鄂州市不同天气条件对水产养殖水温的影响

洪 涛，王 保，刘可群，汤 阳，姜 润，王晓芳

（1.鄂州市气象局，湖北鄂州 436000；2.武汉区域气候中心，武汉 430074；3.湖北省农业科学院农业经济技术研究所，武汉 430064）

水温是水生态的重要指标，对水产养殖具有重要影响。王锦旗等［1］指出水温变化会影响水体中鱼类的生产、生长发育。王康等［2］、蔡玉鹏等［3］指出水温降低会导致鱼类的繁殖期推迟。张先炳等［4］指出水温对鱼类的生命活动有影响，对繁殖和生长影响较大。水温除了受所在地理位置、池塘面积、池塘深度和水中浮游植物等影响外，很大程度上取决于当地气象条件［5，6］。因此，研究水产养殖水温与气象条件关系及其变化特征，对水产养殖科学管理和提质增效具有重要意义。

影响天然水温的主要气象因子包括气温、太阳辐射、相对湿度、风速［7］。白倩倩等［8］的研究结果表明，不同季节的平均水温和平均气温均存在周期变化，气温与水温的相关性最强。通常气温日变化幅度明显高于表层水温［9］。此外，水温对气温的响应程度受水层深度限制。高珊珊等［10］分析了1975—2018 年奥奈达湖不同水层水温和气温变化特征，发现在相同气候背景下，随着水深增加，水温对气温敏感程度逐渐减弱。为了更好揭示气温和水温的关系，有学者以气温作为影响水温的主要气象因子，提出水温预测模型［11，12］。陈磊等［13］以气温为预报变量，建立平均水温、最高水温和最低水温的预报模型，准确预测水产种植养殖水温变化。罗伟等［14］采用逐步回归分析建立夏季典型晴天状况下鱼塘各层平均水温、最高水温预报模型，实现夏季鱼塘水温预报。

已有研究对水温随气温的变化情况做了详细分析，但是不同天气条件（晴天、多云到少云、寡照、雨天）下不同水层水温变化特征，特别是极端天气下水温变化规律还不清楚。本研究旨在揭示不同天气条件下水温变化过程，特别是2022 年罕见的连续高温天气对水温的影响，从而为水产健康养殖和模型预测提供技术支撑。

1 材料与方法

4—10 月是渔事活动的关键期，本研究选择2022 年4—10 月鄂州市的气象资料和鄂州市鄂城区杜山镇武昌鱼原种场（杜山）基地（114°47′E，30°22′N）渔塘的水温作为主要研究对象。

1.1 气象数据

2022 年4 月1 日至10 月31 日气象资料（逐日气温、逐小时气温、降水量和风速）来自杜山镇自动气象站（站号Q8915）、鄂州国家气象站（站号57496），数据由湖北省信息保障中心提供。

1.2 水温数据

杜山镇武昌鱼原种场（杜山）基地渔塘水温采用水体生态监测仪（北京智阳科技有限公司））进行记录，测定水层深度分别为30、50、80、120、150 cm，采集频率为每5 min 采集1 次数据。

1.3 天气类型划分规则

对杜山镇自动气象站和鄂州国家气象站20 时至次日20 时雨量资料进行筛选，再通过日照率将晴天、多云到少云、寡照筛选出来。按照日照率（S）将天气分为晴天（S≥60%）、多云到少云（20%

1.4 数据处理

采用WPS 软件统计试验数据，采用Origin 软件进行制图，R 语言（3.6.1）进行PCA 双序图分析。

2 结果与分析

2.1 晴天渔塘水温变化特征

杜山镇武昌鱼原种场（杜山）基地渔塘晴天条件下2022 年4—10 月的逐小时水温、气温和风速变化情况见图1。渔塘不同水层的水温变化趋势相同，日最低水温一般出现在7：00—8：00，为28.6 ℃；随着气温的升高，各层水温快速增加，日最高水温主要出现在16：00—20：00，为29.6~31.8 ℃。水体各层水温峰值和谷值出现的时间均随着水层深度的增加而延迟，且高温天气下水温峰值和谷值的延迟比低温天气下的更明显。150 cm 水层日最高水温比30 cm水层日最高水温延迟4 h。水温日变化与水层密切相关，随着水层深度减小，水温日变化越明显，30 cm水层水温日较差最大（3.1 ℃），150 cm 水层水温日较差最小（1.0 ℃）。

整体而言，气温快速升高，会增大渔塘各层水温之间的差异。但是水温对气温的响应存在滞后效应，气温谷值和峰值分别出现在6：00 和15：00，与气温相比水温谷值和峰值气温分别滞后1~2 h 和1~5 h，滞后时间随水层深度增加而增加。其中，晴天气温日较差为10.5 ℃，远大于水温日较差。9：00之前，各层水温均高于气温，随着光照的增强，气温快速回升；10：00 后气温高于各层水温，且一直维持到17：00，之后随着气温的快速下降，水温逐渐高于气温。从风速变化来看，当低风速时，各层水体的水温差异较小。随着风速逐渐增大，各层水温差异逐渐增大，且风速的最大值出现时间较水温的最大值出现时间有所提前。这可能是因为晴天夜间风速小的时候以湍流辐射降温为主，而白天风速大的时候容易形成对流，对冷暖空气有一定的混合作用。

对于晴天不同月份渔塘水温变化而言，各水层水温最大值、最小值和平均值的最大值均出现在8月（表1），与气温峰值出现时期一致，说明水温可能主要受气温影响。从8 月各层水温的平均值来看，各层水温均超过35.0 ℃。水温平均值的最大值出现在30 cm 水层，为36.7 ℃。6—8 月渔塘各层水温的平均值均超过30.0 ℃，超出了大部分水产动物适宜生长的水温，不利于其生长、摄食。从各月水温的日较差来看，越靠近水面，日较差越大，日较差的最大值出现在8 月的30 cm 水层，为3.7 ℃；日较差最小值出现在10 月的80、120、150 cm 水层，分别为0.7 ℃。各层水温的日较差最大值出现时间不一，越靠近表层，水温的日较差最大值出现时间越接近8 月，80 cm 水层日较差的最大值出现在4、5 月，120、150 cm 水层日较差的最大值出现在6 月。总体来说，4—10 月晴天条件下水温日较差相对较低，对水产动物活动影响较小。

表1 2022 年4—10 月晴天条件下渔塘水温变化（单位：℃）

2022 年湖北省经历了长时间的高温天气，为进一步了解极端高温天气对水产动物的影响，分析2022 年8 月4—21 日高温连晴阶段各层水温和气温的变化特征（图2）。杜山镇连续18 日高温晴热天气，日最高气温均超过37 ℃。从水温逐日演变看，渔塘各层水温均超过35 ℃，浅水层水温多日超过37 ℃，对鱼类生存和摄食不利。从水深观测数据看，此阶段池塘水深维持在1.63~1.65 m，根据水温与水深的变化规律，预计整个渔塘的水温较高。8月是鱼类摄食旺盛、生长迅速的阶段，但2022 年长时间的高温晴热天气，造成过高的水温，并不适宜鱼类生存，久晴不雨还会导致鱼病增多。此阶段应该提高水位，加注新水，改白天注水为夜间注水，同时加大水草覆盖面积，可开增氧泵翻水，坚持午后开机，减少鱼类浮头，同时要注意鱼病的防治。

图2 2022 年8 月杜山镇水温、气温的演变

2.2 多云到少云天气渔塘水温变化特征

多云到少云天气条件下，渔塘各层水温的变化趋势与晴天基本相同，但是日变化幅度更小（图3）。各层水温日较差为0.8~2.2 ℃，气温日较差为7.9 ℃，均小于晴天。

从多云到少云天气渔塘不同月份的水温分布（表2）来看，4—5 月水温的平均值维持在20.6~24.0 ℃，较有利于鱼类产卵、苗种培育繁殖等活动的进行；6—8 月水温的平均值均超过30.0 ℃，其中8 月水温的平均值均超过35.0 ℃。此阶段鱼类逐渐进入生长旺季，过高的水温不适宜鱼类快速生长，要勤开增氧机，经常加注新水，不断提高水位，适当换去部分低层水；10 月水温维持在18.5~20.0 ℃，温度较适宜，此阶段正值水产动物生长最适时期，摄食增加，生长加快，合适的水温有利于其营养物质积累，增加体重。

2.3 寡照渔塘水温变化特征

从寡照渔塘的水温变化特征（图4）来看，寡照时各层水温变化幅度更小，水温日较差为0.6~1.0 ℃。从水温和气温的分布来看，寡照气温日较差为5.7 ℃，小于晴天、多云到少云天气。除150 cm 水层水温在13：00—15：00 时低于气温外，其他各层水温均高于气温，说明寡照时水体相当于是个热源。水温对气温的变化滞后约1 h。从风速的变化来看，寡照时风速波动较大，对水温的影响较小。

图4 2022 年4—10 月寡照气温、风速对渔塘不同水层水温的影响

从寡照渔塘不同月份的水温分布（表3）来看，4—5 月水温的平均值维持在20.2~26.1 ℃，较有利于繁殖和摄食活动的进行；6 月水温的平均值均超过30.0 ℃，高温寡照，容易导致泛塘，不利于鱼类生长，除了要加强巡塘，做好渔塘水质管理外，还要及时开动增氧机增氧；9—10 月水温维持在19.2~26.3 ℃，温度较适宜，鱼类吃食旺盛，耗氧量大，此阶段要注意合理施肥，讲究量少而精，同时寡照天气注意控制好水质。

表3 2022 年4—10 月寡照条件下渔塘水温变化 （单位：℃）

2.4 雨天渔塘水温变化特征

从雨天的水温变化特征（图5）来看，雨天水温变化规律与寡照相似，渔塘各层的水温变化幅度较小，表层变化幅度略大于底层，水温的日较差为0.6~0.9 ℃。从水温和气温的分布来看，雨天各层水温均高于气温，且气温的日较差比寡照小，仅为3.6 ℃。从风速的变化来看，雨天风速波动较大，对水温的影响较小。

图5 2022 年4—10 月雨天气温、风速对渔塘不同水层水温的影响

从雨天渔塘不同月份的水温分布（表4）来看，4—5 月水温的平均值维持在22.9~25.7 ℃，较有利于繁殖和摄食活动的进行；6—7 月水温的平均值均超过30.0 ℃，雨天渔塘中含氧量低，容易导致泛塘，应勤开增氧机，同时注意改善水质；10 月各层水温的平均值维持在20.3~20.4 ℃，温度较适宜，鱼类吃食旺盛，可适量投喂，合理施肥，注意改善水质。

表4 2022 年4—10 月雨天条件下渔塘水温变化 （单位：℃）

2.5 渔塘水温变化特征

由图6 可知，不同气候条件下气温、风速均与30、50 cm 水层水温位于同一象限。其中，晴天、多云到少云和寡照条件下13：00—17：00，渔塘30、50 cm水层水温与气温、风速存在相似变化规律。雨天条件下13：00—19：00，30、50 cm 水层水温与气温、风速有相同变化趋势，随着气温、风速升高而增加。通过气温、风速和水温PCA 双序图可知，气温、风速与30、50 cm 水层水温存在相似变化趋势，并且无论何种天气条件，每天13：00—17：00 的气温、风速一定程度上可以用于预测浅水层（30、50 cm）水温。

图6 气温、风速和水温PCA 分析双序图

3 小结与讨论

1）各层水温、日变化幅度与天气条件（晴天、多云到少云、寡照、雨天）密切相关。总体来说，各类天气日最低水温一般出现在7：00—8：00，日最高水温一般出现在16：00—20：00。水深越深，水温峰值和谷值出现时间越晚。

2）水温变化幅度小于气温，最低水温对气温的响应滞后1~2 h，最高水温对气温的响应滞后1~5 h，高温天气条件下水温滞后效应更明显。晴天、多云到少云天气气温高于浅水层水温的时长约为9 h 和7 h。寡照和雨天天气浅水层水温均高于气温，且雨天天气水温远远高于气温。其中，雨天天气各层水温均高于气温，但中午前后水温和气温差距减小。

3）风速对水温的影响主要表现在随着风速的增加，各水层的水温差异增大，且风速的最大值出现时间较水温的最大值出现时间有所提前。

4）每天13：00—17：00 气温、风速与30、50 cm 水层的水温密切相关，可以通过气温、风速变化预测渔塘浅水层水温。