畢麗仙， 桑田成， 劉丹， 婁斯藝， 廖德杰， 陳濟(jì)豐， 郭超， 周瑋、3

刺參養(yǎng)殖池塘周年鹽度變化微觀特征研究

畢麗仙1， 桑田成2， 劉丹1， 婁斯藝1， 廖德杰1， 陳濟(jì)豐1， 郭超1， 周瑋1、3

(1.大連海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，遼寧大連116023；2.大連海洋大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，遼寧大連116023；3.大連市水產(chǎn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)合會(huì)，遼寧大連116023)

為研究刺參養(yǎng)殖池塘水體鹽度躍層形成機(jī)理及鹽度躍層變化規(guī)律的微觀特征，對(duì)旅順一個(gè)刺參養(yǎng)殖池塘水體表、底層鹽度周年變化和四季代表日鹽度晝夜垂直變化進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明:養(yǎng)殖池塘表層鹽度變化為24.6～31.7，底層鹽度變化為28.4～31.7，夏季鹽度較低；7—9月、12月到翌年3月，養(yǎng)殖池塘表、底層存在鹽度差且底層大于表層；夏季和冬季代表日池塘鹽度存在晝夜和垂直變化，夏季變化幅度較大；夏季－120 cm以下和冬季－60 cm以下水層無(wú)晝夜變化。研究表明，刺參養(yǎng)殖池塘上層鹽度波動(dòng)較大，下層基本上穩(wěn)定。

刺參；養(yǎng)殖池塘；鹽度；周年變化；鹽度躍層

海參池塘養(yǎng)殖是中國(guó)海水養(yǎng)殖的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)[1－7]，海參池塘的躍層問(wèn)題是困擾海參產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素之一[8－12]。于東祥等[13]曾發(fā)現(xiàn)，青島地區(qū)養(yǎng)殖刺參死亡高峰期水體出現(xiàn)明顯躍層的現(xiàn)象。劉國(guó)山等[14]對(duì)威海雙島灣人工魚(yú)礁區(qū)刺參夏季大面積死亡問(wèn)題進(jìn)行研究時(shí)認(rèn)為，躍層引起的海底缺氧是該地區(qū)刺參死亡的原因，養(yǎng)殖區(qū)底部出現(xiàn)明顯溫度躍層和鹽度躍層。黃華偉等[15－16]在對(duì)低溫期和渡夏期刺參腐皮綜合征發(fā)生原因進(jìn)行研究時(shí)也發(fā)現(xiàn)，池塘水體躍層引起池底水質(zhì)惡化，病原菌爆發(fā)是刺參發(fā)病的主要原因。彭安德[17]在針對(duì)河口海域刺參死亡率高的問(wèn)題進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，夏季和冬季池塘中出現(xiàn)溫度躍層和鹽度躍層現(xiàn)象。姜森顥等[18]在融冰期對(duì)刺參池塘溫度和鹽度由表層至底層逐漸升高的現(xiàn)象做過(guò)報(bào)道。于金海等[19]在對(duì)冰期刺參池塘水體溫度和鹽度的垂直變化進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，化冰前在距水面50 cm處出現(xiàn)溫度躍層，20～40 cm處出現(xiàn)鹽度躍層，化冰后距水面50～80 cm處出現(xiàn)溫度和鹽度躍層。相關(guān)研究表明[20－23]，鹽度躍層是水體形成穩(wěn)定躍層的基礎(chǔ)，對(duì)鹽度躍層的研究更有利于解決池塘其他指標(biāo)的躍層問(wèn)題。

目前，關(guān)于養(yǎng)殖池塘水體鹽度躍層的報(bào)道，多局限于探究刺參病害死亡原因和對(duì)躍層現(xiàn)象的報(bào)道。對(duì)于鹽度躍層形成機(jī)理及周年內(nèi)鹽度躍層的變化規(guī)律的系統(tǒng)研究尚未見(jiàn)報(bào)道。因此，深入研究并揭示刺參養(yǎng)殖池塘水體鹽度躍層形成機(jī)理及鹽度躍層變化規(guī)律的微觀特征，有助于進(jìn)行池塘養(yǎng)殖刺參死亡災(zāi)害機(jī)理的研究，對(duì)高產(chǎn)、高效養(yǎng)殖技術(shù)的開(kāi)發(fā)具有重要意義。

本試驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)大連市旅順口區(qū)一個(gè)刺參養(yǎng)殖池塘水體進(jìn)行鹽度垂直分層連續(xù)觀測(cè)，采用剖面分析的方法對(duì)刺參池塘水體周年鹽度變化特征進(jìn)行研究，旨在加強(qiáng)海水池塘養(yǎng)殖環(huán)境的基礎(chǔ)研究，為海水池塘養(yǎng)殖技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)用池塘位于旅順口區(qū)江西鎮(zhèn)大口井村海岸(38°52′51.80″N， 121°08′15.44″E)， 池塘面積為3333.33 m2，池塘底質(zhì)為泥沙底，礁石為方磚壘礁，池塘深為220 cm(水深為160～180 cm)，依潮汐換水，換水日為農(nóng)歷十二至農(nóng)歷二十七，每日換水量為20 cm，水源為渤海天然海水，為非投餌型刺參養(yǎng)殖池塘。

鹽度監(jiān)測(cè)儀器為YSI ProPlus型手持式野外/實(shí)驗(yàn)室兩用測(cè)量?jī)x，購(gòu)自美國(guó)YSI公司。

1.2 方法

1.2.1 池塘水體表、底層鹽度連續(xù)觀測(cè) 2015年5月29日—2016年4月18日，每月中旬納潮前一天，在池塘中心及四周5個(gè)固定觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行表層和底層鹽度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，每次測(cè)定時(shí)間為13:00，每個(gè)采樣點(diǎn)測(cè)定3次，取其平均值。

1.2.2 池塘水體鹽度四季晝夜垂直連續(xù)觀測(cè) 選取夏季 (2015年8月25日)、秋季 (2015年11月22日)、冬季 (2016年2月19日)和春季 (2016年4月17日)4個(gè)代表日，在池塘中心及四周5個(gè)固定觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)連續(xù)測(cè)定。定點(diǎn)連續(xù)觀測(cè)從每個(gè)代表日的12:00—次日12:00，每隔3 h監(jiān)測(cè)1次，共9個(gè)時(shí)間點(diǎn)。觀測(cè)方法:由表層至底層，每隔20 cm進(jìn)行1次垂直層次測(cè)定。每個(gè)采樣點(diǎn)測(cè)定3次，取其平均值。涉及冬季結(jié)冰期觀測(cè)作業(yè)，需在觀測(cè)位置破冰測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 刺參養(yǎng)殖池塘水體表、底層鹽度連續(xù)觀測(cè)

從圖1可見(jiàn):池塘水體表層，全年鹽度變化較大，從2015年5月鹽度31.2開(kāi)始，6月鹽度略有升高，7月鹽度降低，8月鹽度繼續(xù)降至全年最低(24.6)，9月鹽度呈上升趨勢(shì)，10月、11月、12月及翌年1月鹽度保持一致 (31.1)，2月、3月鹽度略有降低，4月鹽度達(dá)到全年最高 (31.7)；池塘水體底層，全年鹽度變化相對(duì)較小，從2015年5月鹽度31.2開(kāi)始，6月鹽度略升高，7月鹽度降至全年最低 (28.4)，8月、9月鹽度略有升高，10月、11月、12月及翌年1月、2月、3月鹽度保持較高水平，4月鹽度達(dá)到全年最高 (31.7)。

圖1 刺參養(yǎng)殖池塘水體表、底層鹽度周年變化Fig.1 Annual changes in salinity at upper layer and bottom in the culture pond for sea cucumber Apostichopus japonicus

在全年觀測(cè)中，池塘水體表、底層鹽度差異集中出現(xiàn)在夏季和冬季。表、底層鹽度差為:5月和6月池塘表、底層鹽度相近，7月出現(xiàn)鹽度差異(0.7)，8月差異達(dá)到全年最大值 (4.3)，9月差異又降低 (0.5)，10月、11月、12月及翌年1月，池塘表、底層鹽度相等，2月鹽度差升高至0.7，3月又開(kāi)始降低至0.5，4月池塘表、底層鹽度相等。

2.2 刺參養(yǎng)殖池塘鹽度四季晝夜垂直連續(xù)觀測(cè)

2.2.1 夏季鹽度晝夜垂直變化 圖2為夏季代表日刺參養(yǎng)殖池塘水體鹽度晝夜垂直變化特征。從9個(gè)觀測(cè)時(shí)間點(diǎn)鹽度垂直分布的總體上看:中上層(－100 cm以上)鹽度隨時(shí)間變化在24.8～28.5間，呈現(xiàn)波動(dòng)性特征；9個(gè)觀測(cè)時(shí)間點(diǎn)－120 cm以下各水層無(wú)晝夜波動(dòng)現(xiàn)象，鹽度穩(wěn)定，即－120 cm～－180 cm處鹽度變化在28.7～28.9，呈現(xiàn)出中下水層鹽度穩(wěn)定性特征；其次，隨著水深的增加各水層鹽度逐步升高，底層鹽度最高，呈現(xiàn)出表、底層鹽度差異性特征。具體而言，中上水層的鹽度晝夜波動(dòng)從12:00開(kāi)始，表層鹽度為24.8，其他水層鹽度總體隨之升高，－20 cm處為24.9，－40 cm處為25.6， －60 cm 處為 26.2， －80 cm 處為 27.3，－100 cm處為28.3；15:00時(shí)，表層鹽度為24.6，其他水層鹽度總體隨之升高，－20 cm、－40 cm處均為24.8，－60 cm處為26.4，－80 cm處為27.4，－100 cm處為28.2；18:00時(shí)，表層鹽度升高至24.9，其他水層鹽度總體隨之升高，－20 cm處為24.9，－40 cm處為25.8，－60 cm處為26.5，－80 cm處為27.5，－100 cm處為28.3；21:00時(shí)，表層鹽度繼續(xù)升高至25.4，其他水層鹽度總體隨之升高，－20 cm處為25.4，－40 cm處為25.8，－60 cm處為26.8，－80 cm處為27.7，－100 cm處為28.4；翌日0:00時(shí)，表層鹽度繼續(xù)升高至25.5，其他水層鹽度總體隨之升高，－20 cm處為25.5，－40 cm處為25.9，－60 cm處為26.8，－80 cm處為27.8，－100 cm處為28.5；翌日3:00時(shí)，表層鹽度保持不變，為25.5，其他水層鹽度總體保持不變，－20 cm處為25.5，－40 cm處為26.1，－60 cm處為26.8，－80 cm處為27.8，－100 cm處為28.5；翌日6:00時(shí)，表層鹽度繼續(xù)升高至25.6，其他水層鹽度總體隨之升高，－20 cm處為25.6，－40 cm處為26.2，－60 cm處為26.9，－80 cm處為27.8，－100 cm處為28.5；翌日9:00時(shí)，表層鹽度降低至25.3，其他水層鹽度總體也隨之降低，－20 cm處為25.3，－40 cm處為25.7，－60 cm處為26.8，－80 cm處為27.8，－100 cm處為28.5；翌日12:00時(shí)，表層鹽度繼續(xù)降低，降低至24.8，其他水層鹽度總體隨之降低，－20 cm處為24.9，－40 cm處為 25.8，－60 cm處為 26.4，－80 cm處為27.4，－100 cm處為28.3。

圖2 刺參養(yǎng)殖池塘水體鹽度夏季晝夜垂直分布Fig.2 Diurnal and vertical changes in salinity in the culture pond for sea cucumber Apostichopus japonicus in summer

2.2.2 秋季鹽度晝夜垂直變化 圖3為秋季代表日刺參養(yǎng)殖池塘水體鹽度晝夜垂直變化特征。9個(gè)觀測(cè)時(shí)間點(diǎn)內(nèi)各水層鹽度無(wú)變化，均為31.1。鹽度垂直分布表現(xiàn)出一致的現(xiàn)象，呈 “I”型分布。

圖3 刺參養(yǎng)殖池塘水體鹽度秋季晝夜垂直分布Fig.3 Diurnal and vertical changes in salinity in the culture pond for sea cucumber Apostichopus japonicus in autumn

圖4 刺參養(yǎng)殖池塘水體鹽度冬季晝夜垂直分布Fig.4 Diurnal and vertical changes in salinity in the culture pond for sea cucumber Apostichopus japonicus in winter

2.2.3 冬季鹽度晝夜垂直變化 圖4為冬季代表日刺參養(yǎng)殖池塘水體鹽度晝夜垂直變化特征。從9個(gè)觀測(cè)時(shí)間鹽度垂直分布總體上看，上層鹽度隨時(shí)間變化在30.5～30.8間，呈現(xiàn)波動(dòng)性特征；9個(gè)觀測(cè)時(shí)間點(diǎn)－60 cm以下各水層鹽度無(wú)晝夜波動(dòng)現(xiàn)象，鹽度穩(wěn)定，即－60～－160 cm處鹽度變化在30.8～31.2，呈現(xiàn)出中下水層鹽度穩(wěn)定性特征和一致性特征；其次，表層鹽度均低于底層，呈現(xiàn)出表底鹽度差異性特征。具體而言，上層鹽度波動(dòng)從12:00時(shí)開(kāi)始，12:00、15:00時(shí)，各水層鹽度相同，即表層鹽度為30.5，－20 cm處為30.5，－40 cm處為30.6；18:00時(shí)，表層鹽度為30.6，－20 cm處為30.6，－40 cm處為30.7；21:00時(shí)，表層鹽度為30.6，－20 cm處為 30.7，－40 cm處為 30.8；翌日0:00至9:00時(shí)，4個(gè)時(shí)間點(diǎn)各水層鹽度相同，0～－40 cm處均為30.8，整體鹽度垂直分布呈“L”型；翌日12:00時(shí)，鹽度下降，表層鹽度恢復(fù)至30.6，－20 cm處為30.6，－40 cm處為30.7。

2.2.4 春季鹽度晝夜垂直變化 圖5為秋季代表日池塘鹽度晝夜垂直變化特征。9個(gè)觀測(cè)時(shí)間點(diǎn)內(nèi)各水層鹽度無(wú)變化，均為31.7。鹽度垂直分布表現(xiàn)出一致的現(xiàn)象，呈I型分布。

圖5 刺參養(yǎng)殖池塘水體鹽度春季晝夜垂直分布Fig.5 Diurnal and vertical changes in salinity in the culture pond for sea cucumber Apostichopus japonicus in spring

3 討論

3.1 刺參養(yǎng)殖池塘水體的鹽度特征

首先，本研究中觀測(cè)結(jié)果顯示了刺參池塘水體鹽度躍層的季節(jié)性特征。夏季7—9月、冬季2—3月是海水池塘鹽度躍層形成的多發(fā)時(shí)期，表層鹽度低于底層。這與目前海水池塘躍層發(fā)生時(shí)間的相關(guān)報(bào)道完全一致[13－19，24－25]， 證實(shí)了刺參池塘夏季和冬季存在鹽度躍層這一普遍規(guī)律。夏季鹽度躍層現(xiàn)象多集中于河口地區(qū)及降雨時(shí)期，彭安德[17]、劉國(guó)山等[14]的研究認(rèn)為，夏季河口區(qū)地表淡水徑流和大氣降雨是導(dǎo)致鹽度躍層形成的關(guān)鍵因素，淡水注入池塘表層形成的低鹽水無(wú)法與底層高鹽水充分混合，從而形成鹽度躍層。而姜森顥等[18]、于金海等[19]對(duì)冬季鹽度躍層形成機(jī)理的解釋是，鹽度躍層與化冰時(shí)期有關(guān)。海水結(jié)冰過(guò)程中鹽分析出，冰下海水鹽度大，2—3月池塘化冰時(shí)融化后低密度水無(wú)法與底層高鹽水混合，從而形成鹽度躍層。

其次，四季代表日觀測(cè)結(jié)果顯示了不同季節(jié)水體中鹽度分布的細(xì)節(jié)變化特征。一方面，春季及秋季代表日池塘水體鹽度晝夜垂直分布均勻，無(wú)躍層現(xiàn)象，與周年表、底層觀測(cè)結(jié)果一致。關(guān)于春、秋季節(jié)海水池塘鹽度微觀分布的報(bào)道較少，但從海洋學(xué)理論分析[21，26]，受季節(jié)影響海水在升溫或降溫過(guò)程中，表層海水鹽度也會(huì)發(fā)生相應(yīng)地降低或升高變化 (這一現(xiàn)象在筆者另文報(bào)道的溫度躍層微觀特征研究中表現(xiàn)的比較顯著)。筆者認(rèn)為，春、秋季節(jié)鹽度指標(biāo)穩(wěn)定的垂直分布結(jié)果表明，水體所受季風(fēng)對(duì)池塘水體形成的擾動(dòng)，足以破壞維持鹽度躍層平衡的動(dòng)力。另一方面，夏季和冬季水體的鹽度躍層存在晝夜波動(dòng)現(xiàn)象。夏季底層 (－120 cm以下)及冬季中下水層 (－60 cm以下)鹽度較高，且無(wú)晝夜變化，下層水體鹽度穩(wěn)定。而中上水層鹽度卻在不同時(shí)間點(diǎn)發(fā)生相應(yīng)的變化，各水層鹽度處于不穩(wěn)定狀態(tài)。從表層鹽度波動(dòng)情況分析，筆者認(rèn)為，池塘水體鹽度波動(dòng)主要與太陽(yáng)輻射有關(guān)。表層鹽度的日波動(dòng)規(guī)律為夏季6:00、冬季9:00時(shí)，經(jīng)過(guò)一夜的黑暗后鹽度升為最高值；夏季和冬季15:00時(shí)，經(jīng)過(guò)白天的太陽(yáng)照射鹽度降為最低值。在表層鹽度波動(dòng)的帶動(dòng)下，穩(wěn)定層以上的水體鹽度形成了晝夜波動(dòng)現(xiàn)象。姜森顥等[18]報(bào)道，16 d觀測(cè)期內(nèi)，同一池塘每一水層鹽度均處于變化狀態(tài)，不同池塘水體鹽度變化不同，正是夏、冬季池塘鹽度躍層晝夜波動(dòng)現(xiàn)象的一種表現(xiàn)。此外，姜森顥等[18]還報(bào)道，池塘底部水層鹽度變化幅度較小，這也與本研究結(jié)果一致。

3.2 鹽度躍層對(duì)養(yǎng)殖水體的影響

相關(guān)研究顯示[27－28]，由于密度作用，鹽度躍層穩(wěn)定存在導(dǎo)致的水體分層是一切躍層形成的條件，是引起其他躍層的基礎(chǔ)。鹽度躍層的出現(xiàn)將導(dǎo)致溫度、溶氧、pH、營(yíng)養(yǎng)鹽等水化學(xué)因子[29－30]及葉綠素a、浮游植物等生源要素[31]的分層，這些分層將導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的分層。大量報(bào)道顯示，池塘突發(fā)性水質(zhì)惡化事件和鹽度躍層長(zhǎng)期存在引起的水化因子及生源要素分層密切相關(guān)[32－33]。因此，養(yǎng)殖水體的大多數(shù)問(wèn)題均可以通過(guò)解決鹽度躍層來(lái)得到改善。

刺參為底棲生物，池塘鹽度躍層將導(dǎo)致刺參生活環(huán)境惡化。鹽度躍層長(zhǎng)期存在，導(dǎo)致表層溶氧無(wú)法輸送到底層，池塘底部缺氧。低氧條件下，沉積物氧化性環(huán)境被破壞，有害物質(zhì)釋放，同時(shí)池塘底部積累的殘餌、排泄物等大量有機(jī)質(zhì)在厭氧狀態(tài)下將由異養(yǎng)細(xì)菌轉(zhuǎn)化為－N 和 S2－，－N 和 S2－的大量存在，不但會(huì)影響刺參生長(zhǎng)，而且會(huì)影響刺參的免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致刺參體質(zhì)變?nèi)酢６藭r(shí)池塘底部的弧菌、假單胞菌等致病菌在缺氧條件下大量繁殖，導(dǎo)致刺參感染死亡。黃華偉等[15－16]通過(guò)對(duì)大量不同來(lái)源患病刺參的池塘調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，低溫期及渡夏期刺參腐皮綜合征的發(fā)生與池塘水體分層造成的底泥中病原菌暴發(fā)密切相關(guān)，也證實(shí)了筆者的觀點(diǎn)。因此，生產(chǎn)實(shí)踐中，在鹽度躍層發(fā)生的夏季和冬季應(yīng)密切關(guān)注池塘內(nèi)鹽度的變化，及時(shí)采取措施避免躍層的長(zhǎng)期出現(xiàn)，以減少刺參死亡災(zāi)害的發(fā)生。

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Microcosmic characteristics of annual changes in salinity in sea cucumber Apostichopus japonicus culture ponds

BI Li－xian1， SANG Tian－cheng2， LIU Dan1， LOU Si－yi1， LIAO De－jie1，CHEN Ji－feng1， GUO Chao1， ZHOU Wei1，3
(1.College of Fisheries and Life Science， Dalian Ocean University， Dalian 116023， China； 2.College of Economics and Management， Dalian Ocean University， Dalian 116023， China； 3.Dalian Fisheries Association of Industrial Technology Innovation， Dalian 116023， China)

The annual changes in salinity in upper layer and bottom of water and diurnal and vertical changes in salinity in the representative days of four seasons were monitored in a sea cucumber Apostichopus japonicus culture pond in Lüshun， Liaoning Province to understand the change and formation mechanism of halocline in a sea cucumber culture pond.The salinity in water upper layer in the pond was found to vary from 24.6 to 31.7，and under from 28.4 to 31.7，at bottom in summer.There were differences in salinity between water upper layer and bottom in the pond，higher than in the water upper layer and from July to September and December to March of the following year.Diurnal and vertical changes in salinity were observed in summer and winter，with large range of variation in summer.No diurnal changes in salinity were observed under water layer of below 120 cm in summer and below 60 cm in winter，indicating that salinity in upper layers fluctuate greatly and stable in the low layer of the water.

Apostichopus japonicus； culture pond； salinity； annual change； halocline

S967.4

A

10.16535/j.cnki.dlhyxb.2017.06.009

2095－1388(2017)06－0688－06

2016－12－21

大連市科技計(jì)劃項(xiàng)目 (2012B11NC049)

畢麗仙 (1993—)，女，碩士研究生。E－mail:2472557659＠qq.com

周瑋 (1963—)，男，教授。E－mail:zhouwei＠dlou.edu.cn