不同水蕹菜覆蓋率去除松浦鏡鯉池水中氮磷的效果

白海鋒，李引娣，王豐，張星朗，袁永鋒

（陜西省水產研究所，陜西 西安 710086）

生態浮床是以水生植物為主體，運用無土栽培技術原理，應用物種間共生關系以充分利用水體空間生態位和營養生態位的原則，建立的高效有效消減水體中污染負荷的人工生態系統[1]。生態浮床移栽的水生植物種類較多，水蕹菜Ipomoea aquatica應用最為廣泛。水蕹菜（又名空心菜）具有耐高溫、耐污性和較好的食用價值，可以一次栽種、多次收割，能有效凈化水體而不產生二次污染[2]。水蕹菜莖葉可為魚類遮陰；發達的根系可吸收水體中過多營養鹽，附著在根須上的有益微生物還可分解水體有害物質，為養殖魚類創造良好的生態環境。

我國的池塘養殖在漁業經濟中占有舉足輕重的地位，隨著養殖技術的不斷提高和養殖對象的不斷優化，池塘養殖產量逐年遞增，但養殖水環境富營養化也在加劇，水域生態環境遭受損害，生活飲用水受到污染等[3]。因此，綠色、高效池塘養殖模式成為水產養殖業發展的必經之路。養魚池塘水體生態修復技術層出不窮，其中生態浮床系統又叫魚菜共生技術，是一種池塘水體原位修復和控制技術，備受關注。近年來，關于生態浮床的應用研究主要集中在景觀、溝渠、河流、湖泊等水體的凈化[4-7]，對于養殖池塘水體富營養化的防控研究相對較少。本研究通過在主養松浦鏡鯉Cyprinus carpio Songpu、套養長豐鰱Hypophthalmichthys molitrix 的精養池塘中設置生態浮床，對比分析不同水蕹菜覆蓋率對池塘水體氮磷去除效果的影響，以期為養殖池塘魚菜共生模式推廣與改進提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在陜西省西安市臨潼區漁場進行。試驗池塘東西走向，塘深1.8 m，水深1.5 m，面積667 m2，池塘水泥護坡，進排水及充氧系統完善。生態浮床框架呈長方形，長250 cm，寬100 cm，由直徑60 mm竹竿和尼龍繩制作。浮床移栽水生植物的網徑100 mm，下設襯網網徑10 mm，其上種植有土栽培的水蕹菜。選擇長勢良好、大小均勻的植株，輕挖出全部根部，洗凈泥土后快速移栽于浮床上，密度為25～35株/m2。

1.2 方法

試驗自2017 年7 月1 日—9 月13 日，計75 d。試驗初始各組間池塘水體總氮（TN）和總磷（TP）含量差異不顯著性（P＞0.05）（表1）。試驗中水蕹菜覆蓋率為0%（對照組）、15%、20%、25%和30%，分別記作1#、2#、3#、4#、5#（表2），每種處理在3 個相同池塘中進行。浮床系統由單個浮床相互串并聯組成，由繩索固定于池塘四周堤岸。試驗池塘主養松浦鏡鯉，套養少量長豐鰱（表2）。

表1 各試驗池塘初始TN 及TP 含量Tab.1 Total nitrogen and total phosphorus levels in the experimental ponds

試驗期間，每天早、中、晚投喂鯉全價人工顆粒飼料（蛋白含量42%），投喂量為魚體質量的3%～5%，具體投喂量視天氣和鯉攝食情況而增減。試驗期間不換水，視天氣情況開啟增氧機。每15 d 采水樣測定氮磷含量。每個塘選取池四角及池中心5 個取樣點，用采水器取水面下10～50 cm 深處的水樣，混合均勻后冷藏保存，24 h 內送回試驗室檢測。水樣總氮、總磷含量參照水和廢水監測分析方法（第四版）[8]測定。

1.3 數據統計分析

N、P 的去除率（Y）依下面公式計算：

Y=（C0-Ct）/C0×100%[7]

式中：C0為初始TN、TP 濃度；Ct為終末TN、TP濃度。

試驗數據進行標準化處理，使用Excel 2010 和SPSS 19.0 統計軟件進行統計與分析，用單因素分析中的最小顯著差數法進行多重比較（P＜0.05）。

表2 各試驗池中松浦鏡鯉和長豐鰱的放養密度Tab.2 Stocking density of mirror carp Cyprinus carpio Songpu and Changfeng silver carp Hypophthalmichthys molitrix in the experimental ponds

2 結果與分析

2.1 不同覆蓋率水蕹菜浮床對魚塘水體總氮含量的影響

由圖1 可知：試驗期間，四個處理組池塘水中的總氮濃度變化趨勢基部相同，均隨時間而遞減，其中，30%覆蓋率下的總氮濃度始終低于其余3 種處理池塘。試驗結束時不同覆蓋率下水蕹菜池塘水中總氮濃度分別降低到1.72mg/L、1.51 mg/L、1.33 mg/L 和1.23mg/L；而對照池塘總氮濃度平均升高到6.81 mg/L。對照組池塘水體中總氮濃度與時間呈正相關（R2=0.965），試驗塘與試驗時間呈負相關（R2=0.973），對照池塘與水蕹菜池塘水中總氮含量差異顯著（P＜0.05）。

不同覆蓋率下水蕹菜對水體中氮去除效果表明，水蕹菜對養殖水體具有原位修復與凈化作用，隨著生態浮床覆蓋率的增加，池塘水體的氮磷去除率也相應增加。試驗結束時，15%、20%、25%和30%水蕹菜覆蓋率的浮床對總氮的去除率分別為45.02%、53.47%、59.17%和69.84%，三者差異性顯著（P＜0.05）。由此推斷，水蕹菜主要通過根部吸收作用減少水體中氮含量，吸收效果與水蕹菜覆蓋率（生物量）的增加呈正相關（R2=0.987）（圖2）。

2.2 不同覆蓋率水蕹菜浮床對魚塘水體總磷含量的影響

如圖3 所示，試驗期間，對照池塘水體中總磷含量隨投喂量呈遞增趨勢，水體總磷濃度與試驗時間呈正相關（R2=0.975）。4 種覆蓋率的池塘水中總磷含量隨時間迅速下降，15%覆蓋率的池塘水體中總磷的濃度始終低于其他3 種覆蓋率，且差異顯著（P＜0.05）；四種覆蓋率池塘總磷含量均與試驗時間呈負相關（R2=0.988）。試驗75 d 后，不同水蕹菜覆蓋率的池塘水體中總磷濃度分別降低到0.34 mg/L、0.26 mg/L、0.20 mg/L 和0.14 mg/L。在試驗期間，四種處理試驗塘與對照池塘之間均存在顯著性差異（P＜0.05）。

由圖4 可知，水蕹菜對養殖水體的凈化作用與其生物量（覆蓋率）存在相關性（R2=0.989）。隨著生態浮床覆蓋率的增加，池塘水體中磷的去除率與氮的去除率變化趨勢一致。實驗結束時，15%、20%、25%和30%水蕹菜覆蓋率浮床對總磷的去除率分別為48.48%、55.93%、64.91%和76.67%，三者存在顯著性差異（P＜0.05）。水蕹菜吸收養魚池塘水體中總磷的效果好于總氮。

3 討論

本研究結果表明：水蕹菜的凈化效果與覆蓋率呈正相關；20%的覆蓋率對水體中各營養因子的去除率最高[9]。本試驗中，栽植水蕹菜的浮床對養殖水質具有良好的凈化作用，氮磷去除率均大于45%。水蕹菜覆蓋率的增加，促進了池塘水體氮磷去除率的增加，水雍菜覆蓋率在15%～30%之間，去除效果與覆蓋率呈正相關。但是，在生產中，水蕹菜的覆蓋率越大投入成本也越大；大面積生態浮床系統的架設對水體中浮游植物光合作用影響加大，導致水體中溶解氧降低。因此，本試驗中未設置水雍菜覆蓋率大于30%的池塘。根據本試驗結果，結合生產實際考慮，在進行養魚池塘水質生態調控時，水蕹菜覆蓋率適宜控制在20%～30%[10,11]。

生態浮床系統凈化水體的原理是利用植物的發達根系濃密網狀物，吸附水體中懸浮物；在其表面逐漸形成生物膜，膜中的微生物吞噬和代謝水中的污染物成為無機物促進植物生長[12]。一些浮床植物在生長過程中能分泌克藻化學物質，通過他感效應抑制水體中浮游藻類的生長繁殖，預防藍藻爆發[13]。氮磷元素是植物生長所必需的營養物質。大多數養魚池塘隨著飼料投喂量的增加，水體中氮磷的含量往往超標。雖然水蕹菜喜濕耐熱、生長迅速、經濟易得而作為生態浮床首選植物[14]。但是，在本試驗中水蕹菜對磷的去除效果比氮好。在定山湖富營養化防治試驗中，交叉種植美人蕉Canna indica和再力花Thalia dealbata 去除氮磷效果顯著[15]。因此，配置移栽植物時，應該在滿足去除某一種污染物效果的同時，盡量保證另一種污染物有較高的去除效果。

綜上所述，生態、高效養殖新模式下，應用生態浮床系統在處理水體污染的同時能夠創造一定的經濟效益，對景觀的美化也具有重要作用。利用生態浮床系統處理水體富營養化具有顯著的生態效應和經濟效益[16-19]。因此，在實際應用推廣中，采用生態浮床移栽水蕹菜能將水體氮磷水平控制在較低水平，同時適當提高水蕹菜的覆蓋率，有利于修復養魚池塘的水體?？紤]生態浮床的建設成本，魚塘水蕹菜的的覆蓋率一般控制在25%綜合效果較好。