不同品種池塘養殖水質變化分析與比較

王 麗，孫世萍，鄭亞玲

新疆維吾爾自治區水產科學研究所，烏魯木齊 830000

池塘養殖是中國最早和最重要的養殖模式，隨著漁業生產水平的不斷提高，池塘養殖過程中單位面積水體的魚載力也不斷增加，高密度放養、大量施肥投餌以及魚類排泄物均造成了養殖水體的污染從而破壞了水體環境，所以提升養殖水環境質量成為當下水產養殖行業的重中之重。目前，經常用于水質評價的方法主要有單因子評價法[1]、神經網絡法[2]、灰色聚類分析[3]、模糊綜合評價法[4]等，用上述方法判斷水質優劣時，需要與參數標準值進行比較分析，而《漁業水質標準》中，對很多水質指標未設定標準值，因此用以上方法對池塘養殖水環境的優劣無法進行準確評價。VIKOR 算法的特點是不需要直接確定各參考水質指標參數之間具體的標準值，可以根據量化指標進行比較分析，因此本文采用VIKOR 算法對不同品種池塘養殖水質優劣進行評價。

本研究以新疆維吾爾自治區水生野生動物救護中心（以下簡稱救護中心）的水產養殖品種草魚、羅非魚和松浦鏡鯉為養殖對象，研究了3種養殖品種，6 個水質指標的變化特征，利用VIKOR 方法對指標進行了綜合分析，并對池塘水質優劣進行了排序，以期為救護中心的漁業生產和科研活動提供基礎技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗池塘

采樣地點設在救護中心的養殖基地，水源為地下井水。選取3 口不同養殖品種池塘水質為監測對象，每口池塘水面面積均為0.53 hm2，長寬比為2∶1，池深2 m，有效水深1.5 m，放養密度為400 kg/666.7m2，采用自動投餌機定時飼喂。

1.2 樣品采集

研究人員分別于主要養殖季節即：5 月中下旬至8 月中下旬逐月進行池塘水質監測，具體采樣時間為每月20 日左右上午12 時，采集對應池塘水下50 cm 的表層水樣。樣品的采集、保存運輸及處理均按照《HJ 493-2009 水質采樣 樣品的保存和管理技術規定》進行操作。

1.3 水質理化分析方法

水質理化分析檢測方法如表1所示：

表1 池塘水質監測指標及檢測標準

表2 池塘水質監測數據

1.4 數據分析

水質變化特征用Origin8.0 進行作圖分析，水質比較用VIKOR 方法進行分析。

1.5 構建VIKOR方法決策矩陣

依據池塘水質實際狀況，選取重要監測統計指標數據，構建綜合水質狀況評價指標體系。設X={x1，x2，…，xm}是m 個池塘的集合，Y={y1，y2，…，yn}是n 個評價指標的集合，假定池塘xi在評價指標yj的指標值是aij，從而構建決策矩陣A=（aij）m×n[5]。池塘水質綜合評價的VIKOR 多屬性評價法的具體方法如下：

1.5.1 基于VIKOR方法的決策矩陣規范化處理

效益型指標：

成本性指標：

1.5.2 確定理想解和負理想解

1.5.3 計算群體效用值Mi和個別遺憾值Ni

1.5.4 計算綜合排序指標

按照Qi從小到大進行排序，排在前面的決策更優，υ 值為決策機制系數。在VIKOR 方法中，υ 一般取0.5，即以均衡折中的方式來達到群體效益最大化和個別遺憾值最小化。

2 結果分析

2.1 不同養殖品種的池塘水質變化特征

圖1 可以看出，草魚、羅非魚和松浦鏡鯉池塘水體的亞硝酸鹽氮的濃度變化范圍分別為0.002～0.015 mg/L、0.001～0.013 mg/L、0.020～0.30 mg/L。3 種水體中的亞硝態氮濃度變化基本規律大致相同，都是先緩慢升高再降低，但松浦鏡鯉的亞硝態氮濃度一直高于草魚和羅非魚。

圖1 不同品種養殖水體中亞硝態氮變化

圖2 可以看出，草魚、羅非魚和松浦鏡鯉池塘水體的硝酸鹽氮濃度的變化范圍分別為0.035～0.135 mg/L、0.04～0.11 mg/L、0.05～2.48 mg/L。3 種水體中硝態氮均是持續上升的變化規律，但松浦鏡鯉池塘硝態氮濃度自6 月份開始大幅增加。

圖2 不同品種養殖水體中硝態氮變化

圖3 可以看出，草魚、羅非魚和松浦鏡鯉池塘水體的氨氮濃度的變化范圍分別為0.22～0.77 mg/L、0.23～1.05 mg/L、0.09～0.36 mg/L。養殖草魚的水體中，氨氮濃度呈先下降后上升的規律，羅非魚池塘水體中氨氮呈波動性變化，松浦鏡鯉池塘水體中氨氮呈先上升、后下降的變化規律。

圖3 不同品種養殖水體中氨氮變化

圖4 可以看出，草魚、羅非魚和松浦鏡鯉池塘水體的總氮濃度的變化范圍分別為1.41～3.65 mg/L、1.41～3.59 mg/L、0.56～3.64 mg/L。養殖草魚的水體中，總氮濃度呈先緩慢下降后上升的規律，羅非魚和松浦鏡鯉池塘水體中總氮呈先升高、再降低的變化規律。

圖4 不同品種養殖水體中總氮變化

圖5 可以看出，草魚、羅非魚和松浦鏡鯉養殖水體的總磷濃度的變化范圍分別為：0.36～0.69 mg/L、0.18～2.11 mg/L、0.20～0.64 mg/L。養殖草魚的水體中，總磷濃度呈緩慢上升的規律，羅非魚池塘水體中總磷呈先降低再升高的變化規律，松浦鏡鯉池塘水體呈波動性變化。

圖5 不同品種養殖水體中總磷變化

圖6 可以看出，草魚、羅非魚和松浦鏡鯉養殖水體的CODMn濃度的變化范圍分別為：8.45～

圖6 不同品種養殖水體中CODMn變化

11.6 mg/L、17.72～28.75 mg/L、3.6～12.32 mg/L。草魚和羅非魚池塘水體中CODMn濃度呈波動性變化，松浦鏡鯉養殖水體中CODMn濃度呈先升高、再降低變化規律，但羅非魚的CODMn濃度一直高于草魚和松浦鏡鯉。

2.2 不同養殖品種的池塘水質比較

2.2.1 對3個養殖品種6個水質指標的監測數據進行分析

2.2.2 對表1 指標值數據采用式（2）完成構造決策矩陣

根據相關文獻[5]，利用變異系數法確定指標權重ωij={0.26 0.247 0.191 0.008 0.113 0.18}

2.2.3 VIKOR評價法計算

利用式（3）確定理想解和負理想解

利用式（4）（5）計算出Mi和Ni。

利用式（6）計算綜合排序指標

由以上計算可知，根據VIKOR 評價法計算可以得出3 種不同養殖品種池塘水質優劣排序結果為草魚、羅非魚、松浦鏡鯉。

3 結論

文章研究了草魚、羅非魚和松浦鏡鯉養殖池塘水質變化特點，并借助VIKOR 算法對3 種養殖品種的池塘水環境狀況進行排序。結果表明：3 種池塘中，草魚養殖池塘水質最優，羅非魚池塘次之，松浦鏡鯉池塘水質最差。