浮船式改底机对池塘养殖环境的影响研究

凌空，牛江波，李骏程，苏艳秋，罗国强（通威股份有限公司，四川　成都　610081）

浮船式改底机对池塘养殖环境的影响研究

凌空，牛江波，李骏程，苏艳秋，罗国强
（通威股份有限公司，四川成都610081）

为探索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，定时监测试验塘与对照塘中无机氮、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，改底机能够使试验塘底泥氨氮含量下降27.5%，水体氨氮浓度下降28.6%，亚硝酸盐浓度下降45%，同时使水体无机磷浓度增加57.4%，藻类生物量增加50%。综合分析认为，改底机不仅能够降低池塘氨氮、亚硝酸盐，还能促进底泥释放氮、磷等营养物质，达到增加池塘藻类生物量与提高池塘初级生产力的目的。

改底机；水质；藻类生物量；初级生产力

doi：10.3969/j.issn.1004-2091.2016.04.002

在池塘养殖过程中，所投饲料只有20～30%被鱼类利用，剩余以鱼类粪便、残饵等形式在养殖水域的池底沉积、腐败形成耗氧因子，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态，严重时会造成养殖动物的死亡［8］。目前，调查市场上针对覆水池塘的改底方法主要有化学氧化制剂、生物改良制剂、絮凝制剂等；不但成本高，而且功效单一，作用时间较短、效果不明显，典型的治标不治本，其实反而成了池塘中的“炸弹”，随时可能再度被引爆。

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试验材料

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0.1 hm2、水深1.8 m、底泥厚0.2 m、现有存鱼量4 000 kg。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试验方法

试验时间2014年8月22日—9月22日共计32 d。改底机运行时间为8月29日—9月15日，共持续18 d。为保证养殖安全，改底机每日在12：00—15：00运行，其中运行5 min、间歇15 min，每日累积运行时间45 min，每日累积运行面积为全池塘的15%。

采样方法，在试验期32 d中，每日9：00重复采集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24 h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3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P＜0.05作为差异统计学意义水平。

2　结果

2.1改底机对池塘无机氮的影响

2.1.1改底机对池塘底泥中氨氮的影响在运用改底机之前，试验塘底泥氨氮含量约为196 mg/kg，随着改底机的持续运用，底泥氨氮含量有所波动，在运行改底机之后，试验塘底泥氨氮含量为142 mg/ kg，减少54 mg/kg，下降幅度达27.5%（见图1）。结果证明改底机的运行可有效释放池塘底泥中的氨氮。

图1　持续运用改底机池塘底泥氨氮变化

2.1.2改底机对池塘水体中氨氮的影响数据分析结果如图2所示，试验塘和对照塘水体氨氮含量在运用改底机期间和运用改底机之后均产生了统计学意义差异（P＜0.05）。运行改底机之前，试验塘与对照塘水体氨氮浓度基本维持3.5 mg/L左右。随着改底机的持续运用，试验塘水体氨氮浓度逐渐降低，最低到2.5 mg/L，降幅达28.6%。在停止运行改底机1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（图2），对照塘水体氨氮含量一直维持在3.5 mg/L左右，并无降低趋势。结果表明改底机的运行可有效促进池塘水体氨氮含量的降低。

图2　持续运用改底机在池塘水体中氨氮浓度变化曲线

2.1.3改底机对池塘水体亚硝酸盐氮的影响数据分析结果如图3所示，试验塘和对照塘水体亚硝酸盐氮在运用改底机期间和运用改底机之后均产生了统计学意义差异（P＜0.05）。在运用改底机之前，试验塘与对照塘亚硝酸盐浓度均为0.20 mg/L。应用改底机之后，试验塘亚硝酸盐浓度在前3 d有少量增加，之后再持续下降，最低到0.11 mg/L，降幅达45%。在停止运行改底机一周后，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。而对照塘水体亚硝酸盐氮含量一直维持在初始值0.20 mg/L左右。结果表明改底机的运行可有效促进池塘水体亚硝酸盐氮含量的降低。

图3　持续运用改底机在池塘水体中亚硝酸盐氮浓度变化曲线

2.1.4改底机对池塘水体硝酸盐氮的影响数据分析结果如图4所示，试验塘和对照塘水体硝酸盐氮在运用改底机期间和运用改底机之后均产生了统计学意义差异（P＜0.05）。在运用改底机之前，试验塘与对照塘硝酸盐浓度均为1.9 mg/L。随着改底机的持续运用，试验塘硝酸盐浓度前3 d没有明显变化，之后再持续升高，最高到2.6 mg/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（图4）。因此结果表明改底机可有效促进池塘水体硝酸盐含量升高，促进池塘水体氨氮、亚盐向硝酸盐转化。

2.2改底机对池塘无机磷的影响

2.2.1改底机对池塘底泥中总磷的影响在运用改底机之前，试验塘底泥总磷含量约为800 mg/kg，随着改底机的持续运用，底泥总磷含量有所波动，但总体来看，运用改底机之后，试验塘底泥总磷含量为650 mg/kg，减少150 mg/kg，下降幅度达18.8%（见图5）。表明改底机的运用可有效促进池塘底泥中磷的释放。

图4　持续运用改底机在池塘水体中硝酸盐氮浓度变化曲线

图5　改底机持续运用后底泥总磷浓度变化

2.2.2改底机对池塘水体中无机磷的影响数据分析如图6所示，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统计学意义差异（P＜0.05）。在运用改底机之前，试验塘与对照塘水体无机磷浓度均维持0.54 mg/L左右，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0.85 mg/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（图6）。因此结果表明改底机的运行可有效促进池塘底泥中的磷释放到水体中。

图6　持续运用改底机在池塘水体中无机磷浓度变化曲线

2.3改底机对池塘藻类生物量的影响

对各阶段池塘藻类生物量统计分析结果如图7所示，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统计学意义差异（P＜0.05）。在运用改底机之前，试验塘藻类生物量较低为22 mg/L，对照塘为26 mg/L。在运用改底机的前1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33 mg/L，增幅达50%。在停止运用改底机1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（图7）。

2.4改底机对池塘初级生产力的影响

对各阶段池塘初级生产力做统计学分析结果如图8所示，试验塘在运用改底机期间和运用改底机之后产生了统计学意义差异（P＜0.05），而对照塘无统计学意义差异。在运用改底机之前，试验塘初级生产力在1.82 mg/（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，不过幅度较小，基本稳定在较高水平，且比对照塘高（见图8）。

图7　持续运用改底机在池塘水体中藻类生物量变化曲线

图8　持续运用改底机在池塘水体中初级生产力变化曲线

3　讨论

3.1改底机对池塘中无机氮的影响

由于在该研究过程中试验池塘与对照池塘地理位置邻近，且处于相同的水温与光照下，各组pH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。该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

研究发现，通过连续运用改底机后，能够有效促进底质中不易释放的磷元素释放到水体中。运用改底机时，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。该研究中提高池塘水体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

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1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需的营养元素，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，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

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。

［1］Gilbert N.The disappearing nutrient［J］.Nature，2009，461 （7265）：716-718.

［2］GOMEZ E，DURILLON C，ROFES G，et al.Phosphate adsorption and release from sediments of brackish lagoons，pH，O2and loading influence［J］.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［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）：30-34.

［9］Zoumis T，Schmidt A，Grigorova L，et al.Contamination in sediments，Remobilization and demobilization［J］.Science of Total Environment，2001，266：195-202.

［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.（收稿日期：2015-11-17）

The effect of aquaculture-sediment-ameliorating machine in aquaculture

Ling Kong，Niu Jiangbo，Li Juncheng，Su Yanqiu，Luo Guoqiang
（Tongwei Group Co.Ltd，Chengdu 610081，China）

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 Park.Through a month of continuous tracking，the inorganic nitrogen，inorganic phosphorus，algal biomass and primary productivity in the ponds were monitored to evaluate the effects on water quality regularly.The turbidity and fish-activities were monitored to assess the impact of growth stress. The results showrd that ASAM not only reduced the ammonia nitrogen and nitrite nitrogen effectively，but also improved nitrate nitrogen and inorganic phosphorus in aquaculture water，and enhanced algal-biomass and primary productivity.It maked no influence on stress response of fish in the correct use of ASAM.

improve-deposit machinery；water quality；alga biomass；primary productivity

S969.19

A

1004-2091（2016）04-0006-06

通威股份有限公司项目（TW2014D005）

凌空（1988-），男，硕士，研究方向：水产养殖环境调控.E-mail:411236685@qq.com

苏艳秋（1984-），女，硕士，研究方向：水产养殖环境调控.E-mail:suyq@tongwei.com