封闭循环水养殖系统中池塘覆膜对水质的影响

第42卷第5期淡水渔业2012年9月Vol 42 No 5Freshwater FisheriesSep.2012技术报告封闭循环水养殖系统中池塘覆膜对水质的影响李建国,赵冬艳,孙成渤(天津农学院水产生态与养殖重点实验室,天津300384)摘要;2005-2010年,对天津市天祥水产有限公司封闭循环水养殖系统水质进行了检测。结果显示:养殖池塘是否覆膜、覆膜面积大小,均会使整个养殖系统中的总硬度(TH)、总碱度(A7)、NH2N和PO4P在时空上产生差异。时间上,它们年份间差异极显著(P<0.01);空间上,各采样点的Ar和NH3N差异显著(P<0.05)。覆膜使系统的H和A1稳定性减弱,CⅤ上升了1665%-241.7%,这种情况在养殖中期尤为突出,但对NH3N和PO4P稳定性的影响并不明显。养殖系统中较大面积的覆膜(43.65%)对养殖池塘TH、Ar和NH13N稳定性的影响比非覆膜池塘的大,Cⅴ分别高出了75.%%、135.6%和21.6%;而小面积〔19.2%)覆膜的养殖池塘相对非覆膜池塘稳定CⅤ分别降低了71.9%、41.5%和914%。导致它们间差异及稳定性变异的原因主要归结于覆膜影响了物质与土壤间的物质交换及其间的生物活性强度。关键词:封闭循环水养殖系统覆膜;水质;差异;稳定性中图分类号:S954.1文献标识码:A文章编号: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,天津天祥养殖有限公司试验成功了养殖废水达到零排放,比传统的池塘养殖模式节水“覆膜池塘封闭循环水养殖系统(成果登记号:津50%以上。2000464)”。此系统提髙了养殖水环境的可控性,该养殖系统中,养殖池塘经改造覆膜后,可有收稿日期:2011-11-08;修订日期:2012-01-06资助项目:天津市农业科技成果转化与推广项目(004150);天津市农业科技合作项目(08050501-08050503)第一作者简介:李建国(1965-),男,副教授,主要从事水产养殖工作及养殖技术方面的研究。E-mal;tjlijianguot@126.com淡水渔业2012年效地减少底质沉积的有机物对养殖水体的影响及池12采样方法塘水的渗漏。覆膜的池塘阻隔了水体与土壤中的物采集水样取6点,如图1:1°-养殖区总排水质交换过程,其水质必然会与非覆膜池塘有所区别。口;2-输水渠终点;3·-沉淀池;4-进水渠;52005-2010年,随着养殖结构的调整,覆膜池塘养-覆膜养殖池塘;6"-非覆膜养殖池塘。殖面积由2005年的43.65%逐步减至2010年的全部每年养殖期5-10月,每月采集一次,每次于非覆膜养殖。这期间,通过对养殖系统的水质检测,上午9:00-12:00进行,水样储存于1000mL聚乙对比分析出池塘覆膜对该养殖体系水质的影响。烯瓶中①。1材料与方法1.3测定方法水化指标测定方法参照雷衍之(2《养殖水环境1.1养殖系统概况化学实验》。测定指标为:总硬度(TH)、总碱度养殖系统为封闭水循环系统,主要由水净化区、(A-)、氨氮(NH2N)、可溶性活性磷(PO4P)等四养殖区组成。系统各功能区分布及水流向见图1。项1.4数据分析对测定数据以年、采样点进行双因素方差分析,沉淀池沉淀池依据其统计量F值判断其差异的显著性,对差异显著(P005)及差异极显著(P0o)的因素再进行多重比进水较分析( Duncan' s procedure)。分析各测次的变异系养殖区数CV。计算采用 Excel2007软件蔷水池办公区2结果分析N、PO4P各年份间、采样点间差异5养殖区年份、采样点双因素对TH、Ar、NH3N、PO4P等指标影响的方差分析F值结果见表1。表1H、Ax、NH3N、PO4P等指标双因素方差分析结果图1封闭循环水养殖系统示意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指标THAt NH3-N POP注:1-6代表采样点的位置,箭头表示水流的方向采样点0.752.70·2.75*0.88变异来源年份16.01”16.69"16.70“7.02养殖系统总面积520000m2。净化区面积交互效应0.140.180.220.17193000m2,由输水渠、沉淀池、蓄水池构成。养殖区面积327000m2,由覆膜养殖区及非覆膜养殖区在测定期内,年份间TH、Ar、NH2-N、PO4P组成。覆膜池塘面积随着养殖结构的改变而进行调的F值均大于临界值Fa(4,68)=3.69,P<整,其占养殖总面积分别是:2005年、2006年为0.01,差异极显著;各测点间A、NH3N的F值均43.65%;2007年为1923%;2008年以后覆膜结构大于临界值F(5,68)=2.35,P<0.05,差异显取消。2005-2010年主要养殖品种:南美白对虾著( Penaeus vannamei)、斑节对虾( Penaeus monodon)、这种差异非来自年份、样点间这两因素交互效鲢( hypophthalmichthys molitrix)、鳙( Hypophthalmich-应。TH、Ar、NH3N、PO4P交互效应的F值分别thys nobilis))、梭鱼( Liza haematocheilus)、斑点叉尾为0.14、0.18、0.22、0.17,均小于临界值Fa解( Ictalurus punctatus)、团头鲂( Megalobrama am(20,68)=1.73,P>0.05,故交互作用不存在,即bucephala)等采样点的设计没有影响被检测的各水质指标年份间、第5期李建国等:封闭循环水养殖系统中池塘覆膜对水质的影响22TH、Ar、NH3N、PO4-P覆膜年份与非覆膜个养殖系统有着极显著的差异。TH、NH3N覆膜年年份差异份极显著(P<0.01)高于非覆膜年份;A、PO4P非2005—2010年,年份间TH、Ar、NH3-N、PO←-覆膜年份显著(P<0.05)高于覆膜年份。P多重比较结果见表2。2.3覆膜池塘与其它各样点差异TH、Ar、NH2-N、PO4P于覆膜年份的20052005-2010年,采样点间TH、Ar、NH3N、年、2007年与非覆膜年份的2009年、2010年,整PO4P多重比较结果见表3表2TH、Ax、NH3N、PO4P年份间差异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异显著性,大写字母P<0.01,小写字母P<0.05。表3同。表3TH、A7、NH3-N、PO4P果样点间差异Tab.3 The differences among sampling sites for the indices of TH, At, NH,N, POP采样点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各采样点间TH、PO4P差异不显著(P>0.05)表420052010年备测次TH、Ar、NH2NPO4P系统的变异系数而Ar、NH2N差异显著(P<0.05)。Ar、NH3N差Tab.4 The coefficient of variation(cv) for the indices of异的显著性主要体现在覆膜池塘(5“)与非覆膜区域。TH, AT, NH,N and PO,-P from the year of 2005 to 20102.4翟膜对系统的TH、A、NH3N、PO4-P稳定采样日期Ar NH-N PO4-P性的影响5.128.8812.0531.2782.562005-2010年,各测次及全年的养殖系统TH、6.1523.3516.1610.9059447.1119.5113.1625.8550.08Ar、NH3N、POP等指标变异系数见表20058.278.177.1726.2152.44NH3-N、PO4-P两者变异系数均较高,没有规律9.263.10.4875.10全年23.0313.99性。NH3-N各年多为养殖初、中期变化大,末期较i33.0712462.3769.48低;PO4-P于养殖初、末期变化较高。养殖池塘的覆4493.2007膜对系统NH3-N、PO4-P稳定性的影响较弱。1.1017.07713.9057.9390.2.5养殖池塘覆膜对养殖池塘TH、Ar、NH3-N、PO4P稳定性的影响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等指标各年份变异系数见表4。TH全年变异系数,覆膜的2005年(23.03%)明6.175.505.4431.8744.03显高于非覆膜的2009年(6.74%)、2010年7.89.137.3112.7518.2548.67864%)。于养殖中期6月、7月,覆膜年份2005年8.648.6983.53105.79年变异系数高(23.35%、19.51%),而非覆膜年份淡水渔业2012年表5覆膜养殖池塘(5°)、非覆膜养殖池塘(6)各年变异系数(%)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年变异系数较低(55%、4.2%)。0.226。相关关系低,即Ar、NH3N、PO4P的变化A1几乎与之同相。有覆膜养殖池塘的系统TH、A1与TH的变化相关性较差。故而,它们的变化主要稳定性较差是由设施因素及生物因素引起的较大面积覆膜的2005年,TH、A、NHN覆膜池养殖池塘覆膜会导致整个养殖体系TH、AT变塘均比非覆膜池塘稳定性差,变异系数分别高出化加大。尤其是养殖中期更为明显。随着覆膜的取75.86%、138.58%、21.65%;而较小面积覆膜的2007消,这种变化趋于稳定。封闭循环水养殖系统中,年恰好相反,覆膜池塘比未覆膜池塘稳定,变异系数养殖池塘覆膜的面积对不同的养殖池塘有着不同的分别低了71.%4%、41.50%、91.34%(表5)。POP:影响,较大面积的养殖池塘覆膜使覆膜养殖池塘水2005年非覆膜池塘稳定性差(CⅤ高出16.65%);质稳定性差,而较小面积的养殖池塘覆膜则提高覆2007年覆膜池塘稳定性差(CⅤ高出40.2%)(表膜养殖池塘单位的稳定性。养殖池塘覆膜使物质在养殖水体与土壤间交换除非覆膜池塘的NH3-N及覆膜池塘的PO4P的过程受限制,消除了土壤对养殖水体水质的缓冲外,其它各项水化指标变化2007年均低于2005年。作用,养殖水质的变化几乎完全由生物作用控制。覆膜池塘变异系数分别降低了:TH93.64%、而非覆膜养殖池塘则由这两种因素共同作用。另外,A78.32%、NH2-N83.05%;非覆膜池塘变异系数分别覆膜养殖池塘与非覆膜养殖池塘的生物活性也存在降低了:TH.15%、A11.56%、PO4P95%。非覆着差异4。正是这两种作用间相互的强弱关系膜池塘的NH3N变化及覆膜池塘的PO4P变化,2007导致了系统中的差异。年均高于2005年,变异系数分别高出了139.49%、总之,养殖池塘覆膜使整个养殖体系的Ar、NH3N在时空(采样点)上变化加剧,差异显著(P<2009年、2010年各点变化逐渐趋于该系统的一0.05)或差异极显著(P<0.01),而对TH、PO4P只般养殖过程的变化,即为该养殖系统的本底差异。体现在时间(年份)上差异显著(P<0.05)。覆膜的3讨论养殖池塘面积较大时,覆膜池塘除PO4-P外的田HAr、NH3-N均比非覆膜稳定性差(CV高);覆膜的2009年、2010年测定的数值为本养殖体系的本养殖池塘面积较小时,覆膜池塘除PO4P外的TH底值,养殖池塘在2005年、2006年的覆膜年份,主Ar、NH3-N均比非覆膜稳定性强(CV低)。要养殖品种是南美白对虾。为了获得较好的产品品质,在养殖期采用技术措施来控制养殖水体的总含参考文献盐量维持在4mg/L左右。当200年、2010年养殖1张做民,何志解内陆水域渔业自然资源调查手册{M.北京:品种调整为团头鲂、斑点叉尾鲴等为养殖主要品种农业出版社,1991:12-40[2]雷衍之.养殖水环境化学实验[M].北京:中国农业出版社时,覆膜结构及维持水体总含盐量的技术措施取消养殖水体中的Ca2、Mg2“向底质中迂移,使整体体13)缴建华,吴会民,谢刚,等,滨海型盐碱地封闭循环水养鱼系的TH降低。Ca2、Mg2的迁移方向和速率受覆池塘水质变化的研究[J].淡水渔业38(3):63-67.膜面积大小及区域的影响,从而体现出时空差异[4]李建国,赵冬艳,孙成渤,等.覆膜池塘循环水养殖体系水质水体中A、NH2N、PO4P指标的变化,通过变化[].天津农学院学报,200,(3):31-34与TH相关系数计算,分别为:-0.365、-0.364、