封閉循環(huán)水養殖系統中池塘覆膜對水質(zhì)的影響

第42卷第5期淡水漁業(yè)2012年9月Vol 42 No 5Freshwater FisheriesSep.2012技術(shù)報告封閉循環(huán)水養殖系統中池塘覆膜對水質(zhì)的影響李建國,趙冬艷,孫成渤(天津農學(xué)院水產(chǎn)生態(tài)與養殖重點(diǎn)實(shí)驗室,天津300384)摘要;2005-2010年,對天津市天祥水產(chǎn)有限公司封閉循環(huán)水養殖系統水質(zhì)進(jìn)行了檢測。結果顯示:養殖池塘是否覆膜、覆膜面積大小,均會(huì )使整個(gè)養殖系統中的總硬度(TH)、總堿度(A7)、NH2N和PO4P在時(shí)空上產(chǎn)生差異。時(shí)間上,它們年份間差異極顯著(zhù)(P<0.01);空間上,各采樣點(diǎn)的Ar和NH3N差異顯著(zhù)(P<0.05)。覆膜使系統的H和A1穩定性減弱,CⅤ上升了1665%-241.7%,這種情況在養殖中期尤為突出,但對NH3N和PO4P穩定性的影響并不明顯。養殖系統中較大面積的覆膜(43.65%)對養殖池塘TH、Ar和NH13N穩定性的影響比非覆膜池塘的大,Cⅴ分別高出了75.%%、135.6%和21.6%;而小面積〔19.2%)覆膜的養殖池塘相對非覆膜池塘穩定CⅤ分別降低了71.9%、41.5%和914%。導致它們間差異及穩定性變異的原因主要歸結于覆膜影響了物質(zhì)與土壤間的物質(zhì)交換及其間的生物活性強度。關(guān)鍵詞:封閉循環(huán)水養殖系統覆膜;水質(zhì);差異;穩定性中圖分類(lèi)號:S954.1文獻標識碼:A文章編號:10006907-(2012)050075404Effects of covering membrane etange on water quality ina recirculating aquaculture systemLI Jian-guo, ZHAO Dong-yan, SUN Cheng-boKey Lab. of Aquatic Ecology and Aquaculture, Tian in Agricultural College, Tianyin 300384, China)Abstract: In 2005-2010, the water quality in the recirculating aquaculture system of Tianxiang Aquatic Co. Ltd wastermined. The results displayed that the membrane and the area size of the membrane could change TH, AT, NH3-NPO4-P of the whole aquaculture system in time and space. In time, there was extremely significant differences among dif-ferent years(P<0. O1) in space, all the sampling points had remarkable differences in Ar and NH,-N(P<0. 05).Covering membrane etange reduced the stability of TH and A in the aquaculture system, CV increased by 166.5%-241. 7%This circumstance was particularly prominent in the medium of the culture process, but there was no obvious influence on thestability of NH, N and PO4-P. For the indices of TH, A and NH, - N, a large fraction of membrane covering in the aquaculture system(43. 7%)was more variable than the non-covered etange(CV elevated by 75. 86% for TH, 135. 6% for Ar and21. 6%for NH3-N): While the covered etange with a small covered area(19.2%), was more stable than the non-coveredetange(Cv decreased by 71. 9% for TH, 41. 5% for A and 91. 4% for NH,-N). The reason for the above-mentioneddifferences in stability was attributed to the influence of membrane covering on substance interchange between the water andl as the biological activities withinKey words: recirculating aquaculture system membrane covering: water quality difference; stability2004年,天津天祥養殖有限公司試驗成功了養殖廢水達到零排放,比傳統的池塘養殖模式節水“覆膜池塘封閉循環(huán)水養殖系統(成果登記號:津50%以上。2000464)”。此系統提髙了養殖水環(huán)境的可控性,該養殖系統中,養殖池塘經(jīng)改造覆膜后,可有收稿日期:2011-11-08;修訂日期:2012-01-06資助項目:天津市農業(yè)科技成果轉化與推廣項目(004150);天津市農業(yè)科技合作項目(08050501-08050503)第一作者簡(jiǎn)介:李建國(1965-),男,副教授,主要從事水產(chǎn)養殖工作及養殖技術(shù)方面的研究。E-mal;tjlijianguot@126.com淡水漁業(yè)2012年效地減少底質(zhì)沉積的有機物對養殖水體的影響及池12采樣方法塘水的滲漏。覆膜的池塘阻隔了水體與土壤中的物采集水樣取6點(diǎn),如圖1:1°-養殖區總排水質(zhì)交換過(guò)程,其水質(zhì)必然會(huì )與非覆膜池塘有所區別?？?2-輸水渠終點(diǎn);3·-沉淀池;4-進(jìn)水渠;52005-2010年,隨著(zhù)養殖結構的調整,覆膜池塘養-覆膜養殖池塘;6"-非覆膜養殖池塘。殖面積由2005年的43.65%逐步減至2010年的全部每年養殖期5-10月,每月采集一次,每次于非覆膜養殖。這期間,通過(guò)對養殖系統的水質(zhì)檢測,上午9:00-12:00進(jìn)行,水樣儲存于1000mL聚乙對比分析出池塘覆膜對該養殖體系水質(zhì)的影響。烯瓶中①。1材料與方法1.3測定方法水化指標測定方法參照雷衍之(2《養殖水環(huán)境1.1養殖系統概況化學(xué)實(shí)驗》。測定指標為:總硬度(TH)、總堿度養殖系統為封閉水循環(huán)系統,主要由水凈化區、(A-)、氨氮(NH2N)、可溶性活性磷(PO4P)等四養殖區組成。系統各功能區分布及水流向見(jiàn)圖1。項1.4數據分析對測定數據以年、采樣點(diǎn)進(jìn)行雙因素方差分析,沉淀池沉淀池依據其統計量F值判斷其差異的顯著(zhù)性,對差異顯著(zhù)(P005)及差異極顯著(zhù)(P0o)的因素再進(jìn)行多重比進(jìn)水較分析( Duncan' s procedure)。分析各測次的變異系養殖區數CV。計算采用 Excel2007軟件薔水池辦公區2結果分析N、PO4P各年份間、采樣點(diǎn)間差異5養殖區年份、采樣點(diǎn)雙因素對TH、Ar、NH3N、PO4P等指標影響的方差分析F值結果見(jiàn)表1。表1H、Ax、NH3N、PO4P等指標雙因素方差分析結果圖1封閉循環(huán)水養殖系統示意Tab. I The statistical results of two- way ANOva for theFig. 1 Schematic diagram of the closed recirculatingindices of TH, Ar, NH,N and PO,P指標THAt NH3-N POP注:1-6代表采樣點(diǎn)的位置,箭頭表示水流的方向采樣點(diǎn)0.752.70·2.75*0.88變異來(lái)源年份16.01”16.69"16.70“7.02養殖系統總面積520000m2。凈化區面積交互效應0.140.180.220.17193000m2,由輸水渠、沉淀池、蓄水池構成。養殖區面積327000m2,由覆膜養殖區及非覆膜養殖區在測定期內,年份間TH、Ar、NH2-N、PO4P組成。覆膜池塘面積隨著(zhù)養殖結構的改變而進(jìn)行調的F值均大于臨界值Fa(4,68)=3.69,P<整,其占養殖總面積分別是:2005年、2006年為0.01,差異極顯著(zhù);各測點(diǎn)間A、NH3N的F值均43.65%;2007年為1923%;2008年以后覆膜結構大于臨界值F(5,68)=2.35,P<0.05,差異顯取消。2005-2010年主要養殖品種:南美白對蝦著(zhù)( Penaeus vannamei)、斑節對蝦( Penaeus monodon)、這種差異非來(lái)自年份、樣點(diǎn)間這兩因素交互效鰱( hypophthalmichthys molitrix)、鳙( Hypophthalmich-應。TH、Ar、NH3N、PO4P交互效應的F值分別thys nobilis))、梭魚(yú)( Liza haematocheilus)、斑點(diǎn)叉尾為0.14、0.18、0.22、0.17,均小于臨界值Fa解( Ictalurus punctatus)、團頭魴( Megalobrama am(20,68)=1.73,P>0.05,故交互作用不存在,即bucephala)等采樣點(diǎn)的設計沒(méi)有影響被檢測的各水質(zhì)指標年份間、第5期李建國等:封閉循環(huán)水養殖系統中池塘覆膜對水質(zhì)的影響22TH、Ar、NH3N、PO4-P覆膜年份與非覆膜個(gè)養殖系統有著(zhù)極顯著(zhù)的差異。TH、NH3N覆膜年年份差異份極顯著(zhù)(P<0.01)高于非覆膜年份;A、PO4P非2005—2010年,年份間TH、Ar、NH3-N、PO←-覆膜年份顯著(zhù)(P<0.05)高于覆膜年份。P多重比較結果見(jiàn)表2。2.3覆膜池塘與其它各樣點(diǎn)差異TH、Ar、NH2-N、PO4P于覆膜年份的20052005-2010年,采樣點(diǎn)間TH、Ar、NH3N、年、2007年與非覆膜年份的2009年、2010年,整PO4P多重比較結果見(jiàn)表3表2TH、Ax、NH3N、PO4P年份間差異Tab. 2 The differences among years for the indices of TH, at. NH,N and PO, PAT/(mmol/L)NH】N/(pmol/L)PO,- P/(Hmo/L)21.28±0.9345.81±0.15c114.60±4.8244.28±0.63819.03±0.366.16±0.23°132.94±20.5841.07±0.2619.42±2.1446.77±0.2655.37±11.0284.11±1.028200911.90±0.213799±0.21843.88±3.3411.02±1.8520107.19±0.1983869±7.23°7.19±1.70注:同列肩字母不同者表示差異顯著(zhù)性,大寫(xiě)字母P<0.01,小寫(xiě)字母P<0.05。表3同。表3TH、A7、NH3-N、PO4P果樣點(diǎn)間差異Tab.3 The differences among sampling sites for the indices of TH, At, NH,N, POP采樣點(diǎn)TH(mmolL)Ay/(mmol/L)NH-N/(HmoV/L)PO4-P/(HnoV/L)16.55±1.467.06±0.2585.73±18.136.25±1.3516.62±1.636.96±0.19°70.29±10.665.60±1.3216.63±1.916.42±0.3010.6.56±1.7815.86±1.556.51±0.2873.25±11.585.99士1.6333.45±10.783.1216.91±1.79°6.71±D.378.19±123.6l±l.16各采樣點(diǎn)間TH、PO4P差異不顯著(zhù)(P>0.05)表420052010年備測次TH、Ar、NH2NPO4P系統的變異系數而Ar、NH2N差異顯著(zhù)(P<0.05)。Ar、NH3N差Tab.4 The coefficient of variation(cv) for the indices of異的顯著(zhù)性主要體現在覆膜池塘(5“)與非覆膜區域。TH, AT, NH,N and PO,-P from the year of 2005 to 20102.4翟膜對系統的TH、A、NH3N、PO4-P穩定采樣日期A(yíng)r NH-N PO4-P性的影響5.128.8812.0531.2782.562005-2010年,各測次及全年的養殖系統TH、6.1523.3516.1610.9059447.1119.5113.1625.8550.08Ar、NH3N、POP等指標變異系數見(jiàn)表20058.278.177.1726.2152.44NH3-N、PO4-P兩者變異系數均較高,沒(méi)有規律9.263.10.4875.10全年23.0313.99性。NH3-N各年多為養殖初、中期變化大,末期較i33.0712462.3769.48低;PO4-P于養殖初、末期變化較高。養殖池塘的覆4493.2007膜對系統NH3-N、PO4-P穩定性的影響較弱。1.1017.07713.9057.9390.2.5養殖池塘覆膜對養殖池塘TH、Ar、NH3-N、PO4P穩定性的影響9.21.962.2322.4020.0220092005-2010年,覆膜池塘、非覆膜池塘的TH、10.192.284.2018.4138.全年1410445514A1、NH3N、PO-P等指標各年份變異系數見(jiàn)表4。TH全年變異系數,覆膜的2005年(23.03%)明6.175.505.4431.8744.03顯高于非覆膜的2009年(6.74%)、2010年7.89.137.3112.7518.2548.67864%)。于養殖中期6月、7月,覆膜年份2005年8.648.6983.53105.79年變異系數高(23.35%、19.51%),而非覆膜年份淡水漁業(yè)2012年表5覆膜養殖池塘(5°)、非覆膜養殖池塘(6)各年變異系數(%)Tab. 5 The coefficient of variation (CV) for different years between the covered (5")and non-covered etange(6)年份14.5816.516.9224.95107.113.586.1249.12135.2496.458.799.946.09的2009年、2010年變異系數較低(55%、4.2%)。0.226。相關(guān)關(guān)系低,即Ar、NH3N、PO4P的變化A1幾乎與之同相。有覆膜養殖池塘的系統TH、A1與TH的變化相關(guān)性較差。故而,它們的變化主要穩定性較差是由設施因素及生物因素引起的較大面積覆膜的2005年,TH、A、NHN覆膜池養殖池塘覆膜會(huì )導致整個(gè)養殖體系TH、AT變塘均比非覆膜池塘穩定性差,變異系數分別高出化加大。尤其是養殖中期更為明顯。隨著(zhù)覆膜的取75.86%、138.58%、21.65%;而較小面積覆膜的2007消,這種變化趨于穩定。封閉循環(huán)水養殖系統中,年恰好相反,覆膜池塘比未覆膜池塘穩定,變異系數養殖池塘覆膜的面積對不同的養殖池塘有著(zhù)不同的分別低了71.%4%、41.50%、91.34%(表5)。POP:影響,較大面積的養殖池塘覆膜使覆膜養殖池塘水2005年非覆膜池塘穩定性差(CⅤ高出16.65%);質(zhì)穩定性差,而較小面積的養殖池塘覆膜則提高覆2007年覆膜池塘穩定性差(CⅤ高出40.2%)(表膜養殖池塘單位的穩定性。養殖池塘覆膜使物質(zhì)在養殖水體與土壤間交換除非覆膜池塘的NH3-N及覆膜池塘的PO4P的過(guò)程受限制,消除了土壤對養殖水體水質(zhì)的緩沖外,其它各項水化指標變化2007年均低于2005年。作用,養殖水質(zhì)的變化幾乎完全由生物作用控制。覆膜池塘變異系數分別降低了:TH93.64%、而非覆膜養殖池塘則由這兩種因素共同作用。另外,A78.32%、NH2-N83.05%;非覆膜池塘變異系數分別覆膜養殖池塘與非覆膜養殖池塘的生物活性也存在降低了:TH.15%、A11.56%、PO4P95%。非覆著(zhù)差異4。正是這兩種作用間相互的強弱關(guān)系膜池塘的NH3N變化及覆膜池塘的PO4P變化,2007導致了系統中的差異。年均高于2005年,變異系數分別高出了139.49%、總之,養殖池塘覆膜使整個(gè)養殖體系的Ar、NH3N在時(shí)空(采樣點(diǎn))上變化加劇,差異顯著(zhù)(P<2009年、2010年各點(diǎn)變化逐漸趨于該系統的一0.05)或差異極顯著(zhù)(P<0.01),而對TH、PO4P只般養殖過(guò)程的變化,即為該養殖系統的本底差異。體現在時(shí)間(年份)上差異顯著(zhù)(P<0.05)。覆膜的3討論養殖池塘面積較大時(shí),覆膜池塘除PO4-P外的田HAr、NH3-N均比非覆膜穩定性差(CV高);覆膜的2009年、2010年測定的數值為本養殖體系的本養殖池塘面積較小時(shí),覆膜池塘除PO4P外的TH底值,養殖池塘在2005年、2006年的覆膜年份,主Ar、NH3-N均比非覆膜穩定性強(CV低)。要養殖品種是南美白對蝦。為了獲得較好的產(chǎn)品品質(zhì),在養殖期采用技術(shù)措施來(lái)控制養殖水體的總含參考文獻鹽量維持在4mg/L左右。當200年、2010年養殖1張做民,何志解內陸水域漁業(yè)自然資源調查手冊{M.北京:品種調整為團頭魴、斑點(diǎn)叉尾鲴等為養殖主要品種農業(yè)出版社,1991:12-40[2]雷衍之.養殖水環(huán)境化學(xué)實(shí)驗[M].北京:中國農業(yè)出版社時(shí),覆膜結構及維持水體總含鹽量的技術(shù)措施取消養殖水體中的Ca2、Mg2“向底質(zhì)中迂移,使整體體13)繳建華,吳會(huì )民,謝剛,等,濱海型鹽堿地封閉循環(huán)水養魚(yú)系的TH降低。Ca2、Mg2的遷移方向和速率受覆池塘水質(zhì)變化的研究[J].淡水漁業(yè)38(3):63-67.膜面積大小及區域的影響,從而體現出時(shí)空差異[4]李建國,趙冬艷,孫成渤,等.覆膜池塘循環(huán)水養殖體系水質(zhì)水體中A、NH2N、PO4P指標的變化,通過(guò)變化[].天津農學(xué)院學(xué)報,200,(3):31-34與TH相關(guān)系數計算,分別為:-0.365、-0.364、