池塘工程化循環水養殖中集排污系統效果研究

翟旭亮 薛 洋 李 虹 張潤田 劉 丹 鄭永華 朱成科

(1.重慶市水產技術推廣總站，重慶 401121；2.西南大學，重慶 400715)

池塘工程化循環水養殖技術自2015 年引入重慶市以來，截至2019 年，全市共建成池塘內循環微流水養殖槽359 條，建設面積43 000 余米2，覆蓋池塘面積4 600余畝。池塘工程化循環水養殖模式借鑒了工廠化循環水養殖理念，將傳統池塘的“開放式散養”變為“集約化圈養”，使“靜水”池塘實現了“流水”養魚，即在流水養魚槽中高密度“圈養”吃食性魚，并收集魚的排泄物，凈化池塘水質，是對傳統池塘養殖的革命性改變。然而，對該模式下的水質變化情況和集中吸污系統效果的認識仍不夠清楚，試驗擬開展池塘工程化循環水養殖系統中水質變化規律以及集排污系統吸污效果的監測，從而對池塘工程化循環水養殖系統水質的凈化效果進行評價。

一、試驗地點

本試驗選擇在國家大宗淡水魚產業技術體系重慶綜合試驗站潼南示范區塘壩鎮生態漁業健康養殖示范基地進行，該基地目前已建成6條集成式養殖槽，安裝4臺羅茨鼓風機，各養殖槽均配套物聯網水質監控設備，運用了“魚菜共生”“流水槽高密度養殖系統”等先進養殖技術。池塘的總面積為40 畝，每個流水槽長22 米、寬5 米，養殖區面積為1 畝，占總面積的2.5%，平均水位2 米左右。該示范基地交通方便，水源充足，有著獨立進排水系統，漁業設施設備齊全，每個養殖槽投放不同密度的草魚。該池塘工程化循環水養殖系統由養殖區、集排污區和凈化區3個部分構成。養殖區主要從事養殖生產，集排污區通過對養殖區魚類代謝產生的廢物和殘餌以及底泥的抽取進而起到改良水質的效果，凈化區中套養了密度均為100 尾/畝的鰱、鳙等濾食性魚類，投放規格為300～750克/尾，鳙魚稍大，并采用生物魚菜共生技術在凈化區種植了151.2 米2空心菜、115 米2水稻、63.3米2水生花卉，從而起到對池塘水質的原位調控效果，生物浮床設置面積占池塘總面積的1.24%。養殖區末端一般每天吸污1次。

二、采樣方法

1.采樣時間和采樣點設置

本試驗在夏季高溫水產養殖的重要季節進行 ， 分 別 在 2019 年 8 月 8 日 、 8 月 22 日 、 9 月8日、9月22日、10月6日、10月21日進行6次采樣。設置6 個采樣點，分別為采樣點1、2、3、4、5、6，采樣點1在養殖區流水槽中間，采樣點2在養殖區尾部的集排污區，采樣點3至采樣點6為凈化區，3、4、5、6 采樣點檢測指標平均值為凈化區采樣點均值，其中采樣點3 距集排污區25 米、采樣點4 在凈化區彎道處、采樣點5 距采樣點4 彎道處50 米、采樣點6 在養殖區前端，如圖1 所示。采樣時間為10:00－11:00，在各個采樣點的斷面距水面50 厘米處分別進行3 次采集，采樣完畢后將水樣通過1∶3 濃硫酸稀釋溶液固定，并迅速放入便攜式冷藏箱中，采樣完成后立即進行檢測。

圖1 池塘工程化循環水系統

2.樣品處理

樣品采集完成后帶回實驗室迅速進行水質檢測，水質指標包括水溫、溶氧、總氮、總磷、生化需氧量。其中水溫(表層水溫)和pH 使用溫度計和pH 計進行現場測定記錄，透明度利用黑白塞氏盤現場測量，其他水質指標參照中華人民共和國生態環境部發布的水環境保護標準在實驗室進行測定。

3.數據分析

(1)通過單因素方差分析及多重比較。通過軟件SPSS22.0，運用單因素方差分析和最小顯著性差異法(LSD)比較同次采樣各采樣點水質指標含量的差異性。

(2)數據評價。通過同次采樣池塘工程化循環水養殖系統中凈化區和采樣點2的水質差異來評價池塘工程化循環水系統的凈化效果；各水質指標的去除率公式：Re＝(Co－Ck)/Co×100%。

其中：Re，凈化區中污物去除效率；Co，采樣點2處水質指標濃度；Ck，凈化區采樣點平均值的水質指標濃度。

三、結果與分析

1.池塘非營養鹽類水質指標監測情況

如表1所示，池塘工程化循環水養殖系統非營養鹽水質指標監測情況顯示8月8日－10月21日水溫呈下降趨勢，這主要是由隨著氣溫降低導致池塘水溫降低引起的，說明氣溫對水溫的影響十分明顯；各監測時間池塘中pH 呈先下降、后上升趨勢，8 月 8 日和 10 月 21 日 pH 較高；各監測時間池塘中溶氧含量無明顯變化且均具有顯著性差異(P＜0.05)，這主要是人工底部增氧造成池塘不同區域溶氧含量存在差異；各監測時間池塘中透明度在19.7～35.3 厘米，隨著季節的變化，氣溫逐漸降低，池塘中的浮游生物量降低造成池塘中透明度變大。

表1 池塘工程化循環水養殖系統非營養鹽類水質監測

2.池塘工程化循環水養殖系統各營養鹽類水質指標去除效果

如表2所示，通過凈化區均值與采樣點2的水質比較分析，可以得出池塘循環水養殖系統具有一定的凈水效果。總磷、總氮、高錳酸鹽指數的平均去除率分別為5.75%、17.55%、5.47%，池塘循環水養殖系統中各水質指標均具有去除效果。

總體來看，在8、9 月養殖系統對水體營養鹽的去除效果較好，主要是由于8、9 月溫度較高，適合浮游植物和微生物大量繁殖，浮床植物長勢較好，對水體中營養鹽的吸收效果更強。

表2 各營養鹽類水質指標不同時間污物去除效率

(1)池塘工程化循環水系統對總磷的凈化效果分析。如表2所示，池塘工程化循環水養殖系統利用水體循環，通過在養殖區域末端的物理集污系統吸污和凈化區浮游植物對總磷的吸收作用，在各采樣時間均具有一定的凈化效果，但效果不夠明顯。9月22日去除效率最高為9.56%，10月21日去除效率最低為3.16%，平均去除率為5.75%。這可能是由于季節變化水溫降低所造成，8 月和9 月初水溫相對較高，光照充足，使浮游植物和微生物大量繁殖，加上凈化區鰱鳙濾食性魚類處于生長期，通過浮游植物、微生物和濾食性魚類的作用，8 月和9 月池塘水體中總磷去除率整體高于10 月。10 月氣溫急劇下降并且光照不足，浮游植物和微生物生長繁殖受到抑制，導致總磷凈化效率降低。這也說明氣溫在一定范圍內，系統對總磷的去除率隨著溫度的升高而增大。

(2)池塘工程化循環水系統對總氮的凈化效果分析。通過表2分析，得到池塘工程化循環水養殖系統對總氮具有凈化效果。總氮的去除效果表現為：10 月 21 日去除效率最高為 26.67%，10 月 6 日最低為8.73%，平均去除率為17.55%?？傮w來看，在排除系統誤差的情況下，養殖系統對總氮的去除效率基本一致，說明系統對總氮和總磷的去除效果不具有協同作用。

(3)池塘工程化循環水系統對高錳酸鹽指數的凈化效果分析。高錳酸鹽指數去除效果表現為：8月22日去除效率最高為8.99%，8月8日去除效率最低為3.32%。本次試驗各次采樣池塘工程化循環水系統對高錳酸鹽指數均具有凈化效果，推測其凈化效果與水溫和凈化區的微生物有關。

四、結論

本次試驗通過凈化區采樣點均值與采樣點2的水質比較分析，可以得出池塘循環水養殖系統具有一定凈化效果，但效率還比較低?？偭?、總氮、生化需氧量的平均去除率分別為5.75%、17.55%、5.47%。凈化效率不高的原因：一是流水槽養殖區面積占總面積過高，一般推薦流水槽養殖面積占總面積的比例控制在1.5%左右，而試驗基地流水槽面積達到2.5%，這極大地增加了凈化區水質凈化負載；二是種植水生植物對水質凈化效果不佳，植物種植面積僅占總面積的1%，遠低于推薦種植面積比例10%，造成植物消納氮磷效果不明顯；三是凈化區養殖的濾食性魚類種類和套養比例不當，白鰱放養密度較少，鳙魚相對較多，生物凈化效果不明顯：四是循環水流速過快、物理吸污頻次較低等因素也間接導致池塘循環水養殖系統對水質的凈化效果不理想。

水質監測顯示7、8 月水溫較高，投飼量大導致池塘中各項水質指標含量較高。9月8日和10月21 日示范點進行了換水，造成各項水質指標含量較其他采樣時間低。各次采樣中采樣點均值的水質指標均低于采樣點2，通過凈化區中水面浮床植物的凈化和濾食性魚類的濾食作用，各水質指標含量均有所下降。整體來看，池塘工程化循環水養殖系統各項凈水處理措施均具有一定的凈化效果，這得益于系統本身具有集中收集排污的良好作用，及凈化區水生植物和鰱鳙魚類的凈化作用。