淡水养殖池塘水华问题预测及池水净化处理_曹宇

淡水养殖池塘水华问题预测及池水净化处理
曹 宇 ，王茂鑫 ，周文杰 ，齐 桦
（大连理工大学 建设工程学部，辽宁 大连 116024）
摘 要：当今，池塘养殖已经成为淡水养殖的最主要的方式，但是淡水生态系统污染以及水体富营养化问题也尤为凸显，由此引发的大面积水华问题给池塘养殖业带来巨大损失，也对生态环境产生严重威胁。

本论文根据某池塘水的指标资料[1]，并依据水体主要理化因子与水华的关系，首先利用SPSS 数据拟合，建立水体主要理化因子关系模型，并得出水华问题的原因所在。

然后利用神经网络模型建立水体理化因子与浮游生物致害密度之间的关系来分析水华产生的原因并进行未来12周的水华问题预测。

最后给出水产养殖的具体生态养殖模式——运用生物抑制的思想，由此达到提高养殖产量，减小环境污染的目的。

关键词：水华问题；理化因子；SPSS 分析；神经网络模型；生态养殖中图分类号：S955 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2016）07-0043-02
——————————————作者简介： 曹宇（1996-），男，江苏盐城人，本科，研究方向：土
木工程。

1 水华问题的背景
目前，我国池塘养殖水产品占总淡水养殖的70%，所以，池塘养殖中出现的各类问题就显得尤为重要，直接关系到水产品品质及消费者安全。

对于长期进行传统养殖模式的池塘，水体富营养化程度高，蓝藻、轮虫等引起的水华问题尤为突出，水华的大面积长时间存在对鱼类的生长极为不利，严重时还会引发含氧量大大降低，水质恶化，鱼类中毒等事故。

并由此造成的严重环境污染及水体污染，对养殖业是一个严重的打击。

因此，分析水华产生的原因，进而有效预测水华的发生，从而提出控制、预防水华的方法，保证池塘养殖业高效健康发展。

2 水华问题的原因分析
根据查阅资料[1]我们发现水华的发生和池塘中理化
因子（池水中无机盐和有机物的含量及环境因素）有着很大的因果关系，理化因子的不正常变动会引起浮游植物和生物的数量的剧增，进而导致水华，所以理化因子的量值关系就成为了水华问题分析的关键。

于是，我们用SPSS 软件对池塘中主要理化因子进行回归和相关性分析，从而得到池塘水中理化因子（总氮、总磷、磷酸盐磷，硝态氮、亚硝态氮）含量的回归关系。

结果显示总氮含量与总磷、磷酸盐磷含量为正相关，与硝态氮、亚硝态氮含量为负相关。

总氮与总磷之间为三角函数与多项式的复合关系，总氮含量随总磷含量上升总体趋势为上升，但过程中出现周期性变化。

总磷与无机磷（即磷酸盐磷）为正相关的线性关系。

3 池塘水华问题的预测
3.1 预测水华问题所需的理化因子
我们利用SPSS 对池塘中理化因子进行主成分分析，以此来选择对于整个系统影响较大的理化因子并对它们进行后续分析。

主成分分析是利用降维思想，在损失很少信息的前提下把多个指标转化为几个综合指标的多元统
计方法。

这样在研究复杂问题时容易抓住主要矛盾，揭示其规律性，同时使问题得到简化，提高效率[2]。

综合分析相关系数和主成分系数的可得水华问题的主要理化因子为水温、铵态氮、盐度、透明度、总碱度、总磷、磷酸盐磷。

3.2 水华问题预测所涉及的模型
本题中牵涉到的影响理化因子较多，因此建立一般的模型将会比较复杂。

而神经网络，作为当下热门的信息处理结构，通过调整所包含的神经元节点之间的复杂连接来达到处理信息的目的，适合于本问题的数学建模。

3.3 模型建立
对于某池塘1～15周数据，我们选取主要的理化因子为模型输入端，以水华发生时的浮游生物总量作为模型的输出端，整合数据后加以时间轴并归一化作为神经网络的数据集。

每次训练神经网络，我们在数据集中随机选取70%的数据作为训练集，15%作为测试集，15%作为验证集，采用包含延迟为2～10个隐藏神经元的时间序列神经网络，使用Levenberg-Marquardt 训练算法进行训练，直到获得比较理想的神经网络。

3.4 预测结果
由结果分析，我们可以看出随着时间的增长，浮游生物的含量出现很大波动，但总体趋势仍是下降的。

这表明我们的池塘生态系统具有一定的自我修复能力，在这一期间我们要严格控制以上主要理化因子的排放量，保证水华问题的有效预防。

4 水华问题的治理——生态养殖模式
到目前为止，我国池塘养殖面积超过300万h ㎡，养殖的水产品是市场上水产品供应的主要来源，池塘的生态养殖技术意义重大，关系到人民生活质量及国家国民经济发展。

但在大规模养殖的背景下，出现了传统粗放型养殖的很多问题，如：水体富营养化、溶氧量低、有害物质含量多等，严重危及养殖水产品的质量安全。

综合附件信息及相关专业资料，我们构建了一种新型的生态养殖模式，最大化利用资源，最小化减少排放，保证淡水养殖水产品的质量安全及环境友好。

（下转第45页）
控制了还氧量，同时降低种子从外界吸收水分的可能性，种子就不会发芽。

在进行真空包装时，应该注意种子的含水量和洁净度，确保种子在仓储和运输中不会变质，同时保证种子的质量和活力。

3）为了确保种子在仓储过程中的安全性，应该注意种子的堆码方式，既要充分利用仓库的容量，又要确保通风，所以堆码时应该和库房门窗平行，堆码的间距保持在0.5～0.6m为宜。

4 结束语
国家农业健康发展是国家安全的先决条件，所以对于农业的发展，我国政府一直非常地重视。

在工业和科技发展非常重要的今天，政府仍然将农业健康发展放在首要地位。

农作物的种子是农业发展的基础，对农业生产至关重要。

品质优良的种子有利于农作物的生长，有利于适应各种环境土壤和气候环境，通过改善种子的特殊属性可以提升种子抵抗和减轻生长中的不利因素。

参考文献：
[1]严勇敢,刘五志,张宏军,等.提升陕西农作物供种保障能
力的研究[J].种子世界,2016(1):11-14.
（收稿日期：2016-7-1）
（上接第33页）撞落棉率；从采棉机进地时间来说，西北内陆植棉区一般在上午11点之后进地采摘为佳，下午21点之前出地较合适，黄河流域和长江中下游植棉区域在以上时间上提前2小时为准，否则将会使机采后的棉花水份超标，影响销售，不能及时销售会造成棉花发黄或霉变，影响棉花品质。

2.4 机采棉驾驶员职业道德和综合专业技术水平方面
机采棉驾驶员的驾驶技术直接决定棉花机采质量。

主要体现在以下几个方面：
1）职业道德：机采棉驾驶员必须要有良好的职业道德，对待所从事的职业要有强烈的热爱感和责任心。

有热爱感和责任心才有工作主动性，考虑问题才能全面和具备超前预见意识，可避免因懒惰造成采棉机保养、检查和维护不到位，使机车损坏或发生故障，同时，才能使驾驶员的技术得到真正发挥，以提高采摘质量。

2）驾驶员的综合专业技术水平：驾驶员的综合专业技术水平高，一方面可以很好且及时处理采棉机机械故障，高质量保养和维护机车，根据棉花的品种、种植密度、产量的高低、棉絮的含水量和易损件的磨损程度等因地制宜高水准调试和调整机车主要工作部件，使其处于最佳工作状态，以提高机采棉采摘质量[4]；另一方面可以在实际驾驶采摘时，根据作物的密度、产量、长势、地表平整度及时掌控机车行走速度、工作部件的转速和割台的高低等技术指标，以提高机采质量。

3 结束语
影响实现规模化机采棉花和影响机采质量的关键因素没能谈到和需要探究的还有很多，以上谈论到的制约因素，因受个人水平限制和调研数据不全面等因素影响，不一定很到位和精准，或不是普遍规律，只是个别现象，则仅供专家、学者和同行参考，并恭谨聆听赐教和指正，便于今后更好的共同探讨和发展农机化采棉事业。

参考文献：
[1] 黄险峰，江绍龙.我国棉花生产机械化技术的现状和对策
[J].南方农机，2014，45(5)：39-41.
[2] 喻树迅，张雷，冯文娟.棉花生产规模化、机械化、信息
化、智能化和社会服务化发展战略研究[J].中国工程科学，2016(1)：137-148.
[3] 康鹏.机采棉品质提升工艺分析及对策研究[D].石河子：
石河子大学，2013.
[4] 周海燕，孙玉峰，杨炳南，等.我国棉花收获机械应用现
状及展望[J].农业工程，2015(3)：16-18.
（收稿日期：2016-6-15）
（上接第43页）
“养鱼先养水，养水先养泥。

”由于鱼代谢物、水生动物植物尸体的都会沉积在底泥中腐烂，氮和磷含量高，耗氧量高。

是污染物的汇集地和营养元素的发源地[3]。

具体做法：
1）养殖之前先将底泥消毒处理，并种植适量的水草供鱼类食用，以利用高含量的氮和磷。

2）根据不同鱼类各自生活习性，采取混合搭养的方式，充分利用而饵料，并减少残余饵料在底泥中分解消耗氧气。

3）根据不同物种生活习性，采用多池塘并行养殖的方式，综合利用池塘中富营养物质，减少或避免对环境的排放污染[4]。

参考文献：
[1]张克鑫.2种不同内陆水体浮游藻类发生动态及预测模型构
建[D].宁波：宁波大学,2011.
[2]何亮.主成分分析在SPSS中的应用[J].山西农业大学学报
(社会科学版）,2007,6(S1)：20-22.
[3]姚雁鸿,何文辉,余来宁.池塘蓝藻水华的产生及对养殖的
危害[J].江西农业学报,2007,19(4)：98-100.
[4]王俊臣，陈伟强，李月红.藻类对池塘水环境的影响
及水生植物和鲢鳙对水体的净化[J].吉林农业大学学报,2016,38(1)：111-116.
（收稿日期：2016-7-5）。