海參養(yǎng)殖池塘溶解氧含量的周年變化

婁斯藝 ，桑田成 ，劉丹 ，畢麗仙 ，廖德杰 ，周瑋 ,2,3

（1.大連海洋大學(xué)，遼寧 大連 116023 2.大連市水產(chǎn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)合會(huì)，遼寧 大連 116023；3.大連海洋大學(xué)科技園有限公司，遼寧 大連 110623）

海參養(yǎng)殖池塘溶解氧含量的周年變化

婁斯藝1，桑田成1，劉丹1，畢麗仙1，廖德杰1，周瑋1,2,3

（1.大連海洋大學(xué)，遼寧 大連 116023 2.大連市水產(chǎn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)合會(huì)，遼寧 大連 116023；3.大連海洋大學(xué)科技園有限公司，遼寧 大連 110623）

2015年5月-2016年4月，每月中旬納潮前一天，現(xiàn)場觀測遼寧旅順口區(qū)江西鎮(zhèn)大口井村面積3.33ha泥沙底海參Apostichopus japonicas池塘進(jìn)、出水口表、底層溶解氧含量，并在夏（8月）、秋（11月）、冬（2月）和春季（4月）測定該池溶解氧含量的日晝夜垂直變。結(jié)果表明：冬季海參池塘溶解氧最高＞20mg/L，夏季最低至4.8mg/L；春、夏、秋表底層溶解氧含量不同，底層小于表層；表層高于底層，差值在1.5～4.0mg/L之間，夏季（8月）差值最大，達(dá)4.0mg/L。夏季池塘溶解氧含量晝夜及垂直變化幅度較大；冬季水層間溶解氧含量無晝夜變化。

海參；養(yǎng)殖池塘；溶解氧；周年變化

海參是我國北方海水養(yǎng)殖的重要經(jīng)濟(jì)種類，2015年產(chǎn)量達(dá)2.01×105t，產(chǎn)值近300億元[1]。但隨著海參產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，制約該產(chǎn)業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展的問題層出不窮，池塘養(yǎng)殖水質(zhì)惡化為主要問題[2-5]。

水體中溶解氧含量是養(yǎng)殖水質(zhì)的核心指標(biāo)[6]，維持在4mg/L以上，海參抗逆性強(qiáng)，生長旺盛。養(yǎng)殖水體溶解氧出現(xiàn)躍層時(shí)最易導(dǎo)致底部缺氧。而池塘底部是海參的生長環(huán)境，厭氧環(huán)境時(shí)會(huì)加速底質(zhì)中亞硝酸鹽、硫化氫等有害物質(zhì)釋放，導(dǎo)致海參的代謝水平下降，循環(huán)、神經(jīng)等系統(tǒng)功能受阻，抗病能力極弱[7]。黃華偉等[8]發(fā)現(xiàn)，溶解氧量過低是海參腐皮綜合征發(fā)生早期的重要水質(zhì)特征。池塘出現(xiàn)氧躍層時(shí)，底層低氧區(qū)（2.3 mg/L）的海參出現(xiàn)發(fā)病跡象。水生生物對(duì)溶解氧含量的微觀變化要逐漸適應(yīng)，微觀變化差值過大會(huì)影響生物生長發(fā)育。劉子棟等[10]監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，夏季凌晨4:00-6:00時(shí)溶解氧含量降至當(dāng)日最低值2.0mg/L，草魚Ctenopharyngodon idellus、黃顙魚Pelteobagrus fulvidraco易浮頭。于金海等[11]研究發(fā)現(xiàn)，夏季黃海北部地區(qū)海參發(fā)病高峰期氧躍層明顯，池塘表、底層溶解氧量日變化差值最高可達(dá)3.5mg/L，海參抵抗力下降。因此，掌握溶解氧量的微觀變化，可及時(shí)監(jiān)控池塘環(huán)境變化，做好應(yīng)對(duì)措施。目前有關(guān)海參養(yǎng)殖池塘溶解氧含量周年的微觀變化罕見報(bào)道。

本實(shí)驗(yàn)連續(xù)觀測了遼寧大連旅順沿岸海參養(yǎng)殖池塘溶解氧含量的垂直分層，采用剖面分析法研究了海參池塘溶解氧含量的周年變化特征，為充實(shí)海參養(yǎng)殖基礎(chǔ)研究、科學(xué)管理養(yǎng)殖池塘水質(zhì)、提高海參養(yǎng)殖技術(shù)水平提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)池塘位于旅順口區(qū)江西鎮(zhèn)大口井村海岸，面積3.33ha，南北走向，泥沙底，方磚壘礁，水深160～180cm，水源為渤海天然海水，依潮汐換水，不投喂。

溶解氧含量用YSI ProPlus型手持式野外/實(shí)驗(yàn)室兩用測氧儀測定。

1.2 方法

2015年5月29日-2016年4月18日，每月中旬納潮前一天下午13:00，現(xiàn)場觀測進(jìn)、出水口表層至底層（春秋冬季0～160cm，表層0～10cm底層150～160cm；夏季 0～180cm，表層 0～10cm，底層170～180cm）的溶解氧含量，相同水層重復(fù)3次，計(jì)算平均值。冬季結(jié)冰期在觀測點(diǎn)破冰觀測。

夏（2015年 8月 25日）、秋（11月 22日）、冬（2016年2月19日）和春季（2016年4月17日）的12:00至次日12:00，在池塘最深點(diǎn)由表層至底層，每隔20cm采樣一次，每隔3h測定一次，連續(xù)測定水中溶解氧含量。每個(gè)觀測點(diǎn)重復(fù)3次，計(jì)算平均值。冬季結(jié)冰期需在觀測位置破冰觀測。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2007軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 海參養(yǎng)殖池塘表、底層溶解氧含量的周年變化

如圖1所示，從春季5月（表層10.8mg/L、底層8.2mg/L）起，養(yǎng)殖池塘水中的溶解氧含量逐漸降低，夏季（8月）降至最低；進(jìn)入秋季9月（表層8.9mg/L、底層5.2mg/L），水中的溶解氧含量逐漸升高，11月（表層10mg/L、底層8.6mg/L）至冬季溶解氧含量又達(dá)到飽和狀態(tài)；3月（表層12.8mg/L、底層10.4mg/L）溶解氧含量開始下降。

冬季（12月、1月和2月），海參養(yǎng)殖池塘表、底層水中溶解氧含量達(dá)全年最高值，基本處于過飽和狀態(tài)（＞20mg/L）。在一年中，冬季（1月、2月和12月）海參養(yǎng)殖池塘表、底層海水溶解氧含量基本一致（圖1），而其他季節(jié)均存在差異，即表層高于底層，差值在1.5～4.0mg/L之間，其中夏季（8月）差值最大，達(dá) 4.0 mg/L（圖 1）。

圖1 海參養(yǎng)殖池塘表、底層溶解氧含量的周年變化Fig.1 The annual changes in dissolved oxygen level in upper layer and at bottom in the sea cucumber Apostichopus japonicus pond

2.2 海參養(yǎng)殖池塘溶解氧含量四季晝夜垂直分布

2.2.1 夏季海參養(yǎng)殖池塘溶解氧含量的晝夜垂直分布

由圖2可知，夏季池塘中上層溶解氧含量隨時(shí)間變化在6.9～8.0 mg/L之間；夏季，一晝夜內(nèi)，隨著水深的增加各水層溶解氧含量逐步降低，表層溶氧顯著高于底層，底層溶氧大部分時(shí)間處于6.0mg/L以下，其中8月12日6：00時(shí)底層溶解氧達(dá)到了一晝夜內(nèi)的最低值4.5mg/L。

2.2.2 秋季海參養(yǎng)殖池塘溶氧含量的晝夜垂直分布

由圖3可知，秋季池塘中上層溶解氧含量隨時(shí)間變化在6.6～10.3mg/L之間；在秋季，海參養(yǎng)殖池塘溶氧含量均高于6.5mg/L，但隨水深的加深而逐漸降低（個(gè)別水層保持一致），底層溶解氧最低，在次日0:00達(dá)到當(dāng)日最低6.5mg/L。

2.2.3 冬季海參養(yǎng)殖池塘溶解氧含量的晝夜垂直分布

圖2 夏季海參養(yǎng)殖池塘溶解氧含量的晝夜垂直分布Fig.2 Vertical and diurnal changes in dissolved oxygen level in the sea cucumber Apostichopus japonicus pond in summer

圖3 秋季海參養(yǎng)殖池塘溶解氧含量的晝夜垂直分布Fig.3 Vertical and diurnal changes in dissolved oxygen level in the sea cucumber Apostichopus japonicus pond in autumn

圖4 春季海參養(yǎng)殖池塘溶解氧含量的晝夜垂直分布Fig.4 Vertical and diurnal changes in dissolved oxygen level in the sea cucumber Apostichopus japonicus pond in spring

冬季海參養(yǎng)殖池塘溶解氧含量由表層至底層均處于飽和狀態(tài)，大于20.0 mg/L。

2.2.4 春季海參養(yǎng)殖池塘溶解氧含量的晝夜垂直分布

由圖4可知，春季海參池塘上層溶解氧含量隨時(shí)間變化在11.5～15.0mg/L之間；在春季，隨著水深的增加各水層溶解氧逐步降低（個(gè)別水層下降幅度較大），底層溶解氧最低，在9.8mg/L以上。

3 討論

3.1 海參池塘溶解氧含量的變化特點(diǎn)

大連地區(qū)海參養(yǎng)殖池塘溶解氧含量周年變化在4.5～20.5mg/L之間，8月最低，之后溶氧濃度逐漸增大，1月達(dá)最高值,之后又逐漸降低。這種周年變化趨勢與于金海等[11]、于東祥等[12]和姜森顥等[13]對(duì)海參池塘溶解氧周年變化的研究結(jié)果相同。

大連地區(qū)海參養(yǎng)殖池塘表、底層周年溶解氧含量不同。春、夏、秋季，一晝夜內(nèi)海參養(yǎng)殖池塘溶解氧含量的垂直分布層化現(xiàn)象均是表層海水溶解氧含量高于底層，但夏季底層溶解氧含量較低（圖2），其他季節(jié)均處于正常水平；冬季刺參養(yǎng)殖池塘表、底層溶解氧含量均處于飽和水平。這可能是夏季光照強(qiáng)，促進(jìn)了浮游植物的光合作用，上層水的溶氧量較多；由于表、底層存在溫躍層，溶解氧不能上下對(duì)流輸送到底層；在底層，海參的活動(dòng)、代謝和有機(jī)物的分解等大量消耗氧氣，又缺乏及時(shí)的補(bǔ)充，底層區(qū)成了低氧區(qū)，甚至是無氧區(qū)[14]。春、秋季溫度躍層基本消失，夜間表、底層水產(chǎn)生對(duì)流，使表層高氧水輸送到底層，底層水溶解氧含量較夏季有所升高，表、底層水溶解氧含量差異逐漸減小[15]。冬季實(shí)驗(yàn)池塘水深有所下降，加上所測池塘水質(zhì)較肥，光照產(chǎn)生大量氧氣，底層有機(jī)質(zhì)分解速度較慢，耗氧量較小，因此溶解氧在水中大量的積累，使水體中溶氧量較高，一般處于飽和狀態(tài)。

3.2 池塘溶解氧含量變化特點(diǎn)對(duì)海參養(yǎng)殖的影響

早春冰面開始融化,春風(fēng)常使水中溶解氧含量呈飽和狀態(tài)，隨著天氣的轉(zhuǎn)暖，日照增長，水溫升高，浮游植物繁殖旺盛，光合作用加強(qiáng)，水中溶解氧白天較高，夜晚較低，晝夜變化較大；秋天隨著氣溫降低，上、下水層對(duì)流較大，水中溶解氧含量增加，臨近結(jié)冰時(shí)，池水溶解氧含量達(dá)到飽和，此結(jié)果與宋宗巖[16]對(duì)池塘溶解氧含量的研究結(jié)果相一致。除冬季和早春外，表、底層溶解氧含量均存在差異，即底層溶氧含量低于表層，尤其在夏季較為明顯，可能與此季節(jié)表、底層海水存在溫躍層和鹽躍層有關(guān)，底層海水鹽度和密度大于表層，導(dǎo)致上下水層對(duì)流較弱，上層溶氧量較高的海水不能輸送到底層，致使底層溶氧含量較低[17]。因此，養(yǎng)殖過程中可適時(shí)排出老化池水，添加新鮮海水，促進(jìn)水體流動(dòng)，使海水上下密度趨于一致，增加對(duì)流交換，使池塘底部溶氧含量增加，利于海參生長；或采用機(jī)械增氧，攪動(dòng)水體，打亂水體分層，增加對(duì)流強(qiáng)度，增加底部溶氧含量。

本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同季節(jié)海參養(yǎng)殖池塘溶氧含量由高至低依次為：冬季＞秋季＞春季＞夏季，這與于東祥等[18]在非河口地區(qū)的研究結(jié)果一致。春季、夏季、秋季海參池塘溶氧處于欠飽和狀態(tài)，冬季海參池塘溶氧處于過飽和狀態(tài)。冬季池塘海參處于冬眠狀態(tài)，耗氧量低，使池塘溶氧含量處于飽和狀態(tài)。夏季，池塘底層溶氧含量較低，呈溶氧分層現(xiàn)象，這可能是該地區(qū)夏季高溫季節(jié)海參死亡率高的重要原因之一[19]。

在養(yǎng)殖生產(chǎn)中，應(yīng)重視池塘溶解氧含量的微觀變化。夏季海參養(yǎng)殖池塘中表層溶氧量較高，底層較低。6:00和0:00左右，池塘溶氧低于5mg/L，這是由于夏季光照強(qiáng)，促進(jìn)了表層浮游植物的光合作用，溶氧充足，但表層豐富的溶氧未能有效地向下傳輸[14]，形成溶氧分層現(xiàn)象；夜晚池塘表底水層形成對(duì)流，底層低氧海參攜帶耗氧物質(zhì)消耗大量的氧，造成夏季夜晚池塘底層缺氧[20]。所以，在0:00-6:00期間，應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測溶解氧，做好應(yīng)對(duì)措施。建議生產(chǎn)實(shí)踐中，及時(shí)采用機(jī)械增氧，或適時(shí)進(jìn)行水體交換，打亂水體分層，使底部氧氣充足，促進(jìn)海參生長。

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Annual Changes in Dissolved Oxygen Levels in a Culture Pond of Sea Cucumber Apostichopus japonicus

LOU Si-yi1,SANG Tian-cheng1,LIU Dan1,BI Li-xian1,LIAO De-jie1,ZHOU Wei1,2,3
（1.Dalian Ocean University,Dalian 116023,China；2.Dalian Fisheries Association of Industrial Technology Innovation,Dalian 116023,China；3.Science and Technology Park of Dalian Ocean University Co.Ltd.，Dalian 116023，China）

The vertical dissolved oxygen levels were monthly monitored by a dissolved oxygen meter in inlet and outlet of a culture pond of sea cucumber Apostichopus japonicus in coastal Lvshun,Dalian,Liaoning Province from May of 2015 to April of 2016.Meanwhile,the diurnal and vertical changes in dissolved oxygen levels were determined in the sea cucumber culture pond mentioned above in summer（August）,fall（November）,winter（February）and spring（April）.It was found that the minimum dissolved oxygen level（4.8 mg/L）in the sea cucumber culture pond was observed in summer,and the maximal（＞20mg/L）in winter.There was difference in dissolved oxygen level between upper layer and the bottom,1.5 mg/L～4.0 mg/L higher in upper layer than at the bottom,and the maximal difference in dissolved oxygen level（4.0 mg/L）in spring.The higher diurnal variation and vertical variation in dissolved oxygen levels were found in the pond in summer,without variation in dissolved oxygen levels in winter.

sea cucumber;culture pond;dissolved oxygen;annual change

S967.4

A

1005-3832（2017）06-0051-05

2017-02-26

大連市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2012B11NC049）

婁斯藝，研究生，研究方向：海洋生物科學(xué).E-mail:lousiyi521@qq.com

周偉.E-mail:zhouwei@klou.edu.cn