池塘工程化循环水养殖中集排污系统效果研究

翟旭亮 薛 洋 李 虹 张润田 刘 丹 郑永华 朱成科

(1.重庆市水产技术推广总站，重庆 401121；2.西南大学，重庆 400715)

池塘工程化循环水养殖技术自2015 年引入重庆市以来，截至2019 年，全市共建成池塘内循环微流水养殖槽359 条，建设面积43 000 余米2，覆盖池塘面积4 600余亩。池塘工程化循环水养殖模式借鉴了工厂化循环水养殖理念，将传统池塘的“开放式散养”变为“集约化圈养”，使“静水”池塘实现了“流水”养鱼，即在流水养鱼槽中高密度“圈养”吃食性鱼，并收集鱼的排泄物，净化池塘水质，是对传统池塘养殖的革命性改变。然而，对该模式下的水质变化情况和集中吸污系统效果的认识仍不够清楚，试验拟开展池塘工程化循环水养殖系统中水质变化规律以及集排污系统吸污效果的监测，从而对池塘工程化循环水养殖系统水质的净化效果进行评价。

一、试验地点

本试验选择在国家大宗淡水鱼产业技术体系重庆综合试验站潼南示范区塘坝镇生态渔业健康养殖示范基地进行，该基地目前已建成6条集成式养殖槽，安装4台罗茨鼓风机，各养殖槽均配套物联网水质监控设备，运用了“鱼菜共生”“流水槽高密度养殖系统”等先进养殖技术。池塘的总面积为40 亩，每个流水槽长22 米、宽5 米，养殖区面积为1 亩，占总面积的2.5%，平均水位2 米左右。该示范基地交通方便，水源充足，有着独立进排水系统，渔业设施设备齐全，每个养殖槽投放不同密度的草鱼。该池塘工程化循环水养殖系统由养殖区、集排污区和净化区3个部分构成。养殖区主要从事养殖生产，集排污区通过对养殖区鱼类代谢产生的废物和残饵以及底泥的抽取进而起到改良水质的效果，净化区中套养了密度均为100 尾/亩的鲢、鳙等滤食性鱼类，投放规格为300～750克/尾，鳙鱼稍大，并采用生物鱼菜共生技术在净化区种植了151.2 米2空心菜、115 米2水稻、63.3米2水生花卉，从而起到对池塘水质的原位调控效果，生物浮床设置面积占池塘总面积的1.24%。养殖区末端一般每天吸污1次。

二、采样方法

1.采样时间和采样点设置

本试验在夏季高温水产养殖的重要季节进行 ， 分 别 在 2019 年 8 月 8 日 、 8 月 22 日 、 9 月8日、9月22日、10月6日、10月21日进行6次采样。设置6 个采样点，分别为采样点1、2、3、4、5、6，采样点1在养殖区流水槽中间，采样点2在养殖区尾部的集排污区，采样点3至采样点6为净化区，3、4、5、6 采样点检测指标平均值为净化区采样点均值，其中采样点3 距集排污区25 米、采样点4 在净化区弯道处、采样点5 距采样点4 弯道处50 米、采样点6 在养殖区前端，如图1 所示。采样时间为10:00－11:00，在各个采样点的断面距水面50 厘米处分别进行3 次采集，采样完毕后将水样通过1∶3 浓硫酸稀释溶液固定，并迅速放入便携式冷藏箱中，采样完成后立即进行检测。

图1 池塘工程化循环水系统

2.样品处理

样品采集完成后带回实验室迅速进行水质检测，水质指标包括水温、溶氧、总氮、总磷、生化需氧量。其中水温(表层水温)和pH 使用温度计和pH 计进行现场测定记录，透明度利用黑白塞氏盘现场测量，其他水质指标参照中华人民共和国生态环境部发布的水环境保护标准在实验室进行测定。

3.数据分析

(1)通过单因素方差分析及多重比较。通过软件SPSS22.0，运用单因素方差分析和最小显著性差异法(LSD)比较同次采样各采样点水质指标含量的差异性。

(2)数据评价。通过同次采样池塘工程化循环水养殖系统中净化区和采样点2的水质差异来评价池塘工程化循环水系统的净化效果；各水质指标的去除率公式：Re＝(Co－Ck)/Co×100%。

其中：Re，净化区中污物去除效率；Co，采样点2处水质指标浓度；Ck，净化区采样点平均值的水质指标浓度。

三、结果与分析

1.池塘非营养盐类水质指标监测情况

如表1所示，池塘工程化循环水养殖系统非营养盐水质指标监测情况显示8月8日－10月21日水温呈下降趋势，这主要是由随着气温降低导致池塘水温降低引起的，说明气温对水温的影响十分明显；各监测时间池塘中pH 呈先下降、后上升趋势，8 月 8 日和 10 月 21 日 pH 较高；各监测时间池塘中溶氧含量无明显变化且均具有显著性差异(P＜0.05)，这主要是人工底部增氧造成池塘不同区域溶氧含量存在差异；各监测时间池塘中透明度在19.7～35.3 厘米，随着季节的变化，气温逐渐降低，池塘中的浮游生物量降低造成池塘中透明度变大。

表1 池塘工程化循环水养殖系统非营养盐类水质监测

2.池塘工程化循环水养殖系统各营养盐类水质指标去除效果

如表2所示，通过净化区均值与采样点2的水质比较分析，可以得出池塘循环水养殖系统具有一定的净水效果。总磷、总氮、高锰酸盐指数的平均去除率分别为5.75%、17.55%、5.47%，池塘循环水养殖系统中各水质指标均具有去除效果。

总体来看，在8、9 月养殖系统对水体营养盐的去除效果较好，主要是由于8、9 月温度较高，适合浮游植物和微生物大量繁殖，浮床植物长势较好，对水体中营养盐的吸收效果更强。

表2 各营养盐类水质指标不同时间污物去除效率

(1)池塘工程化循环水系统对总磷的净化效果分析。如表2所示，池塘工程化循环水养殖系统利用水体循环，通过在养殖区域末端的物理集污系统吸污和净化区浮游植物对总磷的吸收作用，在各采样时间均具有一定的净化效果，但效果不够明显。9月22日去除效率最高为9.56%，10月21日去除效率最低为3.16%，平均去除率为5.75%。这可能是由于季节变化水温降低所造成，8 月和9 月初水温相对较高，光照充足，使浮游植物和微生物大量繁殖，加上净化区鲢鳙滤食性鱼类处于生长期，通过浮游植物、微生物和滤食性鱼类的作用，8 月和9 月池塘水体中总磷去除率整体高于10 月。10 月气温急剧下降并且光照不足，浮游植物和微生物生长繁殖受到抑制，导致总磷净化效率降低。这也说明气温在一定范围内，系统对总磷的去除率随着温度的升高而增大。

(2)池塘工程化循环水系统对总氮的净化效果分析。通过表2分析，得到池塘工程化循环水养殖系统对总氮具有净化效果。总氮的去除效果表现为：10 月 21 日去除效率最高为 26.67%，10 月 6 日最低为8.73%，平均去除率为17.55%。总体来看，在排除系统误差的情况下，养殖系统对总氮的去除效率基本一致，说明系统对总氮和总磷的去除效果不具有协同作用。

(3)池塘工程化循环水系统对高锰酸盐指数的净化效果分析。高锰酸盐指数去除效果表现为：8月22日去除效率最高为8.99%，8月8日去除效率最低为3.32%。本次试验各次采样池塘工程化循环水系统对高锰酸盐指数均具有净化效果，推测其净化效果与水温和净化区的微生物有关。

四、结论

本次试验通过净化区采样点均值与采样点2的水质比较分析，可以得出池塘循环水养殖系统具有一定净化效果，但效率还比较低。总磷、总氮、生化需氧量的平均去除率分别为5.75%、17.55%、5.47%。净化效率不高的原因：一是流水槽养殖区面积占总面积过高，一般推荐流水槽养殖面积占总面积的比例控制在1.5%左右，而试验基地流水槽面积达到2.5%，这极大地增加了净化区水质净化负载；二是种植水生植物对水质净化效果不佳，植物种植面积仅占总面积的1%，远低于推荐种植面积比例10%，造成植物消纳氮磷效果不明显；三是净化区养殖的滤食性鱼类种类和套养比例不当，白鲢放养密度较少，鳙鱼相对较多，生物净化效果不明显：四是循环水流速过快、物理吸污频次较低等因素也间接导致池塘循环水养殖系统对水质的净化效果不理想。

水质监测显示7、8 月水温较高，投饲量大导致池塘中各项水质指标含量较高。9月8日和10月21 日示范点进行了换水，造成各项水质指标含量较其他采样时间低。各次采样中采样点均值的水质指标均低于采样点2，通过净化区中水面浮床植物的净化和滤食性鱼类的滤食作用，各水质指标含量均有所下降。整体来看，池塘工程化循环水养殖系统各项净水处理措施均具有一定的净化效果，这得益于系统本身具有集中收集排污的良好作用，及净化区水生植物和鲢鳙鱼类的净化作用。