昆明裂腹魚苗種培育池水質變化研究

鐘文武，高海濤，李光華，吳俊頡，楊春林

（1.云南省漁業(yè)科學研究院，昆明 650111；2.昆明倘浩水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司，昆明 650111）

昆明裂腹魚（Schizothorax grahami）隸屬鯉形目（Cypriniformes）鯉 科（Cyprinidae）裂 腹 魚 亞 科（Schizothoracinae）裂腹魚屬（Schizothorax），為冷水性底層魚類，早期在云南省分布于滇池、金沙江、牛欄江等地，是滇池主要經(jīng)濟魚類之一［1，2］。由于棲息地的破壞、漁民的濫捕、環(huán)境污染的加劇等原因，野生昆明裂腹魚種質資源量銳減，已被列入中國物種紅色名錄易危極危物種，現(xiàn)只有在滇池上游的龍?zhí)逗筒糠趾恿魃倭糠植迹?，4］。為了保護昆明裂腹魚，很多研究者對其進行了大量的研究工作，包括野生親魚的馴養(yǎng)及人工繁殖技術［5，6］、苗種培育［7］、病害防治［8，9］等，取得了較好的成果，但推廣養(yǎng)殖和人工增殖放流方面還有待進一步加大技術投入，提高養(yǎng)殖存活率和放養(yǎng)存活率，逐步恢復種群資源量。生態(tài)環(huán)境保護的壓力日益劇增，環(huán)境友好型的養(yǎng)殖方式將是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟效益和生態(tài)效益齊頭并進的有效方式，改善生產(chǎn)條件、革新養(yǎng)殖模式是珍稀土著魚類健康可持續(xù)發(fā)展的必然之路。

本研究對昆明裂腹魚流水養(yǎng)殖池水質進行監(jiān)測，利用因子分析法對監(jiān)測指標進行分析，旨在明確各監(jiān)測時間段內，養(yǎng)殖池水質變化情況及主要影響因子，為昆明裂腹魚苗種培育水質調控、病害防治等提供支持，同時為逐步實現(xiàn)循環(huán)流水池養(yǎng)殖模式提供基礎數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及樣品采集

2017 年 10 月至 2018 年 9 月，在昆明倘浩水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司養(yǎng)殖基地進行試驗。昆明裂腹魚苗種養(yǎng)殖池水源為龍?zhí)端?，水質清澈，常年水溫較低，經(jīng)曝氣后進入養(yǎng)殖池。養(yǎng)殖池面積為101 m2，試驗期間苗種成活率92.5%。在昆明裂腹魚苗種養(yǎng)殖池塘設置3 個采樣點，位于進水口、池塘中央及排水口，在試驗期間，每月采集水面下0.5 m 處水樣進行檢測。

1.2 水質指標檢測方法

水質檢測指標有：水溫、pH、DO，使用哈希便攜水質分析儀進行測定；總氮（TN），堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ 636-2012）測定；總磷（TP），鉬酸銨分光光度法（GB 11893-89）測定；氨氮（NH4--N），納氏試劑分光光度法（HJ 535-2009）測定；亞硝酸鹽氮（NO2--N），分光光度法（GB 7493-87）測定。

1.3 因子分析法

分析指標為TW（水溫）、TN（總氮）、TP（總磷）、NH4--N（氨氮）、NO2--N（亞硝酸鹽氮）。利用SPSS軟件對監(jiān)測數(shù)據(jù)（未檢出指標按方法最低檢出限的1∕2 進行統(tǒng)計分析）進行 KMO 檢驗、Barrlet 球形檢驗，計算各主因子的相關性、方差貢獻率，構造因子得分函數(shù)及綜合得分函數(shù)，通過得分函數(shù)求出各監(jiān)測時間段主因子得分排名及綜合得分排名，對比分析水質差異［10-13］。

2 結果與分析

2.1 昆明裂腹魚養(yǎng)殖池水質特征參數(shù)

2017 年 10 月至 2018 年 9 月，對昆明裂腹魚養(yǎng)殖池常規(guī)水質參數(shù)進行采樣監(jiān)測分析，結果如表1 所示。養(yǎng)殖池水溫在監(jiān)測周期內維持在11.2～17.6 ℃，水溫隨季節(jié)變化波動幅度不大，2017 年11 月水溫最低，為 11.2 ℃，2018 年 6 月和 8 月水溫最高，為17.6 ℃；pH 維持在 6.94～7.77；TN 質量濃度范圍在0.20～1.18 mg∕L，平均值為 0.523 mg∕L，2018 年 9 月監(jiān)測值為1.18 mg∕L，略高于地表水環(huán)境質量Ⅲ類標準，其余月份監(jiān)測值均符合三類標準要求；TP 質量濃度在 0.012～0.103 mg∕L，平均值為 0.041 7 mg∕L，2018 年 8 月、9 月監(jiān)測值為 0.103 mg∕L，其余月份監(jiān)測值均達到了Ⅱ類標準要求；NH4--N 質量濃度范圍在 0.012 5～0.320 0 mg∕L，各月份監(jiān)測值均達到Ⅱ類標準要求；NO2--N質量濃度范圍在0.000 5～0.011 6 mg∕L。隨著養(yǎng)殖時間的推進，TN、TP、NH4--N、NO2--N質量濃度均呈現(xiàn)不同程度的增大趨勢。

表1 各水質指標監(jiān)測結果

2.2 指標數(shù)據(jù)標準化結果

對7 個主要水質指標數(shù)據(jù)標準化處理，以消除量綱帶來的影響，結果見表2。

表2 標準化結果

2.3 各指標相關系數(shù)矩陣

相關系數(shù)矩陣是水質評價因子分析的重要步驟，而對檢測指標進行KMO 檢驗、Barrlet 球形檢驗是因子分析的前提，本研究中7 個指標KMO 檢驗結果為0.803（＞0.5），表明檢測指標間相關性較強。利用標準化的數(shù)據(jù)對所選指標進行相關系數(shù)的計算，結果如表3 所示。相關系數(shù)及顯著性水平的計算結果表明，昆明裂腹魚苗種養(yǎng)殖池各監(jiān)測指標間具有較強的相關性。其中，水溫與DO、NH4--N、NO2--N極顯著相關；DO 與 TN、TP、NH4--N、NO2--N 極顯著相關；TN 與 TP 極顯著相關，與 NO2--N 顯著相關；TP與NO2--N顯著相關；NH4--N與NO2--N極顯著相關。

2.4 主因子特征值和方差貢獻率

基于各監(jiān)測指標的相關系數(shù)矩陣，采用因子分析法提取主因子，計算特征值和累積貢獻率，按累計方差貢獻率85%確定主因子，結果如表4 所示。由表4 可知，主因子F1旋轉前特征值為4.718，貢獻率為67.398%，旋轉后特征值為3.244，貢獻率為46.060%；主因子F2旋轉前特征值為1.206，貢獻率為17.222%，旋轉后特征值為2.699，貢獻率為38.560%。旋轉后主因子F1和F2的特征值均大于1，累計貢獻率為84.620%，表明所提取的兩個因子可以反映原始監(jiān)測數(shù)據(jù)的基本信息。而利用最大方差法旋轉后主因子信息更容易解釋，旋轉前后累計貢獻率沒有改變，主因子代表信息無損失，足夠描述5個指標的原始信息，可用于不同監(jiān)測時間段水質的差異性分析。

表3 各水質指標相關系數(shù)矩陣

表4 主因子特征值和貢獻率

2.5 因子旋轉載荷矩陣及得分系數(shù)矩陣

為清晰地表達主因子的代表信息，對因子的載荷矩陣進行旋轉分析，并采用回歸法計算因子的得分系數(shù)，結果如表5 所示。由旋轉后因子的載荷矩陣信息可知，與主因子F1相關的主要指標有TN、TP和DO，其中，正軸方向TN 旋轉后的載荷為0.967，TP旋轉后的載荷為0.924，負軸方向DO 旋轉后的載荷為-0.798，這3 個指標在F1主因子的載荷均較高，反映了氮磷營養(yǎng)鹽和水體溶解氧水平對養(yǎng)殖水體水質的影響。與主因子F2相關的主要指標有NH4--N、水溫和pH，其中，正軸方向NH4--N 旋轉后載荷為0.822，水溫旋轉后載荷為0.802，pH 旋轉后載荷為-0.786，這3 個指標在F2主因子的旋轉載荷均較高，NH4--N 與水溫和pH 都有較好的相關性，總體反映了無機態(tài)氨氮對養(yǎng)殖水體水質的影響。

表5 旋轉后因子載荷矩陣及得分系數(shù)矩陣

根據(jù)累計貢獻率確定兩個主因子后，便可計算出主因子得分系數(shù)矩陣，因子得分函數(shù)和綜合得分函數(shù)構造如下：

式中，F(xiàn)1為第一主因子得分函數(shù)；F2為第二主因子得分函數(shù)；X1為水溫；X2為pH；X3為DO；X4為TN；X5為TP；X6為NH4--N；X7為NO2--N。

2.6 因子得分及綜合得分結果

根據(jù)因子得分函數(shù)和綜合得分函數(shù)，計算昆明裂腹魚苗種培育池各監(jiān)測時間段的水質在兩個主因子上的得分和綜合得分排名，比較分析各監(jiān)測時間段水質差異（表6）。由水質主因子得分和綜合得分排名可知，昆明裂腹魚苗種培育池水質因子在2018年6—9 月的綜合得分排在前四位。6 月和7 月，F(xiàn)2主因子的得分較高，結合原始監(jiān)測數(shù)據(jù)，影響水質的主要指標是與F2主因子相關性較大的氨氮、水溫和亞硝酸鹽氮。8 月和9 月，F(xiàn)1主因子的得分較高，影響水質的主要指標是與F1主因子相關性較大的TN和TP。11 月、1 月和2 月主因子綜合得分相對較小，與主因子F1和F2相關的主要水質指標對水質的影響也相對較弱。

表6 2017年10月至2018年9月水質因子得分和綜合得分排名

3 小結與討論

通過因子分析法對昆明裂腹魚苗種培育池各養(yǎng)殖月份水質進行了對比分析評價，結果表明，不同的水質指標對養(yǎng)殖水體水質的影響具有明顯的季節(jié)差異性。在整個監(jiān)測周期中，2018 年6—9 月正值夏季秋初，養(yǎng)殖水體水溫相對其他監(jiān)測月份高，水質主因子綜合得分排在前四位，其中，6 月和7 月，影響水質的指標主要是毒性的NH4--N 和NO2--N；8 月和 9月，影響水質的指標主要是TN 和TP。隨著養(yǎng)殖過程的推進和水溫的升高，TN 和TP 質量濃度在9 月達到了最大值，分別為 1.18、0.103 mg∕L，NH4--N 質量濃度在 6 月達到了最大值，為 0.32 mg∕L，DO 質量濃度在8 月和9 月均低于6 mg∕L。秋末冬季，養(yǎng)殖水體水溫相對較低，溶解氧充足，影響水質的主要指標濃度均處于較低水平。

隨著養(yǎng)殖時間的推進，昆明裂腹魚苗種培育池養(yǎng)殖水體環(huán)境質量有下降的趨勢，具體表現(xiàn)為從4月開始，養(yǎng)殖池TN、TP、NH4--N 和NO2--N 質量濃度均有不同程度的增大，主要原因為隨著魚體的生長，投喂餌料數(shù)量遞增，水體殘留餌料和魚體排泄物也隨之增加，是影響?zhàn)B殖水質的關鍵性外源指標。在苗種培育的中后期，特別是水溫較高的季節(jié)，應重視養(yǎng)殖水體氨氮、亞硝酸鹽氮、總氮和總磷的監(jiān)測和調控，以保證苗種培育水質良好，提高成活率，降低養(yǎng)殖風險。不同的養(yǎng)殖模式、不同的養(yǎng)殖階段選擇合適的水質調控方法很重要，彭靈芝等［14］對烏江流域昆明裂腹魚幼魚的氨態(tài)氮急性毒性進行了研究，結果顯示氨態(tài)氮對昆明裂腹魚幼魚的安全濃度為3.896 mg∕L，本試驗中 NH4--N 監(jiān)測濃度最高在2018年 6 月和 8 月，為 0.32 mg∕L，低于文獻的安全濃度，這與養(yǎng)殖池為水泥池，底部積淤較少，養(yǎng)殖進水經(jīng)過跌水曝氣后，水體溶解氧較高等因素有關，流水池養(yǎng)殖模式保證了養(yǎng)殖水體的交換量，常年水溫控制在11.2～17.6 ℃，總體水質良好，苗種病害較少，成活率相對較高。詹會祥等［7］對人工繁殖的昆明裂腹魚仔魚進行了流水培育試驗，取得了顯著成效，昆明裂腹魚苗種的流水養(yǎng)殖模式具有較好的應用前景。養(yǎng)殖水體中的氮和磷，主要來源為外源飼料殘餌、魚類代謝廢物及底泥的釋放等［15，16］，本研究中昆明裂腹魚苗種培育模式為水泥池流水養(yǎng)殖，培育池底泥累積較少，因此，培育池中氮和磷的主要輸入途徑為外源餌料的投喂，而主要輸出為殘餌和魚體自身，殘餌的分解、魚類糞便的積累間接成為氨氮和亞硝酸鹽氮的主要來源，二者不僅具有直接毒性，也會影響魚類的自身代謝［17］、呼吸器官和組織損傷［18］、基因的表達［19］及免疫力［20］，對養(yǎng)殖魚類產(chǎn)生間接的毒害作用，昆明裂腹魚作為敏感性的土著魚類，對水質要求較高，苗種的培育階段，養(yǎng)殖水體水質的監(jiān)測和管理調控，是減少病害、提高成活率的關鍵。

流水池養(yǎng)殖適宜昆明裂腹魚苗種培育，為保證苗種生長良好，進一步提高成活率，應做好適時清淤，根據(jù)池塘的承載能力，合理化苗種放養(yǎng)密度，選擇綠色優(yōu)質飼料，提高消化吸收率，減少殘餌糞便，降低飼料對養(yǎng)殖水體的氮源污染。當前，生態(tài)環(huán)境的保護日益受到重視，綠色、生態(tài)、健康的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式必將取代傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式，通過生產(chǎn)條件的改造、養(yǎng)殖模式的優(yōu)化、養(yǎng)殖技術的提升、選擇新的養(yǎng)殖品種、養(yǎng)殖尾水的達標排放等實現(xiàn)生態(tài)健康養(yǎng)殖是大勢所趨，也是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。流水池養(yǎng)殖模式水體交換量大，傳統(tǒng)的流水池養(yǎng)殖，水體中污染物隨尾水的排放直接進入周圍環(huán)境，加大了周圍水體的污染負荷，雖然一些珍稀的土著魚類對養(yǎng)殖水體水質要求較高，但尾水的達標排放是環(huán)保政策導向，優(yōu)化構建高效循環(huán)流水池養(yǎng)殖模式，是實現(xiàn)土著魚類養(yǎng)殖健康可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟、社會、生態(tài)效益良性循環(huán)的有效途徑之一。