論文：池塘養(yǎng)殖中不同機(jī)械增氧技術(shù)的組合及效果驗證

池塘養(yǎng)殖中不同機(jī)械增氧技術(shù)的組合及效果驗證

焦寶玉1，賈礫1，張鳳枰1,2，劉耀敏1，范小敏3，曾令春3

(1.通威股份有限公司，水產(chǎn)畜禽營養(yǎng)與健康養(yǎng)殖農(nóng)業(yè)部重點(diǎn)實驗室，成都610041；2.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306；3.河南通威飼料有限公司，河南新鄉(xiāng)453000)

為解決河南中牟縣萬灘鎮(zhèn)養(yǎng)殖池塘機(jī)械增氧技術(shù)單一的問題，通過試驗研究微孔式、水車式、涌浪式等幾種增氧機(jī)的性能及使用方式，以達(dá)到提升增氧效果和提高養(yǎng)殖效益的目的。結(jié)果表明，該地區(qū)池塘溶氧含量高而利用率低，養(yǎng)殖戶傳統(tǒng)增氧方法不當(dāng)。適宜增氧方式為：涌浪式增氧機(jī)適合在晴天下午使用3～6 h，可有效提升周邊20 m范圍內(nèi)底層水體的溶氧水平；投食前后半小時開啟和關(guān)閉微孔式、水車式增氧機(jī)，可提升投食期間投餌區(qū)溶氧水平1～2 mg/L，保證魚群的進(jìn)食效果；夜間搭配使用微孔式和低功率葉輪式增氧機(jī)增氧，可使微孔區(qū)域底層水體溶氧比不增氧狀態(tài)高出1 mg/L以上。

池塘養(yǎng)殖；機(jī)械增氧；組合；效果

水產(chǎn)養(yǎng)殖水體環(huán)境中最重要因素是溶氧，對溶氧的調(diào)控是水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中最重要的措施之一[1-2]，溶氧水平的高低與養(yǎng)殖效果好壞密切相關(guān)[3]?，F(xiàn)代高產(chǎn)、規(guī)?；?、集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖要求養(yǎng)殖水體溶氧必須有充分的保證。增氧機(jī)是池塘養(yǎng)殖不可或缺的、最重要的機(jī)械設(shè)備之一，它對實現(xiàn)高密度、高產(chǎn)量的水產(chǎn)養(yǎng)殖具有極其重要作用[4]。黃河中游區(qū)域一直以來是中國重要的水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)[5]，河南中牟縣屬黃河中下游沖積平原，水利條件得天獨(dú)厚，水產(chǎn)養(yǎng)殖歷史悠久，萬灘鎮(zhèn)水產(chǎn)養(yǎng)殖面積已達(dá)950 hm2，其中精養(yǎng)面積250 hm2，主養(yǎng)鯉魚、草魚、團(tuán)頭魴、斑點(diǎn)叉尾鮰等名優(yōu)品種。該地區(qū)養(yǎng)殖以農(nóng)戶散養(yǎng)為主，沒有規(guī)?；\(yùn)作，養(yǎng)殖觀念落后，池塘普遍應(yīng)用葉輪增氧機(jī)，一般0.7 hm2池塘使用2臺3 kW葉輪增氧機(jī)，使用標(biāo)準(zhǔn)為魚不浮頭即可。葉輪增氧機(jī)的增氧效果、使用方法李立森等[6]、谷堅等[7]均有報道，但其功能單一，不能滿足某些特定增氧需求，而不同類型增氧機(jī)械搭配能夠優(yōu)勢互補(bǔ)、混合增氧[8]。本研究根據(jù)池塘現(xiàn)有條件、增氧機(jī)械性能特點(diǎn)和增氧需求，引進(jìn)微孔、水車和涌浪機(jī)等3類增氧機(jī)械，開展設(shè)備組合和優(yōu)化配置試驗，實時監(jiān)測4種增氧機(jī)及其優(yōu)化配置后的增氧效果，通過比較不同增氧設(shè)備在此地區(qū)對傳統(tǒng)增氧方式下溶氧值等參數(shù)改變的影響，探索本地池塘不同區(qū)域適宜的增氧設(shè)備使用方式，旨在為該地區(qū)養(yǎng)殖戶改善池塘溶氧條件、指導(dǎo)飼料投喂、提高養(yǎng)殖效益提供技術(shù)支撐。

1　材料與方法

1.1試驗池塘和增氧設(shè)備

試驗池塘位于河南省中牟縣萬灘鎮(zhèn)，4個養(yǎng)殖戶共3口土底養(yǎng)殖池塘(A3、A4、A10)和1口覆膜高位池塘(A2)；對照池塘共1口土底養(yǎng)殖池塘B1，具體點(diǎn)位分布見圖1，池塘基本情況、放養(yǎng)情況見表1。

圖1　試驗池塘點(diǎn)位分布Fig.1　Distribution diagram of aquaculture ponds

試驗池塘、對照池塘原有增氧設(shè)備為2臺3 kW葉輪增氧機(jī)，試驗池塘新增水車式、涌浪式、微孔式等增氧設(shè)備，具體增加設(shè)備分布見表1。

表1　試驗池塘及對照池塘詳細(xì)情況Tab.1　Details of test and control ponds

其中，微孔增氧機(jī)成套設(shè)備主要由電機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)、主供氣管、支管及微孔曝氣管形成供氣系統(tǒng)，其工作原理是通過電機(jī)帶動風(fēng)機(jī)，把空氣經(jīng)供氣管壓送到微管，再從微管的納米級氣孔中壓出，形成微小氣泡，散溶入水體中[9]。本研究試驗使用1.5 kW微孔增氧機(jī)，配置30個納米增氧盤，直徑為1.2 m，分布3圈納米管，單個盤納米管總長度6.5 m，增氧盤主要安置在投餌區(qū)域內(nèi)及周邊，每個盤間隔距離為2 m。

池塘增氧設(shè)備安裝按統(tǒng)一方案執(zhí)行，具體安裝點(diǎn)位見圖2，對照塘2臺葉輪機(jī)安裝位置一致。養(yǎng)殖池塘原先使用時間段主要在夜間，經(jīng)改進(jìn)后的設(shè)備使用時間段包括夜間、晴天下午、投食期間及前后。

圖2　試驗池塘增氧機(jī)安裝方案示意圖Fig.2　Aerator installation scheme of test ponds

1.2測量設(shè)備及方法

美國HACH公司便攜式HQ40D主機(jī)，配置熒光法溶氧探頭LDO101，該探頭可同時測量溫度；英國Palintest公司CT-02水晶版濁度儀。

溶氧儀器能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)間隔測量并記錄監(jiān)控數(shù)據(jù)，測量間隔從1 s至30 min，存儲數(shù)據(jù)量為500個。儀器均經(jīng)過校準(zhǔn)和對比測試，符合試驗要求。

1.3測定方案設(shè)計

試驗池塘全為室外實際養(yǎng)殖池塘，天氣狀況、載魚量等客觀因素不確定，為便于試驗測試數(shù)據(jù)具有對比意義，盡量選擇條件基本一致的環(huán)境進(jìn)行測試。中牟地區(qū)3月—10月為一個養(yǎng)殖周期，在6、7月份天氣狀況較穩(wěn)定，水溫較高且投食量大，魚群對溶氧的需求較大，重點(diǎn)在此期間晴天和多云天氣下，測定各類增氧設(shè)備開機(jī)前后及開啟過程中池塘投食區(qū)和池塘中間(非投食區(qū))2類主要區(qū)域的溶氧值變化趨勢，測量水層深度包括表層(水面下0.4 m)和底層(池底上0.2 m)。重點(diǎn)以該地區(qū)鯉魚池塘作為測試池塘，其他養(yǎng)殖池塘作為增氧設(shè)計方案驗證和對比池塘。具體測試方案見表2。

表2　增氧設(shè)備監(jiān)控方案Tab.2　Monitoring program of aerator

2　結(jié)果與分析

2.1傳統(tǒng)增氧模式下池塘溶氧變化

河南中牟縣萬灘地區(qū)傳統(tǒng)養(yǎng)殖池塘，養(yǎng)殖戶主要在5—10月夜間及陰雨天開啟葉輪式增氧機(jī)，保證魚群不出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象，對于池塘中溶氧水平及分布狀況不了解，開啟增氧機(jī)時間段也是憑借養(yǎng)殖經(jīng)驗。不同時段、不同深度養(yǎng)殖池塘的溶氧是不斷變化的。

監(jiān)控方案1：對傳統(tǒng)池塘B1進(jìn)行全天溶氧監(jiān)控，測量結(jié)果見圖3。8:00池塘表層溶氧逐漸上升，在16:00左右達(dá)到最高點(diǎn)14.5 mg/L，此后逐漸降低；底層溶氧在11:00開始緩慢上升，16:00升至5 mg/L，與表層溶氧出現(xiàn)明顯差值，最高可達(dá)8 mg/L以上；夜間20:00—次日6:00，池塘表層和底層溶氧水平基本一致，該時段溶氧水平逐漸下降，在3:00—6:00溶氧降低至1 mg/L水平。

對表、底層溶解氧分時段進(jìn)行配對t檢驗，結(jié)果顯示：表層溶解氧在11:00～19:30時段和8:30～14:15時段，均有顯著差異(P<0.05，n=58)，而在19:45至次日8:15時段，表、底層溶解氧無顯著差異(P>0.05，n=51)。

對比表、底層水體溶氧變化趨勢，表層水體溶氧變化幅度明顯大于底層水體，原因在于表層水體受光合作用影響程度較大；此外，底層水體溶氧上升時段要延后于表層水體，這是由于溶氧從表層至底層有擴(kuò)散過程，這與有關(guān)研究者[10-12]的結(jié)論一致。

圖3　傳統(tǒng)池塘全天表底層溶氧含量變化Fig.3　Dissolved oxygen content change of traditional pond

測試日期07-13-07-14，測量間隔30 min，表層水溫28 ℃，天氣晴，監(jiān)控點(diǎn)位在B1池塘中間，測量位置為表層水面下0.4 m和底層底泥上0.2 m，葉輪開啟21:00—次日7:00。

2.2微孔式增氧機(jī)使用效果

結(jié)合養(yǎng)殖需要，從投食期間和夜間2類時間段監(jiān)控微孔增氧區(qū)域的溶氧變化，對比同期非微孔覆蓋區(qū)域和不開微孔增氧機(jī)條件下溶氧變化(方案2-3)。

2.2.1投食期間微孔增氧區(qū)域溶氧變化及對比

監(jiān)控方案2:測試投食期間微孔覆蓋區(qū)域和非微孔區(qū)域溶氧變化情況，測試結(jié)果見圖4。

圖4　投食期間微孔增氧區(qū)域表層溶氧值變化及對比Fig.4　Dissolved oxygen change and contrast of porous oxygen region during feeding

測試日期07-18，測量間隔15 min，表層水溫30 ℃，天氣多云，監(jiān)控點(diǎn)位投食區(qū)、非微孔區(qū)，測量位置均為水面下0.4 m，微孔開啟10:40—12:00、14:45—16:00，投食時間11:00—11:45、15:00—15:45。

從上午溶氧低水平階段可以看出，測試天氣為多云天氣，池塘本身溶氧水平偏低，A10非微孔區(qū)域測試點(diǎn)位在池塘中間，距離微孔區(qū)域邊界約5 m左右，開啟微孔增氧機(jī)后，A10微孔增氧區(qū)域溶氧曲線與A10非微孔區(qū)域、B1對照池塘溶氧曲線產(chǎn)生明顯差異，A10微孔區(qū)域溶氧上升明顯，且A10非微孔區(qū)域溶氧延時半小時后開始上升，但B1池塘在相同時間段無明顯快速上升階段，表明在微孔增氧機(jī)開啟時間段內(nèi)微孔區(qū)域及微孔周邊區(qū)域溶氧上升非自溶解和光合作用的結(jié)果，主要為微孔增氧所致，在投食期間微孔增氧區(qū)域溶氧維持穩(wěn)定在4.8 mg/L，有效保證了投食期間魚群的進(jìn)食效果。對3個不同區(qū)域的溶氧值進(jìn)行均值比較，結(jié)果表明：在溶解氧低的水平下，A10微孔區(qū)域溶氧均值與A10非微孔區(qū)域、B1投餌區(qū)之間有顯著差異(P<0.05，n=36)，而A10非微孔區(qū)域與B1投餌區(qū)之間則無顯著差異(P>0.05，n=36)，說明微孔增氧機(jī)可顯著提高低溶氧水平下池塘水體的溶解氧含量。

下午投食階段，池塘本身溶氧水平較高的情況下，A10池塘投餌區(qū)微孔區(qū)域溶解氧值增加幅度有限，增加約1 mg/L，使得微孔區(qū)域溶氧保持穩(wěn)定在8 mg/L以上，但同期由于魚群的集中，池塘中間即微孔覆蓋區(qū)域周邊5 m位置溶氧值下降了約2 mg/L，即開啟微孔增氧機(jī)情況下投食區(qū)溶解氧水平高于非微孔區(qū)域3 mg/L以上。對高溶氧水平下3個區(qū)域溶解氧進(jìn)行均值比較，結(jié)果顯示：平均溶氧水平按照A10微孔區(qū)域、A10非微孔區(qū)域、B1投餌區(qū)順序，依次降低；A10微孔區(qū)域平均溶氧與A10非微孔區(qū)域、B1投餌區(qū)之間有顯著差異(P<0.05，n=37)；說明在高溶氧水平下，微孔增氧機(jī)也有顯著提高溶解氧含量的作用，而投餌會顯著降低該區(qū)域平均溶氧含量。

同期觀察對照B1池塘，2次投喂期間投餌區(qū)溶氧均為較低水平，且隨投食進(jìn)行溶解氧值進(jìn)一步下降，在這種低溶氧水平下，魚群的進(jìn)食效果將受到很大的抑制。觀察2口池塘魚群搶食狀況，A10池塘魚群明顯表現(xiàn)更有活力。

2.2.2夜間微孔增氧區(qū)域溶氧變化及對比

監(jiān)控方案3：測試夜間微孔增氧效果，結(jié)果見圖5。從圖中可以看出，夜間在未開啟微孔增氧機(jī)的情況下，A2池塘投食區(qū)底層溶氧水平呈線性下降，在凌晨4：00左右溶氧水平接近0，而同期監(jiān)控A3池塘微孔區(qū)域，其溶氧水平在1 mg/L左右。同時可以發(fā)現(xiàn)，池塘夜間沒有增氧的區(qū)域，溶氧幾乎均呈線性下降(圖5)，這與Boyd等[13]觀測到的溝鯰池塘中夜間溶氧變化趨勢一致。對圖5中A2與A3區(qū)域平均溶氧含量分時段進(jìn)行配對t檢驗，結(jié)果顯示：在02：15以前，兩區(qū)域溶氧無顯著差異(P>0.05，n=24)；但在02：30以后時段，則有顯著差異(P<0.05，n=21)，A3微孔增氧區(qū)域平均溶氧含量要高于A2區(qū)域，即表明微孔開啟后可以提升池塘底層溶氧水平1～1.5 mg/L。

圖5　池塘夜間微孔及非微孔區(qū)域底層溶氧變化對比Fig.5　Microporous and non-microporous area DO change at night

測試日期06-13—06-14，測量間隔15 min，表層水溫28 ℃，天氣多云，監(jiān)控點(diǎn)位投食區(qū)，測量位置為底泥上0.2 m，微孔開啟00:00—07:00。

2.3水車式增氧效果

水車增氧機(jī)主要由電動機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、葉輪、機(jī)架和浮船等6部分組成[14]。

監(jiān)控方案4、5：測試水車在開啟和關(guān)閉狀態(tài)下投食區(qū)溶氧變化趨勢，結(jié)果見圖6。

圖6　池塘水車開啟或關(guān)閉時投食區(qū)及其 右側(cè)表層溶氧變化對比Fig.6　DO changes in feeding and right side area with waterwheel opened or not in A4 pond

a.未開水車。注：測試日期07-20，測量間隔5 min，表層水溫31 ℃，天氣多云，監(jiān)控點(diǎn)位A4投食區(qū)及其右側(cè)，測量位置為水面下0.4 m，投食時間13:00—14:00、16:00—17:00，溶氧差為投食區(qū)與其右側(cè)的溶氧差值。

b.開啟水車。注：測試日期07-22，測量間隔5 min，表層水溫31 ℃，天氣多云，監(jiān)控點(diǎn)位A4投食區(qū)及其右側(cè)，測量位置為水面下0.4 m，投食時間14:00—15:00、17:00—18:00，水車開啟13:45—15:15、16:45—18:15，溶氧差為投食區(qū)與其右側(cè)的溶氧差值。

從圖6a可以看出，13:00、16:00 2次投食期間，未開啟水車增氧時，由于魚群的大量集中和呼吸耗氧，料臺處及右側(cè)溶氧下降比較明顯，最大降幅達(dá)到4 mg/L以上，但同時可以發(fā)現(xiàn)料臺處的溶氧要低于右側(cè)區(qū)域2 mg/L；從圖6b可以看出，14:00—15:00、17:00—18:00 2次投食期間，開啟水車式增氧后，溶氧含量從大至小依次為：料臺>料臺右側(cè)10 m，且投料區(qū)域與料臺右側(cè)溶氧差變?yōu)檎?，約2 mg/L。

以上結(jié)果表明，投食期間開啟水車，水車攪動水體增加了溶氧，同時產(chǎn)生水流將水車附近的新鮮水體沖到料臺，然后再離開料臺到另一側(cè)，從而完成了料臺附近的水體的微循環(huán)，最終表現(xiàn)結(jié)果為降低了投餌區(qū)域在投食期間的溶氧下降幅度。

2.4涌浪式增氧效果

涌浪機(jī)利用浮體葉輪中央提水并共振造浪向四周擴(kuò)散，造成底層水流上升，從而構(gòu)成一個大范圍的立體循環(huán)水流，提高陽光對水體的光照強(qiáng)度，促進(jìn)水體藻類的生長，充分發(fā)揮和利用池塘的生態(tài)增氧能力[15-16]。

監(jiān)控方案6：測試未開啟涌浪機(jī)時池塘表底層溶氧變化趨勢，結(jié)果見圖7a?？梢钥闯?，在不開涌浪機(jī)時，池塘中表、底層的溶氧差最高可達(dá)8 mg/L，下午陽光強(qiáng)度降低，浮游植物的溶解氧凈產(chǎn)生速率低于溶氧擴(kuò)散速率時，表、底層溶氧差開始逐漸降低，經(jīng)配對t檢驗表明表、底層平均溶氧含量有極顯著差異(P<0.01，n=26)。

監(jiān)控方案7：測試開啟涌浪機(jī)時，涌浪機(jī)周邊池塘表底層溶氧變化趨勢，結(jié)果見圖7b、8a；涌浪機(jī)周邊濁度變化情況，結(jié)果見圖8b。

從圖7b可以看出，14:00即開啟涌浪機(jī)1 h后，距離涌浪機(jī)10 m監(jiān)控點(diǎn)位的表、底層溶氧差小于2 mg/L，而20 m監(jiān)控點(diǎn)位表、底層溶氧差仍有6 mg/L；對開啟涌浪機(jī)1～3 h的10 、20 m的表、底層溶氧進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果表明無論10 m還是20 m，表、底層之間溶氧含量均有顯著差異(P<0.05，n=25)，但10和20 m底層溶氧含量則無顯著差異(P>0.05，n=25)。開啟涌浪機(jī)3 h后，10和20 m處的表、底層溶氧均達(dá)到同一水平，從圖7c可以看出同時表、底層溫度也達(dá)到了一致；而對開啟3 h以后的溶氧含量進(jìn)行方差分析，結(jié)果顯示：無論10 m還是20 m，且無論表層還是底層，溶氧含量均無顯著差異(P>0.05，n=39)。而不開涌浪機(jī)，下午4:00時溶氧差仍然在8 mg/L以上，表明涌浪機(jī)對表、底層水體混合起到了很大的加速作用。

圖7　涌浪機(jī)作用下池塘表底層溶氧、溫度變化Fig.7　DO and temperature change of surface and bottom of pond as surge aerator effected

a.不開涌浪機(jī)。測試日期07-10，測量間隔15 min，表層水溫29 ℃，天氣晴，監(jiān)控點(diǎn)位A10中間，測量位置為水面下0.4 m、底泥上0.2 m。

b.涌浪機(jī)開啟溶氧變化。測試日期07-27，測量間隔15 min，表層水溫30 ℃，天氣晴，監(jiān)控點(diǎn)位A10中間，涌浪機(jī)開啟13：00—16：00，10/20 m表層指監(jiān)控點(diǎn)位距離涌浪機(jī)10/20 m水面下0.4 m、10/20 m底層指監(jiān)控點(diǎn)位距離涌浪機(jī)10/20 m底泥上0.2 m。

c.涌浪機(jī)開啟水溫變化。測試日期07-27，測量間隔15 min，表層水溫31 ℃，天氣晴，監(jiān)控點(diǎn)位A10中間，涌浪機(jī)開啟13：00—16：00，10/20 m表層指監(jiān)控點(diǎn)位距離涌浪機(jī)10/20 m水面下0.4 m、10/20 m底層指監(jiān)控點(diǎn)位距離涌浪機(jī)10/20 m底泥上0.2m。

圖8a為在關(guān)閉涌浪機(jī)1 h后，即17:00測量涌浪機(jī)周邊水體的表、底層混合情況。從圖中可以看出涌浪機(jī)10 m范圍內(nèi)表、底層仍然沒有溶氧差，20 m范圍內(nèi)表、底層溶氧差較小為1.8 mg/L，而20 m以外范圍的表、底層溶氧差仍然在4 mg/L以上。表明涌浪機(jī)開啟3 h后，對于表、底層水體攪動作用范圍在20～25 m之間。

圖8　開啟涌浪機(jī)后周邊溶氧、濁度分布Fig.8　Distribution of DO and turbidity as surge aerator opened

a.表底層溶氧分布。測試日期07-27，測量時間16:50—17:10，表層水溫31 ℃，天氣晴，監(jiān)控點(diǎn)位A10涌浪機(jī)周邊，測量位置表層水面下0.4 m、底層底泥上0.2 m，距離指測量點(diǎn)位與涌浪機(jī)的直線距離。

b.表層濁度分布。測試日期07-27，測量時間15:50—16:10，表層水溫31 ℃，天氣晴，監(jiān)控點(diǎn)位A10涌浪機(jī)周邊，采樣位置水面下0.4 m，距離指測量點(diǎn)位與涌浪機(jī)的直線距離。

圖8b為涌浪機(jī)開啟3 h后，測量涌浪機(jī)周邊表層水體的濁度分布情況。從圖中可以明顯看出，在涌浪機(jī)周邊10 m范圍內(nèi)，濁度從320 NTU急劇下降到210 NTU左右，在10 m以外的區(qū)域表層水體濁度分布在205 NTU左右，另外根據(jù)現(xiàn)場觀察水色情況而言，10 m范圍內(nèi)水色呈現(xiàn)泥黃色，10 m以外的區(qū)域仍為藻綠色，表明開啟涌浪機(jī)后，其能夠攪動周邊約300 m2范圍內(nèi)的底泥到表層，起到利用表層高溶氧氧化底泥的作用。

2.5微孔和水車式增氧機(jī)配合使用效果

監(jiān)控方案8：在多云天氣下，池塘投食區(qū)溶氧水平較低，用單一增氧機(jī)增氧能力有限，配合使用微孔式和水車式增氧機(jī)，監(jiān)控投食區(qū)溶氧變化并進(jìn)行對比，結(jié)果見圖9。

從圖9可以看出，水車配合微孔增氧機(jī)的使用，A10池塘投餌區(qū)域的溶氧變化曲線相對于B1池塘而言，主要在于投食期間溶氧水平的落差不一致，在中午12:00和下午16:00非投食時間段，2口池塘的溶氧水平幾乎一致，而在下午14:00和17:00 2次投料期間，投餌區(qū)溶氧表現(xiàn)出了明顯的差異，試驗塘由于使用了水車式和微孔式增氧設(shè)備，在投餌后期17:40左右兩口池塘的溶氧差最高達(dá)到了8 mg/L，B1池塘投餌區(qū)的溶氧水平降到2 mg/L左右，投食區(qū)溶氧降幅在2～4 mg/L，對魚群攝食產(chǎn)生較大影響。

圖9　水車、微孔式增氧機(jī)搭配使用投食區(qū)溶氧變化Fig.9　DO change with use of microporous and waterwheel aerator in feeding area

測試日期06-23，測量間隔5 min，表層水溫29℃，天氣多云，監(jiān)控點(diǎn)位A10、B1投食區(qū)，測量深度水面下0.4 m，投食時間11:00—12:00、14:00—15：00、17:00—18:00，A10池塘水車、微孔開啟10:45—12:15、13:45—15:15、16:45—18:15。

3　討論

3.1微孔式、水車式增氧機(jī)、葉輪機(jī)使用時機(jī)

河南中牟地區(qū)在養(yǎng)殖高峰期間整體天氣以晴天為主，少量陰雨天氣。從保證溶氧值和節(jié)約養(yǎng)殖成本雙方面考慮，在不同的天氣條件以及投食時間段，開啟微孔式和水車式的時機(jī)及搭配不同。

晴天、多云天氣上午第一餐投食時間在7:00—8:00左右，監(jiān)控發(fā)現(xiàn)池塘經(jīng)過一夜間的呼吸作用，溶解氧值在2～4 mg/L之間，溶解氧值偏低，這兩種條件下需要提前半小時左右開啟微孔增氧機(jī)，配合使用水車式增氧機(jī)對投餌區(qū)的水流微循環(huán)作用，提升投餌區(qū)溶解氧值1～2 mg/L，有效保證魚群進(jìn)食效果。

晴天中午、下午池塘光合作用強(qiáng)，水體自身溶解氧水平較高，部分池塘表、底層溶氧值甚至能夠達(dá)到飽和狀態(tài)，在投食期間，不需要開啟任何增氧機(jī)也能夠維持投食區(qū)域的溶解氧水平。

多云中午、下午池塘溶解氧值水平分布在5～10 mg/L，只需要開啟水車式增氧機(jī)，進(jìn)行投食區(qū)與非投食區(qū)的水體交換，在投食期間即可維持溶解氧值水平。

夜間池塘呼吸作用導(dǎo)致池塘水體溶解氧不斷下降，中牟縣萬灘地區(qū)池塘普遍以開啟葉輪式增氧機(jī)為主。通過測試微孔增氧機(jī)與葉輪機(jī)搭配使用，觀察魚群聚集表現(xiàn)及不同增氧機(jī)覆蓋區(qū)域溶解氧值水平，發(fā)現(xiàn)微孔式增氧機(jī)對水深池塘底層水體的增氧作用要優(yōu)于葉輪式增氧機(jī)，且在開啟微孔式增氧機(jī)情況下不再觀察到魚群圍繞在增氧機(jī)周邊的情況，減少了魚群的體能消耗。因此，在夜間應(yīng)以微孔式增氧機(jī)開啟為主，根據(jù)池塘載魚量情況選擇搭配使用低功率葉輪式增氧機(jī)即可。

整體而言，考慮增氧效果和節(jié)約養(yǎng)殖成本，在池塘水體本底溶氧水平較低情況下，如第一餐投食階段溶氧水平低于4 mg/L，搭配使用水車式、微孔式增氧機(jī)，在投食前后15～30 min開啟和關(guān)閉；在池塘水體本底溶氧水平適中情況下，如多云天氣下午，溶氧水平在5～10 mg/L，在投食前后15～30 min開啟和關(guān)閉水車式增氧機(jī)；池塘夜間開啟微孔式增氧機(jī)，有效提升底部水體的溶氧水平至1～1.5 mg/L，并能降低用電成本。

3.2涌浪式增氧機(jī)使用時機(jī)

河南中牟萬灘地區(qū)光照條件好，池塘天然生產(chǎn)力較高，池塘易出現(xiàn)表層水體溶解氧值飽和、而底層水體溶解氧值偏低的現(xiàn)象，即表層溶氧資源浪費(fèi)、底層溶氧不足。根據(jù)天氣條件，10:00—17:00之間，開啟涌浪式增氧機(jī)3～6 h，混合池塘表、底層水體，并能攪動300 m2范圍內(nèi)的池塘底泥，利用池塘表層高飽和溶氧對底泥中有機(jī)質(zhì)等還原性有害物質(zhì)進(jìn)行氧化，從而破壞表層底泥中厭氧有害細(xì)菌的生長條件。

由于涌浪機(jī)作用范圍有限，經(jīng)過連續(xù)開啟涌浪式增氧機(jī)，對周邊池塘底泥的作用可能會達(dá)到一個瓶頸，從而需要對涌浪機(jī)進(jìn)行位移，對池塘其他區(qū)域進(jìn)行攪動作用。針對河南中牟萬灘地區(qū)池塘，每口池塘需研究出應(yīng)配置的合理涌浪式增氧機(jī)數(shù)量，以保證涌浪機(jī)一個位移循環(huán)周期內(nèi)能夠保持全池塘表層底泥氧化狀態(tài)，這需要進(jìn)一步的研究。

4　結(jié)論

(1)投食期間，魚群聚集搶食及對底泥的攪動，造成投餌區(qū)溶氧下降幅度大，低溶氧影響進(jìn)食效果。根據(jù)天氣條件，單獨(dú)或搭配使用微孔式、水車式增氧機(jī)，在投食前后15～30 min開啟和關(guān)閉微孔式、水車式增氧機(jī)，可有效提升投食區(qū)溶氧水平1～2 mg/L，保證魚群的進(jìn)食效果。

(2)夜間通過微孔式和1.5 kW葉輪式增氧機(jī)的組合使用，顯著提升了微孔區(qū)域的底層水體溶氧水平1～1.5 mg/L，減少了魚群缺氧的風(fēng)險，并取代使用多臺大功率葉輪機(jī)而降低了夜間增氧成本。

(3)該地區(qū)晴好天氣下池塘自身浮游植物產(chǎn)氧能力強(qiáng)，養(yǎng)殖戶對過飽和溶氧利用率不高而造成浪費(fèi)。在下午使用涌浪式增氧機(jī)3～6 h，能夠攪動涌浪機(jī)周邊300 m2范圍內(nèi)的底泥和直線距離20～25 m范圍內(nèi)的表、底層水體，提升了底層水體的溶氧水平，并能利用表層飽和溶解氧對底泥起到氧化作用。

通過在該地區(qū)不同天氣條件下，不同類型增氧設(shè)備單獨(dú)或搭配使用的效果驗證，并在其他試驗池塘和江蘇等其他地區(qū)按照文中方案進(jìn)行各種增氧機(jī)使用的重復(fù)性實驗，實驗數(shù)據(jù)結(jié)果吻合，因此提出了晴天下午使用涌浪機(jī)、溶氧低時投食區(qū)微孔和水車式增氧機(jī)搭配使用、夜間微孔和低功率葉輪增氧機(jī)搭配使用等不同增氧設(shè)備單獨(dú)或組合使用方案，合理提升了溶氧水平和增氧效率，對提高養(yǎng)殖效益、降低養(yǎng)殖風(fēng)險具有積極的意義。

[1]Boyd C E.Water Quality in Ponds for Aquaculture[M].Alabama USA:Alabama A86 cultural Experiment Station,Auburn University,1990:482．

[2]Cancino B, Roth P,Reu? M.Design of high efficiency surface aerators:Part 1.Development of new rotors for surface aerators[J].Aquacult Engin,2004,3l(1/2):83-98．

[3]張世羊，李谷，陶玲，等.不同增氧方式對精養(yǎng)池塘溶氧的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29(17)：169-175．

[4]顧海濤，王逸清.我國池塘增氧技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2014，41(5)：65-68．

[5]劉興連，管薇，陳復(fù)興，等.沿黃大面積低洼鹽堿荒水養(yǎng)魚技術(shù)研究[J].淡水漁業(yè)，1995，(1)：15-17．

[6]李立森，周亞，楊松，等.池塘中葉輪增氧機(jī)增氧效果的研究[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，29(3)：415-419．

[7]谷堅，徐皓，丁建樂，等.池塘微孔曝氣和葉輪式增氧機(jī)的增氧性能比較[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29(22)：212-217．

[8]顧海濤，何雅萍，王賢瑞.典型增氧設(shè)備在養(yǎng)殖池塘中組合應(yīng)用的研究[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2013，40(4)：36-39．

[9]李良鵬，張俊峰，龐雄斌，等.微孔曝氣增氧技術(shù)在湖北地區(qū)的應(yīng)用研究[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報，2013，34(3)：197-199，228．

[10]Chatelain M,Guizien K.Modelling coupledturbulence-Dissolved oxygen dynamics near the sediment-water interface under wind waves and seaswell[J].Water Res,2010,44(5):1361-1372．

[11]Phan-Van M, Rousseau D, Pauw N D. Effects of fish bioturbation on the vertical distribution of water temperature and dissolved oxygen in a fish culture-integrated waste stabilization pond system in Vietnam[J].Aquaculture,2008,281(1-4):28-33．

[12]Kumar A, Moulick S, Mal B C. Performance evaluation of propeller-aspirator-pump aerator[J].Aquacult Engin,2010,42(2):70-74．

[13]Boyd C E,Romaire R P,Johnston E.Predicting early morning dissolved oxygen concentration in channel catfish ponds[J].Trans Am Fisher Soc,1978,107(3):484-492．

[14]何雅萍，顧海濤，門濤，等.水車式增氧機(jī)性能試驗研究[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2011，38(5)：38-41．

[15]管崇武，劉晃，宋紅橋，等.涌浪機(jī)在對蝦養(yǎng)殖中的增氧作用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28(9)：208-212．

[16]王瑋，韓夢遐.涌浪機(jī)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)研究[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2014，41(3)：69-72．