仿刺參養(yǎng)殖池塘三氮一磷及硫化物周年變化特征分析

郭超 陳濟豐 魏亞南 林青 孫廣偉 周瑋

摘要 通過檢測仿刺參養(yǎng)殖池塘表層與底層的三氮一磷及硫化物，研究仿刺參養(yǎng)殖池塘水質的周年變化。結果表明，各項指標變化范圍：表層氨氮含量為0.107～0.412 mg/L，底層氨氮含量為0.096～0.469 mg/L，冬季較其他季節(jié)低；表層硝酸鹽氮含量為0.252～0.688 mg/L，底層硝酸鹽氮含量為0.232～0.681 mg/L，冬季較其他季節(jié)高；表層亞硝酸鹽氮含量為0.003～0.041 mg/L，底層亞硝酸鹽氮含量為0.001～0.045 mg/L，夏季較其他季節(jié)高；表層磷酸鹽含量為0.015～0.048 mg/L，底層磷酸鹽含量為0.011～0.038 mg/L，夏季較其他季節(jié)高；表層硫化物含量為0.008～0.019 μg/mL，底層硫化物含量為0.009～0.019 μg/mL，夏季較其他季節(jié)高。

關鍵詞 仿刺參；養(yǎng)殖池塘；水環(huán)境；周年變化

中圖分類號 S967.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）04-0213-03

Abstract Annual fluctuation of water quality in Apostichopus japonicus Liao breeding ponds was studied by detecting three nitrogen and phosphorus and sulfide on the surface and bottom water in ponds. The results showed that the variation range of all indicators was as follows.Nitrogen content in the surface was 0.107-0.412 mg/L，nitrogen content in the bottom was 0.096-0.469 mg/L，which were lower in winter.Nitrate nitrogen content in the surface was 0.252-0.688 mg/L，nitrate nitrogen content in the bottom was 0.232-0.681 mg/L，which were higher in winter.Nitrite nitrogen content in the surface was 0.003-0.041 mg/L，nitrite nitrogen content in the bottom was 0.001-0.045 mg/L，which were higher in summer.Phosphate content in the surface was 0.015-0.048 mg/L，phosphate content in the bottom was 0.011-0.038 mg/L，which were higher in summer.Sulfide content in the surface was 0.008-0.019 μg/mL，sulfide content in the bottom was 0.009-0.019 μg/mL，which were higher in summer.

Key words Apostichopus japonicus Liao；breeding pond； water quality；annual fluctuation

仿刺參池塘養(yǎng)殖是我國海水養(yǎng)殖的主導產業(yè)。仿刺參池塘養(yǎng)殖具有養(yǎng)成周期短、管理簡便、易操作等特點，是一種高產高效的養(yǎng)殖生產方式[1-5]。2015年全國仿刺參增養(yǎng)殖總產量約為20萬t，全國仿刺參直接產品出塘銷售產值逾250億元[6]。相對于仿刺參養(yǎng)殖產業(yè)的迅猛擴增，自然災害頻發(fā)等問題始終困擾著產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。相關學者報道，水質不良是引發(fā)仿刺參疾病的主要因素[7-10]。因此，對仿刺參池塘水質環(huán)境的研究成為當前的主要研究內容。

在養(yǎng)殖水體中，水環(huán)境中的氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮以及硫化物磷酸鹽的含量對仿刺參的生長發(fā)育具有極大影響[11]。水體中的分子氨過高不僅會阻止仿刺參體內的氨向體外排出，還能從水中向其體內滲透，使仿刺參代謝減少或停滯，抑制其生長發(fā)育，甚至造成死亡[12-13]。水體中的亞硝酸鹽氮超標會誘發(fā)各種仿刺參疾病，同時會抑制仿刺參血液的載氧能力，使仿刺參呼吸困難，甚至中毒、窒息而死亡[14]。硝酸鹽氮是含氮有機物氧化分解的最終產物，同時水體中過量的硝酸鹽氮會導致嚴重的水生生態(tài)問題，如水體富營養(yǎng)化。氮磷在養(yǎng)殖水體中的賦存形態(tài)、含量比例及變化特征往往會引起浮游植物、藻類生長的變化，進而對養(yǎng)殖環(huán)境造成影響[15]。硫化物的危害一方面表現(xiàn)為硫化氫具有強烈的毒性，另一方面硫化物耗氧力強，容易導致水體缺氧[16]。

研究周年變化能得出不同時間點養(yǎng)殖產品的養(yǎng)殖特性，從而對養(yǎng)殖過程進行更好的管理。國內部分學者通過周年研究發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖時間的關鍵點，如劉慧玲等[17]通過研究東風螺灘涂養(yǎng)殖區(qū)水質因子周年變化特征發(fā)現(xiàn)，氨氮、亞硝酸鹽氮氮、硝酸氮的濃度高峰出現(xiàn)在3—5月，活性磷的最高值出現(xiàn)在10月，灘涂養(yǎng)殖預警期為3—5月。截至目前，對于仿刺參池塘水環(huán)境的周年研究尚未見報道，因而對仿刺參池塘三氮一磷及硫化物含量周年變化特征的研究具有重要意義。本試驗通過對仿刺參池塘養(yǎng)殖水體的三氮一磷及硫化物進行1周年的跟蹤監(jiān)測，得到池塘水質的變化規(guī)律，旨在為仿刺參池塘養(yǎng)殖水質的調控提供理論依據，促進仿刺參養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 池塘條件與采樣設備

1.1.1 池塘條件。池塘位于旅順口區(qū)江西鎮(zhèn)大口井村海岸，為南北走向，池塘面積為3.33 hm2，池塘底質為泥沙底，礁石為方磚壘礁，池塘深為2.2 m（水深為160～180 cm），依潮汐換水，水源為渤海的天然海水，池塘為非投餌型仿刺參養(yǎng)殖池塘。

1.1.2 采樣設備。采樣設備包括采水器、塑料管和水樣瓶。

1.2 試驗方法

1.2.1 水樣采集。2015年5月16日至2016年4月6日，每月在農歷初十至十二任選一天進行取樣。每個池塘采5個點，分別在池塘四角和最中間的位置。

采樣方法：依據池塘換水情況（保證當天不換水或在換水前采樣），每月在確定的仿刺參養(yǎng)殖池塘采取水樣。使用5 L采水器采集水體表層（距離水面約5 cm）、底層（距池底約5 cm），裝入無菌采樣瓶，2 h內帶回實驗室處理，在4 ℃下保存，待測。測定前要先將水樣用處理過的0.45 μm的微孔濾膜過濾，然后再進行NH4+-N、NO3--N、NO2--N、PO43--P和S2-含量的測定，若不能立即測定水樣則需要將其保存，加入占試樣體積0.2%的三氯甲烷，蓋好瓶塞，劇烈搖蕩約1 min，放入冰箱或冰桶內，于4～6 ℃低溫保存，水樣允許保存24 h。

1.2.2 測定方法。本試驗中各營養(yǎng)鹽的測定過程均按照《國家海洋調查規(guī)范》（GB/T.12763）進行操作，其中NH4+-N含量采用次溴酸鈉氧化法測定，NO3--N含量采用萘乙二胺分光光度法測定，NO2--N含量采用鋅鉻還原比色法測定，PO43--P含量采用磷鉬藍分光光度法測定，S2-含量采用N，N-對氨基二乙基苯胺比色法測定。取3次觀察的平均值。

1.3 數(shù)據處理

試驗數(shù)據均以平均值±標準差表示，采用SPSS16.0軟件進行單因素方差分析，采用LSD法進行多重比較，顯著性水平設為0.05。

2 結果與分析

2.1 氨氮含量周年變化

由圖1可知，仿刺參池塘表層、底層氨氮含量周年變化均呈現(xiàn)波浪型波動，波動性基本一致。

表層：氨氮含量從第1年5月的0.318 mg/L開始下降至6月的0.123 mg/L，再從6月開始上升至8月的0.399 mg/L，9月（0.115 mg/L）下降，10月（0.331 mg/L）上升后隨即開始下降至12月的0.169 mg/L，第2年1月（0.217 mg/L）上升，2月（0.107 mg/L）下降至全年最低值，3月（0.412 mg/L）上升至全年最高值，4月（0.399 mg/L）基本保持不變。

底層：海水氨氮從第1年5月的0.312 mg/L開始下降至6月的0.123 mg/L，隨后上升至8月的0.395 mg/L，再從8月下降至12月的0.096 mg/L，到達全年最低值，第2年1月（0.333 mg/L）上升后隨即下降到2月的0.118 mg/L，在3月（0.469 mg/L）上升至全年最高值，4月（0.466 mg/L）基本保持不變。

2.2 硝酸鹽氮含量周年變化

由圖2可知，仿刺參池塘表層與底層硝酸鹽氮含量周年變化的波動性一致，呈“M”型波動，均存在2個低谷和2個高峰。低谷均出現(xiàn)在5月和11月，高峰均出現(xiàn)在1月和8月。

表層：海水硝酸鹽氮含量從第1年5月的0.252 mg/L開始上升，8月（0.498 mg/L）達到第1個峰值，然后逐漸下降，11月（0.288 mg/L）達到第1個谷值，12月基本略微回升，第2年1月（0.688 mg/L）迅速回升，達到全年最高值，隨后開始逐月下降，5月達到全年最低值。

底層：海水硝酸鹽氮含量從第1年5月的0.232 mg/L開始上升，到8月（0.612 mg/L）達到第1個峰值，然后逐漸下降，11月（0.333 mg/L）達到第1個谷值，12月基本略微回升，第2年1月（0.681 mg/L）迅速回升達到全年最高值，隨后開始逐月下降，5月達到全年最低值。

2.3 亞硝酸鹽氮含量周年變化

由圖3可知，仿刺參池塘表底層亞硝酸鹽氮含量周年變化的波動性一致，從1月開始都處于較高水平，9—12月都處于較低水平，并且都在11月達到全年最低值。

表層：亞硝酸鹽氮含量從第1年5月（0.025 mg/L）開始上升，8月（0.040 mg/L）達到第1個峰值后迅速下降，9月（0.004 mg/L）、10月（0.011 mg/L）略微回升，11月（0.003 mg/L）再次下降，達到全年最低值，隨后開始上升，2月（0.041 mg/L）為全年最高值，再從3月（0.036 mg/L）開始下降，4月（0.029 mg/L）達到第1個谷值。

底層：亞硝酸鹽氮含量從第1年5月（0.024 mg/L）開始上升，8月（0.045 mg/L）達到全年最高值，然后迅速下降，9月（0.005 mg/L）、10月（0.013 mg/L）略微回升，11月再次下降，達到全年最低值（0.001 mg/L），隨后開始上升，2月為第2個峰值（0.042 mg/L），3月（0.035 mg/L）開始下降，4月達到第2個谷值（0.020 mg/L）。

2.4 磷酸鹽含量周年變化

由圖4可知，仿刺參池塘表層與底層磷酸鹽含量周年波動性大致相同，均呈現(xiàn)波浪型，均有2個谷值。表層峰值出現(xiàn)在8月和3月，谷值出現(xiàn)在9月、6月和12月；底層峰值出現(xiàn)在8月和2月，谷值出現(xiàn)在6月和12月。

表層：磷酸鹽含量從5月（0.025 mg/L）開始下降，6月（0.016 mg/L）達到第1個谷值，隨后開始上升，8月達到全年最高值（0.048 mg/L），隨后迅速下降，9月（0.017 mg/L）為第2個谷值，10月（0.026 mg/L）開始上升，然后下降，12月達到全年最低值（0.015 mg/L），之后再上升，3月（0.047 mg/L）達到第2個峰值，4月（0.016 mg/L）下降。

底層：磷酸鹽含量從第1年5月（0.024 mg/L）開始下降，6月（0.011 mg/L）達到全年最低值，然后上升，8月達到全年最高值（0.038 mg/L），然后下降，12月（0.015 mg/L）達到第2個谷值，之后再上升，2月（0.025 mg/L）達到第2個峰值，4月（0.011 mg/L）下降。

2.5 硫化物含量周年變化

由圖5可知，仿刺參池塘表層與底層硫化物含量周年變化不一致，12月至翌年4月各月份之間的差異較小，5—11月之間各月份之間的差異較大，但是表底層含量最低值均出現(xiàn)在4月。

表層：海水硫化物含量在第1年5月為0.016 μg/mL，6月為全年最高值（0.019 μg/mL），7月為0.015 μg/mL，8月為0.016 μg/mL，9月為0.017 μg/mL，10月為0.011 μg/mL，11月為0.015 μg/mL，12月為0.009 μg/mL，次年1月為0.010 μg/mL，2月為0.011 μg/mL，3月為0.010 μg/mL，4月為全年最低值（0.008 μg/mL）。

底層：海水硫化物含量在第1年5月為0.017 μg/mL，6月為全年最高值（0.019 μg/mL），7月為0.013μg/mL，8月為0.017 g/mL，9月為0.015 μg/mL，10月為0.011 μg/mL，11月為0.018 μg/mL，12月為0.010 μg/mL，次年1月為0.011 μg/mL，2月為0.013 μg/mL，3月為0.011 μg/mL，4月為全年最低值（0.009 μg/mL）。

3 結論與討論

3.1 氨氮含量周年變化

從周年觀測結果可以看出，仿刺參養(yǎng)殖池塘中表層、底層氨氮含量的變化趨勢較為一致，大部分月份底層氨氮含量高于表層。本文觀測結果說明，仿刺參養(yǎng)殖池塘氨氮具有春、秋2季較高，夏、冬2季較低且變化較小的周年變化規(guī)律。這一結果與姜森顥等[18]、張麗霞等[19]研究結果一致。其原因應當是在夏、秋2季水體容易出現(xiàn)躍層，表底層水體不對流，此時養(yǎng)殖池塘底部大量的有機物腐敗，造成池塘底部氨氮的增加。

（下轉第221頁）

3.2 硝酸鹽氮含量周年變化

從周年觀測結果可以看出，仿刺參養(yǎng)殖池塘中表層、底層硝酸鹽氮含量的變化趨勢一致，大部分月份底層硝酸鹽氮含量高于表層，冬季含量較其他季節(jié)含量高。所得結果與于金海等[20]研究仿刺參池塘營養(yǎng)鹽含量周年變化趨勢一致。其原因是冬季時溫度低，水體中的硝酸鹽轉化慢，從而導致硝酸鹽含量高于其他季節(jié)。

3.3 亞硝酸鹽氮含量周年變化

觀測結果表明，仿刺參養(yǎng)殖池塘中表層、底層亞硝酸鹽氮含量的變化趨勢一致，大部分月份底層亞硝酸鹽氮含量高于表層，夏季比其他季節(jié)高，這一結果與宋宗巖[21]研究仿刺參池塘營養(yǎng)鹽含量變化趨勢一致。其原因是當溶解氧含量較低時，硝酸鹽會受反硝化細菌作用，形成的氨氮，亞硝酸鹽是這一反應過程中的過渡態(tài)，因而造成水體中亞硝酸鹽含量的升高。

3.4 磷酸鹽含量周年變化

從周年觀測結果可以看出，仿刺參養(yǎng)殖池塘中表層、底層磷酸鹽含量的變化趨勢較一致，大部分月份表層磷酸鹽含量高于底層，夏季較其他季節(jié)高。張麗霞等[19]在探究莊河海域營養(yǎng)鹽含量周年變化規(guī)律時觀測磷酸鹽含量周年變化的結果也是夏季略高，其他各月份含量相對較低這一規(guī)律。N∶P值是研究水體限制性元素和評價水體營養(yǎng)狀態(tài)最常用的指標，本課題相關研究證明，7月、8月養(yǎng)殖池塘N∶P平均值的比值為56∶1，為磷中等限制潛在性富營養(yǎng)水質，并在外海出現(xiàn)略茶褐色水色的赤潮現(xiàn)象，這是導致池塘內磷酸鹽含量升高的主要原因。

3.5 硫化物含量周年變化

從周年觀測結果中可以看出，仿刺參養(yǎng)殖池塘中表層與底層硫化物的變化趨勢一致，大部分月份底層硫化物含量高于表層，夏季高于其他季節(jié)。這一結果與相關研究刺參養(yǎng)殖池塘硫化物周年含量結果一致。其原因是夏季池塘風力弱，水體躍層不被打破，造成底層溶氧低，池塘中的殘餌、糞便、動植物殘骸在厭氧型的硫酸鹽還原菌的作用下分解產生硫化物，因而夏季硫化物含量高于其他季節(jié)。

4 參考文獻

[1] 農業(yè)部漁業(yè)局.2015中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒[M].北京：中國農業(yè)出版社，2015.

[2] 農業(yè)部漁業(yè)局.2016中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒[M].北京：中國農業(yè)出版社，2016.

[3] 劉園園，張勁松，石峰.池塘和網箱養(yǎng)殖海參效果的對比試驗[J].河北漁業(yè)，2013，16（17）：46-47.

[4] 常亞青，隋錫林，李俊.刺參增養(yǎng)殖業(yè)現(xiàn)狀、存在問題與展望[J].水產科學，2006，25（4）：198-201.

[5] 王磊，趙文.遼東灣沿海刺參池塘養(yǎng)殖現(xiàn)狀及存在問題[J].中國水產，2007，14（7）：56-57.

[6] 2015年海參養(yǎng)殖專題報告[EB/OL].[2017-10-28].http：//haishen.info/xwny.asp？ID=1896.

[7] 袁玉寶，金妮妮.淺談我省刺參蝦池養(yǎng)殖存在的問題[J].齊魯漁業(yè)，2004，21（8）：16-17.

[8] 魯偉，王秋玲.我國刺參養(yǎng)殖現(xiàn)狀及存在問題[J].科學養(yǎng)魚，2005（16）：19-20.

[9] 王立超，孫德華.刺參的病害與防治[J].齊魯漁業(yè)，2004，2（9）：25.

[10] 宋春華，王祖杰.刺參的人工養(yǎng)殖[J].生物學通報，2005，3（2）：12-13.

[11] 于東祥，燕敬平，孫慧玲，等.刺參養(yǎng)殖水質的變化特點和調控[J].齊魯漁業(yè)，2008，25（3）：21-22.

[12] 姜玉聲，王秋一，隋宥玲，等.海參自凈式養(yǎng)殖系統(tǒng)設計及除氨氮效果的研究[J].齊魯漁業(yè)，2010，27（10）：1-3.

[13] 臧元齊，田相利，董雙林，等.氨氮慢性脅迫對刺參免疫酶活性及熱休克蛋白表達的影響[J].中國海洋大學學報（自然科學版），2012（增刊1）：60-66.

[14] 宋宗巖.海參養(yǎng)殖慎防亞硝酸鹽[J].齊魯漁業(yè)，2006，23（10）：23-24.

[15] 姜森顥，周一兵，唐伯平，等.刺參養(yǎng)殖池塘初級生產力及其粒級結構周年變化[J].生態(tài)學報，2014，34（7）：1698-1706.

[16] 張東升，李平，劉洋，等.仿刺參底泥中硫化物降解細菌的篩選與鑒定[C]//2013年中國水產學會學術年會論文摘要集.北京：中國水產品學會，2013.

[17] 劉慧玲，李揚海，吳穎豪，等.東風螺灘涂養(yǎng)殖區(qū)水質因子和微生物的周年變化特征[J].熱帶生物學報，2016，7（3）：296-300.

[18] 姜森顥，劉雙鳳，蔡勛.刺參養(yǎng)殖池塘主要生態(tài)因子周年變化特征[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2015，42（5）：1-8.

[19] 張麗霞，蔡勛，劉雙鳳，等.刺參養(yǎng)殖池塘營養(yǎng)鹽周年變化的初步研究[J].水生態(tài)學雜志，2013，34（1）：37-43.

[20] 于金海，冷曉飛，李春艷，等.黃海北部仿刺參養(yǎng)殖池塘關鍵環(huán)境因子的周年變化與管理研究[J].大連水產學院學報，2009，24（6）：514-519.

[21] 宋宗巖.海參養(yǎng)殖生產過程中亞硝酸鹽的調控[J].中國水產，2007，1（11）：54-55.