池塘工程化循環(huán)水養(yǎng)殖中集排污系統(tǒng)效果研究

翟旭亮 薛 洋 李 虹 張潤田 劉 丹 鄭永華 朱成科

(1.重慶市水產(chǎn)技術(shù)推廣總站，重慶 401121；2.西南大學，重慶 400715)

池塘工程化循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)自2015 年引入重慶市以來，截至2019 年，全市共建成池塘內(nèi)循環(huán)微流水養(yǎng)殖槽359 條，建設(shè)面積43 000 余米2，覆蓋池塘面積4 600余畝。池塘工程化循環(huán)水養(yǎng)殖模式借鑒了工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖理念，將傳統(tǒng)池塘的“開放式散養(yǎng)”變?yōu)椤凹s化圈養(yǎng)”，使“靜水”池塘實現(xiàn)了“流水”養(yǎng)魚，即在流水養(yǎng)魚槽中高密度“圈養(yǎng)”吃食性魚，并收集魚的排泄物，凈化池塘水質(zhì)，是對傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖的革命性改變。然而，對該模式下的水質(zhì)變化情況和集中吸污系統(tǒng)效果的認識仍不夠清楚，試驗擬開展池塘工程化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中水質(zhì)變化規(guī)律以及集排污系統(tǒng)吸污效果的監(jiān)測，從而對池塘工程化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)水質(zhì)的凈化效果進行評價。

一、試驗地點

本試驗選擇在國家大宗淡水魚產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系重慶綜合試驗站潼南示范區(qū)塘壩鎮(zhèn)生態(tài)漁業(yè)健康養(yǎng)殖示范基地進行，該基地目前已建成6條集成式養(yǎng)殖槽，安裝4臺羅茨鼓風機，各養(yǎng)殖槽均配套物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)控設(shè)備，運用了“魚菜共生”“流水槽高密度養(yǎng)殖系統(tǒng)”等先進養(yǎng)殖技術(shù)。池塘的總面積為40 畝，每個流水槽長22 米、寬5 米，養(yǎng)殖區(qū)面積為1 畝，占總面積的2.5%，平均水位2 米左右。該示范基地交通方便，水源充足，有著獨立進排水系統(tǒng)，漁業(yè)設(shè)施設(shè)備齊全，每個養(yǎng)殖槽投放不同密度的草魚。該池塘工程化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)由養(yǎng)殖區(qū)、集排污區(qū)和凈化區(qū)3個部分構(gòu)成。養(yǎng)殖區(qū)主要從事養(yǎng)殖生產(chǎn)，集排污區(qū)通過對養(yǎng)殖區(qū)魚類代謝產(chǎn)生的廢物和殘餌以及底泥的抽取進而起到改良水質(zhì)的效果，凈化區(qū)中套養(yǎng)了密度均為100 尾/畝的鰱、鳙等濾食性魚類，投放規(guī)格為300～750克/尾，鳙魚稍大，并采用生物魚菜共生技術(shù)在凈化區(qū)種植了151.2 米2空心菜、115 米2水稻、63.3米2水生花卉，從而起到對池塘水質(zhì)的原位調(diào)控效果，生物浮床設(shè)置面積占池塘總面積的1.24%。養(yǎng)殖區(qū)末端一般每天吸污1次。

二、采樣方法

1.采樣時間和采樣點設(shè)置

本試驗在夏季高溫水產(chǎn)養(yǎng)殖的重要季節(jié)進行 ， 分 別 在 2019 年 8 月 8 日 、 8 月 22 日 、 9 月8日、9月22日、10月6日、10月21日進行6次采樣。設(shè)置6 個采樣點，分別為采樣點1、2、3、4、5、6，采樣點1在養(yǎng)殖區(qū)流水槽中間，采樣點2在養(yǎng)殖區(qū)尾部的集排污區(qū)，采樣點3至采樣點6為凈化區(qū)，3、4、5、6 采樣點檢測指標平均值為凈化區(qū)采樣點均值，其中采樣點3 距集排污區(qū)25 米、采樣點4 在凈化區(qū)彎道處、采樣點5 距采樣點4 彎道處50 米、采樣點6 在養(yǎng)殖區(qū)前端，如圖1 所示。采樣時間為10:00－11:00，在各個采樣點的斷面距水面50 厘米處分別進行3 次采集，采樣完畢后將水樣通過1∶3 濃硫酸稀釋溶液固定，并迅速放入便攜式冷藏箱中，采樣完成后立即進行檢測。

圖1 池塘工程化循環(huán)水系統(tǒng)

2.樣品處理

樣品采集完成后帶回實驗室迅速進行水質(zhì)檢測，水質(zhì)指標包括水溫、溶氧、總氮、總磷、生化需氧量。其中水溫(表層水溫)和pH 使用溫度計和pH 計進行現(xiàn)場測定記錄，透明度利用黑白塞氏盤現(xiàn)場測量，其他水質(zhì)指標參照中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的水環(huán)境保護標準在實驗室進行測定。

3.數(shù)據(jù)分析

(1)通過單因素方差分析及多重比較。通過軟件SPSS22.0，運用單因素方差分析和最小顯著性差異法(LSD)比較同次采樣各采樣點水質(zhì)指標含量的差異性。

(2)數(shù)據(jù)評價。通過同次采樣池塘工程化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中凈化區(qū)和采樣點2的水質(zhì)差異來評價池塘工程化循環(huán)水系統(tǒng)的凈化效果；各水質(zhì)指標的去除率公式：Re＝(Co－Ck)/Co×100%。

其中：Re，凈化區(qū)中污物去除效率；Co，采樣點2處水質(zhì)指標濃度；Ck，凈化區(qū)采樣點平均值的水質(zhì)指標濃度。

三、結(jié)果與分析

1.池塘非營養(yǎng)鹽類水質(zhì)指標監(jiān)測情況

如表1所示，池塘工程化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)非營養(yǎng)鹽水質(zhì)指標監(jiān)測情況顯示8月8日－10月21日水溫呈下降趨勢，這主要是由隨著氣溫降低導(dǎo)致池塘水溫降低引起的，說明氣溫對水溫的影響十分明顯；各監(jiān)測時間池塘中pH 呈先下降、后上升趨勢，8 月 8 日和 10 月 21 日 pH 較高；各監(jiān)測時間池塘中溶氧含量無明顯變化且均具有顯著性差異(P＜0.05)，這主要是人工底部增氧造成池塘不同區(qū)域溶氧含量存在差異；各監(jiān)測時間池塘中透明度在19.7～35.3 厘米，隨著季節(jié)的變化，氣溫逐漸降低，池塘中的浮游生物量降低造成池塘中透明度變大。

表1 池塘工程化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)非營養(yǎng)鹽類水質(zhì)監(jiān)測

2.池塘工程化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)各營養(yǎng)鹽類水質(zhì)指標去除效果

如表2所示，通過凈化區(qū)均值與采樣點2的水質(zhì)比較分析，可以得出池塘循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)具有一定的凈水效果?？偭?、總氮、高錳酸鹽指數(shù)的平均去除率分別為5.75%、17.55%、5.47%，池塘循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中各水質(zhì)指標均具有去除效果。

總體來看，在8、9 月養(yǎng)殖系統(tǒng)對水體營養(yǎng)鹽的去除效果較好，主要是由于8、9 月溫度較高，適合浮游植物和微生物大量繁殖，浮床植物長勢較好，對水體中營養(yǎng)鹽的吸收效果更強。

表2 各營養(yǎng)鹽類水質(zhì)指標不同時間污物去除效率

(1)池塘工程化循環(huán)水系統(tǒng)對總磷的凈化效果分析。如表2所示，池塘工程化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)利用水體循環(huán)，通過在養(yǎng)殖區(qū)域末端的物理集污系統(tǒng)吸污和凈化區(qū)浮游植物對總磷的吸收作用，在各采樣時間均具有一定的凈化效果，但效果不夠明顯。9月22日去除效率最高為9.56%，10月21日去除效率最低為3.16%，平均去除率為5.75%。這可能是由于季節(jié)變化水溫降低所造成，8 月和9 月初水溫相對較高，光照充足，使浮游植物和微生物大量繁殖，加上凈化區(qū)鰱鳙濾食性魚類處于生長期，通過浮游植物、微生物和濾食性魚類的作用，8 月和9 月池塘水體中總磷去除率整體高于10 月。10 月氣溫急劇下降并且光照不足，浮游植物和微生物生長繁殖受到抑制，導(dǎo)致總磷凈化效率降低。這也說明氣溫在一定范圍內(nèi)，系統(tǒng)對總磷的去除率隨著溫度的升高而增大。

(2)池塘工程化循環(huán)水系統(tǒng)對總氮的凈化效果分析。通過表2分析，得到池塘工程化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)對總氮具有凈化效果?？偟娜コЧ憩F(xiàn)為：10 月 21 日去除效率最高為 26.67%，10 月 6 日最低為8.73%，平均去除率為17.55%。總體來看，在排除系統(tǒng)誤差的情況下，養(yǎng)殖系統(tǒng)對總氮的去除效率基本一致，說明系統(tǒng)對總氮和總磷的去除效果不具有協(xié)同作用。

(3)池塘工程化循環(huán)水系統(tǒng)對高錳酸鹽指數(shù)的凈化效果分析。高錳酸鹽指數(shù)去除效果表現(xiàn)為：8月22日去除效率最高為8.99%，8月8日去除效率最低為3.32%。本次試驗各次采樣池塘工程化循環(huán)水系統(tǒng)對高錳酸鹽指數(shù)均具有凈化效果，推測其凈化效果與水溫和凈化區(qū)的微生物有關(guān)。

四、結(jié)論

本次試驗通過凈化區(qū)采樣點均值與采樣點2的水質(zhì)比較分析，可以得出池塘循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)具有一定凈化效果，但效率還比較低?？偭住⒖偟?、生化需氧量的平均去除率分別為5.75%、17.55%、5.47%。凈化效率不高的原因：一是流水槽養(yǎng)殖區(qū)面積占總面積過高，一般推薦流水槽養(yǎng)殖面積占總面積的比例控制在1.5%左右，而試驗基地流水槽面積達到2.5%，這極大地增加了凈化區(qū)水質(zhì)凈化負載；二是種植水生植物對水質(zhì)凈化效果不佳，植物種植面積僅占總面積的1%，遠低于推薦種植面積比例10%，造成植物消納氮磷效果不明顯；三是凈化區(qū)養(yǎng)殖的濾食性魚類種類和套養(yǎng)比例不當，白鰱放養(yǎng)密度較少，鳙魚相對較多，生物凈化效果不明顯：四是循環(huán)水流速過快、物理吸污頻次較低等因素也間接導(dǎo)致池塘循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)對水質(zhì)的凈化效果不理想。

水質(zhì)監(jiān)測顯示7、8 月水溫較高，投飼量大導(dǎo)致池塘中各項水質(zhì)指標含量較高。9月8日和10月21 日示范點進行了換水，造成各項水質(zhì)指標含量較其他采樣時間低。各次采樣中采樣點均值的水質(zhì)指標均低于采樣點2，通過凈化區(qū)中水面浮床植物的凈化和濾食性魚類的濾食作用，各水質(zhì)指標含量均有所下降。整體來看，池塘工程化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)各項凈水處理措施均具有一定的凈化效果，這得益于系統(tǒng)本身具有集中收集排污的良好作用，及凈化區(qū)水生植物和鰱鳙魚類的凈化作用。