李樂洲, 孫廣偉, 張東升, 王玉龍, 楊耿介, 蘆宇婷, 盧宏博, 周 瑋

養(yǎng)水機(jī)工作時(shí)長對參池氮磷營養(yǎng)鹽及初級生產(chǎn)力的影響

李樂洲1, 孫廣偉2, 張東升1, 王玉龍1, 楊耿介1, 蘆宇婷3, 盧宏博1, 周 瑋1

(1. 大連海洋大學(xué) 水產(chǎn)與生命學(xué)院, 遼寧 大連 116023; 2. 全國水產(chǎn)技術(shù)推廣總站 中國水產(chǎn)學(xué)會(huì), 北京 100125; 3. 大連海洋大學(xué) 海洋科技與環(huán)境學(xué)院, 遼寧 大連 116023)

采集以6 h、12 h、18 h養(yǎng)水機(jī)工作時(shí)長下的刺參()養(yǎng)殖池塘水樣, 測定無機(jī)氮、磷酸鹽濃度和初級生產(chǎn)力毛、凈產(chǎn)量, 并對無機(jī)氮組成占比、氧化參數(shù)和系數(shù)(初級生產(chǎn)力毛產(chǎn)量與自養(yǎng)呼吸量之比)進(jìn)行了測算, 以探究養(yǎng)水機(jī)工作時(shí)長對池塘氮、磷營養(yǎng)鹽和初級生產(chǎn)力的影響。結(jié)果顯示, 延長養(yǎng)水機(jī)工作時(shí)長一方面能夠促進(jìn)高溫期后營養(yǎng)鹽的底-水遷移進(jìn)而有效改善水、底質(zhì), 另一方面還促進(jìn)無機(jī)氮中的有毒氨氮(NH4-N)硝化為硝酸鹽氮(NO3-N); 同時(shí), 延長養(yǎng)水機(jī)工作時(shí)長能夠一定程度上增加池塘初級生產(chǎn)力, 但受夜晚光照和溫度限制, 養(yǎng)水機(jī)工作時(shí)長由12 h增至18 h反而會(huì)消耗生產(chǎn)力。池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中配裝養(yǎng)水機(jī), 最佳工作時(shí)長為12 h, 在節(jié)省成本的同時(shí)利于生產(chǎn)。

養(yǎng)水機(jī); 不同工時(shí); 營養(yǎng)鹽; 初級生產(chǎn)力

海參養(yǎng)殖池塘中氮(N)、磷(P)營養(yǎng)鹽是池塘初級生產(chǎn)力和食物鏈的基礎(chǔ), 但同時(shí)也是引起池塘富營養(yǎng)化的根源[1-3]。養(yǎng)殖戶為調(diào)水增產(chǎn)常常盲目投藥, 雖可暫時(shí)緩解問題, 但藥物殘留在池中又為生產(chǎn)和食品安全埋下了隱患。近年來隨著增氧機(jī)、耕水機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中的普及, 養(yǎng)殖戶可不依靠傳統(tǒng)投藥而通過輔助養(yǎng)殖設(shè)備對N、P營養(yǎng)鹽進(jìn)行調(diào)控, 保障有足夠的生產(chǎn)力供刺參攝食的同時(shí), 防治池塘水質(zhì)惡化, 保障食品安全[4-6]。

養(yǎng)水機(jī)(ZL200610077526.5)是針對池塘水分層及缺氧問題研發(fā)的一種新型池塘養(yǎng)殖設(shè)備。前期研究顯示, 養(yǎng)水機(jī)每日工作12 h較未配裝養(yǎng)水機(jī)的池塘全年平均降低氨氮含量28.6%, 提高活性無機(jī)磷含量13.3%, 提高初級生產(chǎn)力24.6%, 證明養(yǎng)水機(jī)對池塘N、P營養(yǎng)鹽以及初級生產(chǎn)力有明顯的調(diào)控作用[7]。同時(shí)本團(tuán)隊(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測池塘常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)時(shí)發(fā)現(xiàn), 養(yǎng)水機(jī)工作12 h的過程中溫度、鹽度、pH、溶解氧會(huì)隨著工作時(shí)長增加而不斷變化, 且其他相關(guān)池塘養(yǎng)殖設(shè)備工作時(shí)長與水質(zhì)指標(biāo)也表現(xiàn)出一定相關(guān)性。李立森等[8]發(fā)現(xiàn)葉輪增氧機(jī)工作180 min后才可使池塘1.5 m深處溶氧與表層一致; 李彬等[9]研究表明, 微孔曝氣增氧機(jī)工作2 h對參池增氧緩慢, 工作8 h后可顯著增氧, 連續(xù)增氧7 d可使亞硝酸鹽氮(NO2-N)、化學(xué)需氧量(COD)分別降低0.011 mg/L、4.31 mg/L; Boyd[10]證實(shí)池塘底層溶氧含量會(huì)隨著曝氣系統(tǒng)工作時(shí)間的增加而提高直至與表層溶氧一致; Lawson等[11]報(bào)道池塘水體循環(huán)能力與增氧機(jī)工作時(shí)間正相關(guān)。綜上, 故推論養(yǎng)水機(jī)以每日不同的工時(shí)運(yùn)行, 長期以往會(huì)對池中營養(yǎng)鹽及生產(chǎn)力產(chǎn)生不同影響。

本團(tuán)隊(duì)依據(jù)養(yǎng)殖生產(chǎn)實(shí)際需求和養(yǎng)水機(jī)每日工作時(shí)間占比將養(yǎng)水機(jī)工時(shí)設(shè)為每日6、12、18 h三組, 各組均按設(shè)定工時(shí)運(yùn)行1 a, 對周年內(nèi)每組池塘中N、P營養(yǎng)鹽濃度, 無機(jī)氮組成以及初級生產(chǎn)力等相關(guān)指標(biāo)按季節(jié)進(jìn)行觀測, 比較分析三組實(shí)驗(yàn)組結(jié)果差異, 在探究養(yǎng)水機(jī)在不同工時(shí)下對上述指標(biāo)影響的同時(shí), 為后期養(yǎng)水機(jī)在生產(chǎn)中的使用提供理論指導(dǎo)。

1 材料方法

1.1 實(shí)驗(yàn)池塘介紹

實(shí)驗(yàn)池塘取自大連青堆子養(yǎng)殖海域(39.78°N, 123.32°E)的9口池底質(zhì)地、池塘規(guī)模、水深、換水管理、投苗情況相同且實(shí)驗(yàn)期間均不投餌、不投藥的刺參()單養(yǎng)池塘, 每相鄰的3口池塘為一組實(shí)驗(yàn)組, 各池塘實(shí)驗(yàn)期間基本情況如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)池塘基本情況

1.2 養(yǎng)水機(jī)介紹

養(yǎng)水機(jī)及其組件模擬圖如圖1所示。養(yǎng)水機(jī)均置于各池塘排水口底部, 工作時(shí)由動(dòng)力裝置將表層水從進(jìn)水口吸入, 經(jīng)進(jìn)水管進(jìn)入凈化裝置, 后由專用噴頭在池底射出, 噴頭功率為750 W, 出水量12 m3/h。設(shè)置養(yǎng)水機(jī)每日分別于04: 00—10: 00、04: 00—16: 00、04: 00—22: 00定時(shí)啟閉工作。

圖1 養(yǎng)水機(jī)及其組件模擬圖

1.3 樣品采集及測定處理

分別將2018年3月5日、6月30日、9月30日和12月30日作為春、夏、秋、冬四季采樣時(shí)間, 并在海參高溫死亡期(8月7日)也進(jìn)行了采樣。每次采樣在池塘換水前3 d進(jìn)行, 采集以池塘中軸線為基準(zhǔn)的不同養(yǎng)水機(jī)工作時(shí)長下的池塘進(jìn)水口、中部、排水口的表、中、底三層混合水樣1 L(每份樣品均取3個(gè)作為重復(fù))。水樣定量后參照GB/T 12763.4—2007[12]測定水體氮、磷濃度, 其中硝酸鹽氮(NO3-N)、亞硝酸鹽氮(NO2-N)、氨氮(NH4-N)濃度分別采用鋅-鉻還原法、重氮-偶氮法、水楊酸鈉法測定, 磷酸鹽 (PO4-P)濃度采用磷鉬藍(lán)法測定; 無機(jī)氮(DIN)濃度計(jì)算公式為:(DIN)=(NO2-N+NO3-N+NH4-N), 同時(shí)對三種形式的氮在DIN中的占比進(jìn)行計(jì)算, 并引入氧化參數(shù)以說明氧化反應(yīng)程度。

初級生產(chǎn)力的測定參照SL 354-2006[13]黑白瓶法。即按照表層水透明度的1、0.5、0.25、0.1倍將各池塘分為0～30 cm、30～50 cm、50～100 cm、100～ 150 cm四個(gè)水層, 分別采集各池塘4層水并注入對應(yīng)水層250 mL的黑、白瓶以及初始瓶中, 記錄初始瓶中溶解氧(DO), 并將各黑、白瓶掛瓶24 h(每層均掛置3個(gè)黑、白瓶作為重復(fù)), 后用溫克勒(Winkler)法[12]測定溶解氧各瓶DO含量。各水層初級生產(chǎn)力毛產(chǎn)量(GPP) = DO白瓶– DO黑瓶,呼吸量(Ra) = DO初始– DO黑瓶, 凈產(chǎn)量(NPP) = GPP-Ra,本研究中采用池塘水柱生產(chǎn)力反映池塘日生產(chǎn)力, 即各水層GPP之和、Ra之和、NPP之和;系數(shù)為GPP與Ra的比值。

通過采用SPSS 25.0的One-way ANOVA和LSD多重比較, 分析各季節(jié)養(yǎng)水機(jī)不同工作時(shí)長對營養(yǎng)鹽濃度和日生產(chǎn)力的影響, 以<0.05為差異顯著,< 0.01為差異極顯著, 各數(shù)據(jù)條上不同的小寫字母(a, b, c)和大寫字母(X, Y)分別表示組內(nèi)差異和組間差異。

2 結(jié)果

2.1 養(yǎng)水機(jī)不同工作時(shí)長下DIN、K、PO4-P的季節(jié)變化

由養(yǎng)水機(jī)相同工作時(shí)長下在不同季節(jié)的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異可知。圖2a顯示3組實(shí)驗(yàn)組DIN濃度均在秋季達(dá)到峰值且3組DIN濃度在秋季均顯著高于其他季節(jié)(<0.05); 18 h組DIN濃度在冬季顯著高于春季、夏季和高溫期(<0.05)。對于, 6 h組值在各季節(jié)均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(0.05); 12 h組值在高溫期顯著低于其他季節(jié)(<0.05); 18 h組值在高溫期顯著低于其他季節(jié)(<0.05), 在夏季顯著低于春季和秋季(<0.05)且與冬季無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(0.05)(圖2b)。對于PO4-P, 3組實(shí)驗(yàn)組PO4-P濃度均在高溫期達(dá)到峰值且6 h和12 h組高溫期濃度均顯著高于其他季節(jié)(< 0.05); 18 h組PO4-P濃度在高溫期和秋季無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(0.05)但均顯著高于春季、夏季和冬季(<0.05); 12 h組PO4-P濃度在秋季顯著高于春季、夏季和冬季(<0.05)(圖2c)。

由養(yǎng)水機(jī)在相同季節(jié)不同工作時(shí)長下的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異可知。3組實(shí)驗(yàn)組DIN濃度在春季、夏季、高溫期均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(0.05); 6 h組DIN濃度在秋季顯著低于18 h組(<0.05); 12 h組DIN濃度在秋季與6 h組和18 h組均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(0.05)。對于, 6 h組值在春季、夏季顯著低于12 h和18 h組(<0.05), 在秋季、冬季顯著低于18 h組(<0.05)而與12 h組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(0.05); 12 h組值在秋季顯著低于18 h組(<0.05), 其余季節(jié)均與18 h組無顯著差異(0.05); 3組值在高溫期均無顯著差異(0.05)。對于PO4-P, 3組實(shí)驗(yàn)組PO4-P濃度在各季節(jié)均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(0.05)。

2.2 養(yǎng)水機(jī)不同工作時(shí)長下DIN中NO3-N、NO2-N、NH4-N占比的季節(jié)變化

3組池塘各時(shí)期的DIN組成如圖3所示。3組池塘DIN中的NO2-N在各季節(jié)占比均為最少, 6 h、12 h、18 h組NO2-N占比分別在3.69～13.08%、5.81～ 20.00%、5.66～26.04% 之間波動(dòng); 6 h組池塘DIN組成中NH4-N濃度總體上占比最高, 周年內(nèi)在45.03～ 68.85%之間波動(dòng); 12 h組池塘DIN組成中NO3-N濃度占比最高, 周年內(nèi)在23.96～53.34%之間波動(dòng); 18 h組池塘DIN組成中夏季和高溫期NH4-N濃度占比最高分別為44.81%、58.52%, 而在春、秋、冬三季NO3-N所占比例最高分別為39.58%、64.73%、56.39%。

圖2 各組池塘DIN濃度、氧化參數(shù)K、PO4-P濃度的季節(jié)變化

2.3 養(yǎng)水機(jī)不同工作時(shí)長下GPP、Ra、NPP、P/R系數(shù)的季節(jié)變化

由養(yǎng)水機(jī)相同工作時(shí)長下在不同季節(jié)的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異可知。圖4a和圖4c顯示3組實(shí)驗(yàn)組GPP、NPP均在高溫期達(dá)到峰值且均顯著大于其他各季節(jié)(<0.05); 3組實(shí)驗(yàn)組GPP、NPP在夏季與秋季均顯著大于春季與冬季(<0.05); 3組實(shí)驗(yàn)組Ra在夏季、高溫期和秋季顯著大于春季和冬季(<0.05)(圖4b); 3組實(shí)驗(yàn)組在春季均顯著大于夏季、高溫期和秋季(<0.05); 12h組在冬季顯著大于夏季、高溫期和秋季(<0.05) (圖4d); 3組實(shí)驗(yàn)組GPP、NPP在夏季與秋季之間, Ra、在夏季、高溫期和秋季之間, GPP、NPP、Ra、在春季與冬季之間均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(0.05)。

圖3 各組池塘DIN中NO3-N、NO2-N、NH4-N占比的季節(jié)變化

圖4 各組池塘GPP、Ra、NPP、P/R的季節(jié)變化

由養(yǎng)水機(jī)在相同季節(jié)不同工作時(shí)長下的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異可知。3組實(shí)驗(yàn)組GPP、NPP在春季、夏季、秋季均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(0.05); 6 h組GPP、NPP在高溫期時(shí)均顯著小于12 h和18 h組(<0.05); 12 h和18 h組GPP、NPP在高溫期時(shí)無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(0.05); 3組實(shí)驗(yàn)組Ra在各季均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(0.05); 3組實(shí)驗(yàn)組在春季、夏季、高溫期和秋季均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(0.05); 12 h組在冬季顯著大于6 h、18 h組(<0.05)。

3 討論

3.1 養(yǎng)水機(jī)不同工作時(shí)長對氮、磷營養(yǎng)鹽的影響

本實(shí)驗(yàn)中各組池塘DIN、PO4-P均以高溫期為界呈春夏低、秋冬高的季節(jié)特征, 雖與楊曉龍等[14]調(diào)查發(fā)現(xiàn)青堆子養(yǎng)殖海域營養(yǎng)鹽呈夏秋低、春冬高的季節(jié)特征不一致, 但比較各季節(jié)數(shù)據(jù)也較為接近。這種季節(jié)特征差異的形成原因主要受2018年大連罕見連續(xù)高溫天氣影響, 藻類固氮作用、生物殘?bào)w分解礦化作用增強(qiáng)所致[15-16]。另外, NH4-N、NO2-N、NO3-N濃度隨著池塘氧化還原條件的變化在不斷發(fā)生著循環(huán)轉(zhuǎn)化, 相關(guān)研究普遍表明[2, 17-19], DIN中NH4-N和NO3-N占絕大多數(shù)比例, 而NO2-N作為硝化過程的中間產(chǎn)物, 性質(zhì)極不穩(wěn)定占比較少, 與本實(shí)驗(yàn)圖3的結(jié)果規(guī)律一致。

根據(jù)本實(shí)驗(yàn)圖2結(jié)果, 3組池塘的DIN在秋季和冬季存在顯著差異且PO4-P在各季均無顯著差異, 表明養(yǎng)水機(jī)工作時(shí)長僅在秋、冬兩季對DIN濃度有影響。分析其原因在于高溫期后各池底積累了較多的生物殘?bào)w, 雷衍之[20]曾證實(shí)底層攪動(dòng)以及垂直對流能夠促進(jìn)水生生物殘?bào)w中的營養(yǎng)鹽由池底向水體遷移, 養(yǎng)水機(jī)工作正具備以上兩種水流作用, 養(yǎng)水機(jī)工作時(shí)間的延長便提高了高溫期后底-水營養(yǎng)鹽的遷移作用, 故表現(xiàn)出秋、冬兩季18 h組DIN濃度顯著高于6 h組的結(jié)果。同時(shí), 分析3組池塘的PO4-P在秋、冬未表現(xiàn)出顯著差異的原因在于天然水體中PO4-P自身濃度較少且較易被水生植物利用[1-2, 20]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果中DIN、PO4-P濃度均符合二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 3097—1997)[21]要求適用于海水池塘養(yǎng)殖, 因此, 延長養(yǎng)水機(jī)工時(shí)促進(jìn)池底營養(yǎng)鹽向水體遷移不但不會(huì)造成水體富營養(yǎng)化, 還減輕了池底環(huán)境壓力。

另外由圖2(b)可知, 12 h組除高溫期和秋季外、18 h組除高溫期外的其他季節(jié)氧化參數(shù)均顯著大于6 h組。值反映了各組池塘水體的氧化反應(yīng)程度, 該值越高說明池塘水體中N的硝化作用越強(qiáng), 即NH4-N有向NO3-N轉(zhuǎn)化的趨勢[20], 這與圖3 中6 h組DIN以NH4-N為主, 而12 h、18 h組DIN以NO3-N為主的結(jié)果一致。分析產(chǎn)生上述差異原因在于池塘氧化環(huán)境與池塘水體溶解氧含量及水體交換能力呈正相關(guān)關(guān)系, 而養(yǎng)水機(jī)工作時(shí)長從6 h組提升至12 h、18 h持續(xù)表底水交換增多的同時(shí)必然會(huì)提高池塘溶氧含量, 且孫廣偉等[22]在的前期研究中也指出6 h、12 h、18 h組池塘年平均溶解氧含量分別為8.13 mg/L、7.78 mg/L、6.64 mg/L。12 h、18 h組池塘較6 h組池塘擁有較好的氧化環(huán)境, 可避免有毒氨氮、硫化物等物質(zhì)的滋生, 對于海水池塘養(yǎng)殖是極有利的。

綜上, 養(yǎng)殖過程中養(yǎng)水機(jī)工作時(shí)長由6 h增至12 h、18 h, 一方面可顯著通過促進(jìn)高溫期后底-水營養(yǎng)鹽遷移提高營養(yǎng)鹽濃度, 另一方面可通過促進(jìn)池塘良好氧化環(huán)境的形成提高氮硝化。在此基礎(chǔ)上, 比較12 h組和18 h組對于營養(yǎng)鹽的調(diào)控效果, 18 h組冬季的DIN、秋季的值要顯著大于12 h組, 因此對于營養(yǎng)鹽的調(diào)控效果養(yǎng)水機(jī)工作時(shí)長排序?yàn)?8 h≥12 h>6 h。

3.2 養(yǎng)水機(jī)不同工作時(shí)長對池塘水體初級生產(chǎn)力的影響

池塘初級生產(chǎn)力反映了池塘水體生物生產(chǎn)力和漁業(yè)生產(chǎn)力, 來源包括納潮換水所帶入的外源部分和池中自主產(chǎn)生的內(nèi)源部分[23]。由于各實(shí)驗(yàn)組納潮來源于同一潮溝且換水時(shí)間、換水量均一致, 因此, 科學(xué)合理的提高池塘內(nèi)源初級生產(chǎn)力利于增產(chǎn)增收。

自養(yǎng)生物依靠無機(jī)營養(yǎng)生活和繁殖, 而本研究中3組池塘內(nèi)無機(jī)營養(yǎng)鹽基本無顯著差異(圖2), 故各實(shí)驗(yàn)組池塘自養(yǎng)生物的生物量全年均較為接近, Ra全年均無顯著差異, 該結(jié)果與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖4(b)相吻合。盡管自養(yǎng)生物的生物量是決定初級產(chǎn)量的主要因素, 但相關(guān)研究也指出光照、水溫、水體流動(dòng)性也會(huì)影響自養(yǎng)生物固定能量或有機(jī)合成的能力進(jìn)而影響初級產(chǎn)量[24-26]。

首先, 由于各實(shí)驗(yàn)組池塘相鄰且處于同一養(yǎng)殖海域, 光照(除高溫期外)、水溫均一致, 而12 h、18 h組的養(yǎng)水機(jī)的每日運(yùn)行時(shí)間較長, 池塘水體流動(dòng)性優(yōu)于6 h組, 盡管圖4中3組池塘GPP、NPP除高溫期外無顯著差異(>0.05), 但6 h組池塘水體流動(dòng)性偏差引起了GPP、NPP全年處于最低的結(jié)果。其次, 高溫期時(shí)大型藻類滋生阻礙光線照入, 浮游藻類生長困難, 據(jù)林青等[27]報(bào)道養(yǎng)水機(jī)運(yùn)行可顯著提高水體透明度, 延長養(yǎng)水機(jī)每日工作時(shí)長能夠增強(qiáng)浮游藻類的光合強(qiáng)度, 故表現(xiàn)出12 h、18 h組的 GPP、NPP在高溫期顯著高于6 h組的結(jié)果。另外, 有研究表明底泥再懸浮也會(huì)提高初級生產(chǎn)力[28], 作者也在前期發(fā)表論文中論述了養(yǎng)水機(jī)擾動(dòng)底泥形成再懸浮的能力[29], 延長養(yǎng)水機(jī)工作時(shí)長會(huì)增強(qiáng)底泥擾動(dòng)強(qiáng)度, 進(jìn)而促進(jìn)池底有機(jī)質(zhì)礦化加速養(yǎng)分循環(huán)提高生產(chǎn)力, 這也是12 h、18 h組GPP、NPP全年稍高的原因之一。最后, 盡管12 h組GPP、NPP全年與18 h組無顯著差異, 但12 h組GPP、NPP在各季節(jié)均稍大于18 h組, 分析其原因在于18 h池塘的養(yǎng)水機(jī)較12 h池塘的養(yǎng)水機(jī)多工作的6 h為夜間(16: 00—22: 00),此時(shí)已無陽光射入水體, 養(yǎng)水機(jī)運(yùn)行無法加快自養(yǎng)生物產(chǎn)出反而加速生產(chǎn)量的消耗, 但這種消耗也是極低的, 因此呈現(xiàn)18 h組池塘的GPP、NPP略低于12 h組池塘的結(jié)果。

研究表明池塘NPP/GPP周年均值約在50%左右[23], 而3組池塘NPP/GPP周年均值均在60%以上(6 h、12 h、18 h組池塘NPP/GPP周年均值分別為61.34%、66.10%、66.57%), 分析原因在于, 養(yǎng)水機(jī)運(yùn)行遏制了大型藻類的增長、增強(qiáng)了水體流動(dòng)性進(jìn)而保障了水體光照充足。系數(shù)通常用來反映初級生產(chǎn)力利用率, 本實(shí)驗(yàn)3組池塘與傳統(tǒng)刺參養(yǎng)殖池塘一致,系數(shù)均大于1, 即初級生產(chǎn)量利用率較低, 池內(nèi)存有較多的殘餌、殘?bào)w、糞便等[23, 26]。系數(shù)較高造成的刺參死亡災(zāi)害雖暫未見報(bào)道, 但長期積累必然會(huì)對水質(zhì)產(chǎn)生危害。因此, 作者認(rèn)為養(yǎng)殖期間配備養(yǎng)水機(jī)不斷增加初級產(chǎn)量保證刺參攝食的同時(shí), 可改傳統(tǒng)刺參單養(yǎng)模式為參蝦、參貝混養(yǎng)模式, 以保證初級產(chǎn)量充分利用并為養(yǎng)殖戶增產(chǎn), 還可適當(dāng)增加換水頻率強(qiáng)制排除初級生產(chǎn)力冗余。

綜上, 養(yǎng)殖過程中養(yǎng)水機(jī)工作時(shí)長由6 h增至12 h、18 h, 一方面可以提高池塘內(nèi)源性初級生產(chǎn)力, 另一方面還可改善池塘初級生產(chǎn)力結(jié)構(gòu), 對于初級生產(chǎn)力的調(diào)控效果養(yǎng)水機(jī)工作時(shí)長排序?yàn)?2 h>18 h>6 h。

4 總結(jié)

海參池塘養(yǎng)殖過程中輔助配備養(yǎng)水機(jī)設(shè)備可有效調(diào)控營養(yǎng)鹽及初級生產(chǎn)力, 且養(yǎng)水機(jī)的工作時(shí)長能夠顯著影響調(diào)控效果。3組工作時(shí)長中6 h組的各項(xiàng)指標(biāo)調(diào)控效果最差, 而18 h組對于營養(yǎng)鹽的調(diào)控效果略微優(yōu)于12 h組, 12 h組對于初級生產(chǎn)力的調(diào)控效果最優(yōu), 同時(shí)考慮到成本及設(shè)備使用壽命問題, 養(yǎng)殖過程中養(yǎng)水機(jī)工作時(shí)長以12 h最佳、18 h次之、6 h最差。

[1] 王彥波, 岳斌, 許梓榮. 池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)氮、磷收支研究進(jìn)展[J]. 飼料工業(yè), 2005, 26(18): 49-51.

WANG Yanbo, YUE Bin, XU Zirong. Research prog-ress on nitrogen and phosphorus budget of pond aquaculture system[J]. Feed Industry, 2005, 26(18): 49-51.

[2] 張麗霞, 蔡勛, 劉雙鳳, 等. 刺參養(yǎng)殖池塘營養(yǎng)鹽周年變化的初步研究[J]. 水生態(tài)學(xué)雜志, 2013, 34(1): 37-43.

ZHANG Lixia, CAI Xun, LIU Shuangfeng, et al. Preliminary study on the annual variation of nutrients inaquaculture pond[J]. Journal of Hydroecology, 2013, 34(1): 37-43.

[3] 趙亮, 魏皓, 馮士筰. 渤海氮磷營養(yǎng)鹽的循環(huán)和收支[J].環(huán)境科學(xué), 2002, 23(1): 78-81.

ZHAO Liang, WEI Hao, FENG Shizuo. Annual cycle and budgets of nutrients in the Bohai Sea[J]. Environmental Science, 2002, 23(1): 78-81.

[4] 顧海濤, 劉興國, 何雅萍, 等. 微孔曝氣式增氧機(jī)的性能及應(yīng)用效果[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化, 2017, 44(3): 25-28.

GU Haitao, LIU Xingguo, HE Yaping et al. Performance and application effects of microporous aerators[J]. Fishery Modernization, 2017, 44(3): 25-28.

[5] 顧海濤, 何康寧, 何雅萍. 耕水機(jī)的性能及應(yīng)用效果研究[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化, 2010, 37(4): 40-44.

GU Haitao, HE Kangning, HE Yaping. Research on function and application of biofan[J]. Fishery Moderni-zation, 2010, 37(4): 40-44.

[6] 李榮福, 楊顯祥, 孫龍生, 等. 耕水機(jī)在羅氏沼蝦池塘養(yǎng)殖中的使用效果[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化, 2012, 39(5): 32-37.

LI Rongfu, YANG Xianxiang, SUN Shenglong, et al. The applicating effect of biofan to cultivate[J]. Fishery Modernization, 2012, 39(5): 32-37.

[7] 劉丹. 三種水質(zhì)控制技術(shù)下參池底質(zhì)變化及參礁表面生態(tài)學(xué)特征初步研究[D]. 大連: 大連海洋大學(xué), 2018.

LIU Dan. Preliminary study of ecological characteristics on three kinds of water quality control technology changes in the bottom of the pool and the surface of the reef[D]. Dalian: Dalian Ocean University, 2018.

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

LI Lisen, ZHOU Ya, YANG Song, et al. Study on the aerobic performance of impeller aerator in pond[J]. Journal of Yunnan Agricultural University (Natural Science), 2014, 29(3): 415-419.

[9] 李彬, 王印庚, 廖梅杰, 等. 底部微孔增氧管布設(shè)距離和增氧時(shí)間對刺參養(yǎng)殖池塘溶氧的影響[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化, 2017, 44(6): 13-18.

LI Bin, WANG Yingeng, LIAO Meijie, et al. The influence of spacing and aerobic time on the dissolved oxygen levels by micropore tube aerator on the bottom ofponds[J]. Fishery Modernization, 2017, 44(6): 13-18.

[10] BOYD C E. Water quality in ponds for aquaculture[M]. Auburn: Auburn University Press, 1990.

[11] LAWSON T B. Fundamentals of aquacultural Engineering[M]. New York: Chapman and Hall, 1995.

[12] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局, 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì). 海洋調(diào)查規(guī)范第4部分: 海水化學(xué)要素調(diào)查GB/T12763.4-2007[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2007.

General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China, Standardization Administration of the People’s Republic of China. Specifications for oceanographic survey Part 4: Sur-vey of chemical parameters in sea water GB/T12763.4- 2007[S]. Beijing: Standards Press of China, 2007.

[13] 中華人民共和國水利部. 水質(zhì)初級生產(chǎn)力測定——“黑白瓶”測定法SL 354-2006[S]. 北京: 中國水利水電出版社, 2007.

Ministry of Water Resources of the People’s Republic of China. Water quality determination of primary productivity—“black and white bottle” dissolved oxygen method SL 354-2006[S]. Beijing: China Water & Power Press, 2007.

[14] 楊曉龍, 齊愛民, 王麗麗, 等. 青堆子灣池塘養(yǎng)殖區(qū)及鄰近海域無機(jī)營養(yǎng)鹽時(shí)空變化與富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 44(25): 83-86.

YANG Xiaolong, QI Aimin, WANG Lili, et al. T Temporal and spatial variation of the inorganic nutrients and the risk assessment of eutrophication in pond aquaculture area and its adjacent sea area of Qing Dui Zi bay[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2016, 44(25): 83-86.

[15] 周成, 楊國錄, 陸晶, 等. 河湖底泥污染物釋放影響因素及底泥處理的研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境工程, 2016, 34(5): 113-117, 94.

ZHOU Cheng, YANG Guolu, LU Jing, et al. Research progress about sediment disposal and factors influencing release of sediment pollutants in rivers and lakes[J]. Environmental Engineering, 2016, 34(5): 113-117, 94.

[16] Miyajima T. Abiotic versus biotic immobilization of inorganic nitrogen in sediment as a potential pathway of nitrogen sequestration from coastal marine ecosystems[J]. Geochemical Journal, 2015, 49(5): 453-468.

[17] Kubilay N, Yemenicioglu S, Saydam A C. Airborne material collections and their chemical composition over the Black Sea[J]. Marine Pollution Bulletin, 1995, 30(7): 475-483.

[18] 史華明, 王麗莎, 石曉勇. 北黃海溶解無機(jī)氮組成、分布及季節(jié)變化特征[J]. 中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2009, 39(S1): 207-211.

SHI Huaming, WANG Lisha, SHI Xiaoyong. The seasonal composition and distribution characteristics of dissolved inorganic nitrogen of North Yellow Sea[J]. Periodical of Ocean University of China, 2009, 39(S1): 207-211.

[19] XU J, YIN K, LIU H, et al. A comparison of eutrophication impacts in two harbours in Hong Kong with different hydrodynamics[J]. Journal of Marine Systems, 2010, 83(3/4): 276-286.

[20] 雷衍之. 養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2004.

LEI Yanzhi. Aquaculture water environmental chemistry[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2004.

[21] 中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部, 海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB 3097-1997[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 1997.

Ministry of Ecology and Environment of the People’s Republic of China. Sea water quality standard GB 3097- 1997[S]. Beijing: Standards Press of China, 1997.

[22] 孫廣偉, 張東升, 王祖峰, 等. 養(yǎng)水機(jī)三種配置方式對仿刺參池塘部分水質(zhì)指標(biāo)時(shí)空變化的影響[J]. 科學(xué)養(yǎng)魚, 2020(4): 73-75.

SUN Guangwei, ZHANG Dongsheng, WANG Zufeng, et al. Effects of three configurations of water culture machines on the temporal and spatial changes of some water quality indicators in sea cucumber ponds[J]. Scientific Fish Farming, 2020(4): 73-75.

[23] 姜森顥, 周一兵, 唐伯平等. 刺參養(yǎng)殖池塘初級生產(chǎn)力及其粒級結(jié)構(gòu)周年變化[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2014, 34(7): 1698-1706.

JIANG Senhao, ZHOU Yibing, TANG Boping et al. Annual variations of the primary productivity and its size-fractioned structure in culture ponds ofSelenka[J]. Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(7): 1698-1706.

[24] BROWN J M A. Light and photosynthesis in aquatic ecosystems[J]. 1984, 20(3): 362-364.

[25] 劉乃壯. 水體初級生產(chǎn)力與影響因子[J]. 水產(chǎn)養(yǎng)殖, 1992(4): 22-25.

LIU Naizhuang. Primary productivity and influencing factors of water bodies[J]. Aquaculture, 1992(4): 22-25.

[26] 趙文, 董雙林, 李德尚, 等. 鹽堿池塘浮游植物初級生產(chǎn)力的研究[J]. 水生生物學(xué)報(bào), 2003, 27(1): 47-54.

ZHAO Wen, DONG Shuanglin, LI Deshang, et al. The Pri-mary productivity of phytoplankton in saline-alkaline ponds[J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2003, 27(1): 47-54.

[27] 林青, 張東升, 魏亞南, 等. 3種水質(zhì)調(diào)控方式對刺參池塘浮游植物種群結(jié)構(gòu)的影響[J]. 大連海洋大學(xué)學(xué)報(bào), 2019, 34(4): 566-572.

LIN Qing, ZHANG Dongsheng, WEI Yanan, et al. Effects of three water quality regulation methods on phy-toplankton population structure in a sea cucumber culture pond[J]. Journal of Dalian Ocean University, 2019, 34(4): 566-572.

[28] 黃宇波, 羅浩, 陳雋, 等. 底泥再懸浮對東湖水體初級生產(chǎn)力的影響[J]. 水生生物學(xué)報(bào), 2016, 40(3): 574-579.

HUANG Yubo, LUO Hao, CHEN Jun, et al. Effects of re-suspended sediment on the primary productivity in the DongHu Lake[J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2016, 40(3): 574-579.

[29] 李樂洲, 王祖峰, 張東升, 等. 不同管理方式對參池顆粒物質(zhì)沉降作用及沉積物的影響[J]. 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展, 2021, 42(4): 29-38.

LI Lezhou, WANG Zufeng, ZHANG Dongsheng, et al. Influence of different management methods on the sedimentation of particulate matter and sediment in sea cucumber ponds[J]. Progress in Fishery Sciences, 2021, 42(4): 29-38.

Influence of operating time of the water quality regulator on nitrogen and phosphorus content as well as primary productivity of the sea cucumber-reared ponds

LI Le-zhou1, SUN Guang-wei2, ZHANG Dong-sheng1, WANG Yu-long1, YANG Geng-jie1, LU Yu-ting3, LU Hong-bo1, ZHOU Wei1

(1. School of Fisheries and Life Sciences, Dalian Ocean University, Dalian 116023, China; 2. National FisheriesTechnology Promotion Station, Chinese Fisheries Society, Beijing 100125, China; 3. College of Ocean Technology and Environment, Dalian Ocean University, Dalian 116023, China)

This research was conducted with an objective to study the influence of operating hours of water quality regulators on the characteristics of sea cucumber () reared pond water. Samples were collected periodically during the operating time of 6 h, 12 h, and 18 h to measure the oxidation parameters as well as the inorganic nitrogen and phosphorus content of cultured water. In addition, the/coefficient(the ratio of gross primary productivity to autotrophic respiration) along with gross and net yields was calculated to analyze the primary productivity of the pond. The results exhibit that prolonging the working time of the water quality regulator can promote the bottom-water migration of nutrients after the high temperature period and effectively improve the water and bottom quality of the pond water. In addition, it can effectively promote the nitrification of the toxic NH4-N in dissolved inorganic nitrogen to NO3-N at the same time. Extending the working time of the water farm can increase the primary productivity of the pond to a certain extent; however, due to a few limitations such as night light and temperature, increasing the working time of the water quality regulator from 12 h to 18 h will consume productivity. In order to achieve productive and profitable pond management, aquaculture equipped with a water quality regulator working optimally for a 12 h period is recommended.

water quality regulator; different working hours; nutrient salt; primary productivity

Mar. 20, 2021

S967.4

A

1000-3096(2022)02-0105-08

10.11759/hykx20210320001

2021-03-20;

2021-05-23

遼寧省科學(xué)計(jì)劃項(xiàng)目(2018104009); 遼寧省“興遼英才”項(xiàng)目(XLYC1808029); 大連市2020年度科技特派團(tuán)項(xiàng)目; 大連市重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃項(xiàng)目(2019RT11); 大連市第二批領(lǐng)軍人才項(xiàng)目

[Liaoning Province Science Plan Project, No.2018104009; Liaoning Province “Xing Liao Talents” Project, No.XLYC1808029; Dalian City 2020 Science and Technology Mission Project; Dalian City Key Field Innovation Team Support Program Project, No. 2019RT11; Dalian City Second Approval of Leading Talent Project]

李樂洲(1997—), 男, 山東省安丘人, 在讀研究生, 主要研究方向?yàn)橹腔蹪O業(yè), E-mail: 2460287924@qq.com; 周瑋(1963—),通信作者, 男, 遼寧省大連人, 教授, 主要研究方向?yàn)橹腔蹪O業(yè), E-mail: zhouwei@ dlou.edu.cn

(本文編輯: 趙衛(wèi)紅)