養(yǎng)水機工作時長對參池氮磷營養(yǎng)鹽及初級生產(chǎn)力的影響

李樂洲, 孫廣偉, 張東升, 王玉龍, 楊耿介, 蘆宇婷, 盧宏博, 周 瑋

養(yǎng)水機工作時長對參池氮磷營養(yǎng)鹽及初級生產(chǎn)力的影響

李樂洲1, 孫廣偉2, 張東升1, 王玉龍1, 楊耿介1, 蘆宇婷3, 盧宏博1, 周 瑋1

(1. 大連海洋大學 水產(chǎn)與生命學院, 遼寧 大連 116023; 2. 全國水產(chǎn)技術推廣總站 中國水產(chǎn)學會, 北京 100125; 3. 大連海洋大學 海洋科技與環(huán)境學院, 遼寧 大連 116023)

采集以6 h、12 h、18 h養(yǎng)水機工作時長下的刺參()養(yǎng)殖池塘水樣, 測定無機氮、磷酸鹽濃度和初級生產(chǎn)力毛、凈產(chǎn)量, 并對無機氮組成占比、氧化參數(shù)和系數(shù)(初級生產(chǎn)力毛產(chǎn)量與自養(yǎng)呼吸量之比)進行了測算, 以探究養(yǎng)水機工作時長對池塘氮、磷營養(yǎng)鹽和初級生產(chǎn)力的影響。結果顯示, 延長養(yǎng)水機工作時長一方面能夠促進高溫期后營養(yǎng)鹽的底-水遷移進而有效改善水、底質, 另一方面還促進無機氮中的有毒氨氮(NH4-N)硝化為硝酸鹽氮(NO3-N); 同時, 延長養(yǎng)水機工作時長能夠一定程度上增加池塘初級生產(chǎn)力, 但受夜晚光照和溫度限制, 養(yǎng)水機工作時長由12 h增至18 h反而會消耗生產(chǎn)力。池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中配裝養(yǎng)水機, 最佳工作時長為12 h, 在節(jié)省成本的同時利于生產(chǎn)。

養(yǎng)水機; 不同工時; 營養(yǎng)鹽; 初級生產(chǎn)力

海參養(yǎng)殖池塘中氮(N)、磷(P)營養(yǎng)鹽是池塘初級生產(chǎn)力和食物鏈的基礎, 但同時也是引起池塘富營養(yǎng)化的根源[1-3]。養(yǎng)殖戶為調水增產(chǎn)常常盲目投藥, 雖可暫時緩解問題, 但藥物殘留在池中又為生產(chǎn)和食品安全埋下了隱患。近年來隨著增氧機、耕水機在實際生產(chǎn)中的普及, 養(yǎng)殖戶可不依靠傳統(tǒng)投藥而通過輔助養(yǎng)殖設備對N、P營養(yǎng)鹽進行調控, 保障有足夠的生產(chǎn)力供刺參攝食的同時, 防治池塘水質惡化, 保障食品安全[4-6]。

養(yǎng)水機(ZL200610077526.5)是針對池塘水分層及缺氧問題研發(fā)的一種新型池塘養(yǎng)殖設備。前期研究顯示, 養(yǎng)水機每日工作12 h較未配裝養(yǎng)水機的池塘全年平均降低氨氮含量28.6%, 提高活性無機磷含量13.3%, 提高初級生產(chǎn)力24.6%, 證明養(yǎng)水機對池塘N、P營養(yǎng)鹽以及初級生產(chǎn)力有明顯的調控作用[7]。同時本團隊實時監(jiān)測池塘常規(guī)水質指標時發(fā)現(xiàn), 養(yǎng)水機工作12 h的過程中溫度、鹽度、pH、溶解氧會隨著工作時長增加而不斷變化, 且其他相關池塘養(yǎng)殖設備工作時長與水質指標也表現(xiàn)出一定相關性。李立森等[8]發(fā)現(xiàn)葉輪增氧機工作180 min后才可使池塘1.5 m深處溶氧與表層一致; 李彬等[9]研究表明, 微孔曝氣增氧機工作2 h對參池增氧緩慢, 工作8 h后可顯著增氧, 連續(xù)增氧7 d可使亞硝酸鹽氮(NO2-N)、化學需氧量(COD)分別降低0.011 mg/L、4.31 mg/L; Boyd[10]證實池塘底層溶氧含量會隨著曝氣系統(tǒng)工作時間的增加而提高直至與表層溶氧一致; Lawson等[11]報道池塘水體循環(huán)能力與增氧機工作時間正相關。綜上, 故推論養(yǎng)水機以每日不同的工時運行, 長期以往會對池中營養(yǎng)鹽及生產(chǎn)力產(chǎn)生不同影響。

本團隊依據(jù)養(yǎng)殖生產(chǎn)實際需求和養(yǎng)水機每日工作時間占比將養(yǎng)水機工時設為每日6、12、18 h三組, 各組均按設定工時運行1 a, 對周年內每組池塘中N、P營養(yǎng)鹽濃度, 無機氮組成以及初級生產(chǎn)力等相關指標按季節(jié)進行觀測, 比較分析三組實驗組結果差異, 在探究養(yǎng)水機在不同工時下對上述指標影響的同時, 為后期養(yǎng)水機在生產(chǎn)中的使用提供理論指導。

1 材料方法

1.1 實驗池塘介紹

實驗池塘取自大連青堆子養(yǎng)殖海域(39.78°N, 123.32°E)的9口池底質地、池塘規(guī)模、水深、換水管理、投苗情況相同且實驗期間均不投餌、不投藥的刺參()單養(yǎng)池塘, 每相鄰的3口池塘為一組實驗組, 各池塘實驗期間基本情況如表1所示。

表1 實驗池塘基本情況

1.2 養(yǎng)水機介紹

養(yǎng)水機及其組件模擬圖如圖1所示。養(yǎng)水機均置于各池塘排水口底部, 工作時由動力裝置將表層水從進水口吸入, 經(jīng)進水管進入凈化裝置, 后由專用噴頭在池底射出, 噴頭功率為750 W, 出水量12 m3/h。設置養(yǎng)水機每日分別于04: 00—10: 00、04: 00—16: 00、04: 00—22: 00定時啟閉工作。

圖1 養(yǎng)水機及其組件模擬圖

1.3 樣品采集及測定處理

分別將2018年3月5日、6月30日、9月30日和12月30日作為春、夏、秋、冬四季采樣時間, 并在海參高溫死亡期(8月7日)也進行了采樣。每次采樣在池塘換水前3 d進行, 采集以池塘中軸線為基準的不同養(yǎng)水機工作時長下的池塘進水口、中部、排水口的表、中、底三層混合水樣1 L(每份樣品均取3個作為重復)。水樣定量后參照GB/T 12763.4—2007[12]測定水體氮、磷濃度, 其中硝酸鹽氮(NO3-N)、亞硝酸鹽氮(NO2-N)、氨氮(NH4-N)濃度分別采用鋅-鉻還原法、重氮-偶氮法、水楊酸鈉法測定, 磷酸鹽 (PO4-P)濃度采用磷鉬藍法測定; 無機氮(DIN)濃度計算公式為:(DIN)=(NO2-N+NO3-N+NH4-N), 同時對三種形式的氮在DIN中的占比進行計算, 并引入氧化參數(shù)以說明氧化反應程度。

初級生產(chǎn)力的測定參照SL 354-2006[13]黑白瓶法。即按照表層水透明度的1、0.5、0.25、0.1倍將各池塘分為0～30 cm、30～50 cm、50～100 cm、100～ 150 cm四個水層, 分別采集各池塘4層水并注入對應水層250 mL的黑、白瓶以及初始瓶中, 記錄初始瓶中溶解氧(DO), 并將各黑、白瓶掛瓶24 h(每層均掛置3個黑、白瓶作為重復), 后用溫克勒(Winkler)法[12]測定溶解氧各瓶DO含量。各水層初級生產(chǎn)力毛產(chǎn)量(GPP) = DO白瓶– DO黑瓶,呼吸量(Ra) = DO初始– DO黑瓶, 凈產(chǎn)量(NPP) = GPP-Ra,本研究中采用池塘水柱生產(chǎn)力反映池塘日生產(chǎn)力, 即各水層GPP之和、Ra之和、NPP之和;系數(shù)為GPP與Ra的比值。

通過采用SPSS 25.0的One-way ANOVA和LSD多重比較, 分析各季節(jié)養(yǎng)水機不同工作時長對營養(yǎng)鹽濃度和日生產(chǎn)力的影響, 以<0.05為差異顯著,< 0.01為差異極顯著, 各數(shù)據(jù)條上不同的小寫字母(a, b, c)和大寫字母(X, Y)分別表示組內差異和組間差異。

2 結果

2.1 養(yǎng)水機不同工作時長下DIN、K、PO4-P的季節(jié)變化

由養(yǎng)水機相同工作時長下在不同季節(jié)的統(tǒng)計學差異可知。圖2a顯示3組實驗組DIN濃度均在秋季達到峰值且3組DIN濃度在秋季均顯著高于其他季節(jié)(<0.05); 18 h組DIN濃度在冬季顯著高于春季、夏季和高溫期(<0.05)。對于, 6 h組值在各季節(jié)均無統(tǒng)計學差異(0.05); 12 h組值在高溫期顯著低于其他季節(jié)(<0.05); 18 h組值在高溫期顯著低于其他季節(jié)(<0.05), 在夏季顯著低于春季和秋季(<0.05)且與冬季無統(tǒng)計學差異(0.05)(圖2b)。對于PO4-P, 3組實驗組PO4-P濃度均在高溫期達到峰值且6 h和12 h組高溫期濃度均顯著高于其他季節(jié)(< 0.05); 18 h組PO4-P濃度在高溫期和秋季無統(tǒng)計學差異(0.05)但均顯著高于春季、夏季和冬季(<0.05); 12 h組PO4-P濃度在秋季顯著高于春季、夏季和冬季(<0.05)(圖2c)。

由養(yǎng)水機在相同季節(jié)不同工作時長下的統(tǒng)計學差異可知。3組實驗組DIN濃度在春季、夏季、高溫期均無統(tǒng)計學差異(0.05); 6 h組DIN濃度在秋季顯著低于18 h組(<0.05); 12 h組DIN濃度在秋季與6 h組和18 h組均無統(tǒng)計學差異(0.05)。對于, 6 h組值在春季、夏季顯著低于12 h和18 h組(<0.05), 在秋季、冬季顯著低于18 h組(<0.05)而與12 h組無統(tǒng)計學差異(0.05); 12 h組值在秋季顯著低于18 h組(<0.05), 其余季節(jié)均與18 h組無顯著差異(0.05); 3組值在高溫期均無顯著差異(0.05)。對于PO4-P, 3組實驗組PO4-P濃度在各季節(jié)均無統(tǒng)計學差異(0.05)。

2.2 養(yǎng)水機不同工作時長下DIN中NO3-N、NO2-N、NH4-N占比的季節(jié)變化

3組池塘各時期的DIN組成如圖3所示。3組池塘DIN中的NO2-N在各季節(jié)占比均為最少, 6 h、12 h、18 h組NO2-N占比分別在3.69～13.08%、5.81～ 20.00%、5.66～26.04% 之間波動; 6 h組池塘DIN組成中NH4-N濃度總體上占比最高, 周年內在45.03～ 68.85%之間波動; 12 h組池塘DIN組成中NO3-N濃度占比最高, 周年內在23.96～53.34%之間波動; 18 h組池塘DIN組成中夏季和高溫期NH4-N濃度占比最高分別為44.81%、58.52%, 而在春、秋、冬三季NO3-N所占比例最高分別為39.58%、64.73%、56.39%。

圖2 各組池塘DIN濃度、氧化參數(shù)K、PO4-P濃度的季節(jié)變化

2.3 養(yǎng)水機不同工作時長下GPP、Ra、NPP、P/R系數(shù)的季節(jié)變化

由養(yǎng)水機相同工作時長下在不同季節(jié)的統(tǒng)計學差異可知。圖4a和圖4c顯示3組實驗組GPP、NPP均在高溫期達到峰值且均顯著大于其他各季節(jié)(<0.05); 3組實驗組GPP、NPP在夏季與秋季均顯著大于春季與冬季(<0.05); 3組實驗組Ra在夏季、高溫期和秋季顯著大于春季和冬季(<0.05)(圖4b); 3組實驗組在春季均顯著大于夏季、高溫期和秋季(<0.05); 12h組在冬季顯著大于夏季、高溫期和秋季(<0.05) (圖4d); 3組實驗組GPP、NPP在夏季與秋季之間, Ra、在夏季、高溫期和秋季之間, GPP、NPP、Ra、在春季與冬季之間均無統(tǒng)計學差異(0.05)。

圖3 各組池塘DIN中NO3-N、NO2-N、NH4-N占比的季節(jié)變化

圖4 各組池塘GPP、Ra、NPP、P/R的季節(jié)變化

由養(yǎng)水機在相同季節(jié)不同工作時長下的統(tǒng)計學差異可知。3組實驗組GPP、NPP在春季、夏季、秋季均無統(tǒng)計學差異(0.05); 6 h組GPP、NPP在高溫期時均顯著小于12 h和18 h組(<0.05); 12 h和18 h組GPP、NPP在高溫期時無統(tǒng)計學差異(0.05); 3組實驗組Ra在各季均無統(tǒng)計學差異(0.05); 3組實驗組在春季、夏季、高溫期和秋季均無統(tǒng)計學差異(0.05); 12 h組在冬季顯著大于6 h、18 h組(<0.05)。

3 討論

3.1 養(yǎng)水機不同工作時長對氮、磷營養(yǎng)鹽的影響

本實驗中各組池塘DIN、PO4-P均以高溫期為界呈春夏低、秋冬高的季節(jié)特征, 雖與楊曉龍等[14]調查發(fā)現(xiàn)青堆子養(yǎng)殖海域營養(yǎng)鹽呈夏秋低、春冬高的季節(jié)特征不一致, 但比較各季節(jié)數(shù)據(jù)也較為接近。這種季節(jié)特征差異的形成原因主要受2018年大連罕見連續(xù)高溫天氣影響, 藻類固氮作用、生物殘體分解礦化作用增強所致[15-16]。另外, NH4-N、NO2-N、NO3-N濃度隨著池塘氧化還原條件的變化在不斷發(fā)生著循環(huán)轉化, 相關研究普遍表明[2, 17-19], DIN中NH4-N和NO3-N占絕大多數(shù)比例, 而NO2-N作為硝化過程的中間產(chǎn)物, 性質極不穩(wěn)定占比較少, 與本實驗圖3的結果規(guī)律一致。

根據(jù)本實驗圖2結果, 3組池塘的DIN在秋季和冬季存在顯著差異且PO4-P在各季均無顯著差異, 表明養(yǎng)水機工作時長僅在秋、冬兩季對DIN濃度有影響。分析其原因在于高溫期后各池底積累了較多的生物殘體, 雷衍之[20]曾證實底層攪動以及垂直對流能夠促進水生生物殘體中的營養(yǎng)鹽由池底向水體遷移, 養(yǎng)水機工作正具備以上兩種水流作用, 養(yǎng)水機工作時間的延長便提高了高溫期后底-水營養(yǎng)鹽的遷移作用, 故表現(xiàn)出秋、冬兩季18 h組DIN濃度顯著高于6 h組的結果。同時, 分析3組池塘的PO4-P在秋、冬未表現(xiàn)出顯著差異的原因在于天然水體中PO4-P自身濃度較少且較易被水生植物利用[1-2, 20]。本實驗結果中DIN、PO4-P濃度均符合二類海水水質標準(GB 3097—1997)[21]要求適用于海水池塘養(yǎng)殖, 因此, 延長養(yǎng)水機工時促進池底營養(yǎng)鹽向水體遷移不但不會造成水體富營養(yǎng)化, 還減輕了池底環(huán)境壓力。

另外由圖2(b)可知, 12 h組除高溫期和秋季外、18 h組除高溫期外的其他季節(jié)氧化參數(shù)均顯著大于6 h組。值反映了各組池塘水體的氧化反應程度, 該值越高說明池塘水體中N的硝化作用越強, 即NH4-N有向NO3-N轉化的趨勢[20], 這與圖3 中6 h組DIN以NH4-N為主, 而12 h、18 h組DIN以NO3-N為主的結果一致。分析產(chǎn)生上述差異原因在于池塘氧化環(huán)境與池塘水體溶解氧含量及水體交換能力呈正相關關系, 而養(yǎng)水機工作時長從6 h組提升至12 h、18 h持續(xù)表底水交換增多的同時必然會提高池塘溶氧含量, 且孫廣偉等[22]在的前期研究中也指出6 h、12 h、18 h組池塘年平均溶解氧含量分別為8.13 mg/L、7.78 mg/L、6.64 mg/L。12 h、18 h組池塘較6 h組池塘擁有較好的氧化環(huán)境, 可避免有毒氨氮、硫化物等物質的滋生, 對于海水池塘養(yǎng)殖是極有利的。

綜上, 養(yǎng)殖過程中養(yǎng)水機工作時長由6 h增至12 h、18 h, 一方面可顯著通過促進高溫期后底-水營養(yǎng)鹽遷移提高營養(yǎng)鹽濃度, 另一方面可通過促進池塘良好氧化環(huán)境的形成提高氮硝化。在此基礎上, 比較12 h組和18 h組對于營養(yǎng)鹽的調控效果, 18 h組冬季的DIN、秋季的值要顯著大于12 h組, 因此對于營養(yǎng)鹽的調控效果養(yǎng)水機工作時長排序為18 h≥12 h>6 h。

3.2 養(yǎng)水機不同工作時長對池塘水體初級生產(chǎn)力的影響

池塘初級生產(chǎn)力反映了池塘水體生物生產(chǎn)力和漁業(yè)生產(chǎn)力, 來源包括納潮換水所帶入的外源部分和池中自主產(chǎn)生的內源部分[23]。由于各實驗組納潮來源于同一潮溝且換水時間、換水量均一致, 因此, 科學合理的提高池塘內源初級生產(chǎn)力利于增產(chǎn)增收。

自養(yǎng)生物依靠無機營養(yǎng)生活和繁殖, 而本研究中3組池塘內無機營養(yǎng)鹽基本無顯著差異(圖2), 故各實驗組池塘自養(yǎng)生物的生物量全年均較為接近, Ra全年均無顯著差異, 該結果與本實驗結果圖4(b)相吻合。盡管自養(yǎng)生物的生物量是決定初級產(chǎn)量的主要因素, 但相關研究也指出光照、水溫、水體流動性也會影響自養(yǎng)生物固定能量或有機合成的能力進而影響初級產(chǎn)量[24-26]。

首先, 由于各實驗組池塘相鄰且處于同一養(yǎng)殖海域, 光照(除高溫期外)、水溫均一致, 而12 h、18 h組的養(yǎng)水機的每日運行時間較長, 池塘水體流動性優(yōu)于6 h組, 盡管圖4中3組池塘GPP、NPP除高溫期外無顯著差異(>0.05), 但6 h組池塘水體流動性偏差引起了GPP、NPP全年處于最低的結果。其次, 高溫期時大型藻類滋生阻礙光線照入, 浮游藻類生長困難, 據(jù)林青等[27]報道養(yǎng)水機運行可顯著提高水體透明度, 延長養(yǎng)水機每日工作時長能夠增強浮游藻類的光合強度, 故表現(xiàn)出12 h、18 h組的 GPP、NPP在高溫期顯著高于6 h組的結果。另外, 有研究表明底泥再懸浮也會提高初級生產(chǎn)力[28], 作者也在前期發(fā)表論文中論述了養(yǎng)水機擾動底泥形成再懸浮的能力[29], 延長養(yǎng)水機工作時長會增強底泥擾動強度, 進而促進池底有機質礦化加速養(yǎng)分循環(huán)提高生產(chǎn)力, 這也是12 h、18 h組GPP、NPP全年稍高的原因之一。最后, 盡管12 h組GPP、NPP全年與18 h組無顯著差異, 但12 h組GPP、NPP在各季節(jié)均稍大于18 h組, 分析其原因在于18 h池塘的養(yǎng)水機較12 h池塘的養(yǎng)水機多工作的6 h為夜間(16: 00—22: 00),此時已無陽光射入水體, 養(yǎng)水機運行無法加快自養(yǎng)生物產(chǎn)出反而加速生產(chǎn)量的消耗, 但這種消耗也是極低的, 因此呈現(xiàn)18 h組池塘的GPP、NPP略低于12 h組池塘的結果。

研究表明池塘NPP/GPP周年均值約在50%左右[23], 而3組池塘NPP/GPP周年均值均在60%以上(6 h、12 h、18 h組池塘NPP/GPP周年均值分別為61.34%、66.10%、66.57%), 分析原因在于, 養(yǎng)水機運行遏制了大型藻類的增長、增強了水體流動性進而保障了水體光照充足。系數(shù)通常用來反映初級生產(chǎn)力利用率, 本實驗3組池塘與傳統(tǒng)刺參養(yǎng)殖池塘一致,系數(shù)均大于1, 即初級生產(chǎn)量利用率較低, 池內存有較多的殘餌、殘體、糞便等[23, 26]。系數(shù)較高造成的刺參死亡災害雖暫未見報道, 但長期積累必然會對水質產(chǎn)生危害。因此, 作者認為養(yǎng)殖期間配備養(yǎng)水機不斷增加初級產(chǎn)量保證刺參攝食的同時, 可改傳統(tǒng)刺參單養(yǎng)模式為參蝦、參貝混養(yǎng)模式, 以保證初級產(chǎn)量充分利用并為養(yǎng)殖戶增產(chǎn), 還可適當增加換水頻率強制排除初級生產(chǎn)力冗余。

綜上, 養(yǎng)殖過程中養(yǎng)水機工作時長由6 h增至12 h、18 h, 一方面可以提高池塘內源性初級生產(chǎn)力, 另一方面還可改善池塘初級生產(chǎn)力結構, 對于初級生產(chǎn)力的調控效果養(yǎng)水機工作時長排序為12 h>18 h>6 h。

4 總結

海參池塘養(yǎng)殖過程中輔助配備養(yǎng)水機設備可有效調控營養(yǎng)鹽及初級生產(chǎn)力, 且養(yǎng)水機的工作時長能夠顯著影響調控效果。3組工作時長中6 h組的各項指標調控效果最差, 而18 h組對于營養(yǎng)鹽的調控效果略微優(yōu)于12 h組, 12 h組對于初級生產(chǎn)力的調控效果最優(yōu), 同時考慮到成本及設備使用壽命問題, 養(yǎng)殖過程中養(yǎng)水機工作時長以12 h最佳、18 h次之、6 h最差。

[1] 王彥波, 岳斌, 許梓榮. 池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)氮、磷收支研究進展[J]. 飼料工業(yè), 2005, 26(18): 49-51.

WANG Yanbo, YUE Bin, XU Zirong. Research prog-ress on nitrogen and phosphorus budget of pond aquaculture system[J]. Feed Industry, 2005, 26(18): 49-51.

[2] 張麗霞, 蔡勛, 劉雙鳳, 等. 刺參養(yǎng)殖池塘營養(yǎng)鹽周年變化的初步研究[J]. 水生態(tài)學雜志, 2013, 34(1): 37-43.

ZHANG Lixia, CAI Xun, LIU Shuangfeng, et al. Preliminary study on the annual variation of nutrients inaquaculture pond[J]. Journal of Hydroecology, 2013, 34(1): 37-43.

[3] 趙亮, 魏皓, 馮士筰. 渤海氮磷營養(yǎng)鹽的循環(huán)和收支[J].環(huán)境科學, 2002, 23(1): 78-81.

ZHAO Liang, WEI Hao, FENG Shizuo. Annual cycle and budgets of nutrients in the Bohai Sea[J]. Environmental Science, 2002, 23(1): 78-81.

[4] 顧海濤, 劉興國, 何雅萍, 等. 微孔曝氣式增氧機的性能及應用效果[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化, 2017, 44(3): 25-28.

GU Haitao, LIU Xingguo, HE Yaping et al. Performance and application effects of microporous aerators[J]. Fishery Modernization, 2017, 44(3): 25-28.

[5] 顧海濤, 何康寧, 何雅萍. 耕水機的性能及應用效果研究[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化, 2010, 37(4): 40-44.

GU Haitao, HE Kangning, HE Yaping. Research on function and application of biofan[J]. Fishery Moderni-zation, 2010, 37(4): 40-44.

[6] 李榮福, 楊顯祥, 孫龍生, 等. 耕水機在羅氏沼蝦池塘養(yǎng)殖中的使用效果[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化, 2012, 39(5): 32-37.

LI Rongfu, YANG Xianxiang, SUN Shenglong, et al. The applicating effect of biofan to cultivate[J]. Fishery Modernization, 2012, 39(5): 32-37.

[7] 劉丹. 三種水質控制技術下參池底質變化及參礁表面生態(tài)學特征初步研究[D]. 大連: 大連海洋大學, 2018.

LIU Dan. Preliminary study of ecological characteristics on three kinds of water quality control technology changes in the bottom of the pool and the surface of the reef[D]. Dalian: Dalian Ocean University, 2018.

[8] 李立森, 周亞, 楊淞, 等. 池塘中葉輪式增氧機增氧效果的研究[J]. 云南農業(yè)大學學報(自然科學), 2014, 29(3): 415-419.

LI Lisen, ZHOU Ya, YANG Song, et al. Study on the aerobic performance of impeller aerator in pond[J]. Journal of Yunnan Agricultural University (Natural Science), 2014, 29(3): 415-419.

[9] 李彬, 王印庚, 廖梅杰, 等. 底部微孔增氧管布設距離和增氧時間對刺參養(yǎng)殖池塘溶氧的影響[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化, 2017, 44(6): 13-18.

LI Bin, WANG Yingeng, LIAO Meijie, et al. The influence of spacing and aerobic time on the dissolved oxygen levels by micropore tube aerator on the bottom ofponds[J]. Fishery Modernization, 2017, 44(6): 13-18.

[10] BOYD C E. Water quality in ponds for aquaculture[M]. Auburn: Auburn University Press, 1990.

[11] LAWSON T B. Fundamentals of aquacultural Engineering[M]. New York: Chapman and Hall, 1995.

[12] 中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局, 中國國家標準化管理委員會. 海洋調查規(guī)范第4部分: 海水化學要素調查GB/T12763.4-2007[S]. 北京: 中國標準出版社, 2007.

General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China, Standardization Administration of the People’s Republic of China. Specifications for oceanographic survey Part 4: Sur-vey of chemical parameters in sea water GB/T12763.4- 2007[S]. Beijing: Standards Press of China, 2007.

[13] 中華人民共和國水利部. 水質初級生產(chǎn)力測定——“黑白瓶”測定法SL 354-2006[S]. 北京: 中國水利水電出版社, 2007.

Ministry of Water Resources of the People’s Republic of China. Water quality determination of primary productivity—“black and white bottle” dissolved oxygen method SL 354-2006[S]. Beijing: China Water & Power Press, 2007.

[14] 楊曉龍, 齊愛民, 王麗麗, 等. 青堆子灣池塘養(yǎng)殖區(qū)及鄰近海域無機營養(yǎng)鹽時空變化與富營養(yǎng)化風險[J]. 安徽農業(yè)科學, 2016, 44(25): 83-86.

YANG Xiaolong, QI Aimin, WANG Lili, et al. T Temporal and spatial variation of the inorganic nutrients and the risk assessment of eutrophication in pond aquaculture area and its adjacent sea area of Qing Dui Zi bay[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2016, 44(25): 83-86.

[15] 周成, 楊國錄, 陸晶, 等. 河湖底泥污染物釋放影響因素及底泥處理的研究進展[J]. 環(huán)境工程, 2016, 34(5): 113-117, 94.

ZHOU Cheng, YANG Guolu, LU Jing, et al. Research progress about sediment disposal and factors influencing release of sediment pollutants in rivers and lakes[J]. Environmental Engineering, 2016, 34(5): 113-117, 94.

[16] Miyajima T. Abiotic versus biotic immobilization of inorganic nitrogen in sediment as a potential pathway of nitrogen sequestration from coastal marine ecosystems[J]. Geochemical Journal, 2015, 49(5): 453-468.

[17] Kubilay N, Yemenicioglu S, Saydam A C. Airborne material collections and their chemical composition over the Black Sea[J]. Marine Pollution Bulletin, 1995, 30(7): 475-483.

[18] 史華明, 王麗莎, 石曉勇. 北黃海溶解無機氮組成、分布及季節(jié)變化特征[J]. 中國海洋大學學報(自然科學版), 2009, 39(S1): 207-211.

SHI Huaming, WANG Lisha, SHI Xiaoyong. The seasonal composition and distribution characteristics of dissolved inorganic nitrogen of North Yellow Sea[J]. Periodical of Ocean University of China, 2009, 39(S1): 207-211.

[19] XU J, YIN K, LIU H, et al. A comparison of eutrophication impacts in two harbours in Hong Kong with different hydrodynamics[J]. Journal of Marine Systems, 2010, 83(3/4): 276-286.

[20] 雷衍之. 養(yǎng)殖水環(huán)境化學[M]. 北京: 中國農業(yè)出版社, 2004.

LEI Yanzhi. Aquaculture water environmental chemistry[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2004.

[21] 中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部, 海水水質標準GB 3097-1997[S]. 北京: 中國標準出版社, 1997.

Ministry of Ecology and Environment of the People’s Republic of China. Sea water quality standard GB 3097- 1997[S]. Beijing: Standards Press of China, 1997.

[22] 孫廣偉, 張東升, 王祖峰, 等. 養(yǎng)水機三種配置方式對仿刺參池塘部分水質指標時空變化的影響[J]. 科學養(yǎng)魚, 2020(4): 73-75.

SUN Guangwei, ZHANG Dongsheng, WANG Zufeng, et al. Effects of three configurations of water culture machines on the temporal and spatial changes of some water quality indicators in sea cucumber ponds[J]. Scientific Fish Farming, 2020(4): 73-75.

[23] 姜森顥, 周一兵, 唐伯平等. 刺參養(yǎng)殖池塘初級生產(chǎn)力及其粒級結構周年變化[J]. 生態(tài)學報, 2014, 34(7): 1698-1706.

JIANG Senhao, ZHOU Yibing, TANG Boping et al. Annual variations of the primary productivity and its size-fractioned structure in culture ponds ofSelenka[J]. Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(7): 1698-1706.

[24] BROWN J M A. Light and photosynthesis in aquatic ecosystems[J]. 1984, 20(3): 362-364.

[25] 劉乃壯. 水體初級生產(chǎn)力與影響因子[J]. 水產(chǎn)養(yǎng)殖, 1992(4): 22-25.

LIU Naizhuang. Primary productivity and influencing factors of water bodies[J]. Aquaculture, 1992(4): 22-25.

[26] 趙文, 董雙林, 李德尚, 等. 鹽堿池塘浮游植物初級生產(chǎn)力的研究[J]. 水生生物學報, 2003, 27(1): 47-54.

ZHAO Wen, DONG Shuanglin, LI Deshang, et al. The Pri-mary productivity of phytoplankton in saline-alkaline ponds[J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2003, 27(1): 47-54.

[27] 林青, 張東升, 魏亞南, 等. 3種水質調控方式對刺參池塘浮游植物種群結構的影響[J]. 大連海洋大學學報, 2019, 34(4): 566-572.

LIN Qing, ZHANG Dongsheng, WEI Yanan, et al. Effects of three water quality regulation methods on phy-toplankton population structure in a sea cucumber culture pond[J]. Journal of Dalian Ocean University, 2019, 34(4): 566-572.

[28] 黃宇波, 羅浩, 陳雋, 等. 底泥再懸浮對東湖水體初級生產(chǎn)力的影響[J]. 水生生物學報, 2016, 40(3): 574-579.

HUANG Yubo, LUO Hao, CHEN Jun, et al. Effects of re-suspended sediment on the primary productivity in the DongHu Lake[J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2016, 40(3): 574-579.

[29] 李樂洲, 王祖峰, 張東升, 等. 不同管理方式對參池顆粒物質沉降作用及沉積物的影響[J]. 漁業(yè)科學進展, 2021, 42(4): 29-38.

LI Lezhou, WANG Zufeng, ZHANG Dongsheng, et al. Influence of different management methods on the sedimentation of particulate matter and sediment in sea cucumber ponds[J]. Progress in Fishery Sciences, 2021, 42(4): 29-38.

Influence of operating time of the water quality regulator on nitrogen and phosphorus content as well as primary productivity of the sea cucumber-reared ponds

LI Le-zhou1, SUN Guang-wei2, ZHANG Dong-sheng1, WANG Yu-long1, YANG Geng-jie1, LU Yu-ting3, LU Hong-bo1, ZHOU Wei1

(1. School of Fisheries and Life Sciences, Dalian Ocean University, Dalian 116023, China; 2. National FisheriesTechnology Promotion Station, Chinese Fisheries Society, Beijing 100125, China; 3. College of Ocean Technology and Environment, Dalian Ocean University, Dalian 116023, China)

This research was conducted with an objective to study the influence of operating hours of water quality regulators on the characteristics of sea cucumber () reared pond water. Samples were collected periodically during the operating time of 6 h, 12 h, and 18 h to measure the oxidation parameters as well as the inorganic nitrogen and phosphorus content of cultured water. In addition, the/coefficient(the ratio of gross primary productivity to autotrophic respiration) along with gross and net yields was calculated to analyze the primary productivity of the pond. The results exhibit that prolonging the working time of the water quality regulator can promote the bottom-water migration of nutrients after the high temperature period and effectively improve the water and bottom quality of the pond water. In addition, it can effectively promote the nitrification of the toxic NH4-N in dissolved inorganic nitrogen to NO3-N at the same time. Extending the working time of the water farm can increase the primary productivity of the pond to a certain extent; however, due to a few limitations such as night light and temperature, increasing the working time of the water quality regulator from 12 h to 18 h will consume productivity. In order to achieve productive and profitable pond management, aquaculture equipped with a water quality regulator working optimally for a 12 h period is recommended.

water quality regulator; different working hours; nutrient salt; primary productivity

Mar. 20, 2021

S967.4

A

1000-3096(2022)02-0105-08

10.11759/hykx20210320001

2021-03-20;

2021-05-23

遼寧省科學計劃項目(2018104009); 遼寧省“興遼英才”項目(XLYC1808029); 大連市2020年度科技特派團項目; 大連市重點領域創(chuàng)新團隊支持計劃項目(2019RT11); 大連市第二批領軍人才項目

[Liaoning Province Science Plan Project, No.2018104009; Liaoning Province “Xing Liao Talents” Project, No.XLYC1808029; Dalian City 2020 Science and Technology Mission Project; Dalian City Key Field Innovation Team Support Program Project, No. 2019RT11; Dalian City Second Approval of Leading Talent Project]

李樂洲(1997—), 男, 山東省安丘人, 在讀研究生, 主要研究方向為智慧漁業(yè), E-mail: 2460287924@qq.com; 周瑋(1963—),通信作者, 男, 遼寧省大連人, 教授, 主要研究方向為智慧漁業(yè), E-mail: zhouwei@ dlou.edu.cn

(本文編輯: 趙衛(wèi)紅)