浮船式改底机对池塘养殖环境的影响研究

1、浮船式改底机对池塘养殖环境的影响研究凌空, 牛江波, 苏艳秋, 韩永望, 张哲勇, 顾继锐, 罗国强（通威股份有限公司, 四川 成都 610081）摘要：为探索浮船式改底机在养殖过程中对养殖环境的影响。通过一个月的连续跟踪，定时监测试验池塘与对照池塘中的无机氮、无机磷、藻类生物量及初级生产力来评估其对养殖环境的影响。结果表明，浮船式改底机能够有效降低养殖水体中的氨氮、亚硝酸盐氮含量，提高养殖水体硝酸盐氮、无机磷含量，明显提升藻类生物量和初级生产力。关键词： 改底机；水质；藻类生物量；初级生产力中图分类号： 文献标志码：A 文章编号： 收稿日期： 修回日期：基金项目：通威股份有限公司TW2014

2、D005覆水池塘改底机械设备研究与效果评估项目支持 作者简介：凌空（1988-），男，硕士，研究方向：水产养殖环境调控。E-mail:411236685通讯作者：苏艳秋（1984-），女，硕士，研究方向：水产养殖环境调控。E-mail:suyq 在池塘养殖过程中，养殖所投饲料只有2030%被鱼类利用，剩余以大量粪便、残饵、死藻等形式在养殖水域的池底沉积、败坏，导致池底长期缺氧，滋生出大量病原体，且容易造成水体氨氮、亚硝酸盐氮等浓度过高1-3。而关于养殖水体中有毒有害物质对养殖动物的危害，国内外已有大量报道4-7，当养殖水体自净能力无法承载过高养殖密度所带来的污染负荷时，养殖水体将长期处于污染状

3、态，严重时会造成养殖动物的死亡8。在此背景下，成都通威水产科技有限公司与成都通威自动化设备有限公司共同研发了一种用于改良池塘底质、释放底泥营养盐、促进池塘生态循环的设备浮船式改底机（简称改底机）。该设备可在不影响正常养殖的情况下对池塘底泥进行修复，将池底沉积物提升至水表面进行氧化、分解，同时将底泥中的不易释放可溶性营养盐释放至水体供菌、藻再利用。从而使池底沉积营养重新参与养殖生态循环系统中，即从生态循环途径来加强营养物质的二次利用9。最终达到改良养殖环境又实现“废物”重新利用目的，因而在水产养殖中具有重大现实意义10。1 材料和方法1.1 实验材料试验位于成都市通威水产科技园的精养池塘。试验塘

4、与对照塘的养殖情况基本相同；其中主养黄金鲫、套养花白鲢、面积1.5亩、水深1.8米、底泥厚0.2米、现有存鱼量4000斤。浮船式改底机（简称改底机、发明专利号为201420544229.7），来自通威股份有限公司；哈希DR900检测仪、哈希HQ40d检测仪购于美国哈希公司。1.2 实验方法试验周期为32天，时间为2014年8月22日至9月22日。改底机运用区间为8月29日至9月15日，共持续18天。为保证养殖安全，改底机每日运行时间12:0015:00，其中操作5min、间歇15min，每日累积运行时间45min，每日累积运行面积为全池塘的15%。采样方法，在试验期32天中，每日上午九点重复采

5、集3次试验塘与对照塘水样进行跟踪检测，。同时，分别选择8月24日、9月5日、9月16日进行24h跟踪检测，并重复采集当日9:00、11:00、12:00、14:00、15:00、18:00及次日9:00各组水样三次，跟踪检测水样中数据；试验塘与对照塘水样采集方式一致。1.3 数据处理测定、统计的各采样点数据，采用Excel及SPSS 19.0 进行分析处理，以P0.05作为差异显著性水平。2 结果2.1 改底机对无机氮的影响2.1.1 改底机对氨氮的影响在运用改底机之前，试验塘与对照塘氨氮浓度基本一致，为3.5mg/L。随着改底机的持续运用，试验塘体氨氮浓度逐渐降低，最低到2.5mg/L，降幅

6、达28.6%。在停止运用改底机一周后，试验塘氨氮浓度仍然保持在较低水平，且氨氮浓度比对照塘低（见图1）。对各阶段氨氮浓度做统计学分析可以得出，试验塘和对照塘在运用改底机期间和运用改底机之后（8月29日至9月22日）均产生了显著性差异（P0.05），而在运用改底机之前（8月22日至8月28日）这种显著性差异基本不存在。注：含有相同字母表示没有显著性差异（P0.05），不同字母表示存在显著性差异（P0.05），下同。图1 持续运用改底机在池塘水体中氨氮浓度变化曲线Fig.1 Ammonia-N variation curvers under different treatments2.1.2 改底

7、机对亚硝酸盐氮的影响在运用改底机之前，试验塘与对照塘亚硝酸盐浓度基本一致，为0.20mg/L。随着改底机的持续运用，试验塘亚硝酸盐浓度在前3天有少量增加，之后再持续下降，最低到0.11mg/L，降幅达45%。在停止运用改底机一周后，试验塘亚硝酸盐浓度稳定在较低水平，且亚硝酸盐浓度比对照塘低（见图2）。对各阶段亚硝酸盐浓度做统计学分析可以得出，试验塘和对照塘在运用改底机期间和运用改底机之后均产生了显著性差异（P0.05），而在运用改底机之前这种显著性差异基本不存在。图2 持续运用改底机在池塘水体中亚硝酸盐氮浓度变化曲线Fig.2 Nitrite-N variation curvers under

8、 different treatments2.1.3 改底机对硝酸盐氮的影响在运用改底机之前，试验塘与对照塘硝酸盐浓度基本一致，为1.9mg/L。随着改底机的持续运用，试验塘硝酸盐浓度前3天没有明显变化，之后再持续升高，最高到2.6mg/L，增幅达30%。在停止运用改底机一周后，试验塘水体硝酸盐浓度稳定在较高水平，且硝酸盐浓度比对照塘高（见图3）。对各阶段硝酸盐浓度做统计学分析可以得出，试验塘和对照塘在运用改底机期间和运用改底机之后均产生了显著性差异（P0.05），而在运用改底机之前这种显著性差异基本不存在。图3 持续运用改底机在池塘水体中硝酸盐氮浓度变化曲线Fig.3 Nitrate-N v

9、ariation curvers under different treatments2.2 改底机对无机磷的影响在运用改底机之前，试验塘与对照塘无机磷浓度基本一致，为0.54mg/L，随着改底机的持续运用，试验塘无机磷浓度逐渐升高，有较小波动，最高到0.85mg/L，增幅达57.4%。在停止运用改底机一周后，试验塘无机磷浓度有回落趋势，不过幅度较小，基本稳定在较高水平，且无机磷浓度比对照塘高（见图4）。对各阶段无机磷浓度做统计学分析可以得出，试验塘和对照塘在运用改底机期间和运用改底机之后均产生了显著性差异（P0.05），而在运用改底机之前这种显著性差异基本不存在。图4 持续运用改底机在池塘水

10、体中无机磷浓度变化曲线Fig.4 Inorganic phosphorus variation curvers under different treatments2.3 改底机对藻类生物量的影响在运用改底机之前，试验塘藻类生物量为22mg/L，比对照塘低。在运用改底机的前一周，试验塘藻类生物量没有明显变化，甚至有所下降。随着改底机的持续运用，试验塘藻类生物量在一周后开始逐渐增加，最后到33mg/L，增幅达50%。在停止运用改底机一周后，试验塘藻类生物量有回落趋势，不过幅度较小，基本稳定在较高水平，且藻类生物量比对照塘高（见图5）。对各阶段藻类生物量做统计学分析可以得出，试验塘和对照塘在运用改

11、底机期间和运用改底机之后均产生了显著性差异（P0.05），而在运用改底机之前这种显著性差异基本不存在。图5 持续运用改底机在池塘水体中藻类生物量变化曲线Fig.5 Alga biomass variation curvers under different treatments2.4 改底机对初级生产力的影响在运用改底机之前，试验塘初级生产力在1.82mg/m2·d，比对照塘低。在运用改底机的前一周，试验塘初级生产力没有明显变化。随着改底机的持续运用，在一周后开始逐渐增加，最高到2.32 mg/m2·d，增幅达27.5%。在停止运用改底机一周后，试验塘初级生产力有回落趋势，

12、不过幅度较小，基本稳定在较高水平，且比对照塘高（见图6）。对各阶段初级生产力做统计学分析可以得出，试验塘和对照塘在运用改底机期间和运用改底机之后均产生了显著性差异（P0.05），而在运用改底机之前这种显著性差异基本不存在。图6 持续运用改底机在池塘水体中初级生产力变化曲线Fig.6 Primary productivity variation curvers under different treatments3 讨论3.1 改底机对池塘中无机氮的影响由于在本研究过程中试验池塘与对照池塘邻近，处于相同的水温与光照下，且各组pH值也相对稳定，故在此背景下忽略环境因子对无机氮的影响，仅考虑改底机对

13、无机氮的影响。从试验结果可知，改底机能够有效降低养殖水体中氨氮与亚硝酸盐氮，水体中随着改底机连续运用，硝酸盐氮也随之增加。本研究中降低氨氮和亚硝酸盐氮的效果并不与改底机的运用成正比，而是表现为在运用前期效果不明显，随着改底机连续运用，在中期保持较明显下降效果，其次是在后期保持稳定在较低水平。并且在停止运用改底机后至少在一个星期内也能稳定在较低水平。改底机能够降低养殖水体中氨氮含量，分析其原因可能在于改底机通过改善池塘氮循环通路，池底沉积氮释放出的氨氮等有害物质通过氮通路逐渐转化为无毒的硝酸盐，使氨氮和亚硝酸盐在三态氮中的含量降低，而硝酸盐含量增加，达到了将池底沉积氮循环再利用，即废物资源化处理

14、的目的，大大提高了池塘水体自净力8。3.2 改底机对池塘中无机磷的影响本研究发现，通过连续运用改底机后，能够有效促进了底质中不易释放的磷元素释放到水体中。运用改底机时，持续跟踪底泥营养元素变化发现，底泥总磷含量有所减少；而在跟踪池塘水体中的无机磷浓度时发现，水体无机磷浓度是上升的。这充分说明，通过改底措施，沉积于池底不易移动的磷被释放到水体中来，增加了水体中的磷浓度。本研究中提高池塘水体中无机磷浓度的效果与改底机的连续运用成正比，在运用前期就开始被迅速释放，在运用后期释放速度缓慢，仍然保持上升趋势，其次是在停止运用改底机一个星期内，能够保持无机磷浓度在较高水平，且回降趋势非常缓慢。再者，改底机

15、运用于养殖前期，可迅速释放底泥磷，起到肥水作用；改底机运用于养殖中后期，可有效缓解养殖水域的池底污染；并在倒藻后快速肥水作用，从而达到降低成本，提高养殖效益的目的。3.3 改底机对池塘水体藻类生物量和初级生产力的影响本研究发现，通过连续运用改底机，能够有效促进池塘中藻类生物量与初级生产力的提高。本试验中池塘中藻类生物量与初级生产力两者的效果并不与改底机的连续运用成正比，而是表现为在运用前一周内无任何效果；在运用中期出现明显上升效果，其次是在后期保持稳定在较高水平；并且在停止运用改底机后至少在一个星期内也能稳定在较高水平。改底机能够在该试验规律下提高池塘中藻类生物量与初级生产力，分析其原因可能在

16、于改底机通过释放不易利用的底泥营养物到水体中后，从生态循环途径来加强营养物质的再利用，特别是在提高池塘无机氮和无机磷浓度后，调节了池塘氮、磷的比值，为池塘中的微生物和藻类提供生长所必须的营养元素，从而促进池塘中藻相和水色的改善。再者，通过改底措施，增加了藻类生物量和初级生产力下，达到显著的肥水作用，必然大大提高了池塘滤食性鱼类产量，既而增加养殖效益。4 结论通威改底机能够促进池塘中的硝化反应，从而降低水体中的氨氮与亚硝酸盐氮含量，既降低池塘有害物质的含量。同时能有效释放底泥营养物，使得长期积压在池塘的有害物质重新参与到生态循环系统中，达到改良养殖环境又实现“废物”重新利用目的。再者，加强了底泥

17、营养物的再利用，在一方面可提高池塘藻类生物量和初级生产力，快速肥水，降低成本；另一方面还可减少养殖带来的环境压力，减少污染。特别值得一提，在规范的指导下运用改底机，不会造成鱼类应激、不会影响鱼类摄食。参考文献1 Gilbert N. The disappearing nutrient. Nature, 2009, 461(7265): 716-718.2 Gomez E, Durillon C, Rofes G, et al. Phosphate adsorption andrelease from sediments of brackish lagoons: Ph, O2 and loadi

18、nginfluenceJ. Water Research,1999,33(10) : 2437-2447.3 刘慧, 方建光, 董双林, 等. 莱州湾和桑沟湾养殖海区主要营养盐的周年变动及限制因子J. 中国水产科学, 2003, 10(3): 227-234.4 李建, 姜令绪, 王文琪. 氨氮和硫化氢对日本对虾幼体的毒性影响J. 上海水产大学学报, 2007.16(1): 22-27.5 王文强, 韦献革, 温琰茂. 哑铃湾网箱养殖海域沉积物中的硫化物J. 海洋环境科学, 2006, 35(3): 13-16.6 李波, 樊启学, 张磊. 不同溶氧水平下氨氮和亚硝酸盐氮对黄颡鱼的急性毒性研究

19、J. 淡水渔业, 2009, 39(3): 31-35.7 曲克明, 徐勇, 马绍赛. 不同溶解氧条件下亚硝酸盐氮和非离子氨对大菱鲆的急性毒性效应J. 海洋水产研究, 2007, 28(4): 83-88. 8 舒廷飞, 温琰茂, 汤叶涛.养殖水环境中氮的循环与平衡J. 水产科学, 2002, 21(2): 30-349 Zoumis T, Schmidt A, Grigorova L, et al. Contamination in sediments: Remobilization and demobilization. Science of Total Environment, 2001

20、, 266(1/3): 195-202.10 季宁宁. 湿地底质环境对污水水质净化的影响研究J. 环境工程, 2011, 29: 63-67.The effect of aquaculture-sediment-ameliorating machine in aquacultureLING Kong, Niu Jiangbo, SU Yanqiu, HAN Yongwang, ZHANG Zheyong, GU Jirui, LUO Guoqiang(Tongwei Group Co. Ltd, Chengdu 610081, China )Abstract: This experiment demonstrated the effect of aquaculture-sediment-ameliorating machine(ASAM) in aquaculture. The experimental group and control group were settled in different fish ponds in Chengdu Tongwei Aquatic Science and Technology P