焦寶玉，賈　礫，張鳳枰,2，劉耀敏，范小敏，曾令春

(1.通威股份有限公司，水產(chǎn)畜禽營(yíng)養(yǎng)與健康養(yǎng)殖農(nóng)業(yè)部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都　610041；2.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上?！?01306；3.河南通威飼料有限公司，河南新鄉(xiāng)　453000)

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池塘養(yǎng)殖中不同機(jī)械增氧技術(shù)的組合及效果驗(yàn)證

焦寶玉1，賈礫1，張鳳枰1,2，劉耀敏1，范小敏3，曾令春3

(1.通威股份有限公司，水產(chǎn)畜禽營(yíng)養(yǎng)與健康養(yǎng)殖農(nóng)業(yè)部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610041；2.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306；3.河南通威飼料有限公司，河南新鄉(xiāng)453000)

為解決河南中牟縣萬(wàn)灘鎮(zhèn)養(yǎng)殖池塘機(jī)械增氧技術(shù)單一的問(wèn)題，通過(guò)試驗(yàn)研究微孔式、水車式、涌浪式等幾種增氧機(jī)的性能及使用方式，以達(dá)到提升增氧效果和提高養(yǎng)殖效益的目的。結(jié)果表明，該地區(qū)池塘溶氧含量高而利用率低，養(yǎng)殖戶傳統(tǒng)增氧方法不當(dāng)。適宜增氧方式為：涌浪式增氧機(jī)適合在晴天下午使用3～6 h，可有效提升周邊20 m范圍內(nèi)底層水體的溶氧水平；投食前后半小時(shí)開啟和關(guān)閉微孔式、水車式增氧機(jī)，可提升投食期間投餌區(qū)溶氧水平1～2 mg/L，保證魚群的進(jìn)食效果；夜間搭配使用微孔式和低功率葉輪式增氧機(jī)增氧，可使微孔區(qū)域底層水體溶氧比不增氧狀態(tài)高出1 mg/L以上。

池塘養(yǎng)殖；機(jī)械增氧；組合；效果

水產(chǎn)養(yǎng)殖水體環(huán)境中最重要因素是溶氧，對(duì)溶氧的調(diào)控是水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中最重要的措施之一[1-2]，溶氧水平的高低與養(yǎng)殖效果好壞密切相關(guān)[3]?，F(xiàn)代高產(chǎn)、規(guī)?；⒓s化水產(chǎn)養(yǎng)殖要求養(yǎng)殖水體溶氧必須有充分的保證。增氧機(jī)是池塘養(yǎng)殖不可或缺的、最重要的機(jī)械設(shè)備之一，它對(duì)實(shí)現(xiàn)高密度、高產(chǎn)量的水產(chǎn)養(yǎng)殖具有極其重要作用[4]。黃河中游區(qū)域一直以來(lái)是中國(guó)重要的水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)[5]，河南中牟縣屬黃河中下游沖積平原，水利條件得天獨(dú)厚，水產(chǎn)養(yǎng)殖歷史悠久，萬(wàn)灘鎮(zhèn)水產(chǎn)養(yǎng)殖面積已達(dá)950 hm2，其中精養(yǎng)面積250 hm2，主養(yǎng)鯉魚、草魚、團(tuán)頭魴、斑點(diǎn)叉尾鮰等名優(yōu)品種。該地區(qū)養(yǎng)殖以農(nóng)戶散養(yǎng)為主，沒(méi)有規(guī)?；\(yùn)作，養(yǎng)殖觀念落后，池塘普遍應(yīng)用葉輪增氧機(jī)，一般0.7 hm2池塘使用2臺(tái)3 kW葉輪增氧機(jī)，使用標(biāo)準(zhǔn)為魚不浮頭即可。葉輪增氧機(jī)的增氧效果、使用方法李立森等[6]、谷堅(jiān)等[7]均有報(bào)道，但其功能單一，不能滿足某些特定增氧需求，而不同類型增氧機(jī)械搭配能夠優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、混合增氧[8]。本研究根據(jù)池塘現(xiàn)有條件、增氧機(jī)械性能特點(diǎn)和增氧需求，引進(jìn)微孔、水車和涌浪機(jī)等3類增氧機(jī)械，開展設(shè)備組合和優(yōu)化配置試驗(yàn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)4種增氧機(jī)及其優(yōu)化配置后的增氧效果，通過(guò)比較不同增氧設(shè)備在此地區(qū)對(duì)傳統(tǒng)增氧方式下溶氧值等參數(shù)改變的影響，探索本地池塘不同區(qū)域適宜的增氧設(shè)備使用方式，旨在為該地區(qū)養(yǎng)殖戶改善池塘溶氧條件、指導(dǎo)飼料投喂、提高養(yǎng)殖效益提供技術(shù)支撐。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)池塘和增氧設(shè)備

試驗(yàn)池塘位于河南省中牟縣萬(wàn)灘鎮(zhèn)，4個(gè)養(yǎng)殖戶共3口土底養(yǎng)殖池塘(A3、A4、A10)和1口覆膜高位池塘(A2)；對(duì)照池塘共1口土底養(yǎng)殖池塘B1，具體點(diǎn)位分布見圖1，池塘基本情況、放養(yǎng)情況見表1。

圖1　試驗(yàn)池塘點(diǎn)位分布Fig.1　Distribution diagram of aquaculture ponds

試驗(yàn)池塘、對(duì)照池塘原有增氧設(shè)備為2臺(tái)3 kW葉輪增氧機(jī)，試驗(yàn)池塘新增水車式、涌浪式、微孔式等增氧設(shè)備，具體增加設(shè)備分布見表1。

表1　試驗(yàn)池塘及對(duì)照池塘詳細(xì)情況Tab.1　Details of test and control ponds

其中，微孔增氧機(jī)成套設(shè)備主要由電機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)、主供氣管、支管及微孔曝氣管形成供氣系統(tǒng)，其工作原理是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)，把空氣經(jīng)供氣管壓送到微管，再?gòu)奈⒐艿募{米級(jí)氣孔中壓出，形成微小氣泡，散溶入水體中[9]。本研究試驗(yàn)使用1.5 kW微孔增氧機(jī)，配置30個(gè)納米增氧盤，直徑為1.2 m，分布3圈納米管，單個(gè)盤納米管總長(zhǎng)度6.5 m，增氧盤主要安置在投餌區(qū)域內(nèi)及周邊，每個(gè)盤間隔距離為2 m。

池塘增氧設(shè)備安裝按統(tǒng)一方案執(zhí)行，具體安裝點(diǎn)位見圖2，對(duì)照塘2臺(tái)葉輪機(jī)安裝位置一致。養(yǎng)殖池塘原先使用時(shí)間段主要在夜間，經(jīng)改進(jìn)后的設(shè)備使用時(shí)間段包括夜間、晴天下午、投食期間及前后。

圖2　試驗(yàn)池塘增氧機(jī)安裝方案示意圖Fig.2　Aerator installation scheme of test ponds

1.2測(cè)量設(shè)備及方法

美國(guó)HACH公司便攜式HQ40D主機(jī)，配置熒光法溶氧探頭LDO101，該探頭可同時(shí)測(cè)量溫度；英國(guó)Palintest公司CT-02水晶版濁度儀。

溶氧儀器能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)間隔測(cè)量并記錄監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，測(cè)量間隔從1 s至30 min，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量為500個(gè)。儀器均經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)和對(duì)比測(cè)試，符合試驗(yàn)要求。

1.3測(cè)定方案設(shè)計(jì)

試驗(yàn)池塘全為室外實(shí)際養(yǎng)殖池塘，天氣狀況、載魚量等客觀因素不確定，為便于試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)具有對(duì)比意義，盡量選擇條件基本一致的環(huán)境進(jìn)行測(cè)試。中牟地區(qū)3月—10月為一個(gè)養(yǎng)殖周期，在6、7月份天氣狀況較穩(wěn)定，水溫較高且投食量大，魚群對(duì)溶氧的需求較大，重點(diǎn)在此期間晴天和多云天氣下，測(cè)定各類增氧設(shè)備開機(jī)前后及開啟過(guò)程中池塘投食區(qū)和池塘中間(非投食區(qū))2類主要區(qū)域的溶氧值變化趨勢(shì)，測(cè)量水層深度包括表層(水面下0.4 m)和底層(池底上0.2 m)。重點(diǎn)以該地區(qū)鯉魚池塘作為測(cè)試池塘，其他養(yǎng)殖池塘作為增氧設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證和對(duì)比池塘。具體測(cè)試方案見表2。

表2　增氧設(shè)備監(jiān)控方案Tab.2　Monitoring program of aerator

2　結(jié)果與分析

2.1傳統(tǒng)增氧模式下池塘溶氧變化

河南中牟縣萬(wàn)灘地區(qū)傳統(tǒng)養(yǎng)殖池塘，養(yǎng)殖戶主要在5—10月夜間及陰雨天開啟葉輪式增氧機(jī)，保證魚群不出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象，對(duì)于池塘中溶氧水平及分布狀況不了解，開啟增氧機(jī)時(shí)間段也是憑借養(yǎng)殖經(jīng)驗(yàn)。不同時(shí)段、不同深度養(yǎng)殖池塘的溶氧是不斷變化的。

監(jiān)控方案1：對(duì)傳統(tǒng)池塘B1進(jìn)行全天溶氧監(jiān)控，測(cè)量結(jié)果見圖3。8:00池塘表層溶氧逐漸上升，在16:00左右達(dá)到最高點(diǎn)14.5 mg/L，此后逐漸降低；底層溶氧在11:00開始緩慢上升，16:00升至5 mg/L，與表層溶氧出現(xiàn)明顯差值，最高可達(dá)8 mg/L以上；夜間20:00—次日6:00，池塘表層和底層溶氧水平基本一致，該時(shí)段溶氧水平逐漸下降，在3:00—6:00溶氧降低至1 mg/L水平。

對(duì)表、底層溶解氧分時(shí)段進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)，結(jié)果顯示：表層溶解氧在11:00～19:30時(shí)段和8:30～14:15時(shí)段，均有顯著差異(P<0.05，n=58)，而在19:45至次日8:15時(shí)段，表、底層溶解氧無(wú)顯著差異(P>0.05，n=51)。

對(duì)比表、底層水體溶氧變化趨勢(shì)，表層水體溶氧變化幅度明顯大于底層水體，原因在于表層水體受光合作用影響程度較大；此外，底層水體溶氧上升時(shí)段要延后于表層水體，這是由于溶氧從表層至底層有擴(kuò)散過(guò)程，這與有關(guān)研究者[10-12]的結(jié)論一致。

圖3　傳統(tǒng)池塘全天表底層溶氧含量變化Fig.3　Dissolved oxygen content change of traditional pond

測(cè)試日期07-13-07-14，測(cè)量間隔30 min，表層水溫28 ℃，天氣晴，監(jiān)控點(diǎn)位在B1池塘中間，測(cè)量位置為表層水面下0.4 m和底層底泥上0.2 m，葉輪開啟21:00—次日7:00。

2.2微孔式增氧機(jī)使用效果

結(jié)合養(yǎng)殖需要，從投食期間和夜間2類時(shí)間段監(jiān)控微孔增氧區(qū)域的溶氧變化，對(duì)比同期非微孔覆蓋區(qū)域和不開微孔增氧機(jī)條件下溶氧變化(方案2-3)。

2.2.1投食期間微孔增氧區(qū)域溶氧變化及對(duì)比

監(jiān)控方案2:測(cè)試投食期間微孔覆蓋區(qū)域和非微孔區(qū)域溶氧變化情況，測(cè)試結(jié)果見圖4。

圖4　投食期間微孔增氧區(qū)域表層溶氧值變化及對(duì)比Fig.4　Dissolved oxygen change and contrast of porous oxygen region during feeding

測(cè)試日期07-18，測(cè)量間隔15 min，表層水溫30 ℃，天氣多云，監(jiān)控點(diǎn)位投食區(qū)、非微孔區(qū)，測(cè)量位置均為水面下0.4 m，微孔開啟10:40—12:00、14:45—16:00，投食時(shí)間11:00—11:45、15:00—15:45。

從上午溶氧低水平階段可以看出，測(cè)試天氣為多云天氣，池塘本身溶氧水平偏低，A10非微孔區(qū)域測(cè)試點(diǎn)位在池塘中間，距離微孔區(qū)域邊界約5 m左右，開啟微孔增氧機(jī)后，A10微孔增氧區(qū)域溶氧曲線與A10非微孔區(qū)域、B1對(duì)照池塘溶氧曲線產(chǎn)生明顯差異，A10微孔區(qū)域溶氧上升明顯，且A10非微孔區(qū)域溶氧延時(shí)半小時(shí)后開始上升，但B1池塘在相同時(shí)間段無(wú)明顯快速上升階段，表明在微孔增氧機(jī)開啟時(shí)間段內(nèi)微孔區(qū)域及微孔周邊區(qū)域溶氧上升非自溶解和光合作用的結(jié)果，主要為微孔增氧所致，在投食期間微孔增氧區(qū)域溶氧維持穩(wěn)定在4.8 mg/L，有效保證了投食期間魚群的進(jìn)食效果。對(duì)3個(gè)不同區(qū)域的溶氧值進(jìn)行均值比較，結(jié)果表明：在溶解氧低的水平下，A10微孔區(qū)域溶氧均值與A10非微孔區(qū)域、B1投餌區(qū)之間有顯著差異(P<0.05，n=36)，而A10非微孔區(qū)域與B1投餌區(qū)之間則無(wú)顯著差異(P>0.05，n=36)，說(shuō)明微孔增氧機(jī)可顯著提高低溶氧水平下池塘水體的溶解氧含量。

下午投食階段，池塘本身溶氧水平較高的情況下，A10池塘投餌區(qū)微孔區(qū)域溶解氧值增加幅度有限，增加約1 mg/L，使得微孔區(qū)域溶氧保持穩(wěn)定在8 mg/L以上，但同期由于魚群的集中，池塘中間即微孔覆蓋區(qū)域周邊5 m位置溶氧值下降了約2 mg/L，即開啟微孔增氧機(jī)情況下投食區(qū)溶解氧水平高于非微孔區(qū)域3 mg/L以上。對(duì)高溶氧水平下3個(gè)區(qū)域溶解氧進(jìn)行均值比較，結(jié)果顯示：平均溶氧水平按照A10微孔區(qū)域、A10非微孔區(qū)域、B1投餌區(qū)順序，依次降低；A10微孔區(qū)域平均溶氧與A10非微孔區(qū)域、B1投餌區(qū)之間有顯著差異(P<0.05，n=37)；說(shuō)明在高溶氧水平下，微孔增氧機(jī)也有顯著提高溶解氧含量的作用，而投餌會(huì)顯著降低該區(qū)域平均溶氧含量。

同期觀察對(duì)照B1池塘，2次投喂期間投餌區(qū)溶氧均為較低水平，且隨投食進(jìn)行溶解氧值進(jìn)一步下降，在這種低溶氧水平下，魚群的進(jìn)食效果將受到很大的抑制。觀察2口池塘魚群搶食狀況，A10池塘魚群明顯表現(xiàn)更有活力。

2.2.2夜間微孔增氧區(qū)域溶氧變化及對(duì)比

監(jiān)控方案3：測(cè)試夜間微孔增氧效果，結(jié)果見圖5。從圖中可以看出，夜間在未開啟微孔增氧機(jī)的情況下，A2池塘投食區(qū)底層溶氧水平呈線性下降，在凌晨4：00左右溶氧水平接近0，而同期監(jiān)控A3池塘微孔區(qū)域，其溶氧水平在1 mg/L左右。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，池塘夜間沒(méi)有增氧的區(qū)域，溶氧幾乎均呈線性下降(圖5)，這與Boyd等[13]觀測(cè)到的溝鯰池塘中夜間溶氧變化趨勢(shì)一致。對(duì)圖5中A2與A3區(qū)域平均溶氧含量分時(shí)段進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)，結(jié)果顯示：在02：15以前，兩區(qū)域溶氧無(wú)顯著差異(P>0.05，n=24)；但在02：30以后時(shí)段，則有顯著差異(P<0.05，n=21)，A3微孔增氧區(qū)域平均溶氧含量要高于A2區(qū)域，即表明微孔開啟后可以提升池塘底層溶氧水平1～1.5 mg/L。

圖5　池塘夜間微孔及非微孔區(qū)域底層溶氧變化對(duì)比Fig.5　Microporous and non-microporous area DO change at night

測(cè)試日期06-13—06-14，測(cè)量間隔15 min，表層水溫28 ℃，天氣多云，監(jiān)控點(diǎn)位投食區(qū)，測(cè)量位置為底泥上0.2 m，微孔開啟00:00—07:00。

2.3水車式增氧效果

水車增氧機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、葉輪、機(jī)架和浮船等6部分組成[14]。

監(jiān)控方案4、5：測(cè)試水車在開啟和關(guān)閉狀態(tài)下投食區(qū)溶氧變化趨勢(shì)，結(jié)果見圖6。

圖6　池塘水車開啟或關(guān)閉時(shí)投食區(qū)及其 右側(cè)表層溶氧變化對(duì)比Fig.6　DO changes in feeding and right side area with waterwheel opened or not in A4 pond

a.未開水車。注：測(cè)試日期07-20，測(cè)量間隔5 min，表層水溫31 ℃，天氣多云，監(jiān)控點(diǎn)位A4投食區(qū)及其右側(cè)，測(cè)量位置為水面下0.4 m，投食時(shí)間13:00—14:00、16:00—17:00，溶氧差為投食區(qū)與其右側(cè)的溶氧差值。

b.開啟水車。注：測(cè)試日期07-22，測(cè)量間隔5 min，表層水溫31 ℃，天氣多云，監(jiān)控點(diǎn)位A4投食區(qū)及其右側(cè)，測(cè)量位置為水面下0.4 m，投食時(shí)間14:00—15:00、17:00—18:00，水車開啟13:45—15:15、16:45—18:15，溶氧差為投食區(qū)與其右側(cè)的溶氧差值。

從圖6a可以看出，13:00、16:00 2次投食期間，未開啟水車增氧時(shí)，由于魚群的大量集中和呼吸耗氧，料臺(tái)處及右側(cè)溶氧下降比較明顯，最大降幅達(dá)到4 mg/L以上，但同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)料臺(tái)處的溶氧要低于右側(cè)區(qū)域2 mg/L；從圖6b可以看出，14:00—15:00、17:00—18:00 2次投食期間，開啟水車式增氧后，溶氧含量從大至小依次為：料臺(tái)>料臺(tái)右側(cè)10 m，且投料區(qū)域與料臺(tái)右側(cè)溶氧差變?yōu)檎?，約2 mg/L。

以上結(jié)果表明，投食期間開啟水車，水車攪動(dòng)水體增加了溶氧，同時(shí)產(chǎn)生水流將水車附近的新鮮水體沖到料臺(tái)，然后再離開料臺(tái)到另一側(cè)，從而完成了料臺(tái)附近的水體的微循環(huán)，最終表現(xiàn)結(jié)果為降低了投餌區(qū)域在投食期間的溶氧下降幅度。

2.4涌浪式增氧效果

涌浪機(jī)利用浮體葉輪中央提水并共振造浪向四周擴(kuò)散，造成底層水流上升，從而構(gòu)成一個(gè)大范圍的立體循環(huán)水流，提高陽(yáng)光對(duì)水體的光照強(qiáng)度，促進(jìn)水體藻類的生長(zhǎng)，充分發(fā)揮和利用池塘的生態(tài)增氧能力[15-16]。

監(jiān)控方案6：測(cè)試未開啟涌浪機(jī)時(shí)池塘表底層溶氧變化趨勢(shì)，結(jié)果見圖7a?？梢钥闯觯诓婚_涌浪機(jī)時(shí)，池塘中表、底層的溶氧差最高可達(dá)8 mg/L，下午陽(yáng)光強(qiáng)度降低，浮游植物的溶解氧凈產(chǎn)生速率低于溶氧擴(kuò)散速率時(shí)，表、底層溶氧差開始逐漸降低，經(jīng)配對(duì)t檢驗(yàn)表明表、底層平均溶氧含量有極顯著差異(P<0.01，n=26)。

監(jiān)控方案7：測(cè)試開啟涌浪機(jī)時(shí)，涌浪機(jī)周邊池塘表底層溶氧變化趨勢(shì)，結(jié)果見圖7b、8a；涌浪機(jī)周邊濁度變化情況，結(jié)果見圖8b。

從圖7b可以看出，14:00即開啟涌浪機(jī)1 h后，距離涌浪機(jī)10 m監(jiān)控點(diǎn)位的表、底層溶氧差小于2 mg/L，而20 m監(jiān)控點(diǎn)位表、底層溶氧差仍有6 mg/L；對(duì)開啟涌浪機(jī)1～3 h的10 、20 m的表、底層溶氧進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果表明無(wú)論10 m還是20 m，表、底層之間溶氧含量均有顯著差異(P<0.05，n=25)，但10和20 m底層溶氧含量則無(wú)顯著差異(P>0.05，n=25)。開啟涌浪機(jī)3 h后，10和20 m處的表、底層溶氧均達(dá)到同一水平，從圖7c可以看出同時(shí)表、底層溫度也達(dá)到了一致；而對(duì)開啟3 h以后的溶氧含量進(jìn)行方差分析，結(jié)果顯示：無(wú)論10 m還是20 m，且無(wú)論表層還是底層，溶氧含量均無(wú)顯著差異(P>0.05，n=39)。而不開涌浪機(jī)，下午4:00時(shí)溶氧差仍然在8 mg/L以上，表明涌浪機(jī)對(duì)表、底層水體混合起到了很大的加速作用。

圖7　涌浪機(jī)作用下池塘表底層溶氧、溫度變化Fig.7　DO and temperature change of surface and bottom of pond as surge aerator effected

a.不開涌浪機(jī)。測(cè)試日期07-10，測(cè)量間隔15 min，表層水溫29 ℃，天氣晴，監(jiān)控點(diǎn)位A10中間，測(cè)量位置為水面下0.4 m、底泥上0.2 m。

b.涌浪機(jī)開啟溶氧變化。測(cè)試日期07-27，測(cè)量間隔15 min，表層水溫30 ℃，天氣晴，監(jiān)控點(diǎn)位A10中間，涌浪機(jī)開啟13：00—16：00，10/20 m表層指監(jiān)控點(diǎn)位距離涌浪機(jī)10/20 m水面下0.4 m、10/20 m底層指監(jiān)控點(diǎn)位距離涌浪機(jī)10/20 m底泥上0.2 m。

c.涌浪機(jī)開啟水溫變化。測(cè)試日期07-27，測(cè)量間隔15 min，表層水溫31 ℃，天氣晴，監(jiān)控點(diǎn)位A10中間，涌浪機(jī)開啟13：00—16：00，10/20 m表層指監(jiān)控點(diǎn)位距離涌浪機(jī)10/20 m水面下0.4 m、10/20 m底層指監(jiān)控點(diǎn)位距離涌浪機(jī)10/20 m底泥上0.2m。

圖8a為在關(guān)閉涌浪機(jī)1 h后，即17:00測(cè)量涌浪機(jī)周邊水體的表、底層混合情況。從圖中可以看出涌浪機(jī)10 m范圍內(nèi)表、底層仍然沒(méi)有溶氧差，20 m范圍內(nèi)表、底層溶氧差較小為1.8 mg/L，而20 m以外范圍的表、底層溶氧差仍然在4 mg/L以上。表明涌浪機(jī)開啟3 h后，對(duì)于表、底層水體攪動(dòng)作用范圍在20～25 m之間。

圖8　開啟涌浪機(jī)后周邊溶氧、濁度分布Fig.8　Distribution of DO and turbidity as surge aerator opened

a.表底層溶氧分布。測(cè)試日期07-27，測(cè)量時(shí)間16:50—17:10，表層水溫31 ℃，天氣晴，監(jiān)控點(diǎn)位A10涌浪機(jī)周邊，測(cè)量位置表層水面下0.4 m、底層底泥上0.2 m，距離指測(cè)量點(diǎn)位與涌浪機(jī)的直線距離。

b.表層濁度分布。測(cè)試日期07-27，測(cè)量時(shí)間15:50—16:10，表層水溫31 ℃，天氣晴，監(jiān)控點(diǎn)位A10涌浪機(jī)周邊，采樣位置水面下0.4 m，距離指測(cè)量點(diǎn)位與涌浪機(jī)的直線距離。

圖8b為涌浪機(jī)開啟3 h后，測(cè)量涌浪機(jī)周邊表層水體的濁度分布情況。從圖中可以明顯看出，在涌浪機(jī)周邊10 m范圍內(nèi)，濁度從320 NTU急劇下降到210 NTU左右，在10 m以外的區(qū)域表層水體濁度分布在205 NTU左右，另外根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察水色情況而言，10 m范圍內(nèi)水色呈現(xiàn)泥黃色，10 m以外的區(qū)域仍為藻綠色，表明開啟涌浪機(jī)后，其能夠攪動(dòng)周邊約300 m2范圍內(nèi)的底泥到表層，起到利用表層高溶氧氧化底泥的作用。

2.5微孔和水車式增氧機(jī)配合使用效果

監(jiān)控方案8：在多云天氣下，池塘投食區(qū)溶氧水平較低，用單一增氧機(jī)增氧能力有限，配合使用微孔式和水車式增氧機(jī)，監(jiān)控投食區(qū)溶氧變化并進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見圖9。

從圖9可以看出，水車配合微孔增氧機(jī)的使用，A10池塘投餌區(qū)域的溶氧變化曲線相對(duì)于B1池塘而言，主要在于投食期間溶氧水平的落差不一致，在中午12:00和下午16:00非投食時(shí)間段，2口池塘的溶氧水平幾乎一致，而在下午14:00和17:00 2次投料期間，投餌區(qū)溶氧表現(xiàn)出了明顯的差異，試驗(yàn)塘由于使用了水車式和微孔式增氧設(shè)備，在投餌后期17:40左右兩口池塘的溶氧差最高達(dá)到了8 mg/L，B1池塘投餌區(qū)的溶氧水平降到2 mg/L左右，投食區(qū)溶氧降幅在2～4 mg/L，對(duì)魚群攝食產(chǎn)生較大影響。

圖9　水車、微孔式增氧機(jī)搭配使用投食區(qū)溶氧變化Fig.9　DO change with use of microporous and waterwheel aerator in feeding area

測(cè)試日期06-23，測(cè)量間隔5 min，表層水溫29℃，天氣多云，監(jiān)控點(diǎn)位A10、B1投食區(qū)，測(cè)量深度水面下0.4 m，投食時(shí)間11:00—12:00、14:00—15：00、17:00—18:00，A10池塘水車、微孔開啟10:45—12:15、13:45—15:15、16:45—18:15。

3　討論

3.1微孔式、水車式增氧機(jī)、葉輪機(jī)使用時(shí)機(jī)

河南中牟地區(qū)在養(yǎng)殖高峰期間整體天氣以晴天為主，少量陰雨天氣。從保證溶氧值和節(jié)約養(yǎng)殖成本雙方面考慮，在不同的天氣條件以及投食時(shí)間段，開啟微孔式和水車式的時(shí)機(jī)及搭配不同。

晴天、多云天氣上午第一餐投食時(shí)間在7:00—8:00左右，監(jiān)控發(fā)現(xiàn)池塘經(jīng)過(guò)一夜間的呼吸作用，溶解氧值在2～4 mg/L之間，溶解氧值偏低，這兩種條件下需要提前半小時(shí)左右開啟微孔增氧機(jī)，配合使用水車式增氧機(jī)對(duì)投餌區(qū)的水流微循環(huán)作用，提升投餌區(qū)溶解氧值1～2 mg/L，有效保證魚群進(jìn)食效果。

晴天中午、下午池塘光合作用強(qiáng)，水體自身溶解氧水平較高，部分池塘表、底層溶氧值甚至能夠達(dá)到飽和狀態(tài)，在投食期間，不需要開啟任何增氧機(jī)也能夠維持投食區(qū)域的溶解氧水平。

多云中午、下午池塘溶解氧值水平分布在5～10 mg/L，只需要開啟水車式增氧機(jī)，進(jìn)行投食區(qū)與非投食區(qū)的水體交換，在投食期間即可維持溶解氧值水平。

夜間池塘呼吸作用導(dǎo)致池塘水體溶解氧不斷下降，中牟縣萬(wàn)灘地區(qū)池塘普遍以開啟葉輪式增氧機(jī)為主。通過(guò)測(cè)試微孔增氧機(jī)與葉輪機(jī)搭配使用，觀察魚群聚集表現(xiàn)及不同增氧機(jī)覆蓋區(qū)域溶解氧值水平，發(fā)現(xiàn)微孔式增氧機(jī)對(duì)水深池塘底層水體的增氧作用要優(yōu)于葉輪式增氧機(jī)，且在開啟微孔式增氧機(jī)情況下不再觀察到魚群圍繞在增氧機(jī)周邊的情況，減少了魚群的體能消耗。因此，在夜間應(yīng)以微孔式增氧機(jī)開啟為主，根據(jù)池塘載魚量情況選擇搭配使用低功率葉輪式增氧機(jī)即可。

整體而言，考慮增氧效果和節(jié)約養(yǎng)殖成本，在池塘水體本底溶氧水平較低情況下，如第一餐投食階段溶氧水平低于4 mg/L，搭配使用水車式、微孔式增氧機(jī)，在投食前后15～30 min開啟和關(guān)閉；在池塘水體本底溶氧水平適中情況下，如多云天氣下午，溶氧水平在5～10 mg/L，在投食前后15～30 min開啟和關(guān)閉水車式增氧機(jī)；池塘夜間開啟微孔式增氧機(jī)，有效提升底部水體的溶氧水平至1～1.5 mg/L，并能降低用電成本。

3.2涌浪式增氧機(jī)使用時(shí)機(jī)

河南中牟萬(wàn)灘地區(qū)光照條件好，池塘天然生產(chǎn)力較高，池塘易出現(xiàn)表層水體溶解氧值飽和、而底層水體溶解氧值偏低的現(xiàn)象，即表層溶氧資源浪費(fèi)、底層溶氧不足。根據(jù)天氣條件，10:00—17:00之間，開啟涌浪式增氧機(jī)3～6 h，混合池塘表、底層水體，并能攪動(dòng)300 m2范圍內(nèi)的池塘底泥，利用池塘表層高飽和溶氧對(duì)底泥中有機(jī)質(zhì)等還原性有害物質(zhì)進(jìn)行氧化，從而破壞表層底泥中厭氧有害細(xì)菌的生長(zhǎng)條件。

由于涌浪機(jī)作用范圍有限，經(jīng)過(guò)連續(xù)開啟涌浪式增氧機(jī)，對(duì)周邊池塘底泥的作用可能會(huì)達(dá)到一個(gè)瓶頸，從而需要對(duì)涌浪機(jī)進(jìn)行位移，對(duì)池塘其他區(qū)域進(jìn)行攪動(dòng)作用。針對(duì)河南中牟萬(wàn)灘地區(qū)池塘，每口池塘需研究出應(yīng)配置的合理涌浪式增氧機(jī)數(shù)量，以保證涌浪機(jī)一個(gè)位移循環(huán)周期內(nèi)能夠保持全池塘表層底泥氧化狀態(tài)，這需要進(jìn)一步的研究。

4　結(jié)論

(1)投食期間，魚群聚集搶食及對(duì)底泥的攪動(dòng)，造成投餌區(qū)溶氧下降幅度大，低溶氧影響進(jìn)食效果。根據(jù)天氣條件，單獨(dú)或搭配使用微孔式、水車式增氧機(jī)，在投食前后15～30 min開啟和關(guān)閉微孔式、水車式增氧機(jī)，可有效提升投食區(qū)溶氧水平1～2 mg/L，保證魚群的進(jìn)食效果。

(2)夜間通過(guò)微孔式和1.5 kW葉輪式增氧機(jī)的組合使用，顯著提升了微孔區(qū)域的底層水體溶氧水平1～1.5 mg/L，減少了魚群缺氧的風(fēng)險(xiǎn)，并取代使用多臺(tái)大功率葉輪機(jī)而降低了夜間增氧成本。

(3)該地區(qū)晴好天氣下池塘自身浮游植物產(chǎn)氧能力強(qiáng)，養(yǎng)殖戶對(duì)過(guò)飽和溶氧利用率不高而造成浪費(fèi)。在下午使用涌浪式增氧機(jī)3～6 h，能夠攪動(dòng)涌浪機(jī)周邊300 m2范圍內(nèi)的底泥和直線距離20～25 m范圍內(nèi)的表、底層水體，提升了底層水體的溶氧水平，并能利用表層飽和溶解氧對(duì)底泥起到氧化作用。

通過(guò)在該地區(qū)不同天氣條件下，不同類型增氧設(shè)備單獨(dú)或搭配使用的效果驗(yàn)證，并在其他試驗(yàn)池塘和江蘇等其他地區(qū)按照文中方案進(jìn)行各種增氧機(jī)使用的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果吻合，因此提出了晴天下午使用涌浪機(jī)、溶氧低時(shí)投食區(qū)微孔和水車式增氧機(jī)搭配使用、夜間微孔和低功率葉輪增氧機(jī)搭配使用等不同增氧設(shè)備單獨(dú)或組合使用方案，合理提升了溶氧水平和增氧效率，對(duì)提高養(yǎng)殖效益、降低養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)具有積極的意義。

[1]Boyd C E.Water Quality in Ponds for Aquaculture[M].Alabama USA:Alabama A86 cultural Experiment Station,Auburn University,1990:482．

[2]Cancino B, Roth P,Reu? M.Design of high efficiency surface aerators:Part 1.Development of new rotors for surface aerators[J].Aquacult Engin,2004,3l(1/2):83-98．

[3]張世羊，李谷，陶玲，等.不同增氧方式對(duì)精養(yǎng)池塘溶氧的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29(17)：169-175．

[4]顧海濤，王逸清.我國(guó)池塘增氧技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2014，41(5)：65-68．

[5]劉興連，管薇，陳復(fù)興，等.沿黃大面積低洼鹽堿荒水養(yǎng)魚技術(shù)研究[J].淡水漁業(yè)，1995，(1)：15-17．

[6]李立森，周亞，楊松，等.池塘中葉輪增氧機(jī)增氧效果的研究[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，29(3)：415-419．

[7]谷堅(jiān)，徐皓，丁建樂(lè)，等.池塘微孔曝氣和葉輪式增氧機(jī)的增氧性能比較[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29(22)：212-217．

[8]顧海濤，何雅萍，王賢瑞.典型增氧設(shè)備在養(yǎng)殖池塘中組合應(yīng)用的研究[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2013，40(4)：36-39．

[9]李良鵬，張俊峰，龐雄斌，等.微孔曝氣增氧技術(shù)在湖北地區(qū)的應(yīng)用研究[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2013，34(3)：197-199，228．

[10]Chatelain M,Guizien K.Modelling coupledturbulence-Dissolved oxygen dynamics near the sediment-water interface under wind waves and seaswell[J].Water Res,2010,44(5):1361-1372．

[11]Phan-Van M, Rousseau D, Pauw N D. Effects of fish bioturbation on the vertical distribution of water temperature and dissolved oxygen in a fish culture-integrated waste stabilization pond system in Vietnam[J].Aquaculture,2008,281(1-4):28-33．

[12]Kumar A, Moulick S, Mal B C. Performance evaluation of propeller-aspirator-pump aerator[J].Aquacult Engin,2010,42(2):70-74．

[13]Boyd C E,Romaire R P,Johnston E.Predicting early morning dissolved oxygen concentration in channel catfish ponds[J].Trans Am Fisher Soc,1978,107(3):484-492．

[14]何雅萍，顧海濤，門濤，等.水車式增氧機(jī)性能試驗(yàn)研究[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2011，38(5)：38-41．

[15]管崇武，劉晃，宋紅橋，等.涌浪機(jī)在對(duì)蝦養(yǎng)殖中的增氧作用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28(9)：208-212．

[16]王瑋，韓夢(mèng)遐.涌浪機(jī)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)研究[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2014，41(3)：69-72．

(責(zé)任編輯：張紅林)

Study on the mix and effect verification of different mechanical aeration technologies in aquaculture ponds

JIAO Bao-yu1,JIA Li1,ZHANG Feng-ping1,2,LIU Yao-min1,FAN Xiao-min3,ZENG Ling-chun3

(1.KeyLaboratoryofAquatic,Livestock,PoultryNutritionandHealthyCulturing,MinistryofAgriculture,TongweiCo.Ltd.,Chengdu610041,China;2.CollegeofFoodScienceandTechnology,ShanghaiOceanUniversity,Shanghai201306,China;3.HenanTongweiFeedstuffCo.Ltd,Xinxiang453000,Henan,China)

To solve the problem of single mechanical aeration technology in aquaculture ponds of the Wantan town in Zhongmu,Henan province,we compared the performance and application scope of various aerators,including micropore,waterwheel and surge aerator,and achieved the purpose of enhancing the effect of oxygen and improving the breeding efficiency.Results showed that water in the tested ponds contained sufficient dissolved oxygen itself but with low utilization rate,and the farmers usually used improper methods of aerators.The surge type of aerator should be used 3～6 h in sunny afternoon,since it made full use of the dissolved oxygen produced by the surface phytoplankton.According to weather conditions，the microporous aerator and waterwheel aerator should be used along or together before and after half an hour of feeding,which effectively improved the oxygen level of feeding areas by 1～2 mg/L.The microporous aerator and low power impeller type of aerator used together in rainy day and night expanded the aeration area,improved the underlying dissolved oxygen 1 mg/L.

aquaculture;oxygen-enriched machine;mix;effect

2015-09-30；

2016-06-20

四川省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2014NZ0003)

焦寶玉(1987-)，男，工程師，主要從事水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)、飼料和水產(chǎn)品安全研究。E-mail：jiaoby@tongwei.com

張鳳枰。E-mail：fengpingzhang@163.com

S969.32

A

1000-6907-(2016)05-0105-08