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)。
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)。
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。
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]。
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
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
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)。
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
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。
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
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。