Влияние рыбоводных процессов на гидрохимические и микробиологические показатели воды водоема

Увеличение численности населения во всем мире обостряет проблему нехватки продовольствия. Особенно будет проявляться дефицит пищевых белков. В последнее время для решения этой проблемы широко применяют рыборазведение, и, в частности, обладающее большим потенциалом прудовое рыбоводство.

Рыборазведение в специально устроенных прудах или приспособленных для этой цели других водоемах позволяет регулировать видовой, возрастной и количественный состав разводимых и выращиваемых рыб, а также поддерживать в водоеме наиболее благоприятные гидрологические, гидрохимические и другие оптимальные условия жизни и интенсивного роста [1,7,8]. Применение методов искусственного удобрения прудов и кормления рыбы или установка в них рыбоводных садков дают возможность воздействовать на значительное повышение их рыбопродуктивности и увеличение выхода рыбной продукции с одного гектара в десятки и сотни раз больше по сравнению с естественными водоемами [6].
Прудовое рыбоводство является ведущим методом получения товарной продукции: его доля в общем объеме производства пресноводной рыбы достигает 80% [2]. Как известно, интенсивно эксплуатируемые пруды, расположенные в зоне сельскохозяйственного производства, часто переходят в категорию гиперэвтрофных. 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.
В настоящее время существует несколько основных путей очистки воды и предотвращения эвтрофирования 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].
Эффективность выращивания рыб оказывает прямое влияние на качество воды в пруду, на процессы самоочищения водоема. 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.

Исследования в данной области носят региональный характер. Необходимо проводить полноценное комплексное изучение в различных зонах рыбоводства РФ, включающее все факторы загрязнения и самоочищения прудов, которые вызывают изменения их качественных характеристик, их влияние на рост и развитие рыбы. Именно эти факторы в конечном итоге приводят к получению продукции высокого качества, отвечающей санитарным и гигиеническим нормам, позволяют избежать экологических проблем и сохранить имеющиеся природные ресурсы [10].
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 года в ООО «Энгельсский рыбопитомник» Саратовской области. Данное предприятие является рыбопитомником и выращивает рыбу от личинки до малька в моно- и поликультуре. Объекты разведения хозяйства: зеркальный карп, парский чешуйчатый карп, белый и пестрый толстолобики и их гибриды 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: нитриты, нитраты, аммонийный азот, фосфаты.
Химический и микробиологический анализ воды проводился в НОЦ ПЭ СГТУ им. Гагарина.
Объектами исследования служили пробы воды 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 Р 5192-2000. Исследования гидрохимического состава проводили, согласно соответствующих природоохранных нормативных документов Федерального уровня (ПНД Ф) [3,4,9].
Полученные экспериментальные данные подвергнуты биометрической обработке общепринятыми методами, с использованием программно- вычислительного пакета MS Excel 2007.
Результаты исследований и их обсуждение: Исследования водной среды на протяжении вегетационного сезона проводились в двух выростных прудах с монокультурой карпа и поликультурой карпа и белого толстолобика.
В выростном пруду № 4, где выращивалась молодь карпа в монокультуре, почти все гидрохимические и микробиологические параметры были в границах оптимальных значений, кроме сульфатов. Они 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 допустимые границы и соответствовал потребностям гидробионтов. Жесткость имела значения 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.
Нитраты являются конечным продуктом минерализации органических веществ, поэтому наличие их в воде при отсутствии аммиака показывает, что имевшиеся в воде органические вещества подверглись полной минерализации. Полученные данные свидетельствуют, что содержание нитритов значительно уменьшилось на 89,58 %. В результате нитрификационных процессов количество аммония снизилось на 19,24.
Хотя содержание сульфатов было достаточно большим, но и здесь наблюдался процесс разложения органического вещества, в результате чего количество сульфатов снизилось на 28,5 %.
ХПК - является одним из основных показателей степени загрязнения вод органическими соединениями, в конце сезона ХПК возросло, что свидетельствует об увеличении количества органики, а ОМЧ, характеризующее количество всех микроорганизмов в 1 мл воды, уменьшилось.

Проведенный корреляционный анализ в опыте с монокультурой карпа показывает, что содержание нитритов напрямую связано с содержанием в воде ОМЧ (r=0,78), то есть чем выше содержание нитритов, тем больше количество микроорганизмов. Это говорит об активных деструкционных процессах разложения органического вещества, при помощи бактерий в водоеме.
Косвенным подтверждением данного является корреляция ОМЧ с содержанием аммония (r=0,64). Таким образом, с увеличением количества микроорганизмов увеличивается и количество аммоний, который является результатом биохимического распада азотсодержащих органических соединений.
В пруду с монокультурой карпа выявлена отрицательная связь содержания сульфатов с показателем жесткости воды (r=-0,10): чем выше значение сульфатов, тем ниже будет показатель жесткости. Также отрицательная корреляция отмечается между показателем содержания кислорода и ХПК (r=- 0,28).
Таблица 1. - Гидрохимические и микробиологические показатели в пруду с монокультурой карпа (пруд № 4).

Во втором исследованном пруду выращивали карпа в поликультуре с белым толстолобиком. Белый толстолобик поглощает большое количество зеленых и сине-зеленых микроводорослей, предотвращая уменьшение кислорода и возникновение заморов.
Уровень рН, количество растворенного кислорода находились в пределах нормы (табл. 2). Показатель количества сульфатов был велик, но к концу вегетационного сезона наблюдалось снижение этих солей на 28,46 %. Кроме того, произошло снижение содержание хлоридов к концу вегетационного сезона на 53 %.
Содержание железа и фосфатов и жесткость воды были на уровне физиологических потребностей гидробионтов.

Таблица 2.-Гидрохимические и микробиологические параметры воды в пруду с поликультурой карпа и белого толстолобика (пруд № 2)

В водоеме с поликультурой карпа и толстолобика с увеличением ОМЧ количество БПК достигло значений 2,87 мл О2/л. ХПК с ростом температуры и накопления органики в водоеме также повысился к середине вегетационного сезона и составило 6,03 мл О2/л. В результате деструкционных процессов количество аммония уменьшилось на 80 %. Содержание нитритов снизилось на 92,31 %.
При поликультурном способе разведения рыбы содержание нитритов напрямую связано с содержанием ОМЧ (r=0,82), т.е. чем выше содержание нитритов, тем больше количество микроорганизмов. Аналогично установлена прямая корреляционная связь ОМЧ с содержанием аммония (r=0,83).
Установлено, что в поликультуре содержание сульфатов положительно коррелирует с показателем жесткости r=0,89. Показатель содержания кислорода, отрицательно коррелирует с показателем химического потребления кислорода r=-0,007.
Экосистема рыбоводного пруда предстает в виде своеобразного биофильтра, где протекают сложные биопроцессы, приводящие к улучшению качества воды. В рыбоводном пруду с поликультурой организмы, обеспечивающие процессы самоочищения воды, обнаруживают лучшие условия для жизнедеятельности, развития и размножения.
Выращивание рыбы в ООО «Энгельсский рыбопитомник» в поликультуре карпа с белым толстолобиком позволило получить на 0,2 ц больше рыбной продукции с 1 га пруда по сравнению с монокультурой карпа (табл. 3).
Таким образом, для максимального получения рыбопродукции рекомендуется использование одновременного выращивания разных видов рыб в поликультуре.

Таблица 3. - Рыбопродуктивность прудов в ООО «Энгельсский рыбопитомник»

Заключение. При рыборазведении основным является качество среды обитания выращиваемых объектов. Вода должна соответствовать определённым требованиям. В ходе исследований влияния прудового рыбоводства на состав воды установлено, что в рыбоводных прудах рыбоводные процессы, положительно влияют на гидрохимические показатели.
При выращивании рыб в поликультуре отмечены лучшие показатели качества воды. Так, содержание сульфатов в воде исследуемых водоёмов уменьшилось в выростном пруду с монокультурой карпа на 28,5 %, а в пруду с поликультурой карпа и белого толстолобика на 28,46 %. Также в первом случае снизилось количество аммонийного азота на 19,24 % и нитритов на 89,58 %, а во втором случае на 80,00 % и 92,31 % соответственно. В исследуемых водоемах БПК5 не превышало 3,0 мг О2/л, таким образом они относятся к мезосапробному типу. К середине сезона почти параллельно с накоплением органического вещества в водоеме, возрастало количество бактерий, участвующих в процессах утилизации растворенных органических веществ, о чем свидетельствует показатель ОМЧ. Также, в середине вегетационного сезона происходит повышение БПК5 и ХПК, то есть в условиях рыбоводного пруда гидробионты, обеспечивающие процессы самоочищения воды, находят благоприятные условия для своего развития и размножения.
Анализ корреляционных зависимостей гидрохимических показателей в прудах с моно- и поликультурой показал, что в целом деструкционные процессы протекают идентично. И лишь показатели количества сульфатов при поликультуре отрицательно коррелируют с жесткостью воды, тогда как в монокультуре соответствующая корреляция положительна. Эти различия могут быть обусловлены, как спецификой конкретного пруда, так и особенностями ведения рыбоводства. Изучение этих закономерностей требует дальнейшего исследования.

А.А. ВАСИЛЬЕВ, И.В. ПОДДУБНАЯ, О.А. ГУРКИНА, Ю.Д. ФАДЕЕВА
Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова