基于主成分分析法的暗紋東方鲀當(dāng)年魚種養(yǎng)殖效益分析

徐嘉波，劉永士，施永海，袁新程，王建軍，劉建忠

(上海市水產(chǎn)研究所 上海市水產(chǎn)技術(shù)推廣站，上海 200433)

暗紋東方鲀(Takifuguobscurus)俗稱河豚，其隸屬于鲀形目(Tetraodontiformes)鲀科(Tetraodontidae)東方鲀屬(Takifugu)，被譽為“長江三鮮”之首。河豚一直被視為餐桌上的珍品，其肉味腴美、鮮嫩可口，富含蛋白質(zhì)，營養(yǎng)豐富，中國自古就有食河豚的傳統(tǒng)習(xí)慣，尤其江浙一帶[1]。近年來，隨著暗紋東方鲀養(yǎng)殖面積的日益擴(kuò)大，市場對其魚種的需求量也不斷增加，養(yǎng)殖商品魚(成魚、一齡魚種)總產(chǎn)量逐年提高。目前，對暗紋東方鲀商品成魚多種養(yǎng)殖模式的養(yǎng)殖能效與水質(zhì)變化研究已取得了一定進(jìn)展[2]，而當(dāng)年魚種養(yǎng)殖模式仍主要以單養(yǎng)為主，隨著水產(chǎn)綠色健康養(yǎng)殖五大行動的推進(jìn)，養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)(aquaculture wastewater treatment system，AWTS)及模式的建立與應(yīng)用已具有一定基礎(chǔ)和規(guī)模[3-5]。因此，單養(yǎng)模式基礎(chǔ)上疊加養(yǎng)殖尾水處理模式已成為行之有效的暗紋東方鲀健康養(yǎng)殖新模式，可獲得更好的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。

現(xiàn)行的養(yǎng)殖效益一般以養(yǎng)殖成活率、單位面積產(chǎn)量、總產(chǎn)量、產(chǎn)值、成本和水質(zhì)指標(biāo)等一個或多個單一因子實施評價分析，關(guān)鍵信息易重疊，也會因眾多變量與數(shù)據(jù)，增加評價分析的復(fù)雜性。而主成分分析法(PCA)通過降維方式對高維變量可進(jìn)行綜合和簡化[6]，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)與環(huán)境評價領(lǐng)域[7-9]。但目前以某一主要養(yǎng)殖品種為例，采用主成分分析法評價分析水產(chǎn)養(yǎng)殖效益的研究鮮見報道。本研究中，選取2018—2020年上海市水產(chǎn)研究所奉賢科研基地星火分部配套使用養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)的暗紋東方鲀當(dāng)年魚種17口養(yǎng)殖池塘(合計5.33 hm2)作為研究對象，采用主成分分析法對生產(chǎn)性規(guī)模的養(yǎng)殖效益，以及養(yǎng)殖周期內(nèi)養(yǎng)殖尾水與養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)排放水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行綜合評價分析，不僅可佐證以往用單一技術(shù)參數(shù)評價養(yǎng)殖效益的準(zhǔn)確性，同時還從綜合評價的角度，揭示了影響?zhàn)B殖效益的各技術(shù)要素和參數(shù)重要程度及相關(guān)性，以期為優(yōu)化養(yǎng)殖技術(shù)參數(shù)、完善配套養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)功能、提高養(yǎng)殖綜合效益提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗魚種 試驗魚種由上海市水產(chǎn)研究所奉賢科研基地每年通過人工繁殖獲得，烏仔魚苗在每年5月下旬—6月上旬轉(zhuǎn)入池塘培育，至7月上旬經(jīng)篩選后，將已轉(zhuǎn)食人工配合飼料的夏花魚種轉(zhuǎn)入17口池塘開展當(dāng)年魚種養(yǎng)殖。

1.1.2 試驗池塘 養(yǎng)殖池塘以“2020-01#”的方式編號，如2020-01#表示2020年01號池塘。池塘均為泥沙底質(zhì)，水深為1.5 m，養(yǎng)殖面積為0.27～0.43 hm2，面積為0.43 hm2的養(yǎng)殖池塘配備2臺1.5 kW葉輪式增氧機(jī)，其余池塘均配備1臺增氧機(jī)。池塘進(jìn)水口設(shè)置孔徑為245 μm的過濾篩絹網(wǎng)，排水口設(shè)網(wǎng)目為2 mm×3 mm 的聚乙烯排水圍網(wǎng)和孔徑為350 μm的篩絹閘網(wǎng)。

1.2 方法

1.2.1 養(yǎng)殖尾水處理 當(dāng)年魚種養(yǎng)殖池塘分布在東西兩個區(qū)的集中連片池塘中，兩區(qū)的養(yǎng)殖尾水分別經(jīng)配套養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)處理后方能排放至自然水域。其中，東區(qū)養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)由池塘總排水溝、表面流濕地和1個養(yǎng)殖池塘改造的凈化池塘組成；西區(qū)養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)由表面流濕地、2個養(yǎng)殖池塘改造的凈化池塘組成(圖1)。

圖1 養(yǎng)殖小區(qū)及養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)工藝流程Fig.1 Construction of aquafarm and the technological process of aquaculture wastewater treatment system(AWTS)

東、西區(qū)養(yǎng)殖池塘與配套養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)的面積比分別為9.4∶1和9.8∶1。東區(qū)總排水溝主要種植菱角(Trapabispinosa)，濕地主要種植香蒲(Typhaorientalis)，一級凈化池塘主要放養(yǎng)梭魚(Lizahaematocheila)；西區(qū)濕地主要種植蘆葦(Phragmitescommunis)、香蒲和菱角，一級凈化池塘主要放養(yǎng)梭魚，二級凈化池塘主要種植鳳眼蓮(Eichhorniacrassipes)和蕹菜(Ipomoeaaquatica)。養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)詳細(xì)構(gòu)建參數(shù)見徐嘉波等[10]的記載。

1.2.2 養(yǎng)殖管理 夏花魚種放入放養(yǎng)池塘后的第2天，開始投喂蛋白質(zhì)含量為45%的鰻魚粉狀飼料和水做成的面團(tuán)，每天2次(8：00、14：00)，面團(tuán)置于飼料臺上，每口池塘按需在其中1條長塘埂上設(shè)置15～20個飼料臺，投喂量以投喂后1 h攝食完為準(zhǔn)。

魚種放養(yǎng)后，每天傍晚或夜間開啟增氧機(jī)，7—9月、10—11月、12月的每天平均開機(jī)時長分別為12、9、6 h。每口池塘總體換水原則為每半月?lián)Q水1次，每次換水量為1/4池塘水體。每次池塘換水均采用1個潛水泵(60 m3/h)抽取池塘養(yǎng)殖尾水泵入養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)，經(jīng)凈化處理后排放至自然水域。養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)運行水力負(fù)荷為0.021～0.023 m/h。

1.2.3 分析方法 參考蔣濤等[11]對水產(chǎn)養(yǎng)殖綜合效益評價指標(biāo)的分類，選取養(yǎng)殖周期、養(yǎng)殖密度、初始規(guī)格、收獲規(guī)格、成活率、飼料轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)值和產(chǎn)值/投入8項涉及水產(chǎn)養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)和生態(tài)及社會效益的指標(biāo)，作為養(yǎng)殖效益主成分分析指標(biāo)，選取《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》(SC/T 9101—2007)中總固體懸浮物(TSS)、有機(jī)物(CODMn)、總氮(TN)和總磷(TP)4項主要規(guī)范性要求指標(biāo)，作為養(yǎng)殖尾水綜合水質(zhì)主成分分析指標(biāo)。

1.2.4 指標(biāo)的測定與計算 養(yǎng)殖主要技術(shù)指標(biāo)：養(yǎng)殖面積、養(yǎng)殖起止時間、養(yǎng)殖周期、養(yǎng)殖密度、初始規(guī)格、收獲規(guī)格、增重率、成活率、飼料用量和飼料轉(zhuǎn)化率。養(yǎng)殖投入指標(biāo)：人工費、水電費、苗種費、飼料費和塘租費。養(yǎng)殖產(chǎn)出指標(biāo)：起捕數(shù)量、單位產(chǎn)量、產(chǎn)值和產(chǎn)值/投入比。人工費計算依據(jù)為單人每月管理2.67 hm2，在養(yǎng)殖周期內(nèi)分?jǐn)傊撩靠诔靥?；水電費按每口池塘實際使用增氧機(jī)與水泵進(jìn)排水用電計算；苗種費、飼料費和塘租費，均按3年平均市場指導(dǎo)價計算。

每次池塘換水階段的后期，檢測養(yǎng)殖池塘與養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)排放口水質(zhì)。

水質(zhì)指標(biāo)及檢測方法：分別采用濾紙重量法和堿性高錳酸鉀法檢測TSS和CODMn含量，分別采用HJ 636—2012堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法和GB 11893—1989鉬酸銨比色法檢測TN和TP含量。

1.2.5 綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價 依據(jù)《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》(SC/T 9101—2007)(以下簡稱“行標(biāo)”)，參考徐嘉波等[10]的方法，計算綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)(IWQ)和空間變化定性評價值(IΔX1.X2)。其中，IWQ=X1.X2X3X4(X5)，由整數(shù)與4位小數(shù)組成，行標(biāo)所對應(yīng)的X2為兩位小數(shù)，(X5)為檢測水質(zhì)中主要污染物，如2.591 1(TSS)，整數(shù)部分表示綜合水質(zhì)評價級別為行標(biāo)二級，第一、二位小數(shù)59表示在行標(biāo)二級限值變化區(qū)間內(nèi)所處位置，第三位小數(shù)1表示有一項單因子參評指標(biāo)未達(dá)行標(biāo)二級，第四位小數(shù)1表示綜合水質(zhì)級別劣于行標(biāo)排放要求一個級別，該區(qū)域排放要求為行標(biāo)一級，TSS為檢測水質(zhì)中主要污染物。當(dāng)IΔX1.X2≤10%時，表示水質(zhì)未發(fā)生改善(惡化)；當(dāng)10%20%時，表示水質(zhì)發(fā)生顯著改善(惡化)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0軟件分別對養(yǎng)殖效益及養(yǎng)殖尾水與養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)排放水水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，首先將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得出各指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)，然后對標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，根據(jù)特征根大于1確定主成分個數(shù)，根據(jù)載荷矩陣分析計算特征向量系數(shù)，建立主成分綜合得分表達(dá)式，計算主成分綜合得分。采用SPSS 19.0軟件對養(yǎng)殖池塘在養(yǎng)殖周期內(nèi)的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行描述性統(tǒng)計，并對各養(yǎng)殖池塘養(yǎng)殖尾水與養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)排放水水質(zhì)指標(biāo)主成分綜合得分的差值近似服從正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，采用配對樣本t檢驗，對不同養(yǎng)殖池塘養(yǎng)殖尾水水質(zhì)指標(biāo)主成分綜合得分采用Kruskal-Wallis檢驗，顯著性水平設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 當(dāng)年魚種養(yǎng)殖效果

當(dāng)已轉(zhuǎn)食的夏花魚種達(dá)到一定比例時進(jìn)行集中篩選和放養(yǎng)，通常自每年7月起進(jìn)入當(dāng)年魚種養(yǎng)殖階段。從表1可見：2020-01#、2019-01#等池塘，放養(yǎng)的是夏花魚種培育池塘首批次篩選出的魚種；7月中、下旬放養(yǎng)初始規(guī)格約8 g/ind.的魚種，一般為夏花魚種培育池塘第二批篩選魚種；而2018-03#、2018-04#則是當(dāng)年魚種分塘后養(yǎng)殖的池塘，一般在7月底—8月放養(yǎng)，初始規(guī)格約為30 g/ind.；各養(yǎng)殖池塘平均放養(yǎng)密度為42 073 ind./hm2，通常初始規(guī)格小的養(yǎng)殖池塘，放養(yǎng)密度相對較高；歷經(jīng)平均125 d的養(yǎng)殖周期后，當(dāng)年魚種陸續(xù)完成出池銷售或進(jìn)棚越冬，平均收獲規(guī)格為109.9 g/ind.，平均增重率為1 194%。由于放養(yǎng)時為群體打樣計數(shù)，收獲時為個體計數(shù)，成活率總體存在約5%的誤差，對實際統(tǒng)計超過100%的成活率，按照100%計。除個別池塘外，當(dāng)年魚種養(yǎng)殖成活率達(dá)90%以上；飼料轉(zhuǎn)化率平均為72.86%，其中，2018-03#、2018-04#和2019-05#放養(yǎng)大規(guī)格魚種的池塘飼料轉(zhuǎn)化率明顯高于其他池塘，分別為87.93%、89.90%和83.38%。

表1 2018—2020年暗紋東方鲀當(dāng)年魚種養(yǎng)殖主要技術(shù)參數(shù)Tab.1 Main aquaculture technical parameters in the yearling Takifugu obscurus culture from 2018 to 2020

從表2可見，17口養(yǎng)殖池塘的養(yǎng)殖主要投入平均為115 547 元/hm2，最高為164 076 元/hm2，最低為49 769 元/hm2，投入差距主要與放養(yǎng)密度相關(guān)，放養(yǎng)密度增加造成苗種費與飼料費增加。

表2 2018—2020年暗紋東方鲀當(dāng)年魚種養(yǎng)殖主要投入Tab.2 Main aquaculture input of the yearling Takifugu obscurus culture from 2018 to 2020 元/hm2

從表3可見，17口養(yǎng)殖池塘的養(yǎng)殖產(chǎn)值平均為253 972 元/hm2，明顯高于2019年全國淡水養(yǎng)殖平均產(chǎn)值(120 919 元/hm2，見2020年中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒)，產(chǎn)值/投入值平均為2.13，最高可達(dá)2.69，表明當(dāng)年魚種養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益顯著。

表3 2018—2020年暗紋東方鲀當(dāng)年魚種養(yǎng)殖產(chǎn)出Tab.3 Aquaculture output of the yearling Takifugu obscurus culture from 2018 to 2020

2.2 養(yǎng)殖效益主成分分析

從表4可見，前3個主成分特征值大于1，方差貢獻(xiàn)率分別為45.65%、29.64%、12.79%，累計方差貢獻(xiàn)率為88.08%，即3個主成分代表了17口池塘養(yǎng)殖效益88.08%的信息量。提取的主成分載荷矩陣如表5所示。

表4 養(yǎng)殖效益主成分分析參數(shù)Tab.4 Principal component analysis parameters of aquaculture benefits

表5 養(yǎng)殖效益主成分因子載荷矩陣Tab.5 Principal component factor matrix of aquaculture benefits

主成分特征向量系數(shù)計算公式為

(1)

計算得出每個主成分特征向量系數(shù)后，構(gòu)建得到3個主成分得分的函數(shù)表達(dá)式為

F1=0.250Z1+0.062Z2+0.189Z3+0.439Z4+

0.382Z5+0.280Z6+0.463Z7+0.517Z8,

(2)

F2=0.528Z1+0.454Z2-0.537Z3-0.045Z4-

0.131Z5-0.379Z6+0.253Z7+0.001Z8,

(3)

F3=-0.180Z1+0.593Z2-0.062Z3-0.503Z4+

0.274Z5+0.532Z6+0.030Z7-0.050Z8。

(4)

其中：F1為第一主成分得分值；F2為第二主成分得分值；F3為第三主成分得分值；Z為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值，Z1為養(yǎng)殖周期；Z2為養(yǎng)殖密度；Z3為初始規(guī)格；Z4為收獲規(guī)格；Z5為成活率；Z6為飼料轉(zhuǎn)化率；Z7為產(chǎn)值；Z8為產(chǎn)值/投入。

以各主成分的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重，建立綜合得分評價表達(dá)式為

F=0.457F1+0.296F2+0.128F3，

(5)

即

F=0.247Z1+0.239Z2-0.081Z3+0.123Z4+

0.171Z5+0.084Z6+0.290Z7+0.230Z8。

(6)

其中，F(xiàn)為主成分綜合得分值。通過F1、F2、F3、F表達(dá)式計算各主成分得分及綜合得分見表6。

表6 各主成分得分及綜合得分Tab.6 Principal component score and comprehensive score

各成分特征向量系數(shù)絕對值越大，代表該養(yǎng)殖效益指標(biāo)與該主成分的相關(guān)性越強[12]，通常認(rèn)為特征向量系數(shù)絕對值大于0.3，表明該指標(biāo)與主成分緊密度較高[13]。

2.3 養(yǎng)殖效益綜合性分析與評價

養(yǎng)殖效益指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會效益均有相關(guān)性，但各自有側(cè)重點。如養(yǎng)殖周期延長，從業(yè)者收入增加，社會效益增加；養(yǎng)殖密度增加，池塘載荷增大，代謝污染物排放增加，生態(tài)效益下降；初始規(guī)格越小，成本降低，經(jīng)濟(jì)效益則上升；收獲規(guī)格下降，經(jīng)濟(jì)效益下降；飼料轉(zhuǎn)化率越小，污染物排放增加，生態(tài)效益下降。從式(2)可見，第一主成分主要代表收獲規(guī)格、成活率、產(chǎn)值和產(chǎn)值/投入，并與以上指標(biāo)呈正相關(guān)，反映養(yǎng)殖效益中決定養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益的相關(guān)指標(biāo)信息，該主成分貢獻(xiàn)率最大，表明養(yǎng)殖效益評價中經(jīng)濟(jì)效益最大化為第一要素。從式(3)可見，第二主成分主要代表養(yǎng)殖周期、養(yǎng)殖密度、初始規(guī)格和飼料轉(zhuǎn)化率，與養(yǎng)殖周期、養(yǎng)殖密度呈正相關(guān)，與初始規(guī)格和飼料轉(zhuǎn)化率呈負(fù)相關(guān)，反映影響?zhàn)B殖效益的養(yǎng)殖初始關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)信息對社會效益有正面影響，但對生態(tài)效益有負(fù)面影響，且為在經(jīng)濟(jì)效益方面具有可優(yōu)化性的主成分。從式(4)可見，第三主成分主要代表養(yǎng)殖密度、收獲規(guī)格和飼料轉(zhuǎn)化率，與養(yǎng)殖密度、飼料轉(zhuǎn)化率呈正相關(guān)，與收獲規(guī)格呈負(fù)相關(guān)，反映影響?zhàn)B殖效果的技術(shù)參數(shù)信息對經(jīng)濟(jì)效益有負(fù)面影響，且為在生態(tài)效益方面具有可優(yōu)化性的主成分。

由綜合得分評價表達(dá)式(6)的系數(shù)可知，影響?zhàn)B殖效益的指標(biāo)排序為產(chǎn)值>養(yǎng)殖周期>養(yǎng)殖密度>產(chǎn)值/投入>成活率>收獲規(guī)格>飼料轉(zhuǎn)化率>初始規(guī)格。其中，養(yǎng)殖結(jié)果類指標(biāo)的重要性為產(chǎn)值>產(chǎn)值/投入，技術(shù)參數(shù)指標(biāo)重要性為養(yǎng)殖周期>養(yǎng)殖密度>成活率>收獲規(guī)格>飼料轉(zhuǎn)化率>初始規(guī)格，即養(yǎng)殖初始技術(shù)參數(shù)(養(yǎng)殖周期、養(yǎng)殖密度和初始規(guī)格)控制的重要性大于養(yǎng)殖進(jìn)程技術(shù)管理(成活率、收獲規(guī)格和飼料轉(zhuǎn)化率)。綜合式(6)、表6分析結(jié)果可知，當(dāng)年魚種養(yǎng)殖效益各因素重要程度依次為經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益。

2.4 當(dāng)年魚種養(yǎng)殖綜合水質(zhì)狀況

根據(jù)養(yǎng)殖效益綜合得分排名(表6)，定義優(yōu)秀、良好和普通3個組別，將綜合得分排名前3的池塘(2020-01#、2019-01#和2020-02#)納入優(yōu)秀組，排名第6、9、12的池塘(2019-02#、2020-04#和2019-04#)納入良好組，排名最末的3個池塘(2020-05#、2020-06#和2019-06#)納入普通組，評價當(dāng)年魚種池塘養(yǎng)殖尾水和AWTS排放水的綜合水質(zhì)狀況，9口養(yǎng)殖池塘水質(zhì)指標(biāo)描述性統(tǒng)計見表7。

表7 養(yǎng)殖周期內(nèi)池塘養(yǎng)殖尾水與養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)排放水中各項水質(zhì)指標(biāo)的描述性統(tǒng)計Tab.7 Descriptive statistics of water quality index in aquaculture wastewater and discharge water from the aquaculture wastewater treatment system(AWTS)during the culture period

對養(yǎng)殖期間各養(yǎng)殖池塘共計146批次養(yǎng)殖尾水和AWTS排放水水樣的4項水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，提取累計方差貢獻(xiàn)率為74.90%的主成分2個，并建立主成分綜合得分表達(dá)式，計算獲得主成分綜合得分，綜合得分越高，水質(zhì)狀況越差。圖2為優(yōu)秀組、良好組和普通組9口池塘在當(dāng)年魚種養(yǎng)殖周期內(nèi)養(yǎng)殖尾水和AWTS排放水水質(zhì)指標(biāo)主成分綜合得分的動態(tài)變化。

經(jīng)Kruskal-Wallis檢驗，9口池塘養(yǎng)殖尾水水質(zhì)指標(biāo)主成分綜合得分有極顯著性差異(H=40.947，P<0.001)，其中，優(yōu)秀組中2020-01#池塘尾水水質(zhì)分別與良好組中2019-02#、2020-04#、2019-04#，普通組中2020-05#、2019-06#池塘均有顯著性差異(調(diào)整P<0.05)；優(yōu)秀組中2019-01#、2020-02#及普通組中2020-06#池塘尾水水質(zhì)均與普通組中2019-06#池塘有顯著性差異(調(diào)整P<0.05)。

經(jīng)配對樣本t檢驗，普通組中2020-05#、2019-06#2口池塘的養(yǎng)殖尾水與AWTS排放水的水質(zhì)指標(biāo)主成分綜合得分間無顯著性差異(P>0.05)，其余7口養(yǎng)殖池塘的2種水質(zhì)指標(biāo)主成分綜合得分間均有顯著性差異(P<0.05)，這與使用水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法的綜合水質(zhì)評價結(jié)果一致(表8)。

表8 采用水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法的綜合水質(zhì)評價結(jié)果Tab.8 Result of comprehensive water quality evaluation by water quality identification index(IWQ)method

3 討論

3.1 當(dāng)年魚種養(yǎng)殖效益的主成分特性

本研究中，第一主成分上得分較高的2020-01#、2019-01#、2018-03#和2018-04#池塘(表6)個性特征可分為2類，一類為2020-01#和2019-01#池塘，相對表現(xiàn)為長養(yǎng)殖周期、高養(yǎng)殖密度、小初始規(guī)格和低飼料轉(zhuǎn)化率；另一類為2018-03#和2018-04#池塘，相對表現(xiàn)為短養(yǎng)殖周期、低養(yǎng)殖密度、大初始規(guī)格和高飼料轉(zhuǎn)化率(表1)。這表明，2種養(yǎng)殖技術(shù)參數(shù)配置均可在第一主成分上獲得高得分，這與陸根海等[14]對當(dāng)年魚種培育技術(shù)的總結(jié)一致，分別代表夏花魚種直接養(yǎng)成和多次分塘養(yǎng)殖2種技術(shù)方案。若對上述2種技術(shù)方案中的養(yǎng)殖技術(shù)參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化，則有利于養(yǎng)殖綜合效益的提高。

第二主成分上得分較高的2020-01#、2019-01#、2020-02#和2020-03#池塘，共同特征表現(xiàn)為初始規(guī)格小、飼料系數(shù)相對偏低，相比之下，2018-03#、2018-04#和2019-05#池塘的初始規(guī)格大、飼料系數(shù)相對偏高，結(jié)合第二主成分與初始規(guī)格、飼料轉(zhuǎn)化率呈相同的負(fù)相關(guān)性，可知魚種從約5 g/ind.生長至約100 g/ind.的階段內(nèi)，飼料轉(zhuǎn)化率有上升的過程，這一特殊生長階段的飼料轉(zhuǎn)化率與魚類從幼魚至成魚生長階段飼料轉(zhuǎn)化率呈下降趨勢的一般規(guī)律相違背。劉永士等[15]研究表明，東方鲀當(dāng)年魚種養(yǎng)殖階段消化酶活性呈先下降后上升的變化趨勢，說明該階段飼料轉(zhuǎn)化率的變化與消化酶的變化有關(guān)，消化酶活性的提高有利于增強魚類對營養(yǎng)物質(zhì)的利用能力，促進(jìn)了魚類生長[16]。這也進(jìn)一步表明，轉(zhuǎn)食期與轉(zhuǎn)食后期是暗紋東方鲀當(dāng)年魚種養(yǎng)殖的關(guān)鍵階段，探明該生長階段的歷時長度和生長機(jī)制，有利于養(yǎng)殖過程中充分把握飼料轉(zhuǎn)化率上升的關(guān)鍵階段，提高飼料利用率并促進(jìn)魚種生長。

第三主成分上得分較高的為2020-01#、2020-03#和2019-06#池塘，其中，2019-06#池塘放養(yǎng)時間晚，放養(yǎng)規(guī)格2.5 g(全長小于3 cm)，該池塘放養(yǎng)魚種絕大多數(shù)為夏花魚種培育池塘歷次篩選后的未轉(zhuǎn)食魚種，養(yǎng)殖效果表現(xiàn)為收獲規(guī)格、成活率和飼料用量明顯低于其他養(yǎng)殖池塘，經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)為微虧損，不僅經(jīng)濟(jì)價值兌現(xiàn)難度大，且后期越冬養(yǎng)殖損耗也較大。因此，在實際生產(chǎn)中不建議使用該類型魚種。

3.2 影響當(dāng)年魚種養(yǎng)殖效益的因素與對策

鑒于水產(chǎn)養(yǎng)殖效益主要以經(jīng)濟(jì)效益為權(quán)重且影響生態(tài)效益，養(yǎng)殖尾水凈化處理后的達(dá)標(biāo)排放就顯得尤為必要。通過養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)凈化水質(zhì)，降低養(yǎng)殖池塘直排水主要污染物對環(huán)境的污染負(fù)荷，可有效提高生態(tài)效益。然而，傳統(tǒng)單養(yǎng)模式下經(jīng)濟(jì)效益(產(chǎn)值、產(chǎn)值/投入)的提高，在給生態(tài)效益帶來負(fù)面影響的同時，還存在較高的養(yǎng)殖風(fēng)險(養(yǎng)殖周期長、養(yǎng)殖密度高)。單養(yǎng)模式疊加養(yǎng)殖尾水處理模式，雖能在一定程度上彌補養(yǎng)殖生產(chǎn)對生態(tài)效益的負(fù)面影響，但不能解決追求較高經(jīng)濟(jì)效益帶來的高養(yǎng)殖風(fēng)險問題，因此，仍需考慮平衡綜合效益各因素間的關(guān)系。基于此，可對養(yǎng)殖技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，措施包括：適當(dāng)降低養(yǎng)殖密度，延長養(yǎng)殖周期，盡早篩選轉(zhuǎn)食魚種轉(zhuǎn)塘養(yǎng)殖，優(yōu)化投飼方案，提高飼料利用率等。對于提高養(yǎng)殖效益而言，重點在于深入開展應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)研究，以優(yōu)化現(xiàn)有養(yǎng)殖技術(shù)參數(shù)，如探索適溫條件下延長養(yǎng)殖周期，以及相應(yīng)的最佳養(yǎng)殖密度和放養(yǎng)初始規(guī)格等，同時加強養(yǎng)殖進(jìn)程的技術(shù)管理，提高成活率、收獲規(guī)格和飼料轉(zhuǎn)化率。在養(yǎng)殖技術(shù)參數(shù)優(yōu)化方面，由于暗紋東方鲀幼魚存在關(guān)鍵轉(zhuǎn)食期[17]，并在該階段具有明顯的生長離散現(xiàn)象[18]，因此，精準(zhǔn)把握轉(zhuǎn)食期，盡早挑選符合條件的魚種轉(zhuǎn)塘養(yǎng)殖，更有利于提高養(yǎng)殖效益。

3.3 基于尾水處理系統(tǒng)的當(dāng)年魚種養(yǎng)殖水質(zhì)特征與動態(tài)變化

本研究中，結(jié)合池塘養(yǎng)殖尾水各項水質(zhì)指標(biāo)的描述性結(jié)果(表7)與基于水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法建立的9口池塘養(yǎng)殖尾水和養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)排放水的綜合水質(zhì)評價結(jié)果(表8)，分析顯示，良好組與普通組的水質(zhì)狀況在養(yǎng)殖周期內(nèi)差異不明顯，兩者均好于優(yōu)秀組，同時所有養(yǎng)殖池塘均存在共性問題，即主要污染物為TSS，特別是養(yǎng)殖效益優(yōu)秀組，TSS質(zhì)量濃度遠(yuǎn)超《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》(SC/T 9101—2007)的二級排放標(biāo)準(zhǔn)。有研究表明，魚類幼魚對懸浮物的敏感性較強，其質(zhì)量濃度過高易導(dǎo)致細(xì)小顆粒覆蓋魚類呼吸道上皮細(xì)胞，造成魚類缺氧[19]。因此，降低池塘TSS質(zhì)量濃度，不僅可改善池塘的綜合水質(zhì)，還能降低對當(dāng)年魚種的直接潛在危害。而實驗室條件下光合細(xì)菌與水生植物聯(lián)合作用可顯著降低暗紋東方鲀養(yǎng)殖尾水中TSS質(zhì)量濃度[20]，此研究成果或可在暗紋東方鲀當(dāng)年魚種養(yǎng)殖池塘中開展原位池的中試驗證。

本研究中，各養(yǎng)殖池塘在日常間隔換水情況下，優(yōu)秀組在養(yǎng)殖早、中期(7—9月)綜合得分波動范圍大于3(圖2)，表現(xiàn)為明顯的躍升。該階段水質(zhì)狀況變差，主要因TSS、CODMn、TN、TP質(zhì)量濃度不斷升高所致，如2020-01#、2020-02#池塘分別于8月26日、8月27日測得養(yǎng)殖周期內(nèi)TSS、TN、TP質(zhì)量濃度的最大值。養(yǎng)殖池塘的水質(zhì)變化主要與氣象條件、水溫、養(yǎng)殖密度和投飼量等有關(guān)。謝永德等[21]研究表明，東方鲀類當(dāng)年魚種適宜生長水溫為25～31 ℃，當(dāng)養(yǎng)殖密度較大時，隨投飼量的增加，產(chǎn)生的代謝物也增多，極易造成池塘綜合水質(zhì)狀況下降。而良好組、普通組水質(zhì)指標(biāo)主成分綜合得分在養(yǎng)殖早、中期同樣表現(xiàn)出上升趨勢，即水質(zhì)狀況變差，但總體較優(yōu)秀組的水質(zhì)狀況表現(xiàn)平穩(wěn)，這是因養(yǎng)殖密度、投飼量中的一項或兩項明顯低于優(yōu)秀組所致。至養(yǎng)殖中、后期，各養(yǎng)殖池塘水質(zhì)指標(biāo)主成分綜合得分主要表現(xiàn)為窄幅波動，波動范圍小于1，水質(zhì)狀況逐漸好轉(zhuǎn)并趨于穩(wěn)定，這與養(yǎng)殖中、后期水溫晝夜溫差增加、當(dāng)年魚種攝食量逐漸下降及養(yǎng)殖水體主要污染物負(fù)荷下降有關(guān)。同時，也與水源綜合水質(zhì)狀況有關(guān)，養(yǎng)殖早、中期正值夏季高溫階段，外界水源水對池塘水質(zhì)的改善作用較養(yǎng)殖中、后期差。綜上所述，當(dāng)養(yǎng)殖密度較高(>50 000 ind./hm2)時，養(yǎng)殖早、中期應(yīng)把水質(zhì)調(diào)控作為重點，避免水質(zhì)惡化對當(dāng)年魚種攝食、生長造成負(fù)面影響；當(dāng)養(yǎng)殖密度適中(30 000～40 000 ind./hm2)時，養(yǎng)殖周期內(nèi)適時換水即可保持相對的水質(zhì)穩(wěn)定，應(yīng)注重養(yǎng)殖投喂的精細(xì)化管理，提高飼料利用率，在密度適宜條件下，提高大規(guī)格魚種的培育率，并利用產(chǎn)量和價格優(yōu)勢提高養(yǎng)殖產(chǎn)值，從而實現(xiàn)養(yǎng)殖效益提升。

3.4 養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)對生態(tài)效益的影響

采用水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法的綜合水質(zhì)評價更為細(xì)化與量化。本研究中，各養(yǎng)殖池塘的養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)排放水綜合得分在養(yǎng)殖周期內(nèi)總體上處于窄幅波動(圖2)，說明養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)凈化效果的穩(wěn)定性較好。養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)的凈化處理，對優(yōu)秀組的養(yǎng)殖尾水綜合水質(zhì)主要具有未顯著改善作用(IΔX1.X2=20.27%～16.15%)，但綜合評級水質(zhì)級別仍為二級；對良好組的養(yǎng)殖尾水綜合水質(zhì)未發(fā)生顯著改善(IΔX1.X2=18.15%～14.45%)，而綜合水質(zhì)級別提高為一級；對普通組中2020-05#、2020-06#池塘的養(yǎng)殖尾水綜合水質(zhì)未發(fā)生改善(IΔX1.X2=1.63%、8.08%)。對養(yǎng)殖尾水的改善程度強弱排序為優(yōu)秀組>良好組>普通組(表8)，這與各主要污染物本底值差異有關(guān)，本底值偏低的組凈化效果不明顯[22]。經(jīng)凈化處理后，排放水主要污染物仍為TSS，且在優(yōu)秀組和普通組的2020-05#、2020-06#池塘中未達(dá)二級排放標(biāo)準(zhǔn)，說明養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)對TSS的凈化能力還需通過技術(shù)參數(shù)優(yōu)化進(jìn)一步提升。從養(yǎng)殖效益角度分析，本養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)以生態(tài)系統(tǒng)自凈為構(gòu)建理念，具有技術(shù)門檻與運營成本低，有經(jīng)濟(jì)價值產(chǎn)出等[3]優(yōu)勢，暗紋東方鲀當(dāng)年魚種養(yǎng)殖使用本系統(tǒng)對養(yǎng)殖尾水凈化處理，運行費用主要為水泵運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電費，其占總投入的比例約為1%，對經(jīng)濟(jì)效益的影響微乎其微，但對生態(tài)效益有顯著提高。

4 結(jié)論

1)暗紋東方鲀當(dāng)年魚種養(yǎng)殖效益重要程度依次為經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益，影響?zhàn)B殖效益的指標(biāo)排序為產(chǎn)值>養(yǎng)殖周期>養(yǎng)殖密度>產(chǎn)值/投入>成活率>收獲規(guī)格>飼料轉(zhuǎn)化率>初始規(guī)格。

2)養(yǎng)殖技術(shù)參數(shù)指標(biāo)重要性依次為養(yǎng)殖周期>養(yǎng)殖密度>成活率>收獲規(guī)格>飼料轉(zhuǎn)化率>初始規(guī)格，其中，控制養(yǎng)殖初始技術(shù)參數(shù)(養(yǎng)殖周期、養(yǎng)殖密度和初始規(guī)格)的重要性大于養(yǎng)殖進(jìn)程中的技術(shù)管理(成活率、收獲規(guī)格和飼料轉(zhuǎn)化率)。

3)養(yǎng)殖效益優(yōu)秀組的綜合水質(zhì)狀況明顯差于良好組與普通組；養(yǎng)殖周期內(nèi)，早、中期(7—9月)各養(yǎng)殖池塘綜合水質(zhì)狀況變差，優(yōu)秀組較為明顯，各養(yǎng)殖池塘主要污染物為TSS。

4)暗紋東方鲀單養(yǎng)模式疊加養(yǎng)殖尾水處理模式，可有效解決養(yǎng)殖池塘產(chǎn)生養(yǎng)殖尾水的達(dá)標(biāo)排放問題。本研究中所用養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)的運行動力費約占總投入的1%，對養(yǎng)殖效益優(yōu)秀組與良好組的綜合水質(zhì)狀況主要具有未顯著改善作用，可顯著提高生態(tài)效益。