室內觀賞魚池自凈化生態系統的構建

宋芝蔓　林逸濤　張翠桔　劉旭坤　汪安泰

摘要 [目的]構建室內觀賞魚池生態自凈化系統。[方法]設計了水泵過濾池、入水池、生態凈化池和觀賞魚池。結合使用常規水族生物材料，首次在生態凈化池投放了單腸目、大口蟲目、三腸目渦蟲、水螅和浮游動物等。對常見5種水生觀賞植物以及硝化細菌的水凈化功能進行檢測。[結果]實現了魚池環境物種的多樣性，形成了完整的食物鏈體系，使觀賞魚池獲得穩定的水生態平衡環境，構建了具有自凈化功能的水生態調控系統。不同的水生觀賞植物對水體的凈化功能有顯著差異。[結論]構建的室內觀賞魚池自凈化生態系統方法簡便、效果極為顯著，可節約人工及水資源均達90%以上，具有應用與推廣價值。

關鍵詞 室內；魚池；觀賞魚；水生植物；底棲動物；生態學

中圖分類號 S917.4；Q178.1 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2015）05-117-05

Construction of Selfpurification Ecosystem for Indoor Ornamental Fishpond

SONG Zhiman，LIN Yitao，ZHANG Cuijv，WANG Antai* et al （Shenzhen Key Laboratory of Marine Bioresources and Ecology，College of Life Science，Shenzhen University，Shenzhen，Guangdong 518060）

Abstract [Objective] This research aims to construct the selfpurification ecosystem for indoor ornamental fishpond.[Method] The designed pump filter tank，intake sump，ecopurification pond and ornamental fishpond are applied to the system.Planarians，hydras，zooplankton are firstly thrown into ecopurification pond，combined with conventional aquatic biological materials.The water selfpurification functions of 5 normal aquatic ornamental plants as well as Nitrifying bacteria are detected by experiments.[Result] With a stable aquatic ecoenvironment，the applied system realizes the species diversity of fishpond，and forms a complete system of the food chain，and finally constructs a water ecological control system with selfpurification function.Besides，different aquatic ornamental plants behave significantly differently to the water purification function.[Conclusion] With simple method and remarkable finaleffect，this research can save 90% of the artificial maintenance costs as well as water resources，and gain practical application value and popularization value.

Key words Indoor； Fishpond； Ornamental fish； Aquatic plant； Benthos； Ecology

基金項目 廣東省大學生創新創業訓練計劃項目（201410590035）。

作者簡介 宋芝蔓（1995-），女，湖南衡山人，本科生，專業：動物學。*通訊作者，高級實驗師，從事水生無脊椎動物學與分類學研究。

鳴 謝 2011級容粗徨等同學在魚池調控階段給予友好協助，特此致謝！

收稿日期 20141218

我國觀賞魚養殖有1 000余年歷史，養殖器具通常以魚缸、水族箱為主。水草、硝化細菌和清道夫魚（Hypostomus plecostomus）是觀賞魚飼養中常用的生物材料[1]。石英球培養的硝化細菌通過硝化作用將水體中的氨和亞硝酸加以分解去除[2]。清道夫魚以水池中的殘餌、碎屑以及魚的糞便為食，利用清道夫清理魚池藻類，可以節省大量人力和物力[3]。

魚的代謝產物是觀賞魚養殖水體的污染源，易引發微生物與藻類滋生，剛毛藻可快速降低水體氮磷含量[4]。研究表明，以細菌與藻類為食的原生動物和輪蟲類是大口蟲目與單腸目渦蟲基本餌料[5-8]；水蚤和水溞類的食性同輪蟲類，這些浮游動物是水螅和渦蟲的餌料[ 9-12]。水螅和渦蟲類動物本身是觀賞魚的優質餌料[13-14]。有水螅與渦蟲存在的水體很難滋生蚊蠅幼蟲，優質的水體會滋生淡水針海綿（Spongilla lacustris）等[11，15]。

參考觀賞魚常用養殖方法，筆者利用室內淺水魚池，依據生態學原理，首次在魚池中投入一批低等無脊椎動物，建立以水生植物為主、以原始底棲動物為輔助的水族自凈化生態系統。通過運行調控，效果顯著，可供室內魚池設計與管理提供重要數據。

1 材料與方法

1.1 魚池結構設計

利用大樓1樓大廳樓梯旁空間建造魚池。魚池由水泵過濾池、進水池、生態凈化池和觀賞池組成。水泵過濾池面積1.11 m2（高69 cm，水深66 cm）。進水池面積2.64 m2（高60 cm，水深45 cm）。生態凈化池面積4.55 m2（高60 cm，水深28 cm）。觀賞池面積9.63 m2（高60 cm，水深40 cm）。進水池和生態凈化池水面高度差23 cm，生態凈化池與養魚池水面高度差為1 m。水循環過程為：水泵過濾池→進水池→生態凈化池→觀賞池→水泵過濾池（圖1）。

1.2 材料與設備

綠金錢（Lysimachia nummularia）、寬葉血心蘭（Alternanthera reinechii），水綿（Spirogyra sp.）、狐尾草（Alopecurus pratensis）、水榕（Anubias nana）與鐵皇冠（Microsorium pteropus），高20～30 cm。硝化菌（Nitrifying bacteria）1瓶（200 ml），細菌硝化球（Peptococcus）。魚餌（鼎極紅牌魚飼料，上海潤色水族用品有限公司）；錦鯉（Cryprinus carpiod）120條（體長15～25 cm）；斗魚（Macropodus sp.）15條（體長10～15 cm）；清道夫魚（Hypostomus plecostomus）100條（長10～15 cm）；水底吸塵器、水泵、水族過濾棉、細菌硝化球20包（長30 cm×寬25 cm）、40 L水族箱，均購于深圳市南山區水族市場。魚池用水為自來水。

1.3 魚池布置、管理與監測

水泵過濾池由細紗與水族綿包裹的高壓水泵、水閥和輸送水管構成。進水池中有進水管出口、狐尾草10株、水榕5株、清道夫5條與10包細菌硝化球。細菌硝化球圍成堤壩狀使水流從中穿過進入生態凈化池。生態凈化池內投放以水榕與鐵皇冠為主的水生植物、斗魚4條、清道夫3條與10包細菌硝化球在其出水口內堆成堤壩狀。觀賞池投放彩鯉119條。1周后投放清道夫100條。

每天早晨定量投喂餌料。投喂餌料量依季節調整，夏季投喂148 g/d，在冬季投喂111 g/d，春秋季節投喂129.5 g/d。每天觀測魚池運行狀況，檢測水溫與pH，對游動異常的魚進行檢測與治療，同時對魚池進行清理，魚池水體明顯渾濁時更換1/3～2/3水體。

1.4 水族生物材料凈化功能的試驗篩選

取5個水族箱（長38 cm×寬24 cm×高37 cm），水族箱2/3位置設置隔板（塑料網夾過濾棉）。注入24 L自來水，靜置3 d，分別在體積小的一側投放1種水生觀賞植物（每只水族箱的植物不同），另一側放養2尾錦鯉，分別編號為A、B、C、D、E組。另取1個水族箱放養2尾錦鯉，加入8.7 ml的硝化細菌液，編號為 F組；對照組僅投放2尾錦鯉，編號為G。所有水族箱水位高度30 cm，用小型充氣水泵連續充氣。室溫25.0 ℃（空調控溫）。每日定時投喂魚餌1.5 g，觀測pH及水體顏色，及時用高純水補充水箱被蒸發的水分（表1，圖5a1～g1）。

2 結果與分析

2.1 室內觀賞魚池自凈化生態系統的調控與效果 投放彩鯉前1周，水池注水，使用水泵運行水流貫穿整個水池。先投放錦鯉20條入觀賞池進行試養，15 d后在觀賞池內投放錦鯉99尾。3 d后水體渾濁，采取換水、刷池壁等措施后在室內3個水池內共植入水榕（Anubias nana）與鐵皇冠（Microsorium pteropus）各100株。

植入水生植物1周后，池壁出現密集褐色藻類，看不到馬賽克瓷磚；2周后，綠色的水生觀賞植物表面因滋生密集的褐藻而呈褐色。為了控制褐藻蔓延，水池內投入體長15～20 cm 的清道夫100條。3 d后，水池露出馬賽克瓷磚的原來色彩。7 d后，水生植物全部露出綠色。10 d后，觀賞魚池水面出現大量觀賞植物碎片。為了控制清道夫和彩鯉對水生植物的破壞，將魚和水草分開，將水草全部移入生態凈化池。捕取75條清道夫，移到室外池塘。觀賞池保留清道夫15條，進水池保留5條，生態凈化池保留5條。10 d后在生態凈化池的水生植物間，投放了一批試驗培養的多種水螅以及大口蟲目、單腸目、三腸目渦蟲，另外從野外水源地帶采集的輪蟲、水蚤、水溞、水生寡毛類、搖蚊幼蟲等一大批水生無脊椎動物投入該魚池。此后，水池內水體透明度保持時間顯著延長。

魚反應不正常時，撈回實驗室檢查。如果發生細菌感染，將它放在2%的鹽水中泡10 min后再移入裝有普通水的水箱中單獨飼養一段時間，待痊愈后放回魚池。

魚池運行半年，觀賞魚死亡8條（購入時混入的病魚），水生態環境穩定，魚池生態系統對魚類代謝產生的氮、磷廢物具有良好的自凈化功能。魚池水體pH穩定，其入水池、生態凈化池與觀賞魚池的pH晝夜變化分別為7.57～7.83、7.60～7.87和7.68～7.94。在同等時間內，室內水族箱pH的晝夜變化為7.58～9.01（圖3）。盛夏室溫為33 ℃時，魚池水溫為（28±1）℃。彩鯉生長迅速（最大體長約為35 cm，重約500 g）。

魚池經過12個月的檢測與調控，水體清澈，池壁干凈，彩鯉肥壯，進水池與生態凈化池內水生觀賞植物生長茂盛（圖2a）。經檢測發現，種類眾多的來源于干凈水源中的原生動物、水螅、渦蟲、輪蟲、水溞、水蚤等無脊椎動物生長良好，未見孓孑滋生，確保室內水環境衛生的安全。特別值得關注的是，在生態凈化池的水生植物叢中出現了在華南地區野外很難發現的淡水針海綿（Spongilla sp.）（圖2b）。水池清潔與換水工作，由最初的1次/2 d，延長至6～16周1次（夏季6～7周，春秋季節8～12周，冬季無需清理水池）。人工管理成本與水資源均節省90%以上。清理水池時直接更換1/2水體，就可保障觀賞魚池的健康運行。

2.2 不同水族生物材料對魚類代謝廢物的凈化作用有明顯差異

①A組：綠金錢（Lysimachia nummularia）。15 d，水體滋生綠藻，水體呈綠色，略渾濁；40 d，水體呈黃綠色，渾濁度增加，綠金錢草出現枯萎，錦鯉生長狀況正常。水體pH為6.01～8.50（圖4：a1-a3）。②B組：寬葉血心蘭（Alternanthera rosarfolia）。15 d，水體泛黃，滋生褐藻，寬葉血心蘭出現嚴重枯萎。40 d，寬葉血心蘭完全枯萎死亡，水體滋生綠藻，水質破壞嚴重，渾濁度高，錦鯉生長狀況正常。水體pH6.32～7.89（圖4b1-b3）。③C組：淡水水綿（Spirogyra sp.）。15 d，水體清澈透明，無藻類滋生，錦鯉因水綿所攜帶的致病原生動物而患爛尾病死亡。對水綿進行沖洗，重新投放錦鯉魚至水族箱，3 d后水綿枯萎死亡，水體渾濁度增加。水體pH為6.08～7.74（圖4c1-c3）。

④D組：水榕（Anubias nana）。15 d，水體總體保持良好，錦鯉因致病原生動物寄生患爛尾病死亡；40 d，水體滋生大量綠藻，呈黃綠色，水體渾濁，水榕生存狀況良好。水體pH為6.92～7.73（圖4d1-d3）。⑤E組：鐵皇冠（Microsorium pteropus）。15 d，水體依然保持清澈透明，水體不變色，無異味；40 d，水體情況依然良好，鐵皇冠及錦鯉生長狀況正常。水體pH為6.32～7.76（圖4e1～e3）。⑥F組：硝化細菌（Nitrifying bacteria）。15 d，水體十分渾濁，滋生大量綠藻，呈墨綠色。40 d后墨綠色加深，渾濁度增加，錦鯉生長狀況正常。水體pH為7.38～8.06（圖4f1～f3）。⑦對照組：15 d，水體十分渾濁，滋生大量綠藻，呈墨綠色。35 d后，墨綠色加深，渾濁度增加，錦鯉生長狀況正常。40 d后，投入適量水蚤、水溞等浮游動物，水體由墨綠色逐漸轉變為黃色，綠藻密度降低。水體pH為7.47～8.34（圖4g1～g3）。

該研究發現綠金錢、寬葉血心蘭、水榕所在的水箱相繼滋生藻類，水體渾濁變色。其中，綠金錢凈化能力最差，其次為寬葉血心蘭和水榕，此三類植物對水體的凈化能力不理想，無法達到維持魚池良好運行的效果。水綿對水體的凈化能力良好，但是易攜帶致病原生動物，威脅觀賞魚生存（圖4a1～a3、b1～b3、c1～c3、d1～d3）。F組，15 d水體渾濁，呈深綠色，經檢測發現是由于各種單細胞綠藻大量發生所致。對照組情況與F組相同。試驗至40 d后，對照組水體內投入適量水蚤、水溞，1周后水體由墨綠色轉變為黃綠色，水體透明度明顯增加。該試驗結果表明水蚤、水溞等浮游動物能夠減少藻類滋生，降低藻類密度，可以有效降低魚池藻類密度（圖4g2-g3）。

3 討論與結論

3.1 常見水族生物材料對魚池環境的影響

在光照條件下水草吸收二氧化碳，釋放氧氣，增加水體含氧量 [1]，硝化細菌通過硝化作用將水體中的氨和亞硝酸加以分解去除[2]，利用清道夫清理魚池藻類、殘餌、碎屑以及魚的糞便[3]。因此，水草、硝化細菌和清道夫是觀賞魚飼養中常用的生物材料。該研究表明水生植物在魚池中維持水體環境具有重要作用，可以有效控制魚類代謝產物在水體中累積，維護魚的生存環境。硝化細菌的貢獻有助于植物對有機氮磷的吸收。硝化細菌和水草結合可實現水體的部分自我修復與凈化功能。該研究對6種常見水族生物材料對水體魚類代謝產物的凈化作用進行檢測，發現鐵皇冠穩定水體環境的效果顯著，能維持錦鯉正常生長（圖4e1～e3）。因此，鐵皇冠姿態優美，是室內觀賞魚池自凈化生態環境建立中首選的水生觀賞植物之一。

該研究發現投放清道夫能明顯延長魚池的人工清洗周期。沒有清道夫的工作，魚池需要2～3 d清洗1次。清道夫也有較為嚴重的負面影響，投放數量多時會導致食物短缺，清道夫體質明顯下降，并破壞水生觀賞植物。該研究發現清道夫在晚上攻擊體質較差的彩鯉。該研究在調節清道夫數量方面花了3周時間，取得了較好的調控效果。這表明在魚池中投放清道夫的數量需要嚴格控制。

3.2 室內生態魚池的構建問題

傳統的觀賞魚池布置，投放清道夫、水族觀賞植物、硝化細菌等。魚池出現異常時，常投放殺菌劑、除藻劑等。筆者認為這種方法建立的水族環境不是真正意義上的具有水體生態修復功能的水生態環境，并且成本較高。

研究表明，水體有機物及魚排泄物是引發細菌繁殖和藻類滋生的基本條件，細菌與藻類為原生動物、輪蟲等提供營養條件，后者又是水螅、大口蟲目與單腸目渦蟲基本餌料[5 -13]，渦蟲本身是觀賞魚的優質餌料[14]。水體存在水螅與渦蟲，可以有效抑制蚊子、蠓等致病昆蟲的滋生[9-14]。室內水族箱內的剛毛藻，在12 d內可降低水體氮磷含量50%以上[4]。

筆者首次基于上述對水螅、渦蟲等物種生物學特性的研究結果，在魚池生態系統建立中投放了從水源地帶采集的原生動物、水螅、渦蟲、輪蟲、搖蚊幼蟲、水生寡毛類等水生無脊椎動物，隨著水循環，觀賞魚的代謝產物由食物鏈回傳給觀賞魚。食物鏈上動物的代謝產物被水族植物吸收。該研究結果表明水體內建立水生無脊椎動物食物鏈，促其形成穩定的具有自我修復與凈化功能的水生態環境，是一種理想的觀賞魚生態學養殖技術。

淡水海綿與水環境之間關系密切。大量研究表明，淡水海綿對溫度、pH、含氧量、光照、重金屬含量等水環境條件的變化相當敏感，被認為是淡水環境變化的靈敏指示者[15]。隨著經濟的快速發展，自然淡水環境日漸堪憂，淡水海綿在野外自然水域里已經難覓蹤跡。該研究中進水池與生態凈化池發生大量淡水海綿，證明該研究魚池水體達到理想的水質條件，觀賞魚的生存環境極佳。水環境的治理不能局限于工程作業與濕地過濾凈化系統建設，更需要建立與恢復水體生物的多樣性，使水體具有自凈化功能的水生態環境，使水體中的生活有機物通過食物鏈傳遞至魚類后上岸，這才是長期有效的水環境治理的理想目標。

筆者首次利用以前對水螅與渦蟲的生物學研究成果，結合傳統觀賞魚養殖的水族生物凈化材料，有效控制了室內水池滋生蚊蠅的危險。在魚池調控中投放了實驗室培養的和野外無污染水源中采集分離的原生動物、輪蟲、水螅、多種渦蟲種類、搖蚊幼蟲及剛毛藻等，形成了完整的水體食物鏈體系，成功構建了能自我修復與平衡魚池生態環境的生物自凈化生態系統。利用該研究成果可以節省魚池管理工作量與水資源90%以上，現場效果顯著，具有明顯的應用前景，可為提升觀賞魚飼養與管理水平提供積極的示范作用，可供淡水環境治理提供借鑒。

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責任編輯 陳玉敏 責任校對 況玲玲