空心菜生態(tài)浮島對(duì)外塘甲魚養(yǎng)殖水體的修復(fù)作用

牛天新，鄭潔敏，查燕

(杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310024)

在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，底質(zhì)餌料與生物排泄物的不斷沉積使水體有機(jī)負(fù)荷不斷增加，水體富營養(yǎng)化加劇，最終導(dǎo)致水體惡化，影響水產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展[1]，甲魚養(yǎng)殖水體污染尤其嚴(yán)重。生態(tài)浮島技術(shù)是一種富營養(yǎng)化水體原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)，具有效率高、投資少、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、無環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和二次污染等優(yōu)點(diǎn)，具有經(jīng)濟(jì)效益和美化功能[2]，近年來廣泛應(yīng)用于水體修復(fù)[3-7]。生態(tài)浮島主要由載體、固定裝置和浮島植物組成，浮島植物是生態(tài)浮島系統(tǒng)最重要的組成部分[2]。空心菜生長期為5～10月，需肥量大，外塘甲魚養(yǎng)殖水體中沉積的有機(jī)物可為其提供充足的營養(yǎng)成分，而且甲魚對(duì)溶解氧要求不高，種植空心菜對(duì)甲魚攝食和生產(chǎn)無不良影響。因此，具有一定覆蓋面積的空心菜生態(tài)浮島，是外塘甲魚養(yǎng)殖水體原位修復(fù)的較佳選擇，可在凈化水質(zhì)的同時(shí)為養(yǎng)殖戶帶來一定的經(jīng)濟(jì)收益。本研究對(duì)已有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的人工生態(tài)浮島進(jìn)行改進(jìn)，應(yīng)用于外塘甲魚養(yǎng)殖水體中，以期為外塘甲魚養(yǎng)殖水體的原位修復(fù)提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 生態(tài)浮島設(shè)計(jì)

生態(tài)浮島主要由載體、固定裝置和浮島植物組成(圖1)。浮島由聚氯乙烯(PVC)水管連接而成，一組或兩組對(duì)邊之間至少連有2條繩子；浮島上放置穴盤，穴盤采用園藝用的12孔塑料穴盆(32 cm×42 cm)，一組對(duì)邊之間連有6條繩子，上端覆蓋海綿，下端覆蓋網(wǎng)布；PVC水管間由PVC彎頭密封連接。生態(tài)浮島寬度控制在1～2 m，長度不限。因試驗(yàn)中甲魚養(yǎng)殖戶比較分散，為搬運(yùn)方便，所以采用小的人工浮島，大部分為四邊形人工浮島(1 m×2 m或1 m×3 m)，少部分地區(qū)使用六角形人工浮島。

圖1 自制人工浮島的構(gòu)造

1.2 試驗(yàn)材料

選擇適合水生、抗倒伏且本地受歡迎的空心菜品種，包括深圳范記青梗柳葉空心菜、泰國金皇竹葉空心菜，江西吉安大葉空心菜3個(gè)品種。Greencare9-45-15(N-P2O5-K2O百分含量，下同)移苗專用型水溶營養(yǎng)液、Greencare20-10-20通用型水溶性肥料，美國瑞萊肥料有限公司。UV-2550紫外分光光度計(jì)，日本島津公司。

1.3 處理設(shè)計(jì)

分別在靜態(tài)封閉水體和外塘甲魚養(yǎng)殖水體中研究空心菜人工浮島對(duì)甲魚養(yǎng)殖水體的修復(fù)作用。

1.3.1 空心菜生態(tài)浮島對(duì)靜態(tài)密閉水體的作用

空心菜3月播種，大棚內(nèi)育苗；4月選擇生長健康的空心菜植株，洗凈根部，水培于塑料桶中，用Greencare9-45-15移苗專用型水溶營養(yǎng)液培養(yǎng)，定時(shí)更換營養(yǎng)液，馴養(yǎng)2周。4月23日，選擇長勢相近的健康空心菜(根長4～5 cm，株高為11～13 cm，葉片數(shù)為5～7片)，用海綿固定種植于浮島穴盤中，放置于70 L塑料桶中，桶內(nèi)加入營養(yǎng)液(處理組)。

對(duì)照組的塑料桶中放入相同體積營養(yǎng)液，不放入浮島。以7 d為一個(gè)周期，定期測定處理組和對(duì)照組桶內(nèi)水中氨氮、總氮、總磷。空心菜成苗期時(shí)，由于植株?duì)I養(yǎng)吸收加快，將營養(yǎng)液更換為Greencare20-10-20通用型水溶性肥料。

1.3.2 空心菜生態(tài)浮島對(duì)甲魚養(yǎng)殖水體的作用

在杭州市雙浦鎮(zhèn)分別選擇有代表性的甲魚家庭養(yǎng)殖戶、生態(tài)休閑養(yǎng)殖塘這2種不同形式的外塘甲魚養(yǎng)殖場進(jìn)行原位試驗(yàn)。分別在雙浦鎮(zhèn)周浦鄉(xiāng)水產(chǎn)專業(yè)合作社與杭州市玉青生態(tài)種養(yǎng)殖有限公司開展試驗(yàn)，浮床投加量為10%，在空心菜生長旺盛期定期取樣，測定水體中總氮、總磷、COD、氨氮含量變化情況。

1.4 指標(biāo)檢測

參考GB 7479—87《水質(zhì)銨的測定納氏試劑比色法》、GB 11893—89《水質(zhì)總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》、GB 11894—89《水質(zhì)總氮的測定 分光光度法》、GB 11914—89《化學(xué)需氧量的測定》，分別檢測水體中氨氮、總氮、總磷含量、COD含量。采集空心菜水上和水下部分，水下部分連根全部取出，清洗干凈，自然風(fēng)干，烘箱105 ℃殺青30 min，并在80 ℃烘箱中將水上、水下部分烘至恒重，稱其干質(zhì)量，分別計(jì)算單位面積的總生物量和各部分生物量。

2 結(jié)果與分析

2.1 空心菜生態(tài)浮島對(duì)靜態(tài)密閉水體的作用

空心菜不同生長期，由于其生長情況不同，對(duì)水體的凈化作用也不同。

2.1.1 生態(tài)浮島幼苗期

如圖2所示，試驗(yàn)初期，生態(tài)浮島對(duì)水體中氨氮、總氮、總磷的去除作用主要是由于填料的吸附作用。此時(shí)由于空心菜處于幼苗期，有機(jī)物需求較少，對(duì)水體中氨氮、總氮、總磷的去除效果不明顯。

圖2 幼苗期水體中總氮、總磷、氨氮濃度變化

2.1.2 生態(tài)浮島成苗中期

隨著植物的生長，所需營養(yǎng)物質(zhì)增加，部分微生物以填料和植物根系作為載體，形成小的生態(tài)系統(tǒng)。如圖3所示，生態(tài)浮島成苗中期，隨著空心菜的生長，水體中總氮和氨氮的含量下降明顯。生物浮島作用5 d后，水體中氨氮下降至0.69 mg·L-1，去除率為83.6%；總磷下降至8.86 mg·L-1，去除率為23.62%；總氮下降至5.79 mg·L-1，去除率為49.21%。

2.1.3 生態(tài)浮島成苗后期

空心菜植株不斷生長，營養(yǎng)吸收速度加快。如圖4所示，生態(tài)浮島成苗后期水體中總氮、總磷、氨氮含量快速下降。處理4 d時(shí)，水體中氨氮去除率達(dá)到99.3%；處理9 d時(shí)，水體中氨氮、總磷、總氮含量下降至0、1.39、4.75 mg·L-1，去除率分別達(dá)到100%、86.5%、84.4%。成苗期水中的

圖3 成苗中期水體中總氮、總磷、氨氮濃度變化

圖4 成苗后期水體中總氮、總磷、氨氮濃度變化

微生物可忽略不計(jì)，生態(tài)浮島與空白相比，氨氮、總磷、總氮去除率分別提高67.4%、51.17%、66.72%。

2.2 空心菜生態(tài)浮島對(duì)甲魚家庭養(yǎng)殖戶養(yǎng)殖水體的作用

如表1所示，在相同甲魚飼養(yǎng)密度、相同飼養(yǎng)規(guī)程的情況下，增設(shè)空心菜生態(tài)浮島的水體中氨氮、總磷、總氮、COD含量較對(duì)照組明顯降低。

表1 甲魚家庭養(yǎng)殖戶養(yǎng)殖水體中污染物含量 單位：mg·L-1

2.3 空心菜生態(tài)浮島對(duì)生態(tài)休閑養(yǎng)殖塘養(yǎng)殖水體的作用

4月7日，采集杭州市玉青生態(tài)種養(yǎng)殖有限公司生態(tài)休閑養(yǎng)殖塘水樣。4月16日，在該地生態(tài)休閑養(yǎng)殖塘中放置空心菜生態(tài)浮島，對(duì)照組養(yǎng)殖塘中不放置生態(tài)浮島，于6月23日、7月7日分別采集各處理水樣檢測。如圖5所示，6月23日，對(duì)照塘水體中氨氮、COD、總氮、總磷濃度分別為1.91、13.5、2.34、1.88 mg·L-1，投加空心菜生態(tài)浮島后，水體中氨氮、COD、總氮、總磷濃度分別較對(duì)照塘下降56.3%、48.2%、53.0%、25.5%。7月7日，對(duì)照塘水體中氨氮、COD、總氮、總磷濃度分別為1.15、23.5、2.10、0.81 mg·L-1，投加空心菜生態(tài)浮島的甲魚塘水體中氨氮、COD、總氮、總磷濃度分別為0.91、16.5、1.66、0.80 mg·L-1。

圖5 空心菜生態(tài)浮島對(duì)水體中污染指標(biāo)的影響

3 討論

本試驗(yàn)中，在外塘甲魚養(yǎng)殖水體中設(shè)置空心菜生態(tài)浮島，可顯著降低水體中氨氮、COD、總氮、總磷濃度，改善了水體質(zhì)量。空心菜生態(tài)浮島技術(shù)的應(yīng)用不影響?zhàn)B殖，且管理維護(hù)成本低，以PVC管為框架的人工浮島原材料易于購得，制作方便，成本相對(duì)低廉，可多年使用。空心菜生態(tài)浮島不僅可降低水體中污染物的濃度，減少甲魚和魚病害發(fā)生率，減少換水率，減少甲魚養(yǎng)殖水體污染物的排放量，保障本地區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，而且可重復(fù)使用，將養(yǎng)殖水體中過剩的營養(yǎng)物質(zhì)有效利用，為養(yǎng)殖戶增加經(jīng)濟(jì)效益，具有顯著的生態(tài)和社會(huì)效益。