鐘文武，高海濤，李光華，吳俊頡，楊春林

（1.云南省漁業(yè)科學(xué)研究院，昆明 650111；2.昆明倘浩水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司，昆明 650111）

昆明裂腹魚(yú)（Schizothorax grahami）隸屬鯉形目（Cypriniformes）鯉 科（Cyprinidae）裂 腹 魚(yú) 亞 科（Schizothoracinae）裂腹魚(yú)屬（Schizothorax），為冷水性底層魚(yú)類，早期在云南省分布于滇池、金沙江、牛欄江等地，是滇池主要經(jīng)濟(jì)魚(yú)類之一［1，2］。由于棲息地的破壞、漁民的濫捕、環(huán)境污染的加劇等原因，野生昆明裂腹魚(yú)種質(zhì)資源量銳減，已被列入中國(guó)物種紅色名錄易危極危物種，現(xiàn)只有在滇池上游的龍?zhí)逗筒糠趾恿魃倭糠植迹?，4］。為了保護(hù)昆明裂腹魚(yú)，很多研究者對(duì)其進(jìn)行了大量的研究工作，包括野生親魚(yú)的馴養(yǎng)及人工繁殖技術(shù)［5，6］、苗種培育［7］、病害防治［8，9］等，取得了較好的成果，但推廣養(yǎng)殖和人工增殖放流方面還有待進(jìn)一步加大技術(shù)投入，提高養(yǎng)殖存活率和放養(yǎng)存活率，逐步恢復(fù)種群資源量。生態(tài)環(huán)境保護(hù)的壓力日益劇增，環(huán)境友好型的養(yǎng)殖方式將是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益齊頭并進(jìn)的有效方式，改善生產(chǎn)條件、革新養(yǎng)殖模式是珍稀土著魚(yú)類健康可持續(xù)發(fā)展的必然之路。

本研究對(duì)昆明裂腹魚(yú)流水養(yǎng)殖池水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用因子分析法對(duì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行分析，旨在明確各監(jiān)測(cè)時(shí)間段內(nèi)，養(yǎng)殖池水質(zhì)變化情況及主要影響因子，為昆明裂腹魚(yú)苗種培育水質(zhì)調(diào)控、病害防治等提供支持，同時(shí)為逐步實(shí)現(xiàn)循環(huán)流水池養(yǎng)殖模式提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及樣品采集

2017 年 10 月至 2018 年 9 月，在昆明倘浩水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司養(yǎng)殖基地進(jìn)行試驗(yàn)。昆明裂腹魚(yú)苗種養(yǎng)殖池水源為龍?zhí)端?，水質(zhì)清澈，常年水溫較低，經(jīng)曝氣后進(jìn)入養(yǎng)殖池。養(yǎng)殖池面積為101 m2，試驗(yàn)期間苗種成活率92.5%。在昆明裂腹魚(yú)苗種養(yǎng)殖池塘設(shè)置3 個(gè)采樣點(diǎn)，位于進(jìn)水口、池塘中央及排水口，在試驗(yàn)期間，每月采集水面下0.5 m 處水樣進(jìn)行檢測(cè)。

1.2 水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)方法

水質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)有：水溫、pH、DO，使用哈希便攜水質(zhì)分析儀進(jìn)行測(cè)定；總氮（TN），堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ 636-2012）測(cè)定；總磷（TP），鉬酸銨分光光度法（GB 11893-89）測(cè)定；氨氮（NH4--N），納氏試劑分光光度法（HJ 535-2009）測(cè)定；亞硝酸鹽氮（NO2--N），分光光度法（GB 7493-87）測(cè)定。

1.3 因子分析法

分析指標(biāo)為TW（水溫）、TN（總氮）、TP（總磷）、NH4--N（氨氮）、NO2--N（亞硝酸鹽氮）。利用SPSS軟件對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（未檢出指標(biāo)按方法最低檢出限的1∕2 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析）進(jìn)行 KMO 檢驗(yàn)、Barrlet 球形檢驗(yàn)，計(jì)算各主因子的相關(guān)性、方差貢獻(xiàn)率，構(gòu)造因子得分函數(shù)及綜合得分函數(shù)，通過(guò)得分函數(shù)求出各監(jiān)測(cè)時(shí)間段主因子得分排名及綜合得分排名，對(duì)比分析水質(zhì)差異［10-13］。

2 結(jié)果與分析

2.1 昆明裂腹魚(yú)養(yǎng)殖池水質(zhì)特征參數(shù)

2017 年 10 月至 2018 年 9 月，對(duì)昆明裂腹魚(yú)養(yǎng)殖池常規(guī)水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè)分析，結(jié)果如表1 所示。養(yǎng)殖池水溫在監(jiān)測(cè)周期內(nèi)維持在11.2～17.6 ℃，水溫隨季節(jié)變化波動(dòng)幅度不大，2017 年11 月水溫最低，為 11.2 ℃，2018 年 6 月和 8 月水溫最高，為17.6 ℃；pH 維持在 6.94～7.77；TN 質(zhì)量濃度范圍在0.20～1.18 mg∕L，平均值為 0.523 mg∕L，2018 年 9 月監(jiān)測(cè)值為1.18 mg∕L，略高于地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，其余月份監(jiān)測(cè)值均符合三類標(biāo)準(zhǔn)要求；TP 質(zhì)量濃度在 0.012～0.103 mg∕L，平均值為 0.041 7 mg∕L，2018 年 8 月、9 月監(jiān)測(cè)值為 0.103 mg∕L，其余月份監(jiān)測(cè)值均達(dá)到了Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)要求；NH4--N 質(zhì)量濃度范圍在 0.012 5～0.320 0 mg∕L，各月份監(jiān)測(cè)值均達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)要求；NO2--N質(zhì)量濃度范圍在0.000 5～0.011 6 mg∕L。隨著養(yǎng)殖時(shí)間的推進(jìn)，TN、TP、NH4--N、NO2--N質(zhì)量濃度均呈現(xiàn)不同程度的增大趨勢(shì)。

表1 各水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果

2.2 指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

對(duì)7 個(gè)主要水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除量綱帶來(lái)的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

2.3 各指標(biāo)相關(guān)系數(shù)矩陣

相關(guān)系數(shù)矩陣是水質(zhì)評(píng)價(jià)因子分析的重要步驟，而對(duì)檢測(cè)指標(biāo)進(jìn)行KMO 檢驗(yàn)、Barrlet 球形檢驗(yàn)是因子分析的前提，本研究中7 個(gè)指標(biāo)KMO 檢驗(yàn)結(jié)果為0.803（＞0.5），表明檢測(cè)指標(biāo)間相關(guān)性較強(qiáng)。利用標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)對(duì)所選指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)系數(shù)的計(jì)算，結(jié)果如表3 所示。相關(guān)系數(shù)及顯著性水平的計(jì)算結(jié)果表明，昆明裂腹魚(yú)苗種養(yǎng)殖池各監(jiān)測(cè)指標(biāo)間具有較強(qiáng)的相關(guān)性。其中，水溫與DO、NH4--N、NO2--N極顯著相關(guān)；DO 與 TN、TP、NH4--N、NO2--N 極顯著相關(guān)；TN 與 TP 極顯著相關(guān)，與 NO2--N 顯著相關(guān)；TP與NO2--N顯著相關(guān)；NH4--N與NO2--N極顯著相關(guān)。

2.4 主因子特征值和方差貢獻(xiàn)率

基于各監(jiān)測(cè)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)矩陣，采用因子分析法提取主因子，計(jì)算特征值和累積貢獻(xiàn)率，按累計(jì)方差貢獻(xiàn)率85%確定主因子，結(jié)果如表4 所示。由表4 可知，主因子F1旋轉(zhuǎn)前特征值為4.718，貢獻(xiàn)率為67.398%，旋轉(zhuǎn)后特征值為3.244，貢獻(xiàn)率為46.060%；主因子F2旋轉(zhuǎn)前特征值為1.206，貢獻(xiàn)率為17.222%，旋轉(zhuǎn)后特征值為2.699，貢獻(xiàn)率為38.560%。旋轉(zhuǎn)后主因子F1和F2的特征值均大于1，累計(jì)貢獻(xiàn)率為84.620%，表明所提取的兩個(gè)因子可以反映原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基本信息。而利用最大方差法旋轉(zhuǎn)后主因子信息更容易解釋，旋轉(zhuǎn)前后累計(jì)貢獻(xiàn)率沒(méi)有改變，主因子代表信息無(wú)損失，足夠描述5個(gè)指標(biāo)的原始信息，可用于不同監(jiān)測(cè)時(shí)間段水質(zhì)的差異性分析。

表3 各水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)系數(shù)矩陣

表4 主因子特征值和貢獻(xiàn)率

2.5 因子旋轉(zhuǎn)載荷矩陣及得分系數(shù)矩陣

為清晰地表達(dá)主因子的代表信息，對(duì)因子的載荷矩陣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)分析，并采用回歸法計(jì)算因子的得分系數(shù)，結(jié)果如表5 所示。由旋轉(zhuǎn)后因子的載荷矩陣信息可知，與主因子F1相關(guān)的主要指標(biāo)有TN、TP和DO，其中，正軸方向TN 旋轉(zhuǎn)后的載荷為0.967，TP旋轉(zhuǎn)后的載荷為0.924，負(fù)軸方向DO 旋轉(zhuǎn)后的載荷為-0.798，這3 個(gè)指標(biāo)在F1主因子的載荷均較高，反映了氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽和水體溶解氧水平對(duì)養(yǎng)殖水體水質(zhì)的影響。與主因子F2相關(guān)的主要指標(biāo)有NH4--N、水溫和pH，其中，正軸方向NH4--N 旋轉(zhuǎn)后載荷為0.822，水溫旋轉(zhuǎn)后載荷為0.802，pH 旋轉(zhuǎn)后載荷為-0.786，這3 個(gè)指標(biāo)在F2主因子的旋轉(zhuǎn)載荷均較高，NH4--N 與水溫和pH 都有較好的相關(guān)性，總體反映了無(wú)機(jī)態(tài)氨氮對(duì)養(yǎng)殖水體水質(zhì)的影響。

表5 旋轉(zhuǎn)后因子載荷矩陣及得分系數(shù)矩陣

根據(jù)累計(jì)貢獻(xiàn)率確定兩個(gè)主因子后，便可計(jì)算出主因子得分系數(shù)矩陣，因子得分函數(shù)和綜合得分函數(shù)構(gòu)造如下：

式中，F(xiàn)1為第一主因子得分函數(shù)；F2為第二主因子得分函數(shù)；X1為水溫；X2為pH；X3為DO；X4為TN；X5為TP；X6為NH4--N；X7為NO2--N。

2.6 因子得分及綜合得分結(jié)果

根據(jù)因子得分函數(shù)和綜合得分函數(shù)，計(jì)算昆明裂腹魚(yú)苗種培育池各監(jiān)測(cè)時(shí)間段的水質(zhì)在兩個(gè)主因子上的得分和綜合得分排名，比較分析各監(jiān)測(cè)時(shí)間段水質(zhì)差異（表6）。由水質(zhì)主因子得分和綜合得分排名可知，昆明裂腹魚(yú)苗種培育池水質(zhì)因子在2018年6—9 月的綜合得分排在前四位。6 月和7 月，F(xiàn)2主因子的得分較高，結(jié)合原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，影響水質(zhì)的主要指標(biāo)是與F2主因子相關(guān)性較大的氨氮、水溫和亞硝酸鹽氮。8 月和9 月，F(xiàn)1主因子的得分較高，影響水質(zhì)的主要指標(biāo)是與F1主因子相關(guān)性較大的TN和TP。11 月、1 月和2 月主因子綜合得分相對(duì)較小，與主因子F1和F2相關(guān)的主要水質(zhì)指標(biāo)對(duì)水質(zhì)的影響也相對(duì)較弱。

表6 2017年10月至2018年9月水質(zhì)因子得分和綜合得分排名

3 小結(jié)與討論

通過(guò)因子分析法對(duì)昆明裂腹魚(yú)苗種培育池各養(yǎng)殖月份水質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比分析評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，不同的水質(zhì)指標(biāo)對(duì)養(yǎng)殖水體水質(zhì)的影響具有明顯的季節(jié)差異性。在整個(gè)監(jiān)測(cè)周期中，2018 年6—9 月正值夏季秋初，養(yǎng)殖水體水溫相對(duì)其他監(jiān)測(cè)月份高，水質(zhì)主因子綜合得分排在前四位，其中，6 月和7 月，影響水質(zhì)的指標(biāo)主要是毒性的NH4--N 和NO2--N；8 月和 9月，影響水質(zhì)的指標(biāo)主要是TN 和TP。隨著養(yǎng)殖過(guò)程的推進(jìn)和水溫的升高，TN 和TP 質(zhì)量濃度在9 月達(dá)到了最大值，分別為 1.18、0.103 mg∕L，NH4--N 質(zhì)量濃度在 6 月達(dá)到了最大值，為 0.32 mg∕L，DO 質(zhì)量濃度在8 月和9 月均低于6 mg∕L。秋末冬季，養(yǎng)殖水體水溫相對(duì)較低，溶解氧充足，影響水質(zhì)的主要指標(biāo)濃度均處于較低水平。

隨著養(yǎng)殖時(shí)間的推進(jìn)，昆明裂腹魚(yú)苗種培育池養(yǎng)殖水體環(huán)境質(zhì)量有下降的趨勢(shì)，具體表現(xiàn)為從4月開(kāi)始，養(yǎng)殖池TN、TP、NH4--N 和NO2--N 質(zhì)量濃度均有不同程度的增大，主要原因?yàn)殡S著魚(yú)體的生長(zhǎng)，投喂餌料數(shù)量遞增，水體殘留餌料和魚(yú)體排泄物也隨之增加，是影響?zhàn)B殖水質(zhì)的關(guān)鍵性外源指標(biāo)。在苗種培育的中后期，特別是水溫較高的季節(jié)，應(yīng)重視養(yǎng)殖水體氨氮、亞硝酸鹽氮、總氮和總磷的監(jiān)測(cè)和調(diào)控，以保證苗種培育水質(zhì)良好，提高成活率，降低養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)。不同的養(yǎng)殖模式、不同的養(yǎng)殖階段選擇合適的水質(zhì)調(diào)控方法很重要，彭靈芝等［14］對(duì)烏江流域昆明裂腹魚(yú)幼魚(yú)的氨態(tài)氮急性毒性進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示氨態(tài)氮對(duì)昆明裂腹魚(yú)幼魚(yú)的安全濃度為3.896 mg∕L，本試驗(yàn)中 NH4--N 監(jiān)測(cè)濃度最高在2018年 6 月和 8 月，為 0.32 mg∕L，低于文獻(xiàn)的安全濃度，這與養(yǎng)殖池為水泥池，底部積淤較少，養(yǎng)殖進(jìn)水經(jīng)過(guò)跌水曝氣后，水體溶解氧較高等因素有關(guān)，流水池養(yǎng)殖模式保證了養(yǎng)殖水體的交換量，常年水溫控制在11.2～17.6 ℃，總體水質(zhì)良好，苗種病害較少，成活率相對(duì)較高。詹會(huì)祥等［7］對(duì)人工繁殖的昆明裂腹魚(yú)仔魚(yú)進(jìn)行了流水培育試驗(yàn)，取得了顯著成效，昆明裂腹魚(yú)苗種的流水養(yǎng)殖模式具有較好的應(yīng)用前景。養(yǎng)殖水體中的氮和磷，主要來(lái)源為外源飼料殘餌、魚(yú)類代謝廢物及底泥的釋放等［15，16］，本研究中昆明裂腹魚(yú)苗種培育模式為水泥池流水養(yǎng)殖，培育池底泥累積較少，因此，培育池中氮和磷的主要輸入途徑為外源餌料的投喂，而主要輸出為殘餌和魚(yú)體自身，殘餌的分解、魚(yú)類糞便的積累間接成為氨氮和亞硝酸鹽氮的主要來(lái)源，二者不僅具有直接毒性，也會(huì)影響魚(yú)類的自身代謝［17］、呼吸器官和組織損傷［18］、基因的表達(dá)［19］及免疫力［20］，對(duì)養(yǎng)殖魚(yú)類產(chǎn)生間接的毒害作用，昆明裂腹魚(yú)作為敏感性的土著魚(yú)類，對(duì)水質(zhì)要求較高，苗種的培育階段，養(yǎng)殖水體水質(zhì)的監(jiān)測(cè)和管理調(diào)控，是減少病害、提高成活率的關(guān)鍵。

流水池養(yǎng)殖適宜昆明裂腹魚(yú)苗種培育，為保證苗種生長(zhǎng)良好，進(jìn)一步提高成活率，應(yīng)做好適時(shí)清淤，根據(jù)池塘的承載能力，合理化苗種放養(yǎng)密度，選擇綠色優(yōu)質(zhì)飼料，提高消化吸收率，減少殘餌糞便，降低飼料對(duì)養(yǎng)殖水體的氮源污染。當(dāng)前，生態(tài)環(huán)境的保護(hù)日益受到重視，綠色、生態(tài)、健康的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式必將取代傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式，通過(guò)生產(chǎn)條件的改造、養(yǎng)殖模式的優(yōu)化、養(yǎng)殖技術(shù)的提升、選擇新的養(yǎng)殖品種、養(yǎng)殖尾水的達(dá)標(biāo)排放等實(shí)現(xiàn)生態(tài)健康養(yǎng)殖是大勢(shì)所趨，也是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。流水池養(yǎng)殖模式水體交換量大，傳統(tǒng)的流水池養(yǎng)殖，水體中污染物隨尾水的排放直接進(jìn)入周圍環(huán)境，加大了周圍水體的污染負(fù)荷，雖然一些珍稀的土著魚(yú)類對(duì)養(yǎng)殖水體水質(zhì)要求較高，但尾水的達(dá)標(biāo)排放是環(huán)保政策導(dǎo)向，優(yōu)化構(gòu)建高效循環(huán)流水池養(yǎng)殖模式，是實(shí)現(xiàn)土著魚(yú)類養(yǎng)殖健康可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益良性循環(huán)的有效途徑之一。