论文：海参养殖池塘溶解氧含量的周年变化

海参养殖池塘溶解氧含量的周年变化

娄斯艺1，桑田成1，刘丹1，毕丽仙1，廖德杰1，周玮1,2,3

（1.大连海洋大学，辽宁 大连 116023 2.大连市水产产业技术创新联合会，辽宁 大连 116023；3.大连海洋大学科技园有限公司，辽宁 大连 110623）

2015年5月-2016年4月，每月中旬纳潮前一天，现场观测辽宁旅顺口区江西镇大口井村面积3.33ha泥沙底海参Apostichopus japonicas池塘进、出水口表、底层溶解氧含量，并在夏（8月）、秋（11月）、冬（2月）和春季（4月）测定该池溶解氧含量的日昼夜垂直变。结果表明：冬季海参池塘溶解氧最高＞20mg/L，夏季最低至4.8mg/L；春、夏、秋表底层溶解氧含量不同，底层小于表层；表层高于底层，差值在1.5～4.0mg/L之间，夏季（8月）差值最大，达4.0mg/L。夏季池塘溶解氧含量昼夜及垂直变化幅度较大；冬季水层间溶解氧含量无昼夜变化。

海参；养殖池塘；溶解氧；周年变化

海参是我国北方海水养殖的重要经济种类，2015年产量达2.01×105t，产值近300亿元[1]。但随着海参产业规模的扩大，制约该产业健康稳定发展的问题层出不穷，池塘养殖水质恶化为主要问题[2-5]。

水体中溶解氧含量是养殖水质的核心指标[6]，维持在4mg/L以上，海参抗逆性强，生长旺盛。养殖水体溶解氧出现跃层时最易导致底部缺氧。而池塘底部是海参的生长环境，厌氧环境时会加速底质中亚硝酸盐、硫化氢等有害物质释放，导致海参的代谢水平下降，循环、神经等系统功能受阻，抗病能力极弱[7]。黄华伟等[8]发现，溶解氧量过低是海参腐皮综合征发生早期的重要水质特征。池塘出现氧跃层时，底层低氧区（2.3 mg/L）的海参出现发病迹象。水生生物对溶解氧含量的微观变化要逐渐适应，微观变化差值过大会影响生物生长发育。刘子栋等[10]监测发现，夏季凌晨4:00-6:00时溶解氧含量降至当日最低值2.0mg/L，草鱼Ctenopharyngodon idellus、黄颡鱼Pelteobagrus fulvidraco易浮头。于金海等[11]研究发现，夏季黄海北部地区海参发病高峰期氧跃层明显，池塘表、底层溶解氧量日变化差值最高可达3.5mg/L，海参抵抗力下降。因此，掌握溶解氧量的微观变化，可及时监控池塘环境变化，做好应对措施。目前有关海参养殖池塘溶解氧含量周年的微观变化罕见报道。

本实验连续观测了辽宁大连旅顺沿岸海参养殖池塘溶解氧含量的垂直分层，采用剖面分析法研究了海参池塘溶解氧含量的周年变化特征，为充实海参养殖基础研究、科学管理养殖池塘水质、提高海参养殖技术水平提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

实验池塘位于旅顺口区江西镇大口井村海岸，面积3.33ha，南北走向，泥沙底，方砖垒礁，水深160～180cm，水源为渤海天然海水，依潮汐换水，不投喂。

溶解氧含量用YSI ProPlus型手持式野外/实验室两用测氧仪测定。

1.2 方法

2015年5月29日-2016年4月18日，每月中旬纳潮前一天下午13:00，现场观测进、出水口表层至底层（春秋冬季0～160cm，表层0～10cm底层150～160cm；夏季 0～180cm，表层 0～10cm，底层170～180cm）的溶解氧含量，相同水层重复3次，计算平均值。冬季结冰期在观测点破冰观测。

夏（2015年 8月 25日）、秋（11月 22日）、冬（2016年2月19日）和春季（2016年4月17日）的12:00至次日12:00，在池塘最深点由表层至底层，每隔20cm采样一次，每隔3h测定一次，连续测定水中溶解氧含量。每个观测点重复3次，计算平均值。冬季结冰期需在观测位置破冰观测。

1.3 数据处理

用Excel 2007软件对数据进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 海参养殖池塘表、底层溶解氧含量的周年变化

如图1所示，从春季5月（表层10.8mg/L、底层8.2mg/L）起，养殖池塘水中的溶解氧含量逐渐降低，夏季（8月）降至最低；进入秋季9月（表层8.9mg/L、底层5.2mg/L），水中的溶解氧含量逐渐升高，11月（表层10mg/L、底层8.6mg/L）至冬季溶解氧含量又达到饱和状态；3月（表层12.8mg/L、底层10.4mg/L）溶解氧含量开始下降。

冬季（12月、1月和2月），海参养殖池塘表、底层水中溶解氧含量达全年最高值，基本处于过饱和状态（＞20mg/L）。在一年中，冬季（1月、2月和12月）海参养殖池塘表、底层海水溶解氧含量基本一致（图1），而其他季节均存在差异，即表层高于底层，差值在1.5～4.0mg/L之间，其中夏季（8月）差值最大，达 4.0 mg/L（图 1）。

图1 海参养殖池塘表、底层溶解氧含量的周年变化Fig.1 The annual changes in dissolved oxygen level in upper layer and at bottom in the sea cucumber Apostichopus japonicus pond

2.2 海参养殖池塘溶解氧含量四季昼夜垂直分布

2.2.1 夏季海参养殖池塘溶解氧含量的昼夜垂直分布

由图2可知，夏季池塘中上层溶解氧含量随时间变化在6.9～8.0 mg/L之间；夏季，一昼夜内，随着水深的增加各水层溶解氧含量逐步降低，表层溶氧显著高于底层，底层溶氧大部分时间处于6.0mg/L以下，其中8月12日6：00时底层溶解氧达到了一昼夜内的最低值4.5mg/L。

2.2.2 秋季海参养殖池塘溶氧含量的昼夜垂直分布

由图3可知，秋季池塘中上层溶解氧含量随时间变化在6.6～10.3mg/L之间；在秋季，海参养殖池塘溶氧含量均高于6.5mg/L，但随水深的加深而逐渐降低（个别水层保持一致），底层溶解氧最低，在次日0:00达到当日最低6.5mg/L。

2.2.3 冬季海参养殖池塘溶解氧含量的昼夜垂直分布

图2 夏季海参养殖池塘溶解氧含量的昼夜垂直分布Fig.2 Vertical and diurnal changes in dissolved oxygen level in the sea cucumber Apostichopus japonicus pond in summer

图3 秋季海参养殖池塘溶解氧含量的昼夜垂直分布Fig.3 Vertical and diurnal changes in dissolved oxygen level in the sea cucumber Apostichopus japonicus pond in autumn

图4 春季海参养殖池塘溶解氧含量的昼夜垂直分布Fig.4 Vertical and diurnal changes in dissolved oxygen level in the sea cucumber Apostichopus japonicus pond in spring

冬季海参养殖池塘溶解氧含量由表层至底层均处于饱和状态，大于20.0 mg/L。

2.2.4 春季海参养殖池塘溶解氧含量的昼夜垂直分布

由图4可知，春季海参池塘上层溶解氧含量随时间变化在11.5～15.0mg/L之间；在春季，随着水深的增加各水层溶解氧逐步降低（个别水层下降幅度较大），底层溶解氧最低，在9.8mg/L以上。

3 讨论

3.1 海参池塘溶解氧含量的变化特点

大连地区海参养殖池塘溶解氧含量周年变化在4.5～20.5mg/L之间，8月最低，之后溶氧浓度逐渐增大，1月达最高值,之后又逐渐降低。这种周年变化趋势与于金海等[11]、于东祥等[12]和姜森颢等[13]对海参池塘溶解氧周年变化的研究结果相同。

大连地区海参养殖池塘表、底层周年溶解氧含量不同。春、夏、秋季，一昼夜内海参养殖池塘溶解氧含量的垂直分布层化现象均是表层海水溶解氧含量高于底层，但夏季底层溶解氧含量较低（图2），其他季节均处于正常水平；冬季刺参养殖池塘表、底层溶解氧含量均处于饱和水平。这可能是夏季光照强，促进了浮游植物的光合作用，上层水的溶氧量较多；由于表、底层存在温跃层，溶解氧不能上下对流输送到底层；在底层，海参的活动、代谢和有机物的分解等大量消耗氧气，又缺乏及时的补充，底层区成了低氧区，甚至是无氧区[14]。春、秋季温度跃层基本消失，夜间表、底层水产生对流，使表层高氧水输送到底层，底层水溶解氧含量较夏季有所升高，表、底层水溶解氧含量差异逐渐减小[15]。冬季实验池塘水深有所下降，加上所测池塘水质较肥，光照产生大量氧气，底层有机质分解速度较慢，耗氧量较小，因此溶解氧在水中大量的积累，使水体中溶氧量较高，一般处于饱和状态。

3.2 池塘溶解氧含量变化特点对海参养殖的影响

早春冰面开始融化,春风常使水中溶解氧含量呈饱和状态，随着天气的转暖，日照增长，水温升高，浮游植物繁殖旺盛，光合作用加强，水中溶解氧白天较高，夜晚较低，昼夜变化较大；秋天随着气温降低，上、下水层对流较大，水中溶解氧含量增加，临近结冰时，池水溶解氧含量达到饱和，此结果与宋宗岩[16]对池塘溶解氧含量的研究结果相一致。除冬季和早春外，表、底层溶解氧含量均存在差异，即底层溶氧含量低于表层，尤其在夏季较为明显，可能与此季节表、底层海水存在温跃层和盐跃层有关，底层海水盐度和密度大于表层，导致上下水层对流较弱，上层溶氧量较高的海水不能输送到底层，致使底层溶氧含量较低[17]。因此，养殖过程中可适时排出老化池水，添加新鲜海水，促进水体流动，使海水上下密度趋于一致，增加对流交换，使池塘底部溶氧含量增加，利于海参生长；或采用机械增氧，搅动水体，打乱水体分层，增加对流强度，增加底部溶氧含量。

本实验发现，不同季节海参养殖池塘溶氧含量由高至低依次为：冬季＞秋季＞春季＞夏季，这与于东祥等[18]在非河口地区的研究结果一致。春季、夏季、秋季海参池塘溶氧处于欠饱和状态，冬季海参池塘溶氧处于过饱和状态。冬季池塘海参处于冬眠状态，耗氧量低，使池塘溶氧含量处于饱和状态。夏季，池塘底层溶氧含量较低，呈溶氧分层现象，这可能是该地区夏季高温季节海参死亡率高的重要原因之一[19]。

在养殖生产中，应重视池塘溶解氧含量的微观变化。夏季海参养殖池塘中表层溶氧量较高，底层较低。6:00和0:00左右，池塘溶氧低于5mg/L，这是由于夏季光照强，促进了表层浮游植物的光合作用，溶氧充足，但表层丰富的溶氧未能有效地向下传输[14]，形成溶氧分层现象；夜晚池塘表底水层形成对流，底层低氧海参携带耗氧物质消耗大量的氧，造成夏季夜晚池塘底层缺氧[20]。所以，在0:00-6:00期间，应随时监测溶解氧，做好应对措施。建议生产实践中，及时采用机械增氧，或适时进行水体交换，打乱水体分层，使底部氧气充足，促进海参生长。

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