不同水质调控方式对参池沉积物的影响

王文琳，张津源，杨耿介，李乐洲，雷兆霖，周玮

(1.大连海洋大学，辽宁 大连116023；2.大连海葵环境监测科技有限公司，辽宁 大连116000)

海参属棘皮动物门、海参纲，海参养殖业已发展成为我国海水养殖业的支柱产业之一。人工池塘养殖体系现已成为我国海参养殖的最主要方式。但近年来，池塘养殖规模的逐步扩增及技术落后等问题影响着海参养殖业的发展，并且由于池塘水质调控不当，海参死亡事件时有发生。

目前，我国关于海参养殖池塘水质调控技术主要分为传统水质调控技术和新型水质调控技术。传统水质调控技术主要是通过纳潮换水，即池塘水体全部引用外海海水，尽管该方式操作简单，但常受自然天气及外海海水水质不稳定等因素制约，并不能真正改善池塘水质。新型养水机是笔者团队自主研制养殖池塘水质调控设备，其工作原理是将表层优良水体经过生物加工注入池塘底部，利用机械设备搅动局部水体，在水循环动力作用下，有效地改善养殖池塘水质。

池塘沉积物是养殖生态系统的重要组成部分，是水体氮、磷的重要来源。毕丽仙(2018)研究表明，沉积物间隙水作用是使沉积物营养盐向水体释放，所以当沉积物的内源营养盐在释放时，沉积物间隙水充当了沉积物与水界面营养盐交换的重要介质。为探究养殖池塘水体的健康状况，人们需要对间隙水中的氮、磷含量加以监测并分析，间隙水中的氮、磷含量作为重要的水质指标影响着海参健康生长。郭伟强等(2018)研究表明，池塘沉积物间隙水水质可通过充气、外力扰动等物理调控方式，对沉积物间隙水的理化因子显著改善，并有效地修复池塘养殖生态系统。底泥有机碳含量是影响养殖池塘间隙水的因素之一。

本研究以海参养殖池塘作为研究对象，比较自然纳潮池塘的传统养殖技术和自主研发的新型养水机水质调控技术对池塘沉积物的影响，探索两种水质调控方式对池塘沉积物的作用效果，以期为养水机对海参养殖池塘水质的改善提供一定数据基础，为以后在实际生产中提供科学的理论依据。

一、材料与方法

1.试验参池试验选取大连市甘井子区西小磨子村两种参池，分别为8号、11号。参池为标准矩形，长300米、宽100米，南北走向。池塘底质均为泥沙质，池塘用水均为渤海引进的海水，南北各有进排水闸门。两只参池内海参规格、密度等条件相当，试验期间统一管理。

8号池为养水机池塘，在参池最深处(南端)放置1台功率为750瓦的养水机，每天21:00至次日9:00工作12小时。养水机主要由四部分组成，分别为进水组件、生物包、水动力装置和养殖池塘专用喷头。11号为自然池塘，无其他养殖装置。

2.样品采集样品采集时间为2018年4月24日－5月24日，每隔10天进行1次采样。

水样采集：将间隙水采水器垂直向水下插入沉积物至预定深度，静置等待采集装置内充满间隙水后，放入无菌水样瓶中送回实验室待测。测定前要先将水样用处理过的0.45微米微孔滤膜过滤，然后进行氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、活性磷酸盐含量的测定。

泥样采集：使用铸造采泥器进行采样，底泥采样上岸后，用无菌采样袋密封冷藏，送回实验室待测定。

3.样品测定选择各参池最深点(进水口)为试验点，设置3个采样重复。使用YSI多参数水质分析仪现场测定各池塘试验点即时温度、盐度、溶氧。

水样测定：营养盐的测定过程均按照《国家海洋调查方法》(GB/T 12763.4－2007)进行操作，其中氨氮采用次溴酸钠氧化法测定；亚硝酸盐采用锌－镉还原法测定；硝酸盐采用萘乙二胺分光光度法测定；活性磷酸盐采用磷钼蓝分光光度法测定。

底泥有机质测定：参照《海洋监测规范》(GB/T 14914.1－2018)进行测定，每个样品测3次，取平均值。

底泥耗氧率测定：参照雷衍之等(1992)方法略作修改进行测定。将底泥放入呼吸瓶中，测定前打开瓶口，用虹吸法将呼吸瓶中底泥上覆水尽量排出，再用虹吸法缓缓注入已充分曝气并已知溶氧的底层上覆水(注水时切不可冲起底泥)，注满后将瓶口密封。呼吸瓶中应无空气泡，将呼吸瓶沉入池塘底层，隔两小时测定上覆水溶氧与空白试验溶氧，取样前打开呼吸瓶瓶口，用微型搅拌器轻轻搅拌上覆水使之均匀，但不可搅起底泥。

二、结果

1.两种水质调控方式下参池间隙水氨氮变化试验结果显示，养水机池塘氨氮含量变化趋于平稳但稍有下降，自然纳潮池塘氨氮含量变化呈先下降、后上升趋势。从两种参池氨氮含量比较可知，自然池塘氨氮含量＞养水机池塘氨氮含量。

2.两种水质调控方式下参池间隙水硝酸盐变化试验结果显示，养水机池塘和自然池塘硝酸盐含量变化趋势一致，均呈先上升、后下降趋势。在5月4日分别达到各自最高值，自然池塘0.151毫克/升，养水机池塘0.070毫克/升。从两种参池硝酸盐含量比较可知，自然池塘硝酸盐含量＞养水机池塘硝酸盐含量。

3.两种水质调控方式下参池间隙水亚硝酸盐变化试验结果显示，养水机池塘和自然池塘亚硝酸盐含量变化趋势一致，均呈先上升、后下降趋势。在5月4日分别达到各自最高值(自然池塘0.031毫克/升、养水机池塘0.026毫克/升)。从两种参池亚硝酸盐含量比较可知，自然池塘亚硝酸盐含量＞养水机池塘亚硝酸盐含量。

4.两种水质调控方式下参池间隙水磷酸盐变化试验结果显示，养水机池塘和自然池塘活性磷酸盐含量变化趋势不同，但均呈波浪形。在5月4日分别达到各自最高值(自然池塘0.011毫克/升、养水机池塘0.008毫克/升)。从两种参池磷酸盐含量比较可知，自然池塘磷酸盐含量＞养水机池塘磷酸盐含量。

5.两种水质调控方式下参池底泥有机碳含量变化试验结果显示，养水机池塘和自然池塘有机碳含量变化趋势大致相同，均呈上升趋势。在5月24日分别达到各自最高值(自然池塘1.890%、养水机池塘0.600%)。从两种参池底泥有机质含量比较可知，自然池塘底泥有机质含量＞养水机池塘底泥有机质含量。

6.两种水质调控方式下参池底泥耗氧率变化试验结果显示，养水机池塘和自然纳潮池塘底泥耗氧率均呈现波浪形，养水机池塘底泥耗氧率周期变化呈下降趋势，波动范围较小，自然纳潮池塘底泥耗氧率周期变化呈上升趋势。在5月4日分别达到各自最低值，自然池塘为1.128毫克/(米2·天)，养水机池塘为1.024毫克/(米2·天)。从两种参池底泥耗氧率比较可知，自然池塘底泥耗氧率＞养水机池塘底泥耗氧率。

三、讨论

1.两种水质调控方式下参池水质理化指标的比较海参赖以生存的空间环境是养殖池塘，池塘水质的好坏将直接影响海参的生存、生长和发育。对比两种池塘表、底层溶氧可以发现，两种池塘溶氧均高于《渔业水质标准》要求(5毫克/升)。由于5月气温较高，池塘水温随之升高，水体蒸发量大，导致池塘盐度有所增加，而夏季温度跃层及盐度跃层的普遍存在正是导致池塘底部环境缺氧的重要原因(毕丽仙等，2017)。

2.两种水质调控方式下参池间隙水营养盐含量的变化营养盐是养殖池塘海参生长过程中不可缺少的物质基础。因此，池塘内营养盐含量的变化可以反映养殖水体的水质情况。海水一类水体中无机磷含量小于0.015毫克/升。对比两种池塘活性磷酸盐含量(养水机池塘活性磷的含量变化范围为0.002～0.007毫克/升，自然纳潮池塘活性磷的含量变化范围为0.004～0.013毫克/升)，可以发现两只池塘磷酸盐含量均符合一类水体标准。

亚硝酸盐对无脊椎动物有毒，同时硝酸盐也可以引起养殖池塘水体的富营养化。硝酸盐和亚硝酸盐是氨氮进一步氧化分解的产物，因此在氧化环境下间隙水的硝酸盐和亚硝酸盐浓度较高。王文强等(2004)研究发现氨氮所占比例随养殖时间的延长而增加。根据马鸿媚(2001)的研究，越低浓度的氮对于养殖池塘水质越起到积极的作用，对比两种参池的无机氮可以发现，养水机池塘的无机氮总体低于自然纳潮池塘，用养水机调控优于自然纳潮调控方式，在一定程度上对氮的调控颇有成效，降低了海参发病的概率。

3.两种水质调控方式下参池底泥有机碳含量的变化本试验研究中，自然池塘的底泥有机碳含量变化范围为0.340%～1.890%，养水机池塘的底泥有机碳含量变化范围为0.150%～0.600%，低于养鱼池塘及鱼虾混养池塘(Banerjea等，1994；王岩等，1999)，这可能与海参的食性有关，海参可将沉积物作为营养源再次利用，从而降低池塘底泥有机碳的含量。

从整体而言，养水机池塘底泥有机碳含量低于自然纳潮池塘(在水温较高时底泥有机碳含量达到最大值)，笔者认为可能是温度升高，微生物等分解功能加强，加快了池塘底泥有机碳的输出。

4.两种水质调控方式下参池底泥耗氧率变化海参活动是造成参池底泥耗氧率较低的原因之一。本试验在春季水产养殖动物生长期，海参生长较快，活动频繁，两种参池的底泥耗氧率分别达到了各自的低谷期，底泥中的有机质含量也达到了最低值。此外，本研究中两种参池的底泥耗氧率与底泥有机质含量呈正相关，沉积在底泥内的有机物是底泥耗氧的根源，底泥好氧率的高低也反映底泥有机碳含量的变化。同时本试验各时期底泥耗氧率的值表现为自然池塘＞养水机池塘，这是由于养水机在工作过程中提高了水体间的交换，提供了充足的氧气。同时底泥耗氧率的大小与池塘底质中微生物的活性有关(陈如海等，2010)，在高温时期池塘底部的水温较高，底质中微生物的活性大幅度提升，底泥耗氧率也随之增大。