不同水質調控方式對參池沉積物的影響

王文琳，張津源，楊耿介，李樂洲，雷兆霖，周瑋

(1.大連海洋大學，遼寧 大連116023；2.大連海葵環境監測科技有限公司，遼寧 大連116000)

海參屬棘皮動物門、海參綱，海參養殖業已發展成為我國海水養殖業的支柱產業之一。人工池塘養殖體系現已成為我國海參養殖的最主要方式。但近年來，池塘養殖規模的逐步擴增及技術落后等問題影響著海參養殖業的發展，并且由于池塘水質調控不當，海參死亡事件時有發生。

目前，我國關于海參養殖池塘水質調控技術主要分為傳統水質調控技術和新型水質調控技術。傳統水質調控技術主要是通過納潮換水，即池塘水體全部引用外海海水，盡管該方式操作簡單，但常受自然天氣及外海海水水質不穩定等因素制約，并不能真正改善池塘水質。新型養水機是筆者團隊自主研制養殖池塘水質調控設備，其工作原理是將表層優良水體經過生物加工注入池塘底部，利用機械設備攪動局部水體，在水循環動力作用下，有效地改善養殖池塘水質。

池塘沉積物是養殖生態系統的重要組成部分，是水體氮、磷的重要來源。畢麗仙(2018)研究表明，沉積物間隙水作用是使沉積物營養鹽向水體釋放，所以當沉積物的內源營養鹽在釋放時，沉積物間隙水充當了沉積物與水界面營養鹽交換的重要介質。為探究養殖池塘水體的健康狀況，人們需要對間隙水中的氮、磷含量加以監測并分析，間隙水中的氮、磷含量作為重要的水質指標影響著海參健康生長。郭偉強等(2018)研究表明，池塘沉積物間隙水水質可通過充氣、外力擾動等物理調控方式，對沉積物間隙水的理化因子顯著改善，并有效地修復池塘養殖生態系統。底泥有機碳含量是影響養殖池塘間隙水的因素之一。

本研究以海參養殖池塘作為研究對象，比較自然納潮池塘的傳統養殖技術和自主研發的新型養水機水質調控技術對池塘沉積物的影響，探索兩種水質調控方式對池塘沉積物的作用效果，以期為養水機對海參養殖池塘水質的改善提供一定數據基礎，為以后在實際生產中提供科學的理論依據。

一、材料與方法

1.試驗參池試驗選取大連市甘井子區西小磨子村兩種參池，分別為8號、11號。參池為標準矩形，長300米、寬100米，南北走向。池塘底質均為泥沙質，池塘用水均為渤海引進的海水，南北各有進排水閘門。兩只參池內海參規格、密度等條件相當，試驗期間統一管理。

8號池為養水機池塘，在參池最深處(南端)放置1臺功率為750瓦的養水機，每天21:00至次日9:00工作12小時。養水機主要由四部分組成，分別為進水組件、生物包、水動力裝置和養殖池塘專用噴頭。11號為自然池塘，無其他養殖裝置。

2.樣品采集樣品采集時間為2018年4月24日－5月24日，每隔10天進行1次采樣。

水樣采集：將間隙水采水器垂直向水下插入沉積物至預定深度，靜置等待采集裝置內充滿間隙水后，放入無菌水樣瓶中送回實驗室待測。測定前要先將水樣用處理過的0.45微米微孔濾膜過濾，然后進行氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、活性磷酸鹽含量的測定。

泥樣采集：使用鑄造采泥器進行采樣，底泥采樣上岸后，用無菌采樣袋密封冷藏，送回實驗室待測定。

3.樣品測定選擇各參池最深點(進水口)為試驗點，設置3個采樣重復。使用YSI多參數水質分析儀現場測定各池塘試驗點即時溫度、鹽度、溶氧。

水樣測定：營養鹽的測定過程均按照《國家海洋調查方法》(GB/T 12763.4－2007)進行操作，其中氨氮采用次溴酸鈉氧化法測定；亞硝酸鹽采用鋅－鎘還原法測定；硝酸鹽采用萘乙二胺分光光度法測定；活性磷酸鹽采用磷鉬藍分光光度法測定。

底泥有機質測定：參照《海洋監測規范》(GB/T 14914.1－2018)進行測定，每個樣品測3次，取平均值。

底泥耗氧率測定：參照雷衍之等(1992)方法略作修改進行測定。將底泥放入呼吸瓶中，測定前打開瓶口，用虹吸法將呼吸瓶中底泥上覆水盡量排出，再用虹吸法緩緩注入已充分曝氣并已知溶氧的底層上覆水(注水時切不可沖起底泥)，注滿后將瓶口密封。呼吸瓶中應無空氣泡，將呼吸瓶沉入池塘底層，隔兩小時測定上覆水溶氧與空白試驗溶氧，取樣前打開呼吸瓶瓶口，用微型攪拌器輕輕攪拌上覆水使之均勻，但不可攪起底泥。

二、結果

1.兩種水質調控方式下參池間隙水氨氮變化試驗結果顯示，養水機池塘氨氮含量變化趨于平穩但稍有下降，自然納潮池塘氨氮含量變化呈先下降、后上升趨勢。從兩種參池氨氮含量比較可知，自然池塘氨氮含量＞養水機池塘氨氮含量。

2.兩種水質調控方式下參池間隙水硝酸鹽變化試驗結果顯示，養水機池塘和自然池塘硝酸鹽含量變化趨勢一致，均呈先上升、后下降趨勢。在5月4日分別達到各自最高值，自然池塘0.151毫克/升，養水機池塘0.070毫克/升。從兩種參池硝酸鹽含量比較可知，自然池塘硝酸鹽含量＞養水機池塘硝酸鹽含量。

3.兩種水質調控方式下參池間隙水亞硝酸鹽變化試驗結果顯示，養水機池塘和自然池塘亞硝酸鹽含量變化趨勢一致，均呈先上升、后下降趨勢。在5月4日分別達到各自最高值(自然池塘0.031毫克/升、養水機池塘0.026毫克/升)。從兩種參池亞硝酸鹽含量比較可知，自然池塘亞硝酸鹽含量＞養水機池塘亞硝酸鹽含量。

4.兩種水質調控方式下參池間隙水磷酸鹽變化試驗結果顯示，養水機池塘和自然池塘活性磷酸鹽含量變化趨勢不同，但均呈波浪形。在5月4日分別達到各自最高值(自然池塘0.011毫克/升、養水機池塘0.008毫克/升)。從兩種參池磷酸鹽含量比較可知，自然池塘磷酸鹽含量＞養水機池塘磷酸鹽含量。

5.兩種水質調控方式下參池底泥有機碳含量變化試驗結果顯示，養水機池塘和自然池塘有機碳含量變化趨勢大致相同，均呈上升趨勢。在5月24日分別達到各自最高值(自然池塘1.890%、養水機池塘0.600%)。從兩種參池底泥有機質含量比較可知，自然池塘底泥有機質含量＞養水機池塘底泥有機質含量。

6.兩種水質調控方式下參池底泥耗氧率變化試驗結果顯示，養水機池塘和自然納潮池塘底泥耗氧率均呈現波浪形，養水機池塘底泥耗氧率周期變化呈下降趨勢，波動范圍較小，自然納潮池塘底泥耗氧率周期變化呈上升趨勢。在5月4日分別達到各自最低值，自然池塘為1.128毫克/(米2·天)，養水機池塘為1.024毫克/(米2·天)。從兩種參池底泥耗氧率比較可知，自然池塘底泥耗氧率＞養水機池塘底泥耗氧率。

三、討論

1.兩種水質調控方式下參池水質理化指標的比較海參賴以生存的空間環境是養殖池塘，池塘水質的好壞將直接影響海參的生存、生長和發育。對比兩種池塘表、底層溶氧可以發現，兩種池塘溶氧均高于《漁業水質標準》要求(5毫克/升)。由于5月氣溫較高，池塘水溫隨之升高，水體蒸發量大，導致池塘鹽度有所增加，而夏季溫度躍層及鹽度躍層的普遍存在正是導致池塘底部環境缺氧的重要原因(畢麗仙等，2017)。

2.兩種水質調控方式下參池間隙水營養鹽含量的變化營養鹽是養殖池塘海參生長過程中不可缺少的物質基礎。因此，池塘內營養鹽含量的變化可以反映養殖水體的水質情況。海水一類水體中無機磷含量小于0.015毫克/升。對比兩種池塘活性磷酸鹽含量(養水機池塘活性磷的含量變化范圍為0.002～0.007毫克/升，自然納潮池塘活性磷的含量變化范圍為0.004～0.013毫克/升)，可以發現兩只池塘磷酸鹽含量均符合一類水體標準。

亞硝酸鹽對無脊椎動物有毒，同時硝酸鹽也可以引起養殖池塘水體的富營養化。硝酸鹽和亞硝酸鹽是氨氮進一步氧化分解的產物，因此在氧化環境下間隙水的硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度較高。王文強等(2004)研究發現氨氮所占比例隨養殖時間的延長而增加。根據馬鴻媚(2001)的研究，越低濃度的氮對于養殖池塘水質越起到積極的作用，對比兩種參池的無機氮可以發現，養水機池塘的無機氮總體低于自然納潮池塘，用養水機調控優于自然納潮調控方式，在一定程度上對氮的調控頗有成效，降低了海參發病的概率。

3.兩種水質調控方式下參池底泥有機碳含量的變化本試驗研究中，自然池塘的底泥有機碳含量變化范圍為0.340%～1.890%，養水機池塘的底泥有機碳含量變化范圍為0.150%～0.600%，低于養魚池塘及魚蝦混養池塘(Banerjea等，1994；王巖等，1999)，這可能與海參的食性有關，海參可將沉積物作為營養源再次利用，從而降低池塘底泥有機碳的含量。

從整體而言，養水機池塘底泥有機碳含量低于自然納潮池塘(在水溫較高時底泥有機碳含量達到最大值)，筆者認為可能是溫度升高，微生物等分解功能加強，加快了池塘底泥有機碳的輸出。

4.兩種水質調控方式下參池底泥耗氧率變化海參活動是造成參池底泥耗氧率較低的原因之一。本試驗在春季水產養殖動物生長期，海參生長較快，活動頻繁，兩種參池的底泥耗氧率分別達到了各自的低谷期，底泥中的有機質含量也達到了最低值。此外，本研究中兩種參池的底泥耗氧率與底泥有機質含量呈正相關，沉積在底泥內的有機物是底泥耗氧的根源，底泥好氧率的高低也反映底泥有機碳含量的變化。同時本試驗各時期底泥耗氧率的值表現為自然池塘＞養水機池塘，這是由于養水機在工作過程中提高了水體間的交換，提供了充足的氧氣。同時底泥耗氧率的大小與池塘底質中微生物的活性有關(陳如海等，2010)，在高溫時期池塘底部的水溫較高，底質中微生物的活性大幅度提升，底泥耗氧率也隨之增大。