刺参养殖池塘周年盐度变化微观特征研究

毕丽仙， 桑田成， 刘丹， 娄斯艺， 廖德杰， 陈济丰， 郭超， 周玮、3

刺参养殖池塘周年盐度变化微观特征研究

毕丽仙1， 桑田成2， 刘丹1， 娄斯艺1， 廖德杰1， 陈济丰1， 郭超1， 周玮1、3

(1.大连海洋大学水产与生命学院，辽宁大连116023；2.大连海洋大学经济管理学院，辽宁大连116023；3.大连市水产产业技术创新联合会，辽宁大连116023)

为研究刺参养殖池塘水体盐度跃层形成机理及盐度跃层变化规律的微观特征，对旅顺一个刺参养殖池塘水体表、底层盐度周年变化和四季代表日盐度昼夜垂直变化进行了监测。结果表明:养殖池塘表层盐度变化为24.6～31.7，底层盐度变化为28.4～31.7，夏季盐度较低；7—9月、12月到翌年3月，养殖池塘表、底层存在盐度差且底层大于表层；夏季和冬季代表日池塘盐度存在昼夜和垂直变化，夏季变化幅度较大；夏季－120 cm以下和冬季－60 cm以下水层无昼夜变化。研究表明，刺参养殖池塘上层盐度波动较大，下层基本上稳定。

刺参；养殖池塘；盐度；周年变化；盐度跃层

海参池塘养殖是中国海水养殖的主导产业[1－7]，海参池塘的跃层问题是困扰海参产业发展的主要因素之一[8－12]。于东祥等[13]曾发现，青岛地区养殖刺参死亡高峰期水体出现明显跃层的现象。刘国山等[14]对威海双岛湾人工鱼礁区刺参夏季大面积死亡问题进行研究时认为，跃层引起的海底缺氧是该地区刺参死亡的原因，养殖区底部出现明显温度跃层和盐度跃层。黄华伟等[15－16]在对低温期和渡夏期刺参腐皮综合征发生原因进行研究时也发现，池塘水体跃层引起池底水质恶化，病原菌爆发是刺参发病的主要原因。彭安德[17]在针对河口海域刺参死亡率高的问题进行研究时发现，夏季和冬季池塘中出现温度跃层和盐度跃层现象。姜森颢等[18]在融冰期对刺参池塘温度和盐度由表层至底层逐渐升高的现象做过报道。于金海等[19]在对冰期刺参池塘水体温度和盐度的垂直变化进行研究时发现，化冰前在距水面50 cm处出现温度跃层，20～40 cm处出现盐度跃层，化冰后距水面50～80 cm处出现温度和盐度跃层。相关研究表明[20－23]，盐度跃层是水体形成稳定跃层的基础，对盐度跃层的研究更有利于解决池塘其他指标的跃层问题。

目前，关于养殖池塘水体盐度跃层的报道，多局限于探究刺参病害死亡原因和对跃层现象的报道。对于盐度跃层形成机理及周年内盐度跃层的变化规律的系统研究尚未见报道。因此，深入研究并揭示刺参养殖池塘水体盐度跃层形成机理及盐度跃层变化规律的微观特征，有助于进行池塘养殖刺参死亡灾害机理的研究，对高产、高效养殖技术的开发具有重要意义。

本试验中，通过对大连市旅顺口区一个刺参养殖池塘水体进行盐度垂直分层连续观测，采用剖面分析的方法对刺参池塘水体周年盐度变化特征进行研究，旨在加强海水池塘养殖环境的基础研究，为海水池塘养殖技术研究与开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验用池塘位于旅顺口区江西镇大口井村海岸(38°52′51.80″N， 121°08′15.44″E)， 池塘面积为3333.33 m2，池塘底质为泥沙底，礁石为方砖垒礁，池塘深为220 cm(水深为160～180 cm)，依潮汐换水，换水日为农历十二至农历二十七，每日换水量为20 cm，水源为渤海天然海水，为非投饵型刺参养殖池塘。

盐度监测仪器为YSI ProPlus型手持式野外/实验室两用测量仪，购自美国YSI公司。

1.2 方法

1.2.1 池塘水体表、底层盐度连续观测 2015年5月29日—2016年4月18日，每月中旬纳潮前一天，在池塘中心及四周5个固定观测点进行表层和底层盐度现场测定，每次测定时间为13:00，每个采样点测定3次，取其平均值。

1.2.2 池塘水体盐度四季昼夜垂直连续观测 选取夏季 (2015年8月25日)、秋季 (2015年11月22日)、冬季 (2016年2月19日)和春季 (2016年4月17日)4个代表日，在池塘中心及四周5个固定观测点进行定点连续测定。定点连续观测从每个代表日的12:00—次日12:00，每隔3 h监测1次，共9个时间点。观测方法:由表层至底层，每隔20 cm进行1次垂直层次测定。每个采样点测定3次，取其平均值。涉及冬季结冰期观测作业，需在观测位置破冰测定。

1.3 数据处理

采用Excel 2007软件对试验数据进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 刺参养殖池塘水体表、底层盐度连续观测

从图1可见:池塘水体表层，全年盐度变化较大，从2015年5月盐度31.2开始，6月盐度略有升高，7月盐度降低，8月盐度继续降至全年最低(24.6)，9月盐度呈上升趋势，10月、11月、12月及翌年1月盐度保持一致 (31.1)，2月、3月盐度略有降低，4月盐度达到全年最高 (31.7)；池塘水体底层，全年盐度变化相对较小，从2015年5月盐度31.2开始，6月盐度略升高，7月盐度降至全年最低 (28.4)，8月、9月盐度略有升高，10月、11月、12月及翌年1月、2月、3月盐度保持较高水平，4月盐度达到全年最高 (31.7)。

图1 刺参养殖池塘水体表、底层盐度周年变化Fig.1 Annual changes in salinity at upper layer and bottom in the culture pond for sea cucumber Apostichopus japonicus

在全年观测中，池塘水体表、底层盐度差异集中出现在夏季和冬季。表、底层盐度差为:5月和6月池塘表、底层盐度相近，7月出现盐度差异(0.7)，8月差异达到全年最大值 (4.3)，9月差异又降低 (0.5)，10月、11月、12月及翌年1月，池塘表、底层盐度相等，2月盐度差升高至0.7，3月又开始降低至0.5，4月池塘表、底层盐度相等。

2.2 刺参养殖池塘盐度四季昼夜垂直连续观测

2.2.1 夏季盐度昼夜垂直变化 图2为夏季代表日刺参养殖池塘水体盐度昼夜垂直变化特征。从9个观测时间点盐度垂直分布的总体上看:中上层(－100 cm以上)盐度随时间变化在24.8～28.5间，呈现波动性特征；9个观测时间点－120 cm以下各水层无昼夜波动现象，盐度稳定，即－120 cm～－180 cm处盐度变化在28.7～28.9，呈现出中下水层盐度稳定性特征；其次，随着水深的增加各水层盐度逐步升高，底层盐度最高，呈现出表、底层盐度差异性特征。具体而言，中上水层的盐度昼夜波动从12:00开始，表层盐度为24.8，其他水层盐度总体随之升高，－20 cm处为24.9，－40 cm处为25.6， －60 cm 处为 26.2， －80 cm 处为 27.3，－100 cm处为28.3；15:00时，表层盐度为24.6，其他水层盐度总体随之升高，－20 cm、－40 cm处均为24.8，－60 cm处为26.4，－80 cm处为27.4，－100 cm处为28.2；18:00时，表层盐度升高至24.9，其他水层盐度总体随之升高，－20 cm处为24.9，－40 cm处为25.8，－60 cm处为26.5，－80 cm处为27.5，－100 cm处为28.3；21:00时，表层盐度继续升高至25.4，其他水层盐度总体随之升高，－20 cm处为25.4，－40 cm处为25.8，－60 cm处为26.8，－80 cm处为27.7，－100 cm处为28.4；翌日0:00时，表层盐度继续升高至25.5，其他水层盐度总体随之升高，－20 cm处为25.5，－40 cm处为25.9，－60 cm处为26.8，－80 cm处为27.8，－100 cm处为28.5；翌日3:00时，表层盐度保持不变，为25.5，其他水层盐度总体保持不变，－20 cm处为25.5，－40 cm处为26.1，－60 cm处为26.8，－80 cm处为27.8，－100 cm处为28.5；翌日6:00时，表层盐度继续升高至25.6，其他水层盐度总体随之升高，－20 cm处为25.6，－40 cm处为26.2，－60 cm处为26.9，－80 cm处为27.8，－100 cm处为28.5；翌日9:00时，表层盐度降低至25.3，其他水层盐度总体也随之降低，－20 cm处为25.3，－40 cm处为25.7，－60 cm处为26.8，－80 cm处为27.8，－100 cm处为28.5；翌日12:00时，表层盐度继续降低，降低至24.8，其他水层盐度总体随之降低，－20 cm处为24.9，－40 cm处为 25.8，－60 cm处为 26.4，－80 cm处为27.4，－100 cm处为28.3。

图2 刺参养殖池塘水体盐度夏季昼夜垂直分布Fig.2 Diurnal and vertical changes in salinity in the culture pond for sea cucumber Apostichopus japonicus in summer

2.2.2 秋季盐度昼夜垂直变化 图3为秋季代表日刺参养殖池塘水体盐度昼夜垂直变化特征。9个观测时间点内各水层盐度无变化，均为31.1。盐度垂直分布表现出一致的现象，呈 “I”型分布。

图3 刺参养殖池塘水体盐度秋季昼夜垂直分布Fig.3 Diurnal and vertical changes in salinity in the culture pond for sea cucumber Apostichopus japonicus in autumn

图4 刺参养殖池塘水体盐度冬季昼夜垂直分布Fig.4 Diurnal and vertical changes in salinity in the culture pond for sea cucumber Apostichopus japonicus in winter

2.2.3 冬季盐度昼夜垂直变化 图4为冬季代表日刺参养殖池塘水体盐度昼夜垂直变化特征。从9个观测时间盐度垂直分布总体上看，上层盐度随时间变化在30.5～30.8间，呈现波动性特征；9个观测时间点－60 cm以下各水层盐度无昼夜波动现象，盐度稳定，即－60～－160 cm处盐度变化在30.8～31.2，呈现出中下水层盐度稳定性特征和一致性特征；其次，表层盐度均低于底层，呈现出表底盐度差异性特征。具体而言，上层盐度波动从12:00时开始，12:00、15:00时，各水层盐度相同，即表层盐度为30.5，－20 cm处为30.5，－40 cm处为30.6；18:00时，表层盐度为30.6，－20 cm处为30.6，－40 cm处为30.7；21:00时，表层盐度为30.6，－20 cm处为 30.7，－40 cm处为 30.8；翌日0:00至9:00时，4个时间点各水层盐度相同，0～－40 cm处均为30.8，整体盐度垂直分布呈“L”型；翌日12:00时，盐度下降，表层盐度恢复至30.6，－20 cm处为30.6，－40 cm处为30.7。

2.2.4 春季盐度昼夜垂直变化 图5为秋季代表日池塘盐度昼夜垂直变化特征。9个观测时间点内各水层盐度无变化，均为31.7。盐度垂直分布表现出一致的现象，呈I型分布。

图5 刺参养殖池塘水体盐度春季昼夜垂直分布Fig.5 Diurnal and vertical changes in salinity in the culture pond for sea cucumber Apostichopus japonicus in spring

3 讨论

3.1 刺参养殖池塘水体的盐度特征

首先，本研究中观测结果显示了刺参池塘水体盐度跃层的季节性特征。夏季7—9月、冬季2—3月是海水池塘盐度跃层形成的多发时期，表层盐度低于底层。这与目前海水池塘跃层发生时间的相关报道完全一致[13－19，24－25]， 证实了刺参池塘夏季和冬季存在盐度跃层这一普遍规律。夏季盐度跃层现象多集中于河口地区及降雨时期，彭安德[17]、刘国山等[14]的研究认为，夏季河口区地表淡水径流和大气降雨是导致盐度跃层形成的关键因素，淡水注入池塘表层形成的低盐水无法与底层高盐水充分混合，从而形成盐度跃层。而姜森颢等[18]、于金海等[19]对冬季盐度跃层形成机理的解释是，盐度跃层与化冰时期有关。海水结冰过程中盐分析出，冰下海水盐度大，2—3月池塘化冰时融化后低密度水无法与底层高盐水混合，从而形成盐度跃层。

其次，四季代表日观测结果显示了不同季节水体中盐度分布的细节变化特征。一方面，春季及秋季代表日池塘水体盐度昼夜垂直分布均匀，无跃层现象，与周年表、底层观测结果一致。关于春、秋季节海水池塘盐度微观分布的报道较少，但从海洋学理论分析[21，26]，受季节影响海水在升温或降温过程中，表层海水盐度也会发生相应地降低或升高变化 (这一现象在笔者另文报道的温度跃层微观特征研究中表现的比较显著)。笔者认为，春、秋季节盐度指标稳定的垂直分布结果表明，水体所受季风对池塘水体形成的扰动，足以破坏维持盐度跃层平衡的动力。另一方面，夏季和冬季水体的盐度跃层存在昼夜波动现象。夏季底层 (－120 cm以下)及冬季中下水层 (－60 cm以下)盐度较高，且无昼夜变化，下层水体盐度稳定。而中上水层盐度却在不同时间点发生相应的变化，各水层盐度处于不稳定状态。从表层盐度波动情况分析，笔者认为，池塘水体盐度波动主要与太阳辐射有关。表层盐度的日波动规律为夏季6:00、冬季9:00时，经过一夜的黑暗后盐度升为最高值；夏季和冬季15:00时，经过白天的太阳照射盐度降为最低值。在表层盐度波动的带动下，稳定层以上的水体盐度形成了昼夜波动现象。姜森颢等[18]报道，16 d观测期内，同一池塘每一水层盐度均处于变化状态，不同池塘水体盐度变化不同，正是夏、冬季池塘盐度跃层昼夜波动现象的一种表现。此外，姜森颢等[18]还报道，池塘底部水层盐度变化幅度较小，这也与本研究结果一致。

3.2 盐度跃层对养殖水体的影响

相关研究显示[27－28]，由于密度作用，盐度跃层稳定存在导致的水体分层是一切跃层形成的条件，是引起其他跃层的基础。盐度跃层的出现将导致温度、溶氧、pH、营养盐等水化学因子[29－30]及叶绿素a、浮游植物等生源要素[31]的分层，这些分层将导致水体富营养化的分层。大量报道显示，池塘突发性水质恶化事件和盐度跃层长期存在引起的水化因子及生源要素分层密切相关[32－33]。因此，养殖水体的大多数问题均可以通过解决盐度跃层来得到改善。

刺参为底栖生物，池塘盐度跃层将导致刺参生活环境恶化。盐度跃层长期存在，导致表层溶氧无法输送到底层，池塘底部缺氧。低氧条件下，沉积物氧化性环境被破坏，有害物质释放，同时池塘底部积累的残饵、排泄物等大量有机质在厌氧状态下将由异养细菌转化为－N 和 S2－，－N 和 S2－的大量存在，不但会影响刺参生长，而且会影响刺参的免疫系统，导致刺参体质变弱。而此时池塘底部的弧菌、假单胞菌等致病菌在缺氧条件下大量繁殖，导致刺参感染死亡。黄华伟等[15－16]通过对大量不同来源患病刺参的池塘调查研究发现，低温期及渡夏期刺参腐皮综合征的发生与池塘水体分层造成的底泥中病原菌暴发密切相关，也证实了笔者的观点。因此，生产实践中，在盐度跃层发生的夏季和冬季应密切关注池塘内盐度的变化，及时采取措施避免跃层的长期出现，以减少刺参死亡灾害的发生。

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Microcosmic characteristics of annual changes in salinity in sea cucumber Apostichopus japonicus culture ponds

BI Li－xian1， SANG Tian－cheng2， LIU Dan1， LOU Si－yi1， LIAO De－jie1，CHEN Ji－feng1， GUO Chao1， ZHOU Wei1，3
(1.College of Fisheries and Life Science， Dalian Ocean University， Dalian 116023， China； 2.College of Economics and Management， Dalian Ocean University， Dalian 116023， China； 3.Dalian Fisheries Association of Industrial Technology Innovation， Dalian 116023， China)

The annual changes in salinity in upper layer and bottom of water and diurnal and vertical changes in salinity in the representative days of four seasons were monitored in a sea cucumber Apostichopus japonicus culture pond in Lüshun， Liaoning Province to understand the change and formation mechanism of halocline in a sea cucumber culture pond.The salinity in water upper layer in the pond was found to vary from 24.6 to 31.7，and under from 28.4 to 31.7，at bottom in summer.There were differences in salinity between water upper layer and bottom in the pond，higher than in the water upper layer and from July to September and December to March of the following year.Diurnal and vertical changes in salinity were observed in summer and winter，with large range of variation in summer.No diurnal changes in salinity were observed under water layer of below 120 cm in summer and below 60 cm in winter，indicating that salinity in upper layers fluctuate greatly and stable in the low layer of the water.

Apostichopus japonicus； culture pond； salinity； annual change； halocline

S967.4

A

10.16535/j.cnki.dlhyxb.2017.06.009

2095－1388(2017)06－0688－06

2016－12－21

大连市科技计划项目 (2012B11NC049)

毕丽仙 (1993—)，女，硕士研究生。E－mail:2472557659＠qq.com

周玮 (1963—)，男，教授。E－mail:zhouwei＠dlou.edu.cn