养水机对刺参池塘理化参数和细菌丰度的影响

养水机是一套能打破温、盐跃层的水质改良设备。为评价养水机对池塘水质的改良效果,该研究于大连庄河刺参(Apostichopus japonicus)养殖场,以自然纳潮和微孔曝气池塘为对照,对养水机池塘8项理化参数[温度、盐度、pH、溶解氧(DO)、总氨氮(TAN)、亚硝态氮(NO_(2)^(−)-N)、活性磷酸盐(PO_(4)^(3+)-P)和沉积物有机质(TOM)]以及环境中活的异养菌、可培养弧菌的周年动态进行了监测,旨在对养水机净化水质效能进行评价。结果表明,与对照组相比,养水机池塘水中TAN、NO_(2)^(−)-N质量浓度在3—11月均最低(NO_(2)^(−)-N质量浓度6月除外),PO_(4)^(3+)-P质量浓度在3—8月最高,沉积物中TOM各月质量分数均最低(P<0.05),在温、盐跃层期,养水机能显著提高水体溶解氧质量浓度(P<0.05);与微孔曝气池塘相比,在8~9个月期间养水机均能促进池塘中活的异养菌生长,抑制弧菌生长。养水机在春、夏、秋季具有改善刺参养殖池塘水质和显著降低水中弧菌的良好效果,以及显著降低全年沉积物TOM的能力,在刺参养殖场具有较好的应用前景。

养水机工作时长对参池氮磷营养盐及初级生产力的影响

采集以6 h、12 h、18 h养水机工作时长下的刺参(Stichopus japonicus)养殖池塘水样,测定无机氮、磷酸盐浓度和初级生产力毛、净产量,并对无机氮组成占比、氧化参数和P/R系数(初级生产力毛产量与自养呼吸量之比)进行了测算,以探究养水机工作时长对池塘氮、磷营养盐和初级生产力的影响。结果显示,延长养水机工作时长一方面能够促进高温期后营养盐的底-水迁移进而有效改善水、底质,另一方面还促进无机氮中的有毒氨氮(NH_(4)-N)硝化为硝酸盐氮(NO_(3)-N);同时,延长养水机工作时长能够一定程度上增加池塘初级生产力,但受夜晚光照和温度限制,养水机工作时长由12 h增至18 h反而会消耗生产力。池塘养殖生产过程中配装养水机,最佳工作时长为12 h,在节省成本的同时利于生产。

不同管理方式对参池颗粒物质沉降作用及沉积物的影响

为探究不同管理方式对刺参养殖池塘(简称参池)沉降颗粒物及相关底泥、水体指标的影响,分别测定9口参池(分为养水机、自然纳潮、微孔曝气3组参池,每组3个重复)颗粒物质在四季的平均沉降量和水平空间分布情况,底泥有机质含量和弧菌(Vibrio)总数,水体营养盐含量、浮游植物生物量和净初级生产力。结果显示,自然纳潮和微孔曝气池塘颗粒物质平均沉降量的季节、水平分布均无显著差异(P>0.05);养水机池塘颗粒物质平均沉降量在夏季为(30.33±2.46)g/(m^(2)·d),极显著高于另外2组参池(P<0.01),在冬季为(7.49±1.17)g/(m^(2)·d),显著低于另外2组参池(P<0.05);在水平分布上,养水机池塘沉降颗粒物的分布较另外2组参池更均匀;在相同季节,养水机池塘底泥有机质含量和弧菌总数均处于3组参池的最低水平,微孔曝气池塘总体次之,自然纳潮池塘总体最高;3组参池的水体营养盐含量接近,而养水机池塘浮游植物生物量、净初级生产力均处于3组参池中最高水平,微孔曝气池塘总体次之,自然纳潮池塘总体最低。本研究表明,传统海参养殖在自然纳潮换水管理基础上,辅助适宜设备能够影响颗粒物质的沉降规律,加快参池底泥–水体之间营养物质交换,改善水底养殖环境。

三种水质调控方式对春秋季刺参池塘水细菌菌群结构的影响

通过16SrRNA高通量测序技术,以自然纳潮和微孔曝气两种水质调控方式池塘为对照,研究了养水机水质调控方式对春秋季刺参养殖池塘水细菌菌群结构的影响。结果表明:各池塘水前10优势门和前3优势纲组成基本一致,但优势属组成差异较大;试验后期(11月份),养水机池塘水与自然纳潮池塘水和微孔曝气池塘水中某些种群丰度具有明显的差异,养水机显著提高了池塘水乳酸菌目的丰度(lefse分析LDA Score>4),分别提高了251和343倍,显著降低了交替假单胞菌科和Glaclecola属的丰度(t-test检验),各池塘水优势功能菌为化能异养菌12.78%~19.65%和好氧化能异养菌0.96%~4.97%,各功能菌丰度均值差异不显著,但试验后期养水机池塘水发酵菌和植物致病菌丰度增加明显,比自然纳潮池塘和微孔曝气池塘分别提高了32、50和159、216倍;硝酸盐还原菌丰度降低明显,养水机池塘水α-多样性最高,养水机显著提高了池塘水乳酸菌和植物致病菌丰度,提高了细菌种群的α-多样性,前者抑制池塘大型藻生长,后者有益于水质稳定。

3种水质调控方式下参池沉积物—水界面N、P通量的研究

为探究不同水质调控方式下仿刺参池塘沉积物—水界面N、P营养盐物质交换,采用沉积物—水界面N、P营养盐扩散通量室内培养法,研究2015年10月至2016年9月位于庄河市海参养殖基地的自然纳潮、微孔曝气(空压机0.1 kW/667 m^(2))和养水机(750 kW/h)3种不同水质调控技术下605 m×85 m参池沉积物—水界面N、P通量。试验结果显示,自然纳潮和微孔曝气池塘的NOx-通量的变化为-36.0~10.8、-12.0~7.8 mg/(m^(2)·d),且在3月、7月和8月产生了负通量,通量值于7月分别达到了全年最低[-36.0、-12.0 mg/(m^(2)·d)],而养水机池塘全年均为正值且变化为0.6~5.4 mg/(m^(2)·d);自然纳潮池塘、微孔曝气池塘NH4+通量变化为-102.6~71.4、-90.6~78.0 mg/(m^(2)·d),在7、8月均为负值,而养水机池塘全年均为正值且变化为5.4~81.6 mg/(m^(2)·d);3种参池PO43-通量全年均为正值且于7、8月达到最大,变化为自然纳潮池塘18.6~76.2 mg/(m^(2)·d)、微孔曝气池塘30.0~73.2 mg/(m^(2)·d)、养水机池塘29.4~50.4 mg/(m^(2)·d);养水机池塘沉积物—水界面N、P通量极差较另两池塘均最小。试验结果表明,养水机的作用有助于池底形成稳定氧化环境,有利于池底N、P物质释放。

3种水质调控方式对刺参池塘浮游植物种群结构的影响

为了研究水质调控技术对养殖池塘浮游植物种群结构的影响,分析测定了自然纳潮、微孔曝气(空压机0.1 kW/667 m^2)及自制的养水机(功率750 W)3种水质调控方式池塘(600 m×80 m)中浮游植物的种类及生物量。结果表明:3种水质调控方式下的池塘水中,浮游植物种群组成和同一藻门月平均生物量的周年变化趋势一致;3个试验池塘中均检测到浮游植物7门(硅藻门、甲藻门、绿藻门、蓝藻门、裸藻门、金藻门、隐藻门)79种;自然纳潮池塘、微孔曝气池塘、养水机池塘浮游植物年平均生物量分别为(16.67±0.19)、(17.44±0.16)、(20.10±0.13) mg/L,养水机池塘生物量显著高于自然纳潮和微孔曝气池塘(P<0.05);各池塘浮游植物生物量均以硅藻门最高,其次是裸藻门和甲藻门;养水机池塘中硅藻门、裸藻门、绿藻门、隐藻门含量高于微孔曝气池塘和自然纳潮池塘,自然纳潮池塘中蓝藻门、金藻门含量高于养水机池塘和微孔曝气池塘;统计分析显示,浮游植物各藻门生物量的主要影响因子为温度、盐度、活性磷酸盐、亚硝酸盐。研究表明,使用新式水质改良设备养水机的池塘水质环境更利于浮游植物的生长。

3种水质调控方式下春季参池环境及刺参肠道的细菌群落结构

为研究养水机在调控刺参Apostichopus japonicus池塘水质中的作用,通过16S rDNA高通量测序方法研究了养水机(功率750 W)、自然纳潮、微孔曝气3种水质调控方式下春季刺参池塘环境及刺参肠道菌群结构。结果表明:参池水样、沉积物和刺参肠道中共含有变形菌门Proteobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes、疣微菌门Verrucomicrobia、厚壁菌门Firmicutes、浮霉菌门Planctomycetes、放线菌门Actinocteria、蓝细菌门Cyanobacteria、绿弯菌门Chloroflexi、酸杆菌门Acidobacteria、芽单胞菌门Gemmatimonadetes;仅微孔曝气参池水样中第一优势菌为拟杆菌门(61.9%),微孔曝气参池沉积物、刺参肠道及其他参池水样、沉积物、刺参肠道中第一优势菌均为变形菌门(≥55.9%);养水机参池水样和沉积物中Simpson优势度指数最低,Chao1、ACE、Shannon指数均最高,该池刺参肠道中ACE、Shannon指数均最高。研究表明,养水机有利于池塘环境中的细菌多样性和刺参肠道细菌多样性。

3种水质调控方式下参池池底间隙水水质分析

为探究自然纳潮、微孔曝气、养水机3种水质调控方式下仿刺参池塘底部的沉积物间隙水水体环境,对3种池塘间隙水水温、溶解氧、无机氮、无机磷4项水质指标差异进行测定分析。试验结果显示:自然池塘间隙水水温为-2.4~25.8℃,微孔曝气池塘间隙水水温为-3.0~26.1℃,养水机池塘间隙水水温为-2.2~26.1℃;自然池塘间隙水溶解氧质量浓度为0.25~18.80mg/L,微孔曝气池塘间隙水溶解氧质量浓度为4.51~16.78mg/L,养水机池塘间隙水溶解氧质量浓度为5.88~19.72mg/L;自然池塘间隙水无机氮质量浓度为0.440~1.347 mg/L,微孔曝气池塘间隙水无机氮质量浓度为0.482~1.367mg/L,养水机池塘间隙水无机氮质量浓度为0.214~1.149mg/L,养水机池塘无机氮质量浓度全年各月份均处于最低水平,平均为0.556mg/L;自然池塘间隙水无机磷质量浓度为0.0042~0.0871mg/L,微孔曝气池塘间隙水无机磷质量浓度为0.0071~0.0794mg/L,养水机池塘间隙水无机磷质量浓度为0.0065~0.0818mg/L。综合分析得知,养水机在对池塘间隙水的水质调控方面表现较优,微孔曝气次之,自然纳潮最差。