池塘循環流水養魚對水體環境的影響

楊顯祥　孫龍生　葉金明

摘要 通過開展池塘循環流水養魚與傳統池塘養魚對比試驗，對試驗塘與對照塘的水溫、pH值、溶氧（DO）、氨氮（NH4+-N）、亞硝態氮（NO2--N）、總氮（TN）、總磷（TP）和浮游植物進行了定點測定與分析。試驗結果表明，池塘循環水養魚可以使整個水體處于循環流水狀態，促進養殖槽內外的水體交換和上、下層水體交換，增加了池塘水體中、下層的溶氧，尤其養殖水槽內上、中、下水層的溶氧趨于均勻，保持了養殖水體pH值的穩定性，降低了氨氮、亞硝酸鹽等有毒有害物質的含量，控制了總氮、總磷等富營養化指標的濃度，改善了養殖水環境。同時，對浮游植物絕對生物總量有抑制作用，可提高水體浮游植物的多樣性，增加水體自我調節能力。

關鍵詞 池塘；循環水；養殖；水質；浮游植物；水環境

中圖分類號 S917 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）03-0220-03

池塘循環流水養魚技術作為一項新興的養殖技術是美國奧本大學所設計。美國大豆出口協會多年推廣80∶20池塘養殖模式的技術轉型和升級，它將傳統池塘開放式“散養”模式創新為新型的池塘循環流水“圈養”模式，通過在養魚槽內集中養殖吃食性魚類來控制糞便排泄范圍，并收集魚類的排泄物和殘餌，實現沉淀集中與處理利用，是水產養殖理念的又一次革新[1]。該技術一經引進就在江蘇省及周邊省、市得到大面積的示范與推廣，江蘇省示范推廣面積達800 hm2左右，建設池塘循環水養魚水槽面積達14萬m2。雖然目前多地開展了草魚、青魚、鱸魚等品種的試驗與示范[2-4]，但池塘循環流水養魚系統對養殖水體環境的影響研究還很少。本試驗旨在通過設置對比試驗研究分析池塘循環流水養魚系統對池塘水環境的影響，為該技術的推廣應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 池塘與水槽

本試驗采用高郵市三垛鎮耿庭村的2口池塘，其中1口為試驗塘，1口為對照塘。試驗塘面積為2 hm2，建設規格為22 m×5 m×2 m水槽3條，凈養面積330 m2，水位全年維持在1.8 m左右；每口流水槽的上游安裝氣提式推水增氧設備，并將增氧管道串聯，末端安裝2臺2.2 kW的羅茨鼓風機（1臺使用，1臺備用），水槽尾端建有集污設施，每天在投喂后1～2 h內吸污。對照塘為四大家魚養殖塘，面積1.33 hm2，配備投餌機1臺，3 kW葉輪式增氧機2臺。

1.2 放養情況

試驗塘每條水槽內放養規格750 g的草魚3 000尾，共計9 000尾，外塘放養100 g的鰱10 000尾、100 g的鳙10 000尾；對照塘放養品種為鯽魚、草魚、鰱和鳙，放養規格為38.5 g的鯽魚3.15萬尾/hm2、50 g的草魚900尾/hm2、110 g的鰱魚600尾/hm2、325 g的鰱魚600尾/hm2。水源為柘倪河河水，水源充沛，無污染。試驗期間，試驗塘與對照塘不換水，只補注新水，以補充自然蒸發和滲漏造成的水體損失。

1.3 取樣與測定方法

采樣前在試驗塘和對照塘固定采樣點，分別在水槽上游段（A）、水槽前段（B）、水槽尾段（C）、凈化區（D）、過水區（E）和對照塘（F）固定采樣點進行定點采樣與測定，具體位置見圖1。分別于6月5日、7月8日、8月1日、9月12日和10月10日在水面下60 cm取樣測定或現場固定，水質指標當天完成測定并做好記錄。另于9月12日對水體的上層（水下20 cm）、中層（水下60 cm）和下層（水下120 cm）的水溫、pH值和溶氧進行現場測定。

1.4 水質測定指標與方法

水質測定指標與方法見表1。

1.5 水體浮游植物數量測定方法

在采樣點水面下30 cm左右水層取水樣5 L，混合后取1.0～1.2 L水樣裝入水樣瓶。水樣采好后加入福爾馬林溶液（終濃度4%）保存。水樣采回后搖勻取1 L水樣倒入沉淀器內沉淀24 h后，取出1/2上清液，搖勻剩余水樣繼續沉淀24 h，吸去上清液至剩30～50 mL水樣，搖勻后取一定量樣品置于計數板上，在顯微鏡下進行計數。定量分析前先進行定性分析。計算公式：

N=■（1）

式（1）中：N—1 L水中的個體數；V—水樣體積；v—沉淀后體積；C—計數體積；n—計數所得個體數。

2 結果與分析

2.1 水質測定

2.1.1 水溫。在水下60 cm處測定水溫結果見圖2，最高水溫為33.6 ℃，最低水溫18.8 ℃。由于6月連續陰雨，水溫不高，為18～26 ℃，7月氣溫陡然上升，水溫隨之升高，最高水溫達33.6 ℃，之后水溫隨氣溫的降低逐漸降低。從測定結果看，試驗塘與對照塘水溫變化趨勢一致，試驗塘5個取樣點（A、B、C、D、E）的水溫相差不大，而對照塘（F）的水溫略高于試驗塘，原因在于試驗塘為循環流水養魚塘，塘中水處于微流動狀態，促進池塘上、下水層交換，水體中上層水溫有所下降，而對照塘水體交換較少，中、上層水溫較高。

2.1.2 pH值。試驗塘（A、B、C、D、E）的pH值為7.41～8.26，而對照塘（F）的pH值為7.2～7.7，試驗塘的pH值略高于對照塘，但都處于淡水漁業水質標準6.5～8.5范圍之內，且采樣點E的pH值最高，見圖3。池塘水體pH值的變化與很多因素有關，尤其與水體中的CO2含量關系較密切[6]，試驗塘的水體處于循環狀態，促進水體中CO2的溢出，同時水體浮游植物的光合作用也會消耗掉水體中的CO2，pH值有所升高，尤其采樣點E位于過水口，水體流動大，pH值較高。另外，7月8日測定pH值整體偏低，這是6月中下旬連續陰雨，光合作用弱造成的。

2.1.3 溶氧。試驗塘與對照塘水面下60 cm溶氧測定結果見圖4，試驗塘（A、B、C、D、E）水體溶氧值為3.83～9.55 mg/L，對照塘（F）水體中溶氧值為1.8～3.4 mg/L，無論試驗塘水槽內還是槽外水體溶氧均明顯高于對照塘（F），表明池塘循環流水養魚系統可有效增加水中溶氧。同時，6月5日B、C、E點水體中的溶氧明顯高于后續4次溶氧測定的結果，主要原因在于養殖前期水槽中（B、C）的載魚量較低，對水中溶氧消耗不大，隨著水溫的升高，魚類新陳代謝增強，耗氧量增加，水體中溶氧測定值降低，而E點處于過水口，水體流動性強，水體溶氧較豐富，溶氧測定值偏高。另外，池塘循環流水養魚系統雖然在水槽前端安裝了增氧推水設備，但槽內（B、C）溶氧值并不處于溶氧最高值，甚至低于其他點的溶氧值。這是因為池塘水體中溶氧主要依靠水生植物光合作用所產生的氧氣，通常晴天池水中浮游植物光合作用產氧占一晝夜溶氧總收入的90%[7]，所以池塘循環流水養魚系統在有限增氧的同時，在很大程度上是促進了上下水層的交換，將表層過飽和的氧氣輸送到水體底部，從而實現水中溶氧的增加。

2.1.4 各采樣點水體各水層水溫、pH值與溶氧比較。表2測定結果表明，在試驗塘水槽外（A、D、E）和對照塘（F）在水面下20、60、120 cm各水層溶氧值都出現了明顯的變化，自上而下依次降低，而試驗塘水槽內溶氧值相差不大，且水槽內表層溶氧值雖然低于槽外，但中、下層溶氧值高于槽外與對照塘，再次證明了池塘循環水養魚的增氧推水設備很大程度上促進上、下水層的交換，使水槽內水體上、中、下水層趨于均衡，底層氧債得到償還，中、下水層環境更適合魚類的生長要求，有利于魚類的快速生長。從表2中也可以看出，水溫與pH值的變化規律也是如此，水槽內上、中、下水層趨于一致，而水槽外出現明顯變化，由上而下依次降低，pH值的變化規律與光合作用密切相關，表層水體光合作用最強，消耗掉水體表層過多的CO2，pH值自然最高。

2.1.5 氨氮與亞硝態氮。氨氮是魚蝦蛋白質代謝的重要終產物，且可以通過亞硝化作用被氧化為亞硝酸鹽。氨氮和亞硝態氮對魚的毒性是由于它們進入血液，將血紅蛋白分子的 Fe2+氧化為Fe3+，抑制了血液的載氧能力所致，嚴重時可引起魚類窒息、死亡[8]。

試驗塘與對照塘水體氨氮測定情況見圖5，結果表明，試驗塘各采樣點（A、B、C、D、E）氨氮變化趨勢基本一致，且總體低于對照塘（F），對照塘水體中氨氮變化幅度較大，而水中濃度過高的氨氮對魚蝦體內酶的催化作用和細胞膜的穩定性產生嚴重影響，并破壞排泄系統和滲透平衡[8]，說明池塘循環流水養魚可以降低養殖水體中氨氮水平，減少對養殖魚類的危害。同時，在試驗塘的5個采樣點中，前期槽內水體氨氮水平低于槽外，但隨著養殖的深入，槽內載魚量逐步增多，產生的殘餌、糞便造成了水槽內氨氮的升高。

試驗塘與對照塘水體亞硝態氮測定情況見圖6，結果表明，試驗塘（A、B、C、D、E）水體中亞硝態氮的水平明顯低于對照塘（F），而水中亞硝酸鹽濃度過高對魚蝦也會產生毒害，主要表現在影響蝦體內氧的運輸，重要化合物的氧化及損壞器官[8]，說明池塘循環流水養魚可以有效降低養殖水體中亞硝酸鹽的水平，進而降低養殖風險。與氨氮的變化結合分析，池塘循環水養魚使水體處于微循環，促進了水體中上層與下層的交換，促進了有害物質的溢出和下層溶氧增加，下層水體溶氧的增加可以促進氨氮、亞硝酸鹽氧化，降低了其在水體中的濃度，減少對水中魚類的毒性。

2.1.6 總氮與總磷。水體中總氮、總磷含量是衡量水質的重要指標。試驗塘與對照塘水體總氮測定結果見圖7，試驗塘（A、B、C、D、E）總氮為0.56～3.71 mg/L，對照塘（F）總氮為2.19～4.56 mg/L，養殖前期試驗塘的總氮水平明顯低于對照塘，9月以后，試驗塘與對照塘總氮水平趨于接近；試驗塘與對照塘水體總磷測定結果見圖8，試驗塘（A、B、C、D、E）總磷為0.20～0.98 mg/L，對照塘（F）總磷為0.48～0.75 mg/L，養殖前期，試驗塘的總磷水平高于對照塘，但隨著養殖的深入，試驗塘的總磷水平有所控制，總體低于對照塘。說明池塘循環流水養魚對于控制養殖過程中的總氮、總磷水平有一定的效果，但由于試驗塘水槽外水草種植較少，對總氮、總磷的控制效果有限，可以考慮在水槽外的池塘水面進行分區，分為沉淀區和凈化區，凈化區種植水草，有效控制池塘的富營養化水平。

2.2 浮游植物定量分析

由圖9可知，試驗塘采樣點A、B和C、D的浮游植物絕對生物總量分別為2 096萬、1 083萬、1 025萬個/L。對照塘（F）浮游植物絕對生物總量為1 952萬個/L。試驗塘水流循環方向上，養殖槽內浮游植物絕對生物總量明顯低于入槽口處，而略高于出槽口處。由圖10可知，浮游植物豐富度指數A、B和C、D、F點分別為1.83、2.00、2.02、1.45，可見試驗塘的浮游植物豐富度高于對照塘。表明池塘循環水養魚系統會對浮游植物生物總量和浮游植物多樣性產生顯著影響，體現在對浮游植物絕對生物總量有抑制作用以及可提高浮游植物的多樣性。產生試驗塘養殖槽內和養殖槽后方浮游植物生物總量低于養殖槽入水口和對照池塘的主要原因可能是養殖槽內草魚一定的攝食壓力[9]導致的。水體中浮游植物多樣性數值越大，說明更利于增強水體的自凈能力[10]，種類多樣性指數是常用的水質評價指標，指數值越大，水質越凈[11]，吳恢碧等[12]研究顯示循環水系統能夠改變浮游植物的群落結構，使其多樣性指數較高，增強水體自動調節能力。本試驗產生試驗組池塘浮游植物豐富度指數顯著高于對照組池塘的結果，也進一步驗證了循環流水養殖槽系統可提高養殖水體的自凈能力。

3 結論與討論

池塘循環流水養魚技術作為一項新興的水產養殖技術，可以使池塘水體處于循環流水狀態，促進養殖系統槽內、外水體的交換和整個養殖水體上、下層的交換，從而保持養殖水體pH值的穩定性，增加整個水體的溶氧，尤其可以使水槽內上、中、下水層的溶氧趨于均勻，提前償還底部“氧債”，促進槽內養殖動物的生長。同時，該系統還可以降低水體中氨氮、亞硝酸鹽等有毒有害物質的含量，控制總氮、總磷等富營養化指標的濃度，降低養殖風險。另外，池塘循環流水養魚技術對浮游植物絕對生物總量有抑制作用，可提高浮游植物的多樣性，增加水體自動調節能力。但由于該系統凈化區水草種植較少，水體自凈能力未充分發揮，因此池塘凈化區的水草種植品種與布局還需進一步研究。

4 參考文獻

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