浮船式改底機對池塘養殖環境的影響研究

凌空，牛江波，李駿程，蘇艷秋，羅國強（通威股份有限公司，四川　成都　610081）

浮船式改底機對池塘養殖環境的影響研究

凌空，牛江波，李駿程，蘇艷秋，羅國強
（通威股份有限公司，四川成都610081）

為探索改底機在養殖過程中對養殖環境的影響。通過一個月的連續跟蹤，定時監測試驗塘與對照塘中無機氮、無機磷、藻類生物量及初級生產力來評估其對養殖環境的影響。結果表明，改底機能夠使試驗塘底泥氨氮含量下降27.5%，水體氨氮濃度下降28.6%，亞硝酸鹽濃度下降45%，同時使水體無機磷濃度增加57.4%，藻類生物量增加50%。綜合分析認為，改底機不僅能夠降低池塘氨氮、亞硝酸鹽，還能促進底泥釋放氮、磷等營養物質，達到增加池塘藻類生物量與提高池塘初級生產力的目的。

改底機；水質；藻類生物量；初級生產力

doi：10.3969/j.issn.1004-2091.2016.04.002

在池塘養殖過程中，所投飼料只有20～30%被魚類利用，剩余以魚類糞便、殘餌等形式在養殖水域的池底沉積、腐敗形成耗氧因子，導致池底長期缺氧，滋生出大量病原體，且容易造成水體氨氮、亞硝酸鹽氮等濃度過高［1-3］。而關于養殖水體中有毒有害物質對養殖動物的危害，國內外已有大量報道［4-7］，當養殖水體自凈能力無法承載過高養殖密度所帶來的污染負荷時，養殖水體將長期處于污染狀態，嚴重時會造成養殖動物的死亡［8］。目前，調查市場上針對覆水池塘的改底方法主要有化學氧化制劑、生物改良制劑、絮凝制劑等；不但成本高，而且功效單一，作用時間較短、效果不明顯，典型的治標不治本，其實反而成了池塘中的“炸彈”，隨時可能再度被引爆。

在此背景下，成都通威水產科技有限公司與成都通威自動化設備有限公司共同研發了一種用于改良池塘底質、釋放底泥營養鹽、促進池塘生態循環的設備——浮船式改底機（簡稱改底機）。該設備可在不影響正常養殖的情況下對池塘底泥進行修復，將池底沉積物提升至水表面進行氧化、分解，同時將底泥中的不易釋放可溶性營養鹽釋放至水體供菌、藻再利用。從而使池底沉積營養重新參與養殖生態循環系統中，即從生態循環途徑來加強營養物質的二次利用［9］。最終達到改良養殖環境又實現“廢物”重新利用目的，因而在水產養殖中具有重大現實意義［10］。

1　材料和方法

1.1試驗材料

試驗位于成都市通威水產科技園的精養池塘。試驗塘與對照塘的養殖情況基本相同；其中主養黃金鯽、套養花白鰱、面積0.1 hm2、水深1.8 m、底泥厚0.2 m、現有存魚量4 000 kg。浮船式改底機（簡稱改底機、發明專利號為201420544229.7）來自通威股份有限公司；哈希DR900檢測儀、哈希HQ40d檢測儀購于美國哈希公司。

1.2試驗方法

試驗時間2014年8月22日—9月22日共計32 d。改底機運行時間為8月29日—9月15日，共持續18 d。為保證養殖安全，改底機每日在12：00—15：00運行，其中運行5 min、間歇15 min，每日累積運行時間45 min，每日累積運行面積為全池塘的15%。

采樣方法，在試驗期32 d中，每日9：00重復采集3次試驗塘與對照塘水樣進行跟蹤檢測。同時，分別選擇8月24日、9月5日、9月16日進行24 h跟蹤檢測，并重復采集當日9：00、11：00、12：00、14：00、15：00、18：00及次日9：00各組水樣3次，跟蹤檢測水樣中數據；試驗塘與對照塘水樣采集方式一致。

1.3數據處理

測定、統計的各采樣點數據，采用Excel及 SPSS 19.0進行分析處理，以P＜0.05作為差異統計學意義水平。

2　結果

2.1改底機對池塘無機氮的影響

2.1.1改底機對池塘底泥中氨氮的影響在運用改底機之前，試驗塘底泥氨氮含量約為196 mg/kg，隨著改底機的持續運用，底泥氨氮含量有所波動，在運行改底機之后，試驗塘底泥氨氮含量為142 mg/ kg，減少54 mg/kg，下降幅度達27.5%（見圖1）。結果證明改底機的運行可有效釋放池塘底泥中的氨氮。

圖1　持續運用改底機池塘底泥氨氮變化

2.1.2改底機對池塘水體中氨氮的影響數據分析結果如圖2所示，試驗塘和對照塘水體氨氮含量在運用改底機期間和運用改底機之后均產生了統計學意義差異（P＜0.05）。運行改底機之前，試驗塘與對照塘水體氨氮濃度基本維持3.5 mg/L左右。隨著改底機的持續運用，試驗塘水體氨氮濃度逐漸降低，最低到2.5 mg/L，降幅達28.6%。在停止運行改底機1周后，試驗塘氨氮濃度仍然保持在較低水平，且氨氮濃度比對照塘低（圖2），對照塘水體氨氮含量一直維持在3.5 mg/L左右，并無降低趨勢。結果表明改底機的運行可有效促進池塘水體氨氮含量的降低。

圖2　持續運用改底機在池塘水體中氨氮濃度變化曲線

2.1.3改底機對池塘水體亞硝酸鹽氮的影響數據分析結果如圖3所示，試驗塘和對照塘水體亞硝酸鹽氮在運用改底機期間和運用改底機之后均產生了統計學意義差異（P＜0.05）。在運用改底機之前，試驗塘與對照塘亞硝酸鹽濃度均為0.20 mg/L。應用改底機之后，試驗塘亞硝酸鹽濃度在前3 d有少量增加，之后再持續下降，最低到0.11 mg/L，降幅達45%。在停止運行改底機一周后，試驗塘亞硝酸鹽濃度穩定在較低水平，且亞硝酸鹽濃度比對照塘低。而對照塘水體亞硝酸鹽氮含量一直維持在初始值0.20 mg/L左右。結果表明改底機的運行可有效促進池塘水體亞硝酸鹽氮含量的降低。

圖3　持續運用改底機在池塘水體中亞硝酸鹽氮濃度變化曲線

2.1.4改底機對池塘水體硝酸鹽氮的影響數據分析結果如圖4所示，試驗塘和對照塘水體硝酸鹽氮在運用改底機期間和運用改底機之后均產生了統計學意義差異（P＜0.05）。在運用改底機之前，試驗塘與對照塘硝酸鹽濃度均為1.9 mg/L。隨著改底機的持續運用，試驗塘硝酸鹽濃度前3 d沒有明顯變化，之后再持續升高，最高到2.6 mg/L，增幅達30%。在停止運用改底機一周后，試驗塘水體硝酸鹽濃度穩定在較高水平，且硝酸鹽濃度比對照塘高（圖4）。因此結果表明改底機可有效促進池塘水體硝酸鹽含量升高，促進池塘水體氨氮、亞鹽向硝酸鹽轉化。

2.2改底機對池塘無機磷的影響

2.2.1改底機對池塘底泥中總磷的影響在運用改底機之前，試驗塘底泥總磷含量約為800 mg/kg，隨著改底機的持續運用，底泥總磷含量有所波動，但總體來看，運用改底機之后，試驗塘底泥總磷含量為650 mg/kg，減少150 mg/kg，下降幅度達18.8%（見圖5）。表明改底機的運用可有效促進池塘底泥中磷的釋放。

圖4　持續運用改底機在池塘水體中硝酸鹽氮濃度變化曲線

圖5　改底機持續運用后底泥總磷濃度變化

2.2.2改底機對池塘水體中無機磷的影響數據分析如圖6所示，試驗塘和對照塘在運用改底機期間和運用改底機之后均產生了統計學意義差異（P＜0.05）。在運用改底機之前，試驗塘與對照塘水體無機磷濃度均維持0.54 mg/L左右，隨著改底機的持續運用，試驗塘無機磷濃度逐漸升高，有較小波動，最高到0.85 mg/L，增幅達57.4%。在停止運用改底機一周后，試驗塘無機磷濃度有回落趨勢，不過幅度較小，基本穩定在較高水平，且無機磷濃度比對照塘高（圖6）。因此結果表明改底機的運行可有效促進池塘底泥中的磷釋放到水體中。

圖6　持續運用改底機在池塘水體中無機磷濃度變化曲線

2.3改底機對池塘藻類生物量的影響

對各階段池塘藻類生物量統計分析結果如圖7所示，試驗塘和對照塘在運用改底機期間和運用改底機之后均產生了統計學意義差異（P＜0.05）。在運用改底機之前，試驗塘藻類生物量較低為22 mg/L，對照塘為26 mg/L。在運用改底機的前1周，試驗塘藻類生物量沒有明顯變化，甚至有所下降。隨著改底機的持續運用，試驗塘藻類生物量在一周后開始逐漸增加，最后到33 mg/L，增幅達50%。在停止運用改底機1周后，試驗塘藻類生物量有回落趨勢，不過幅度較小，基本穩定在較高水平，且藻類生物量比對照塘高（圖7）。

2.4改底機對池塘初級生產力的影響

對各階段池塘初級生產力做統計學分析結果如圖8所示，試驗塘在運用改底機期間和運用改底機之后產生了統計學意義差異（P＜0.05），而對照塘無統計學意義差異。在運用改底機之前，試驗塘初級生產力在1.82 mg/（m2·d），比對照塘低。在運用改底機的前一周，試驗塘初級生產力沒有明顯變化。隨著改底機的持續運用，在一周后開始逐漸增加，最高到2.32 mg/（m2·d），增幅達27.5%。在停止運用改底機一周后，試驗塘初級生產力有回落趨勢，不過幅度較小，基本穩定在較高水平，且比對照塘高（見圖8）。

圖7　持續運用改底機在池塘水體中藻類生物量變化曲線

圖8　持續運用改底機在池塘水體中初級生產力變化曲線

3　討論

3.1改底機對池塘中無機氮的影響

由于在該研究過程中試驗池塘與對照池塘地理位置鄰近，且處于相同的水溫與光照下，各組pH也相對穩定，故在此背景下忽略環境因子對無機氮的影響，僅考慮改底機對無機氮的影響。從試驗結果可知，改底機能夠有效降低養殖水體中氨氮與亞硝酸鹽氮，水體中隨著改底機連續運用，硝酸鹽氮也隨之增加。該研究中降低氨氮和亞硝酸鹽氮的效果并不與改底機的運用成正比，而是表現為在運用前期效果不明顯，隨著改底機連續運用，在中期保持較明顯下降效果，其次是在后期保持穩定在較低水平。并且在停止運用改底機后至少在一個星期內也能穩定在較低水平。改底機能夠降低養殖水體中氨氮含量，分析其原因可能在于改底機通過改善池塘氮循環通路，池底沉積氮釋放出的氨氮等有害物質通過氮通路逐漸轉化為無毒的硝酸鹽，使氨氮和亞硝酸鹽在三態氮中的含量降低，而硝酸鹽含量增加，達到了將池底沉積氮循環再利用，即廢物資源化處理的目的，大大提高了池塘水體自凈力［8］。

3.2改底機對池塘中無機磷的影響

研究發現，通過連續運用改底機后，能夠有效促進底質中不易釋放的磷元素釋放到水體中。運用改底機時，底泥總磷含量有所減少；而在跟蹤池塘水體中的無機磷濃度時發現，水體無機磷濃度是上升的，這充分說明：通過改底措施，沉積于池底不易移動的磷被釋放到水體中來，增加了水體中的磷濃度。該研究中提高池塘水體無機磷濃度的效果與改底機的連續運用成正比，在運用前期就開始被迅速釋放，在運用后期釋放速度緩慢，仍然保持上升趨勢，其次是在停止運用改底機一個星期內，能夠保持無機磷濃度在較高水平，且回降趨勢非常緩慢。再者，改底機運用于養殖前期，可迅速釋放底泥磷，起到肥水作用；改底機運用于養殖中后期，可有效緩解養殖水域的池底污染；并在倒藻后快速肥水作用，從而達到降低成本、提高養殖效益的目的。

3.3改底機對池塘水體藻類生物量和初級生產力的影響

研究發現，通過連續運用改底機，能夠有效促進池塘中藻類生物量與初級生產力的提高。本試驗中池塘中藻類生物量與初級生產力兩者的效果并不與改底機的連續運用成正比，而是表現為在運用前1周內無任何效果；在運用中期出現明顯上升效果，其次是在后期保持穩定在較高水平；并且在停止運用改底機后至少在一個星期內也能穩定在較高水平。改底機能夠在該試驗規律下提高池塘中藻類生物量與初級生產力，分析其原因可能在于改底機通過釋放不易利用的底泥營養物到水體中后，從生態循環途徑來加強營養物質的再利用，特別是在提高池塘無機氮和無機磷濃度后，調節了池塘氮、磷的比值，為池塘中的微生物和藻類提供生長所必需的營養元素，從而促進池塘中藻相和水色的改善。再者，通過改底措施，增加了藻類生物量和初級生產力，達到顯著的肥水作用，必然大大提高了池塘濾食性魚類產量，既而增加養殖效益。

4　結論

改底機能夠促進池塘中的硝化反應，從而降低水體中的氨氮與亞硝酸鹽氮含量，既降低池塘有害物質的含量。同時能有效釋放底泥營養物，使得長期積壓在池塘的有害物質重新參與到生態循環系統中，達到改良養殖環境又實現“廢物”重新利用目的。再者，加強了底泥營養物的再利用，在一方面可提高池塘藻類生物量和初級生產力，快速肥水，降低成本；另一方面還可減少養殖帶來的環境壓力，減少污染。特別值得一提，在規范的指導下運用改底機，不會造成魚類應激、不會影響魚類攝食。

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［10］季寧寧.濕地底質環境對污水水質凈化的影響研究［J］.環境工程，2011，29：63-67.（收稿日期：2015-11-17）

The effect of aquaculture-sediment-ameliorating machine in aquaculture

Ling Kong，Niu Jiangbo，Li Juncheng，Su Yanqiu，Luo Guoqiang
（Tongwei Group Co.Ltd，Chengdu 610081，China）

This experiment demonstrated the effect of aquaculture-sediment-ameliorating machine（ASAM）in aquaculture.The experimental group and control group were settled in different fish ponds in Chengdu Tongwei Aquatic Science and Technology Park.Through a month of continuous tracking，the inorganic nitrogen，inorganic phosphorus，algal biomass and primary productivity in the ponds were monitored to evaluate the effects on water quality regularly.The turbidity and fish-activities were monitored to assess the impact of growth stress. The results showrd that ASAM not only reduced the ammonia nitrogen and nitrite nitrogen effectively，but also improved nitrate nitrogen and inorganic phosphorus in aquaculture water，and enhanced algal-biomass and primary productivity.It maked no influence on stress response of fish in the correct use of ASAM.

improve-deposit machinery；water quality；alga biomass；primary productivity

S969.19

A

1004-2091（2016）04-0006-06

通威股份有限公司項目（TW2014D005）

凌空（1988-），男，碩士，研究方向：水產養殖環境調控.E-mail:411236685@qq.com

蘇艷秋（1984-），女，碩士，研究方向：水產養殖環境調控.E-mail:suyq@tongwei.com