浮船式改底機(jī)對(duì)池塘養(yǎng)殖環(huán)境的影響研究

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

浮船式改底機(jī)對(duì)池塘養(yǎng)殖環(huán)境的影響研究

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

為探索改底機(jī)在養(yǎng)殖過(guò)程中對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境的影響。通過(guò)一個(gè)月的連續(xù)跟蹤，定時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)塘與對(duì)照塘中無(wú)機(jī)氮、無(wú)機(jī)磷、藻類(lèi)生物量及初級(jí)生產(chǎn)力來(lái)評(píng)估其對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境的影響。結(jié)果表明，改底機(jī)能夠使試驗(yàn)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(shí)使水體無(wú)機(jī)磷濃度增加57.4%，藻類(lèi)生物量增加50%。綜合分析認(rèn)為，改底機(jī)不僅能夠降低池塘氨氮、亞硝酸鹽，還能促進(jìn)底泥釋放氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，達(dá)到增加池塘藻類(lèi)生物量與提高池塘初級(jí)生產(chǎn)力的目的。

改底機(jī)；水質(zhì)；藻類(lèi)生物量；初級(jí)生產(chǎn)力

doi：10.3969/j.issn.1004-2091.2016.04.002

在池塘養(yǎng)殖過(guò)程中，所投飼料只有20～30%被魚(yú)類(lèi)利用，剩余以魚(yú)類(lèi)糞便、殘餌等形式在養(yǎng)殖水域的池底沉積、腐敗形成耗氧因子，導(dǎo)致池底長(zhǎng)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(guò)高［1-3］。而關(guān)于養(yǎng)殖水體中有毒有害物質(zhì)對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物的危害，國(guó)內(nèi)外已有大量報(bào)道［4-7］，當(dāng)養(yǎng)殖水體自凈能力無(wú)法承載過(guò)高養(yǎng)殖密度所帶來(lái)的污染負(fù)荷時(shí)，養(yǎng)殖水體將長(zhǎng)期處于污染狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成養(yǎng)殖動(dòng)物的死亡［8］。目前，調(diào)查市場(chǎng)上針對(duì)覆水池塘的改底方法主要有化學(xué)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(shí)間較短、效果不明顯，典型的治標(biāo)不治本，其實(shí)反而成了池塘中的“炸彈”，隨時(shí)可能再度被引爆。

在此背景下，成都通威水產(chǎn)科技有限公司與成都通威自動(dòng)化設(shè)備有限公司共同研發(fā)了一種用于改良池塘底質(zhì)、釋放底泥營(yíng)養(yǎng)鹽、促進(jìn)池塘生態(tài)循環(huán)的設(shè)備——浮船式改底機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)改底機(jī)）。該設(shè)備可在不影響正常養(yǎng)殖的情況下對(duì)池塘底泥進(jìn)行修復(fù)，將池底沉積物提升至水表面進(jìn)行氧化、分解，同時(shí)將底泥中的不易釋放可溶性營(yíng)養(yǎng)鹽釋放至水體供菌、藻再利用。從而使池底沉積營(yíng)養(yǎng)重新參與養(yǎng)殖生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)中，即從生態(tài)循環(huán)途徑來(lái)加強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的二次利用［9］。最終達(dá)到改良養(yǎng)殖環(huán)境又實(shí)現(xiàn)“廢物”重新利用目的，因而在水產(chǎn)養(yǎng)殖中具有重大現(xiàn)實(shí)意義［10］。

1　材料和方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)位于成都市通威水產(chǎn)科技園的精養(yǎng)池塘。試驗(yàn)塘與對(duì)照塘的養(yǎng)殖情況基本相同；其中主養(yǎng)黃金鯽、套養(yǎng)花白鰱、面積0.1 hm2、水深1.8 m、底泥厚0.2 m、現(xiàn)有存魚(yú)量4 000 kg。浮船式改底機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)改底機(jī)、發(fā)明專(zhuān)利號(hào)為201420544229.7）來(lái)自通威股份有限公司；哈希DR900檢測(cè)儀、哈希HQ40d檢測(cè)儀購(gòu)于美國(guó)哈希公司。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)時(shí)間2014年8月22日—9月22日共計(jì)32 d。改底機(jī)運(yùn)行時(shí)間為8月29日—9月15日，共持續(xù)18 d。為保證養(yǎng)殖安全，改底機(jī)每日在12：00—15：00運(yùn)行，其中運(yùn)行5 min、間歇15 min，每日累積運(yùn)行時(shí)間45 min，每日累積運(yùn)行面積為全池塘的15%。

采樣方法，在試驗(yàn)期32 d中，每日9：00重復(fù)采集3次試驗(yàn)塘與對(duì)照塘水樣進(jìn)行跟蹤檢測(cè)。同時(shí)，分別選擇8月24日、9月5日、9月16日進(jìn)行24 h跟蹤檢測(cè)，并重復(fù)采集當(dāng)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(cè)水樣中數(shù)據(jù)；試驗(yàn)塘與對(duì)照塘水樣采集方式一致。

1.3數(shù)據(jù)處理

測(cè)定、統(tǒng)計(jì)的各采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用Excel及 SPSS 19.0進(jìn)行分析處理，以P＜0.05作為差異統(tǒng)計(jì)學(xué)意義水平。

2　結(jié)果

2.1改底機(jī)對(duì)池塘無(wú)機(jī)氮的影響

2.1.1改底機(jī)對(duì)池塘底泥中氨氮的影響在運(yùn)用改底機(jī)之前，試驗(yàn)塘底泥氨氮含量約為196 mg/kg，隨著改底機(jī)的持續(xù)運(yùn)用，底泥氨氮含量有所波動(dòng)，在運(yùn)行改底機(jī)之后，試驗(yàn)塘底泥氨氮含量為142 mg/ kg，減少54 mg/kg，下降幅度達(dá)27.5%（見(jiàn)圖1）。結(jié)果證明改底機(jī)的運(yùn)行可有效釋放池塘底泥中的氨氮。

圖1　持續(xù)運(yùn)用改底機(jī)池塘底泥氨氮變化

2.1.2改底機(jī)對(duì)池塘水體中氨氮的影響數(shù)據(jù)分析結(jié)果如圖2所示，試驗(yàn)塘和對(duì)照塘水體氨氮含量在運(yùn)用改底機(jī)期間和運(yùn)用改底機(jī)之后均產(chǎn)生了統(tǒng)計(jì)學(xué)意義差異（P＜0.05）。運(yùn)行改底機(jī)之前，試驗(yàn)塘與對(duì)照塘水體氨氮濃度基本維持3.5 mg/L左右。隨著改底機(jī)的持續(xù)運(yùn)用，試驗(yàn)塘水體氨氮濃度逐漸降低，最低到2.5 mg/L，降幅達(dá)28.6%。在停止運(yùn)行改底機(jī)1周后，試驗(yàn)塘氨氮濃度仍然保持在較低水平，且氨氮濃度比對(duì)照塘低（圖2），對(duì)照塘水體氨氮含量一直維持在3.5 mg/L左右，并無(wú)降低趨勢(shì)。結(jié)果表明改底機(jī)的運(yùn)行可有效促進(jìn)池塘水體氨氮含量的降低。

圖2　持續(xù)運(yùn)用改底機(jī)在池塘水體中氨氮濃度變化曲線

2.1.3改底機(jī)對(duì)池塘水體亞硝酸鹽氮的影響數(shù)據(jù)分析結(jié)果如圖3所示，試驗(yàn)塘和對(duì)照塘水體亞硝酸鹽氮在運(yùn)用改底機(jī)期間和運(yùn)用改底機(jī)之后均產(chǎn)生了統(tǒng)計(jì)學(xué)意義差異（P＜0.05）。在運(yùn)用改底機(jī)之前，試驗(yàn)塘與對(duì)照塘亞硝酸鹽濃度均為0.20 mg/L。應(yīng)用改底機(jī)之后，試驗(yàn)塘亞硝酸鹽濃度在前3 d有少量增加，之后再持續(xù)下降，最低到0.11 mg/L，降幅達(dá)45%。在停止運(yùn)行改底機(jī)一周后，試驗(yàn)塘亞硝酸鹽濃度穩(wěn)定在較低水平，且亞硝酸鹽濃度比對(duì)照塘低。而對(duì)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(jié)果表明改底機(jī)的運(yùn)行可有效促進(jìn)池塘水體亞硝酸鹽氮含量的降低。

圖3　持續(xù)運(yùn)用改底機(jī)在池塘水體中亞硝酸鹽氮濃度變化曲線

2.1.4改底機(jī)對(duì)池塘水體硝酸鹽氮的影響數(shù)據(jù)分析結(jié)果如圖4所示，試驗(yàn)塘和對(duì)照塘水體硝酸鹽氮在運(yùn)用改底機(jī)期間和運(yùn)用改底機(jī)之后均產(chǎn)生了統(tǒng)計(jì)學(xué)意義差異（P＜0.05）。在運(yùn)用改底機(jī)之前，試驗(yàn)塘與對(duì)照塘硝酸鹽濃度均為1.9 mg/L。隨著改底機(jī)的持續(xù)運(yùn)用，試驗(yàn)塘硝酸鹽濃度前3 d沒(méi)有明顯變化，之后再持續(xù)升高，最高到2.6 mg/L，增幅達(dá)30%。在停止運(yùn)用改底機(jī)一周后，試驗(yàn)塘水體硝酸鹽濃度穩(wěn)定在較高水平，且硝酸鹽濃度比對(duì)照塘高（圖4）。因此結(jié)果表明改底機(jī)可有效促進(jìn)池塘水體硝酸鹽含量升高，促進(jìn)池塘水體氨氮、亞鹽向硝酸鹽轉(zhuǎn)化。

2.2改底機(jī)對(duì)池塘無(wú)機(jī)磷的影響

2.2.1改底機(jī)對(duì)池塘底泥中總磷的影響在運(yùn)用改底機(jī)之前，試驗(yàn)塘底泥總磷含量約為800 mg/kg，隨著改底機(jī)的持續(xù)運(yùn)用，底泥總磷含量有所波動(dòng)，但總體來(lái)看，運(yùn)用改底機(jī)之后，試驗(yàn)塘底泥總磷含量為650 mg/kg，減少150 mg/kg，下降幅度達(dá)18.8%（見(jiàn)圖5）。表明改底機(jī)的運(yùn)用可有效促進(jìn)池塘底泥中磷的釋放。

圖4　持續(xù)運(yùn)用改底機(jī)在池塘水體中硝酸鹽氮濃度變化曲線

圖5　改底機(jī)持續(xù)運(yùn)用后底泥總磷濃度變化

2.2.2改底機(jī)對(duì)池塘水體中無(wú)機(jī)磷的影響數(shù)據(jù)分析如圖6所示，試驗(yàn)塘和對(duì)照塘在運(yùn)用改底機(jī)期間和運(yùn)用改底機(jī)之后均產(chǎn)生了統(tǒng)計(jì)學(xué)意義差異（P＜0.05）。在運(yùn)用改底機(jī)之前，試驗(yàn)塘與對(duì)照塘水體無(wú)機(jī)磷濃度均維持0.54 mg/L左右，隨著改底機(jī)的持續(xù)運(yùn)用，試驗(yàn)塘無(wú)機(jī)磷濃度逐漸升高，有較小波動(dòng)，最高到0.85 mg/L，增幅達(dá)57.4%。在停止運(yùn)用改底機(jī)一周后，試驗(yàn)塘無(wú)機(jī)磷濃度有回落趨勢(shì)，不過(guò)幅度較小，基本穩(wěn)定在較高水平，且無(wú)機(jī)磷濃度比對(duì)照塘高（圖6）。因此結(jié)果表明改底機(jī)的運(yùn)行可有效促進(jìn)池塘底泥中的磷釋放到水體中。

圖6　持續(xù)運(yùn)用改底機(jī)在池塘水體中無(wú)機(jī)磷濃度變化曲線

2.3改底機(jī)對(duì)池塘藻類(lèi)生物量的影響

對(duì)各階段池塘藻類(lèi)生物量統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如圖7所示，試驗(yàn)塘和對(duì)照塘在運(yùn)用改底機(jī)期間和運(yùn)用改底機(jī)之后均產(chǎn)生了統(tǒng)計(jì)學(xué)意義差異（P＜0.05）。在運(yùn)用改底機(jī)之前，試驗(yàn)塘藻類(lèi)生物量較低為22 mg/L，對(duì)照塘為26 mg/L。在運(yùn)用改底機(jī)的前1周，試驗(yàn)塘藻類(lèi)生物量沒(méi)有明顯變化，甚至有所下降。隨著改底機(jī)的持續(xù)運(yùn)用，試驗(yàn)塘藻類(lèi)生物量在一周后開(kāi)始逐漸增加，最后到33 mg/L，增幅達(dá)50%。在停止運(yùn)用改底機(jī)1周后，試驗(yàn)塘藻類(lèi)生物量有回落趨勢(shì)，不過(guò)幅度較小，基本穩(wěn)定在較高水平，且藻類(lèi)生物量比對(duì)照塘高（圖7）。

2.4改底機(jī)對(duì)池塘初級(jí)生產(chǎn)力的影響

對(duì)各階段池塘初級(jí)生產(chǎn)力做統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果如圖8所示，試驗(yàn)塘在運(yùn)用改底機(jī)期間和運(yùn)用改底機(jī)之后產(chǎn)生了統(tǒng)計(jì)學(xué)意義差異（P＜0.05），而對(duì)照塘無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義差異。在運(yùn)用改底機(jī)之前，試驗(yàn)塘初級(jí)生產(chǎn)力在1.82 mg/（m2·d），比對(duì)照塘低。在運(yùn)用改底機(jī)的前一周，試驗(yàn)塘初級(jí)生產(chǎn)力沒(méi)有明顯變化。隨著改底機(jī)的持續(xù)運(yùn)用，在一周后開(kāi)始逐漸增加，最高到2.32 mg/（m2·d），增幅達(dá)27.5%。在停止運(yùn)用改底機(jī)一周后，試驗(yàn)塘初級(jí)生產(chǎn)力有回落趨勢(shì)，不過(guò)幅度較小，基本穩(wěn)定在較高水平，且比對(duì)照塘高（見(jiàn)圖8）。

圖7　持續(xù)運(yùn)用改底機(jī)在池塘水體中藻類(lèi)生物量變化曲線

圖8　持續(xù)運(yùn)用改底機(jī)在池塘水體中初級(jí)生產(chǎn)力變化曲線

3　討論

3.1改底機(jī)對(duì)池塘中無(wú)機(jī)氮的影響

由于在該研究過(guò)程中試驗(yàn)池塘與對(duì)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(duì)穩(wěn)定，故在此背景下忽略環(huán)境因子對(duì)無(wú)機(jī)氮的影響，僅考慮改底機(jī)對(duì)無(wú)機(jī)氮的影響。從試驗(yàn)結(jié)果可知，改底機(jī)能夠有效降低養(yǎng)殖水體中氨氮與亞硝酸鹽氮，水體中隨著改底機(jī)連續(xù)運(yùn)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(jī)的運(yùn)用成正比，而是表現(xiàn)為在運(yùn)用前期效果不明顯，隨著改底機(jī)連續(xù)運(yùn)用，在中期保持較明顯下降效果，其次是在后期保持穩(wěn)定在較低水平。并且在停止運(yùn)用改底機(jī)后至少在一個(gè)星期內(nèi)也能穩(wěn)定在較低水平。改底機(jī)能夠降低養(yǎng)殖水體中氨氮含量，分析其原因可能在于改底機(jī)通過(guò)改善池塘氮循環(huán)通路，池底沉積氮釋放出的氨氮等有害物質(zhì)通過(guò)氮通路逐漸轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的硝酸鹽，使氨氮和亞硝酸鹽在三態(tài)氮中的含量降低，而硝酸鹽含量增加，達(dá)到了將池底沉積氮循環(huán)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(jī)對(duì)池塘中無(wú)機(jī)磷的影響

研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)連續(xù)運(yùn)用改底機(jī)后，能夠有效促進(jìn)底質(zhì)中不易釋放的磷元素釋放到水體中。運(yùn)用改底機(jī)時(shí)，底泥總磷含量有所減少；而在跟蹤池塘水體中的無(wú)機(jī)磷濃度時(shí)發(fā)現(xiàn)，水體無(wú)機(jī)磷濃度是上升的，這充分說(shuō)明：通過(guò)改底措施，沉積于池底不易移動(dòng)的磷被釋放到水體中來(lái)，增加了水體中的磷濃度。該研究中提高池塘水體無(wú)機(jī)磷濃度的效果與改底機(jī)的連續(xù)運(yùn)用成正比，在運(yùn)用前期就開(kāi)始被迅速釋放，在運(yùn)用后期釋放速度緩慢，仍然保持上升趨勢(shì)，其次是在停止運(yùn)用改底機(jī)一個(gè)星期內(nèi)，能夠保持無(wú)機(jī)磷濃度在較高水平，且回降趨勢(shì)非常緩慢。再者，改底機(jī)運(yùn)用于養(yǎng)殖前期，可迅速釋放底泥磷，起到肥水作用；改底機(jī)運(yùn)用于養(yǎng)殖中后期，可有效緩解養(yǎng)殖水域的池底污染；并在倒藻后快速肥水作用，從而達(dá)到降低成本、提高養(yǎng)殖效益的目的。

3.3改底機(jī)對(duì)池塘水體藻類(lèi)生物量和初級(jí)生產(chǎn)力的影響

研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)連續(xù)運(yùn)用改底機(jī)，能夠有效促進(jìn)池塘中藻類(lèi)生物量與初級(jí)生產(chǎn)力的提高。本試驗(yàn)中池塘中藻類(lèi)生物量與初級(jí)生產(chǎn)力兩者的效果并不與改底機(jī)的連續(xù)運(yùn)用成正比，而是表現(xiàn)為在運(yùn)用前1周內(nèi)無(wú)任何效果；在運(yùn)用中期出現(xiàn)明顯上升效果，其次是在后期保持穩(wěn)定在較高水平；并且在停止運(yùn)用改底機(jī)后至少在一個(gè)星期內(nèi)也能穩(wěn)定在較高水平。改底機(jī)能夠在該試驗(yàn)規(guī)律下提高池塘中藻類(lèi)生物量與初級(jí)生產(chǎn)力，分析其原因可能在于改底機(jī)通過(guò)釋放不易利用的底泥營(yíng)養(yǎng)物到水體中后，從生態(tài)循環(huán)途徑來(lái)加強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的再利用，特別是在提高池塘無(wú)機(jī)氮和無(wú)機(jī)磷濃度后，調(diào)節(jié)了池塘氮、磷的比值，為池塘中的微生物和藻類(lèi)提供生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，從而促進(jìn)池塘中藻相和水色的改善。再者，通過(guò)改底措施，增加了藻類(lèi)生物量和初級(jí)生產(chǎn)力，達(dá)到顯著的肥水作用，必然大大提高了池塘濾食性魚(yú)類(lèi)產(chǎn)量，既而增加養(yǎng)殖效益。

4　結(jié)論

改底機(jī)能夠促進(jìn)池塘中的硝化反應(yīng)，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(zhì)的含量。同時(shí)能有效釋放底泥營(yíng)養(yǎng)物，使得長(zhǎng)期積壓在池塘的有害物質(zhì)重新參與到生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)中，達(dá)到改良養(yǎng)殖環(huán)境又實(shí)現(xiàn)“廢物”重新利用目的。再者，加強(qiáng)了底泥營(yíng)養(yǎng)物的再利用，在一方面可提高池塘藻類(lèi)生物量和初級(jí)生產(chǎn)力，快速肥水，降低成本；另一方面還可減少養(yǎng)殖帶來(lái)的環(huán)境壓力，減少污染。特別值得一提，在規(guī)范的指導(dǎo)下運(yùn)用改底機(jī)，不會(huì)造成魚(yú)類(lèi)應(yīng)激、不會(huì)影響魚(yú)類(lèi)攝食。

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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(xiàng)目（TW2014D005）

凌空（1988-），男，碩士，研究方向：水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控.E-mail:411236685@qq.com

蘇艷秋（1984-），女，碩士，研究方向：水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控.E-mail:suyq@tongwei.com