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通威“渔光一体”电池板遮光对水体影响大揭秘

   日期:2019-08-11    来源:中国水产养殖联盟网  浏览:941    评论:0    
核心提示:自2014年1月1日,通威股份在通威集团董事局刘汉元主席的总体部署、具体指导之下成立“渔光一体”养殖研究小组,由通威股份设施渔

自2014年1月1日,通威股份在通威集团董事局刘汉元主席的总体部署、具体指导之下成立“渔光一体”养殖研究小组,由通威股份设施渔业研究所名誉所长、国务院特殊津贴专家吴宗文任组长,积极进行“渔光一体”的调查研究工作,先后到建湖、东台、射阳、如东、金湖、常熟等地实地调查“渔光一体”养殖情况。同时,通威股份设施渔业工程研究所牵头,与水产研究所、太阳能公司、检测中心派专人或协助,在南京通威水产科技公司开始模拟设施建设工作、试验管理工作,全程负责试验养殖期间的水化、水生检测、光照度测定,鱼病防控、数据收集工作,收获了一系列养殖成果。

关于“渔光一体”水上发电、水下养鱼的模式,业界曾怀有架设模拟太阳能电池板会对养殖水体造成影响的顾虑。下文的研究成果介绍将详细地解答这个疑问。

在开始介绍实验前,来看看我们的标准试验基地:

南京通威水产科技公司的模拟设施完全按照模拟太阳能电池板要求,设置倾角25º,面向正南方,双层黑色遮阳网部分宽3米,每排设施组间间距2.5米,遮阳板最下方距离池水面30cm。根据模拟太阳能电池板占池塘的面积,分别固定放置25%、50%、75%、100%和对照组5个研究处理。

池塘与不同模拟太阳能电池板占水面区间面积情况

模拟光伏电站“渔光一体”试验池塘

注:“渔光一体”池塘,如安装模拟太阳能电池板约占水面区间75%,在总面积基础上乘以25度的余旋值。实际光伏主件遮光投影面积为314.3平方,占鱼池总面积47.12%。

紧接着,正式开始介绍实验成效。

架设模拟太阳能电池板会不会对养殖水体造成影响?

不同占水面区间积的模拟光伏电站导致模拟太阳能电池板遮光对池塘遮光面积不同,因此在不同遮光面积下,研究其对池塘水质变化的影响。水质检测指标如下表:

2014年“渔光一体”池塘模拟太阳能电池板遮光面养殖试验水质检测指标安排

对池塘安装模拟太阳能电池板遮光之后,池塘中输入的太阳光会减少,光能输入的减少将会反映到各个水质指标上。

1、架设太阳能电池板可以有效抑制养殖水体环境篮藻生长。模拟太阳能电池板遮阴面积越多,水温越低

“渔光一体”池塘温度与模拟太阳能电池板遮光水面面积关系

由图可以清晰看出,随着模拟太阳能电池板占水面区间面积的增加,池塘温度直线下降,两者相关度极高,相关系R2=0.9796。

2、25%、50%模拟太阳能电池板遮光水面溶氧最高

池塘模拟太阳能电池板遮光区间面积对溶解氧的影响

模拟太阳能电池板不同的遮光面积下,各池塘溶解氧也不同,图展示的为模拟太阳能电池板,占水面区间不同遮光面积,对池塘平均溶解氧的影响,反映为遮光25%和50%溶解氧最高,而不遮光组和遮光100%组相差不大,均较低。

3、模拟太阳能电池板遮光面积越大pH值越低

平均pH与模拟太阳能电池板占水面区间积的关系

池塘安装不同面积模拟太阳能电池板之后,池塘中浮游生物的光合作用将会降低,而光合作用的降低导致二氧化碳含量的升高,进而导致pH的下降,从6次检测pH的结果来看,pH会随占水面区间积的增大而逐渐降低,在安装面积为75%时,pH为8.00;而pH与占水面区间积的相关系数R2=0.8851

4、架设太阳能电池板后池塘氨氮显著降低

模拟太阳能电池板占水面区间不同积对池塘中氨氮的影响

上图反映了模拟太阳能电池板占水面区间不同面积,对池塘中氨氮的含量,氨氮含量以零的最高,而占水面75%安装电站的最低。

模拟太阳能电池板遮光对池塘中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的影响

这说明池塘75%遮光面积中氨氮转化为亚硝酸盐,亚硝酸盐再进一步转化为硝酸盐的途径是比较流畅的,而未安装模拟太阳能电池板的池塘,此途径没有安装池塘运行流畅。而且可以进一步推测,池塘中进行光伏电站安装模拟太阳能电池板遮光后,对提高硝化细菌的活性是有帮助的,但是对池塘中的脱氮作用,是具有一定的抑制作用的,使池塘中的总无机氮积累。

因此,在遮光的池塘中,应该投入脱氮的调水产品来进行水质调节,控制池塘中的无机氮含量,如光合细菌、反硝化细菌,遮光池塘中存在大量的二氧化碳,在投入光合细菌或反硝化细菌时候,肯定会起到脱氮作用;同时更应该控制精准投饲,减少池塘中的氮负担。

模拟太阳能电池板遮光面积对池塘中氨氮和活性磷的影响

池塘中氨氮和活性磷,是藻类最容易吸收的氮源和磷源,而这两种藻类营养物质在占水面安装75%的池塘中都表现为最低,说明其中藻类生物量应该为最好,而对藻类的定量计数也证明了这一点。

模拟太阳能电池板遮光面积对硝酸盐的变化

模拟太阳能电池板遮光面积对活性磷的变化

由以上两图可以看出,池塘中硝态氮随着养殖过程的推进,含量越来越高,9月含量明显高于前几个月;而活性磷含量则有升有降,各池塘处在变动之中。

模拟太阳能电池板遮光面积对总硬度的变化

模拟太阳能电池板遮光面积对钙硬度的变化

模拟太阳能电池板遮光面积对硫酸盐的变化

以上三图反映出,池塘总硬度和钙硬度、硫酸盐,随时间推移,不断波动,但波动幅度都较小,在养殖过程中始终围绕平均值在上下浮动,不同遮光对这三个个指标影响不明显。

模拟太阳能电池板遮光面积对总碱度的变化

总碱度除8月14#塘(100%安装组)有特殊波动外,其余池塘均处于稳定缓慢降低趋势,而9月比其他月份有明显降低。

模拟太阳能电池板遮光面积对池塘浮游生物的影响

项目浮游生物检测安排如下表:

检测结果

1、浮游植物

对“渔光一体”化模拟试验进行浮游植物定量计数,结果如下:

模拟太阳能电池板遮光面积对对浮游植物的变化

各池塘之间浮游植物种属数量随季节变化均有所变化,6月浮游植物种类平均最多,而8月则较6月为少,主要是由于8月阴雨时间较长,对浮游植物生长不利;在同样遮光面积下的两平行间,50%和75%组浮游植物生物量差异较小,而8月更是十分接近,6月则以75%生物量较高。

模拟太阳能电池板遮光面积对浮游植物生物量的变化

各池塘5月生物量都较小,属于养殖初期,光照也较弱,6月生物量上升较大,而以遮光100%池塘生物量最大,25%、75%各池塘之间的生物量遮光0、25%、100%平行间波动很大,而50%平行间差异较小,但生物量也不大;8月各池塘除15#、16#塘生物量较高外,其他池塘生物量都较低。

2、浮游动物

太阳能板越多,水温越低

浮游动物种类平均生物量变化

浮游动物种类平均密度变化

以上一大堆数据、表格,是不是已经把大家看晕了?没关系,请您重点看这里!

下面是“老鱼翁”吴宗文教授干货总结时间:

通过水质及藻类的检测结果,可以得出以下结论:

(1)遮光会使池塘温度降低,两者呈线性相关,模拟太阳能电池板遮光面积和温度之间的相关方程为y=-0.1248x+24.992,R²=0.9796;

(2)遮光也会使池塘pH降低,两者也呈线性相关,光伏电站面积和pH之间相关方程为y=-0.0238x+8.1346,R²=0.8851;而pH的降低是水中二氧化碳含量增加的结果,二氧化碳含量与模拟太阳能电池板遮光面积呈曲线相关,y=3.6176x2-23.495x+228.6,R²=0.9526;

(3)模拟太阳能电池板,占75%占水面区间的氨氮最低,但无机氮含量最高,对照组氨氮含量最高,但无机氮含量最低,说明遮光条件下,要注意氮输入以及池塘脱氮作用;

(4)光伏电站模拟太阳能电池板占75%池塘氨氮和活性磷含量最低,藻类对氮源、磷源吸收最好;

(5)模拟太阳能电池板安装面积中,占75%占水面区间面积,组藻类种类数和生物量均最高,而对照组和100%安装光伏电站组均不好;

(6)对照组和100%占水面区间积安装组蓝藻生物量均较高,说明高光和低光条件下均有助于蓝藻的增长;

(7)光照强度的变化测定受到太阳所在的云层等的变化,从大数据的角度大致分析对太阳辐射变化的趋势,根据光伏电站模拟太阳能电池板占池塘水面区间的面积,大致可以推算整个池塘对太阳辐射的遮蔽率在75-90%之间,且光伏板利用的波长范围和浮游藻类利用的一致。

作者:“渔光一体”智能设施渔业研究组长吴宗文;副组长谢伟

   “渔光一体”智能设施渔业研究组:梁勤朗、蒋礼平、唐华、李莉、贾砾、黄明军、李杰

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