ВОЗДЕЙСТВИЕ ИНТЕНСИВНОГО ПРУДОВОГО РЫБОВОДСТВА НА КАЧЕСТВО ВОДЫ В ПРУДАХ
Авторы:
1.
Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова
2.
Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н. И. Вавилова
(доктор сельскохозяйственных наук, доцент; профессор кафедры генетики, разведения, кормления животных и аквакультуры)
3.
Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова
Тип:
Статья
Страницы:
с 74
по 80
Статус:
Опубликован
Получено:
05.09.2019
Одобрено:
25.09.2019
Опубликовано:
25.09.2019
Классификаторы:
УДК 639.3
ГРНТИ 34.39 Физиология человека и животных
ГРНТИ 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
ГРНТИ 69.31 Промышленное рыболовство
ГРНТИ 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
ГРНТИ 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
ГРНТИ 34.39 Физиология человека и животных
ГРНТИ 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
ГРНТИ 69.31 Промышленное рыболовство
ГРНТИ 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
ГРНТИ 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
пруд, рыбоводство, самоочищение, монокультура, поликультура, вегетационный сезон, бактерии, микроорганизмы, качество воды
Аннотация (русский):
Для получения качественной рыбной продукции необходимо учитывать специфические условия каждого водоема. Пруды, интенсивно эксплуатируемые для рыборазведения, отличаются нарушением гидрохимического режима воды, накоплением значительной массы фитопланктона и увеличением органического загрязнения, что становится причиной болезней и гибели рыбы. Исследуются вопросы участия гидробионтов в процессах самоочищения водоемов и воздействия рыбоводных процессов на гидрохимические и микробиологические показатели воды рыбоводных хозяйств. Работа проводилась на базе двух рыбопитомников Саратовской области: ООО «Энгельсский рыбопитомник» и ФГУП «Тепловский рыбопитомник». Пробы воды для исследования отбирались из прудов с маточным поголовьем сазана и из выростных прудов с поликультурой сазана и растительноядных рыб, монокультурой карпа и поликультурой карпа и белого толстолобика. Установлено, что исследуемые выростные пруды принадлежат к типу мезосапробных водоемов. Они обладают мощным потенциалом самоочищения. С увеличением количества бактерий, участвующих в процессах утилизации растворенного органического вещества, происходит снижение биохимического потребления кислорода и химического потребления кислорода. В условиях рыбоводного пруда микроорганизмы, обеспечивающие процессы самоочищения воды, находят благоприятные условия для своего развития и размножения, особенно в условиях поликультуры. Наилучшие показатели биохимического потребления кислорода были отмечены в пруду с поликультурой карпа и белого толстолобика, т. к. белый толстолобик является биологическим мелиоратором водной экосистемы. Поддержание оптимального баланса между всеми звеньями гидробиоценоза рыбоводного водоема и биохимических процессов, протекающих с участием гидробионтов, которые способствуют очищению воды, положительно влияет на качество воды в водоеме.
Для получения качественной рыбной продукции необходимо учитывать специфические условия каждого водоема. Пруды, интенсивно эксплуатируемые для рыборазведения, отличаются нарушением гидрохимического режима воды, накоплением значительной массы фитопланктона и увеличением органического загрязнения, что становится причиной болезней и гибели рыбы. Исследуются вопросы участия гидробионтов в процессах самоочищения водоемов и воздействия рыбоводных процессов на гидрохимические и микробиологические показатели воды рыбоводных хозяйств. Работа проводилась на базе двух рыбопитомников Саратовской области: ООО «Энгельсский рыбопитомник» и ФГУП «Тепловский рыбопитомник». Пробы воды для исследования отбирались из прудов с маточным поголовьем сазана и из выростных прудов с поликультурой сазана и растительноядных рыб, монокультурой карпа и поликультурой карпа и белого толстолобика. Установлено, что исследуемые выростные пруды принадлежат к типу мезосапробных водоемов. Они обладают мощным потенциалом самоочищения. С увеличением количества бактерий, участвующих в процессах утилизации растворенного органического вещества, происходит снижение биохимического потребления кислорода и химического потребления кислорода. В условиях рыбоводного пруда микроорганизмы, обеспечивающие процессы самоочищения воды, находят благоприятные условия для своего развития и размножения, особенно в условиях поликультуры. Наилучшие показатели биохимического потребления кислорода были отмечены в пруду с поликультурой карпа и белого толстолобика, т. к. белый толстолобик является биологическим мелиоратором водной экосистемы. Поддержание оптимального баланса между всеми звеньями гидробиоценоза рыбоводного водоема и биохимических процессов, протекающих с участием гидробионтов, которые способствуют очищению воды, положительно влияет на качество воды в водоеме.
Ключевые слова:
пруд, рыбоводство, самоочищение, монокультура, поликультура, вегетационный сезон, бактерии, микроорганизмы, качество воды
пруд, рыбоводство, самоочищение, монокультура, поликультура, вегетационный сезон, бактерии, микроорганизмы, качество воды
В последнее время обострение политической обстановки заметно повлияло на экономическое положение России. В связи с введением США и Евросоюзом антироссийских санкций, а также ответных защитных мер со стороны России вопрос продовольственной безопасности приобрел особую актуальность. К важнейшим продуктам питания относится рыба и рыбные продукты [1]. Рыбная продукция, богатая животным белком с уникальным набором аминокислот, жирных кислот и витаминов, которые не встречаются в таком количестве и разнообразии ни в зерновых культурах, ни в мясе, ни в других продуктах, занимает ведущее место в обеспечении сбалансированности питания и здоровой диеты [2]. Рациональные нормы потребления пищевых продуктов, отвечающие современным требованиям здорового питания, которые сформулированы Минздравом России, составляют 22 килограмма рыбы в год на человека. При этом уровень потребления рыбы в России, согласно данным 2018 г., составляет лишь 19 кг на человека в год. Важнейшим условием для наращивания объемов производства рыбы и рыбных продуктов является высокий уровень интенсификации рыбоводства. Вследствие этого необходимо учитывать специфические условия каждого водоема и разрабатывать новые методы для получения качественной рыбной продукции за счет использования их естественных продукционных возможностей [3]. В развитии рыбоводства России ведущая роль принадлежит прудовой аквакультуре, где для выращивания рыбы используются небольшие по площади водные объекты [3]. Однако пруды, интенсивно эксплуатируемые для рыборазведения, зачастую переходят в категорию гипертрофных, т.е. сильно загрязненных водоемов. Для них характерны нарушение гидрохимического режима воды, накопление значительной массы фитопланктона и увеличение органического загрязнения, что может приводить к замедлению роста, болезням и гибели рыбы [4]. В настоящее время существует несколько основных путей очистки воды и предотвращения эвтрофикации водоемов: первый - усиление проточности воды и внесение в воду различных окислителей; второй - создание условий, стимулирующих процессы самоочищения воды; третий - использование эффективных сорбентов, очищающих воду и повышающих резистентность организма [5]. Эффективное выращивание рыб оказывает влияние на качество воды в прудах, на процессы самоочищения водоемов. Если в пруду поддерживается оптимальный баланс между всеми звеньями гидробиоценоза, не нарушаются биохимические процессы, протекающие с участием разнообразных гидробионтов (как в толще воды, так и на дне), способствующие очищению воды, то можно говорить о положительном влиянии рыбоводства на качество воды в водоеме. Цель работы заключалась в оценке влияния прудового рыбоводства на гидрохимический и микробиологический режим воды. Материал и методика исследований Исследования проводились по инициативе Ассоциации «Росрыбхоз» и поддержке Министерства сельского хозяйства РФ в вегетационный сезон 2018 г. в двух рыбопитомниках Саратовской области: ООО «Энгельсский рыбопитомник» и ФГУП «Тепловский рыбопитомник». Объектами разведения в указанных хозяйствах являются сазан, зеркальный карп, парский чешуйчатый карп, белый и пестрый толстолобики и их гибриды, форель и стерлядь. Указанные рыбопитомники выращивают рыбу от личинки до малька в моно- и поликультуре. В процессе эксперимента определяли показатели воды: температуру, рН, содержание растворенного кислорода по общепринятым методикам; определение содержания кислорода и водородного показателя (рН) осуществляли аппаратом «Самара-3pH». В соответствии с «Инструкцией по химическому анализу воды прудов» (ВНИИПРХ, 1984) устанавливали концентрации биогенных элементов: нитритов, нитратов, аммонийного азота, фосфатов. Химический и микробиологический анализ воды проводился в Научно-образовательном центре «Промышленная экология» Саратовского государственного технического университета им. Ю. А. Гагарина. Для исследований качества воды в ФГУП «Тепловский рыбопитомник» пробы брались из двух прудов: - пруд № 14 - летний маточный, где находилось маточное поголовье сазана; - пруд выростной № 16 с поликультурой сазана и растительноядных рыб. Для исследований качества воды в ООО «Энгельсский рыбопитомник» пробы брались из двух прудов: - пруд выростной № 4 - выростной, с монокультурой карпа; - пруд выростной № 2 с поликультурой карпа и белого толстолобика. Отбор проб воды осуществляли из разных мест рыбоводных прудов. Пробы отбирали у берега (проба № 1), на поверхности в центре пруда (проба № 2) и вблизи дна в центре пруда (проба № 3) три раза за вегетативный сезон. Отбор, хранение и консервация проб проводились при соблюдении норм ГОСТ [6, 7]. Исследования гидрохимического состава проводили согласно соответствующим природоохранным нормативным документам Федерального уровня (ПНД Ф) [8]. Полученные экспериментальные данные подвергнуты биометрической обработке общепринятыми методами с использованием программно-вычислительного пакета MS Excel 2007. Результаты исследований и их обсуждение В условиях ФГУП «Тепловский рыбопитомник» с маточным поголовьем сазана в монокультуре все гидрохимические показатели находились в пределах оптимальных значений. Температура воды колебалась в пределах 20-25 °С, значения растворенного кислорода составляли 6,5-8 мг/л (табл. 1). Таблица 1 Гидрохимические и микробиологические показатели в прудах с монокультурой карповых Показатель ФГУП «Тепловский рыбопитомник» (маточное поголовье сазана в монокультуре) ООО «Энгельсский рыбопитомник» (маточное поголовье карпа в монокультуре) Вегетационный период начало конец начало конец рН 6,5 ± 0,00 6,5 ± 0,00 6,5 ± 0,00 6,5 ± 0,00 Кислород, мгО2/л 6,5 ± 0,00 8,0 ± 0,00 6,5 ± 0,00 7,0 ± 0,00 Хлориды, мг/дм3 0,60 ± 0,2 0,25 ± 0,0 27,13 ± 3,13 12,73 ± 0,08** Сульфаты, мг/дм3 16,09 ± 1,62 14,75 ± 1,71 98,33 ± 1,65 70,35 ± 0,17*** Жесткость, мг-экв/л 4,30 ± 0,04 4,82 ± 0,05 7,50 ± 0,29 7,45 ± 0,23 Аммоний, мг/дм3 0,0036 ± 0,0030 0,0021 ± 0,0003* 0,0040 ± 0,0010 0,0010 ± 0,0001** Железо общее, мг/дм3 0,0047 ± 0,0037 0,0017 ± 0,0007 0,0060 ± 0,0020 0,0030 ± 0,0000 Фосфаты, мг/дм3 0,150 ± 0,018 0,170 ± 0,150 0,073 ± 0,030 0,016 ± 0,002 Биохимическое потребление кислорода (БПК5), мл О2/л - 2,67 ± 0,33 - 2,52 ± 0,11 Химическое потребление кислорода (ХПК), мл О2/л 4,62 ± 0,44 4,41 ± 0,15 6,90 ± 0,08 4,37 ± 0,00*** Нитраты, мг/дм3 0,0553 ± 0,002 0,0410 ± 0,007 0,0550 ± 0,020 0,0100 ± 0,001* Нитриты, мг/дм3 0,0103 ± 0,001 0,0040 ± 0,001** 0,0060 ± 0,001 0,0030 ± 0,001 Общее микробное число (ОМК), КОЕ/мл 558,00 ± 62,00 744,67 ± 61,82 485,67 ± 70,86 280,67 ± 25,57 *Р ≥ 0,95; **p ≥ 0,99; ***p ≥ 0,999. Уже к середине вегетационного сезона под действием работы бактерий усилился процесс разложения органического вещества и можно было наблюдать уменьшение количества сульфатов на 8,3 %, аммонийного азота на 41,67 %, нитритов на 61,16 %, нитратов на 25,86 %. Средние значения общего микробного числа (ОМЧ) к середине вегетационного сезона выросли на 234,33 КОЕ/мл. Значения биохимического потребления кислорода (БПК5) достигли 2,78 ± 0,03 мг О2/л. Показатели жесткости воды и фосфатов отвечали нормам выращивания карповых рыб в летний период. К концу вегетационного сезона все процессы разложения органического вещества замедлились, что стало причиной стабилизации основных гидрохимических показателей. В условиях ООО «Энгельсский рыбопитомник» в выростном пруду с молодью карпа в монокультуре почти все гидрохимические и микробиологические параметры были в границах оптимальных значений, кроме сульфатов. Сульфаты превышали оптимальные значения более чем в 2 раза (табл. 1). Количество растворенного кислорода колебалось в пределах 6,3-7,0 мг/л. Уровень фосфатов и железа не превышал допустимых границ и соответствовал потребностям гидробионтов. Значения жесткости воды находились в диапазоне 7,45-7,77, что благоприятно для жизнедеятельности рыб. В водоеме наблюдались деструкционные процессы, ведущие к самоочищению водоема. К середине вегетационного сезона выросло общее количество микроорганизмов, которые, активно потребляя кислород на окислительные реакции, в свою очередь, достигли значения БПК5 2,75 мл О2/л. В результате нитрификационных процессов количество аммония снизилось на 19,24 %, а количество нитритов уменьшилось на 89,58 %. Несмотря на высокое содержание сульфатов наблюдался процесс разложения органического вещества, в результате чего количество сульфатов снизилось на 28,5 %. В пруду «ФГУП Тепловский рыбопитомник», где выращивалась поликультура сазана и растительноядных рыб, за период вегетационного сезона активная реакция среды находилась на уровне оптимальных значений, растворенный кислород колебался в пределах 6,5-8 мг/л. Температура воды колебалась в диапазоне 20-25° С (табл. 2). Таблица 2 Гидрохимические и микробиологические показатели в прудах с поликультурой карповых и растительноядных рыб Показатель ФГУП «Тепловский рыбопитомник» (поликультура сазана и растительноядных рыб) ООО «Энгельсский рыбопитомник» (поликультура карпа и белого толстолобика) Вегетационный период начало конец начало конец рН 6,5 ± 0,00 6,5 ± 0,00 6,5 ± 0,00 6,5 ± 0,00 Кислород, мгО2/л 6,5 ± 0,00 8,0 ± 0,00 6,5 ± 0,00 7,0 ± 0,00 Хлориды, мг/дм3 0,45 ± 0,07 0,23 ± 0,01* 23,80 ± 1,80 12,67 ± 0,04** Сульфаты, мг/дм3 15,61 ± 0,75 11,26 ± 0,64* 86,92 ± 2,81 62,56 ± 1,92** Жесткость, мг-экв./л 2,87 ± 0,32 5,33 ± 0,41** 7,60 ± 0,42 6,23 ± 0,31 Аммоний, мг/дм3 0,0043 ± 0,002 0,0013 ± 0,002 0,0030 ± 0,001 0,0006 ± 0,001*** Железо общее, мг/дм3 0,056 ± 0,030 0,048 ± 0,030 0,008 ± 0,003 0,007 ± 0,010 Фосфаты, мг/дм3 0,050 ± 0,02 0,130 ± 0,02* 0,086 ± 0,04 0,092 ± 0,02 БПК5, млО2/л - 2,60 ± 0,06 - 2,74 ± 0,04 ХПК, млО2/л 2,38 ± 0,81 3,63 ± 0,13 4,63 ± 0,41 5,67 ± 0,07* Нитраты, мг/дм3 0,0527 ± 0,019 0,0163 ± 0,002 0,0270 ± 0,020 0,0030 ± 0,001 Нитриты, мг/дм3 0,0137 ± 0,0012 0,0028 ± 0,0002*** 0,0130 ± 0,0010 0,0010 ± 0,0000*** ОМЧ, КОЕ/мл 286,33 ± 44,90 533,33 ± 57,83* 659,33 ± 50,02 280,00 ± 61,10** ТКБ, КОЕ/мл 76,00 ± 16,09 15,00 ± 2,89* 133,67 ± 10,48 11,67 ± 4,12*** *Р ≥ 0,95; **p ≥ 0,99; ***p ≥ 0,999. Жесткость воды, количество фосфатов в водоеме были в пределах оптимальных значений. Выращивание карпа в поликультуре с белым толстолобиком не только имеет преимущества в увеличении рыбопродуктивности водоема, но и способствует поддержанию режима водоема на оптимальном уровне. Поглощая большое количество зеленых и сине-зеленых микроводорослей, белый толстолобик является биологическим мелиоратором водной экосистемы, предотвращая уменьшение кислорода и возникновение заморов. В пруду ООО «Энгельсский рыбопитомник» с поликультурой карпа и белого толстолобика уровень рН и количество растворенного кислорода находились в пределах нормы. Количество железа и фосфатов, жесткость воды были на уровне физиологических потребностей гидробионтов. Количество БПК5 достигло 2,74 мл О2/л к концу сезона. Показатель химического потребления кислорода (ХПК) с ростом температуры и накопления органики в водоеме также повысился к концу вегетационного сезона и составил 5,67 мл О2/л (табл. 2). В пруду, где выращивался карп в поликультуре с белым толстолобиком (ООО «Энгельсский рыбопитомник»), произошло снижение ОМЧ до 280,00, этому способствовало активное потребление микроорганизмов белым толстолобиком и карпом, которые со своей непосредственной пищей поглощают значительное количество детрита с населяющими его микроорганизмами. В водоеме наблюдались процессы самоочищения. Количество сульфатов под действием деструкционных процессов к концу вегетационного сезона снизилось на 28,46 %. Содержание хлоридов также уменьшилось к концу вегетационного сезона на 53 %. В результате деструкционных процессов количество аммония уменьшилось на 80 %. Содержание нитритов снизилось на 92,31 %. В пруду, где выращивалась поликультура сазана и растительноядных рыб (ФГУП «Тепловский рыбопитомник»), за период вегетационного сезона активная реакция среды находилась на уровне оптимальных значений, значение растворенного кислорода колебалось в пределах 6,5-8 мг/л. Температура воды находилась на уровне 20-25 °С. Жесткость, количество фосфатов в водоеме были в пределах оптимальных значений. Все исследуемые показатели режима водоема с поликультурой сазана и растительноядных рыб не выходили за рамки требований, предъявляемых для выращивания карповых рыб в летний период. В воде водоема ФГУП «Тепловский рыбопитомник» под действием работы микроорганизмов, которые к середине вегетационного сезона достигли средних значений 1 330 КОЕ/мл, к концу вегетационного сезона произошло снижение количества сульфатов на 27,87 %, аммония на 69,77 %, нитритов на 79,56 %. Потребление фитопланктоном и использование денитрифицирующими бактериями кислорода нитратов в жаркий период лета на окисление органических веществ привели к концу вегетационного сезона к снижению их количества на 69,5 %. К осени количество нитратов уменьшается. В связи с потреблением микроорганизмами азота происходит разложение органических веществ и переход азота из органических форм в минеральные. Разложение органического вещества сопровождалось увеличением ОМЧ к середине вегетационного сезона до 533,33 КОЕ/мл. Содержание хлоридов и сульфатов к концу вегетационного сезона снизилось на 65,0 и 16,7 % соответственно. Жесткость воды, количество фосфора были в оптимальных границах. Содержание железа в водоеме также несколько снизилось к концу рыбоводного сезона. Это, по-видимому, в определенной степени связано с влиянием этого элемента на интенсивность развития фитопланктона и качественный состав микрофлоры в водоеме. Определенное количество закисных соединений железа, растворенных в воде, необходимо для жизни растений и животных, т. к. железо входит в состав хлорофилла растений, крови животных, а также их тканей. В течение вегетационного сезона количество микроорганизмов в водоеме не было постоянным. В середине вегетационного сезона ОМЧ увеличилось в 5,5 раз, что было связано с накоплением органического вещества, которое подверглось процессам деструкции, в результате чего уровень БПК5 достиг 2,7 мл О2/л, а уровень ХПК повысился на 38,5 %. Количество нитритов снизилось на 64,3 %, а количество нитратов - на 42,86 %, что и возможно к концу вегетационного сезона. Заключение Экосистема рыбоводного пруда является своеобразным биологическим фильтром, где идут сложные биологические процессы, улучшающие качество воды. В условиях рыбоводного пруда микроорганизмы, обеспечивающие процессы самоочищения воды, находят благоприятные условия для своего развития и размножения, особенно в условиях поликультуры. Исследованные выростные пруды принадлежат к типу мезосапробных водоемов, поскольку показатель биохимического потребления кислорода не превышает 3,0 мгО2/л. Данные пруды обладают мощным потенциалом самоочищения. Почти параллельно с ростом количества бактерий, участвующих в процессах утилизации растворенного органического вещества, происходит снижение биохимического и химического потребления кислорода. Наилучшие показатели БПК5 были отмечены в прудах с поликультурой карпа и белого толстолобика.
1. Васильев А. А., Хандожко Г. А., Гусева Ю. А. Выращивание осетровых в садках. Саратов: Приволж. книж. изд-во, 2012. 128 с.
2. Пономарев С. В., Баканева Ю. М., Федоровых Ю. В. Аквакультура. СПб.: Лань, 2017. 440 с.
3. Привезенцев Ю. А. Выращивание рыб в малых водоемах. М.: Колос, 2000. 128 с.
4. Гусев А. Г. Охрана рыбохозяйственных водоемов от загрязнения. М.: Пищ. пром-сть, 1975. 365 с.
5. Черепенников А. А. Химия воды и микробиология. М.: Высш. шк., 1967. 323 с.
6. ГОСТ 17.1.5.05-85. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков.
7. ГОСТ Р 5192-2000. Вода. Общие требования к отбору проб.
8. Руководство по определению методом биотестирования токсичности вод, донных отложений, загрязняющих веществ и буровых растворов. URL: https://znaytovar.ru/gost/2/RukovodstvoRukovodstvo_po _opre3.html / (дата обращения: 30.10.2018).
