建立“水-草-畜”生態(tài)經濟循環(huán)模式治理富營養(yǎng)水體的研究

李崢赫，劉信寶

（1.無錫狄邦文理學校，江蘇 無錫 214125；2.南京農業(yè)大學，南京 210095）

水是生命之源。我國淡水資源總量居世界第四，但人均淡水資源量僅為世界平均水平的1/4。隨著我國經濟的發(fā)展和現代化進程的加快，水體中污染物排放量日益增加，其中尤以氮、磷等營養(yǎng)物質和有機污染最為嚴重，時常引發(fā)赤潮、水華等現象，嚴重影響工農業(yè)生產和居民用水安全[1]。目前，富營養(yǎng)水體的治理措施很多，其中水生植物修復是一項工藝簡單、成本低、生態(tài)環(huán)保的措施，但必須做好水生植物的后期處理，若處理不當，則會造成二次污染。如何將水生植物資源化是富營養(yǎng)水體植物修復的一個難題。隨著我國畜牧業(yè)的快速發(fā)展，畜禽飼料，尤其是草食動物所需的優(yōu)質牧草和飼料作物缺口越來越大，而進口紫花苜蓿干草和進口燕麥干草的價格居高不下，導致畜產品價格上漲，影響居民消費。必須為畜禽生產提供足夠的、低成本的飼料資源，保證我國畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展。水生植物可以吸收、利用引起水體富營養(yǎng)化的氮、磷等營養(yǎng)元素，從而治理富營養(yǎng)水體。通過合理的加工調制，將水生植物飼料化利用，滿足畜禽生產需要，建立“水-草-畜”生態(tài)經濟循環(huán)模式，有效治理富營養(yǎng)水體，彌補畜禽飼料資源缺口，最終實現生態(tài)治理與經濟治理。

1 富營養(yǎng)水體成因

不同地區(qū)水體富營養(yǎng)化的成因有一定差異，但絕大多數由人類活動引起，人為干擾是水體富營養(yǎng)化的主要原因。河流和湖泊等水體接納大量農業(yè)源、工業(yè)源和生活源污染物，包括氮、磷、有機物及無機鹽等，最終形成富營養(yǎng)水體，引起藻類過度繁殖，導致水質變差，產生諸多不良后果。

1.1 農業(yè)源

近年來，我國城市化進程加快，農村勞動力短缺，種植業(yè)逐漸向規(guī)模化、標準化、機械化的方向轉變。為減少人工成本，提高生產效率，農業(yè)生產大量施用化肥、農藥，使大量氮磷在地下水位高和降水多的地區(qū)下滲、流失嚴重，導致水體富營養(yǎng)化。同時，畜禽養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，產生大量的糞便、廢水和廢氣，在排放、堆存、處理及運輸過程中，受降雨、滲漏等因素影響，糞便可能進入水體中而造成富營養(yǎng)化。畜禽養(yǎng)殖污染仍是當前需要重點解決的問題，要探索養(yǎng)殖業(yè)和生態(tài)環(huán)境并重發(fā)展的新途徑，盡可能降低畜禽污染系數，更好地推動畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。另外，水產養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展較快，大量餌料集中投喂導致餌料剩余，水產動物排泄大量糞便，加上水生植被利用不合理，最終引起水體富營養(yǎng)化。

1.2 工業(yè)源

加工制造業(yè)污水排放量較大，尤其是化工原料及化學制品制造業(yè)、農副產品加工業(yè)、造紙業(yè)以及紡織業(yè)等。目前仍有不少加工制造企業(yè)廢水處理不到位或未經處理就排入水體中，使水體營養(yǎng)物質含量逐步升高，影響水質，導致水體富營養(yǎng)化。

1.3 生活源

目前，我國很多地區(qū)生活垃圾分類不到位，不少垃圾沒有及時處理，露天堆放時間過長，其滲濾液污染地表水和地下水，造成水體污染。此外，部分地區(qū)雨污分流不徹底，尤其在雨季，雨污管道一體，導致污水處理不達標，或者雨污不處理直接排入河道，從而影響水體水質。

2 富營養(yǎng)水體治理方法

水體富營養(yǎng)化的成因復雜，涉及社會、經濟、環(huán)境和氣候等因素。因此，富營養(yǎng)水體治理是一個復雜的系統(tǒng)工程，需要做到“預防為主，防治結合”[3]。控制污染源是最有效、最經濟的措施，但污染源涉及人為因素和自然因素，防治難度大。目前，常見的富營養(yǎng)水體治理方法有3種，即物理法、化學法和生物法。

2.1 物理法

若水體污染程度較輕、面積較小或相對封閉，可采用物理法進行凈化，如換水、深層曝氣、人工打撈、人工造流、引水以及底泥疏浚等。

2.2 化學法

若水體中污染物相對集中、濃度高，可施用化學試劑，使試劑與污染物發(fā)生反應，達到去除污染物的目的[4]。但是，因化學凈化而死亡的藻類會產生二次污染，同時化學試劑或反應產物會對水生態(tài)系統(tǒng)產生或多或少的負面影響。因此，化學法常作為一種權宜方法使用。

2.3 生物法

生物法是指在水體中引入適宜的動物、植物或微生物來調控富營養(yǎng)成分，達到凈化水體的作用。其中，水生植物生長快、生物量大，不僅能夠顯著降低水體中的氮、磷含量，還可以產氧、吸附沉積物，抑制藻類生長，提高水體自凈能力，維持水體的生物多樣性，保持水體生態(tài)平衡。

3 水生植物的分類及其凈化作用

水生植物泛指能在水中生長的植物，如睡蓮、空心蓮子草、金魚藻等，也包括用水培系統(tǒng)栽培的一些旱生植物，如多花黑麥草、毛曼陀羅等，其生長快速、耐濕性強。不同水生植物種類與組合對富營養(yǎng)水體的生態(tài)修復效果不同，可以根據水生植物的生長習性與環(huán)境條件需求，對不同成因的富營養(yǎng)水體進行凈化。通常，根據生長習性和形態(tài)特征，水生植物分為4類，即挺水植物、浮葉植物、漂浮植物和沉水植物。水生植物的生長和分布受當地地理環(huán)境和氣候條件的影響。

3.1 挺水植物

挺水植物有再力花、梭魚草、荷花、蘆葦、黃菖蒲和香蒲等。在修復富營養(yǎng)水體時，可以將挺水植物種植到水體與陸地的接壤區(qū)域，以增強光合作用，充分吸取水體中的營養(yǎng)物質，提高繁殖效率和生長速度。

3.2 浮葉植物

浮葉植物有睡蓮、田字蘋、莼菜、荇菜和水鱉等。浮葉植物葉浮于水面，根長在水底土中，適宜在較淺的水體中生長，常用于人工濕地的生態(tài)修復。浮葉植物能夠吸收水體中營養(yǎng)物質，吸收沉積于水底土壤的營養(yǎng)物質，并能為水生物提供庇蔭，限制藻類植物生長，具有較強的水體凈化效果。

3.3 漂浮植物

漂浮植物有鳳眼蓮、滿江紅、大漂、菱和浮萍等。漂浮植物繁殖快，可以吸收水體中營養(yǎng)物質，但是它可以在較短的時間內占據其他水生植物的生長空間，阻隔水體和外界的陽光、空氣交換，降低氧氣的溶解，影響水生態(tài)系統(tǒng)的進一步發(fā)展。

3.4 沉水植物

沉水植物有金魚藻、狐尾藻、黑藻和苦草等。沉水植物是水環(huán)境的重要組成部分，可以將營養(yǎng)物質儲存速度控制在一定時間內，確保營養(yǎng)物質輸入和輸出平衡，促進大部分水生物的穩(wěn)定生長。適宜凈化水體的沉水植物的葉片、表皮以及根系要具有較強的吸收能力，以有效降低水體營養(yǎng)物質含量，提高水體凈化效果。

4 水生飼料開發(fā)的必要性和可行性

2021年，自然資源部、農業(yè)農村部等部門發(fā)布《關于嚴格耕地用途管制有關問題的通知》，要求嚴格落實永久基本農田特殊保護制度，永久基本農田不得轉為林地、草地、園地等其他農用地。《江蘇省第三次國土調查主要數據公報》顯示，江蘇省耕地面積為6 148.39萬畝，其中，永久基本農田為5 880萬畝，約占95.63%。當前，江蘇省實施最嚴格的耕地保護制度，以確保藏糧于地。

江蘇省濕地資源豐富，江河、湖泊、沼澤等自然濕地眾多，占江蘇省面積的17.0%。除去水稻田外，人工濕地還包括水庫和人工淡水魚塘，面積較大[5]。江蘇省處在亞熱帶和暖溫帶的氣候過渡地帶，雨熱同季，光熱充沛，年平均氣溫介于13.6～16.1 ℃，植物生長期長。因此，在江蘇省，水生植物具有廣闊的生長基礎和較高的生產潛力。

水生植物易于栽培、生長速度快、產量高、營養(yǎng)豐富，其干物質粗蛋白質含量與紫花苜蓿相當，粗纖維含量低于紫花苜蓿，而鈣、磷含量高于紫花苜蓿，可作為優(yōu)質的飼料資源。生產實踐證明，水花生、水葫蘆、大漂和綠萍等水生植物不僅可以為豬、牛、羊、雞、鴨等提供優(yōu)質的青飼料，還可用作魚、蟹等水產動物的餌料，用途廣泛。對于濕地面積大、氣候條件適宜的地區(qū)，取草于水，加大水生飼料作物生產將成為飼料開發(fā)的一個重要途徑。結合水生植物在富營養(yǎng)水體生態(tài)修復中的作用和水生植物的飼料化利用，建立“水-草-畜”生態(tài)經濟循環(huán)模式，在修復水體的同時做到飼料化利用，既減少了二次污染，又為畜牧業(yè)健康持續(xù)發(fā)展提供了保證，具有重要的生產實踐意義。

5 水生飼料利用的注意事項

5.1 鮮飼

多數水生飼料都可鮮喂。根據不同的飼喂對象，將其洗凈鍘短飼用或直接飼喂。鮮飼法具有省工、省時、喂飼方便、適口性好、養(yǎng)分不損失等優(yōu)點。但是，其水分含量高，能值低，要控制飼喂量，補飼精料，以滿足畜禽營養(yǎng)需要。同時，水體中的寄生蟲容易附著在水生植物的根系或植株上，若長期飼喂水生飼料，要定時驅蟲，以保證畜禽的健康。

5.2 曬制干草

水生飼料干制品的粗蛋白含量為20%左右，飼喂其干制品是解決畜禽蛋白質營養(yǎng)不足的重要途徑。但水生飼料含水量在95%以上，曬制干草難度大，耗時長，易腐爛。因此，水生飼料自然干燥少，可采用人工干燥法，即利用鼓風機或人工加溫等方法加工出干制品，優(yōu)點是干燥時間短，干制品色澤較好，并可保持青飼料的養(yǎng)分不受或少受損失。但人工干燥耗費能源多，加工成本大。因此，水生飼料曬制干草雖可行，但生產中少見。

5.3 青貯

青貯是把新鮮的水生飼料置于窖、袋等內，然后踩緊密封，利用乳酸菌活動，將葡萄糖轉化為乳酸，使青貯料的pH降至4.0左右，可抑制水生飼料內酶活性和微生物活動，使水生飼料長時間保存，緩解飼草生產季節(jié)性和畜禽生產飼料需求連續(xù)性的矛盾。青貯不僅能保持水生飼料的養(yǎng)分，還可使水生飼料質地鮮嫩，帶有酸香味，亦可殺滅水生飼料所攜帶的一些寄生蟲。然而，高水分含量的水生飼料直接青貯難度大，一般需要經凋萎或晾曬數天，使水分含量降低，水分含量為65%～75%時才適宜進行青貯。這一過程耗費時間長，容易受降雨等不良天氣影響。

5.4 打漿

水生植物調制干草或青貯飼料的難度大。而將水生飼料洗凈打漿，與玉米、豆粕等精料混勻，不論生喂或熟喂，均可提高其適口性和消化率。水生植物水分含量高，質地柔軟，易粉碎打漿，可采用管道運輸，使其與精料混合均勻，這是畜禽規(guī)模化生產、標準化生產的有效措施。

6 結論

近年來，飼料原料價格上升快，畜禽養(yǎng)殖成本高，導致畜禽產品價格居高不下，影響居民生活水平。同時，糧食安全是我國經濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略性目標，耕地保護使得用于生產飼料原料的土地面積有限，很難從耕地中獲得足夠飼料。因此，要結合富營養(yǎng)水體的水生植物修復，合理將水生植物飼料化開發(fā)，“取草于水，種養(yǎng)結合”，彌補飼料資源缺口，促進富營養(yǎng)水體治理，形成“水-草-畜”生態(tài)經濟循環(huán)模式。