大薸與滿江紅對網箱養殖長吻鮠氮磷排放的影響

王奇杰，李 猛，馬旭洲*，王　武，高建 忠，李星星（上海海洋大學農業部淡水水產種質資源重點實驗室，上海006；上海市水產養殖工程技術研究中心，上海　006；上海高校知識服務平臺上海海洋大學水產動物遺傳育種中心，上海　006；宜昌英武長江生態漁業有限公司，宜昌000；遵義市水產站，遵義6000）

大薸與滿江紅對網箱養殖長吻鮠氮磷排放的影響

王奇杰1，2，3，李 猛4，馬旭洲1，2，3*，王武1，2，3，高建 忠1，2，3，李星星5
（1上海海洋大學農業部淡水水產種質資源重點實驗室，上海201306；2上海市水產養殖工程技術研究中心，上海201306；3上海高校知識服務平臺上海海洋大學水產動物遺傳育種中心，上海201306；4宜昌英武長江生態漁業有限公司，宜昌443000；5遵義市水產站，遵義563000）

為緩解網箱養魚對承載水體造成的污染，以漂浮植物大薸（Pistiastratiotes L.）和滿江紅［Azolla imbircata（Roxb.）Nakai］為研究對象，設置滿江紅、大薸及混養三組生態網箱以及傳統網箱，探究種植水生植物對網箱養殖長吻鮠氮磷排放的影響。結果表明：三組生態網箱（滿江紅、大薸、混養）和傳統網箱氮的回收率分別為38.43%、36.20%、36.14%和34.18%，磷的回收率分別為30.09%、29.01%、28.18%和27.00%，三組生態網箱的氮磷回收率顯著高于傳統網箱，而大薸生態網箱的氮磷回收率與混養生態網箱無顯著性差異，滿江紅生態網箱的氮回收率與大薸及混養生態網箱均有顯著性差異，但三組生態網箱間磷的回收率之間無顯著性差異。四組網箱之間的氮磷利用率無顯著性差異。通過比較，滿江紅對氮磷移除效果優于大薸和混養，當網箱面積與滿江紅種植面積為1∶24.64左右時，養殖長吻鮠網箱的氮和磷為零排放。

大薸；滿江紅；生態網箱；氮磷回收率；氮磷利用率

網箱養殖是一種集約化、高產、高效的養殖方式，有起捕容易、飼養周期短、便于推廣等優點，具有很大的發展潛力。但養殖過程中的殘餌、魚類糞便［1］等散失在水體，極易對養殖水體造成一定的污染，隨著近年來網箱養殖規模和強度的進一步增加，其對水體的污染也日益嚴重［2］。

治理養殖水體污染主要有物理方法、生物方法和生態方法等［3］，其中水生植物作為治理養殖水體污染的一種手段，具有投資少、耗能低、操作簡單、可持續等優點，是當前生物方法和生態方法的常用技術，在治理養殖水體污染方面受到廣泛關注［4-7］。水生植物不僅可以直接吸收水體中大量的氮、磷等營養物質來滿足自身的生長需求，而且其發達的根系可以為根際微生物提供良好的生活環境，提高了水生植物對水體污染物的吸收、吸附和沉淀效率［8］。通過定期打撈，可以將其吸收的營養物質帶出水體，從而達到凈化養殖水體的目的。水生植物主要包括漂浮植物、浮葉植物、挺水植物和沉水植物［9］，其中漂浮植物因其可以和網箱較好的結合，打撈操作簡便等優勢而得到廣泛的應用［10-11］。

滿江紅［Azolla imbircata（Roxb.）Nakai］別名紅萍、紅浮萍、紫薸，隸屬于滿江紅科（Azollaceae）滿江紅屬（Azolla），為小型漂浮植物，生長迅速，具有一定的耐污能力，能有效地去除水體氮磷等營養元素，降低化學耗氧量，國內外對其在水處理方面已經開展了大量的研究［12-14］。大薸（Pistiastratiotes L.）隸屬于天南星科（Araceae）大薸屬（Pistia），又名水荷蓮、大萍、水芙蓉，為多年生漂浮性的水生草本植物，其根系發達，生長迅速，繁殖能力強，亦廣泛應用于水體生態修復工程［15-17］。本試驗選擇宜昌百歲溪庫灣網箱養魚基地優勢植物大薸與滿江紅為研究對象，將大薸與滿江紅種植于養魚網箱內，這兩種植物通過吸收水體的氮磷等營養元素來滿足自身生長需要，然后通過定期收獲植物而把網箱養魚區水體的氮、磷等污染物去除，從而達到緩解網箱養魚區水體富營養化的問題。本試驗通過比較大薸、滿江紅及兩者混養這三種組合對網箱養魚氮、磷排放的影響，為探求一種零排放的環保型生態網箱及大面積推廣網箱植物凈化提供基礎數據和理論依據。

1　材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗開始于2014年7月10日，結束于2014年9月8日，共計60d，在湖北省宜昌市英武長江生態漁業有限公司百歲溪庫灣網箱養殖基地（北緯30°46′，東經111°19′）進行。用作試驗的養魚網箱規格為5.0 m×4.0 m×3.0 m。試驗用魚為基地網箱內的長吻鮠（Leiocassis longirostris）幼魚，兩種漂浮植物大薸與滿江紅作為試驗植物，大薸和滿江紅投放于養魚網箱表層水面，使其根須懸浮于水中，分散均勻。試驗所用的飼料為“新宏”牌長吻鮠配合飼料，由岳陽市新宏飼料有限公司生產，飼料成分見表1。

表1　長吻鮠配合飼料的營養成分Table 1　Compositions of formula feed for Leiocassis longirostris　%

1.2試驗設計

三組試驗網箱的表層分別種植大薸、滿江紅及滿江紅與大薸混養（滿江紅占50%，大薸占50%），對照網箱為蓋遮陽布的傳統網箱，每組網箱均設四個平行，滿江紅和混養網箱四周圍上密網，以防止滿江紅外散。通過魚篩篩選出規格均勻的長吻鮠幼魚投入網箱，放養密度為60尾/m2。每天早晚（5：00，16：00）投喂“新宏”牌長吻鮠配合飼料，以投餌后10—15 min內吃完為準。試驗共進行 60d，試驗期間，水溫25—30℃，pH 6.5—7.4，溶氧不低于4.2 mg/L。

1.3 采樣及分析方法

試驗期間，每周測量一次各組網箱的溶氧，溫度，透明度和pH，試驗開始和結束前24 h停止投喂，從每個網箱隨機取40尾魚進行稱量，并選取4尾魚進行化學分析，定期打撈生態網箱內的大薸和滿江紅，稱重并取樣分析。運用105℃干燥恒重法測定飼料和試驗魚中的干物質，總氮含量采用凱式定氮法測定，總磷含量采用鉬藍比色法測定。大薸和滿江紅樣品經H2SO4-H2O2消煮后，總氮含量用凱式定氮法測定，總磷含量用釩鉬黃比色法測定。

1.4有關計算方法

增重率的計算公式為：WGR=（Wt-W0）/W0×100%。式中：WGR為增重率；Wt為魚體或植物的終末平均重量；W0為魚體或植物初始平均重量；t為試驗周期。

特定生長率的計算公式為：SGR=（LnWt-LnW0）/t×100%。式中：SGR為特定生長率；Wt為魚體或植物的終末平均重量；W0為魚體或植物初始平均重量；t為試驗周期。

氮磷輸入總量的計算公式為：INP（g）=IA+IB+IC。式中：INP為氮磷輸入總量；IA為飼料的氮磷量；IB為放養魚的氮磷量；IC為放養滿江紅和大薸的氮磷量

氮磷回收總量的計算公式為：WNP（g）=WA+WB。式中：WNP為氮磷回收總量；WA為收獲魚的氮磷量；WB為收獲滿江紅和大薸的氮磷量。

氮磷利用率的計算公式為：UNP=（WA-IB）/IA×100%。式中：UNP為氮磷利用率；WA為收獲魚的氮磷量；IB為放養魚的氮磷量；IA為飼料的氮磷量。

氮磷回收率的計算公式為：RNP=WNP/INP×100%。式中：RNP為氮磷回收率；WNP為氮磷回收總量；INP為氮磷輸入總量。

1.5數據分析與處理

試驗結果均用平均數±標準差表示（Mean±SD），并用SPSS 20.0軟件對試驗結果進行單因素方差分析。

2　結果與分析

2.1長吻鮠的生長性能

滿江紅生態網箱、大薸生態網箱、混養生態網箱和傳統網箱長吻鮠的初始均重分別為102.49g/尾、105.31g/尾、102.67g/尾和106.40g/尾，收獲均重分別 217.56g/尾、218.43g/尾、217.32g/尾和218.87g/尾，各組網箱間均無顯著差異（P＞0.05）。三種生態網箱（滿江紅、大薸、混養）與傳統網箱長吻鮠的特定生長率分別為（1.25±0.08）%、（1.22±0.12）%、（1.25±0.06）%、（1.20±0.18）%，四者之間均無顯著差異（P＞0.05）（表2）。這說明生態網箱與傳統網箱長吻鮠的生長性能無顯著差異，生態網箱內的長吻鮠并沒有因網箱表面的植物而受到明顯影響。

表　2 飼料使用量、植物、魚的放養和收獲情況Table 2　Summary of feed consumption，plants，fishstocking and harvest

2.2滿江紅和大薸的放養和收獲情況

三組生態網箱（滿江紅、大薸、混養）和傳統網箱的飼料使用量分別為166.32 kg、165.64 kg、164.32 kg和165.35 kg，四組網箱間無顯著差異（P＞0.05）。三組生態網箱（滿江紅、大薸、混養）初始投放植物的重量分別為18.15 kg、20.20 kg、21.45 kg，三組生態網箱間無顯著差異（P＞0.05）。試驗期間三組生態網箱內的植物共采收3次，收獲植物的總重量分別為176.78 kg、152.47 kg、115.31 kg。滿江紅生態網箱及大薸生態網箱與混養生態網箱收獲植物總重量均存在顯著差異（P＜0.05）。滿江紅、大薸及混養這三組植物特定生長率分別為3.79%/d、3.37%/d、2.80%/d，滿江紅生態網箱及大薸生態網箱與混養網箱在植物特定生長率上均有顯著差異（P＜0.05）（表2）。以上可以說明兩種漂浮植物均可在網箱內正常生長，滿江紅的生長速度略快于大薸。

2.3四組網箱氮磷的回收和輸入

由長吻鮠幼魚及配合飼料帶入養殖水體的氮磷量四組網箱間均無顯著差異（P＞0.05）。收獲長吻鮠的氮磷量，四組網箱間無顯著差異（P＞0.05）。三組生態網箱（滿江紅、大薸、混養）和傳統網箱氮的回收率分別為38.43%、36.20%、36.14%和34.18%，磷的回收率分別為30.09%、29.01%、28.18%和27.00%，三組生態網箱的氮磷回收率均顯著高于傳統網箱（P＜0.05），大薸生態網箱與混養生態網箱的氮磷回收率無顯著性差異（P＞0.05），滿江紅生態網箱的氮回收率和大薸及混養生態網箱的氮回收率有顯著性差異（P＜0.05），而三組生態網箱間的磷回收率無顯著差異（P＞0.05）。四組網箱間的氮磷利用率無顯著性差異（表3、4）。滿江紅、大薸及混養生態網箱通過種植植物移除養殖水體的氮磷量分別為389.40g、238.68g、201.55g和79.86g、56.28g、44.01g。這說明通過種植滿江紅和大薸有助于減輕網箱養魚對水體造成的污染問題，滿江紅的效果優于大薸，大薸的效果優于混養。經計算當網箱面積和滿江紅種植面積為1：24.64時可以達到網箱養殖的零排放。

表　3 不同組網箱N的投入和回收情況Table 3　The input and recycle of N indifferent cages

表4　不同組網箱　P的投入和回收情況Table 4　The input and recycle of p indifferent cages

3　結論與討論

吳湘［18］研究結果表明，無論室內還是野外大薸對富營養化水體的磷營養鹽及其他污染物的去除效果均高于矮桿美人蕉和水鱉。滿江紅凈化水產養殖水體的研究［19］表明滿江紅對養殖水體的營養鹽，尤其銨態氮和總磷有明顯的去除效果，可以說明大薸和滿江紅凈水能力較強。大薸為多年生浮水草本植物，分布廣泛，主要通過無性繁殖進行生殖，繁殖力強，生長迅速［20］，滿江紅為世界性廣泛分布的浮水植物，通過營養體的側枝斷離無性繁殖進行生殖，喜于集群生長，產量高，生長周期短，適應能力很強［21］。這兩種水生植物生物量增長較快，通過定期打撈而把養殖水體的氮磷等過多的營養物質帶出水體，對治理各種水體污染有很好的效果［22-24］。

余麗凡等［25］研究結果表明，通過種植水生植物可以對無機懸浮顆粒物起到吸附沉降的作用，能改善水體的透明度。而本試驗中三組生態網箱水體的透明度只是略高于傳統網箱，并沒有顯著性差異，這可能是由于網箱處于開放性水體中，網箱內外的水體在時刻交換的原因造成的。本試驗滿江紅的氮回收率顯著高于大薸，而磷的回收率與大薸無顯著性差異，這可能由于滿江紅本身對氮的富集能力強于大薸對氮的富集能力導致采收的滿江紅轉移出水體的氮含量高于大薸，而滿江紅本身對磷的富集能力和大薸對磷的富集能力無明顯差異造成的。混養生態網箱由于兩種植物的相互競爭作用導致混養網箱植物總產量低于大薸及滿江紅生態網箱，使得混養網箱的氮磷回收率低于大薸和滿江紅。經計算當網箱面積和滿江紅種植面積為1∶24.64時可以達到網箱養殖的零排放，而李猛等［10］研究表明當網箱面積與大薸面積比達到1∶30時，可以達到零排放，這說明網箱種植滿江紅對水體氮磷移除的效果優于種植大薸。滿江紅生長的最佳水溫為20—25℃，水溫達35℃以上時滿江紅的生長緩慢；滿江紅在pH 3.5—10均可生長，pH 為6.5—7.5生長最佳［21］。

漂浮植物大薸和滿江紅顯示出與網箱良好的結合性，操作簡便，只需要通過定期打撈即可把水體的氮磷等帶出養殖水體，且充分利用了網箱表層空余水面，可以在一定程度上緩解網箱養魚對水體造成的污染。長吻鮠為畏光生活于水體中下層的一種魚類［26］，種植漂浮植物有遮擋陽光的作用，與傳統蓋遮陽布相比更加簡便，而且起到了美化養殖環境的作用。打撈起來的大薸既可作為水生綠肥和青飼料，也可供藥用。由于滿江紅體內共生著一種固氮藍藻，可以將大氣內的氣態氮轉化為氨類物質［27］，故打撈上的滿江紅可以做綠肥，由于其體內粗蛋白、賴氨酸、鈣、磷及粗脂肪含量很高，亦可作為基本配合飼料［28］。網箱種植滿江紅的最佳密度、最適光照及如何防止水草大面積擴散而引發的生態災難還有待研究。

本研究結果表明，漂浮性水生植物滿江紅和大薸對網箱養殖長吻鮠的生長性能沒有影響，且滿江紅的生長速度較大薸快；種植滿江紅和大薸有助于降低網箱養魚對水質的污染問題，對養殖水體有一定的凈化作用。通過比較滿江紅和大薸對網箱養魚氮磷的移除效果，移除氮磷效果較好的為滿江紅，網箱面積與滿江紅種植面積達到1∶24.46時，可實現網箱養殖長吻鮠氮、磷的零排放。

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（責任編輯：張睿）

Effects of planting Pistiastratiotes L.and Azolla imbircata（Roxb.）Nakai on emission of nitrogen and phosphorus from Lieocassis longiristris culture in net cage

WANG Qi-jie1，2，3，LI Meng4，MA Xu-zhou1，2，3*，WANG Wu1，2，3，GAO Jian-zhong1，2，3，LI Xing-xing5
（1Key Laboratory of Freshwater Fisherygermplasm Resources，Ministry of Aqriculture，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China；2Shanghai Engineering Research Center of Aquaculture，Shanghai 201306，China；3Shanghai University Knowledgeservice Platform，Shanghai Ocean University Aquatic Animal Breeding Center，Shanghai 201306，China；4Yichang Yingwu Yangtze River Ecological Fishery Co.Ltd，Yichang 443000，China；5Zunyi Fisheries Technical Entensionstation，Zunyi 563000，China）

To reduce the pollution of water by cage culture of fish，taking the floating plant Pistiastratiotes L.and Azolla imbircata（Roxb.）Nakai as the objects of the research to explore the effect of planting aquatic plant on emission of nitrogen and phosphorus from Lieocassis longiristris culture in net cage by installing Azolla imbircata（Roxb.）Nakai，Pistiastratiotes L.，Pistiastratiotes L.-Azolla imbircata（Roxb.）Nakai mixotrophic ecological net cage and traditional cage.The results indicated that the recovery rates of nitrogen of ecological cage with Azolla imbircata（Roxb.）Nakai，Pistiastratiotes L.，mixed culture and traditional cage were 38.43%，36.20%，36.14%and 34.18%，and the recovery rates of phosphorus of ecological cage with Azolla imbircata （Roxb.）Nakai，Pistiastratiotes L.，mixed culture and traditional cage were 30.09%，29.01%，28.78%and 27.00%.For the collection rates of nitrogen and phosphorus，there wasstriking variation between ecological cage and traditional cage but there was not obviousdiffience between ecological cage of Pistiastratiotes L.and Pistiastratiotes L.-Azolla imbircata（Roxb.）Nakai mixotrophic ecological net cage.For the collection rates of nitrogen，ecological cage of Azolla imbircata（Roxb.）Nakai wassuperior to that ecological cage of Pistiastratiotes L.andPistiastratiotes L.-Azolla imbircata（Roxb.）Nakai mixotrophic ecological net cage withsignificantdifferences among them.For the collection rates of phosphorus，there was nostriking variation between three ecologicalgroups.For the utilization of nitrogen and phosphorus，there was not asignificantdifference between the fourgroups of net cage.There was zero emission of nitrogen and phosphorus in cages of culture of Lieocassis longiristris，if the ratio of the area of the cage and the area of culture of Azolla imbircata（Roxb.）Nakai 1∶24.64.

Pistiastratiotes L.；Azolla imbircata（Roxb.）Nakai；ecological cages；Collection rate of nitrogen and phosphorus；Utilization of nitrogen and phosphorus

S967.3

A

1000-3924（2016）04-110-06

2015-08-31

上海市高校知識服務平臺上海海洋大學水產動物遺傳育種中心（ZF1206）；歐盟FP7亞歐水產平臺項目（245020）

王奇杰（1988—）男，在讀碩士生，研究方向：凈水漁業。E-mail：wangqijie1988@163.com

馬旭洲（1965—）男，博士，副教授，研究方向：凈水漁業。E-mail：xzma@shou.edu.cn