三种水质调控方式对海参池塘沉积物中底泥耗氧率周年变化的影响

文/党子乔 周玮 雷兆霖 魏亚楠

底泥耗氧速率（SOD）是指由水底沉积物氧化和生物呼吸作用引起的上层水体溶解氧的消耗速率，SOD被认为是综合评价水体水质和环境特征的主要参数。海参作为底栖动物，以沉积物中有机物为营养。底质环境的变化，直接影响海参生长、摄食等活动。笔者通过比较自然纳潮、养水机、底充氧式增氧机三种养殖模式下，探究底质中底泥耗氧速率的周年变化以及底质中有机质含量的变化，选择适宜海参生长的养殖模式。

底泥耗氧速率（SOD）是指由水底沉积物氧化和生物呼吸作用引起的上层水体溶解氧的消耗速率，SOD被认为是综合评价水体水质和环境特征的主要参数。Hatcher等和许婧颖等认为SOD受到较多环境因子的影响，如温度、溶解氧含量等都是影响底泥耗氧率的因素。通常用SOD作为综合评价水体水质和环境特征的有用参数。沉积在底泥内的有机物是底泥耗氧的根源，底泥消耗的氧都源于有机物的矿化。表层有机物在微生物呼吸作用下降解，产生呼吸耗氧，兼氧层、厌氧层有机物与底泥内的氧化物反应，生成各种还原性物质。这些物质既能产生化学耗氧又能产生生物呼吸耗氧。何亮华等研究不同对虾养殖模式下池塘底泥耗氧率时，发现虾蛤混养池的底泥耗氧率较对虾单养耗氧率低分别低11.1%和16.9%，证明了虾蛤混养比对虾单养池改善底质的效果更好；Hilke等认为，夏天高温时期，贝类养殖池塘沉积物中底泥耗氧速率将大幅提高，此时对贝类生长有影响。

海参作为底栖动物，以沉积物中有机物为营养。底质环境的变化，直接影响海参生长、摄食等活动。近年来，海参养殖池塘“烂底”、海参化皮死亡现象经常出现。目前海参池塘养殖技术较为原始，在海参养殖的过程中，人为可以调控的环节较少，同时，从业人员的专业水平参差不齐，主要体现在海参养殖的产量受自然条件的影响比重较大，出现了产量低、不稳定的现象，以及海参死亡灾害的频发问题。

本文笔者通过比较自然纳潮、养水机、底充氧式增氧机三种养殖模式下，探究底质中底泥耗氧速率的周年变化以及底质中有机质含量的变化，选择适宜海参生长的养殖模式。

一、材料与方法

（一）试验池塘

本研究所选取的试验池塘位于庄河市的大连宝发海珍品有限公司2号、4号、11号海参养殖池塘。池塘为标准矩形，长605m，宽85m，南北走向。池塘底质均为泥沙质，并均匀铺设网礁，池塘采用水泥护坡，南北各有一进、排水闸门，池塘南深北浅，深度相差0.5m，池塘每月大潮期间（初一、十五）换水3天～5天，年水深变化为1.2m～2.0m。2号池塘为养水机池塘，在池塘最深处（南端）安置养水机一台，功率为750W，每天21:00至次日9:00工作12h；11号池塘为微孔曝气池塘，在池塘底部铺设微孔曝气装置，当池塘缺氧时，开始工作；4号池塘为自然池塘，无其它养殖装置。各池塘内海参规格、密度相当，所有池塘不投饵、不投药，试验期间统一管理。

（二）样品采集与处理

时间：2015年10月～2016年9月，每月大潮前3天～5天进行采样。

地点：池塘最深处（南端）为试验点，在此点附近设三个重复采样点。

方法：采用自制采泥器进行采样，底泥采样上岸后，用直径为5cm×10cm长的圆柱形PVC管，自表面向下取样10cm，用黑色塑料袋密封冷藏，送回实验待测。池塘水质和底泥有机质测定参照海洋监测规范，每个样品测三次重复取平均值。

表1 底泥有机质含量（单位：%）

表2 底泥耗氧率

（三）计算方法及数据处理

底泥耗氧速率的测定采用雷衍之等的方法略作修改，以圆柱形标本瓶作为呼吸瓶，将采回泥样全部浸没在带有海水的呼吸瓶中，保鲜膜密闭，每隔2h测定上覆水溶氧，以空白试验对照。底泥耗氧速率公式按照雷衍之等方法计算。溶解氧用YSI Prouplus型水质分析仪测定。

使用Excel 2013对实验数据进行处理并制图。

二、结果

（一）三种水质调控方式下海参养殖池塘的底泥有机质含量

表1为三种水质调控方式下海参养殖池塘底泥有机质含量的周年变化。由表可知，从三种池塘每月的有机质含量来看，在7月、8月的底泥有机质含量较其他月份比均较高，且在7月分别达到了各自最大值，自然纳潮池塘1.43%、底充氧式增氧机池塘1.23%、养水机池塘1.03%。自然纳潮池塘在次年5月和次年9月达到全年最低值1.02%，底充氧式增氧机池塘在12月达到最低值0.93%，养水机池塘在11月达到全年最低值0.75%。从三种池塘全年有机质含量比较可知，自然纳潮池塘底泥有机质含量>底充氧式增氧机池塘底泥有机质含量>养水机池塘底泥有机质含量。

（二）三种水质调控方式下海参养殖池塘的底泥耗氧率

表2为三种水质调控方式下海参养殖池塘的底泥耗氧率。从每月的底泥耗氧率情况来看，3月、7月、8月的底泥耗氧率明显高于其他月份。但养水机池塘的底泥耗氧率的波动范围较小。各个池塘在次年7月的底泥耗氧率达到最大值，自然纳潮池塘996mg·（m2·d）-1、底充氧式增氧机池塘731mg·（m2·d）-1、养水机池塘726mg·（m2·d）-1。自然纳潮池塘在次年5月达到最小值711mg·（m2·d）-1、底充氧式增氧机池塘在次年1 月达到最小值666mg·（m2·d）-1、养水机池塘在次年2 月达到最低值为633mg·（m2·d）-1。从三种池塘全年底泥耗氧率比较可知，自然纳潮池塘底泥耗氧率>底充氧式增氧机池塘底泥耗氧率>养水机池塘底泥耗氧率。

三、结论

（一）三种池塘底泥耗氧率周年变化的特点

目前，已有大量学者对水产养殖底泥耗氧率做了大量的研究。本实验的研究结果中，三个池塘的底泥耗氧率均呈现出季节性变化的特征，即三个池塘7月、8月的底泥耗氧率均达到了各自的峰值，在3月化冰期，各自又达到了小高峰，且三种海参池塘的底泥耗氧率均偏低。分析原因，一是由于海参的活动，可以降低底泥耗氧率。海参为底栖动物，以池底的底栖硅藻、有机质为食。海参的摄食活动，对池塘底质有机质含量有一定影响。本实验中，在秋季海参生长较快、活动频繁的季节，三种海参池塘的底泥耗氧率分别达到了各自的低谷期，底泥中有机质含量也达到了全年的最低值。而在海参夏眠时期（7月、8月），底泥的有机质含量会有所增加，导致底泥氧率也分别达到了全年的最大值，因此，海参的活动是造成参池底泥耗氧率较低的原因之一。二是底泥耗氧率也受水质指标中的水温、溶解氧含量等因素影响。郑忠明等证明了底泥耗氧率随着水温的升高而变大，随着溶解氧含量的升高而降低，所以本实验的三个池塘底泥耗氧率均明显偏低。

除此之外，本研究中三个池塘的底泥耗氧速率与底泥有机质含量相关性显著，底泥耗氧速率与底泥有机质含量呈正相关性，沉积在底泥内的有机物，是底泥耗氧的根源。底泥耗氧率的高低也反映出底泥有机质含量的变化。

（二）三种水质调控方式底泥耗氧率的比较

在三种水质调控方式下，周年底泥耗氧率的变化结果差异较为明显。各个月份底泥耗氧率的值表现为：自然纳潮池塘>底充氧式增氧机池塘>养水机池塘。分析原因，三种水质调控方式下的池塘的纳潮换水均来自同一潮沟，同时，三个池塘均不投饵。因此，是二者加入了人为的水质调控技术。在底充氧式增氧机与养水机工作的过程中，水体流动可以提高水体的交换，二者能够提供充足的氧气。

底泥耗氧率的大小与池塘底质中微生物活性有关。在夏季高温季节以及化冰时期，池塘底部的水温较高，底质中微生物的活性将会大幅提升，底泥耗氧率也随之增大。本课题另有证明，池塘底泥中的异养菌、弧菌的数量在夏季及化冰时期明显较多，除此之外，三种池塘间这两类细菌的数量也正符合自然纳潮池塘>底充氧式增氧机池塘>养水机池塘这一规律。