組合型植物浮床對池塘水質的調控作用

鐘文武　吳敬東　趙樹海　符世偉　周睿　楊光清　李志洪　嚴燕群　劉躍天

摘要：常規池塘養殖水體富營養化、養殖尾水的超標排放等問題，是制約池塘養殖業健康發展的重要因素。以鳳眼藍+狐尾藻和黑麥草+蕹菜為受試植物，用聚氯乙烯（PVC）管及聚乙烯（PE）網片制成浮床，分析2種組合型植物浮床對常規養殖池塘水體中總磷含量、總氮含量、高錳酸鹽指數、氨氮含量及亞硝酸鹽氮含量的調控作用。結果表明，在鳳眼藍+狐尾藻、黑麥草+蕹菜組合植物的生長旺盛期，池塘總氮含量、高錳酸鹽指數均能達到SC/T 9101—2007《淡水池塘養殖水排放要求》一級標準，對池塘總磷含量也有較好的調控效果。鳳眼藍+狐尾藻浮床對總磷含量、高錳酸鹽指數的調控作用優于黑麥草+蕹菜浮床，而黑麥草+蕹菜浮床對總氮和氨氮含量的調控作用要優于鳳眼藍+狐尾藻浮床。

關鍵詞：植物浮床;水質;富營養;養殖尾水;調控

中圖分類號：X52文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）07-0255-05

“進、 養、 排” 作為池塘養殖的主要形式一直延續至今，隨著水產品市場需求量的不斷增大，水體養殖密度隨著增加，殘余餌料、魚類代謝廢物、外源性污染物的不斷積累與底泥的釋放[1]，使養殖水體嚴重富營養化，魚類疾病多發，質量安全難以保障，并且超標養殖尾水的排放加劇了周圍水體的富營養化進程[2]。目前，池塘養殖環境問題已經成為淡水養殖業健康發展的一大瓶頸。迫于環境保護的大趨勢，水庫、湖泊大水面禁養與網箱、圍欄大面積拆除政策相繼出臺，傳統的養殖方式勢必要被淘汰，接踵而來的將是養殖模式和養殖技術的革新、新養殖品種的選育等。更加嚴格的養殖尾水排放標準的實施，亟需養殖戶轉變舊的養殖觀念，以環保為第一要務，擇優選擇養殖品種，用新的養殖技術實現養殖尾水的達標排放是淡水池塘養殖產業可持續健康發展的必由之路。隨著池塘養殖環境生態修復技術的研究日益受到重視，諸如魚菜共生循環水養殖模式[3-4]、微生物修復技術[5-7]、底泥改良修復技術[8-9]等原位凈化與修復手段及人工濕地系統[10-11]異位凈化手段被應用于池塘養殖上，取得了較好成效，都已成為當下淡水健康養殖的研究重點。

本試驗基地右所漁場位于云南省洱源縣洱海主要入湖河道永安江旁，占地面積7.33 hm2，池塘面積5.53 hm2，作為滇西片區主要的魚苗繁育生產供應基地，其養殖尾水是否達標排放與洱海的保護治理息息相關。本研究旨在探索組合型植物浮床對右所漁場常規養殖池塘水質的調控作用，也為傳統養殖模式的轉型、養殖技術的革新提供一種思路。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以鳳眼藍+狐尾藻和蕹菜+黑麥草作為受試植物，通過“魚菜共生”試驗進行池塘養殖環境生態修復研究。

1.2 試驗地點與浮床設計

本試驗選擇云南省大理州漁業工作站右所漁場的2個養殖池塘作為試驗點，每個池塘中放養的魚種體長為8～10 cm，養殖本底條件基本一致。按照魚塘面積的10%設置受試植物浮床，2種組合植物的種植比例為1 ∶1，浮床由聚氯乙烯（PVC）管（直徑為50 mm）及聚乙烯（PE）網片制成，每個浮床的面積為3.3 m2。本試驗的基本設置見表1。

1.3 水樣采集時間、檢測指標及檢測方法

本試驗時間為2018年6—11月。2個試驗塘均設置3個采樣點，分別位于進水口、池塘中央及排水口。在試驗期間，于每月中旬采集水樣進行檢測。水質檢測指標如下：pH值、溶解氧（DO）含量，用哈希便攜式測定儀測定;透明度（SD），用透明度盤測定;高錳酸鹽指數（CODMn），參照GB 11892—1989《水質 高錳酸鹽指數的測定 酸性法》進行測定;總氮（TN）含量，參照HJ 636—2012《水質 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》進行測定;總磷（TP）含量，參照GB 11893—1989《水質 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》進行測定;氨氮（NH+4-N）含量，參照HJ 535—2009《水質 氨氮的測定 納氏試劑分光光度法》進行測定;亞硝酸鹽氮（NO-2-N）含量，參照GB 7493—1987《水質 亞硝酸鹽氮的測定分光光度法》進行測定。

2 結果與分析

2.1 不同養殖水體中pH值、溶解氧含量及透明度的變化

由表2可以看出，在試驗周期內，鳳眼藍+狐尾藻浮床池的pH值在7.07～8.31之間變化，蕹菜+黑麥草浮床池的pH值在6.91～8.70之間變化，2個試驗塘間的pH值差異不大;蕹菜+黑麥草浮床池的DO含量范圍為4.03～7.47 mg/L，優于鳳眼藍+狐尾藻浮床池;鳳眼藍+狐尾藻浮床池的透明度在13～43 cm之間變化，在浮床植物生長旺盛期，水體透明度明顯增加，至90 d時，水體透明度達到43 cm，而蕹菜+黑麥草浮床池的透明度在11～25 cm 之間變化，至60 d時，水體透明度為25 cm。

2.2 不同養殖水體中總磷含量的變化

通過測定得出監測周期內鳳眼藍+狐尾藻浮床和黑麥草+蕹菜浮床試驗池中總磷含量的變化情況。如圖1所示，在試驗期間，鳳眼藍+狐尾藻浮床池的平均總磷含量為0.153～0.384 mg/L;隨著試驗的推進，池塘總磷含量的下降趨勢明顯，至90 d時降到最低值，為0.153 mg/L，符合GB 3838—2002《地表水環境質量標準》中的Ⅲ類水質標準;在試驗的中后期，總磷含量又呈現增大的趨勢，至120 d時，總磷含量為0.291 mg/L，相對于90 d時的0.153 mg/L增加了0.138 mg/L，至150 d時，總磷含量為0.281 mg/L，相對于90 d時的0.153 mg/L增加了0.128 mg/L。在試驗期間，黑麥草+蕹菜浮床的平均總磷含量為0.305～0.471 mg/L，一開始的下降趨勢明顯，至90 d時，池塘中總磷含量降至最低值，為0.305 mg/L;在試驗的中后期，總磷含量又呈現增大的趨勢，至120 d時，總磷含量為0.351 mg/L，相對于90 d時的0.305 mg/L增加了0.046 mg/L，至150 d時，總磷含量為0.353 mg/L，相對于90 d時的0.305 mg/L增加了0.048 mg/L。

2.3 不同養殖水體中總氮含量的變化

通過測定得出監測周期內鳳眼藍+狐尾藻浮床和黑麥草+蕹菜浮床試驗池中總氮含量的變化情況。如圖2所示，在試驗期間，鳳眼藍+狐尾藻浮床池的平均總氮含量為1.48～3.16 mg/L ;在浮床植物生長前期，池塘總氮含量略有升高，30 d時達到最大值，為3.16 mg/L;在之后2個月內，總氮含量呈明顯的下降趨勢，至90 d時降到最低值，為1.48 mg/L;在試驗后期，池塘總氮含量相對于90 d時明顯增大，至120 d時，總氮含量為3.01 mg/L，相對于90 d時的1.48 mg/L增加了1.53 mg/L，至150 d 時，總氮含量為2.96 mg/L，相對于90 d時的1.48 mg/L增加了1.48 mg/L。黑麥草+蕹菜浮床池平均總氮含量為1.95～4.00 mg/L;在試驗初期，池塘總氮含量有所增大，30 d時達到最大值，為 4.00 mg/L;之后呈明顯的下降趨勢，至90 d時降至最低值，為1.95 mg/L，在試驗后期，池塘總氮含量與90 d時相比明顯升高。

2.4 不同養殖水體中高錳酸鹽指數的變化

通過測定得出監測周期鳳眼藍+狐尾藻浮床和黑麥草+蕹菜浮床試驗池中高錳酸鹽指數的變化情況。由圖3可以看出，在試驗期間，鳳眼藍+狐尾藻浮床池的平均高錳酸鹽指數為10.35～19.69 mg/L，隨著浮床植物的生長，池塘高錳酸鹽指數呈現明顯的下降趨勢，至90 d時降至最低值，為10.35 mg/L，與試驗初期相比下降了9.34 mg/L，90 d以后則呈升高趨勢。黑麥草+蕹菜浮床池的平均高錳酸鹽指數為14.81～17.20 mg/L，30 d時達到最大值，為17.20 mg/L;之后呈緩慢下降趨勢，90 d時降至最低值，為14.80 mg/L，與試驗初期相比下降了2.16 mg/L，而在試驗中后期，高錳酸鹽指數呈緩慢上升的趨勢。

2.5 不同養殖水體中氨氮含量的變化

通過測定得出監測周期內鳳眼藍+狐尾藻浮床和黑麥草+蕹菜浮床試驗池中氨氮含量的變化情況。由圖4可以看出，在試驗期間，鳳眼藍+狐尾藻浮床池的平均氨氮含量為0.51～1.07 mg/L，在試驗前中期，池塘的氨氮含量略有下降，在試驗后期氨氮含量明顯增加，至120 d時達到最大值，為1.07 mg/L。黑麥草+蕹菜浮床池的平均氨氮含量為0.48～0.91 mg/L，在試驗進行到30 d 時，氨氮含量達到最大值，為0.91 mg/L;之后呈明顯的下降趨勢，至90 d時，氨氮含量降至0.58 mg/L，相對于30 d時的0.91 mg/L下降了0.33 mg/L;至150 d時，氨氮含量為0.48 mg/L，相對于30 d時的0.91 mg/L 下降了0.43 mg/L。

2.6 不同養殖水體中亞硝酸鹽氮含量的變化

通過測定得出試驗周期內鳳眼藍+狐尾藻浮床和黑麥草+蕹菜浮床試驗池中亞硝酸鹽氮含量的變化情況。由圖5可以看出，在監測期間，鳳眼藍+狐尾藻浮床池中的平均亞硝酸鹽氮含量為0.024～0.043 mg/L，到試驗中后期，亞硝酸鹽氮含量出現了明顯增大的趨勢，至120 d時達到最大值，為0.043 mg/L，與試驗初期相比增加了0.016 mg/L;黑麥草+蕹菜浮床池中的平均亞硝酸鹽氮含量為0.011～0.032 mg/L，在整個試驗過程中，亞硝酸鹽氮含量持續降低，生長旺盛期下降明顯，至150 d時，亞硝酸鹽含量為0.011 mg/L，與試驗初期相比下降了0.020 mg/L。

3 討論

本試驗地點位于云南省大理州洱源縣右所鎮，由于平均氣溫偏低，單品種的蕹菜種植長勢較慢，經濟價值偏低。基于此，本研究選擇黑麥草+蕹菜和鳳眼藍+狐尾藻作為受試植物，以探討植物浮床對常規養殖池塘常見理化指標的影響，同時明確經浮床處理的常規養殖池塘尾水能否按照養殖尾水排放標準排放。

氮、磷作為養殖水體富營養化的關鍵因子[12-13]，是水生植物生長所必需的重要營養元素，水上浮床的介入為水生植物從養殖水體吸收氮和磷等營養物質提供了支撐，對于減輕養殖水體富營養化程度有較好的作用[14-15]。高錳酸鹽指數是衡量水體富營養化程度的重要指標之一，其濃度反映了水體中可被氧化的有機物、無機物含量。本試驗研究了鳳眼藍+狐尾藻和黑麥草+蕹菜浮床對養殖池塘中總磷、總氮、氨氮、亞硝酸鹽氮及高錳酸鹽指數的調控作用，通過對試驗結果進行分析發現，組合型植物浮床對養殖池塘目標水質因子均有較大影響。在受試植物初育期，總磷、總氮含量和高錳酸鹽指數的下降不明顯，這可能是由于受試植株還處于生長適應期，根系不夠發達，植株生物量的增加不大，對氮磷的吸收利用較少，隨著生長的加快，植物根系逐漸增長，對水體中氮磷的吸收利用能力增強。在受試植物生長旺盛期（90 d），鳳眼藍+狐尾藻浮床池中總磷含量降至0.153 mg/L，符合GB 3838—2002《地表水環境質量標準》中的Ⅲ類水質標準，黑麥草+蕹菜浮床池中的總磷含量降至最低值，為0.305 mg/L。此外，在受試植物生長旺盛期（90 d），鳳眼藍+狐尾藻浮床池中的總氮含量、高錳酸鹽指數分別降至1.48、10.35 mg/L，均達到SC/T 9101—2007《淡水池塘養殖水排放要求》一級標準，黑麥草+蕹菜浮床池的總氮含量、高錳酸鹽指數分別下降至1.95、14.80 mg/L，均達到SC/T 9101—2007《淡水池塘養殖水排放要求》一級標準。在生長旺盛的季節，鳳眼藍+狐尾藻浮床和黑麥草+蕹菜浮床對養殖池塘中的氨氮有一定的去除作用，黑麥草+蕹菜浮床對氨氮的去除能力明顯優于鳳眼藍+狐尾藻浮床。由于受氣候條件的影響，浮床植物的生長旺盛期持續時間不長，在試驗進行到90 d后，浮床植物生長開始減緩、衰退，2個試驗池塘水體總磷含量、總氮含量、高錳酸鹽指數、氨氮含量出現了回升趨勢，而黑麥草+蕹菜浮床池中的亞硝酸鹽氮在整個試驗周期內維持在較低水平，可見該養殖水體對亞硝酸鹽氮的控制作用優于鳳眼藍+狐尾藻浮床池。試驗結果表明，處于生長旺盛期的植物浮床對養殖池塘水體中常規水質指標有較好的控制作用，根據實際的養殖條件、氣候條件，選擇合適的受試植物進行植物浮床的生態修復，是實現養殖尾水達標排放的有效途徑之一。

從常規養殖經驗可以看出，對于傳統的池塘養殖，在養殖中后期，由于魚體生長代謝廢物的累積、過剩餌料的分解等因素，池塘水體中的污染物濃度隨著魚類生長速度的加快而出現增大的趨勢[16-17]，而植物浮床植物的介入，對養殖池塘水體中總磷含量、總氮含量、高錳酸鹽指數、氨氮含量及亞硝酸鹽氮含量有較好的調控作用，從而起到降低氮、磷負荷的作用。有研究發現，浮床植物的吸收和固氮、解磷微生物的作用是養殖水體中氮和磷去除的主要途徑[18-20]。本試驗僅針對受試植物浮床池塘水體水質的變化，未對受試植物的生物量進行測定，關于受試植物在生長過程中吸收利用氮磷的比例，以及在試驗過程中是否存在固氮、解磷微生物的作用還有待進一步研究。

4 結論

本試驗研究了鳳眼藍+狐尾藻浮床和黑麥草+蕹菜浮床對常規養殖池塘水體中總磷、總氮、氨氮、亞硝酸鹽氮含量及高錳酸鹽指數的調控作用。結果表明，在鳳眼藍+狐尾藻生長旺盛期，池塘總磷含量符合GB 3838—2002《地表水環境質量標準》中的Ⅲ類水質標準，總氮含量、高錳酸鹽指數均能達到淡水養殖廢水排放的一級標準;在黑麥草+蕹菜生長旺盛期，對池塘水體總磷含量也有較好的控制作用，總氮含量、高錳酸鹽指數均能達到淡水養殖廢水排放的一級標準，鳳眼藍+狐尾藻浮床對總磷含量、高錳酸鹽指數的調控作用優于黑麥草+蕹菜浮床，而黑麥草+蕹菜浮床對總氮、氨氮及亞硝酸鹽氮含量的調控作用要優于鳳眼藍+狐尾藻浮床。根據實際的養殖條件，擇優選擇受試品種、在養殖過程中融入植物生態修復技術，是實現生態健康養殖、尾水達標排放的有效途徑之一。

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