草魚-鳙-鯽零換水養(yǎng)殖對池塘環(huán)境影響

張 凱，王廣軍，龔望寶，郁二蒙，李志斐，夏 耘，田晶晶，謝 駿

(農業(yè)農村部熱帶亞熱帶水生資源養(yǎng)護重點實驗室，中國水產科學研究院珠江水產研究所，廣東省水產養(yǎng)殖污染修復生態(tài)工程技術研究中心，廣州 510380)

池塘養(yǎng)殖模式是我國水產養(yǎng)殖的重要方式之一。2019年我國池塘養(yǎng)殖產量占水產養(yǎng)殖總產量的30%以上。隨著養(yǎng)殖技術的進步和設施漁業(yè)的發(fā)展，池塘養(yǎng)殖集約化程度不斷提升，餌料、藥物等投入日益加大，養(yǎng)殖池塘系統(tǒng)內部的廢物負荷增加、養(yǎng)殖風險倍增。通常改善池塘養(yǎng)殖環(huán)境的方法是換水，但大量排水不符合我國水資源緊缺的國情。同時，養(yǎng)殖尾水的排放會影響周邊環(huán)境。Yang等研究表明，我國海水池塘每年向周邊海域排放約4.77×10t氮和3.75×10t磷。前期研究結果估算，我國淡水池塘每年向周邊水域排放2.79 ×10t氮和2.89 ×10t磷，其對環(huán)境造成的影響更甚。

為減少養(yǎng)殖尾水對水域環(huán)境的影響，聯(lián)合國糧農組織(FAO)提出從生態(tài)系統(tǒng)水平發(fā)展水產養(yǎng)殖的理念，致力于通過養(yǎng)殖層面相關技術的綜合應用，以及多部門之間的協(xié)調合作實現(xiàn)水產養(yǎng)殖與社會經濟環(huán)境各方面相協(xié)調的可持續(xù)發(fā)展。基于該理念，研究團隊在草魚()-鳙()-鯽()集約化混養(yǎng)池塘基礎上，綜合水質指標、魚類攝食等參數(shù)確定了池塘養(yǎng)殖容量，形成零換水養(yǎng)殖模式。目前該模式已實現(xiàn)四年零換水養(yǎng)殖，年產量達9.60 kg/m。

傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖中，隨飼料投入的生源要素并不完全為養(yǎng)殖生物利用，僅20%～30%為養(yǎng)殖生物利用，其余大部分散布于系統(tǒng)內，導致系統(tǒng)營養(yǎng)鹽含量升高。普通池塘可通過換水改善池塘環(huán)境。零換水池塘的水體營養(yǎng)鹽含量是否會隨著養(yǎng)殖時間的延長而升高，導致系統(tǒng)環(huán)境惡化，尚未見報道。因此，本研究以草-鳙-鯽零換水池塘為實驗組，以草-鳙-鯽普通池塘為對照組，定期檢測分析兩組池塘水體和沉積物的理化指標，評估零換水養(yǎng)殖模式對池塘水體和底泥環(huán)境的影響，為優(yōu)化零換水養(yǎng)殖模式提供理論依據(jù)，以期為促進池塘養(yǎng)殖業(yè)節(jié)水減排和綠色發(fā)展提供一定的技術支持。

1 材料與方法

1.1 研究對象

實驗用零換水養(yǎng)殖池塘位于中山市民眾鎮(zhèn)華辰水產養(yǎng)殖場。選取3口零換水養(yǎng)殖池塘為實驗組，另選3口普通養(yǎng)殖池塘為對照組。單個池塘面積約10 000.00 m，平均水深2.00 m。實驗組池塘草魚初始規(guī)格為0.30 kg/ind，放養(yǎng)密度均為1.20 ind/m；鳙初始規(guī)格約為0.50 kg/ind，放養(yǎng)密度為0.25 ind/m；鯽初始規(guī)格為0.05 kg/ind，放養(yǎng)密度為1.20 ind/m。實驗池塘每40～60 d撒網捕撈規(guī)格達到1.00 kg/ind的草魚、1.50 kg/ind的鳙和0.40 kg/ind的鯽，并補充相同數(shù)量的規(guī)格為0.30 kg/ind的草魚、0.50 kg/ind鳙和0.05 kg/ind鯽。對照池塘初始投放規(guī)格與實驗組池塘相同，年底時統(tǒng)一捕撈。

兩組池塘均投喂蛋白含量27%的草魚配合飼料，每天9:00和17:00各投喂1次。日投喂量為魚體重的3%～5%。每個池塘配備4臺葉輪式增氧機和1臺水車式增氧機。兩組池塘其它日常管理相同。

1.2 采樣方法

實驗于2017-2018年進行，分別在2017年1、4、7、8、9、11月和2018年1、4、7、9、11月每次捕撈前取樣，采用五點取樣法采集樣品。

沉積物樣品：使用彼得森采泥器采集底泥。60 ℃烘干、粉碎、過篩，用元素分析儀(Elementar Ⅲ，德國)測定底泥TOC、TN含量，用堿熔法(HJ 632-2011)測定底泥TP含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016對實驗數(shù)據(jù)進行整理，用Shapiro-Wilk檢驗數(shù)據(jù)正態(tài)性，用Levene檢驗方差齊性，采用SPSS21.0進行獨立樣本檢驗，以<0.05作為差異顯著性標準。

2 結果

2.1 兩組池塘水體理化性質

由表1可知，在整個實驗期間，零換水池塘水體的C和TDS顯著低于普通池塘，而SD顯著高于普通池塘；兩組池塘T、pH、DO和Chla均無顯著性差異。

表1 兩組池塘水體理化性質

2.2 兩組池塘水體營養(yǎng)鹽含量

表2 兩組池塘水體營養(yǎng)鹽含量

2.3 兩組池塘底泥沉積物營養(yǎng)鹽含量

由表3可知，在整個實驗期間，零換水池塘沉積物的TN和TP含量與普通池塘無顯著差異，但TOC含量顯著低于普通池塘。

表3 兩組池塘沉積物營養(yǎng)鹽含量

2.4 兩組池塘產量及投喂量

由表4可知，在整個實驗期間，零換水池塘的產量、投喂量均顯著高于普通池塘，但飼料系數(shù)顯著低于普通池塘。

表4 兩組池塘產量及投喂量

3 討論

水中溶解氧是養(yǎng)殖生物生存和生長的重要環(huán)境指標之一，多數(shù)養(yǎng)殖魚類攝食和生長適宜的溶氧量為5 mg/L或以上，低于5 mg/L時對餌料的利用效率降低，餌料系數(shù)增加。本試驗中兩組池塘DO、T和pH均無顯著性差異，其中DO均在5 mg/L以上，這可能與增氧機的使用有關，說明兩組池塘水體溶解氧均充足。電導率表示水體中物質的導電能力，反映池塘水體存在各種電解質或離子的種類和數(shù)量，如無機鹽濃度，是評價池塘水質的一個重要指標。溶解性固體包括水體中溶解性鹽類和部分有機物等物質，能反映出水中的溶解性物質含量。有研究表明，池塘水體中總溶解性固體與電導率呈正相關。本實驗中，普通池塘水體的總溶解性固體和電導率均顯著高于零換水池塘。透明度可反映養(yǎng)殖池塘水體中懸浮顆粒物多少。在整個養(yǎng)殖期間，零換水池塘透明度顯著高于普通池塘。這可能與鳙對浮游生物和其它懸浮物的濾食有關，由于輪捕輪放，零換水池塘鳙的生物量接近其生態(tài)容量，對浮游生物和其它懸浮物的濾食作用較穩(wěn)定，因此透明度高于普通池塘。

飼料中營養(yǎng)鹽沉積到池塘底部，其中碳、氮在微生物等分解氧化后作用下可以無機鹽的形式存在于池塘水體和沉積物中；磷向水體中釋放有限，大量積累于池塘底部，但擾動會促進底部的磷釋放到水體中。隨著養(yǎng)殖周期的延長，池塘中營養(yǎng)鹽將會大量積累于沉積物中，導致池塘營養(yǎng)鹽含量增加，甚至超過池塘凈化的閾值。本研究中，盡管零換水池塘養(yǎng)殖產量和投喂量均顯著高于普通池塘(表4)，但零換水池塘沉積物有機碳含量顯著低于普通池塘，總氮和總磷則與普通池塘無差異。原因可能是零換水池塘輪捕輪放時對底質的攪動促進沉積物中營養(yǎng)鹽釋放至水體，被水體浮游生物利用，進而隨鳙的濾食而被利用，PARADIS等研究也發(fā)現(xiàn)拖網捕撈可以降低沉積物中生源要素含量，其中碳含量下降約30%，這與本研究結果相似；此外，魚類幼魚階段對營養(yǎng)鹽的利用率高于成魚，零換水池塘每次捕撈后補充幼魚，相比普通池塘提高了系統(tǒng)投入的營養(yǎng)鹽利用率，進而減少了營養(yǎng)鹽在沉積物中積累；另外，草魚和鯽對底質均有擾動作用，造成沉積物的再懸浮，促進沉積物中生源要素的再釋放，進而通過“上行效應”影響系統(tǒng)。本研究中零換水池塘通過輪捕輪放養(yǎng)殖草魚和鯽的數(shù)量高于普通池塘，其擾動作用也強于普通池塘。以上因素綜合作用調控了零換水池塘水體和沉積物中營養(yǎng)鹽含量。

因此，零換水養(yǎng)殖模式不僅降低了排水量，減輕了水產養(yǎng)殖對周邊環(huán)境的影響，而且優(yōu)化了系統(tǒng)內環(huán)境，降低了水產養(yǎng)殖內源性污染，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。