三種水質(zhì)調(diào)控方式對(duì)海參池塘沉積物中底泥耗氧率周年變化的影響

文/黨子喬 周瑋 雷兆霖 魏亞楠

底泥耗氧速率（SOD）是指由水底沉積物氧化和生物呼吸作用引起的上層水體溶解氧的消耗速率，SOD被認(rèn)為是綜合評(píng)價(jià)水體水質(zhì)和環(huán)境特征的主要參數(shù)。海參作為底棲動(dòng)物，以沉積物中有機(jī)物為營養(yǎng)。底質(zhì)環(huán)境的變化，直接影響海參生長、攝食等活動(dòng)。筆者通過比較自然納潮、養(yǎng)水機(jī)、底充氧式增氧機(jī)三種養(yǎng)殖模式下，探究底質(zhì)中底泥耗氧速率的周年變化以及底質(zhì)中有機(jī)質(zhì)含量的變化，選擇適宜海參生長的養(yǎng)殖模式。

底泥耗氧速率（SOD）是指由水底沉積物氧化和生物呼吸作用引起的上層水體溶解氧的消耗速率，SOD被認(rèn)為是綜合評(píng)價(jià)水體水質(zhì)和環(huán)境特征的主要參數(shù)。Hatcher等和許婧穎等認(rèn)為SOD受到較多環(huán)境因子的影響，如溫度、溶解氧含量等都是影響底泥耗氧率的因素。通常用SOD作為綜合評(píng)價(jià)水體水質(zhì)和環(huán)境特征的有用參數(shù)。沉積在底泥內(nèi)的有機(jī)物是底泥耗氧的根源，底泥消耗的氧都源于有機(jī)物的礦化。表層有機(jī)物在微生物呼吸作用下降解，產(chǎn)生呼吸耗氧，兼氧層、厭氧層有機(jī)物與底泥內(nèi)的氧化物反應(yīng)，生成各種還原性物質(zhì)。這些物質(zhì)既能產(chǎn)生化學(xué)耗氧又能產(chǎn)生生物呼吸耗氧。何亮華等研究不同對(duì)蝦養(yǎng)殖模式下池塘底泥耗氧率時(shí)，發(fā)現(xiàn)蝦蛤混養(yǎng)池的底泥耗氧率較對(duì)蝦單養(yǎng)耗氧率低分別低11.1%和16.9%，證明了蝦蛤混養(yǎng)比對(duì)蝦單養(yǎng)池改善底質(zhì)的效果更好；Hilke等認(rèn)為，夏天高溫時(shí)期，貝類養(yǎng)殖池塘沉積物中底泥耗氧速率將大幅提高，此時(shí)對(duì)貝類生長有影響。

海參作為底棲動(dòng)物，以沉積物中有機(jī)物為營養(yǎng)。底質(zhì)環(huán)境的變化，直接影響海參生長、攝食等活動(dòng)。近年來，海參養(yǎng)殖池塘“爛底”、海參化皮死亡現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。目前海參池塘養(yǎng)殖技術(shù)較為原始，在海參養(yǎng)殖的過程中，人為可以調(diào)控的環(huán)節(jié)較少，同時(shí)，從業(yè)人員的專業(yè)水平參差不齊，主要體現(xiàn)在海參養(yǎng)殖的產(chǎn)量受自然條件的影響比重較大，出現(xiàn)了產(chǎn)量低、不穩(wěn)定的現(xiàn)象，以及海參死亡災(zāi)害的頻發(fā)問題。

本文筆者通過比較自然納潮、養(yǎng)水機(jī)、底充氧式增氧機(jī)三種養(yǎng)殖模式下，探究底質(zhì)中底泥耗氧速率的周年變化以及底質(zhì)中有機(jī)質(zhì)含量的變化，選擇適宜海參生長的養(yǎng)殖模式。

一、材料與方法

（一）試驗(yàn)池塘

本研究所選取的試驗(yàn)池塘位于莊河市的大連寶發(fā)海珍品有限公司2號(hào)、4號(hào)、11號(hào)海參養(yǎng)殖池塘。池塘為標(biāo)準(zhǔn)矩形，長605m，寬85m，南北走向。池塘底質(zhì)均為泥沙質(zhì)，并均勻鋪設(shè)網(wǎng)礁，池塘采用水泥護(hù)坡，南北各有一進(jìn)、排水閘門，池塘南深北淺，深度相差0.5m，池塘每月大潮期間（初一、十五）換水3天～5天，年水深變化為1.2m～2.0m。2號(hào)池塘為養(yǎng)水機(jī)池塘，在池塘最深處（南端）安置養(yǎng)水機(jī)一臺(tái)，功率為750W，每天21:00至次日9:00工作12h；11號(hào)池塘為微孔曝氣池塘，在池塘底部鋪設(shè)微孔曝氣裝置，當(dāng)池塘缺氧時(shí)，開始工作；4號(hào)池塘為自然池塘，無其它養(yǎng)殖裝置。各池塘內(nèi)海參規(guī)格、密度相當(dāng)，所有池塘不投餌、不投藥，試驗(yàn)期間統(tǒng)一管理。

（二）樣品采集與處理

時(shí)間：2015年10月～2016年9月，每月大潮前3天～5天進(jìn)行采樣。

地點(diǎn)：池塘最深處（南端）為試驗(yàn)點(diǎn)，在此點(diǎn)附近設(shè)三個(gè)重復(fù)采樣點(diǎn)。

方法：采用自制采泥器進(jìn)行采樣，底泥采樣上岸后，用直徑為5cm×10cm長的圓柱形PVC管，自表面向下取樣10cm，用黑色塑料袋密封冷藏，送回實(shí)驗(yàn)待測(cè)。池塘水質(zhì)和底泥有機(jī)質(zhì)測(cè)定參照海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范，每個(gè)樣品測(cè)三次重復(fù)取平均值。

表1 底泥有機(jī)質(zhì)含量（單位：%）

表2 底泥耗氧率

（三）計(jì)算方法及數(shù)據(jù)處理

底泥耗氧速率的測(cè)定采用雷衍之等的方法略作修改，以圓柱形標(biāo)本瓶作為呼吸瓶，將采回泥樣全部浸沒在帶有海水的呼吸瓶中，保鮮膜密閉，每隔2h測(cè)定上覆水溶氧，以空白試驗(yàn)對(duì)照。底泥耗氧速率公式按照雷衍之等方法計(jì)算。溶解氧用YSI Prouplus型水質(zhì)分析儀測(cè)定。

使用Excel 2013對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并制圖。

二、結(jié)果

（一）三種水質(zhì)調(diào)控方式下海參養(yǎng)殖池塘的底泥有機(jī)質(zhì)含量

表1為三種水質(zhì)調(diào)控方式下海參養(yǎng)殖池塘底泥有機(jī)質(zhì)含量的周年變化。由表可知，從三種池塘每月的有機(jī)質(zhì)含量來看，在7月、8月的底泥有機(jī)質(zhì)含量較其他月份比均較高，且在7月分別達(dá)到了各自最大值，自然納潮池塘1.43%、底充氧式增氧機(jī)池塘1.23%、養(yǎng)水機(jī)池塘1.03%。自然納潮池塘在次年5月和次年9月達(dá)到全年最低值1.02%，底充氧式增氧機(jī)池塘在12月達(dá)到最低值0.93%，養(yǎng)水機(jī)池塘在11月達(dá)到全年最低值0.75%。從三種池塘全年有機(jī)質(zhì)含量比較可知，自然納潮池塘底泥有機(jī)質(zhì)含量>底充氧式增氧機(jī)池塘底泥有機(jī)質(zhì)含量>養(yǎng)水機(jī)池塘底泥有機(jī)質(zhì)含量。

（二）三種水質(zhì)調(diào)控方式下海參養(yǎng)殖池塘的底泥耗氧率

表2為三種水質(zhì)調(diào)控方式下海參養(yǎng)殖池塘的底泥耗氧率。從每月的底泥耗氧率情況來看，3月、7月、8月的底泥耗氧率明顯高于其他月份。但養(yǎng)水機(jī)池塘的底泥耗氧率的波動(dòng)范圍較小。各個(gè)池塘在次年7月的底泥耗氧率達(dá)到最大值，自然納潮池塘996mg·（m2·d）-1、底充氧式增氧機(jī)池塘731mg·（m2·d）-1、養(yǎng)水機(jī)池塘726mg·（m2·d）-1。自然納潮池塘在次年5月達(dá)到最小值711mg·（m2·d）-1、底充氧式增氧機(jī)池塘在次年1 月達(dá)到最小值666mg·（m2·d）-1、養(yǎng)水機(jī)池塘在次年2 月達(dá)到最低值為633mg·（m2·d）-1。從三種池塘全年底泥耗氧率比較可知，自然納潮池塘底泥耗氧率>底充氧式增氧機(jī)池塘底泥耗氧率>養(yǎng)水機(jī)池塘底泥耗氧率。

三、結(jié)論

（一）三種池塘底泥耗氧率周年變化的特點(diǎn)

目前，已有大量學(xué)者對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖底泥耗氧率做了大量的研究。本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果中，三個(gè)池塘的底泥耗氧率均呈現(xiàn)出季節(jié)性變化的特征，即三個(gè)池塘7月、8月的底泥耗氧率均達(dá)到了各自的峰值，在3月化冰期，各自又達(dá)到了小高峰，且三種海參池塘的底泥耗氧率均偏低。分析原因，一是由于海參的活動(dòng)，可以降低底泥耗氧率。海參為底棲動(dòng)物，以池底的底棲硅藻、有機(jī)質(zhì)為食。海參的攝食活動(dòng)，對(duì)池塘底質(zhì)有機(jī)質(zhì)含量有一定影響。本實(shí)驗(yàn)中，在秋季海參生長較快、活動(dòng)頻繁的季節(jié)，三種海參池塘的底泥耗氧率分別達(dá)到了各自的低谷期，底泥中有機(jī)質(zhì)含量也達(dá)到了全年的最低值。而在海參夏眠時(shí)期（7月、8月），底泥的有機(jī)質(zhì)含量會(huì)有所增加，導(dǎo)致底泥氧率也分別達(dá)到了全年的最大值，因此，海參的活動(dòng)是造成參池底泥耗氧率較低的原因之一。二是底泥耗氧率也受水質(zhì)指標(biāo)中的水溫、溶解氧含量等因素影響。鄭忠明等證明了底泥耗氧率隨著水溫的升高而變大，隨著溶解氧含量的升高而降低，所以本實(shí)驗(yàn)的三個(gè)池塘底泥耗氧率均明顯偏低。

除此之外，本研究中三個(gè)池塘的底泥耗氧速率與底泥有機(jī)質(zhì)含量相關(guān)性顯著，底泥耗氧速率與底泥有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)性，沉積在底泥內(nèi)的有機(jī)物，是底泥耗氧的根源。底泥耗氧率的高低也反映出底泥有機(jī)質(zhì)含量的變化。

（二）三種水質(zhì)調(diào)控方式底泥耗氧率的比較

在三種水質(zhì)調(diào)控方式下，周年底泥耗氧率的變化結(jié)果差異較為明顯。各個(gè)月份底泥耗氧率的值表現(xiàn)為：自然納潮池塘>底充氧式增氧機(jī)池塘>養(yǎng)水機(jī)池塘。分析原因，三種水質(zhì)調(diào)控方式下的池塘的納潮換水均來自同一潮溝，同時(shí)，三個(gè)池塘均不投餌。因此，是二者加入了人為的水質(zhì)調(diào)控技術(shù)。在底充氧式增氧機(jī)與養(yǎng)水機(jī)工作的過程中，水體流動(dòng)可以提高水體的交換，二者能夠提供充足的氧氣。

底泥耗氧率的大小與池塘底質(zhì)中微生物活性有關(guān)。在夏季高溫季節(jié)以及化冰時(shí)期，池塘底部的水溫較高，底質(zhì)中微生物的活性將會(huì)大幅提升，底泥耗氧率也隨之增大。本課題另有證明，池塘底泥中的異養(yǎng)菌、弧菌的數(shù)量在夏季及化冰時(shí)期明顯較多，除此之外，三種池塘間這兩類細(xì)菌的數(shù)量也正符合自然納潮池塘>底充氧式增氧機(jī)池塘>養(yǎng)水機(jī)池塘這一規(guī)律。