淡水養殖池塘水質調控技術研究

文章編號：1674-2419（2024）02-0169-06

作者簡介：江曉中（1986.12- ），男，漢族，江蘇蘇州人。蘇州市吳中區水產技術推廣站助理工程師。主要從事推廣水產養殖與病害防治技術、水生動物疫病檢驗檢疫和預防控制、漁業養殖環境監測等工作。E-mail：mthgh6_a@yeah.net。

摘" 要：該研究分別利用傳感系統、物聯網系統和信息化環境監測系統對池塘水質進行實時監測，對pH值、氨氮含量、亞硝酸鹽含量、硫化氫含量、水體溫度和溶解氧6種水質因子對水體環境的影響進行分析。將分析結果作為調控參數的依據，構建相應的水質調控模型，根據水質情況選擇合適的調控手段，對調控模型的輸出結果進行控制，完成了對池塘水質的調控。

關鍵詞：水生動物；池塘養殖；水質調控；水質因子

中圖分類號：G642文獻標志碼：A

水產養殖業的快速發展，給養殖戶帶來了極大的收益。但是，由于養殖空間有限，加上養殖戶過于追求產量而濫用藥物，導致養殖池塘水質環境遭到了破壞，水質環境嚴重惡化。池塘水質環境惡化給水產養殖帶來了諸多問題，如水體受到有害物質的污染，限制水生動物的生長，降低水生動物的生產量，威脅到水生動物的生命安全，影響到水生動物的健康等，這些問題的出現導致池塘水生動物的收益下降。為了恢復池塘水質生態環境，提高池塘的生產力，需要對池塘水質進行調控。以往的水質調控技術雖然能夠起到一定作用，但無法增加水生動物的產量，因此，在上述背景下，不少研究學者提出了自己的水質調控方法。

王琳針對池塘水質惡化的原因進行分析，從池塘水質的內源污染和外源污染出發，分別對池塘水質進行處理，實現對池塘水質的調控和改善。試驗結果表明，該方法調控效果不佳。覃玲對池塘養殖水質進行分析，針對池塘水質中含有的多種有機物進行調控試驗，在試驗中尋求較為可行的調控方式，生成具有可行性的池塘水質調控方案，試驗結果表明，該方法的調控周期過長。宋麗姿將池塘水域生態系統自我恢復能力作為基礎，通過人為調控技術對池塘水質中的有機物含量調控，有效地降低了池塘水體有害物質含量，提高了池塘水質的生產能力，但試驗結果表明，該方法的調控成本較高。

該試驗在以往研究的基礎上，設計了淡水養殖池塘水質調控技術。通過對池塘水質的實時監測，觀測池塘水質中有機物的含量變化，從各個角度，利用多種調控手段對池塘水質進行調控處理，實現對池塘水質的調控。該調控技術能夠提高池塘水質的質量，對池塘的生態環境進行調節，減少對周圍生態系統的傷害，提高池塘水生動物的產量，促進池塘養殖業的健康發展，該調控技術能夠促進池塘水域生態系統的良性發展，對于相關養殖業的發展有著一定的借鑒意義。

1" 材料與方法

1.1" 試驗準備

為實施淡水養殖池塘水質調控技術的應用，選取蘇州太湖現代農業示范園淡水水產養殖池塘作為試驗對象，并對水塘采取相關調控措施。選用的池塘占地面積為6畝，水深約為2 m，其中水產養殖槽內設15條，分別放養15種水生動物。實驗過程中，在池塘中設置了不同的采樣點，對池塘的實時情況進行監測。其采樣點的設置如圖1所示。

如圖1所示，試驗過程中，根據上述采樣點，統計池塘水體環境中的水質因子的含量。同時，對試驗期間氣溫和池塘水體溫度的變化進行統計，其具體統計結果如圖2所示。

1.2" 水質調控因子設定

為了實現對池塘水質的有效調控，需要利用傳感器對池塘水質進行實時監測，根據實時監測結果，采取相應的池塘水質調控手段。在池塘養殖的過程中，對水產品產量起到決定性作用的因子，分別為池塘水質的pH值、氨氮含量、亞硝酸鹽含量、硫化氫含量、水體溫度和溶解氧等6種因子。不同的水質因子有著不同的作用，對水產品的影響也不同。水質因子對池塘水體的影響如表1所示。

通過對水質因子特性和危害的分析，了解到水質因子對水質環境的影響。在對其進行實時監測時，如果采用人工監測的方式，想要掌握水質因子含量的變化是不可能的。因此，在試驗中，利用傳感器對其進行實時監測，保證監測數據的準確性和實時性，為后續構建相應的水質調控模型奠定基礎。

1.3" 構建池塘水質調控模型

將上述監測到的水質因子實時數據作為基礎，根據檢測結果，構建相應的池塘水質調控模型。在構建調控模型時，為保證調控結果的有效性，需要采取多種調控手段進行調控。在試驗中，為了更好使用調控手段，需要對比不同調控手段的優缺點。其具體對比結果如表2所示。上述四種調控手段各有缺點和優點，在試驗時，采用了協同調控的方式，即將所有調控手段的優點結合在一起，對池塘進行有效調控。同時，在調控過程中，考慮到池塘水體環境的實際情況，進行了調控手段的選擇。

構建的水質調控模型如圖3所示，通過對池塘水質因子的實時監測，將監測數據進行信息化處理，采取適當的調控手段，輸出相應的調控結果，完成對池塘水質調控模型的構建。

1.4" 確定調控技術

在試驗中，為保證試驗結果的可靠性，將上述池塘劃分為3個區域，每個區域為2畝，采用3種不同的調控技術對其進行調控，調控時間為3個月（5月15日～7月30日），對比3種方法的調控效果。其中，基于傳感技術調控系統調控技術為技術1，基于物聯網系統的調控技術為技術2，基于信息化環境監測系統的調控技術為技術3。

1.4.1" 傳感器系統調控技術

淡水養殖的池塘水質調控技術使用傳感器對池塘水體的水質狀況進行實時監測。傳感器可以測量多種水質因子，包括pH值、硫化氫含量、水體溫度和溶解氧含量等。這些傳感器被安裝在池塘中，并將所測得的數據傳輸到控制系統進行處理。通過控制系統對傳感器所獲得的數據進行分析，了解不同水質因子對水體環境的影響程度，進而評估水體質量狀況。根據水質監測數據分析的結果，選擇適當的調控手段來優化池塘水質環境。調控手段可以包括：添加藥劑、注水補水、通風和曝氣、生物處理、水體循環。這些調控手段根據具體情況單獨或組合使用，以達到調節池塘水質的目的。控制系統通過分析傳感器數據和根據預設的水質調控模型，判斷適當的調控手段和參數，并對調控設備進行相應的控制。控制系統是具有智能化功能的計算機系統，可以自動地對水質進行監測和調控。在上述過程中采用的設備包括傳感器、控制系統、藥劑添加裝置、曝氣裝置、水流循環裝置等。通過合理布局和連接這些設備，實現對水質的全面監測和調控。

1.4.2" 物聯網系統調控技術

基于物聯網的淡水養殖池塘水質調控技術是利用物聯網技術實現對養殖池塘水質的實時監測、數據分析和智能調控。該技術通過連接水質傳感器、水泵控制系統、氧氣增氧設備、溫度控制設備和自動喂食設備等，實現對養殖池塘水質的智能調節。當傳感器采集的水質數據上傳到云平臺后，通過云平臺的分析和處理，根據設定的閾值和模型，云平臺可生成相應的調控指令，這些指令通過物聯網網關傳送到連通的設備，如水泵、增氧設備、溫度控制設備等，控制它們的工作狀態，調節養殖池塘的水質。

1.4.3" 信息化環境系統調控技術

基于信息化環境監測的淡水養殖池塘水質調控技術利用水質傳感器通過實時監測池塘的水質參數，將數據傳輸到數據采集器。數據采集器將采集到的數據通過網絡傳輸至信息平臺，并進行實時分析和處理。信息平臺根據預設的規則和模型對數據進行分析，生成可視化的指標、報告和警報，提供給養殖場主進行決策。養殖場主根據信息平臺的建議，調控設備進行水質調節，以維持池塘水質在適宜范圍內。

1.5" 實施池塘水質調控

利用上述構建的水質調控模型，實現池塘水質的調控。先對水質參數進行分析，根據分析的結果，對水體環境中水質因子的含量進行趨勢預測，根據預測的結果，對其進行調控處理。為保證調控結果的有效性，需要對構建的函數模型進行控制。其具體控制過程如圖4所示。

在過程中，利用控制參數，對模型的預測結果進行控制，實現對池塘水質的調控。其控制參數的計算過程如下所示：

λi=∑ni=0xin×xi－xi－12

在上述公式中，λi表示水質因子的控制參數，xi表示某天水質因子的含量，n表示統計的天數，xi－1表示前一天水質因子的含量。通過上述公式，計算水質因子的控制參數。通過上述參數，完成對池塘水質的有效調控。

2" 結果

試驗以水質因子中pH值、亞硝酸鹽、氨氮含量、溶解氧等四種作為評價指標，對比3種調控技術的效果。在試驗過程中，對不同試驗階段中3種調控技術系統下水質因子的含量進行記錄。其具體記錄結果如表3所示。

從表3可以看出，在3種調控技術的作用下，池塘水質發生了變化。其中，在技術1的作用下，池塘水質中水質因子含量發生了較大幅度的改變，pH值得到了有效改變，水質由原本的堿性水質轉變成適合水生動物生存的中性水質，亞硝酸鹽和氨氮含量都得到大幅度減少，溶解氧的含量得到了上升。在利用技術2和技術3對池塘水質進行調控后，池塘水質并未得到明顯改變。其中，pH值的增加，導致水質更加不適合水生動物生活。由此可知，在技術1的作用下，池塘水質的pH值為7.5，亞硝酸鹽含量為0.01 mg/L、氨氮含量為0.02 mg/L、溶解氧含量為8.2 mg/L，適合水生動物的生存。

3" 討論

在試驗測試中，利用調控技術對其進行調控處理，能夠有效改善池塘水質，為水生動物營造一個適合生存的水質環境。通過對池塘水質的實時監測，該設計的調控技術構建相應的水質調控模型，利用多種調控手段，實現了對水質的調控。該設計能夠有效提高水生動物的生產效益，促進水產養殖行業的快速發展。此外，由于水產養殖環境的復雜性，該試驗還存在些許不足，無法對水質環境進行更有效控制，這將在之后的研究中不斷完善。

綜上所述，該試驗設計的調控技術通過對池塘水質的實時監測，構建相應的水質調控模型，利用多種調控手段，實現了對水質的調控。在實驗測試中，文章將蘇州太湖現代農業示范園淡水養殖池塘作為實驗對象，利用設計的調控技術對其進行調控處理，能夠有效改善池塘水質，為水生動物營造一個適合生存的水質環境。水質調控技術能夠有效提高水生動物的生產效益，促進水產養殖行業的快速發展。該調控技術還存在些許不足，由于水產養殖環境的復雜性，無法對水質環境進行有效控制，在之后的研究中將會不斷完善。

參考文獻：

蔣陽陽，李海洋，崔凱，等.池塘工程化循環水養殖系統水質調控技術研究.江蘇農業科學，2021，49（2）：131-138.

羅秋宏.北方高寒地區稻田養魚（蟹）水質調控技術.黑龍江水產，2022，41（4）：58-59.

王琳.北方地區鯉魚高產池塘水質調控技術措施.黑龍江水產，2023，42（1）：77-78.

覃玲.池塘水產養殖的水質調控與改良.養殖與飼料，2022，21（4）：55-57.

宋麗姿.淡水養殖池塘水體生態調控技術.現代農業研究，2021，27（3）：125-126.

蘇毅.水資源水質調控水產養殖技術分析.地下水，2021，43（4）：156-157.

嚴正凜，劉瑞義，陳珍賜，等.海水池塘養殖水質的微生態制劑調控技術.黑龍江水產，2021，40（3）：49-50.

曹國慶，殷玉婷，王新池，等.應用物種敏感性分布評價高鐵酸鉀對淡水水產養殖生物的生態風險.生態與農村環境學報，2023，39（6）：774-780.

雷兆霖，黨子喬，張東升，等.3種水質調控方式下參池沉積物—水界面N、P通量的研究.水產科學，2021，40（3）：354-360.

楊耿介，王文琳，楊申，等.不同水質調控方式對刺參養殖池沉降顆粒中碳氮磷沉降通量影響的季節變化.水產學雜志，2022，35（4）：74-80.

王文琳，楊耿介，李樂洲，等.3種水質調控方式對參池底泥異養菌和弧菌數量的比較.上海海洋大學學報，2022，31（4）：961-971.

張翔宇，宋協法，于智海，等.不同生長階段紅鰭東方鲀（Takifugu rubripes）循環水養殖系統的水質調控和氮磷收支研究.海洋與湖沼，2023，54（3）：856-865.

繆艷陽，高志寶，李旭光，等.沉水植物對羅氏沼蝦養殖系統的水質調控效應.農業環境科學學報，2023，42（3）：652-661.

陸詩敏，李雅媛，劉翀，等.氨氧化菌及其在中國池塘養殖水質調控過程中的應用.中國農學通報，2022，38（33）：145-151.

張東升，周瑋.三種水質調控方式對春秋季刺參池塘水細菌菌群結構的影響.農業工程學報，2022，38（19）：202-211.

Research on water quality control technology for freshwater aquaculture ponds

JIANG Xiaozhong

（Suzhou City Wuzhong District Aquatic Technology Promotion Station， Suzhou 215104， Jiangsu China）

Abstract：The project used the sensing system， Internet of Things system and information-based environmental monitoring system to monitor the water quality of the pond in real time， and analysed the impact of six water quality factors on the water environment， namely， pH value， ammonia nitrogen content， nitrite content， hydrogen sulphide content， water body temperature and dissolved oxygen. The results of the analysis were used as the basis for the regulation parameters， the corresponding water quality regulation model was constructed， the appropriate regulation means were selected according to the water quality situation， and the output results of the regulation model were controlled to complete the regulation of the pond water quality.

Keywords：aquatic animals; pond culture; water quality control; water quality factors