濱海養殖水體中浮床栽培植物的生長特征

殷偉，朱術超，黎祖福，劉蔚秋

(中山大學生命科學大學院，廣東廣州 510275)

傳統漁業向產業化、集成化模式轉變是養殖業發展的趨勢，該模式能夠最大限度地利用有限的養殖面積獲得盡量高的產量，其中池塘養殖是目前我國絕大數地區采用的養殖模式，但是長期集約化養殖的污染物積累、擴散不僅造成水質污染，同時對水體微生物和水底底棲動物群落、構架產生影響［1－2］。目前，養殖污水的修復技術包括物理技術、化學技術和生物技術等，其中生物技術由于簡單有效、花費少、耗能低且無二次污染，在各種水體的污水處理中受到廣泛青睞［3－4］。生物浮床又稱生態浮床或無土栽培浮床，在浮床上栽植水生植物或改良的陸生植物，利用植物根系的吸收、吸附作用，吸收消減水體中的N、P等有機物質，從而改善水體環境。20世紀80年代以來歐美很多國家開始采用生態浮床技術治理污染水域，并取得較好的環境效應［5－6］，至20世紀90年代我國開始引進該技術，目前已經成為一項常用的濕地修復技術用于多種水體生態系統的凈化恢復［7－8］。

在應用生態浮床技術凈化濱海地區養殖廢水時，尚需考慮海水對植物產生的鹽脅迫，篩選合適的耐鹽浮床植物。海馬齒屬番杏科，是多年生匍匐性肉質草本植物，在熱帶與亞熱帶海岸地區廣泛分布，對鹽漬、干旱等多種環境脅迫具有較好的適應性，在環境修復中應用較廣［9－10］，同時海馬齒在我國一些地區還被用作飼料或蔬菜，具有一定的經濟價值。水雍菜為旋花科的草本植物，其對富營養化水體亦具較好的凈化效果［11］，同時它也是亞洲地區常見的蔬菜，并且筆者在野外調查時發現其可生長于低鹽的濱海水體中。筆者選擇海馬齒和水雍菜作為浮床栽培植物，研究了其在不同營養水平的濱海低鹽度養殖水體中的生長情況，以期為濱海地區養殖廢水的處理以及海馬齒及水雍菜的綜合開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料 試驗在廣東省廣州市南沙區一養殖廠內進行。海馬齒養殖于養殖塘的大型海馬齒浮床上，海馬齒已經過長期馴化，生長旺盛。水雍菜取自養殖塘周邊水域，將水雍菜置于養殖水體預培養3～5 d，保證水雍菜的生長環境相同。

1.2 試驗設計 從室外養殖塘抽取養殖水至18個直徑為1.6 m、桶高為1.0 m、體積為2 000 L的塑料大桶中，每桶抽入養殖水1 600 L。測量桶中養殖水的營養鹽濃度后，在其中9個桶中加入硝酸銨和磷酸二氫鉀，使其營養鹽濃度為原營養鹽濃度的1.5～2.0倍。每個桶中放置1板聚乙烯泡沫制成的浮床(浮床面積為1.0 m ×1.0 m，6×6 個孔)，每孔栽種1株植物。每個營養鹽濃度設置3種處理，分別栽培海馬齒(A、A+組)，水雍菜(B、B+組)以及水雍菜和海馬齒間隔栽種(C、C+組)，每個處理3次重復(表1)。

1.3 浮床植物的處理及生長指標測定 從大型海馬齒浮床上截取莖長約8 cm的海馬齒(保留4～6片葉子和2個莖節)進行浮床栽培試驗，試驗開始后第3、7、15、30、60天測量海馬齒的莖長、莖節數、葉片數。取長勢相同、葉片面積相近的水雍菜(莖長約6 cm，保留1片葉)插于浮床中進行試驗(因莖基部插入浮床莖頂部與浮床近平行，故植株初始高度為0)，試驗開始后第3、7、15、20天測量水雍菜的株高、最長根長及葉片數。

表1 各處理水體初始鹽度及總氮和總磷濃度

1.4 植物丙二醛和脯氨酸含量測定 分別于試驗開始前及試驗結束時(海馬齒60 d，水雍菜20 d)測定植物葉片丙二醛和脯氨酸含量。將植物葉片剪碎混勻后取0.5 g樣品用封口袋分裝，－20℃保存，丙二醛和脯氨酸含量分別采用硫代巴比妥酸法(TBA)顯色法和茚三酮顯色法測定［12－13］。

1.5 數據處理 采用SPSS軟件對數據進行單因素方差(ANOVA)分析，并采用Duncan’s多重比較對數據間差異顯著性進行檢驗。

2 結果與分析

2.1 海馬齒生長 由表2可見，海馬齒浮床種植前7 d生長不明顯，各組處理間差異亦不顯著，但15 d時各生長指標明顯增加，且A+組的莖長及葉片數均顯著高于其他處理，此后各組的生長指標均穩定增長，至60 d時仍以A+組的各項指標最高，而混種處理的海馬齒的生長指標差于相應的單種處理。

2.2 水雍菜的生長 由表3可見，水雍菜在浮床上生長迅速，種植3 d后株高和根長即明顯增加，在第3～15天的生長速度最快且以B+和C+組的生長狀態最好，但第15～20天期間生長速度變緩，B+和C+組的生長優勢喪失，且B+組的葉片數顯著少于其他處理。在無人工添加營養鹽時，與海馬齒混種促進了水雍菜的初期生長，但在人工添加營養鹽時兩者無顯著差異。

表2 不同營養鹽濃度及栽種條件下浮床栽培海馬齒生長情況

表3 不同營養鹽濃度及栽種條件下浮床栽培水雍菜生長情況

2.3 水雍菜和海馬齒植株丙二醛和脯氨酸含量 浮床栽培60 d后，海馬齒葉片內丙二醛與脯氨酸含量均無顯著變化(表4)，但各組處理水雍菜葉片內脯氨酸含量在浮床栽培20 d后均顯著上升(表5)，高營養鹽水體中的水雍菜體內丙二醛含量亦顯著上升。另外數據顯示水雍菜體內脯氨酸含量較海馬齒的低1個數量級。

表4 試驗前與試驗后60 d各處理海馬齒丙二醛和脯氨酸含量

表5 試驗前與試驗后20 d各處理水雍菜丙二醛和脯氨酸含量

3 結論與討論

試驗結果表明，在養殖污水浮床生態系統中，水雍菜生長速度快，但周期短，生長周期一般為20 d，可用于短期浮床的構建;海馬齒初期生長速度較慢，但其可長期維持良好的長勢，對濱海區域養殖水體具有較好的適應能力。營養鹽濃度的增加對該2種植物的生長均有促進作用。在實際應用中，可根據該2種植物的不同生長特點及經濟價值，構建合適的浮床系統，以達到最優的經濟及環境效益。

營養鹽在一定濃度下可以促進植物的生長，但當營養鹽濃度達到一個閾值時反而會抑制植物的生長［14］。該研究中，營養鹽濃度升高均促進水雍菜和海馬齒的生長，顯示水體中營養鹽濃度未達到其營養鹽的閾值，但該2種植物在生長速度及抗逆性方面表現出不同的特征。

水雍菜在浮床種植前期生長速度較快，且高濃度營養鹽水體中水雍菜的各項生長指標要高于低濃度營養鹽水體中水雍菜的生長指標，但20 d后營養鹽對生長指標的影響消失，并開始出現病害癥狀，顯示浮床種植水雍菜具有生長周期短、生長速度快、易染病、氮磷吸收較快等特點。相比而言，海馬齒初期生長速度較慢，但其長勢良好且高濃度營養鹽能促進海馬齒生長，但C+組與C組海馬齒生長差異在60 d時才具有顯著差異，顯示混種浮床系統中，水雍菜在早期對海馬齒具有一定的競爭優勢，并影響海馬齒的生長，至水雍菜長勢變弱后，海馬齒重新獲得生長優勢。

植物在干旱、高鹽等逆境下會受到脅迫，導致植株體內細胞的脂膜發生過氧化作用。丙二醛是體內氧自由基攻擊生物膜時的產物，丙二醛含量在一定程度反映了植物脂膜在逆境中的受傷害程度。脯氨酸是植株體內滲透調節物質，脯氨酸積累是植物適應逆境的一種機制［15－16］。浮床栽培20 d后水雍菜葉片內丙二醛和脯氨酸含量均大幅上升，可見浮床生長的水雍菜較其野外生長時受到一定脅迫，如能開發具有高抗逆性的水雍菜，可大幅提升其在養殖水凈化中的應用價值。該研究中浮床種植海馬齒在研究期間丙二醛和脯氨酸的含量與栽種前沒有顯著性差異，顯示低鹽度養殖廢水未對海馬齒的生長造成脅迫，與前人的研究結果一致［17］。由此可見，海馬齒在濱海養殖區域富營養鹽水體修復中具有較好的應用前景。

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