草魚(yú)-鳙-鯽零換水養(yǎng)殖對(duì)池塘環(huán)境影響

張 凱，王廣軍，龔?fù)麑?，郁二蒙，李志斐，?耘，田晶晶，謝 駿

(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱帶亞熱帶水生資源養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所，廣東省水產(chǎn)養(yǎng)殖污染修復(fù)生態(tài)工程技術(shù)研究中心，廣州 510380)

池塘養(yǎng)殖模式是我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖的重要方式之一。2019年我國(guó)池塘養(yǎng)殖產(chǎn)量占水產(chǎn)養(yǎng)殖總產(chǎn)量的30%以上。隨著養(yǎng)殖技術(shù)的進(jìn)步和設(shè)施漁業(yè)的發(fā)展，池塘養(yǎng)殖集約化程度不斷提升，餌料、藥物等投入日益加大，養(yǎng)殖池塘系統(tǒng)內(nèi)部的廢物負(fù)荷增加、養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)倍增。通常改善池塘養(yǎng)殖環(huán)境的方法是換水，但大量排水不符合我國(guó)水資源緊缺的國(guó)情。同時(shí)，養(yǎng)殖尾水的排放會(huì)影響周邊環(huán)境。Yang等研究表明，我國(guó)海水池塘每年向周邊海域排放約4.77×10t氮和3.75×10t磷。前期研究結(jié)果估算，我國(guó)淡水池塘每年向周邊水域排放2.79 ×10t氮和2.89 ×10t磷，其對(duì)環(huán)境造成的影響更甚。

為減少養(yǎng)殖尾水對(duì)水域環(huán)境的影響，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)提出從生態(tài)系統(tǒng)水平發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖的理念，致力于通過(guò)養(yǎng)殖層面相關(guān)技術(shù)的綜合應(yīng)用，以及多部門(mén)之間的協(xié)調(diào)合作實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖與社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境各方面相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展。基于該理念，研究團(tuán)隊(duì)在草魚(yú)()-鳙()-鯽()集約化混養(yǎng)池塘基礎(chǔ)上，綜合水質(zhì)指標(biāo)、魚(yú)類(lèi)攝食等參數(shù)確定了池塘養(yǎng)殖容量，形成零換水養(yǎng)殖模式。目前該模式已實(shí)現(xiàn)四年零換水養(yǎng)殖，年產(chǎn)量達(dá)9.60 kg/m。

傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖中，隨飼料投入的生源要素并不完全為養(yǎng)殖生物利用，僅20%～30%為養(yǎng)殖生物利用，其余大部分散布于系統(tǒng)內(nèi)，導(dǎo)致系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)鹽含量升高。普通池塘可通過(guò)換水改善池塘環(huán)境。零換水池塘的水體營(yíng)養(yǎng)鹽含量是否會(huì)隨著養(yǎng)殖時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，導(dǎo)致系統(tǒng)環(huán)境惡化，尚未見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究以草-鳙-鯽零換水池塘為實(shí)驗(yàn)組，以草-鳙-鯽普通池塘為對(duì)照組，定期檢測(cè)分析兩組池塘水體和沉積物的理化指標(biāo)，評(píng)估零換水養(yǎng)殖模式對(duì)池塘水體和底泥環(huán)境的影響，為優(yōu)化零換水養(yǎng)殖模式提供理論依據(jù)，以期為促進(jìn)池塘養(yǎng)殖業(yè)節(jié)水減排和綠色發(fā)展提供一定的技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

實(shí)驗(yàn)用零換水養(yǎng)殖池塘位于中山市民眾鎮(zhèn)華辰水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)。選取3口零換水養(yǎng)殖池塘為實(shí)驗(yàn)組，另選3口普通養(yǎng)殖池塘為對(duì)照組。單個(gè)池塘面積約10 000.00 m，平均水深2.00 m。實(shí)驗(yàn)組池塘草魚(yú)初始規(guī)格為0.30 kg/ind，放養(yǎng)密度均為1.20 ind/m；鳙初始規(guī)格約為0.50 kg/ind，放養(yǎng)密度為0.25 ind/m；鯽初始規(guī)格為0.05 kg/ind，放養(yǎng)密度為1.20 ind/m。實(shí)驗(yàn)池塘每40～60 d撒網(wǎng)捕撈規(guī)格達(dá)到1.00 kg/ind的草魚(yú)、1.50 kg/ind的鳙和0.40 kg/ind的鯽，并補(bǔ)充相同數(shù)量的規(guī)格為0.30 kg/ind的草魚(yú)、0.50 kg/ind鳙和0.05 kg/ind鯽。對(duì)照池塘初始投放規(guī)格與實(shí)驗(yàn)組池塘相同，年底時(shí)統(tǒng)一捕撈。

兩組池塘均投喂蛋白含量27%的草魚(yú)配合飼料，每天9:00和17:00各投喂1次。日投喂量為魚(yú)體重的3%～5%。每個(gè)池塘配備4臺(tái)葉輪式增氧機(jī)和1臺(tái)水車(chē)式增氧機(jī)。兩組池塘其它日常管理相同。

1.2 采樣方法

實(shí)驗(yàn)于2017-2018年進(jìn)行，分別在2017年1、4、7、8、9、11月和2018年1、4、7、9、11月每次捕撈前取樣，采用五點(diǎn)取樣法采集樣品。

沉積物樣品：使用彼得森采泥器采集底泥。60 ℃烘干、粉碎、過(guò)篩，用元素分析儀(Elementar Ⅲ，德國(guó))測(cè)定底泥TOC、TN含量，用堿熔法(HJ 632-2011)測(cè)定底泥TP含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)數(shù)據(jù)正態(tài)性，用Levene檢驗(yàn)方差齊性，采用SPSS21.0進(jìn)行獨(dú)立樣本檢驗(yàn)，以<0.05作為差異顯著性標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果

2.1 兩組池塘水體理化性質(zhì)

由表1可知，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，零換水池塘水體的C和TDS顯著低于普通池塘，而SD顯著高于普通池塘；兩組池塘T、pH、DO和Chla均無(wú)顯著性差異。

表1 兩組池塘水體理化性質(zhì)

2.2 兩組池塘水體營(yíng)養(yǎng)鹽含量

表2 兩組池塘水體營(yíng)養(yǎng)鹽含量

2.3 兩組池塘底泥沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽含量

由表3可知，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，零換水池塘沉積物的TN和TP含量與普通池塘無(wú)顯著差異，但TOC含量顯著低于普通池塘。

表3 兩組池塘沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽含量

2.4 兩組池塘產(chǎn)量及投喂量

由表4可知，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，零換水池塘的產(chǎn)量、投喂量均顯著高于普通池塘，但飼料系數(shù)顯著低于普通池塘。

表4 兩組池塘產(chǎn)量及投喂量

3 討論

水中溶解氧是養(yǎng)殖生物生存和生長(zhǎng)的重要環(huán)境指標(biāo)之一，多數(shù)養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)攝食和生長(zhǎng)適宜的溶氧量為5 mg/L或以上，低于5 mg/L時(shí)對(duì)餌料的利用效率降低，餌料系數(shù)增加。本試驗(yàn)中兩組池塘DO、T和pH均無(wú)顯著性差異，其中DO均在5 mg/L以上，這可能與增氧機(jī)的使用有關(guān)，說(shuō)明兩組池塘水體溶解氧均充足。電導(dǎo)率表示水體中物質(zhì)的導(dǎo)電能力，反映池塘水體存在各種電解質(zhì)或離子的種類(lèi)和數(shù)量，如無(wú)機(jī)鹽濃度，是評(píng)價(jià)池塘水質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。溶解性固體包括水體中溶解性鹽類(lèi)和部分有機(jī)物等物質(zhì)，能反映出水中的溶解性物質(zhì)含量。有研究表明，池塘水體中總?cè)芙庑怨腆w與電導(dǎo)率呈正相關(guān)。本實(shí)驗(yàn)中，普通池塘水體的總?cè)芙庑怨腆w和電導(dǎo)率均顯著高于零換水池塘。透明度可反映養(yǎng)殖池塘水體中懸浮顆粒物多少。在整個(gè)養(yǎng)殖期間，零換水池塘透明度顯著高于普通池塘。這可能與鳙對(duì)浮游生物和其它懸浮物的濾食有關(guān)，由于輪捕輪放，零換水池塘鳙的生物量接近其生態(tài)容量，對(duì)浮游生物和其它懸浮物的濾食作用較穩(wěn)定，因此透明度高于普通池塘。

飼料中營(yíng)養(yǎng)鹽沉積到池塘底部，其中碳、氮在微生物等分解氧化后作用下可以無(wú)機(jī)鹽的形式存在于池塘水體和沉積物中；磷向水體中釋放有限，大量積累于池塘底部，但擾動(dòng)會(huì)促進(jìn)底部的磷釋放到水體中。隨著養(yǎng)殖周期的延長(zhǎng)，池塘中營(yíng)養(yǎng)鹽將會(huì)大量積累于沉積物中，導(dǎo)致池塘營(yíng)養(yǎng)鹽含量增加，甚至超過(guò)池塘凈化的閾值。本研究中，盡管零換水池塘養(yǎng)殖產(chǎn)量和投喂量均顯著高于普通池塘(表4)，但零換水池塘沉積物有機(jī)碳含量顯著低于普通池塘，總氮和總磷則與普通池塘無(wú)差異。原因可能是零換水池塘輪捕輪放時(shí)對(duì)底質(zhì)的攪動(dòng)促進(jìn)沉積物中營(yíng)養(yǎng)鹽釋放至水體，被水體浮游生物利用，進(jìn)而隨鳙的濾食而被利用，PARADIS等研究也發(fā)現(xiàn)拖網(wǎng)捕撈可以降低沉積物中生源要素含量，其中碳含量下降約30%，這與本研究結(jié)果相似；此外，魚(yú)類(lèi)幼魚(yú)階段對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的利用率高于成魚(yú)，零換水池塘每次捕撈后補(bǔ)充幼魚(yú)，相比普通池塘提高了系統(tǒng)投入的營(yíng)養(yǎng)鹽利用率，進(jìn)而減少了營(yíng)養(yǎng)鹽在沉積物中積累；另外，草魚(yú)和鯽對(duì)底質(zhì)均有擾動(dòng)作用，造成沉積物的再懸浮，促進(jìn)沉積物中生源要素的再釋放，進(jìn)而通過(guò)“上行效應(yīng)”影響系統(tǒng)。本研究中零換水池塘通過(guò)輪捕輪放養(yǎng)殖草魚(yú)和鯽的數(shù)量高于普通池塘，其擾動(dòng)作用也強(qiáng)于普通池塘。以上因素綜合作用調(diào)控了零換水池塘水體和沉積物中營(yíng)養(yǎng)鹽含量。

因此，零換水養(yǎng)殖模式不僅降低了排水量，減輕了水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)周邊環(huán)境的影響，而且優(yōu)化了系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境，降低了水產(chǎn)養(yǎng)殖內(nèi)源性污染，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。