新型增氧機對養(yǎng)殖池塘浮游植物組成的影響

張 芹，宋 威，吳小軍，周曉林

(1.河南省水產(chǎn)科學(xué)研究院，河南 鄭州 450044;2.河南工業(yè)大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，河南 鄭州 450001)

新型增氧機對養(yǎng)殖池塘浮游植物組成的影響

張 芹1，宋 威2，吳小軍1，周曉林1

(1.河南省水產(chǎn)科學(xué)研究院，河南 鄭州 450044;2.河南工業(yè)大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，河南 鄭州 450001)

使用3種不同的增氧機,監(jiān)測整個生產(chǎn)季節(jié)池塘水浮游植物組成的變化。檢測到的浮游植物隸屬8個門，67個屬(種)，以綠藻門、硅藻門和藍藻門為主。藻類細胞個體密度的最高峰出現(xiàn)在8～9月，最低密度出現(xiàn)在5月和11月。藻類生物量從5月份開始上升，8月份達到峰值，然后逐漸下降。3個池塘的Shannon-Wiener指數(shù)在2.147～2.857之間，Margalef指數(shù)在2.572～7.162之間，Pielou均勻度指數(shù)在0.601～0.746之間。3種不同的增氧機都對池塘水質(zhì)起到了較好的調(diào)節(jié)作用，對比后發(fā)現(xiàn)，使用可移動式太陽能增氧機和水犁式增氧機的池塘中硅藻和綠藻的含量更高，效果要好于普通葉輪式增氧機。

增氧機；浮游植物；養(yǎng)殖池塘

養(yǎng)魚先養(yǎng)水，所謂養(yǎng)水就是保持池塘中浮游植物的群落結(jié)構(gòu)合理，有益藻類所占比例較大。在自然狀態(tài)下，池塘中的藻類向水中提供了大量的氧氣。在目前的養(yǎng)殖環(huán)境下，僅僅靠藻類提供的氧氣是遠遠不夠的。大量養(yǎng)殖機械的應(yīng)用，是池塘產(chǎn)量提高的基本條件，尤其是葉輪式增氧機，在池塘養(yǎng)殖中起到非常重要的作用。葉輪式增氧機是我國池塘養(yǎng)魚業(yè)中使用最廣的一種增氧機，是我國養(yǎng)殖產(chǎn)量不斷飆升的重要保證[1-3]。

節(jié)能減排是我國漁業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展戰(zhàn)略，許多新型增氧機應(yīng)運而生，符合我國漁業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的同時也滿足了漁民降低生產(chǎn)成本的需求。本文中用到了2種新型增氧機：可移動太陽能增氧機和水犁式增氧機，這2種增氧機都在國家大宗淡水魚產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系鄭州綜合試驗站滎陽示范片進行了運行監(jiān)測。通過監(jiān)測整個生產(chǎn)季節(jié)2種新型增氧機及普通葉輪式增氧機對池塘水藻相變化的影響，從另一個角度來解釋增氧機在養(yǎng)殖過程中的作用，以期為增氧機的升級改造提供參考。

1 材料與方法

1.1試驗材料

試驗地點在大宗淡水魚類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系鄭州綜合試驗站滎陽基地，選擇3口池塘，土池，進排水方便，設(shè)施齊備，分別配備水犁式增氧機(D)、可移動太陽能增氧機(Z)和普通葉輪式增氧機(X)。3口池塘的養(yǎng)殖模式和放養(yǎng)密度相同，主養(yǎng)品種為鯉，密度為30000尾/hm2，鰱按照2250尾/hm2、鳙按照750尾/hm2的比例投放。3口池塘的進水渠道相同，池塘水深1.5 m，養(yǎng)殖期間不換水，只補充滲漏和蒸發(fā)的水分。

1.2試驗方法

在生產(chǎn)季節(jié)(5～11月)，每口池塘逐月采集水樣，采用2.5 L有機玻璃采水器，采集表層和底層的混合水樣，從混合樣中取500 mL加甲醛固定。

固定后樣品帶回實驗室，用FlowCAM流式細胞儀對藻相進行檢測分析,小型藻類采用50 μm流動池，10×和20×物鏡觀察，中型和大型藻類采用100 μm流動池，10×和20×物鏡觀察。

浮游植物的采樣和種類鑒定按照《內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查手冊》[4]、《中國淡水藻類》[5]進行。

1.3數(shù)據(jù)分析

優(yōu)勢度和多樣性指數(shù)主要參照文獻[6-7]，采用以下公式計算:

y=(ni/N)·fi

Margalef指數(shù):d=(S-1)/lnN

Shannon-Wiener指數(shù):H′=-∑[(ni/N)×ln(ni/N)]

Pielou均勻度指數(shù):J=H′/Hmax,Hmax=log2S

式中:ni為第i種的個體數(shù)，fi為出現(xiàn)頻率,S為種類數(shù)，N為所有種類的總個體數(shù)。取優(yōu)勢度y=0.02的種類為優(yōu)勢種。

2 結(jié)果與分析

2.1浮游植物種類組成

檢測到的浮游植物隸屬8個門，67個屬(種)，其種類組成見圖1。其中綠藻門種類最多，24種，占比35.82%；硅藻門第二，19種，占比28.36%；第三是藍藻門，10種，占比14.93%。

檢測到的浮游植物中以直鏈藻(Melosira)、小球藻(Chlorella)、橋彎藻(Cymbella)、舟形藻(Navicula)、衣藻(Chlamydomonas)、微囊藻(Microcystis)等種類最為常見。3個池塘不同月份優(yōu)勢種組成見表1，優(yōu)勢種以普通小球藻(Chlorellavulgaris)、新月菱形藻(Nitzschiaclosterium)、顆粒直鏈藻(Melosiragranulata)、普通黃絲藻(Tribonemavulgare)等綠藻門、硅藻門種類較多，其中X池塘8月份、9月份扁裸藻(EuglenaoxyurisSchmarda)和尖尾裸藻(Euglenaoxyuris)成為優(yōu)勢種。

2.2浮游植物個體密度

對3個池塘不同月份的藻類個體密度作圖(圖2)，可以看到藻類細胞個體密度最高峰出現(xiàn)在8～9月，最低密度出現(xiàn)在5月和11月。其中D池塘8月份藻類個體密度下降，可能是由于剛加注新水造成的。從浮游植物個體密度來看，Z池塘藻類個體密度最大，在(51.8～262.4)×107ind/L之間變動，X池塘藻類個體密度最小，在(6.6～115.8)×107ind/L之間變動。

圖1 浮游植物種類組成

圖2 3個池塘藻類個體密度隨月份的變化

在整個養(yǎng)殖季節(jié)，硅藻個體密度所占的比例始終在35%以上，從圖3可以看出，硅藻在整個養(yǎng)殖季節(jié)呈上升趨勢，其個體密度占檢測出藻類總數(shù)的百分比從35%上升到50%以上。使用普通葉輪式增氧機(X)硅藻含量的增加比較緩慢，最高達到63.52%；使用可移動式太陽能增氧機(Z)硅藻含量的增加比例較快，最多達到73.24%；使用水犁式增氧機(D)硅藻含量的增加比例也較快，最多達到71.06%。使用2種新型增氧機的池塘水藻相都較使用普通葉輪式增氧機的池塘水藻相要更好一些，有益藻的含量更高。

2.3浮游植物生物量

從池塘藻類生物量隨月份的變化可以看出(圖4)，藻類生物量從5月份開始上升，到8月份達到峰值，然后逐漸下降，3個池塘的變化規(guī)律基本一致。D池塘的藻類生物量在12.39～21.26 mg/L之間變化，X池塘藻類生物量在1.54～20.77 mg/L之間，Z池塘生物量在8.48～39.61 mg/L之間變化。

表1 不同月份池塘浮游植物優(yōu)勢種組成

圖3 硅藻個體密度占檢測出藻類總數(shù)的百分比

在整個養(yǎng)殖季節(jié)，硅藻生物量所占的比例始終在40%以上，硅藻在整個養(yǎng)殖季節(jié)呈上升趨勢，其生物量占檢測出藻類總數(shù)的百分比最高達到77.14%。其中8月份使用普通葉輪式增氧機(X)硅藻含量出現(xiàn)下降，經(jīng)過與原始數(shù)據(jù)的比對，發(fā)現(xiàn)在8月份，該池塘中出現(xiàn)了較多的裸藻和黃藻，導(dǎo)致硅藻含量下降。使用可移動式太陽能增氧機(Z)以及水犁式增氧機(D)池塘中的硅藻生物量比較平穩(wěn)，其所占比例呈緩慢上升的趨勢。

圖4 池塘藻類生物量隨月份的變化

2.4多樣性指數(shù)

3個池塘的多樣性指數(shù)見表2，池塘的Shannon-Wiener指數(shù)在2.147～2.857之間，不同月份之間變化不大。Margalef指數(shù)在2.572～7.162之間，除了Z池塘在11月份為2.572外，其他月份的池塘Margalef指數(shù)均大于3。Z池塘的Margalef指數(shù)變化幅度大于另外2個池塘，最大值7.162出現(xiàn)在7月份，最小值2.572出現(xiàn)在11月份。Pielou均勻度指數(shù)在0.601～0.746之間，3個池塘不同月份之間的數(shù)值變化較平緩。

表2 不同月份池塘多樣性指數(shù)

3 討論

3.1不同池塘的浮游植物組成差異

本文主養(yǎng)鯉魚的試驗池塘浮游植物平均生物量低于文獻[8-9]中主養(yǎng)草魚試驗池塘的浮游植物平均生物量。浮游植物種類受多種因素的影響，其中放養(yǎng)魚類的濾食作用是最主要的因素[10-13]。試驗池塘中鰱鳙魚按照3∶1的比例放養(yǎng)，對于池塘中浮游植物的種類和數(shù)量有著一定的調(diào)節(jié)作用。

在一定范圍內(nèi)，水溫升高，浮游植物的種類和生物量增高[14]。試驗池塘中浮游生物量隨著水溫的升高逐漸增多，在8月份的時候達到頂峰，然后隨著溫度的降低有所下降。3口池塘距離較近，進水都為黃河水，浮游植物種類差別不大。在整個生產(chǎn)季節(jié)，采樣點浮游植物以硅藻和綠藻為主，兩者相加的比例在70%以上，試驗池塘浮游植物群落屬于硅藻-綠藻型。3個池塘的Shannon-Wiener指數(shù)在2.147～2.857之間，變化不大，均屬于中營養(yǎng)性[15]。Margalef指數(shù)在2.572～7.162之間，除了Z池塘在11月份為2.572外，其他月份的池塘Margalef指數(shù)均大于3，屬于清潔水質(zhì)[9,16]。與其他文獻相比[8-9,17]，試驗池塘的浮游植物多樣性較高，群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有利于魚類的生長。

3種不同的增氧機都對池塘水質(zhì)起到了較好的調(diào)節(jié)作用，池塘中硅藻和綠藻的含量較高，池塘的水藻相分布良好。D池塘(水犁式增氧機)在整個生產(chǎn)季節(jié)，有益藻類含量較高，池塘浮游植物多樣性指數(shù)較穩(wěn)定，水質(zhì)良好。Z池塘(可移動式太陽能增氧機)除11月份Margalef指數(shù)偏低外，整個生產(chǎn)季節(jié)浮游植物多樣性指數(shù)穩(wěn)定，有益藻類含量高。X池塘(普通增氧機)在8月份和9月份出現(xiàn)了“裸藻水華”，其他時間浮游植物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，多樣性指數(shù)較高。

3.2不同增氧機的優(yōu)缺點

水犁式增氧機即單電機雙速葉輪式增氧機，該設(shè)備中驅(qū)動增氧機葉輪的電動機為特制的電動機，通過控制器可改變電機的轉(zhuǎn)速和功率。高速時與現(xiàn)有的3 kW和1.5 kW增氧機功能一樣，電動機低速時轉(zhuǎn)速和功率減半起到犁水造浪調(diào)節(jié)水質(zhì)的功能，從而實現(xiàn)了增氧、攪水、造浪一體化[18]。在使用過程中可以根據(jù)需要，選擇不同的模式進行增氧，可以有效地減少電能的使用，從而達到降低成本的目的。

可移動太陽能增氧機由光伏供電系統(tǒng)和水面行走裝置搭載涌浪機而成，較傳統(tǒng)增氧機作用面積更大、擾動更大，不額外消耗電能[19-20]。對于光照充足的地方，安裝可移動太陽能增氧機可以有效地減少電能的使用，在節(jié)能和降低成本方面成效顯著。但是由于該增氧機只能在天氣晴好的白天使用，所以最好作為機械增氧的補充措施，為了避免陰雨天氣時不能及時充氧的問題，需要配合其他增氧設(shè)備共同使用。

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(責(zé)任編輯：曾小軍)

EffectofNew-typeAeratoronPhytoplanktonCompositioninAquaculturalPonds

ZHANG Qin1, SONG Wei2, WU Xiao-jun1, ZHOU Xiao-lin1

(1. Henan Academy of Fishery Science, Zhengzhou 450044, China;2. School of Chemistry and Chemical Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China)

The changes in phytoplankton composition in aquacultural ponds were monitored in the whole production season by using three different aerators. The detected phytoplankton belonged to 8 Phyla (mainly including Chlorophyta, Bacillariophyta and Cyanophyta) and 67 genera (species). The population density of algae cells reached its maximum in August and September, and reached its minimum in May and November. The biomass of algae began to rise in May, reached its peak value in August, and then gradually declined. In three ponds, the Shannon-Wiener diversity index of phytoplankton was 2.147～2.857, the Margalef diversity index was 2.572～7.162, and the Pielou evenness index was 0.601～0.746. Three kinds of aerators had good regulatory effects on the water quality of aquacultural ponds, but the movable solar aerator and water-plough-type aerator had better improving effects on the content of diatom and green algae in ponds than the common impeller-type aerator.

Aerator; Phytoplankton; Aquacultural pond

S969

A

1001-8581(2017)12-0082-05

2017-07-20

河南省重點攻關(guān)項目(No122102113112)資助；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS-45-44)；河南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(NoS2017-10)；國家水產(chǎn)種質(zhì)資源共享服務(wù)平臺(2017DKA30470)。

張芹(1980─)，女，河南輝縣人，畜牧師，碩士，主要從事魚類遺傳育種研究。