论文部分内容阅读
摘要：研究了在开启3种养殖机械（叶轮式增氧机、涌浪机和耕水机）后的不同时间，对池塘水体溶解氧（DO）和温度的空间分布的影响；根据水层交换特点和养殖需要，对各种养殖机械的配置使用进行优化，提出合理的应用模式；同时研究优化后的养殖机械应用技术对池塘浮游植物的影响。结果表明：池塘采用“叶轮式增氧机 涌浪机”的配置技术，既兼顾了养殖生产（夜间）应急增氧的需求，又能在白天达到良好的水层交换效果，同时能够改善传统养殖池塘以蓝藻门为优势群落的现状，使硅藻门成为优势群落。
关键词：叶轮式增氧机；涌浪机；耕水机；浮游植物
中图分类号：S955文献标识码：A
自20世纪70年代以来，增氧设备在池塘养殖中的应用极大地增加了中国水产品产量[1]，保障了养殖安全。当今中国成为水产养殖产量世界第一的大国，增氧机械的普及应用功不可没。增氧机已经成为全国推广最广、数量最多的渔业机械，是池塘养鱼的高产地区家喻户晓的一种具有中国特色的养鱼机械[2]。
增氧机不仅可以增加水中的溶解氧，而且可以排除氨、硫化氢等有害气体，而得到广泛应用的叶轮式增氧机还能搅拌水体，促进表层、底层水体的交换，改善底质环境；另外，高溶氧条件下有机质分解快速而侧地，浮游植物生长所需的营养盐补充快，从而增加池塘的初级生产力，为滤食性鱼类提供更丰富的食物来源[3，4]。目前已有的关于人工增氧技术的研究虽多，但这一人为活动对池塘养殖水质和生态功能的综合调控作用还所知甚少，另外增氧机或其它养殖机械的能耗和社会经济效益也缺乏量化的评价指标和体系。
本文将以上所述内容作为主要对象和目标，研究叶轮式增氧机、多功能涌浪机和耕水机3种不同类型的养殖机械对池塘水体水层交换的能力和特点，优化完善养殖机械在池塘中的应用技术，同时探讨养殖机械的应用对池塘浮游植物的影响。
1材料与方法
11实验材料
试验池塘面积047hm2（长100m，宽50m，平均水深16m），为主养团头鲂、套养鲢鳙鱼的养殖模式，密度为800kg/667hm2；对照池塘条件同试验池塘。
试验仪器为YSI-58型溶氧仪3台。
12研究方法
121将叶轮式增氧机、涌浪机和耕水机应用于池塘水体，在半径10m处设置2个垂直深度（03m、15m），于机械开启后每5min读取1次DO和温度2个指标数据，直到底层的水体水温和溶解氧与上层水体基本一致（平均值差02）。应用Excel2010软件对试验数据进行统计分析。将养殖机械的功率作为参考指标，计算单位能耗水层的交换效果，综合评价3种养殖机械的应用效率，并在此基础上优化水层交换技术。
122将优化后的水层交换技术应用于养殖池塘中，同时选取一个养殖环境相同的对照塘（养殖机械只配置叶轮增氧机）。在运行60d后，分别在试验池塘和对照池塘的下风口处采集水样，并马上用1%鲁哥氏液固定，利用Olympus CX41型显微镜在10×40倍下，对浮游植物种类进行鉴定和计数。
2结果与分析
213种养殖机械的水层交换能力和应用技术研究
211叶轮式增氧机（3kW）
叶轮转动时，搅动水体产生水花，增加水—气界面接触面积及其相对运动，促进水体加速溶氧。同时，在搅动水体的过程中打破热分层和氧分层，达到上下水体对流的目的，使下层水体的溶氧水平提高[5]。根据试验结果所示（图1），功率3kW的叶轮式增氧机运转80min左右，可使距其10m范围处、水深15m处水体水温和溶解氧与上层水体基本一致。
图1叶轮式增氧机试验池塘上下水层水体温度变化
212涌浪机（075kW）
涌浪机工作时，池水在其浮体叶轮旋转作用下，沿水面径向输出，向四周涌去，流速的加快将涌浪机旋转中心部分的流体压力降低，造成底层水流上升，从而构成一个大范围的立体循环水流。使整个水体都有机会与空气接触，提高了气液接触面积，强化了阳光利用率，促进了浮游植物的生长，充分利用和发挥了池塘的生态增氧能力[6，7]。根据试验结果所示（图2），功率075kW的涌浪机运转110min左右，可使距其10m范围处、水深15m处水体水温和溶解氧与上层水体基本一致。
图2涌浪机试验池塘上下水层水体温度变化
213耕水机（006kW）
耕水机的工作原理是由电机通过减速箱带动耕板缓慢旋转拨动水体，使底层水向上提升，再由表层中心缓慢向外推开，形成一个大范围的立体循环弱水流，使整个水体都有机会与空气接触，被阳光辐照[8，9]。根据试验结果所示（图3），功率006kW的耕水机在运行9h后，可使距其10m范围处、水深15m处水体水温和溶解氧与上层水体基本一致。
圖3耕水机试验池塘上下水层水体温度变化
214应用效率分析
从单位能耗来看，涌浪机和耕水机的水层交换效率要明显优于叶轮式增氧机。对白天光照天气较好的情况，使用涌浪机和耕水机即可满足池塘水质调控效果，但要满足整个池塘应急供氧要求，尤其是夜间和阴郁天气，还是需要保留叶轮式增氧机。3kW叶轮式增氧机的增氧能力在432～499kg/h之间，075kW涌浪机增氧能力在177～194kg/h之间，006kW耕水机的增氧能力为011kg/h左右。因此，池塘养殖适合采用“叶轮式增氧机 涌浪机”或“叶轮式增氧机 耕水机”的组合来调控水温和溶解氧。
从增氧能力来讲，耕水机不能归属增氧机的范畴。且其调控时间过长，且功效偏小，易受光照时间、风速、风向等客观天气因素影响较大，具不稳定性。故而在养殖池塘采用“叶轮式增氧机 涌浪机”的配置较宜。
22养殖机械的应用对浮游植物调控效果的影响
221对照池塘和传统的池塘养殖一样，用单一的叶轮式增氧机来调控水质，其主要注重快速增氧，而忽略了水层交换技术。根据表1显示，对照池塘浮游植物种类是以蓝藻门为优势的群落。6260195114771023讨论 31水层调控效果分析
养殖池塘在白天光照较好的情况下，由于浮游植物的光合作用，表层水溶氧量迅速升高，甚至达到过饱和状态[10]；而底层水由于池水透明度小，光照条件差，浮游植物生物量小，同时底层的有机物质在分解过程中耗氧量很大，导致底层水体中溶解氧被消耗后得不到及时补充，溶氧量上升缓慢，在一些水质较肥，透明度较低的池塘，底层水的含氧量甚至会接近零点。因此，尽管养殖池表层的溶氧量可达到过饱和，而底层的溶氧量却很低，形成明显的分层现象[11]。这不仅使养殖池水体的物质交换受阻，且池底有机物质长时间处于低氧状态，不能彻底分解，形成许多有害的中间产物，严重影响鱼类生长。为了使养殖池不同水层之间的水体得到充分的交换，降低水层之间溶氧量的差异，改善底层水体溶氧量不足的状况，除了在夜间固定开启增氧机械增氧外，白天也需要开机对养殖池塘的水体进行交换调控[12]。
仅对水层交换而言，3kW叶轮式增氧机开启80min与开启075kW涌浪机110min效果相当；但算下单位能耗，相差了4倍，且涌浪机的造浪范围直径可达60m。因而，将涌浪机与叶轮式增氧机2项技术整合在一起，既利用了涌浪机净化水质、节能、 搅水能力强的特点，又发挥了叶轮式增氧机增氧能力强，在水产养殖中增产效果明显的优势。
33对浮游植物调控的影响
浮游植物不同门类具有不同的生理与生物特性，而一般来说，蓝藻门适口性差，营养价值低，绿藻门和硅藻门的适口性和营养价值要高些[13-15]。因此在池塘浮游植物调控中，人们希望能培养出以绿藻门和硅藻门为优势的群落，而尽量减少蓝藻门[16]。
由于池塘中施肥、投饵较多，易导致水体富营养化而出现蓝藻门占优势，尤其是蓝藻门占优势后在水面可形成明显可见的蓝藻水华，这会对池塘养殖产生不良影响；但是在养殖池塘中发现硅藻门优势甚至水华的现象很少[13，14]。本试验池塘形成了硅藻门优势，这应该是系统中叶轮式增氧机和涌浪机搭配运行后形成的独特环境造成的。
参考文献
[1]蒋树义，韩世成，曹广斌，等.水产养殖用增氧机的增氧机理和应用方法[J].水产学杂志，2003，16（02）：94-96.
[2]丁永良.叶轮增氧机的发明及其对中国池塘养殖的贡献[J].中国渔业经济，2009，27（03）：90-95.
[3]苏炳之，潘炯华，卫焕荣.使用增氧机的鱼池生物动态研究[J].渔业机械仪器，1981（04）：25-27.
[4]潘炯华，朱洁心，梁淡如，等.应用增氧机提高塘鱼产量研究[J].渔业机械仪器，1981（02）：41-43.
[5]张有进，张浩然.机械增氧技术在淡水水产养殖中的应用现状与趋势分析[J].农业装备技术，2010，4（36）：14-16.
[6]郭益顿，顾向军，徐国昌，等.高位池塘循环水养鱼系统生产性试验总结[J].渔业现代化，2011，38（03）：23-27.
[7]管崇武，刘晃，宋红桥，等.涌浪机在对虾养殖中的增氧作用[J].农业工程学报，2012，28（09）：208-212.
[8]陈新源.耕水机在池塘深水密殖中的广阔前景[J].海洋与渔业，2009（04）：55-56.
[9]顾海涛，何康宁，何雅萍.耕水机的性能及应用效果研究[J].渔业现代化，2010，38（04）：40-43.
[10]杨保国.池塘溶解氧简易估测法[J].农家致富，2004（10）：43.
[11]红蕾，李跃，王俊，等.精养鱼塘部分水质指标变化规律的研究[J].畜牧与饲料科学，2005，26（04）：29-30.
[12]薛志成.池塘增氧机的适时使用方法[J].现代农业装备，2009（05）：67-68.
[13]Oliver R L，Ganf G G.Freshwater blooms[M]∥Whitton B A，Potts M.The ecology of Cyanobacteria.Netherland：Kluwer Academic Publishers，2000：150-194.
[14]昌永華.鱼塘蓝藻[J].淡水渔业，1991（04）：42-46.
[15]Sevrin-Reyssac J，Pletikosic M.Cyanobacteria in fish ponds[J].Aquaculture，1990，88（01）：1-20.
[16]王小冬，刘兴国，朱浩，等.高位池塘循环水养鱼系统的夏季浮游植物特性[J].江苏农业科学，2013，41（05）：222-223.
作者简介：顾兆俊（1983-），男，助理研究员，主要从事池塘生态工程方面的研究。
关键词：叶轮式增氧机；涌浪机；耕水机；浮游植物
中图分类号：S955文献标识码：A
自20世纪70年代以来，增氧设备在池塘养殖中的应用极大地增加了中国水产品产量[1]，保障了养殖安全。当今中国成为水产养殖产量世界第一的大国，增氧机械的普及应用功不可没。增氧机已经成为全国推广最广、数量最多的渔业机械，是池塘养鱼的高产地区家喻户晓的一种具有中国特色的养鱼机械[2]。
增氧机不仅可以增加水中的溶解氧，而且可以排除氨、硫化氢等有害气体，而得到广泛应用的叶轮式增氧机还能搅拌水体，促进表层、底层水体的交换，改善底质环境；另外，高溶氧条件下有机质分解快速而侧地，浮游植物生长所需的营养盐补充快，从而增加池塘的初级生产力，为滤食性鱼类提供更丰富的食物来源[3，4]。目前已有的关于人工增氧技术的研究虽多，但这一人为活动对池塘养殖水质和生态功能的综合调控作用还所知甚少，另外增氧机或其它养殖机械的能耗和社会经济效益也缺乏量化的评价指标和体系。
本文将以上所述内容作为主要对象和目标，研究叶轮式增氧机、多功能涌浪机和耕水机3种不同类型的养殖机械对池塘水体水层交换的能力和特点，优化完善养殖机械在池塘中的应用技术，同时探讨养殖机械的应用对池塘浮游植物的影响。
1材料与方法
11实验材料
试验池塘面积047hm2（长100m，宽50m，平均水深16m），为主养团头鲂、套养鲢鳙鱼的养殖模式，密度为800kg/667hm2；对照池塘条件同试验池塘。
试验仪器为YSI-58型溶氧仪3台。
12研究方法
121将叶轮式增氧机、涌浪机和耕水机应用于池塘水体，在半径10m处设置2个垂直深度（03m、15m），于机械开启后每5min读取1次DO和温度2个指标数据，直到底层的水体水温和溶解氧与上层水体基本一致（平均值差02）。应用Excel2010软件对试验数据进行统计分析。将养殖机械的功率作为参考指标，计算单位能耗水层的交换效果，综合评价3种养殖机械的应用效率，并在此基础上优化水层交换技术。
122将优化后的水层交换技术应用于养殖池塘中，同时选取一个养殖环境相同的对照塘（养殖机械只配置叶轮增氧机）。在运行60d后，分别在试验池塘和对照池塘的下风口处采集水样，并马上用1%鲁哥氏液固定，利用Olympus CX41型显微镜在10×40倍下，对浮游植物种类进行鉴定和计数。
2结果与分析
213种养殖机械的水层交换能力和应用技术研究
211叶轮式增氧机（3kW）
叶轮转动时，搅动水体产生水花，增加水—气界面接触面积及其相对运动，促进水体加速溶氧。同时，在搅动水体的过程中打破热分层和氧分层，达到上下水体对流的目的，使下层水体的溶氧水平提高[5]。根据试验结果所示（图1），功率3kW的叶轮式增氧机运转80min左右，可使距其10m范围处、水深15m处水体水温和溶解氧与上层水体基本一致。
图1叶轮式增氧机试验池塘上下水层水体温度变化
212涌浪机（075kW）
涌浪机工作时，池水在其浮体叶轮旋转作用下，沿水面径向输出，向四周涌去，流速的加快将涌浪机旋转中心部分的流体压力降低，造成底层水流上升，从而构成一个大范围的立体循环水流。使整个水体都有机会与空气接触，提高了气液接触面积，强化了阳光利用率，促进了浮游植物的生长，充分利用和发挥了池塘的生态增氧能力[6，7]。根据试验结果所示（图2），功率075kW的涌浪机运转110min左右，可使距其10m范围处、水深15m处水体水温和溶解氧与上层水体基本一致。
图2涌浪机试验池塘上下水层水体温度变化
213耕水机（006kW）
耕水机的工作原理是由电机通过减速箱带动耕板缓慢旋转拨动水体，使底层水向上提升，再由表层中心缓慢向外推开，形成一个大范围的立体循环弱水流，使整个水体都有机会与空气接触，被阳光辐照[8，9]。根据试验结果所示（图3），功率006kW的耕水机在运行9h后，可使距其10m范围处、水深15m处水体水温和溶解氧与上层水体基本一致。
圖3耕水机试验池塘上下水层水体温度变化
214应用效率分析
从单位能耗来看，涌浪机和耕水机的水层交换效率要明显优于叶轮式增氧机。对白天光照天气较好的情况，使用涌浪机和耕水机即可满足池塘水质调控效果，但要满足整个池塘应急供氧要求，尤其是夜间和阴郁天气，还是需要保留叶轮式增氧机。3kW叶轮式增氧机的增氧能力在432～499kg/h之间，075kW涌浪机增氧能力在177～194kg/h之间，006kW耕水机的增氧能力为011kg/h左右。因此，池塘养殖适合采用“叶轮式增氧机 涌浪机”或“叶轮式增氧机 耕水机”的组合来调控水温和溶解氧。
从增氧能力来讲，耕水机不能归属增氧机的范畴。且其调控时间过长，且功效偏小，易受光照时间、风速、风向等客观天气因素影响较大，具不稳定性。故而在养殖池塘采用“叶轮式增氧机 涌浪机”的配置较宜。
22养殖机械的应用对浮游植物调控效果的影响
221对照池塘和传统的池塘养殖一样，用单一的叶轮式增氧机来调控水质，其主要注重快速增氧，而忽略了水层交换技术。根据表1显示，对照池塘浮游植物种类是以蓝藻门为优势的群落。6260195114771023讨论 31水层调控效果分析
养殖池塘在白天光照较好的情况下，由于浮游植物的光合作用，表层水溶氧量迅速升高，甚至达到过饱和状态[10]；而底层水由于池水透明度小，光照条件差，浮游植物生物量小，同时底层的有机物质在分解过程中耗氧量很大，导致底层水体中溶解氧被消耗后得不到及时补充，溶氧量上升缓慢，在一些水质较肥，透明度较低的池塘，底层水的含氧量甚至会接近零点。因此，尽管养殖池表层的溶氧量可达到过饱和，而底层的溶氧量却很低，形成明显的分层现象[11]。这不仅使养殖池水体的物质交换受阻，且池底有机物质长时间处于低氧状态，不能彻底分解，形成许多有害的中间产物，严重影响鱼类生长。为了使养殖池不同水层之间的水体得到充分的交换，降低水层之间溶氧量的差异，改善底层水体溶氧量不足的状况，除了在夜间固定开启增氧机械增氧外，白天也需要开机对养殖池塘的水体进行交换调控[12]。
仅对水层交换而言，3kW叶轮式增氧机开启80min与开启075kW涌浪机110min效果相当；但算下单位能耗，相差了4倍，且涌浪机的造浪范围直径可达60m。因而，将涌浪机与叶轮式增氧机2项技术整合在一起，既利用了涌浪机净化水质、节能、 搅水能力强的特点，又发挥了叶轮式增氧机增氧能力强，在水产养殖中增产效果明显的优势。
33对浮游植物调控的影响
浮游植物不同门类具有不同的生理与生物特性，而一般来说，蓝藻门适口性差，营养价值低，绿藻门和硅藻门的适口性和营养价值要高些[13-15]。因此在池塘浮游植物调控中，人们希望能培养出以绿藻门和硅藻门为优势的群落，而尽量减少蓝藻门[16]。
由于池塘中施肥、投饵较多，易导致水体富营养化而出现蓝藻门占优势，尤其是蓝藻门占优势后在水面可形成明显可见的蓝藻水华，这会对池塘养殖产生不良影响；但是在养殖池塘中发现硅藻门优势甚至水华的现象很少[13，14]。本试验池塘形成了硅藻门优势，这应该是系统中叶轮式增氧机和涌浪机搭配运行后形成的独特环境造成的。
参考文献
[1]蒋树义，韩世成，曹广斌，等.水产养殖用增氧机的增氧机理和应用方法[J].水产学杂志，2003，16（02）：94-96.
[2]丁永良.叶轮增氧机的发明及其对中国池塘养殖的贡献[J].中国渔业经济，2009，27（03）：90-95.
[3]苏炳之，潘炯华，卫焕荣.使用增氧机的鱼池生物动态研究[J].渔业机械仪器，1981（04）：25-27.
[4]潘炯华，朱洁心，梁淡如，等.应用增氧机提高塘鱼产量研究[J].渔业机械仪器，1981（02）：41-43.
[5]张有进，张浩然.机械增氧技术在淡水水产养殖中的应用现状与趋势分析[J].农业装备技术，2010，4（36）：14-16.
[6]郭益顿，顾向军，徐国昌，等.高位池塘循环水养鱼系统生产性试验总结[J].渔业现代化，2011，38（03）：23-27.
[7]管崇武，刘晃，宋红桥，等.涌浪机在对虾养殖中的增氧作用[J].农业工程学报，2012，28（09）：208-212.
[8]陈新源.耕水机在池塘深水密殖中的广阔前景[J].海洋与渔业，2009（04）：55-56.
[9]顾海涛，何康宁，何雅萍.耕水机的性能及应用效果研究[J].渔业现代化，2010，38（04）：40-43.
[10]杨保国.池塘溶解氧简易估测法[J].农家致富，2004（10）：43.
[11]红蕾，李跃，王俊，等.精养鱼塘部分水质指标变化规律的研究[J].畜牧与饲料科学，2005，26（04）：29-30.
[12]薛志成.池塘增氧机的适时使用方法[J].现代农业装备，2009（05）：67-68.
[13]Oliver R L，Ganf G G.Freshwater blooms[M]∥Whitton B A，Potts M.The ecology of Cyanobacteria.Netherland：Kluwer Academic Publishers，2000：150-194.
[14]昌永華.鱼塘蓝藻[J].淡水渔业，1991（04）：42-46.
[15]Sevrin-Reyssac J，Pletikosic M.Cyanobacteria in fish ponds[J].Aquaculture，1990，88（01）：1-20.
[16]王小冬，刘兴国，朱浩，等.高位池塘循环水养鱼系统的夏季浮游植物特性[J].江苏农业科学，2013，41（05）：222-223.
作者简介：顾兆俊（1983-），男，助理研究员，主要从事池塘生态工程方面的研究。