基于菌藻協(xié)同原理的充氣刮泥改底肥水技術(shù)

[ ]

收稿日期：2023-04-28

作者簡(jiǎn)介：陳暢（1966—），男，重慶合川人，本科，水產(chǎn)高級(jí)工程師，主要從事漁業(yè)技術(shù)推廣和水產(chǎn)健康養(yǎng)殖服務(wù)。E-mail：2658083836@qq.com。

陳暢，楊冬莉，盧生華，等.基于菌藻協(xié)同原理的充氣刮泥改底肥水技術(shù)[J].南方農(nóng)業(yè)，2023，17（21）：7-11.

摘 要 養(yǎng)殖池塘淤泥過厚危害養(yǎng)殖生產(chǎn)，而生物改底和化學(xué)改底都只是作用于池水和淤泥表面，沒有深入到淤泥內(nèi)部，難以“刮骨療毒”。為解決現(xiàn)有改底措施面臨的難題，重慶市水產(chǎn)技術(shù)推廣總站聯(lián)合重慶鑫鄉(xiāng)科技有限公司，試制出移動(dòng)充氣刮泥鏈，研發(fā)出基于菌藻協(xié)同原理的充氣刮泥改底肥水技術(shù)。該充氣刮泥技術(shù)能夠形成池塘內(nèi)部生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，減少養(yǎng)殖生產(chǎn)有毒有害物質(zhì)，改善水生動(dòng)植物生長(zhǎng)環(huán)境，減少養(yǎng)殖成本，增加經(jīng)濟(jì)效益，為養(yǎng)殖池塘淤泥原位治理提供了新的思路和技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞 池塘淤泥；菌藻協(xié)同；充氣刮泥；改底；重慶

中圖分類號(hào)：S964.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.21.002

養(yǎng)殖池塘淤泥嚴(yán)重影響池塘生態(tài)環(huán)境和養(yǎng)殖水生動(dòng)物健康，也給周邊水域環(huán)境造成一定的污染和危害。由于池塘淤泥平常看不見、隨著大雨暴雨排放時(shí)也看不見的隱蔽性，使得淤泥治理沒有引起政府和社會(huì)高度重視，現(xiàn)有治理措施存在較多的問題和不足。本文分析養(yǎng)殖池塘淤泥資源化減量化的可行性，介紹充氣刮泥鏈的使用方法，闡述改底肥水基本原理和注意事項(xiàng)。

1" 養(yǎng)殖池塘淤泥過厚的產(chǎn)生及危害

1.1" 淤泥的形成及主要特性

淤泥是在靜水或者緩慢的流水環(huán)境中沉積、經(jīng)生物化學(xué)作用形成、天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或者等于1.5的黏性土。淤泥具有不同于一般土的特性，其含水率一般大于 40%，并且富含有機(jī)質(zhì)。淤泥中的有機(jī)質(zhì)主要包括新鮮及分解不充分的動(dòng)植物殘?bào)w、腐殖物質(zhì)及生物殘?bào)w的分解物和由微生物再合成的產(chǎn)物等腐殖質(zhì)。

1.2" 養(yǎng)殖池塘淤泥主要來源于飼料

養(yǎng)殖池塘由于水生動(dòng)物糞便、死亡生物體和消毒、肥水、改底等投入品不斷累積，與池底表面浸潤(rùn)土壤和伴隨雨水沖刷進(jìn)入的泥沙等混合在一起，在池底形成一定厚度的淤泥。由于草魚干物質(zhì)占鮮重22.6%～27.5%[1]，排糞量占餌料20%左右[2]，假設(shè)養(yǎng)殖草魚餌料系數(shù)為1.5，在年平均667 m2產(chǎn)量1 000 kg的投餌養(yǎng)殖草魚池塘中，每年大約有200 kg餌料成為糞便淤泥。

1.3" 養(yǎng)殖池塘淤泥過厚危害養(yǎng)殖生產(chǎn)

1.3.1" 淤泥過厚壓縮養(yǎng)殖空間

一般養(yǎng)殖池塘淤泥以15～20 cm厚度為宜，也就是投餌養(yǎng)殖1年增加的厚度，過厚則不利于水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)。淤泥的長(zhǎng)期累積會(huì)使得池塘水深越來越淺，養(yǎng)殖空間越來越小，最終失去養(yǎng)殖功能（見圖1）。池水變淺導(dǎo)致池塘水溫變化增大，餌料生物產(chǎn)量降低，養(yǎng)殖水域環(huán)境不穩(wěn)定、變化大。

1.3.2" 淤泥過厚產(chǎn)生有毒物質(zhì)

淤泥過厚容易產(chǎn)生非離子氨，氨在硝化過程中生成亞硝酸鹽。淤泥中的硫酸鹽還原菌還原硫酸鹽，以及由異氧菌分解硫化物產(chǎn)生硫化氫。非離子氨、亞硝酸鹽、硫化氫是魚類生存、生長(zhǎng)過程中的劇毒物質(zhì)，濃度低時(shí)使魚類處于不安定狀態(tài)，食欲和抗病力下降，生長(zhǎng)速度降低，濃度高時(shí)直接導(dǎo)致中毒死亡。如夏秋交替之時(shí)遇氣溫陡變，淤泥中產(chǎn)生的有毒物質(zhì)對(duì)流到上層水中，往往造成大面積的死魚后果。

1.3.3" 淤泥過厚引起暴發(fā)病害

淤泥是水生動(dòng)植物致病菌和寄生蟲的溫床。淤泥過厚時(shí)致病菌和寄生蟲大量繁殖，引起養(yǎng)殖水生動(dòng)物暴發(fā)性死亡。有的寄生蟲如“顎口線蟲”等寄生在養(yǎng)殖水生動(dòng)物身上，如果烹調(diào)時(shí)高溫加熱時(shí)間不夠而沒有全部殺死，甚至?xí)谌梭w寄生，危害人民群眾生命健康。

1.3.4" 淤泥過厚造成倒藻缺氧

淤泥過厚易使某種藻類成為優(yōu)勢(shì)種群進(jìn)而形成水華或者發(fā)生倒藻。淤泥中的有機(jī)物氧化分解消耗大量溶氧，導(dǎo)致養(yǎng)殖池塘淤泥、底層水長(zhǎng)期處于缺氧狀態(tài)，在黎明前尤為突出。遇到連綿陰雨、氣溫陡變或者氣壓偏低等特殊氣候條件時(shí)，容易致使養(yǎng)殖水生動(dòng)物嚴(yán)重缺氧甚至泛塘死亡。

1.3.5" 淤泥過厚降低養(yǎng)殖產(chǎn)量

淤泥過厚導(dǎo)致的水體缺氧、有毒物質(zhì)和病毒增加、有害細(xì)菌和寄生蟲大量繁殖，以及藻類過度繁殖產(chǎn)生大量藻毒素等，使得養(yǎng)殖水域環(huán)境惡化，致使養(yǎng)殖水生動(dòng)物長(zhǎng)期處于亞健康狀態(tài)，抵抗力降低，容易感染病害，生長(zhǎng)速度減緩，養(yǎng)殖產(chǎn)量降低。

1.3.6" 淤泥過厚降低品質(zhì)效益

淤泥過厚產(chǎn)生的有毒物質(zhì)不斷向水中擴(kuò)散，出現(xiàn)臭雞蛋氣味、硫磺氣味等，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)惡臭。這種水體飼養(yǎng)出的水產(chǎn)品輕者體表黏液很少，鱗片粗糙易脫落，運(yùn)輸后易死亡，重者變形彎曲，有的甚至出現(xiàn)煤油等異味。此外，淤泥過厚會(huì)增加調(diào)水改底藥物、增氧電力等生產(chǎn)支出600～800元/667 m2。

2" 養(yǎng)殖池塘淤泥治理中的問題和不足

2.1" 養(yǎng)殖池塘淤泥治理主要方法

依據(jù)養(yǎng)殖淤泥是否離開養(yǎng)殖池塘，可以將淤泥治理方法劃分為清淤和改底兩種。清淤就是將淤泥搬運(yùn)離開養(yǎng)殖池塘，也稱淤泥外運(yùn)。改底的方法有機(jī)械翻動(dòng)、施用微生態(tài)制劑、投放過氧化物、養(yǎng)殖與種植輪作、暴曬、冰凍等，也稱原位治理。

2.2" 養(yǎng)殖池塘淤泥治理工作問題及其原因

2.2.1" 政府和主管部門重視不夠

養(yǎng)殖尾水的污染由于日常看得見、排放擋不住（伴隨著暴雨洪水排放）等原因而受到廣泛關(guān)注，而淤泥由于日常看不見、排放也看不見（伴隨著尾水或者暴雨洪水排放）等原因，沒有引起應(yīng)有重視，多數(shù)地方把水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)污染治理狹隘地等同于尾水治理，沒有把淤泥治理與尾水治理一并考慮，“重水輕淤”現(xiàn)象十分普遍。

2.2.2" 養(yǎng)殖業(yè)主存在認(rèn)識(shí)誤區(qū)

發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖水生動(dòng)物出現(xiàn)異常，絕大多數(shù)養(yǎng)殖業(yè)主將誘因完全歸結(jié)到養(yǎng)殖用水上面，忽略了某些養(yǎng)殖用水問題的實(shí)質(zhì)是淤泥問題，或者是由淤泥引起的養(yǎng)殖用水問題，因而采取的措施多數(shù)是調(diào)水、增氧，對(duì)淤泥的改造不夠及時(shí)到位。

2.3" 養(yǎng)殖池塘淤泥治理技術(shù)問題和不足

2.3.1" 市售改底產(chǎn)品技術(shù)共性問題

不論是生物改底還是化學(xué)改底，投入品都是作用于池水和淤泥表面，沒有深入到淤泥內(nèi)部，多數(shù)是做表面功夫，改到的是“底表”，難以“刮骨療毒”。兩種改底都向池塘投入了一定的物質(zhì)，這些物質(zhì)除轉(zhuǎn)變?yōu)樗a(chǎn)品和氣化到空氣中外，溶解到池水中及沉積為淤泥的，都加大了尾水、淤泥治理壓力。

2.3.2" 市售改底產(chǎn)品技術(shù)性問題

生物改底受溫度、池塘環(huán)境等影響較大，如果池塘環(huán)境惡劣，生物改底產(chǎn)品特別是好氧微生物菌劑也難以發(fā)揮很好作用，而且多次使用后效果會(huì)逐漸減弱。化學(xué)改底的作用發(fā)生在淤泥表面，相當(dāng)于對(duì)皮膚上的膿瘡噴灑酒精等消炎藥物，難以深入淤泥內(nèi)部發(fā)揮作用。此外，“是藥三分毒”，改底藥物同時(shí)也大概率殺滅了有益菌和微生物等。

2.3.3" 清淤（淤泥外運(yùn)）的不足

無(wú)論是機(jī)械清淤還是人工清淤，其成本都很高，機(jī)械清淤和淤泥外運(yùn)受池塘邊道路限制很多。集中清除的淤泥無(wú)處存放或者需要支付存放費(fèi)用。清塘出來的淤泥，絕大多數(shù)沒有實(shí)現(xiàn)循環(huán)回收利用，大部分隨意堆放在池塘周邊或者附近農(nóng)田土壤中，造成二次環(huán)境污染。有的成片養(yǎng)殖場(chǎng)集中堆放的淤泥，甚至堆滿了排洪溝。

2.3.4" 輪作改底的不足

這是一種養(yǎng)殖兩三年后不再養(yǎng)殖水生動(dòng)物，而改種糧食/蔬菜，或者種植宿根黑麥等魚用飼草的一種生產(chǎn)方式。這種方式的不足是難以將池水完全排除，植物容易受水澇影響，種植收入低，而且種植生產(chǎn)后底部枝丫等廢棄物較多，使得后續(xù)養(yǎng)殖生產(chǎn)拉網(wǎng)等操作不便。

3" 養(yǎng)殖池塘淤泥資源化減量化分析

3.1" 禁止超標(biāo)排放物質(zhì)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖的利弊

容易超標(biāo)的養(yǎng)殖尾水污染指標(biāo)主要是氨氮、總氮、總磷和化學(xué)需氧量（COD），其中硝酸鹽（NO3-）、總磷、離子氨（NH4+）和化學(xué)需氧量對(duì)魚類沒有毒害，并且硝酸鹽、磷等還能促進(jìn)藻類等水生植物生長(zhǎng)；非離子氨（NH3）和亞硝酸鹽（NO2-）對(duì)魚類有毒害，但在溶氧充足情況下，氨氮會(huì)轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽再轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，所以只要有足夠的溶氧，池塘中的氨氮、亞硝酸鹽一般不會(huì)造成危害。

3.2" 池塘中氮磷不能有效利用的原因之一是所處位置不同

通過投喂飼料而進(jìn)入池塘中的氮和磷，除去轉(zhuǎn)化成水產(chǎn)品的部分外，其余部分在池塘中的存在位置是不一樣的，80%以上的氮溶于水中，只有不到20%的氮在淤泥中，而磷則相反，約70%～80%的磷是吸附在淤泥中的。由于養(yǎng)殖場(chǎng)經(jīng)常用生石灰消毒，因此多數(shù)磷是以磷酸鈣鹽形式沉淀在淤泥中或者懸浮于下層水中。氮與磷不在同一位置，導(dǎo)致協(xié)同作用被生物利用的機(jī)會(huì)不大。

3.3" 攪拌淤泥和增加溶氧可以實(shí)現(xiàn)淤泥資源化利用

在養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中攪動(dòng)淤泥，就像農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的耕田一樣，能夠?qū)⒂倌嗬锩娴牧椎葼I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放到水體中，同時(shí)也將硫化氫、甲烷等有害氣體、寄生蟲卵等釋放到水體中。在攪動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行增氧，能夠直接將有害物質(zhì)氧化。淤泥中的磷釋放到水體中，在溶氧充足條件下，與氮等其他營(yíng)養(yǎng)元素協(xié)同作用，促進(jìn)藻類等水生植物生長(zhǎng)，藻類等水生植物光合作用產(chǎn)生氧氣，進(jìn)一步改善池塘生態(tài)環(huán)境。

3.4" 攪拌淤泥和增加溶氧能夠減少淤泥體積

蘇健等試驗(yàn)表明，養(yǎng)殖池塘淤泥中可溶化部分體積為80%，不溶化部分體積占比為20%，不溶化部分為粒徑很細(xì)小、光滑的砂粒，約占淤泥總重量的23.8%。用750 W漩渦式風(fēng)機(jī)對(duì)1 440 m2、最大水深1.5 m的池塘充氣，每天充氣8 h，共充氣60 d，觀測(cè)表明，試驗(yàn)前31個(gè)點(diǎn)淤泥平均深度29.3 cm，試驗(yàn)后平均深度21.4 cm，減少7.9 cm，淤泥去除率為27%[3]。

4" 充氣刮泥技術(shù)破解淤泥治理難題

為解決現(xiàn)有改底措施面臨的難題，重慶市水產(chǎn)技術(shù)推廣總站聯(lián)合重慶鑫鄉(xiāng)科技有限公司，歷經(jīng)3年調(diào)研和實(shí)驗(yàn)，試制出移動(dòng)充氣刮泥鏈（見圖2），研發(fā)出充氣刮泥改底肥水技術(shù)，為養(yǎng)殖池塘淤泥原位治理提供了新的思路和技術(shù)措施。

4.1" 充氣刮泥鏈構(gòu)造和操作

充氣刮泥鏈?zhǔn)且环N養(yǎng)殖池塘淤泥充氣攪動(dòng)設(shè)備，主要由高壓風(fēng)機(jī)、刮泥鏈、曝氣管等組成。操作時(shí)拖動(dòng)拉鏈繩和曝氣管，使得底部淤泥被攪動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)高壓風(fēng)機(jī)將空氣壓入曝氣管排出，曝氣管排出的高壓空氣對(duì)淤泥和水體增氧，將淤泥層中的有機(jī)物質(zhì)、磷酸鹽等吹浮到池水中，增加水體的肥力，將淤泥中的硫化氫、甲烷等有害氣體吹離淤泥和水體，改善池塘養(yǎng)殖環(huán)境（見圖3）。

4.2" 充氣刮泥改底肥水原理

充氣刮泥改底肥水的原理是菌藻協(xié)同，又稱菌藻共生、菌藻互助，是目前污水、污泥處理方面最前沿最熱門的技術(shù)之一。結(jié)合我們的應(yīng)用，其相互作用機(jī)理為：有機(jī)物顆粒沖到水面后，與藻類混合，此時(shí)藻類產(chǎn)生的氧有助于有機(jī)物顆粒上的微生物加快繁殖，進(jìn)一步分解有機(jī)物，分解有機(jī)物和從污泥中釋放出來的磷，能為藻類繁殖提供豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)藻類的繁殖。藻越長(zhǎng)越好，菌也越長(zhǎng)越好，藻菌共生共存，相互促進(jìn)，加速有機(jī)物的分解、吸收、轉(zhuǎn)化，同時(shí)又很好地抑制菌毒素、藻毒素（見圖4）。

4.3" 充氣刮泥鏈?zhǔn)褂眯Ч?/p>

4.3.1" 形成池塘內(nèi)部生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)

充氣刮泥釋放出淤泥中的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，消除硫化氫、甲烷等有害氣體，破壞掉致病菌、寄生蟲卵和幼體的生長(zhǎng)環(huán)境。淤泥中釋放出的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與池水中的其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一起，在溶氧、光照充足條件下，生長(zhǎng)成為浮游植物，浮游植物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，通過光合作用釋放氧氣，浮游動(dòng)物吃食浮游植物，鰱鳙等吃食浮游動(dòng)植物，人類捕食鰱鳙等水生動(dòng)植物。

4.3.2" 減少養(yǎng)殖生產(chǎn)有毒有害物質(zhì)

充氣刮泥打破了淤泥的封閉狀態(tài)，將長(zhǎng)期淤積在淤泥中的硫化氫、甲烷等有害氣體釋放到空氣中，使得亞硝酸鹽等有毒物質(zhì)脫離厭氧環(huán)境并被氧化。淤泥和池水中的氮磷等被藻類等水生植物吸收后，大幅度降低排放尾水中的氮磷等，有的甚至可以做到不排放尾水。

4.3.3" 改善水生動(dòng)植物生長(zhǎng)環(huán)境

充氣刮泥兩三次后，由于藻類等水生植物大量繁殖，池水就能夠達(dá)到肥活嫩爽的標(biāo)準(zhǔn)。由于淤泥中的菌、蟲卵等在未完成孵育或者休眠時(shí)就被破壞掉生長(zhǎng)歷程，會(huì)導(dǎo)致其死亡或者被其他動(dòng)物吞食，使得池塘中致病生物大量減少，水生動(dòng)物病害基本上不再發(fā)生，以往養(yǎng)殖場(chǎng)常見的水面起油膜、冒氣泡和塘邊零星死魚也不再發(fā)生，白鶴吃魚也極少出現(xiàn)。

4.3.4" 減少養(yǎng)殖成本，提高經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)常充氣刮泥后，由于水質(zhì)長(zhǎng)期保持肥活嫩爽狀態(tài)，基本上不再需要使用改底藥物和調(diào)水劑。由于沒有病害，養(yǎng)殖場(chǎng)也基本上不再使用消毒殺菌和治病藥物。因?yàn)椴蝗毖酰鲅跤秒娨泊蠓葴p少。此外，鰱鳙的產(chǎn)量也比以往翻倍，同時(shí)吃食性養(yǎng)殖水生動(dòng)物生長(zhǎng)速度加快。出塘水產(chǎn)品體表黏液豐富，抗應(yīng)激能力強(qiáng)，耐長(zhǎng)途運(yùn)輸，品質(zhì)更優(yōu)，售價(jià)更高。

4.4" 使用充氣刮泥鏈注意事項(xiàng)

1）適用于水深3 m以內(nèi)的池塘。

2）使用時(shí)間以晴天上午為宜，陰雨天禁用。

3）第一二次使用前宜全池潑灑抗應(yīng)激產(chǎn)品和有機(jī)酸等解毒劑，淤泥較厚的在使用后10 min內(nèi)再次潑灑解毒劑。為確保養(yǎng)殖水產(chǎn)品安全，每次宜拖刮一半面積。

4）拖刮速度宜慢不宜快，不快過操作者散步的速度，拖刮時(shí)宜一拉一松，以便刮泥鏈落入淤泥中。

5）拖刮后啟動(dòng)水車、葉輪、微孔曝氣等設(shè)備增氧，則效果更佳。

6）使用頻率為每10 d左右1次，養(yǎng)殖密度越大、淤泥越厚則間隔時(shí)間越短。

7）產(chǎn)品使用后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行清潔、消毒，消毒方法為聚維酮碘浸泡30 min，不推薦使用臭氧、二氧化氯等強(qiáng)氧化劑消毒。

5" 結(jié)語(yǔ)

養(yǎng)殖池水、淤泥中的氮磷等超標(biāo)排放會(huì)對(duì)水環(huán)境造成不利影響，不排放則會(huì)惡化養(yǎng)殖環(huán)境，所以應(yīng)當(dāng)減少投入物質(zhì)和排放物質(zhì)，實(shí)行循環(huán)利用、原位治理是解決養(yǎng)殖尾水、淤泥污染問題的有效辦法。不向池塘投入生物制劑、化學(xué)藥品等，就不會(huì)增加池塘負(fù)荷和生產(chǎn)成本，這是養(yǎng)殖池塘尾水、淤泥治理必須考慮的重要因素。

使用充氣刮泥鏈改底肥水一段時(shí)間后，由于氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量減少，其中某些種類的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可能已經(jīng)缺失。按照水桶短板效應(yīng)理論，這時(shí)要想通過浮游植物等提取池水、淤泥中的富余營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（“長(zhǎng)板”），就需要補(bǔ)充缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（“短板”），技術(shù)措施是采取類似測(cè)土配方施肥的辦法，通過測(cè)水配方，定量投入缺少的短板營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以保持營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比例適合浮游植物等生長(zhǎng)發(fā)育需要。

通過充氣刮泥釋放淤泥中的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、消除硫化氫等有害氣體、殺滅致病菌、寄生蟲卵和幼體等，通過增加濾食性魚類養(yǎng)殖密度防止浮游動(dòng)植物過度繁殖以調(diào)控水質(zhì)，養(yǎng)殖池塘淤泥完全能夠?qū)崿F(xiàn)原位治理，富營(yíng)養(yǎng)化的物質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)利用。

參考文獻(xiàn)：

[1]" 陳擁軍，鄒滔，林仕梅，等.草魚體組成的數(shù)學(xué)描述[J].水產(chǎn)學(xué)報(bào)，2016，40（4）：566-576.

[2]" 謝小軍，孫儒泳.南方鲇的排糞量及消化率同日糧水平、體重和溫度的關(guān)系[J].海洋與湖沼，1993（6）：627-633.

[3]" 蘇建，朱長(zhǎng)春，羅永忠.池塘水環(huán)境原位修復(fù)技術(shù)[J].重慶水產(chǎn)，2020（4）：34-36.

（責(zé)任編輯：丁志祥）