主養青魚池塘富營養化無土栽培控制

張從義 王叢丹 李金忠等

摘要：采用人工生態浮島技術和種植水生植物相結合的方式，在池塘種植空心菜和蓮藕以控制池塘富營養化水質，對富營養化狀態采用綜合加權指數法進行評價。結果表明，在富營養化池塘中，植物的種類和數量與水體中氮、磷等的去除率呈顯著正相關，即提高植物的種類和數量可以提高水質的凈化能力，使高錳酸鹽指數和浮游植物葉綠素a也明顯下降，富營養化池塘的水質得到了明顯改善。

關鍵詞：青魚（Mylopharyngodon piceus）；人工生態浮島；水生植物；水質富營養化；水質凈化

中圖分類號：S965.1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）14-3478-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.14.037

Control of Eutrophic Water by Floating-island Soilless Culture of Plants in Ponds Forming mainly for Black Carp

ZHANG Cong-yi1，WANG Cong-dan2，LI Jin-zhong1，LEI Xiao-zhong1，ZHU Yong-fu1，

LI Sheng-hua1，WANG Ying-xiong3，LI Bin4

（1.Hubei Frisherys Science Research Institute，Wuhan 430071，China；2.Chang Jiang Water Resources Commission Jingjiang Hydrology Water Resources Surveying Bureau，Jinzhou 434020，Hubei， China；3. Honghu Aquaculture Technology Extending Etations，Honghu 433200，Hubei， China；4. Honghu Minle Aquaculture Professional Cooperatives，Honghu 433221，Hubei， China）

Abstract： The control of eutrophic water in ponds were tested by culturing water spinach on artificial floating island and aguatic plant in water.TLI method was adopted to perform an assessment of current eutrophication status. The results indicated that the amount and type of the plant correlated positively with the removal rates of nitrogen and phosphorus in pond water，and increase of the amount and type of the plant could increase removal rate，permanganate index and chlorophyll a also significantly decreased.Results showed that water quality of eutrophic ponds was improved significantly.

隨著經濟的發展，大量的工業、農業污水和城鎮生活廢水以點源和面源形式造成河流、湖泊中水質惡化，加快了水體富營養化進程。根據2011年中國環境狀態公報，26個國控重點湖泊（水庫）中，富營養化比例達到53.8%[1，2]，富營養化已逐漸成為目前湖泊水環境面臨的主要問題。

池塘養殖過程中的施肥、殘餌、養殖對象排泄物等，使水體營養化程度提高，藻類大量繁殖、死亡、分解，水中溶解氧降低，加上部分藻類釋放出毒素，導致了養殖水體水質惡化，而養殖池塘水體水質惡化后，也會危害水產養殖業。水體散發的腥臭味更影響到周邊環境和人文景觀[1]。目前，國內在水面進行種植水生植物設置人工生態浮島的應用較多，主要用于城市景觀湖泊、蝦蟹類養殖池塘等的水體水質凈化處理。在大宗商品魚池塘養殖期間進行池塘生態浮島設置應用較少，其原因在于水生植物對水體中營養物質的大量吸收和對池塘水面的遮擋作用，抑制了池塘水體中浮游植物的種群數量和光合作用，影響池塘水體的溶氧量以及鰱、鳙魚的商品魚產量。2013年，在湖北省洪湖市大同洪農場四分場洪湖市民樂大宗水產養殖專業合作社的養殖池塘中，開展了青魚池塘生態養殖試驗，目的是在不影響池塘青魚養殖過程中總體經濟效益的同時，控制池塘水體水質富營養化。本研究參照湖泊營養狀態分類標準，以各試驗池塘水體富營養化結果進行分類評價，初步建立池塘生態治理和水產養殖相結合的池塘生態養殖模式，旨在降低池塘水體中氮、磷等含量過高的富營養化現象。

1 材料與方法

1.1 池塘基本概況

2013年4～11月，試驗地點位于國家大宗淡水魚產業技術體系武漢綜合試驗站洪湖示范區大同湖農場四分場，選取了民樂大宗水產養殖專業合作社中的3戶青魚養殖池塘作為試驗池塘。池塘具體養殖情況如下。

1#池塘面積46 666.67 m2。5月上旬，在靠近投餌區的池塘南端，離池埂1.5～2.0 m的區域水面上架設寬0.5 m的浮式竹木框，竹木框水下部分用1.5 cm網目的網片封住，深入水面以下20 cm，防止植物根系被魚類啃食。框中間用細繩或竹子作為載體，繩子在幾股絞線中間種植蕹菜，竹子則需人工開孔，在孔中種植蕹菜。種植蕹菜的浮框面積13 147 m2。 5月中旬，在靠近北邊的一角處種植面積約310 m2的蓮藕，整個區域種植約60株。種好后先插網片圍好，防止蓮藕出芽時被池魚啃食，待荷葉長出水面后即撤去網片。蕹菜與蓮藕種植面積比例占池塘總面積的28.8%。池中配備2臺3 kW葉輪式增氧機及1臺120 W投餌機。

2#池塘面積32 333.33 m2。5月中旬，僅在池塘靠近北端種植蓮藕，種植面積8 106 m2，蓮藕種植面積比例占池塘總面積的25%。池中配備1臺3 kW葉輪式增氧機及1臺120 W投餌機。

3#池塘面積28 666.67 m2，為常規精養魚池，作為1#、2#試驗池塘平行對照池。池中配備2臺3 kW葉輪式增氧機及1臺120 W投餌機。

由于1#池塘面積最大，自然風浪可能會對水體溶氧產生一定的影響，2#、3#池塘面積相差不大，因此在溶氧量這一指標上可比性較強，其他指標如葉綠素a（Chl-a）、總磷（TP）、總氮（TN）、透明度（SD）、高錳酸鹽指數（CODMn）等則具有比較相關性。

1.2 供試池塘水樣采集點設置及采樣方法

根據地表水監測采樣點布設要求[2]，1#池塘設置有3個水樣采集點；2#池塘、3#池塘均設置2個采樣點，具體位置見圖1。水樣為各采樣點0～50 cm的上層水，用5 L聚乙烯瓶采水器采集后，儲存在2個500 mL的有機玻璃瓶中，用低溫箱保存。

根據《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）[3]，本研究選擇pH、溶解氧、氨氮、總氮、總磷、高錳酸鉀鹽指數、透明度、葉綠素a作為評價指標。pH采用METTLER TOLEDO DEL7A 320 pH計直接測定，溶解氧采用HACH HQ30D現場直接測定，透明度采用塞氏盤法現場測定，氨氮采用納氏試劑分光光度法（HJ535-2009）、總磷采用鉬酸銨分光光度法（GB11893-1989）、總氮采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（GB11894-1989）、高錳酸鹽指數采用酸性高錳酸鉀法（GB11892-1989）、葉綠素a采用丙酮提取可見分光光度法測定[4]。

1.3 富營養化評價方法

1.3.1 評價參數 主要選取葉綠素a（Chl-a）、總磷（TP）、總氮（TN）、透明度（SD）、高錳酸鹽指數（CODMn）作為水體富營養化評價因子。根據水樣監測數值，pH符合《中華人民共和國國家標準——漁業水質標準》（GB11607-1989），且3個試驗池塘監測數值均無顯著差異；溶解氧（DO）因為有外界的曝氣裝置（機械增氧機），不便單獨評價，僅作為其他指標的輔助項進行分析。

1.3.2 評價標準 主要通過在青魚養殖池塘中搭設生態浮島的模式，消除水體中的營養富集物，因此根據《湖泊富營養調查規范（第二版）》[5]中的標準，采用0～100的連續數值對池塘營養狀態進行監測分析，參照湖泊營養狀態分類標準，分類情況見表1。

1.3.3 評價方法 綜合加權指數模型：

TLI（∑）=WjTLI（j） （1）

式中，TLI（Σ）——綜合加權營養狀態指數；TLI（j）——第j種參數的營養狀態指數；Wj——第j種參數的營養狀態指數的相關權重。

以Chl-a作為基準參數，則第j種參數歸一化的相關權重計算公式為

Wj=r2ij/r2ij （2）

式中，rij——第j種參數與基準參數Chl-a的相關系數；m——評價參數的個數。

根據《湖泊富營養調查規范（第二版）》[5]，各項目營養狀態指數計算公式為：TLI（Chl-a）=10（2.5+1.086lnChl-a）；TLI（TP）=10（9.436+1.624lnTP）；TLI（TN）=10（5.453+1.694lnTN）；TLI（SD）=10（5.118-1.94InSD）

2 結果與分析

2.1 不同生態結構池塘中N、P含量變化

從圖2中可以看出，除4～5月外，隨著時間的推移，即使氣候環境發生了變化，種植了植物的1#、2#池塘中NH4+-N、TN、TP含量始終低于對照組的3#池塘；另外，除10～11月外，種植了蓮藕、蕹菜兩種作物的1#池塘中NH4+-N、TN、TP含量低于僅種植蓮藕的2#池塘，10～11月，溫度下降而導致蕹菜生長停滯與枯萎，造成1#、2#池塘中NH4+-N、TN、TP與之前結果偏離。

2.2 不同生態結構池塘中高錳酸鹽指數、葉綠素a含量變化

從圖3可以看出，CODMn的含量受池塘不同種植結構的影響不明顯；Chl-a的含量則隨著生態種植物的種類、含量增加而明顯降低。但總體來看，種植了植物的1#、2#池塘中CODMn和Chl-a的含量明顯低于未種植任何作物的3#池塘。

2.3 富營養化評價結果

根據綜合加權指數模型法，計算得出表2中綜合加權營養狀態指數。從計算結果可以看出，從開始種植植物的5月開始，1#池塘始終在50～60之間，保持輕度富營養化的狀態；2#池塘有57.14%的時間在50～60間，為輕度富營養化，42.86%的時間在60～70間，為中度富營養化；3#池塘有28.57%的時間在50～60間，為輕度富營養化，71.43%的時間在60～70間，為中度富營養化。

由此可見，種植了更多種類、更多數量的可吸收水體中營養物質的植物，水體中富營養化程度將減輕得更多。但從池塘養殖水體中保持浮游植物種群數量級進行光合作用提供溶解氧這一角度考慮，生態浮島和設置面積應加以控制，生態浮島的設置面積不宜超過池塘面積的30%[6]。

3 小結與討論

為治理水體富營養化，對水體中營養物質的控制方法主要分3類：工程系措施、化學方法、生物方法。其中工程系措施主要有底泥疏浚、引水沖污、底泥覆蓋、引水曝氣等，這類方法一般都存在成本高、工程量大、長期效果不確定的問題，且多數用于小型水利工程；化學方法主要有絮凝沉淀、化學試劑殺藻等，這些方法容易造成二次污染，且會影響水體水質；而生態浮島技術，則具有不受光照和水深的限制、種植的植物易收割、基本不產生二次污染、增加治理水體的植物種類的優點[5-7]。

本研究將生態浮島技術與單一的水生植物種植相結合，去除富營養化水體中的營養物質，研究結果表明，從5月開始，1#池塘、2#池塘的富營養化狀態明顯比3#池塘富營養化狀態輕，由此可見，種植了可吸收水體中營養物質的水生植物，均能起到使水體中富營養化程度減輕的作用。而1#池塘的富營養化狀態又比2#池塘的富營養化狀態輕，說明綜合治理方式比單一種植水生植物的治理效果好。因此，在生產浮島的運用上，可以嘗試與其他植物組合使用，其生態效能有待進一步研究。

參考文獻：

[1] 鄧玉營.富營養化水體生物修復研究進展[J].湖北農業科學， 2012，51（4）：660-667.

[2] SL219-1998，水環境監測規范[S].

[3] GB3838-2002，地表水環境質量標準[S].

[4] 國家環境保護總局《水和廢水檢測分析方法》編委會.水和廢水檢測分析方法[M].第四版.北京：中國環境科學出版社，2002.

[5] 金相燦，屠清瑛.湖泊富營養調查規范[M].第二版.北京：中國環境科學出版社，1990.

[6] 金相燦.中國湖泊環境[M].北京：海洋出版社，1995.

[7] 李圣華.生態浮島在池塘養殖中的應用[J].科學養魚，2013（12）：18-19.