养水机运行对刺参池塘春季氮磷含量调控研究

李乐洲，芦宇婷，王文琳，杨耿介，张津源，雷兆霖，周 玮

(大连海洋大学，辽宁 大连 116023)

氮、磷含量是刺参养殖池塘水质中极为重要的指标。氮、磷是池塘中藻类生物的必需营养素，是限制初级生产力的主要因子，但氮、磷含量超标会引起水体富营养化，严重时甚至造成养殖动物死亡，导致养殖生产效益下滑。随着春季天气回暖，池塘藻类繁殖开始增多，对氮、磷的吸收利用也增加，此时需对氮、磷含量有严格要求，藻类吸收过程应符合或接近米氏方程，以保证藻类正常生长的同时不影响池塘水质。

近年来辅助养殖设备调控池塘氮、磷含量的技术逐渐得到应用，相较于传统施生物、化学药剂，养殖及食品安全得到了保障。养水机作为新型养殖设备，工作时抽取表层高溶氧优质水送至底层混合形成异重流，兼顾池底增氧的同时强制上下层水对流交换，在实际生产过程中表现出打破温、盐跃层、调水抑草、环保节能、操作简单等优势。目前该设备处在推广试用阶段，其对水质调控的研究报道尚少。本实验通过测定春季刺参迅速生长期的养水机池塘氮、磷含量并与对照组池塘含量比较分析，以探究养水机对刺参养殖池塘水质的调控效果。

一、材料方法

1.实验池塘

本实验所选取的刺参养殖池塘位于大连市甘井子区西小磨子村，于进水口处底部配装1台养水机；对照池塘未安装养殖配套设备。两种池塘均采用同一潮沟进行纳潮换水，水源为渤海海水，且两种池塘均为长300 米、宽100 米的矩形泥沙底池塘，两种池塘中轴线的最北端与最南端分别为进水口与排水口。实验开始前两种池塘水质情况、刺参养殖密度、刺参规格数量均相同。

2.养水机

养水机工作时由进水口抽取、进水管输送表层水至机体，后经机体净化由水泵作为动力源经专用喷头喷出，产生上下层水强制对流交换和射流扰动进而打破水体分层。养水机额定功率750瓦，每天工作12小时，出口流量12米3/时。

3.样品采集测定及数据处理

本实验采集时间为4月24日－5月24日，期间每隔10 天采集1 次。实验观测地点为各池塘中轴线上的进水口、中部、排水口3个站位，每个站位观测表层、中层和底层3个水层(3个水层分别距池底120、60、1厘米)，分别测定各站位不同水层的水温、盐度、溶氧，重复3次。使用5升采水器分别采集各站位不同水层的水样，重复3次，分别测定氨氮、亚硝态氮、硝态氮、总氮(TN)、活性磷(PO43--P)、总磷(TN)等指标。

实验数据采用Excel整理并以平均值表示，同时将源数据采取SPSS 25.0 中的One-way ANOVA 和LSD 多重比较，进行统计学差异分析，以P＜0.05表示差异显著。

二、结果

1.两种池塘氨氮含量变化情况

两种池塘实验期间组内差异显示，养水机池塘氨氮含量较为稳定且略有下降，观测的4天内均无显著差异(P＞0.05)；对照组池塘氨氮含量变化较为明显，4 月24 日、5 月4 日氨氮含量维持在0.150 毫克/升左右，于5 月14 日骤增至0.307 毫克/升，后于5 月24 日降至0.170 毫克/升，期间5 月14 日氨氮含量显著大于另外3 天(P＜0.05)，且另外3天之间无显著差异(P＞0.05)。

两种池塘实验期间组间差异显示，养水机池塘与对照组池塘氨氮含量在4 月24 日、5 月4 日接近，均无显著差异(P＞0.05)；而在5 月14 日及5月24日，对照组池塘氨氮含量均显著高于养水机池塘(P＜0.05)。

2.两种池塘亚硝态氮含量变化情况

两种池塘实验期间组内差异显示，养水机池塘亚硝态氮含量随时间的推移逐渐下降，4月24日含量为0.017 毫克/升，与5 月24 日0.008 毫克/升出现显著差异(P＜0.05)；对照组池塘亚硝态氮含量实验期间无明显变化，各观测日之间均无显著差异(P＞0.05)。

两种池塘实验期间组间差异显示，养水机池塘与对照组池塘亚硝态氮含量在4 月24 日、5 月4 日接近，均无显著差异(P＞0.05)；而在5 月14 日及5 月24 日，对照组池塘亚硝态氮含量均显著高于养水机池塘(P＜0.05)。

3.两种池塘硝态氮含量变化情况

两种池塘实验期间组内差异显示，养水机池塘硝态氮含量较为稳定，4月24日－5月24日均未出现显著差异(P＞0.05)；对照组池塘硝态氮含量在4 月24 日－5 月14 日无明显差异(P＞0.05)，含量在0.104～0.123 毫克/升，于5 月24 日骤增至0.241毫克/升。

两种池塘实验期间组间差异显示，养水机池塘与对照组池塘硝态氮含量在4 月24 日、5 月4 日、5 月14 日接近，均无显著差异(P＞0.05)；而在5 月24 日，对照组池塘硝态氮含量均显著高于养水机池塘(P＜0.05)。

4.两种池塘总氮含量变化情况

两种池塘实验期间组内差异显示，两种池塘总氮含量变化较为稳定，两种池塘在各观测日均无显著差异(P＞0.05)。

两种池塘实验期间组间差异显示，养水机池塘与对照组池塘总氮含量在4月24日－5月14日均无显著差异(P＞0.05)；而在5 月24 日，对照组池塘总氮含量显著高于养水机池塘(P＜0.05)。

5.两种池塘活性磷含量变化情况

实验期间组内差异显示，两种池塘活性磷含量在各观测日均无显著差异(P＞0.05)，其中养水机池塘变化幅度小，实验期间含量在0.017～0.024 毫克/升，而对照组池塘变化幅度大，实验期间含量在0.021～0.034毫克/升。

两种池塘实验期间组间差异显示，养水机池塘与对照组池塘活性磷含量在各观测日均无显著差异(P＞0.05)，但对照组池塘活性磷含量在各观测日均稍高于养水机池塘。

6.两种池塘总磷含量变化情况

两种池塘实验期间组内差异显示，两种池塘总磷含量在各观测日均无显著差异(P＞0.05)，其中养水机池塘总磷含量变化幅度小，实验期间含量在0.369～0.514毫克/升，而对照组池塘总磷含量变化幅度大，实验期间含量在0.406～0.755 毫克/升。

两种池塘实验期间组间差异显示，养水机池塘与对照组池塘总磷含量在各观测日均无显著差异(P＞0.05)，但对照组池塘总磷含量在各观测日均稍高于养水机池塘。

三、讨论

养水机池塘无机氮含量(氨氮、亚硝态氮、硝态氮含量的总和)在实验期间各观测日均未超出《海水水质标准》(GB 3097－1997)中二类水产养殖区0.30毫克/升的要求。而对照组池塘无机氮含量在5月14日及5月24日超出该标准要求。

养水机对于池塘氮的调控作用体现在两个方面。首先，在5 月14 日对照组池塘氨氮、亚硝态氮含量显著高于养水机池塘，分析其原因在于5月14 日对照组池塘底部发生“暴藻”现象，底层溶氧降低至4.09毫克/升，池塘底泥中的氮发生反硝化作用转变为氨氮和亚硝态氮，通过扩散至水体中造成水体氨氮和亚硝态氮升高，而在养水机池塘表、底层水交换作用下，提高了池底溶氧，保障了氮的硝化作用正常进行。其次，在5 月24 日对照组池塘的“三氮”和总氮均显著大于养水机池塘，分析其原因在于对照组池塘在“暴藻”现象过后，死亡的藻类有机矿化后又变为氮存于底部，造成了池塘的富营养化，而养水机池塘不断交换表、底层水，提高水体流动性促进了池中生物对于氮的吸收与利用。

对于磷的调控效果而言，养水机池塘磷含量虽未与对照组池塘存在统计学差异，但养水机池塘未像对照组池塘在5 月14 日活性磷含量高于0.03毫克/升，同时这也是对照组池塘“暴藻”现象发生的主要原因。另外，有研究指出在磷和时间充足的条件下，池塘中的氮总量会在藻类固氮作用之下保持高水平状态，造成水体富营养化。在养水机运行下池塘水体交换好，磷分布更均匀，池中藻类生物固氮等利用均匀，因此氮、磷营养盐未像对照组池塘表现出富营养化状态。

综上，养殖池塘中配装养水机对于春季池水氮、磷含量具有一定的调控效果，具体体现在促进氮的硝化进程和藻类对氮、磷利用等方面，养殖过程中可辅助工作，以达到调控水质的效果。