學報（理工版），2012，25（1）：7-12

[5] 曾海祥，張凱.凡納濱對蝦養殖池塘水質因子變化分析[J].齊魯漁業，2014，31（5）：23-24.

[6] 劉偉，丁君，李潤玲，等.黃、渤海沿岸海水養殖池塘冰期環境因子變化的研究[J].大連海洋大學學報， 2014，29（1）：51-56

[7] 曾海祥，孫同秋，尹琳琳.南美白對蝦養殖水體中主要環境因子的變化與分析[J].齊魯漁業，2012，29（9）：21-22

[8] 賴子尼 ，石存斌，吳淑勤，等.鱖塘水體理化因子晝夜變化及相關性研究[J].大連水產學院學報，2001，16（1）：61-66

[9] 紀曉亮，李鵬程，商栩，等.城市濕地水質晝夜變化研究[J].環境保護科學，2013，39（5）：18-21，25

[10] 向交，徐麗萍，李和平，等.氧化還原電位的研究及應用[J].地球與環境，2014，42（3）：430-436

[11] 趙夕旦，張和森，宋宇然.氧化還原電位的測定及在水族中的應用[J].北京水產，2000，6：44-45

[12] 唐曉，王佳.海水ORP的影響因素[J].裝備環境工程，2004，8：37-39

[13] 吳金浩，劉桂英，王年斌，等.遼東灣北部海域表層沉積物氧化還原電位及其主要影響因素[J].沉積學報，2012，30（2）：333-339

[14] 紀曉亮，李鵬程，商栩，等.春季溫瑞塘河水質的晝夜變化規律及評價[J].環境化學，2013，32（11）：2082-2089

[15] 葛成軍， 俞花美， 唐文浩.池塘養殖廢水水質變化規律及修復技術研究[J].武漢理工大學學報，2010，32（5）：124-128