昆明裂腹鱼苗种培育池水质变化研究

钟文武，高海涛，李光华，吴俊颉，杨春林

（1.云南省渔业科学研究院，昆明 650111；2.昆明倘浩水产养殖有限公司，昆明 650111）

昆明裂腹鱼（Schizothorax grahami）隶属鲤形目（Cypriniformes）鲤 科（Cyprinidae）裂 腹 鱼 亚 科（Schizothoracinae）裂腹鱼属（Schizothorax），为冷水性底层鱼类，早期在云南省分布于滇池、金沙江、牛栏江等地，是滇池主要经济鱼类之一［1，2］。由于栖息地的破坏、渔民的滥捕、环境污染的加剧等原因，野生昆明裂腹鱼种质资源量锐减，已被列入中国物种红色名录易危极危物种，现只有在滇池上游的龙潭和部分河流少量分布［3，4］。为了保护昆明裂腹鱼，很多研究者对其进行了大量的研究工作，包括野生亲鱼的驯养及人工繁殖技术［5，6］、苗种培育［7］、病害防治［8，9］等，取得了较好的成果，但推广养殖和人工增殖放流方面还有待进一步加大技术投入，提高养殖存活率和放养存活率，逐步恢复种群资源量。生态环境保护的压力日益剧增，环境友好型的养殖方式将是水产养殖业经济效益和生态效益齐头并进的有效方式，改善生产条件、革新养殖模式是珍稀土著鱼类健康可持续发展的必然之路。

本研究对昆明裂腹鱼流水养殖池水质进行监测，利用因子分析法对监测指标进行分析，旨在明确各监测时间段内，养殖池水质变化情况及主要影响因子，为昆明裂腹鱼苗种培育水质调控、病害防治等提供支持，同时为逐步实现循环流水池养殖模式提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 试验地点及样品采集

2017 年 10 月至 2018 年 9 月，在昆明倘浩水产养殖有限公司养殖基地进行试验。昆明裂腹鱼苗种养殖池水源为龙潭水，水质清澈，常年水温较低，经曝气后进入养殖池。养殖池面积为101 m2，试验期间苗种成活率92.5%。在昆明裂腹鱼苗种养殖池塘设置3 个采样点，位于进水口、池塘中央及排水口，在试验期间，每月采集水面下0.5 m 处水样进行检测。

1.2 水质指标检测方法

水质检测指标有：水温、pH、DO，使用哈希便携水质分析仪进行测定；总氮（TN），碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（HJ 636-2012）测定；总磷（TP），钼酸铵分光光度法（GB 11893-89）测定；氨氮（NH4--N），纳氏试剂分光光度法（HJ 535-2009）测定；亚硝酸盐氮（NO2--N），分光光度法（GB 7493-87）测定。

1.3 因子分析法

分析指标为TW（水温）、TN（总氮）、TP（总磷）、NH4--N（氨氮）、NO2--N（亚硝酸盐氮）。利用SPSS软件对监测数据（未检出指标按方法最低检出限的1∕2 进行统计分析）进行 KMO 检验、Barrlet 球形检验，计算各主因子的相关性、方差贡献率，构造因子得分函数及综合得分函数，通过得分函数求出各监测时间段主因子得分排名及综合得分排名，对比分析水质差异［10-13］。

2 结果与分析

2.1 昆明裂腹鱼养殖池水质特征参数

2017 年 10 月至 2018 年 9 月，对昆明裂腹鱼养殖池常规水质参数进行采样监测分析，结果如表1 所示。养殖池水温在监测周期内维持在11.2～17.6 ℃，水温随季节变化波动幅度不大，2017 年11 月水温最低，为 11.2 ℃，2018 年 6 月和 8 月水温最高，为17.6 ℃；pH 维持在 6.94～7.77；TN 质量浓度范围在0.20～1.18 mg∕L，平均值为 0.523 mg∕L，2018 年 9 月监测值为1.18 mg∕L，略高于地表水环境质量Ⅲ类标准，其余月份监测值均符合三类标准要求；TP 质量浓度在 0.012～0.103 mg∕L，平均值为 0.041 7 mg∕L，2018 年 8 月、9 月监测值为 0.103 mg∕L，其余月份监测值均达到了Ⅱ类标准要求；NH4--N 质量浓度范围在 0.012 5～0.320 0 mg∕L，各月份监测值均达到Ⅱ类标准要求；NO2--N质量浓度范围在0.000 5～0.011 6 mg∕L。随着养殖时间的推进，TN、TP、NH4--N、NO2--N质量浓度均呈现不同程度的增大趋势。

表1 各水质指标监测结果

2.2 指标数据标准化结果

对7 个主要水质指标数据标准化处理，以消除量纲带来的影响，结果见表2。

表2 标准化结果

2.3 各指标相关系数矩阵

相关系数矩阵是水质评价因子分析的重要步骤，而对检测指标进行KMO 检验、Barrlet 球形检验是因子分析的前提，本研究中7 个指标KMO 检验结果为0.803（＞0.5），表明检测指标间相关性较强。利用标准化的数据对所选指标进行相关系数的计算，结果如表3 所示。相关系数及显著性水平的计算结果表明，昆明裂腹鱼苗种养殖池各监测指标间具有较强的相关性。其中，水温与DO、NH4--N、NO2--N极显著相关；DO 与 TN、TP、NH4--N、NO2--N 极显著相关；TN 与 TP 极显著相关，与 NO2--N 显著相关；TP与NO2--N显著相关；NH4--N与NO2--N极显著相关。

2.4 主因子特征值和方差贡献率

基于各监测指标的相关系数矩阵，采用因子分析法提取主因子，计算特征值和累积贡献率，按累计方差贡献率85%确定主因子，结果如表4 所示。由表4 可知，主因子F1旋转前特征值为4.718，贡献率为67.398%，旋转后特征值为3.244，贡献率为46.060%；主因子F2旋转前特征值为1.206，贡献率为17.222%，旋转后特征值为2.699，贡献率为38.560%。旋转后主因子F1和F2的特征值均大于1，累计贡献率为84.620%，表明所提取的两个因子可以反映原始监测数据的基本信息。而利用最大方差法旋转后主因子信息更容易解释，旋转前后累计贡献率没有改变，主因子代表信息无损失，足够描述5个指标的原始信息，可用于不同监测时间段水质的差异性分析。

表3 各水质指标相关系数矩阵

表4 主因子特征值和贡献率

2.5 因子旋转载荷矩阵及得分系数矩阵

为清晰地表达主因子的代表信息，对因子的载荷矩阵进行旋转分析，并采用回归法计算因子的得分系数，结果如表5 所示。由旋转后因子的载荷矩阵信息可知，与主因子F1相关的主要指标有TN、TP和DO，其中，正轴方向TN 旋转后的载荷为0.967，TP旋转后的载荷为0.924，负轴方向DO 旋转后的载荷为-0.798，这3 个指标在F1主因子的载荷均较高，反映了氮磷营养盐和水体溶解氧水平对养殖水体水质的影响。与主因子F2相关的主要指标有NH4--N、水温和pH，其中，正轴方向NH4--N 旋转后载荷为0.822，水温旋转后载荷为0.802，pH 旋转后载荷为-0.786，这3 个指标在F2主因子的旋转载荷均较高，NH4--N 与水温和pH 都有较好的相关性，总体反映了无机态氨氮对养殖水体水质的影响。

表5 旋转后因子载荷矩阵及得分系数矩阵

根据累计贡献率确定两个主因子后，便可计算出主因子得分系数矩阵，因子得分函数和综合得分函数构造如下：

式中，F1为第一主因子得分函数；F2为第二主因子得分函数；X1为水温；X2为pH；X3为DO；X4为TN；X5为TP；X6为NH4--N；X7为NO2--N。

2.6 因子得分及综合得分结果

根据因子得分函数和综合得分函数，计算昆明裂腹鱼苗种培育池各监测时间段的水质在两个主因子上的得分和综合得分排名，比较分析各监测时间段水质差异（表6）。由水质主因子得分和综合得分排名可知，昆明裂腹鱼苗种培育池水质因子在2018年6—9 月的综合得分排在前四位。6 月和7 月，F2主因子的得分较高，结合原始监测数据，影响水质的主要指标是与F2主因子相关性较大的氨氮、水温和亚硝酸盐氮。8 月和9 月，F1主因子的得分较高，影响水质的主要指标是与F1主因子相关性较大的TN和TP。11 月、1 月和2 月主因子综合得分相对较小，与主因子F1和F2相关的主要水质指标对水质的影响也相对较弱。

表6 2017年10月至2018年9月水质因子得分和综合得分排名

3 小结与讨论

通过因子分析法对昆明裂腹鱼苗种培育池各养殖月份水质进行了对比分析评价，结果表明，不同的水质指标对养殖水体水质的影响具有明显的季节差异性。在整个监测周期中，2018 年6—9 月正值夏季秋初，养殖水体水温相对其他监测月份高，水质主因子综合得分排在前四位，其中，6 月和7 月，影响水质的指标主要是毒性的NH4--N 和NO2--N；8 月和 9月，影响水质的指标主要是TN 和TP。随着养殖过程的推进和水温的升高，TN 和TP 质量浓度在9 月达到了最大值，分别为 1.18、0.103 mg∕L，NH4--N 质量浓度在 6 月达到了最大值，为 0.32 mg∕L，DO 质量浓度在8 月和9 月均低于6 mg∕L。秋末冬季，养殖水体水温相对较低，溶解氧充足，影响水质的主要指标浓度均处于较低水平。

随着养殖时间的推进，昆明裂腹鱼苗种培育池养殖水体环境质量有下降的趋势，具体表现为从4月开始，养殖池TN、TP、NH4--N 和NO2--N 质量浓度均有不同程度的增大，主要原因为随着鱼体的生长，投喂饵料数量递增，水体残留饵料和鱼体排泄物也随之增加，是影响养殖水质的关键性外源指标。在苗种培育的中后期，特别是水温较高的季节，应重视养殖水体氨氮、亚硝酸盐氮、总氮和总磷的监测和调控，以保证苗种培育水质良好，提高成活率，降低养殖风险。不同的养殖模式、不同的养殖阶段选择合适的水质调控方法很重要，彭灵芝等［14］对乌江流域昆明裂腹鱼幼鱼的氨态氮急性毒性进行了研究，结果显示氨态氮对昆明裂腹鱼幼鱼的安全浓度为3.896 mg∕L，本试验中 NH4--N 监测浓度最高在2018年 6 月和 8 月，为 0.32 mg∕L，低于文献的安全浓度，这与养殖池为水泥池，底部积淤较少，养殖进水经过跌水曝气后，水体溶解氧较高等因素有关，流水池养殖模式保证了养殖水体的交换量，常年水温控制在11.2～17.6 ℃，总体水质良好，苗种病害较少，成活率相对较高。詹会祥等［7］对人工繁殖的昆明裂腹鱼仔鱼进行了流水培育试验，取得了显著成效，昆明裂腹鱼苗种的流水养殖模式具有较好的应用前景。养殖水体中的氮和磷，主要来源为外源饲料残饵、鱼类代谢废物及底泥的释放等［15，16］，本研究中昆明裂腹鱼苗种培育模式为水泥池流水养殖，培育池底泥累积较少，因此，培育池中氮和磷的主要输入途径为外源饵料的投喂，而主要输出为残饵和鱼体自身，残饵的分解、鱼类粪便的积累间接成为氨氮和亚硝酸盐氮的主要来源，二者不仅具有直接毒性，也会影响鱼类的自身代谢［17］、呼吸器官和组织损伤［18］、基因的表达［19］及免疫力［20］，对养殖鱼类产生间接的毒害作用，昆明裂腹鱼作为敏感性的土著鱼类，对水质要求较高，苗种的培育阶段，养殖水体水质的监测和管理调控，是减少病害、提高成活率的关键。

流水池养殖适宜昆明裂腹鱼苗种培育，为保证苗种生长良好，进一步提高成活率，应做好适时清淤，根据池塘的承载能力，合理化苗种放养密度，选择绿色优质饲料，提高消化吸收率，减少残饵粪便，降低饲料对养殖水体的氮源污染。当前，生态环境的保护日益受到重视，绿色、生态、健康的水产养殖模式必将取代传统的养殖模式，通过生产条件的改造、养殖模式的优化、养殖技术的提升、选择新的养殖品种、养殖尾水的达标排放等实现生态健康养殖是大势所趋，也是水产养殖业健康可持续发展的必经之路。流水池养殖模式水体交换量大，传统的流水池养殖，水体中污染物随尾水的排放直接进入周围环境，加大了周围水体的污染负荷，虽然一些珍稀的土著鱼类对养殖水体水质要求较高，但尾水的达标排放是环保政策导向，优化构建高效循环流水池养殖模式，是实现土著鱼类养殖健康可持续发展，经济、社会、生态效益良性循环的有效途径之一。