王文琳，張津源，楊耿介，李樂洲，雷兆霖，周瑋

(1.大連海洋大學(xué)，遼寧 大連116023；2.大連?？h(huán)境監(jiān)測科技有限公司，遼寧 大連116000)

海參屬棘皮動物門、海參綱，海參養(yǎng)殖業(yè)已發(fā)展成為我國海水養(yǎng)殖業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。人工池塘養(yǎng)殖體系現(xiàn)已成為我國海參養(yǎng)殖的最主要方式。但近年來，池塘養(yǎng)殖規(guī)模的逐步擴增及技術(shù)落后等問題影響著海參養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，并且由于池塘水質(zhì)調(diào)控不當，海參死亡事件時有發(fā)生。

目前，我國關(guān)于海參養(yǎng)殖池塘水質(zhì)調(diào)控技術(shù)主要分為傳統(tǒng)水質(zhì)調(diào)控技術(shù)和新型水質(zhì)調(diào)控技術(shù)。傳統(tǒng)水質(zhì)調(diào)控技術(shù)主要是通過納潮換水，即池塘水體全部引用外海海水，盡管該方式操作簡單，但常受自然天氣及外海海水水質(zhì)不穩(wěn)定等因素制約，并不能真正改善池塘水質(zhì)。新型養(yǎng)水機是筆者團隊自主研制養(yǎng)殖池塘水質(zhì)調(diào)控設(shè)備，其工作原理是將表層優(yōu)良水體經(jīng)過生物加工注入池塘底部，利用機械設(shè)備攪動局部水體，在水循環(huán)動力作用下，有效地改善養(yǎng)殖池塘水質(zhì)。

池塘沉積物是養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是水體氮、磷的重要來源。畢麗仙(2018)研究表明，沉積物間隙水作用是使沉積物營養(yǎng)鹽向水體釋放，所以當沉積物的內(nèi)源營養(yǎng)鹽在釋放時，沉積物間隙水充當了沉積物與水界面營養(yǎng)鹽交換的重要介質(zhì)。為探究養(yǎng)殖池塘水體的健康狀況，人們需要對間隙水中的氮、磷含量加以監(jiān)測并分析，間隙水中的氮、磷含量作為重要的水質(zhì)指標影響著海參健康生長。郭偉強等(2018)研究表明，池塘沉積物間隙水水質(zhì)可通過充氣、外力擾動等物理調(diào)控方式，對沉積物間隙水的理化因子顯著改善，并有效地修復(fù)池塘養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)。底泥有機碳含量是影響?zhàn)B殖池塘間隙水的因素之一。

本研究以海參養(yǎng)殖池塘作為研究對象，比較自然納潮池塘的傳統(tǒng)養(yǎng)殖技術(shù)和自主研發(fā)的新型養(yǎng)水機水質(zhì)調(diào)控技術(shù)對池塘沉積物的影響，探索兩種水質(zhì)調(diào)控方式對池塘沉積物的作用效果，以期為養(yǎng)水機對海參養(yǎng)殖池塘水質(zhì)的改善提供一定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為以后在實際生產(chǎn)中提供科學(xué)的理論依據(jù)。

一、材料與方法

1.試驗參池試驗選取大連市甘井子區(qū)西小磨子村兩種參池，分別為8號、11號。參池為標準矩形，長300米、寬100米，南北走向。池塘底質(zhì)均為泥沙質(zhì)，池塘用水均為渤海引進的海水，南北各有進排水閘門。兩只參池內(nèi)海參規(guī)格、密度等條件相當，試驗期間統(tǒng)一管理。

8號池為養(yǎng)水機池塘，在參池最深處(南端)放置1臺功率為750瓦的養(yǎng)水機，每天21:00至次日9:00工作12小時。養(yǎng)水機主要由四部分組成，分別為進水組件、生物包、水動力裝置和養(yǎng)殖池塘專用噴頭。11號為自然池塘，無其他養(yǎng)殖裝置。

2.樣品采集樣品采集時間為2018年4月24日－5月24日，每隔10天進行1次采樣。

水樣采集：將間隙水采水器垂直向水下插入沉積物至預(yù)定深度，靜置等待采集裝置內(nèi)充滿間隙水后，放入無菌水樣瓶中送回實驗室待測。測定前要先將水樣用處理過的0.45微米微孔濾膜過濾，然后進行氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、活性磷酸鹽含量的測定。

泥樣采集：使用鑄造采泥器進行采樣，底泥采樣上岸后，用無菌采樣袋密封冷藏，送回實驗室待測定。

3.樣品測定選擇各參池最深點(進水口)為試驗點，設(shè)置3個采樣重復(fù)。使用YSI多參數(shù)水質(zhì)分析儀現(xiàn)場測定各池塘試驗點即時溫度、鹽度、溶氧。

水樣測定：營養(yǎng)鹽的測定過程均按照《國家海洋調(diào)查方法》(GB/T 12763.4－2007)進行操作，其中氨氮采用次溴酸鈉氧化法測定；亞硝酸鹽采用鋅－鎘還原法測定；硝酸鹽采用萘乙二胺分光光度法測定；活性磷酸鹽采用磷鉬藍分光光度法測定。

底泥有機質(zhì)測定：參照《海洋監(jiān)測規(guī)范》(GB/T 14914.1－2018)進行測定，每個樣品測3次，取平均值。

底泥耗氧率測定：參照雷衍之等(1992)方法略作修改進行測定。將底泥放入呼吸瓶中，測定前打開瓶口，用虹吸法將呼吸瓶中底泥上覆水盡量排出，再用虹吸法緩緩注入已充分曝氣并已知溶氧的底層上覆水(注水時切不可沖起底泥)，注滿后將瓶口密封。呼吸瓶中應(yīng)無空氣泡，將呼吸瓶沉入池塘底層，隔兩小時測定上覆水溶氧與空白試驗溶氧，取樣前打開呼吸瓶瓶口，用微型攪拌器輕輕攪拌上覆水使之均勻，但不可攪起底泥。

二、結(jié)果

1.兩種水質(zhì)調(diào)控方式下參池間隙水氨氮變化試驗結(jié)果顯示，養(yǎng)水機池塘氨氮含量變化趨于平穩(wěn)但稍有下降，自然納潮池塘氨氮含量變化呈先下降、后上升趨勢。從兩種參池氨氮含量比較可知，自然池塘氨氮含量＞養(yǎng)水機池塘氨氮含量。

2.兩種水質(zhì)調(diào)控方式下參池間隙水硝酸鹽變化試驗結(jié)果顯示，養(yǎng)水機池塘和自然池塘硝酸鹽含量變化趨勢一致，均呈先上升、后下降趨勢。在5月4日分別達到各自最高值，自然池塘0.151毫克/升，養(yǎng)水機池塘0.070毫克/升。從兩種參池硝酸鹽含量比較可知，自然池塘硝酸鹽含量＞養(yǎng)水機池塘硝酸鹽含量。

3.兩種水質(zhì)調(diào)控方式下參池間隙水亞硝酸鹽變化試驗結(jié)果顯示，養(yǎng)水機池塘和自然池塘亞硝酸鹽含量變化趨勢一致，均呈先上升、后下降趨勢。在5月4日分別達到各自最高值(自然池塘0.031毫克/升、養(yǎng)水機池塘0.026毫克/升)。從兩種參池亞硝酸鹽含量比較可知，自然池塘亞硝酸鹽含量＞養(yǎng)水機池塘亞硝酸鹽含量。

4.兩種水質(zhì)調(diào)控方式下參池間隙水磷酸鹽變化試驗結(jié)果顯示，養(yǎng)水機池塘和自然池塘活性磷酸鹽含量變化趨勢不同，但均呈波浪形。在5月4日分別達到各自最高值(自然池塘0.011毫克/升、養(yǎng)水機池塘0.008毫克/升)。從兩種參池磷酸鹽含量比較可知，自然池塘磷酸鹽含量＞養(yǎng)水機池塘磷酸鹽含量。

5.兩種水質(zhì)調(diào)控方式下參池底泥有機碳含量變化試驗結(jié)果顯示，養(yǎng)水機池塘和自然池塘有機碳含量變化趨勢大致相同，均呈上升趨勢。在5月24日分別達到各自最高值(自然池塘1.890%、養(yǎng)水機池塘0.600%)。從兩種參池底泥有機質(zhì)含量比較可知，自然池塘底泥有機質(zhì)含量＞養(yǎng)水機池塘底泥有機質(zhì)含量。

6.兩種水質(zhì)調(diào)控方式下參池底泥耗氧率變化試驗結(jié)果顯示，養(yǎng)水機池塘和自然納潮池塘底泥耗氧率均呈現(xiàn)波浪形，養(yǎng)水機池塘底泥耗氧率周期變化呈下降趨勢，波動范圍較小，自然納潮池塘底泥耗氧率周期變化呈上升趨勢。在5月4日分別達到各自最低值，自然池塘為1.128毫克/(米2·天)，養(yǎng)水機池塘為1.024毫克/(米2·天)。從兩種參池底泥耗氧率比較可知，自然池塘底泥耗氧率＞養(yǎng)水機池塘底泥耗氧率。

三、討論

1.兩種水質(zhì)調(diào)控方式下參池水質(zhì)理化指標的比較海參賴以生存的空間環(huán)境是養(yǎng)殖池塘，池塘水質(zhì)的好壞將直接影響海參的生存、生長和發(fā)育。對比兩種池塘表、底層溶氧可以發(fā)現(xiàn)，兩種池塘溶氧均高于《漁業(yè)水質(zhì)標準》要求(5毫克/升)。由于5月氣溫較高，池塘水溫隨之升高，水體蒸發(fā)量大，導(dǎo)致池塘鹽度有所增加，而夏季溫度躍層及鹽度躍層的普遍存在正是導(dǎo)致池塘底部環(huán)境缺氧的重要原因(畢麗仙等，2017)。

2.兩種水質(zhì)調(diào)控方式下參池間隙水營養(yǎng)鹽含量的變化營養(yǎng)鹽是養(yǎng)殖池塘海參生長過程中不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，池塘內(nèi)營養(yǎng)鹽含量的變化可以反映養(yǎng)殖水體的水質(zhì)情況。海水一類水體中無機磷含量小于0.015毫克/升。對比兩種池塘活性磷酸鹽含量(養(yǎng)水機池塘活性磷的含量變化范圍為0.002～0.007毫克/升，自然納潮池塘活性磷的含量變化范圍為0.004～0.013毫克/升)，可以發(fā)現(xiàn)兩只池塘磷酸鹽含量均符合一類水體標準。

亞硝酸鹽對無脊椎動物有毒，同時硝酸鹽也可以引起養(yǎng)殖池塘水體的富營養(yǎng)化。硝酸鹽和亞硝酸鹽是氨氮進一步氧化分解的產(chǎn)物，因此在氧化環(huán)境下間隙水的硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度較高。王文強等(2004)研究發(fā)現(xiàn)氨氮所占比例隨養(yǎng)殖時間的延長而增加。根據(jù)馬鴻媚(2001)的研究，越低濃度的氮對于養(yǎng)殖池塘水質(zhì)越起到積極的作用，對比兩種參池的無機氮可以發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)水機池塘的無機氮總體低于自然納潮池塘，用養(yǎng)水機調(diào)控優(yōu)于自然納潮調(diào)控方式，在一定程度上對氮的調(diào)控頗有成效，降低了海參發(fā)病的概率。

3.兩種水質(zhì)調(diào)控方式下參池底泥有機碳含量的變化本試驗研究中，自然池塘的底泥有機碳含量變化范圍為0.340%～1.890%，養(yǎng)水機池塘的底泥有機碳含量變化范圍為0.150%～0.600%，低于養(yǎng)魚池塘及魚蝦混養(yǎng)池塘(Banerjea等，1994；王巖等，1999)，這可能與海參的食性有關(guān)，海參可將沉積物作為營養(yǎng)源再次利用，從而降低池塘底泥有機碳的含量。

從整體而言，養(yǎng)水機池塘底泥有機碳含量低于自然納潮池塘(在水溫較高時底泥有機碳含量達到最大值)，筆者認為可能是溫度升高，微生物等分解功能加強，加快了池塘底泥有機碳的輸出。

4.兩種水質(zhì)調(diào)控方式下參池底泥耗氧率變化海參活動是造成參池底泥耗氧率較低的原因之一。本試驗在春季水產(chǎn)養(yǎng)殖動物生長期，海參生長較快，活動頻繁，兩種參池的底泥耗氧率分別達到了各自的低谷期，底泥中的有機質(zhì)含量也達到了最低值。此外，本研究中兩種參池的底泥耗氧率與底泥有機質(zhì)含量呈正相關(guān)，沉積在底泥內(nèi)的有機物是底泥耗氧的根源，底泥好氧率的高低也反映底泥有機碳含量的變化。同時本試驗各時期底泥耗氧率的值表現(xiàn)為自然池塘＞養(yǎng)水機池塘，這是由于養(yǎng)水機在工作過程中提高了水體間的交換，提供了充足的氧氣。同時底泥耗氧率的大小與池塘底質(zhì)中微生物的活性有關(guān)(陳如海等，2010)，在高溫時期池塘底部的水溫較高，底質(zhì)中微生物的活性大幅度提升，底泥耗氧率也隨之增大。