刺參養殖池塘周年鹽度變化微觀特征研究

畢麗仙， 桑田成， 劉丹， 婁斯藝， 廖德杰， 陳濟豐， 郭超， 周瑋、3

刺參養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， 陳濟豐1， 郭超1， 周瑋1、3

(1.大連海洋大學水產與生命學院，遼寧大連116023；2.大連海洋大學經濟管理學院，遼寧大連116023；3.大連市水產產業技術創新聯合會，遼寧大連116023)

為研究刺參養殖池塘水體鹽度躍層形成機理及鹽度躍層變化規律的微觀特征，對旅順一個刺參養殖池塘水體表、底層鹽度周年變化和四季代表日鹽度晝夜垂直變化進行了監測。結果表明:養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以下水層無晝夜變化。研究表明，刺參養殖池塘上層鹽度波動較大，下層基本上穩定。

刺參；養殖池塘；鹽度；周年變化；鹽度躍層

海參池塘養殖是中國海水養殖的主導產業[1－7]，海參池塘的躍層問題是困擾海參產業發展的主要因素之一[8－12]。于東祥等[13]曾發現，青島地區養殖刺參死亡高峰期水體出現明顯躍層的現象。劉國山等[14]對威海雙島灣人工魚礁區刺參夏季大面積死亡問題進行研究時認為，躍層引起的海底缺氧是該地區刺參死亡的原因，養殖區底部出現明顯溫度躍層和鹽度躍層。黃華偉等[15－16]在對低溫期和渡夏期刺參腐皮綜合征發生原因進行研究時也發現，池塘水體躍層引起池底水質惡化，病原菌爆發是刺參發病的主要原因。彭安德[17]在針對河口海域刺參死亡率高的問題進行研究時發現，夏季和冬季池塘中出現溫度躍層和鹽度躍層現象。姜森顥等[18]在融冰期對刺參池塘溫度和鹽度由表層至底層逐漸升高的現象做過報道。于金海等[19]在對冰期刺參池塘水體溫度和鹽度的垂直變化進行研究時發現，化冰前在距水面50 cm處出現溫度躍層，20～40 cm處出現鹽度躍層，化冰后距水面50～80 cm處出現溫度和鹽度躍層。相關研究表明[20－23]，鹽度躍層是水體形成穩定躍層的基礎，對鹽度躍層的研究更有利于解決池塘其他指標的躍層問題。

目前，關于養殖池塘水體鹽度躍層的報道，多局限于探究刺參病害死亡原因和對躍層現象的報道。對于鹽度躍層形成機理及周年內鹽度躍層的變化規律的系統研究尚未見報道。因此，深入研究并揭示刺參養殖池塘水體鹽度躍層形成機理及鹽度躍層變化規律的微觀特征，有助于進行池塘養殖刺參死亡災害機理的研究，對高產、高效養殖技術的開發具有重要意義。

本試驗中，通過對大連市旅順口區一個刺參養殖池塘水體進行鹽度垂直分層連續觀測，采用剖面分析的方法對刺參池塘水體周年鹽度變化特征進行研究，旨在加強海水池塘養殖環境的基礎研究，為海水池塘養殖技術研究與開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗用池塘位于旅順口區江西鎮大口井村海岸(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，換水日為農歷十二至農歷二十七，每日換水量為20 cm，水源為渤海天然海水，為非投餌型刺參養殖池塘。

鹽度監測儀器為YSI ProPlus型手持式野外/實驗室兩用測量儀，購自美國YSI公司。

1.2 方法

1.2.1 池塘水體表、底層鹽度連續觀測 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個固定觀測點進行表層和底層鹽度現場測定，每次測定時間為13:00，每個采樣點測定3次，取其平均值。

1.2.2 池塘水體鹽度四季晝夜垂直連續觀測 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個代表日，在池塘中心及四周5個固定觀測點進行定點連續測定。定點連續觀測從每個代表日的12:00—次日12:00，每隔3 h監測1次，共9個時間點。觀測方法:由表層至底層，每隔20 cm進行1次垂直層次測定。每個采樣點測定3次，取其平均值。涉及冬季結冰期觀測作業，需在觀測位置破冰測定。

1.3 數據處理

采用Excel 2007軟件對試驗數據進行處理分析。

2 結果與分析

2.1 刺參養殖池塘水體表、底層鹽度連續觀測

從圖1可見:池塘水體表層，全年鹽度變化較大，從2015年5月鹽度31.2開始，6月鹽度略有升高，7月鹽度降低，8月鹽度繼續降至全年最低(24.6)，9月鹽度呈上升趨勢，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月鹽度達到全年最高 (31.7)；池塘水體底層，全年鹽度變化相對較小，從2015年5月鹽度31.2開始，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月鹽度達到全年最高 (31.7)。

圖1 刺參養殖池塘水體表、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

在全年觀測中，池塘水體表、底層鹽度差異集中出現在夏季和冬季。表、底層鹽度差為:5月和6月池塘表、底層鹽度相近，7月出現鹽度差異(0.7)，8月差異達到全年最大值 (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月又開始降低至0.5，4月池塘表、底層鹽度相等。

2.2 刺參養殖池塘鹽度四季晝夜垂直連續觀測

2.2.1 夏季鹽度晝夜垂直變化 圖2為夏季代表日刺參養殖池塘水體鹽度晝夜垂直變化特征。從9個觀測時間點鹽度垂直分布的總體上看:中上層(－100 cm以上)鹽度隨時間變化在24.8～28.5間，呈現波動性特征；9個觀測時間點－120 cm以下各水層無晝夜波動現象，鹽度穩定，即－120 cm～－180 cm處鹽度變化在28.7～28.9，呈現出中下水層鹽度穩定性特征；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從12:00開始，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，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，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，表層鹽度繼續升高至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，表層鹽度繼續升高至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，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，表層鹽度繼續升高至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，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，表層鹽度繼續降低，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殖池塘水體鹽度晝夜垂直變化特征。9個觀測時間點內各水層鹽度無變化，均為31.1。鹽度垂直分布表現出一致的現象，呈 “I”型分布。

圖3 刺參養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殖池塘水體鹽度晝夜垂直變化特征。從9個觀測時間鹽度垂直分布總體上看，上層鹽度隨時間變化在30.5～30.8間，呈現波動性特征；9個觀測時間點－60 cm以下各水層鹽度無晝夜波動現象，鹽度穩定，即－60～－160 cm處鹽度變化在30.8～31.2，呈現出中下水層鹽度穩定性特征和一致性特征；其次，表層鹽度均低于底層，呈現出表底鹽度差異性特征。具體而言，上層鹽度波動從12:00時開始，12:00、15:00時，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，表層鹽度為30.6，－20 cm處為30.6，－40 cm處為30.7；21:00時，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，4個時間點各水層鹽度相同，0～－40 cm處均為30.8，整體鹽度垂直分布呈“L”型；翌日12:00時，鹽度下降，表層鹽度恢復至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個觀測時間點內各水層鹽度無變化，均為31.7。鹽度垂直分布表現出一致的現象，呈I型分布。

圖5 刺參養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 刺參養殖池塘水體的鹽度特征

首先，本研究中觀測結果顯示了刺參池塘水體鹽度躍層的季節性特征。夏季7—9月、冬季2—3月是海水池塘鹽度躍層形成的多發時期，表層鹽度低于底層。這與目前海水池塘躍層發生時間的相關報道完全一致[13－19，24－25]， 證實了刺參池塘夏季和冬季存在鹽度躍層這一普遍規律。夏季鹽度躍層現象多集中于河口地區及降雨時期，彭安德[17]、劉國山等[14]的研究認為，夏季河口區地表淡水徑流和大氣降雨是導致鹽度躍層形成的關鍵因素，淡水注入池塘表層形成的低鹽水無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]對冬季鹽度躍層形成機理的解釋是，鹽度躍層與化冰時期有關。海水結冰過程中鹽分析出，冰下海水鹽度大，2—3月池塘化冰時融化后低密度水無法與底層高鹽水混合，從而形成鹽度躍層。

其次，四季代表日觀測結果顯示了不同季節水體中鹽度分布的細節變化特征。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，無躍層現象，與周年表、底層觀測結果一致。關于春、秋季節海水池塘鹽度微觀分布的報道較少，但從海洋學理論分析[21，26]，受季節影響海水在升溫或降溫過程中，表層海水鹽度也會發生相應地降低或升高變化 (這一現象在筆者另文報道的溫度躍層微觀特征研究中表現的比較顯著)。筆者認為，春、秋季節鹽度指標穩定的垂直分布結果表明，水體所受季風對池塘水體形成的擾動，足以破壞維持鹽度躍層平衡的動力。另一方面，夏季和冬季水體的鹽度躍層存在晝夜波動現象。夏季底層 (－120 cm以下)及冬季中下水層 (－60 cm以下)鹽度較高，且無晝夜變化，下層水體鹽度穩定。而中上水層鹽度卻在不同時間點發生相應的變化，各水層鹽度處于不穩定狀態。從表層鹽度波動情況分析，筆者認為，池塘水體鹽度波動主要與太陽輻射有關。表層鹽度的日波動規律為夏季6:00、冬季9:00時，經過一夜的黑暗后鹽度升為最高值；夏季和冬季15:00時，經過白天的太陽照射鹽度降為最低值。在表層鹽度波動的帶動下，穩定層以上的水體鹽度形成了晝夜波動現象。姜森顥等[18]報道，16 d觀測期內，同一池塘每一水層鹽度均處于變化狀態，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現象的一種表現。此外，姜森顥等[18]還報道，池塘底部水層鹽度變化幅度較小，這也與本研究結果一致。

3.2 鹽度躍層對養殖水體的影響

相關研究顯示[27－28]，由于密度作用，鹽度躍層穩定存在導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。鹽度躍層的出現將導致溫度、溶氧、pH、營養鹽等水化學因子[29－30]及葉綠素a、浮游植物等生源要素[31]的分層，這些分層將導致水體富營養化的分層。大量報道顯示，池塘突發性水質惡化事件和鹽度躍層長期存在引起的水化因子及生源要素分層密切相關[32－33]。因此，養殖水體的大多數問題均可以通過解決鹽度躍層來得到改善。

刺參為底棲生物，池塘鹽度躍層將導致刺參生活環境惡化。鹽度躍層長期存在，導致表層溶氧無法輸送到底層，池塘底部缺氧。低氧條件下，沉積物氧化性環境被破壞，有害物質釋放，同時池塘底部積累的殘餌、排泄物等大量有機質在厭氧狀態下將由異養細菌轉化為－N 和 S2－，－N 和 S2－的大量存在，不但會影響刺參生長，而且會影響刺參的免疫系統，導致刺參體質變弱。而此時池塘底部的弧菌、假單胞菌等致病菌在缺氧條件下大量繁殖，導致刺參感染死亡。黃華偉等[15－16]通過對大量不同來源患病刺參的池塘調查研究發現，低溫期及渡夏期刺參腐皮綜合征的發生與池塘水體分層造成的底泥中病原菌暴發密切相關，也證實了筆者的觀點。因此，生產實踐中，在鹽度躍層發生的夏季和冬季應密切關注池塘內鹽度的變化，及時采取措施避免躍層的長期出現，以減少刺參死亡災害的發生。

[1] 農業部漁業漁政管理局.2015中國漁業統計年鑒[M].北京:中國農業出版社，2015.

[2] 農業部漁業漁政管理局.2016中國漁業統計年鑒[M].北京:中國農業出版社，2016.

[3] 劉園園，張勁松，石峰，等.池塘和網箱養殖海參效果的對比試驗[J].河北漁業，2013(11):46－47.

[4] 常亞青，隋錫林，李俊.刺參增養殖業現狀、存在問題與展望[J].水產科學，2006，25(4):198－201.

[5] 王磊，趙文.遼東灣沿海刺參池塘養殖現狀及存在問題[J].中國水產，2007(7):56－57.

[6] 李璐瑤，孫丕海，包鵬云，等.飼料中添加混合益生菌對刺參幼參免疫反應和抗氧化性能的影響[J].大連海洋大學學報，2016，31(3):266－271.

[7] 李林晗，陳勇，田濤，等.基于棲息地適宜度指數模型的刺參環境適宜性初步研究[J].大連海洋大學學報，2016，31(1):80－84.

[8] 饒慶賀，王鳳昀，何建平，等.影響海參池塘養殖高產的幾個關鍵因素[J].河北漁業，2014(7):44，50.

[9] 于瑞海，周文江，孔靜.海參池塘高產穩產養殖技術的探討[J].海洋湖沼通報，2012(3):25－28.

[10] 包鵬云，周德剛，蒲紅宇.我國海參池塘養殖存在的問題及應對措施[J].科學養魚，2011(3):3－5.

[11] 姚宏祿.中國綜合養殖池塘生態學研究[M].北京:科學出版社，2010:59－73.

[12] 于東祥，燕敬平，孫慧玲，等.刺參養殖水質的變化特點和調控[J].齊魯漁業，2008，25(3):1－7.

[13] 于東祥，張巖，陳四清.養殖水體的雙分層是海參發病的普遍原因[J].齊魯漁業，2004，21(8):8－9，4.

[14] 劉國山，蔡星媛，佟飛，等.威海雙島灣人工魚礁區刺參大面積死亡原因初探[J].漁業信息與戰略，2014，29(2):122－129.

[15] 黃華偉，王印庚，陳霞，等.低溫期養殖刺參腐皮綜合征的發生與環境因子間的關系[J].水產科技情報，2011，38(6):292－297.

[16] 黃華偉.養殖刺參(Apostichopus japonicus)腐皮綜合癥的發生與異養菌區系間的關系[D].青島:中國海洋大學，2007.

[17] 彭安德.河口區海參池塘水環境周年變化規律研究[D].大連:大連海洋大學，2015.

[18] 姜森顥，劉雙鳳，蔡勛.刺參養殖池塘主要生態因子周年變化特征[J].漁業現代化，2015，42(5):1－7，17.

[19] 于金海，冷曉飛，李春艷，等.黃海北部仿刺參養殖池塘關鍵環境因子的周年變化與管理研究[J].大連水產學院學報，2009，24(6):514－519.

[20] 雷衍之，藏維玲，劉長發，等.養殖水環境化學[M].北京:中國農業出版社，2004:11.

[21] 劉智深，關定華.海洋物理學[M].濟南:山東教育出版社，2004:12.

[22] 劉哲，魏皓，蔣松年.渤海多年月平均溫鹽場的季節變化特征及形成機制的初步分析[J].青島海洋大學學報:自然科學版，2003，33(1):7－14.

[23] 翟方國.黃海和東海障礙層研究[D].青島:中國海洋大學，2009.

[24] 劉偉，丁君，李潤玲，等.黃、渤海沿岸海水養殖池塘冰期環境因子變化的研究[J].大連海洋大學學報，2014，29(1):51－56.

[25] 遲爽，曾勇，趙振軍，等.刺參養殖池塘的水質變化[J].濟南大學學報:自然科學版，2013，27(3):239－244.

[26] 馮士筰，李鳳歧，李少菁.海洋科學導論[M].北京:高等教育出版社，1999:6.

[27] Bauch D，Cherniavskaia E，Timokhov L.Shelf basin exchange along the Siberian continental margin:modification of Atlantic water and lower halocline water[J].Deep Sea Research Part I:Oceanographic Research Papers，2016:188－198.

[28] 洪啟明.海洋永文氣象:水溫、鹽度和條件密度[J].臺灣海峽，1987，6(4):332－348.

[29] 王朝暉，楊宇峰，宋淑華，等.大亞灣海域營養鹽的季節變化及微表層對營養鹽的富集作用[J].環境科學學報，2011，31(2):307－315.

[30] 蔡清海.閩中漁場的溫、鹽躍層分布與亞硝酸鹽的層化現象[J].熱帶海洋，1991，10(2):33－40.

[31] 吳榮軍，呂瑞華，朱明遠，等.海水混合和層化對葉綠素a垂直分布的影響[J].生態環境，2004，13(4):515－519.

[32] 王雨春，朱俊，馬梅，等.西南峽谷型水庫的季節性分層與水質的突發性惡化[J].湖泊科學，2005，17(1):54－60.

[33] 周正熙，于仁成，呂頌輝，等.長江口鄰近海域春季藻華與水體層化的關系[J].海洋與湖沼，2016，47(6):1166－1175.

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

大連市科技計劃項目 (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