不同養殖品種在池塘養殖過程中水質變化分析

楊 帆

（新疆維吾爾自治區水產科學研究所，新疆維吾爾自治區 烏魯木齊 830000）

池塘養殖由于養殖密度高需要投喂大量飼料，由此產生的大量殘餌和排泄物，對水體產生較大的影響，高密度養殖使底泥和水體的營養鹽和耗氧量升高，水體透明度下降。因此，對養殖環境的科學評估顯得尤為重要。松浦鏡鯉是通過多性狀復合群體選育結合微衛星和電子標記技術對德國鏡鯉個體進行選育而成功選育出的品種，具有成活率高、生長速度快、抗病能力強等優點，屬于底棲雜食性魚類，常拱泥攝食[1-3]；草魚是典型的草食性魚類，具有適應性強、肉質肥嫩鮮美、飼料來源廣、養殖成本低等特點，喜居于水的中下層[4-5]。本文通過定期采集池塘的水質樣品，對其中氨氮、亞硝酸鹽、總磷等水質因子濃度測定比對，探究這兩種魚類在養殖過程水質的變化情況。

VIKOR 方法[6-7]是一種基于理想點解的多屬性決策方法，該方法的主要思想是首選確定理想解和負理想解該算法，通過最大化群體效益和最小化個體損失，是一種折中的排序方法。漁業水質評價時可參考的標準值指標較少，而VIKOR 方法不需要參考指標的標準值，因此采用該方法對這兩種不同養殖品種的池塘水質進行比較。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗地點設在新疆維吾爾自治區水生野生動物救護中心，養殖池塘水源水為地下水，池塘周圍無污染。選取兩口露天池塘為對照試驗池，分別主養松浦鏡鯉魚苗和草魚魚苗，兩種魚苗規格基本一致，約3 cm/尾，每口池塘放養8 000尾。兩口池塘面積均為0.667 hm2，池塘在中央安裝了1 臺葉輪式增氧機。養殖期間，根據養殖生產的需要加注新水，養殖過程不排水。研究人員于2021 年8 月22 日—9 月22 日進行池塘水質監測，具體時間為每周12 時左右，分別采集對應池塘水下50 cm的表層水樣。

1.2 水質理化分析方法

氨氮用納氏試劑比色法測定（HJ 535—2009），亞硝酸鹽氮（NO2-）用重氮偶合分光光度法測定（GB/T 5750.5—2006），硝酸鹽氮（NO3-）用麝香草酚分光光度法測定（GB/T 5750.5—2006），總磷用鉬酸銨分光光度法測定（GB 11893—1989），高錳酸鹽指數（CODMn）用酸性高錳酸鉀滴定法測定（GB 11892—1989），總硬度用原子吸收分光光度計測定（GB 11905—1989），pH 用玻璃電極法測定（GB 6920—1986）。主要儀器有酸度計（上海大普PHS-3C），紫外可見分光光度計（北京普析通用TU-1810），原子吸收分光光度計（日本島津AA-6300）。

1.3 分析方法

水質變化特征用Excel分析。

水質比較用VIKOR算法進行分析[7]。

設X={x1,x2,……,xm}是m個池塘集合，Y={y1,y2,……,yn}是n個評價指標集合，假定池塘xi在評價指標yj的指標值是aij，從而構建決策矩陣A=(aij)m×n。

（1）基于VIKOR 方法的決策矩陣規范化處理效益型指標：

成本性指標：

（2）確定理想型和負理想型

（3）確定理想型和負理想型的距離比值

（4）計算綜合排序指標

按照Qi分別從小到大排序，排在前面的比排在后面的更優，在VIKOR方法中，ν一般取0.5，即均衡折中以使群體效益最大化和個別遺憾值最小化。

2 結果與討論

2.1 不同養殖品種池塘水質變化特征

從圖1可以看出，松浦鏡鯉和草魚池塘水體的pH變化較為平穩，范圍分別為8.10～8.25 和8.05～8.57。松浦鏡鯉池塘水體的pH 中呈先下降后升高的趨勢，而草魚池塘在整個養殖過程中水體的pH呈上升趨勢。

圖1 松浦鏡鯉和草魚池塘水體的pH變化Fig.1 The variation of pH in Songpu Mirror carp and grass carp ponds water

氨氮是指水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4+）形式存在的氮，可導致水富營養化現象產生，是水體中的主要耗氧污染物，對魚類及某些水生生物有毒害。養殖水體中的氨氮主要源于飼料殘餌、養殖生物排泄物、池塘生物殘骸分解后產生的以氨氮形式存在的氮。從圖2 可以看出，松浦鏡鯉和草魚池塘氨氮的變化范圍分別為0.251～0.672 mg/L 和0.121～0.230 mg/L。在觀察期間，松浦鏡鯉池塘水體中的氨氮波動較大，且高于草魚池塘，在8 月30 日處于最高值，兩個池塘均未超過《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）Ⅲ類水質的標準限值[8]（1.0 mg/L）。

圖2 不同養殖品種池塘水體氨氮的變化Fig.2 The variation of ammonia nitrogen in ponds water

水中存在亞硝酸鹽時表明有機物的分解過程還在繼續進行，如亞硝酸鹽的含量太高，即說明水中有機物的無機化過程進行的相當強烈，表示污染的危險性仍然存在。圖3 表明松浦鏡鯉和草魚池塘亞硝酸鹽氮的變化范圍分別為0.021～0.050 mg/L和0.007～0.010 mg/L。松浦鏡鯉池塘水體中的亞硝酸鹽氮在8 月30 日處于最低值，與水體中氨氮的變化相反。

圖3 不同養殖品種池塘水體亞硝酸鹽的變化Fig.3 The variation of NO2-in ponds water

硝酸鹽是含氮有機物氧化分解的最終產物。水中的氮以硝酸鹽形態存在，屬低毒性或無毒性。從圖4可以看出，松浦鏡鯉池塘水體的硝酸鹽含量大值在0.67～2.12 mg/L；草魚池塘水體的硝酸鹽含量較低，基本在1 mg/L 以下，變化范圍為0.14～0.85 mg/L。

圖4 不同養殖品種池塘水體硝酸鹽的變化Fig.4 The variation of NO3-in ponds water

水體總磷的濃度與水體富營養化程度有著密切的關系，濃度過低會限制浮游植物的生長，濃度過高會導致水體富營養化，并使浮游植物種類組成發生變化，優勢種明顯減少。圖5說明研究期間內，兩口池塘總磷的變化范圍分別為0.28～0.63 mg/L 和0.26～0.57 mg/L，均出現超過《地表水環境質量標準》Ⅲ類水質標準限值（0.2 mg/L）的現象。這主要是由于氣溫偏高，殘余餌料、肥料和各種養殖生物的排泄物及殘骸等在分解過程中，增加了水體中總磷的含量。此外，殘餌、各類代謝物等的非溶解部分會沉積池底，增加底質耗氧量，降低底質的氧化還原能力，最終導致底棲生物的組成與數量發生改變。

圖5 不同養殖品種池塘水體總磷的變化Fig.5 The variation of total phosphorus in ponds water

水硬度是表示水質的一個重要指標，水的硬度即水中鈣、鎂的總量，為確定用水質量和水處理提供依據。從圖6 中可以看出，兩個池塘的水質均屬于適度硬水。松浦鏡鯉池塘水體的硬度變化不大，略有增長，變化范圍130～159 mg/L；而草魚池塘水體的硬度增長較為明顯，變化范圍88～147 mg/L。

圖6 不同養殖品種池塘水體總硬度的變化Fig.6 The variation of total hardness in ponds water

CODMn高意味著水中含有大量還原性物質，其中主要是有機污染物，這些有機物在水體中分解時要消耗大量溶解氧，從而破壞水體中氧的平衡，使水質惡化。水體缺氧會造成魚類及其他水生生物死亡。因此，對池塘水體的有機物進行監測顯的尤為重要。圖7 說明研究期間，松浦鏡鯉池塘水體的CODMn為3.4～5.6 mg/L，未超過標準限值；而草魚池塘水體的CODMn在8 月30 日和9 月6 日均出現超過《地表水環境質量標準》Ⅲ類水質標準限值（6 mg/L）的現象，變化范圍為5.2～10.2 mg/L。

圖7 不同養殖品種池塘水體總硬度的變化Fig 7 The variation of CODMn in ponds water

2.2 用VIKOR法對不同養殖品種池塘水質進行比較

選取兩口池塘的6 個指標的監測數據進行比較分析，6個指標均為成本性指標，見表1。

表1 不同養殖品種池塘監測數據（單位：mg/L）Tab.1 The data of water quality of different breeding species ponds

按照公式（2）對表一數據進行構造決策矩陣：

按照公式（3）和公式（4）確定理想型和負理想型：

r+={0.92 0.97 0.96 0.97 0.78 0.83}

r-={0.40 0.24 0.26 0.61 0.63 0.56}

利用變異系數法確定指標權重：

wj={0.20 0.30 0.28 0.07 0.05 0.10}

按照公式（5）和公式（6）計算群體效用值Mi和個別遺憾值Ni：

Mi={0.90 0.10}，Ni={0.30 0.10}

按照公式（7）計算綜合排序指標：

Q={1.0 0}

由計算結果可知，根據VIKOR方法得出的草魚池塘水質優于松浦鏡鯉池塘。

3 結論

在整個養殖過程中，松浦鏡鯉池塘和草魚池塘水質變化規律基本相似，通過VIKOR 算法比較得知，草魚池塘水質優于松浦鏡鯉池塘。