池塘循环流水养鱼对水体环境的影响

杨显祥　孙龙生　叶金明

摘要 通过开展池塘循环流水养鱼与传统池塘养鱼对比试验，对试验塘与对照塘的水温、pH值、溶氧（DO）、氨氮（NH4+-N）、亚硝态氮（NO2--N）、总氮（TN）、总磷（TP）和浮游植物进行了定点测定与分析。试验结果表明，池塘循环水养鱼可以使整个水体处于循环流水状态，促进养殖槽内外的水体交换和上、下层水体交换，增加了池塘水体中、下层的溶氧，尤其养殖水槽内上、中、下水层的溶氧趋于均匀，保持了养殖水體pH值的稳定性，降低了氨氮、亚硝酸盐等有毒有害物质的含量，控制了总氮、总磷等富营养化指标的浓度，改善了养殖水环境。同时，对浮游植物绝对生物总量有抑制作用，可提高水体浮游植物的多样性，增加水体自我调节能力。

关键词 池塘；循环水；养殖；水质；浮游植物；水环境

中图分类号 S917 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）03-0220-03

池塘循环流水养鱼技术作为一项新兴的养殖技术是美国奥本大学所设计。美国大豆出口协会多年推广80∶20池塘养殖模式的技术转型和升级，它将传统池塘开放式“散养”模式创新为新型的池塘循环流水“圈养”模式，通过在养鱼槽内集中养殖吃食性鱼类来控制粪便排泄范围，并收集鱼类的排泄物和残饵，实现沉淀集中与处理利用，是水产养殖理念的又一次革新[1]。该技术一经引进就在江苏省及周边省、市得到大面积的示范与推广，江苏省示范推广面积达800 hm2左右，建设池塘循环水养鱼水槽面积达14万m2。虽然目前多地开展了草鱼、青鱼、鲈鱼等品种的试验与示范[2-4]，但池塘循环流水养鱼系统对养殖水体环境的影响研究还很少。本试验旨在通过设置对比试验研究分析池塘循环流水养鱼系统对池塘水环境的影响，为该技术的推广应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 池塘与水槽

本试验采用高邮市三垛镇耿庭村的2口池塘，其中1口为试验塘，1口为对照塘。试验塘面积为2 hm2，建设规格为22 m×5 m×2 m水槽3条，净养面积330 m2，水位全年维持在1.8 m左右；每口流水槽的上游安装气提式推水增氧设备，并将增氧管道串联，末端安装2台2.2 kW的罗茨鼓风机（1台使用，1台备用），水槽尾端建有集污设施，每天在投喂后1～2 h内吸污。对照塘为四大家鱼养殖塘，面积1.33 hm2，配备投饵机1台，3 kW叶轮式增氧机2台。

1.2 放养情况

试验塘每条水槽内放养规格750 g的草鱼3 000尾，共计9 000尾，外塘放养100 g的鲢10 000尾、100 g的鳙10 000尾；对照塘放养品种为鲫鱼、草鱼、鲢和鳙，放养规格为38.5 g的鲫鱼3.15万尾/hm2、50 g的草鱼900尾/hm2、110 g的鲢鱼600尾/hm2、325 g的鲢鱼600尾/hm2。水源为柘倪河河水，水源充沛，无污染。试验期间，试验塘与对照塘不换水，只补注新水，以补充自然蒸发和渗漏造成的水体损失。

1.3 取样与测定方法

采样前在试验塘和对照塘固定采样点，分别在水槽上游段（A）、水槽前段（B）、水槽尾段（C）、净化区（D）、过水区（E）和对照塘（F）固定采样点进行定点采样与测定，具体位置见图1。分别于6月5日、7月8日、8月1日、9月12日和10月10日在水面下60 cm取样测定或现场固定，水质指标当天完成测定并做好记录。另于9月12日对水体的上层（水下20 cm）、中层（水下60 cm）和下层（水下120 cm）的水温、pH值和溶氧进行现场测定。

1.4 水质测定指标与方法

水质测定指标与方法见表1。

1.5 水体浮游植物数量测定方法

在采样点水面下30 cm左右水层取水样5 L，混合后取1.0～1.2 L水样装入水样瓶。水样采好后加入福尔马林溶液（终浓度4%）保存。水样采回后摇匀取1 L水样倒入沉淀器内沉淀24 h后，取出1/2上清液，摇匀剩余水样继续沉淀24 h，吸去上清液至剩30～50 mL水样，摇匀后取一定量样品置于计数板上，在显微镜下进行计数。定量分析前先进行定性分析。计算公式：

N=■（1）

式（1）中：N—1 L水中的个体数；V—水样体积；v—沉淀后体积；C—计数体积；n—计数所得个体数。

2 结果与分析

2.1 水质测定

2.1.1 水温。在水下60 cm处测定水温结果见图2，最高水温为33.6 ℃，最低水温18.8 ℃。由于6月连续阴雨，水温不高，为18～26 ℃，7月气温陡然上升，水温随之升高，最高水温达33.6 ℃，之后水温随气温的降低逐渐降低。从测定结果看，试验塘与对照塘水温变化趋势一致，试验塘5个取样点（A、B、C、D、E）的水温相差不大，而对照塘（F）的水温略高于试验塘，原因在于试验塘为循环流水养鱼塘，塘中水处于微流动状态，促进池塘上、下水层交换，水体中上层水温有所下降，而对照塘水体交换较少，中、上层水温较高。

2.1.2 pH值。试验塘（A、B、C、D、E）的pH值为7.41～8.26，而对照塘（F）的pH值为7.2～7.7，试验塘的pH值略高于对照塘，但都处于淡水渔业水质标准6.5～8.5范围之内，且采样点E的pH值最高，见图3。池塘水体pH值的变化与很多因素有关，尤其与水体中的CO2含量关系较密切[6]，试验塘的水体处于循环状态，促进水体中CO2的溢出，同时水体浮游植物的光合作用也会消耗掉水体中的CO2，pH值有所升高，尤其采样点E位于过水口，水体流动大，pH值较高。另外，7月8日测定pH值整体偏低，这是6月中下旬连续阴雨，光合作用弱造成的。

2.1.3 溶氧。试验塘与对照塘水面下60 cm溶氧测定结果见图4，试验塘（A、B、C、D、E）水体溶氧值为3.83～9.55 mg/L，对照塘（F）水体中溶氧值为1.8～3.4 mg/L，无论试验塘水槽内还是槽外水体溶氧均明显高于对照塘（F），表明池塘循环流水养鱼系统可有效增加水中溶氧。同时，6月5日B、C、E点水体中的溶氧明显高于后续4次溶氧测定的结果，主要原因在于养殖前期水槽中（B、C）的载鱼量较低，对水中溶氧消耗不大，随着水温的升高，鱼类新陈代谢增强，耗氧量增加，水体中溶氧测定值降低，而E点处于过水口，水体流动性强，水体溶氧较丰富，溶氧测定值偏高。另外，池塘循环流水养鱼系统虽然在水槽前端安装了增氧推水设备，但槽内（B、C）溶氧值并不处于溶氧最高值，甚至低于其他点的溶氧值。这是因为池塘水体中溶氧主要依靠水生植物光合作用所产生的氧气，通常晴天池水中浮游植物光合作用产氧占一昼夜溶氧总收入的90%[7]，所以池塘循环流水养鱼系统在有限增氧的同时，在很大程度上是促进了上下水层的交换，将表层过饱和的氧气输送到水体底部，从而实现水中溶氧的增加。

2.1.4 各采样点水体各水层水温、pH值与溶氧比较。表2测定结果表明，在试验塘水槽外（A、D、E）和对照塘（F）在水面下20、60、120 cm各水层溶氧值都出现了明显的变化，自上而下依次降低，而试验塘水槽内溶氧值相差不大，且水槽内表层溶氧值虽然低于槽外，但中、下层溶氧值高于槽外与对照塘，再次证明了池塘循环水养鱼的增氧推水设备很大程度上促进上、下水层的交换，使水槽内水体上、中、下水层趋于均衡，底层氧债得到偿还，中、下水层环境更適合鱼类的生长要求，有利于鱼类的快速生长。从表2中也可以看出，水温与pH值的变化规律也是如此，水槽内上、中、下水层趋于一致，而水槽外出现明显变化，由上而下依次降低，pH值的变化规律与光合作用密切相关，表层水体光合作用最强，消耗掉水体表层过多的CO2，pH值自然最高。

2.1.5 氨氮与亚硝态氮。氨氮是鱼虾蛋白质代谢的重要终产物，且可以通过亚硝化作用被氧化为亚硝酸盐。氨氮和亚硝态氮对鱼的毒性是由于它们进入血液，将血红蛋白分子的 Fe2+氧化为Fe3+，抑制了血液的载氧能力所致，严重时可引起鱼类窒息、死亡[8]。

试验塘与对照塘水体氨氮测定情况见图5，结果表明，试验塘各采样点（A、B、C、D、E）氨氮变化趋势基本一致，且总体低于对照塘（F），对照塘水体中氨氮变化幅度较大，而水中浓度过高的氨氮对鱼虾体内酶的催化作用和细胞膜的稳定性产生严重影响，并破坏排泄系统和渗透平衡[8]，说明池塘循环流水养鱼可以降低养殖水体中氨氮水平，减少对养殖鱼类的危害。同时，在试验塘的5个采样点中，前期槽内水体氨氮水平低于槽外，但随着养殖的深入，槽内载鱼量逐步增多，产生的残饵、粪便造成了水槽内氨氮的升高。

试验塘与对照塘水体亚硝态氮测定情况见图6，结果表明，试验塘（A、B、C、D、E）水体中亚硝态氮的水平明显低于对照塘（F），而水中亚硝酸盐浓度过高对鱼虾也会产生毒害，主要表现在影响虾体内氧的运输，重要化合物的氧化及损坏器官[8]，说明池塘循环流水养鱼可以有效降低养殖水体中亚硝酸盐的水平，进而降低养殖风险。与氨氮的变化结合分析，池塘循环水养鱼使水体处于微循环，促进了水体中上层与下层的交换，促进了有害物质的溢出和下层溶氧增加，下层水体溶氧的增加可以促进氨氮、亚硝酸盐氧化，降低了其在水体中的浓度，减少对水中鱼类的毒性。

2.1.6 总氮与总磷。水体中总氮、总磷含量是衡量水质的重要指标。试验塘与对照塘水体总氮测定结果见图7，试验塘（A、B、C、D、E）总氮为0.56～3.71 mg/L，对照塘（F）总氮为2.19～4.56 mg/L，养殖前期试验塘的总氮水平明显低于对照塘，9月以后，试验塘与对照塘总氮水平趋于接近；试验塘与对照塘水体总磷测定结果见图8，试验塘（A、B、C、D、E）总磷为0.20～0.98 mg/L，对照塘（F）总磷为0.48～0.75 mg/L，养殖前期，试验塘的总磷水平高于对照塘，但随着养殖的深入，试验塘的总磷水平有所控制，总体低于对照塘。说明池塘循环流水养鱼对于控制养殖过程中的总氮、总磷水平有一定的效果，但由于试验塘水槽外水草种植较少，对总氮、总磷的控制效果有限，可以考虑在水槽外的池塘水面进行分区，分为沉淀区和净化区，净化区种植水草，有效控制池塘的富营养化水平。

2.2 浮游植物定量分析

由图9可知，试验塘采样点A、B和C、D的浮游植物绝对生物总量分别为2 096万、1 083万、1 025万个/L。对照塘（F）浮游植物绝对生物总量为1 952万个/L。试验塘水流循环方向上，养殖槽内浮游植物绝对生物总量明显低于入槽口处，而略高于出槽口处。由图10可知，浮游植物丰富度指数A、B和C、D、F点分别为1.83、2.00、2.02、1.45，可见试验塘的浮游植物丰富度高于对照塘。表明池塘循环水养鱼系统会对浮游植物生物总量和浮游植物多样性产生显著影响，体现在对浮游植物绝对生物总量有抑制作用以及可提高浮游植物的多样性。产生试验塘养殖槽内和养殖槽后方浮游植物生物总量低于养殖槽入水口和对照池塘的主要原因可能是养殖槽内草鱼一定的摄食压力[9]导致的。水体中浮游植物多样性数值越大，说明更利于增强水体的自净能力[10]，种类多样性指数是常用的水质评价指标，指数值越大，水质越净[11]，吴恢碧等[12]研究显示循环水系统能够改变浮游植物的群落结构，使其多样性指数较高，增强水体自动调节能力。本试验产生试验组池塘浮游植物丰富度指数显著高于对照组池塘的结果，也进一步验证了循环流水养殖槽系统可提高养殖水体的自净能力。

3 结论与讨论

池塘循环流水养鱼技术作为一项新兴的水产养殖技术，可以使池塘水体处于循环流水状态，促进养殖系统槽内、外水体的交换和整个养殖水体上、下层的交换，从而保持养殖水体pH值的稳定性，增加整个水体的溶氧，尤其可以使水槽内上、中、下水层的溶氧趋于均匀，提前偿还底部“氧债”，促进槽内养殖动物的生长。同时，该系统还可以降低水体中氨氮、亚硝酸盐等有毒有害物质的含量，控制总氮、总磷等富营养化指标的浓度，降低养殖风险。另外，池塘循环流水养鱼技术对浮游植物绝对生物总量有抑制作用，可提高浮游植物的多样性，增加水体自动调节能力。但由于该系统净化区水草种植较少，水体自净能力未充分发挥，因此池塘净化区的水草种植品种与布局还需进一步研究。

4 参考文献

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