不同養(yǎng)殖品種在池塘養(yǎng)殖過程中水質(zhì)變化分析

楊 帆

（新疆維吾爾自治區(qū)水產(chǎn)科學(xué)研究所，新疆維吾爾自治區(qū) 烏魯木齊 830000）

池塘養(yǎng)殖由于養(yǎng)殖密度高需要投喂大量飼料，由此產(chǎn)生的大量殘餌和排泄物，對水體產(chǎn)生較大的影響，高密度養(yǎng)殖使底泥和水體的營養(yǎng)鹽和耗氧量升高，水體透明度下降。因此，對養(yǎng)殖環(huán)境的科學(xué)評估顯得尤為重要。松浦鏡鯉是通過多性狀復(fù)合群體選育結(jié)合微衛(wèi)星和電子標(biāo)記技術(shù)對德國鏡鯉個(gè)體進(jìn)行選育而成功選育出的品種，具有成活率高、生長速度快、抗病能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，屬于底棲雜食性魚類，常拱泥攝食[1-3]；草魚是典型的草食性魚類，具有適應(yīng)性強(qiáng)、肉質(zhì)肥嫩鮮美、飼料來源廣、養(yǎng)殖成本低等特點(diǎn)，喜居于水的中下層[4-5]。本文通過定期采集池塘的水質(zhì)樣品，對其中氨氮、亞硝酸鹽、總磷等水質(zhì)因子濃度測定比對，探究這兩種魚類在養(yǎng)殖過程水質(zhì)的變化情況。

VIKOR 方法[6-7]是一種基于理想點(diǎn)解的多屬性決策方法，該方法的主要思想是首選確定理想解和負(fù)理想解該算法，通過最大化群體效益和最小化個(gè)體損失，是一種折中的排序方法。漁業(yè)水質(zhì)評價(jià)時(shí)可參考的標(biāo)準(zhǔn)值指標(biāo)較少，而VIKOR 方法不需要參考指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值，因此采用該方法對這兩種不同養(yǎng)殖品種的池塘水質(zhì)進(jìn)行比較。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在新疆維吾爾自治區(qū)水生野生動物救護(hù)中心，養(yǎng)殖池塘水源水為地下水，池塘周圍無污染。選取兩口露天池塘為對照試驗(yàn)池，分別主養(yǎng)松浦鏡鯉魚苗和草魚魚苗，兩種魚苗規(guī)格基本一致，約3 cm/尾，每口池塘放養(yǎng)8 000尾。兩口池塘面積均為0.667 hm2，池塘在中央安裝了1 臺葉輪式增氧機(jī)。養(yǎng)殖期間，根據(jù)養(yǎng)殖生產(chǎn)的需要加注新水，養(yǎng)殖過程不排水。研究人員于2021 年8 月22 日—9 月22 日進(jìn)行池塘水質(zhì)監(jiān)測，具體時(shí)間為每周12 時(shí)左右，分別采集對應(yīng)池塘水下50 cm的表層水樣。

1.2 水質(zhì)理化分析方法

氨氮用納氏試劑比色法測定（HJ 535—2009），亞硝酸鹽氮（NO2-）用重氮偶合分光光度法測定（GB/T 5750.5—2006），硝酸鹽氮（NO3-）用麝香草酚分光光度法測定（GB/T 5750.5—2006），總磷用鉬酸銨分光光度法測定（GB 11893—1989），高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）用酸性高錳酸鉀滴定法測定（GB 11892—1989），總硬度用原子吸收分光光度計(jì)測定（GB 11905—1989），pH 用玻璃電極法測定（GB 6920—1986）。主要儀器有酸度計(jì)（上海大普PHS-3C），紫外可見分光光度計(jì)（北京普析通用TU-1810），原子吸收分光光度計(jì)（日本島津AA-6300）。

1.3 分析方法

水質(zhì)變化特征用Excel分析。

水質(zhì)比較用VIKOR算法進(jìn)行分析[7]。

設(shè)X={x1,x2,……,xm}是m個(gè)池塘集合，Y={y1,y2,……,yn}是n個(gè)評價(jià)指標(biāo)集合，假定池塘xi在評價(jià)指標(biāo)yj的指標(biāo)值是aij，從而構(gòu)建決策矩陣A=(aij)m×n。

（1）基于VIKOR 方法的決策矩陣規(guī)范化處理效益型指標(biāo)：

成本性指標(biāo)：

（2）確定理想型和負(fù)理想型

（3）確定理想型和負(fù)理想型的距離比值

（4）計(jì)算綜合排序指標(biāo)

按照Qi分別從小到大排序，排在前面的比排在后面的更優(yōu)，在VIKOR方法中，ν一般取0.5，即均衡折中以使群體效益最大化和個(gè)別遺憾值最小化。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同養(yǎng)殖品種池塘水質(zhì)變化特征

從圖1可以看出，松浦鏡鯉和草魚池塘水體的pH變化較為平穩(wěn)，范圍分別為8.10～8.25 和8.05～8.57。松浦鏡鯉池塘水體的pH 中呈先下降后升高的趨勢，而草魚池塘在整個(gè)養(yǎng)殖過程中水體的pH呈上升趨勢。

圖1 松浦鏡鯉和草魚池塘水體的pH變化Fig.1 The variation of pH in Songpu Mirror carp and grass carp ponds water

氨氮是指水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4+）形式存在的氮，可導(dǎo)致水富營養(yǎng)化現(xiàn)象產(chǎn)生，是水體中的主要耗氧污染物，對魚類及某些水生生物有毒害。養(yǎng)殖水體中的氨氮主要源于飼料殘餌、養(yǎng)殖生物排泄物、池塘生物殘骸分解后產(chǎn)生的以氨氮形式存在的氮。從圖2 可以看出，松浦鏡鯉和草魚池塘氨氮的變化范圍分別為0.251～0.672 mg/L 和0.121～0.230 mg/L。在觀察期間，松浦鏡鯉池塘水體中的氨氮波動較大，且高于草魚池塘，在8 月30 日處于最高值，兩個(gè)池塘均未超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅲ類水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)限值[8]（1.0 mg/L）。

圖2 不同養(yǎng)殖品種池塘水體氨氮的變化Fig.2 The variation of ammonia nitrogen in ponds water

水中存在亞硝酸鹽時(shí)表明有機(jī)物的分解過程還在繼續(xù)進(jìn)行，如亞硝酸鹽的含量太高，即說明水中有機(jī)物的無機(jī)化過程進(jìn)行的相當(dāng)強(qiáng)烈，表示污染的危險(xiǎn)性仍然存在。圖3 表明松浦鏡鯉和草魚池塘亞硝酸鹽氮的變化范圍分別為0.021～0.050 mg/L和0.007～0.010 mg/L。松浦鏡鯉池塘水體中的亞硝酸鹽氮在8 月30 日處于最低值，與水體中氨氮的變化相反。

圖3 不同養(yǎng)殖品種池塘水體亞硝酸鹽的變化Fig.3 The variation of NO2-in ponds water

硝酸鹽是含氮有機(jī)物氧化分解的最終產(chǎn)物。水中的氮以硝酸鹽形態(tài)存在，屬低毒性或無毒性。從圖4可以看出，松浦鏡鯉池塘水體的硝酸鹽含量大值在0.67～2.12 mg/L；草魚池塘水體的硝酸鹽含量較低，基本在1 mg/L 以下，變化范圍為0.14～0.85 mg/L。

圖4 不同養(yǎng)殖品種池塘水體硝酸鹽的變化Fig.4 The variation of NO3-in ponds water

水體總磷的濃度與水體富營養(yǎng)化程度有著密切的關(guān)系，濃度過低會限制浮游植物的生長，濃度過高會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，并使浮游植物種類組成發(fā)生變化，優(yōu)勢種明顯減少。圖5說明研究期間內(nèi)，兩口池塘總磷的變化范圍分別為0.28～0.63 mg/L 和0.26～0.57 mg/L，均出現(xiàn)超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值（0.2 mg/L）的現(xiàn)象。這主要是由于氣溫偏高，殘余餌料、肥料和各種養(yǎng)殖生物的排泄物及殘骸等在分解過程中，增加了水體中總磷的含量。此外，殘餌、各類代謝物等的非溶解部分會沉積池底，增加底質(zhì)耗氧量，降低底質(zhì)的氧化還原能力，最終導(dǎo)致底棲生物的組成與數(shù)量發(fā)生改變。

圖5 不同養(yǎng)殖品種池塘水體總磷的變化Fig.5 The variation of total phosphorus in ponds water

水硬度是表示水質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，水的硬度即水中鈣、鎂的總量，為確定用水質(zhì)量和水處理提供依據(jù)。從圖6 中可以看出，兩個(gè)池塘的水質(zhì)均屬于適度硬水。松浦鏡鯉池塘水體的硬度變化不大，略有增長，變化范圍130～159 mg/L；而草魚池塘水體的硬度增長較為明顯，變化范圍88～147 mg/L。

圖6 不同養(yǎng)殖品種池塘水體總硬度的變化Fig.6 The variation of total hardness in ponds water

CODMn高意味著水中含有大量還原性物質(zhì)，其中主要是有機(jī)污染物，這些有機(jī)物在水體中分解時(shí)要消耗大量溶解氧，從而破壞水體中氧的平衡，使水質(zhì)惡化。水體缺氧會造成魚類及其他水生生物死亡。因此，對池塘水體的有機(jī)物進(jìn)行監(jiān)測顯的尤為重要。圖7 說明研究期間，松浦鏡鯉池塘水體的CODMn為3.4～5.6 mg/L，未超過標(biāo)準(zhǔn)限值；而草魚池塘水體的CODMn在8 月30 日和9 月6 日均出現(xiàn)超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值（6 mg/L）的現(xiàn)象，變化范圍為5.2～10.2 mg/L。

圖7 不同養(yǎng)殖品種池塘水體總硬度的變化Fig 7 The variation of CODMn in ponds water

2.2 用VIKOR法對不同養(yǎng)殖品種池塘水質(zhì)進(jìn)行比較

選取兩口池塘的6 個(gè)指標(biāo)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，6個(gè)指標(biāo)均為成本性指標(biāo)，見表1。

表1 不同養(yǎng)殖品種池塘監(jiān)測數(shù)據(jù)（單位：mg/L）Tab.1 The data of water quality of different breeding species ponds

按照公式（2）對表一數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)造決策矩陣：

按照公式（3）和公式（4）確定理想型和負(fù)理想型：

r+={0.92 0.97 0.96 0.97 0.78 0.83}

r-={0.40 0.24 0.26 0.61 0.63 0.56}

利用變異系數(shù)法確定指標(biāo)權(quán)重：

wj={0.20 0.30 0.28 0.07 0.05 0.10}

按照公式（5）和公式（6）計(jì)算群體效用值Mi和個(gè)別遺憾值Ni：

Mi={0.90 0.10}，Ni={0.30 0.10}

按照公式（7）計(jì)算綜合排序指標(biāo)：

Q={1.0 0}

由計(jì)算結(jié)果可知，根據(jù)VIKOR方法得出的草魚池塘水質(zhì)優(yōu)于松浦鏡鯉池塘。

3 結(jié)論

在整個(gè)養(yǎng)殖過程中，松浦鏡鯉池塘和草魚池塘水質(zhì)變化規(guī)律基本相似，通過VIKOR 算法比較得知，草魚池塘水質(zhì)優(yōu)于松浦鏡鯉池塘。