昆明裂腹魚苗種培育池水質變化研究

鐘文武，高海濤，李光華，吳俊頡，楊春林

（1.云南省漁業科學研究院，昆明 650111；2.昆明倘浩水產養殖有限公司，昆明 650111）

昆明裂腹魚（Schizothorax grahami）隸屬鯉形目（Cypriniformes）鯉 科（Cyprinidae）裂 腹 魚 亞 科（Schizothoracinae）裂腹魚屬（Schizothorax），為冷水性底層魚類，早期在云南省分布于滇池、金沙江、牛欄江等地，是滇池主要經濟魚類之一［1，2］。由于棲息地的破壞、漁民的濫捕、環境污染的加劇等原因，野生昆明裂腹魚種質資源量銳減，已被列入中國物種紅色名錄易危極危物種，現只有在滇池上游的龍潭和部分河流少量分布［3，4］。為了保護昆明裂腹魚，很多研究者對其進行了大量的研究工作，包括野生親魚的馴養及人工繁殖技術［5，6］、苗種培育［7］、病害防治［8，9］等，取得了較好的成果，但推廣養殖和人工增殖放流方面還有待進一步加大技術投入，提高養殖存活率和放養存活率，逐步恢復種群資源量。生態環境保護的壓力日益劇增，環境友好型的養殖方式將是水產養殖業經濟效益和生態效益齊頭并進的有效方式，改善生產條件、革新養殖模式是珍稀土著魚類健康可持續發展的必然之路。

本研究對昆明裂腹魚流水養殖池水質進行監測，利用因子分析法對監測指標進行分析，旨在明確各監測時間段內，養殖池水質變化情況及主要影響因子，為昆明裂腹魚苗種培育水質調控、病害防治等提供支持，同時為逐步實現循環流水池養殖模式提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及樣品采集

2017 年 10 月至 2018 年 9 月，在昆明倘浩水產養殖有限公司養殖基地進行試驗。昆明裂腹魚苗種養殖池水源為龍潭水，水質清澈，常年水溫較低，經曝氣后進入養殖池。養殖池面積為101 m2，試驗期間苗種成活率92.5%。在昆明裂腹魚苗種養殖池塘設置3 個采樣點，位于進水口、池塘中央及排水口，在試驗期間，每月采集水面下0.5 m 處水樣進行檢測。

1.2 水質指標檢測方法

水質檢測指標有：水溫、pH、DO，使用哈希便攜水質分析儀進行測定；總氮（TN），堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ 636-2012）測定；總磷（TP），鉬酸銨分光光度法（GB 11893-89）測定；氨氮（NH4--N），納氏試劑分光光度法（HJ 535-2009）測定；亞硝酸鹽氮（NO2--N），分光光度法（GB 7493-87）測定。

1.3 因子分析法

分析指標為TW（水溫）、TN（總氮）、TP（總磷）、NH4--N（氨氮）、NO2--N（亞硝酸鹽氮）。利用SPSS軟件對監測數據（未檢出指標按方法最低檢出限的1∕2 進行統計分析）進行 KMO 檢驗、Barrlet 球形檢驗，計算各主因子的相關性、方差貢獻率，構造因子得分函數及綜合得分函數，通過得分函數求出各監測時間段主因子得分排名及綜合得分排名，對比分析水質差異［10-13］。

2 結果與分析

2.1 昆明裂腹魚養殖池水質特征參數

2017 年 10 月至 2018 年 9 月，對昆明裂腹魚養殖池常規水質參數進行采樣監測分析，結果如表1 所示。養殖池水溫在監測周期內維持在11.2～17.6 ℃，水溫隨季節變化波動幅度不大，2017 年11 月水溫最低，為 11.2 ℃，2018 年 6 月和 8 月水溫最高，為17.6 ℃；pH 維持在 6.94～7.77；TN 質量濃度范圍在0.20～1.18 mg∕L，平均值為 0.523 mg∕L，2018 年 9 月監測值為1.18 mg∕L，略高于地表水環境質量Ⅲ類標準，其余月份監測值均符合三類標準要求；TP 質量濃度在 0.012～0.103 mg∕L，平均值為 0.041 7 mg∕L，2018 年 8 月、9 月監測值為 0.103 mg∕L，其余月份監測值均達到了Ⅱ類標準要求；NH4--N 質量濃度范圍在 0.012 5～0.320 0 mg∕L，各月份監測值均達到Ⅱ類標準要求；NO2--N質量濃度范圍在0.000 5～0.011 6 mg∕L。隨著養殖時間的推進，TN、TP、NH4--N、NO2--N質量濃度均呈現不同程度的增大趨勢。

表1 各水質指標監測結果

2.2 指標數據標準化結果

對7 個主要水質指標數據標準化處理，以消除量綱帶來的影響，結果見表2。

表2 標準化結果

2.3 各指標相關系數矩陣

相關系數矩陣是水質評價因子分析的重要步驟，而對檢測指標進行KMO 檢驗、Barrlet 球形檢驗是因子分析的前提，本研究中7 個指標KMO 檢驗結果為0.803（＞0.5），表明檢測指標間相關性較強。利用標準化的數據對所選指標進行相關系數的計算，結果如表3 所示。相關系數及顯著性水平的計算結果表明，昆明裂腹魚苗種養殖池各監測指標間具有較強的相關性。其中，水溫與DO、NH4--N、NO2--N極顯著相關；DO 與 TN、TP、NH4--N、NO2--N 極顯著相關；TN 與 TP 極顯著相關，與 NO2--N 顯著相關；TP與NO2--N顯著相關；NH4--N與NO2--N極顯著相關。

2.4 主因子特征值和方差貢獻率

基于各監測指標的相關系數矩陣，采用因子分析法提取主因子，計算特征值和累積貢獻率，按累計方差貢獻率85%確定主因子，結果如表4 所示。由表4 可知，主因子F1旋轉前特征值為4.718，貢獻率為67.398%，旋轉后特征值為3.244，貢獻率為46.060%；主因子F2旋轉前特征值為1.206，貢獻率為17.222%，旋轉后特征值為2.699，貢獻率為38.560%。旋轉后主因子F1和F2的特征值均大于1，累計貢獻率為84.620%，表明所提取的兩個因子可以反映原始監測數據的基本信息。而利用最大方差法旋轉后主因子信息更容易解釋，旋轉前后累計貢獻率沒有改變，主因子代表信息無損失，足夠描述5個指標的原始信息，可用于不同監測時間段水質的差異性分析。

表3 各水質指標相關系數矩陣

表4 主因子特征值和貢獻率

2.5 因子旋轉載荷矩陣及得分系數矩陣

為清晰地表達主因子的代表信息，對因子的載荷矩陣進行旋轉分析，并采用回歸法計算因子的得分系數，結果如表5 所示。由旋轉后因子的載荷矩陣信息可知，與主因子F1相關的主要指標有TN、TP和DO，其中，正軸方向TN 旋轉后的載荷為0.967，TP旋轉后的載荷為0.924，負軸方向DO 旋轉后的載荷為-0.798，這3 個指標在F1主因子的載荷均較高，反映了氮磷營養鹽和水體溶解氧水平對養殖水體水質的影響。與主因子F2相關的主要指標有NH4--N、水溫和pH，其中，正軸方向NH4--N 旋轉后載荷為0.822，水溫旋轉后載荷為0.802，pH 旋轉后載荷為-0.786，這3 個指標在F2主因子的旋轉載荷均較高，NH4--N 與水溫和pH 都有較好的相關性，總體反映了無機態氨氮對養殖水體水質的影響。

表5 旋轉后因子載荷矩陣及得分系數矩陣

根據累計貢獻率確定兩個主因子后，便可計算出主因子得分系數矩陣，因子得分函數和綜合得分函數構造如下：

式中，F1為第一主因子得分函數；F2為第二主因子得分函數；X1為水溫；X2為pH；X3為DO；X4為TN；X5為TP；X6為NH4--N；X7為NO2--N。

2.6 因子得分及綜合得分結果

根據因子得分函數和綜合得分函數，計算昆明裂腹魚苗種培育池各監測時間段的水質在兩個主因子上的得分和綜合得分排名，比較分析各監測時間段水質差異（表6）。由水質主因子得分和綜合得分排名可知，昆明裂腹魚苗種培育池水質因子在2018年6—9 月的綜合得分排在前四位。6 月和7 月，F2主因子的得分較高，結合原始監測數據，影響水質的主要指標是與F2主因子相關性較大的氨氮、水溫和亞硝酸鹽氮。8 月和9 月，F1主因子的得分較高，影響水質的主要指標是與F1主因子相關性較大的TN和TP。11 月、1 月和2 月主因子綜合得分相對較小，與主因子F1和F2相關的主要水質指標對水質的影響也相對較弱。

表6 2017年10月至2018年9月水質因子得分和綜合得分排名

3 小結與討論

通過因子分析法對昆明裂腹魚苗種培育池各養殖月份水質進行了對比分析評價，結果表明，不同的水質指標對養殖水體水質的影響具有明顯的季節差異性。在整個監測周期中，2018 年6—9 月正值夏季秋初，養殖水體水溫相對其他監測月份高，水質主因子綜合得分排在前四位，其中，6 月和7 月，影響水質的指標主要是毒性的NH4--N 和NO2--N；8 月和 9月，影響水質的指標主要是TN 和TP。隨著養殖過程的推進和水溫的升高，TN 和TP 質量濃度在9 月達到了最大值，分別為 1.18、0.103 mg∕L，NH4--N 質量濃度在 6 月達到了最大值，為 0.32 mg∕L，DO 質量濃度在8 月和9 月均低于6 mg∕L。秋末冬季，養殖水體水溫相對較低，溶解氧充足，影響水質的主要指標濃度均處于較低水平。

隨著養殖時間的推進，昆明裂腹魚苗種培育池養殖水體環境質量有下降的趨勢，具體表現為從4月開始，養殖池TN、TP、NH4--N 和NO2--N 質量濃度均有不同程度的增大，主要原因為隨著魚體的生長，投喂餌料數量遞增，水體殘留餌料和魚體排泄物也隨之增加，是影響養殖水質的關鍵性外源指標。在苗種培育的中后期，特別是水溫較高的季節，應重視養殖水體氨氮、亞硝酸鹽氮、總氮和總磷的監測和調控，以保證苗種培育水質良好，提高成活率，降低養殖風險。不同的養殖模式、不同的養殖階段選擇合適的水質調控方法很重要，彭靈芝等［14］對烏江流域昆明裂腹魚幼魚的氨態氮急性毒性進行了研究，結果顯示氨態氮對昆明裂腹魚幼魚的安全濃度為3.896 mg∕L，本試驗中 NH4--N 監測濃度最高在2018年 6 月和 8 月，為 0.32 mg∕L，低于文獻的安全濃度，這與養殖池為水泥池，底部積淤較少，養殖進水經過跌水曝氣后，水體溶解氧較高等因素有關，流水池養殖模式保證了養殖水體的交換量，常年水溫控制在11.2～17.6 ℃，總體水質良好，苗種病害較少，成活率相對較高。詹會祥等［7］對人工繁殖的昆明裂腹魚仔魚進行了流水培育試驗，取得了顯著成效，昆明裂腹魚苗種的流水養殖模式具有較好的應用前景。養殖水體中的氮和磷，主要來源為外源飼料殘餌、魚類代謝廢物及底泥的釋放等［15，16］，本研究中昆明裂腹魚苗種培育模式為水泥池流水養殖，培育池底泥累積較少，因此，培育池中氮和磷的主要輸入途徑為外源餌料的投喂，而主要輸出為殘餌和魚體自身，殘餌的分解、魚類糞便的積累間接成為氨氮和亞硝酸鹽氮的主要來源，二者不僅具有直接毒性，也會影響魚類的自身代謝［17］、呼吸器官和組織損傷［18］、基因的表達［19］及免疫力［20］，對養殖魚類產生間接的毒害作用，昆明裂腹魚作為敏感性的土著魚類，對水質要求較高，苗種的培育階段，養殖水體水質的監測和管理調控，是減少病害、提高成活率的關鍵。

流水池養殖適宜昆明裂腹魚苗種培育，為保證苗種生長良好，進一步提高成活率，應做好適時清淤，根據池塘的承載能力，合理化苗種放養密度，選擇綠色優質飼料，提高消化吸收率，減少殘餌糞便，降低飼料對養殖水體的氮源污染。當前，生態環境的保護日益受到重視，綠色、生態、健康的水產養殖模式必將取代傳統的養殖模式，通過生產條件的改造、養殖模式的優化、養殖技術的提升、選擇新的養殖品種、養殖尾水的達標排放等實現生態健康養殖是大勢所趨，也是水產養殖業健康可持續發展的必經之路。流水池養殖模式水體交換量大，傳統的流水池養殖，水體中污染物隨尾水的排放直接進入周圍環境，加大了周圍水體的污染負荷，雖然一些珍稀的土著魚類對養殖水體水質要求較高，但尾水的達標排放是環保政策導向，優化構建高效循環流水池養殖模式，是實現土著魚類養殖健康可持續發展，經濟、社會、生態效益良性循環的有效途徑之一。