漏斗形池塘水質(zhì)生態(tài)凈化效果研究

張 莉， 張超峰， 郭江濤， 史楠冰＊

（鄭州市水產(chǎn)技術(shù)推廣站， 鄭州 450007）

2022年中國淡水養(yǎng)殖產(chǎn)量已達(dá)到3303.05萬t，70%以上淡水產(chǎn)品采用池塘養(yǎng)殖模式[1]。 耿瑞等[2]通過對10個(gè)地區(qū)淡水池塘養(yǎng)殖調(diào)查發(fā)現(xiàn)， 飼料投入占水產(chǎn)養(yǎng)殖總投入的40%～60%。 傳統(tǒng)池塘投入大量人工配合飼料是池塘水體氮磷的主要輸入源， 未被利用的殘餌等有機(jī)質(zhì)無法移出， 被底泥中微生物分解利用產(chǎn)生氮磷等營養(yǎng)鹽和有害物質(zhì)， 大量積累的營養(yǎng)鹽引起富營養(yǎng)化等水質(zhì)惡化問題[3,4]。 養(yǎng)殖過程中有些養(yǎng)殖戶為降低成本盲目投入大量水體調(diào)節(jié)劑、消毒劑、抗生素等不僅直接影響水產(chǎn)品品質(zhì)，未經(jīng)處理的養(yǎng)殖廢水直接排放污染國家水資源[5]。歐陽佚亭等[6]對24種淡水魚類的灰水足跡分析模擬預(yù)測，2020年中國淡水魚類的灰水足跡將跡將達(dá)到到2.85×1010～4.79×1010，已成為主要的農(nóng)業(yè)污染源。 池塘大量有機(jī)污染物，不僅會耗費(fèi)大批溶解氧，大量累積會造成養(yǎng)殖水產(chǎn)生物餌料系數(shù)顯著下降， 繁殖能力受到嚴(yán)重抑制[7]。

2020年全國水產(chǎn)技術(shù)推廣總站開始實(shí)施水產(chǎn)綠色健康養(yǎng)殖技術(shù)推廣“五大行動”。 為推進(jìn)漁業(yè)向生態(tài)發(fā)展轉(zhuǎn)型，2018年鄭州市水產(chǎn)技術(shù)推廣站創(chuàng)新設(shè)計(jì)了漏斗形池塘生態(tài)循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)， 經(jīng)試驗(yàn)和推廣后，應(yīng)用效果良好。 漏斗形池塘改變了傳統(tǒng)池塘形狀結(jié)構(gòu)，較好解決了池塘殘餌糞污排放，凈化了池塘環(huán)境，利用漏斗形池底便于收集殘餌糞污，然后排出池塘，相當(dāng)于為養(yǎng)殖魚類建立了一個(gè)抽水馬桶。2021年該養(yǎng)殖模式遴選為農(nóng)業(yè)農(nóng)村部健康養(yǎng)殖類農(nóng)業(yè)主推技術(shù)。 為不斷優(yōu)化改進(jìn)該模式生態(tài)功能，對漏斗形池塘開展不同方向研究將更有利于生產(chǎn)應(yīng)用和示范推廣。

1 材料與方法

1.1 材料

模擬系統(tǒng)漏斗形池塘上部面積0.5 m2，高0.4 m。鯽魚平均規(guī)格26.67 g/尾，在漏斗形池塘中投放鯽魚54尾。

1.2 基礎(chǔ)條件

選用底部斜坡與水平夾角30°的漏斗形池塘系統(tǒng)模型進(jìn)行養(yǎng)殖水質(zhì)生態(tài)凈化試驗(yàn)， 池內(nèi)放鯽魚54尾，平均規(guī)格26.67 g/尾，共重1440 g。 模擬池塘凈水系統(tǒng)按照“四池三壩”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，用PVC管和50 W水泵連接長100 cm、寬60 cm、深80 cm的PVC桶，桶內(nèi)放置生物刷、生化棉、活性碳等過濾器材，在漏斗形池外排水口加豎流集污器，減緩水流速度，直接分離收集排出殘餌糞污。加熱棒保持水溫30℃，每天于8:30、11:30、15:30分別投喂直徑2 mm的全價(jià)配合飼料，每天根據(jù)鯽魚吃食情況，靈活掌握飼料投喂數(shù)量，記錄每天投喂飼料量；經(jīng)鯽魚攝食轉(zhuǎn)化后排出糞便，加之部分末攝食的殘餌， 每天收集兩次豎流集污器內(nèi)殘餌糞污，混合一起烘干稱重并記錄；每天測定水質(zhì)pH值、氨氮、亞硝酸鹽。

1.3 殘餌糞污的收集處理和稱重

早上喂魚前 （早8:30）， 將一個(gè)長約50 cm、寬10 cm、200目尼龍過濾袋在水中浸透，撈出用手抓至不滴水后稱重，稱重后的尼龍過濾袋套在直徑60 mm的豎流集污器管口，尼龍過濾袋口用橡皮筋固定。殘餌糞污收集時(shí)間周期為白天8:30～17:30一次， 晚上17:30～8:30一次。 下午17:30將收集魚糞尼龍過濾袋取下（換上新的干凈200目尼龍過濾袋），控水至微滴水，盡可能不滴水，尼龍過濾袋一起稱重，然后，將尼龍過濾袋內(nèi)殘餌糞污倒至烘盤中， 并放入烘箱，110℃恒溫烘干約60 min。 糞便烘干后取出，用1‰的電子天平稱重，連續(xù)收集7 d，并記錄稱重結(jié)果。

1.4 水質(zhì)pH值、氨氮、亞硝酸鹽的測定

pH值測定是用哈納沃德HI98196高精度便攜式多參數(shù)綜合水質(zhì)測定儀現(xiàn)場測定。 水質(zhì)檢測指標(biāo)中亞硝酸鹽和氨氮是運(yùn)用哈納沃德HI83399多參數(shù)測定儀現(xiàn)場測定。先按選擇鍵選擇測量項(xiàng)目；然后現(xiàn)場養(yǎng)殖水體中取水，取一干凈比色皿，按刻度標(biāo)準(zhǔn)加入10 mL待測水樣，旋緊比色皿擦拭干凈放入一起樣品室蓋好遮光蓋，校零。取出比色皿加入測量范圍內(nèi)試劑，放入樣品室，按計(jì)時(shí)鍵，倒計(jì)時(shí)結(jié)束自動讀數(shù)。連續(xù)測定7 d，并記錄測定結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 糞便殘餌稱重

連續(xù)7天的投餌量和殘餌糞污收集量記錄結(jié)果如圖1，由圖1可知，每天平均投喂飼料23.19 g，最多投喂24.81 g，最少投喂20.72 g；日收集糞便殘餌平均干重4.98 g，最多5.31 g，最少4.45 g，飼料平均轉(zhuǎn)化效率為78.53%，最高轉(zhuǎn)化效率為78.60%，最低轉(zhuǎn)化效率為78.13%。

圖1 模擬養(yǎng)殖系統(tǒng)7 d內(nèi)日投餌量和日糞便殘餌集污量

2.2 模擬養(yǎng)殖系統(tǒng)7 d內(nèi)pH值變化

模擬養(yǎng)殖系統(tǒng)7 d內(nèi)pH值變化結(jié)果記錄如圖2，由圖2可知，模擬養(yǎng)殖系統(tǒng)7 d內(nèi)pH值變化相對穩(wěn)定，最高值8.1，最低值8.0，變化幅度僅0.1，系統(tǒng)相對穩(wěn)定。

圖2 模擬養(yǎng)殖系統(tǒng)7 d內(nèi)pH值變化圖

2.3 模擬養(yǎng)殖系統(tǒng)7 d內(nèi)氨氮變化

模擬養(yǎng)殖系統(tǒng)7 d內(nèi)氨氮變化結(jié)果記錄如圖3，由圖3可知，模擬養(yǎng)殖系統(tǒng)7 d內(nèi)氨氮值相對較低，最高值僅0.05 mg/L，最低值0.01 mg/L，變化幅度僅0.04，系統(tǒng)相對穩(wěn)定。 另外，根據(jù)最后2 d凈化系統(tǒng)至漏斗形模擬池進(jìn)水口和漏斗形模擬池內(nèi)水體氨氮測定結(jié)果，2 d進(jìn)水口和池內(nèi)氨氮相同， 分別為0.03 mg/L和0.05 mg/L，凈化系統(tǒng)去除氨氮效率為40%，凈化效率相對較高。

圖3 模擬養(yǎng)殖系統(tǒng)7 d內(nèi)氨氮變化圖（mg/L）

2.4 模擬養(yǎng)殖系統(tǒng)7 d內(nèi)亞硝酸鹽變化

模擬養(yǎng)殖系統(tǒng)7 d內(nèi)亞硝酸鹽變化結(jié)果記錄如圖4，由圖4可知，模擬養(yǎng)殖系統(tǒng)7 d內(nèi)亞硝酸鹽值相對較低，最高值僅0.08 mg/L，最低值0.02 mg/L，變化幅度僅0.06，系統(tǒng)相對穩(wěn)定。 另外，根據(jù)最后2 d凈化系統(tǒng)至漏斗形模擬池進(jìn)水口和漏斗形模擬池內(nèi)水體亞硝酸鹽測定結(jié)果，第6 d進(jìn)水口和池內(nèi)亞硝酸鹽分別為0.003 mg/L和0.005 mg/L， 凈化系統(tǒng)去除亞硝酸鹽效率為40%， 第7 d進(jìn)水口和池內(nèi)亞硝酸鹽分別為0.007 mg/L和0.008 mg/L， 凈化系統(tǒng)去除亞硝酸鹽效率為12.5%，凈化效率相對較高。

圖4 模擬養(yǎng)殖系統(tǒng)7 d內(nèi)亞硝酸鹽變化圖（mg/L）

3 討論

糞便殘餌等懸浮物、pH值、氨氮和亞硝酸鹽等是水產(chǎn)養(yǎng)殖重要的理化因子， 其指標(biāo)的高低直接影響水質(zhì)的穩(wěn)定和養(yǎng)殖生物的安全。 漏斗形池塘底部特殊形態(tài)能將殘餌糞便等污染物移出水體，根據(jù)《循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)，投喂飼料會產(chǎn)生投喂量25%的殘餌糞便， 平均日投餌量23.19 g則可產(chǎn)生糞便殘餌5.80 g， 而通過豎流集污器收集糞便殘餌平均達(dá)4.98 g，糞便殘餌收集排出量達(dá)85.86%，超過排出率達(dá)到80%的預(yù)定目標(biāo)。 模擬養(yǎng)殖系統(tǒng)pH穩(wěn)定在8.0～8.1之間，為養(yǎng)殖水體最適合pH指標(biāo)值，氨氮穩(wěn)定在0.01～0.05之間，亞硝酸鹽穩(wěn)定在0.002～0.008之間，都遠(yuǎn)低于養(yǎng)殖池塘水質(zhì)上限，適宜水產(chǎn)養(yǎng)殖動物生長，所以飼料轉(zhuǎn)化效率較高。董興國[8]等采用基于池塘異位修復(fù)技術(shù)的水處理系統(tǒng)， 平均總氮去除率為40.13%， 與本試驗(yàn)系統(tǒng)后兩天氨氮去除率相近。 因此，在養(yǎng)殖生產(chǎn)中，建議漏斗形池塘配置一定面積的生態(tài)凈化系統(tǒng)，可穩(wěn)定養(yǎng)殖水體pH值，并有效降低氨氮和亞硝酸鹽，保持較低水平，提高養(yǎng)殖動物飼料轉(zhuǎn)化效率。綜上所述，漏斗形池塘循環(huán)水養(yǎng)殖模式能夠有效將殘餌糞便排出養(yǎng)殖池塘，調(diào)控水質(zhì)條件，為養(yǎng)殖對象提供良好生長環(huán)境， 是符合水產(chǎn)綠色健康養(yǎng)殖技術(shù)推廣“五大行動”的綠色技術(shù)，實(shí)踐應(yīng)用中也取得良好口碑。