池塘工業化生態養殖與傳統池塘養殖水質比較分析

陸尚明，蘆光宇，張莉，樊祥科，鄒宏海，張永江

（江蘇省漁業技術推廣中心，江蘇 南京 210036）

我國漁業持續快速發展，水產品總產量連續30年位居世界第一，占全球水產品產量的1/3以上，我國的池塘養殖從20世紀70年代末發展至今，一直沿用傳統的進水渠、池塘養殖、排水為主的傳統養殖模式，隨著養殖規模擴大，養殖品種變化，池塘內累積更多的魚類代謝物，有機污染越來越多，水質污染不斷加劇，減少水產養殖的污染物排放，構建綠色發展、生態發展成為當前的重中之重[1-2]。

工廠化生態養殖，俗稱循環水養殖，是一種池塘養殖新模式，與傳統池塘養殖模式相比較，新模式在工藝理念、技術裝備和養殖方式等方面都具有了重大的革新[3]。池塘工業化生態養殖系統是指利用占池塘面積2%～5%的水面建設具有氣提推水充氣和集排污裝備的系列水槽作為養殖區進行類似于“工廠化”的高密度養殖，并對其余95%～98%的水面進行適當改造后作為凈化區對殘留在池塘的養殖尾水進行生物凈化處理[4]，實現養殖周期內養殖尾水的零排放或達標排放。

兩種生產模式不可避免地涉及水質的變化，該文就兩種生產模式水質比較分析，淺顯地分析其中的變化規律，從而更全面地分析工業化生態養殖模式的水質狀況，為該模式的水質調控管理提供參考，為科學生態水產養殖提供一定依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

池塘工業化試驗區為江蘇省漁業技術推廣中心揚中基地的池塘工業化養殖區域，試驗面積30×667m2，養殖品種黃顙魚、鰱等，其養殖體系如圖1所示。

圖1 池塘工業化養殖體系圖

傳統池塘養殖試驗區為江蘇省漁業技術推廣中心揚中基地的常規養殖區域，試驗面積30×667 m2，養殖品種為黃顙魚。

1.2 試驗設計

1.2.1 水質監測點位設置 在試驗池塘進水池、養殖塘口、排水口設置水質監測點位共5個，工業化試驗區與傳統池塘試驗區共用一個進水池，設置監測點位1個；養殖塘口各取監測點位1個；排水口各取監測點位1個。具體如圖2所示。

1.2.2 水質監測時間設置 在黃顙魚養殖季節2月至10月，監測頻率每月1次，監測時間為每月22—30日。共進行了9次水質樣品采樣及檢測。

1.2.3 水質監測項目 水溫、透明度、pH值、溶解氧、亞硝酸鹽氮、高錳酸鹽指數、氨氮、總氮、總磷、共9項。

1.2.4 水質分析方法 水溫、透明度、pH值、溶解氧分析采用現場YSI儀器測定；亞硝酸鹽采用GB/T 7493分光光度法[5]；高錳酸鹽指數采用GB/T 11892高錳酸鹽滴定法[6]；氨氮采用GB/T 7479納氏試劑比色法[7]；總氮采用GB/T 11894堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法[8]；總磷采用GB/T 11893鉬酸銨分光光度法[9]。

1.2.5 試驗方法 在養殖周期2月至10月期間，每月對試樣水質進行混合樣采集并檢測。由于兩種養殖模式進水口為共用水源池，檢測數據為變化基數，不做比較；養殖塘口和排水口檢測數據進行比較分析。

1.2.6 數據處理 試驗所得數據采用Microsoft Office Excel程序處理，運用SPSS 19.0對試驗數據進行統計分析[10]。

圖2 水質監測點位圖

圖3 pH值變化比較

2 結果與分析

針對水產養殖的特點，分析項目與養殖密切相關，并為養殖戶所重點關注的，對池塘工業化生態養殖與傳統池塘養殖水質的pH值、溶解氧、亞硝酸鹽氮、高錳酸鹽指數、氨氮、總氮、總磷共7個指標進行比較。（工業化生態養殖試驗塘口簡稱A、傳統池塘養殖試驗塘口簡稱B）。

2.1 二種養殖模式pH值的比較

工業化生態養殖試驗塘口pH值范圍為7.88～8.09，平均值為7.97，2月最小，6月最大。傳統池塘養殖試驗塘口pH值范圍為7.68～8.89，平均值為8.18 mg/L，3月最小，5月最大。變化趨勢如圖3所示。

2.2 二種養殖模式溶解氧的比較

工業化生態養殖試驗塘口溶解氧范圍為7.44～9.76 mg/L，平均值為8.63 mg/L，8月最小，4月最大。傳統池塘養殖試驗塘口溶解氧范圍為5.80～8.64 mg/L，平均值為7.28 mg/L，6月最小，3月最大。其中2月A比B高0.97 mg/L，相比增加了13.2%；3月A比B高1.11 mg/L，相比增加了12.8%；4月A比B高1.37 mg/L，相比增加了16.4%；5月A比B高1.14 mg/L，相比增加了15.5%；6月A比B高2.62mg/L，相比增加了45.2%；7月A比B高1.96 mg/L，相比增加了28.8%；8月A比B高0.19 mg/L，相比增加了2.6%；9月A比B高1.42mg/L，相比增加了21.8%；10月A比B高1.31mg/L，相比增加了17.5%；2—10月A均高于B，平均增加值為1.34 mg/L，增加率平均值19.3%；變化趨勢如圖4所示。

圖4 溶解氧變化比較

2.3 二種養殖模式亞硝酸鹽氮的比較

工業化生態養殖試驗塘口亞硝酸鹽氮范圍為0.01～0.25 mg/L，平均值為 0.11 mg/L，6 月最小，3 月最大。傳統池塘養殖試驗塘口亞硝酸鹽氮范圍為0.07～0.35 mg/L，平均值為 0.17 mg/L，9 月最小，4 月最大。其中2月A比B低0.05 mg/L，相比凈化了23.9%；3月 A比 B低 0.04 mg/L，相比凈化了13.6%；4月A比B低0.12 mg/L，相比凈化了35%；5月A比B低0.08 mg/L，相比凈化了39.3%；6月A比B高0.11 mg/L，相比凈化了88.1%；7月A比B低0.05 mg/L，相比凈化了57.3%；8月A比B低0.03 mg/L，相比凈化了30.9%；9月A比B低0.01 mg/L，相比凈化了20.6%；10月A比B低0.05 mg/L，相比凈化了60.5%；2—10月亞硝酸鹽氮監測數值工業化生態養殖試驗塘口均低于傳統池塘養殖試驗塘口，平均凈化值為0.06 mg/L，凈化率平均值41%；變化趨勢如圖5所示。

2.4 二種養殖模式高錳酸鹽指數的比較

工業化生態養殖試驗塘口高錳酸鹽指數范圍為 4.26～5.77 mg/L，平均值為 5.05 mg/L，9 月最小，3月最大。傳統池塘養殖試驗塘口高錳酸鹽指數范圍為 4.72～7.15 mg/L，平均值為 5.94 mg/L，9 月最小，5月最大。其中2月A比B低1.67 mg/L，相比凈化了24.7%；3月A比B低1.10 mg/L，相比凈化了16.1%；4月A比B低1.70 mg/L，相比凈化了26.5%；5月A比B低1.51 mg/L，相比凈化了21.1%；6月A比B高0.32 mg/L，相比凈化了6.4%；7月A比B低0.12 mg/L，相比凈化了2.3%；8月A比B低0.13 mg/L，相比凈化了2.6%；9月A比B低0.46 mg/L，相比凈化了9.8%；10月A比B低1.58 mg/L，相比凈化了25.6%；除6月A高于B，其他月份A均低于B，平均凈化值為0.88 mg/L，凈化率平均值13.6%；變化趨勢如圖6所示。

2.5 二種養殖模式氨氮的比較

工業化生態養殖試驗塘口氨氮范圍為0.13～0.67 mg/L，平均值為0.32 mg/L，6月最小，4月最大。傳統池塘養殖試驗塘口氨氮范圍為0.49～1.23 mg/L，平均值為0.71 mg/L，6月最小，2月最大。其中2月A比B低0.88 mg/L，相比凈化了71.2%；3月A比B低0.25 mg/L，相比凈化了29.7%；4月A比B低0.21 mg/L，相比凈化了24.1%；5月A比B低0.28 mg/L，相比凈化了54.2%；6月A比B低0.36 mg/L，相比凈化了74%；7月A比B低0.48mg/L，相比凈化了60.8%；8月A比B低0.40 mg/L，相比凈化了72.6%；9月A比B低0.27 mg/L，相比凈化了54%；10月A比B低0.31 mg/L，相比凈化了56.2%；2—10月A均低于B，平均凈化值為0.38 mg/L，凈化率平均值55.2%；變化趨勢如圖7所示。

圖5 亞硝酸鹽氮變化比較

2.6 二種養殖模式總氮的比較

工業化生態養殖試驗塘口總氮范圍為0.25～1.48 mg/L，平均值為1.07 mg/L，4月最小，5月最大。傳統池塘養殖試驗塘口總氮范圍為1.24～2.11 mg/L，平均值為1.71 mg/L，8月最小，5月最大。其中2月A比B低0.75 mg/L，相比凈化了40.9%；3月A比B低0.58 mg/L，相比凈化了30.4%；4月A比B低1.27 mg/L，相比凈化了83.4%；5月A比B低0.63 mg/L，相比凈化了29.7%；6月A比B低0.88 mg/L，相比凈化了62.4%；7月A比B低0.25 mg/L，相比凈化了17.7%；8月A比B低0.19 mg/L，相比凈化了15%；9月A比B低0.48 mg/L，相比凈化了24.6%；10月A比B低0.77 mg/L，相比凈化了38.6%；2—10月A均低于B，平均凈化值為0.64 mg/L，凈化率平均值38.1%；變化趨勢如圖8所示。

2.7 二種養殖模式總磷的比較

工業化生態養殖試驗塘口總磷范圍為0.05～0.18 mg/L，平均值為0.10 mg/L，6月最小，4月最大。傳統池塘養殖試驗塘口總磷范圍為0.08～0.59 mg/L，平均值為0.22 mg/L，8月最小，10月最大。其中2月A比B低0.04 mg/L，相比凈化了25.3%；3月A比B低0.08 mg/L，相比凈化了48.2%；4月A比B低0.04 mg/L，相比凈化了17.1%；5月A比B低0.10 mg/L，相比凈化了55%；6月A比B低0.13 mg/L，相比凈化了70.3%；7月A比B低0.12 mg/L，相比凈化了63.4%；8月A比B低0.07 mg/L，相比凈化了46.7%；9月A比B低0.05 mg/L，相比凈化了32.1%；10月A比B低0.46 mg/L，相比凈化了78.5%；2—10月A均小于B，平均凈化值為0.12 mg/L，凈化率平均值48.5%；變化趨勢如圖9所示。

圖7 氨氮變化比較

圖8 總氮變化比較

3 討論

目前，國內外對于池塘循環水養殖系統的研究已經有很多[11-13]，該系統的應用也在逐步推廣。以上分析表明，池塘工業化養殖的水質均優于傳統養殖的水質，水質指標增長率均低于傳統的養殖塘口，工業化養殖系統對水體的總氮、總磷、氨氮、高錳酸鹽指數等有著良好的去除效果，運行期間總氮去除率為17.7%～83.4%，平均去除率38.1%；氨氮去除率在29.7%～74%，平均去除率55.5%；總磷去除率在17.1%～78.5%，平均去除率48.5%；高錳酸鹽指數去除率在2.3%～26.5%之間，平均去除率13.6%；亞硝酸鹽去除率在13.6%～88.1%，平均去除率41%。經過養殖池塘外塘的鰱魚養殖，種植水生植物的凈化能到達到養殖水質標準[14-15]，減少了養殖過程中的飼料投喂、魚類糞便、藥物使用等造成的水質影響，經凈化的養殖尾水能夠達到較高的水質標準，減少了養殖過程中由于排放未經凈化的養殖尾水對環境造成的影響。池塘工業化養殖系統僅需少量的水交換及補充由于蒸發減少的水量，相比傳統池塘大大減少了水資源的浪費。

該試驗結果表明，試驗期間傳統池塘養殖模式的總磷和氨氮含量一直高于工業化養殖模式，工業化養殖模式配有吸污裝置，將養殖槽中大量的殘餌、糞便排出池塘，減少氮磷對池塘水體的污染，而且工業化養殖模式配有底增氧設備和水生植物，可以增加水體溶氧量，不會因溶氧不足、含氮有機物分解而導致氨氮含量增加。在整個試驗期工業化養殖模式的溶解氧含量一直高于傳統池塘養殖模式，其原因可能是工業化養殖模式養殖槽內設有底增氧設備來增加水體溶氧含量，也可能是工業化養殖模式浮游植物密度及生物量高于傳統池塘[16-18]，且生態粗養區種有水生植物和養殖濾食性魚類，水質透明度較好[19]，浮游植物的光合作用強于傳統池塘養殖模式，因此溶氧含量高于傳統池塘養殖模式。

圖9 總磷變化比較

在今后的研究和工作中，將重點研究如何提高水產養殖的經濟效益，找出養殖水質與養殖效益之間的關系，找出養殖水質各指標對養殖品種的生長的對應關系，如何進一步提高工廠化養殖系統凈化能力，進一步優化系統，為推進生態高效的水產養殖模式提供水質方面參考數據。