夏季降雨对仿刺参养殖池塘理化参数影响

文/杜尚昆 杜靖 那丽娜 赵斌

为了探明降雨对仿刺参养殖池塘海水理化参数的影响，作者选择辽东湾滨海养殖池塘，连续监测雨前雨后池塘表、中、底层海水温度、盐度、溶解氧（DO）、pH、氧化还原电位（ORP）等理化指标变化情况。结果表明：降雨后池塘海水出现盐度分层现象，表层盐度＜中层＜底层；各层海水温度显著降低，出现波动；雨后1h，各层海水DO显著降低，出现短暂缺氧现象。雨后1h各层海水pH显著降低，pH下降幅度表层＞中层＞底层；降雨后各层海水ORP降低，随后急剧升高，恢复正常水平，雨后48h出现极低值，降雨前后各层海水ORP变化与DO变化呈显著地正相关性。

近年来，我国海水养殖池塘面积不断扩大，日益成为刺参增养殖的重要养殖方式。海水养殖池塘作为封闭的小型人工生态系统，其生态结构功能易受到多种自然因素、人为因素的影响。池塘的海水理化参数是影响池塘生态平衡的重要环境因子，仿刺参池塘营养盐、水温、pH及盐度的年度变化显著影响浮游生物丰度。仿刺参养殖过程中，理化参数不仅直接影响仿刺参的生长，理化参数的改变还直接影响仿刺参养殖的生物和微生物环境，对其健康产生不利影响。盐度、温度变化直接影响仿刺参幼参的生长速率，低盐（22）和高盐（36）环境下，池塘养殖仿刺参的能量代谢速率较高，进而影响其生长速率，小范围的温度波动可以刺激仿刺参生长，大范围的温度波动导致仿刺参生长停滞。水温在20℃～24℃时，仿刺参进入夏眠状态。有关降雨对海水池塘微生态环境影响的研究取得一定进展。而降雨影响仿刺参养殖池塘理化参数的相关研究尚未见报道。

本文为探究夏季降雨对仿刺参养殖池塘海水理化参数影响，连续监测降雨前后池塘表、中、底层海水温度、盐度、溶解氧、pH、氧化还原电位等理化指标变化，分析其变化规律，探讨夏季降雨对仿刺参养殖池塘的不利影响，为仿刺参池塘的健康养殖和科学管理提供基础数据。

一、研究地区与研究方法

（一）研究区域概况

选择的仿刺参养殖池塘位于辽东湾顶大小凌河口滨海潮滩，该地区属温带季风大陆性气候，年平均气温8.0℃～8.7℃，年平均降水量637.6mm，无霜期160d～180d，年日照时数为2700h，结冰期年均60d，全年风向随季节变化显著，盛行北风和南风。

（二）监测站位布设

养殖池塘的长宽为450m×50m。大小布设3个监测断面、共13个站位（见表1），池塘平均～1.7m，每个站位分为表层（0cm～10cm）、中层（50cm～60cm）、底层（150cm～160cm）。

表1 池塘站位坐标

（三）水质监测

采用水质分析仪（YSI-ProfessorPlus）测量水温、盐度、溶解氧、pH和氧化还原电位。溶解氧通过黑白瓶法进行校正。监测频率：降雨前、降雨后1h、8h、24h、36h、48h各监测1次。

（四）数据处理

采用SSPS13.0对降雨前后池塘海水表、中、底层各理化参数进行单因素方差分析（one-wayANOVA），对降雨引起池塘海水各理化参数的变化过程之间进行相关性分析。并用Origin7.5软件绘制降雨前后池塘海水各理化参数变化图。

二、结果分析

（一）降雨前后刺参池塘各层海水盐度变化

此次降雨发生在2017年8月1日2时～3时，降雨量为25mm，雨水的pH6.8、盐度0.3。降雨前池塘海水表、中、底层海水盐度稳定在27.8。降雨后10min，池塘表底层海水盐度相差3.8，降雨后20min表层海水稳定在25.1，降雨后1小时表层海水盐度稳定在25.4（见图1），降雨后1h内是池塘表层低盐水排放的最佳时间。降雨后1h～24h表层海水盐度由低升高，底层海水盐度由高降低，降雨后24h各层海水盐度基本一致（见图1）。

图1 降雨后刺参池塘各层海水盐度变化

（二）降雨前后刺参池塘各层海水DO和温度变化

与降雨前相比，降雨后1h池塘表、中、底层海水DO显著降低，降雨后8h～24h，各层海水DO基本恢复至降雨前，降雨36h各层海水DO显著升高，至48h恢复至降雨前（见图2）。针对降雨后池塘出现的短暂缺氧现象，进行适当的底充氧对池塘理化环境稳定具有重要作用。与降雨前相比，降雨后池塘各层海水温度显著降低，出现波动（见图2）。

图2 降雨前后池塘各层海水DO和温度变化

（三）降雨前后刺参池塘各层海水pH和氧化还原环境变化

与降雨前相比，降雨后1h～24h池塘表、中、底层海水pH显著降低，降雨后3h～48h，各层海水pH基本恢复至降雨前（见图3）；降雨1h后各层海水ORP略有降低，与降雨前相比无显著差异，降雨后8h各层海水ORP极显著上升，降雨后24h～36h各层各层海水ORP显著高于降雨前，降雨后48h表层海水ORP恢复至降雨前，中、底层的低于降雨前（见图3）。

图3 降雨前后池塘各层海水pH和ORP变化

降雨前后池塘各层海水DO和ORP变化呈现相似的波动趋势，通过相关性分析发现降雨前后各层海水ORP变化与DO变化呈显著地正相关性，相关系数0.596。

（四）降雨引起池塘各理化参数变化的相关性分析

通过相关性分析发现，降雨引起池塘海水各理化参数之间的变化过程具有联动性，其中池塘海水的温度、溶解氧、盐度和pH，两两之间的变化过程具有极显著的正相关性；氧化还原电位的变化过程与温度的变化过程具有显著的正相关性，与溶解氧、盐度、pH的变化过程具有显著地负相关性。以上相关性分析结果表明：降雨引起池塘海水各理化参数的变化过程之间具有联动性。（见表2）

表2 降雨前后池塘海水各理化参数之间变化过程相关性分析

三、讨论

仿刺参池塘为典型的半开放型人工生态系统，易受异常天气状况（如高温、降雨、大风、降雪等）干扰，影响其海水理化参数的稳定，给仿刺参池塘养殖造成潜在的生态风险。本文研究发现：降雨后仿刺参养殖池塘各层海水呈现盐度分层、pH降低、短暂缺氧、温度和ORP波动现象（见表3）。降雨对池塘理化参数的扰动，可能对养殖生物和生态环境产生不利的影响。胡晓娟等研究发现强干扰天气条件下，对虾养殖池塘细菌群落结构出现较大的波动，病原菌比例升高，这与频繁降雨导致水体pH下降，盐度降低，池塘水体的温度和盐度分层有关。仿刺参池塘浮游病毒丰度与海水温度、盐度和pH息息相关。降雨导致池塘盐度分层、pH降低、DO和ORP出现剧烈波动，仿刺参可能产生应激反应，免疫力下降，对其生长和健康产生不利影响。Dong等报道与恒温相比，温度波动导致仿刺参耗氧增加，体内粗脂肪含量降低，生长率显著下降。降雨后池塘各层海水温度呈现较大波动，并出现短暂缺氧现象（见表3），对仿刺参生长极为不利。

海水的ORP值与DO、各元素的不同价态有关，同时受海洋生物活动和表层海水的光化学效应等多种因素的影响，同时也反应了海水的氧化还原环境和性质。高氧化海水的ORP的理论值在740mV，海水中的变价元素处于高氧化态，有利于海洋生物的生长和繁殖；当水中溶氧耗尽，ORP出现负值，为还原性海水，出现H2S等对生物有害的还原性物质。降雨后仿刺参池塘各层海水呈先降低，后升高，再降低的剧烈波动现象，降雨后48h底层海水ORP出现极低值（见表3），表明池塘底层海水为较弱的氧化态。相关性分析发现，降雨前后池塘各层海水ORP和DO之间呈显著地相关性，这与臧维玲和李勃恩的研究结果相似。

相关性分析发现，降雨引起池塘海水各理化参数的变化过程之间具有联动性。

针对降雨后仿刺参池塘各层海水理化参数变化对仿刺参养殖造成潜在的危害，降雨后进行及时的表层低盐水排放、底充氧、加速表底层海水交换等应对措施，以降低降雨对仿刺参池塘的生态风险。

作者单位：辽宁省锦州市海洋与渔业科学研究所

48h后雨降差准标±值均平 围范.0±0.1 27 7.2 26.9-2.0±0.1 27 7.2 26.9-2.0±0.1 27 7.2 26.9-2.8±0.1 26 7.0 26.7-2.8±0.1 26 7.0 26.7-2.8±0.1 26 7.0 26.6-2 0.3 5.6±5.2-6.1 0.2 5.4±4.9-5.6 0.3 4.3±3.7-4.6 0.3 8.1±7.8-8.6 0.4 8.2±7.8-8.6 0.4 8.2±7.7-8.6.3±16.5 75 5.8 46.1-9.4±14.3 62 1.4 44.1-9.6±15.1 54 6.4 38.0-8况情化变）mV P（OR和pH）、-1 mg·L O（、D度盐）、（℃度温水海层底中表塘池参刺后前雨3 降表h 36后雨24降后雨8h降后雨1h降后雨降前雨降差准标±值均平 围范 差准标±值均平 围范 差准标±值均平 围范 差准标±值均平 围范 差准标±值均平 围范.1±0 28.5-28.6 28.4 26.6±0.1 6.9-2.5 26.1 28.2±0 28.1-28.3±0.1.4 28 8.4-2.2 28 30.6±1.4 28.8-32.5.1±0 28.5-28.6 28.4 26.6±0.1 6.9-2.5 26.1 28.2±0 28.1-28.2±0.1.4 28 8.1-2.3 28 30.4±1.2 28.8-31.6.1±0 28.5-28.6 28.4 26.6±0.1 6.9-2.5 26.1 28.1±0 28.0-28.3±0.1.4 28 8.7-2.2 28 30.2±1.0 28.8-31.2.3±0 26.7-27.1 26.4 26.7±0.4 7.3-2.2 26.5 26.3±0 25.5-27.2±0.2.5 25 5.8-2.3 25 27.8±0.0 27.7-27.8.3±0 26.7-27.1 26.4 26.7±0.4 7.3-2.2 26.6 26.4±0 25.5-27.5±0.2.1 26 6.3-2.5 25 27.8±0.0 27.7-27.8.3±0 26.7-27.2 26.4 26.7±0.4 7.3-2.1 26.6 27.1±0 25.8-27.8±0.1.6 27 7.8-2.5 27 27.7±0.1 27.6-27.8 0.1 6.6±6.4-7.0 0.2 5.6±5.2-5.9 0.2 5.8±5.5-6.1 1.2 3.5±1.8-5.3 0.7 5.3±3.8-6.2 0.2 6.5±6.3-6.8 0.2 5.5±5.1-5.7 0.2 5.6±5.2-5.9 1.1 3.4±1.8-5.0 0.8 4.9±3.4-6.1 0.5 5.4±4.8-6.5 0.6 4.6±3.6-5.6 0.6 4.5±3.9-5.7 1.0 3.2±1.8-4.7 0.3 3.9±3.4-4.2 0.5 8.1±7.3-8.8 0.3 7.8±7.4-8.3 0.1 7.7±7.5-8.0 0.6 7.6±7.0-8.7 0.0 8.7±8.6-8.7 0.4 8.1±7.4-8.6 0.3 7.7±7.4-8.3 0.2 7.7±7.4-8.1 0.4 7.7±7.1-8.2 0.0 8.7±8.6-8.7 0.4 8.2±7.5-8.8 0.2 7.7±7.4-8.1 0.2 7.7±7.5-8.2 0.4 7.7±7.2-8.2 0.0 8.7±8.6-8.7.6 16 117.7±-133.8 79.1 31.0 123.9±1.2-200.4 10.1 11 163.9±1.4 151.6-19±25.1.6 79.6-111.9 35 84.9±13.1 72.3-111.7.4 14 117.4±-137.6 87.3 22.9 119.3±2.2-174.2 10.8 14 169.0±0.4 139.4-19±27.5.4 72 06.1-1.9 19 84.2±11.5.6 73.2-106.7 13 117.4±-138.7 94.3 19.9 117.3±2.5-160.2 10.5 14 160.6±2.8 146.9-20±26.2.8 70 02.6-1.7 19 84.4±11.8.1 73.7-108层水 表中底表中底表中底表中底表中底数参度/℃温度盐DO g·L-1/m pH P OR V/m