浮床植物氯化型水產(chǎn)養(yǎng)殖試驗(yàn)

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利用水生植物修復(fù)受損水生生態(tài)系統(tǒng)是20世紀(jì)90年代新興起來的研究?jī)?nèi)容，戴全裕等利用水培經(jīng)濟(jì)植物處理含重金屬廢水、釀酒廢水取得成功；由文輝等利用水生經(jīng)濟(jì)植物凈化城市受污水體試驗(yàn)取得初步成功；介子林等進(jìn)行了水培蔬菜對(duì)池塘水質(zhì)凈化試驗(yàn)取得初步成功；操家順等利用水蕹菜在蘇州河進(jìn)行了水質(zhì)改善試驗(yàn)取得成功；曹豫等在重慶的水產(chǎn)養(yǎng)殖水域種植空心菜等蔬菜取得成功。但在我國北方鹽堿地地區(qū)，利用浮床植物對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘進(jìn)行環(huán)境修復(fù)試驗(yàn)還未見報(bào)道。為此，我們開展了適應(yīng)北方氯化型鹽堿地浮床植物的篩選，浮床植物對(duì)改善水質(zhì)作用的研究，水環(huán)境因子包括鹽度、硬度、氨氮對(duì)浮床植物蕹菜生長(zhǎng)及凈水效率的影響研究，并在實(shí)際水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘中進(jìn)行了驗(yàn)證。

一、適應(yīng)北方氯化型鹽堿地浮床植物的篩選

在魚池水面上，利用浮床種植植物，屬于無土栽培中水培技術(shù)范疇，但是浮床植物的種植又有別于農(nóng)業(yè)的水培技術(shù)。表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)水培技術(shù)是利用人工配制適合特定植物的培養(yǎng)液，通過成分相對(duì)穩(wěn)定的營養(yǎng)液不斷供給營養(yǎng)來促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，同時(shí)通過人工控制光照、濕度、溶氧、溫度等條件，使植物所處環(huán)境適宜植物的生長(zhǎng)，因此，絕大多數(shù)的植物都適宜水培。而在魚池上供給浮床植物的營養(yǎng)，主要來自飼料殘餌、養(yǎng)殖動(dòng)物糞便和底泥營養(yǎng)的釋放，其營養(yǎng)組成不是針對(duì)某種植物專門配制的，再加上室外養(yǎng)殖池塘的光照、氣溫、溶氧、濕度等基本都是自然條件控制，由此可以推測(cè)，部分植物應(yīng)不適宜在魚池水面上生長(zhǎng)。盲目地采用植物種植在養(yǎng)殖池塘水面上，會(huì)使得一些植物死亡，死亡的植物會(huì)對(duì)養(yǎng)殖池水造成新的污染，因此，浮床植物的篩選是植物有效凈化養(yǎng)殖水質(zhì)的基礎(chǔ)。篩選的方法，可以在室內(nèi)養(yǎng)殖水水箱內(nèi)進(jìn)行初選，以生物量能正常增加的植物為備選品種，最終應(yīng)在小水體養(yǎng)殖池塘內(nèi)進(jìn)行篩選，蔬菜以能達(dá)到商品規(guī)格的為適宜品種，其它植物以能正常生長(zhǎng)的為適宜品種。我們共對(duì)16種植物進(jìn)行了養(yǎng)殖池塘水質(zhì)適應(yīng)性篩選，包括：蕹菜、生菜3種（包括玻璃生菜、紫葉生菜、油麥生菜）、甜菜2種（紅梗、黃梗）、紅鳳菜、白鳳菜、芝麻菜、菠菜、梭魚草、水芹、薄荷、韭菜、美人蕉、苦苣。篩選出適宜天津氯化型鹽堿地養(yǎng)殖池塘水質(zhì)的浮床植物6種，即蕹菜、紅鳳菜、白鳳菜、水芹、薄荷和美人蕉。由于采用的浮床是竹框架，尼龍繩連接托株管結(jié)構(gòu)，因此，這些篩選出的植物具備適宜該浮床結(jié)構(gòu)的特征，即，具有較長(zhǎng)的莖，幼苗時(shí)葉片較小或葉片堅(jiān)硬向上。莖短的植物如生菜、菠菜、甜菜等，由該浮床條件下，造成莖頂部經(jīng)常浸泡在水里，而易使植物死亡。葉片大的植物，由于在池塘上種植緩苗期間，葉片長(zhǎng)期暴露在陽光中，葉片溫度過高，水分散發(fā)面積較大而易造成死亡。采用使植物葉不浸泡在水里的浮床，和在植物移植到池塘后緩苗期間植物上方加蓋遮陽網(wǎng)的方式，可能篩選出更多的植物適宜養(yǎng)殖池塘水面種植。

二、浮床植物對(duì)改善水質(zhì)作用的研究結(jié)果

室內(nèi)試驗(yàn)采用水槽內(nèi)盛水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘水，部分試驗(yàn)化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行加富，水槽內(nèi)設(shè)浮床，試驗(yàn)中對(duì)試驗(yàn)水不作任何添加處理。1.蕹菜生長(zhǎng)對(duì)氮、磷吸收率的影響研究結(jié)果蕹菜對(duì)氮磷具有較高的吸收率，隨著水體內(nèi)氮、磷含量的增加，蕹菜對(duì)氮、磷的吸收量越來越大，吸收率有逐漸變小的趨勢(shì)。2.紅鳳菜、白鳳菜生長(zhǎng)對(duì)氮、磷吸收率的影響研究結(jié)果紅鳳菜和白鳳菜的生長(zhǎng)對(duì)水體中總氮的影響不大，但對(duì)氨氮具有較好的吸收率，其中白鳳菜較紅鳳菜吸收率高；兩種植物減少水體內(nèi)亞硝酸態(tài)氮的效果明顯。紅鳳菜和白鳳菜生長(zhǎng)對(duì)水體中總磷有較好的吸收率，對(duì)磷酸鹽吸收明顯，且紅鳳菜的吸收率高于白鳳菜。3.蕹菜生長(zhǎng)對(duì)浮游植物的影響研究結(jié)果蕹菜浮床的加入能抑制藍(lán)藻的繁生，促進(jìn)其它藻類生長(zhǎng)，增加浮游植物的多樣性；蕹菜根部及周叢生物的分泌物會(huì)促使小型浮游藻類形成絮團(tuán)，快速沉降。4.蕹菜生長(zhǎng)對(duì)浮游動(dòng)物的影響研究結(jié)果蕹菜浮床的加入能促進(jìn)浮游動(dòng)物的生長(zhǎng)繁殖。

三、水化學(xué)因子對(duì)浮床植物生長(zhǎng)及凈水效率的研究結(jié)果

天津位于渤海之濱，大部分土地為鹽堿地，在鹽堿地上開挖的池塘，水質(zhì)具有鹽度高、硬度高等特征，同時(shí)隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖的進(jìn)行，水體中氮含量將持續(xù)上升。為了揭示鹽堿地水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘這些水質(zhì)特征對(duì)浮床植物生長(zhǎng)及凈水效率的影響，進(jìn)行了不同鹽度、硬度、氨氮梯度對(duì)蕹菜生長(zhǎng)及對(duì)氮、磷吸收效率影響的試驗(yàn)，得出以下研究結(jié)果。1.在鹽度0至5的實(shí)驗(yàn)區(qū)間內(nèi)，蕹菜均能正常生長(zhǎng)，鹽度為5的水體，蕹菜生長(zhǎng)最好；其它篩選出的品種在鹽度4的水體內(nèi)生長(zhǎng)良好；鹽度為0的水體，蕹菜對(duì)氮、磷的利用效率最大。2.在硬度0°至28°的實(shí)驗(yàn)區(qū)間內(nèi)，蕹菜的生長(zhǎng)與營養(yǎng)液的硬度梯度水平呈正相關(guān)關(guān)系，即隨著硬度的增加植株的生長(zhǎng)越好，硬度為0°的極軟水不適宜蕹菜的生長(zhǎng)，營養(yǎng)液的硬度超過軟水程度后，有抑制蕹菜對(duì)氮、磷吸收的傾向。3.在氨氮0mg/L至50mg/L的實(shí)驗(yàn)區(qū)間內(nèi)，氨氮濃度由0.5mg/L增至10mg/L時(shí)，蕹菜株高增長(zhǎng)速率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，50mg/L時(shí)，蕹菜生長(zhǎng)開始受到抑制，氨氮濃度在1mg/L～5mg/L范圍內(nèi)時(shí)適宜蕹菜的生長(zhǎng)，氨氮濃度為1.0mg/L時(shí)，植物總體生長(zhǎng)狀況最優(yōu)。氨氮越高，蕹菜對(duì)磷酸鹽的吸收量越大、吸收氨氮的速率越大。

四、研究結(jié)果在生產(chǎn)實(shí)踐中的驗(yàn)證

1.適宜浮床植物生長(zhǎng)氮磷營養(yǎng)鹽濃度的驗(yàn)證從室內(nèi)試驗(yàn)得出，天津水產(chǎn)養(yǎng)殖的水質(zhì)狀況（鹽度、硬度）均適宜蕹菜等6種植物的生長(zhǎng)，蕹菜對(duì)氨氮有廣適性，但實(shí)驗(yàn)得出當(dāng)氨氮濃度為1mg/L～5mg/L時(shí)，蕹菜生長(zhǎng)較好，由于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的局限性，蕹菜的氮營養(yǎng)源只有氨氮組成，而養(yǎng)殖池塘中植物能直接吸收的氮有氨氮和硝酸態(tài)氮，因此，實(shí)際生產(chǎn)中當(dāng)氨氮和硝酸態(tài)氮總和達(dá)到1mg/L以上時(shí)，適宜蕹菜的持續(xù)良好生長(zhǎng)。植物直接能吸收的磷為磷酸鹽，根據(jù)植物以與組織成分相似的比例獲取營養(yǎng)的規(guī)律，蕹菜全株氮磷比為10∶1，當(dāng)水體中氨氮和硝酸態(tài)氮總量為1mg/L時(shí)，推斷水中磷酸鹽磷含量應(yīng)為0.1mg/L時(shí)，蕹菜生長(zhǎng)最好。為此，我們對(duì)這一推斷在養(yǎng)殖池塘等水域進(jìn)行了試驗(yàn)論證，試驗(yàn)情況見表1。從表1中可看出，當(dāng)水體中氨氮和硝酸態(tài)氮總和達(dá)到1mg/L或以上，且磷酸鹽達(dá)到0.1mg/L以上時(shí)，蕹菜生長(zhǎng)良好，同時(shí)可看出當(dāng)?shù)走_(dá)到上述濃度后，優(yōu)先吸收的氮磷比例已不需要與蕹菜組織氮磷比要求（10∶1）相近；蕹菜生長(zhǎng)好壞，只與水質(zhì)中優(yōu)先吸收氮磷的含量有關(guān)，而與總氮、總磷關(guān)系不大。蕹菜喜肥，鳳菜和水芹等稍次之，因此營養(yǎng)條件達(dá)到蕹菜正常生長(zhǎng)的水域也適宜鳳菜和水芹等的生長(zhǎng)。2.浮床植物凈化養(yǎng)殖水質(zhì)的驗(yàn)證以主養(yǎng)羅非魚套養(yǎng)南美白對(duì)蝦和中華絨螯蟹蟹苗培育模式為例，試驗(yàn)設(shè)兩組池塘，分別為設(shè)置植物池塘和對(duì)比池塘，對(duì)比池塘同試驗(yàn)池塘相鄰，且養(yǎng)殖模式相同、水源水相同，進(jìn)水量相同，試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果如下：主養(yǎng)羅非魚套養(yǎng)南美白對(duì)蝦放養(yǎng)模式：羅非魚放養(yǎng)量1000尾/畝，放養(yǎng)規(guī)格125g/尾；鰱80尾/畝，100g/尾；鳙15尾/畝，100g/尾；南美白對(duì)蝦5000尾/畝，1cm/尾。

養(yǎng)殖池塘水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果見表2。中華絨螯蟹蟹苗培育放養(yǎng)模式：放養(yǎng)量80000只/畝，放養(yǎng)規(guī)格0.00625g/只。羅非魚養(yǎng)殖池塘在6月10日種植蕹菜，由于前期蕹菜有緩苗期，再加上前期菜苗小，對(duì)氨氮的吸收能力還不很強(qiáng)，但20天以后，對(duì)照池的氨氮由初時(shí)比種菜池塘低，反超種菜池塘，說明蕹菜對(duì)氨氮的吸收作用已較明顯，但氨氮仍然在緩慢升高，至檢測(cè)結(jié)束時(shí)增長(zhǎng)了0.603mg/L，29.44％，說明蕹菜種植數(shù)量所能吸收的氨氮還不能全部抵消殘餌、糞便所引入的氨氮，也說明蕹菜的覆蓋面還可以增加?？偟目傮w變化除7月下旬較對(duì)比池塘量少外，整體來說與對(duì)比池相差不大，這是由于植物優(yōu)先吸收氨氮的緣故。種菜池塘磷酸鹽的含量一直低于對(duì)比池，但總體上仍在較快的上升，至檢測(cè)結(jié)束時(shí)增長(zhǎng)了0.403mg/L，168.62％，說明蕹菜的種植面積還可以加大，同時(shí)也說明蕹菜對(duì)磷酸鹽的吸收量不如對(duì)氨氮的吸收多，總磷的變化趨勢(shì)種菜池塘略少于對(duì)比池，變化程度沒有磷酸鹽明顯，這是由于植物優(yōu)先吸收磷酸鹽的緣故。種菜池塘的COD，在菜種植到水面上后就穩(wěn)定下降，這是由于蕹菜根系及浮床底層護(hù)網(wǎng)網(wǎng)片進(jìn)入水面后，首先使有機(jī)質(zhì)在根部和網(wǎng)片上附著，加快了有機(jī)質(zhì)的沉降；其次為細(xì)菌提供了繁生場(chǎng)所，大量的細(xì)菌參與到池塘的物質(zhì)循環(huán)中，加快了池塘內(nèi)部的物質(zhì)和能量的流動(dòng)，有機(jī)質(zhì)的減少和細(xì)菌分解硝化作用的加強(qiáng)，使池塘的COD穩(wěn)定下降，養(yǎng)殖中后期，由于殘餌及糞便積累增加，使得COD再緩慢上升。中華絨螯蟹蟹苗培育養(yǎng)殖池塘由于前期水質(zhì)較清瘦，因此，蕹菜生長(zhǎng)不良，對(duì)氮磷的吸收作用與對(duì)比池相比不明顯，直到9月中旬，氨氮達(dá)到1.0mg/L以上，溶解態(tài)總磷達(dá)到0.1mg/L以上時(shí)，蕹菜才恢復(fù)正常生長(zhǎng)，對(duì)氮磷的吸收效果才顯現(xiàn)，到檢測(cè)末期（9月29日），2號(hào)池中總氮含量（2.11mg/L）僅為1號(hào)對(duì)照池（4.19mg/L）的一半，總磷含量（0.133mg/L）也相比于1號(hào)池（0.519mg/L）大幅下降。2號(hào)池塘試驗(yàn)初期氨氮濃度為0.391mg/L，甚至略高于1號(hào)的0.301mg/L。到試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，則呈現(xiàn)相反狀況，2號(hào)0.856mg/L明顯低于1號(hào)中的1.295mg/L，與對(duì)照池相比有較明顯的優(yōu)勢(shì)。到試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，試驗(yàn)池溶解態(tài)總磷已下降至0.05mg/L以下，造成蕹菜生長(zhǎng)不良，因此該模式蕹菜種植覆蓋度應(yīng)調(diào)整在6％以下或改種植鳳菜。

浮游植物檢測(cè)情況見表3、表4：養(yǎng)殖末期，1號(hào)池浮游植物總數(shù)量為440.6×105cells/L，2號(hào)池塘為100.1×105cells/L，種植蕹菜的池塘浮游植物數(shù)量較對(duì)比池塘少77.28％。1號(hào)池塘藍(lán)藻種類為7種，數(shù)量為400.1×105cells/L，占總藻量的90.81％，2號(hào)池塘為4種，71.1×105cells/L，占總藻量的71.03％，藍(lán)藻數(shù)量比對(duì)照池少82.23％；1號(hào)池綠藻種類8種，占總藻量8.17％，2號(hào)池綠藻種類11種，占總藻量的25.47％；1號(hào)池共有21種藻類，分布在藍(lán)藻門、綠藻門、硅藻門和裸藻門；2號(hào)池共有22種藻類，除含有1號(hào)池藻類所在門外，還增加了隱藻門和甲藻門。由以上數(shù)據(jù)分析可知，6％蕹菜浮床的加入，能使養(yǎng)殖池塘浮游植物數(shù)量減少，但多樣性增加，其中，藍(lán)藻門種類、數(shù)量在總藻類的百分比均減少，綠藻門種類和在總藻量的百分比均增加。蕹菜浮床的加入能抑制藻類總量的增長(zhǎng)，抑制藍(lán)藻數(shù)量的增加，而能促進(jìn)綠藻的生長(zhǎng)，并促進(jìn)池塘藻類的多樣化。在其它采用植物浮床凈化養(yǎng)殖水質(zhì)技術(shù)的基地，用快速檢測(cè)試劑盒檢測(cè)水質(zhì)，種植蕹菜的池塘亞硝酸態(tài)氮幾乎檢測(cè)不到，而未種植植物的池塘亞硝酸態(tài)氮達(dá)到0.1mg/L以上。一些種菜和未種菜相鄰的兩個(gè)池塘，可明顯發(fā)現(xiàn)種菜的池塘水質(zhì)肥、活、爽、嫩，未種菜池塘水質(zhì)水色黯淡，呈現(xiàn)老水的狀態(tài)。從室內(nèi)外試驗(yàn)得出，池塘設(shè)置水生植物浮床能有效控制水體中氮、磷的含量，特別是氨氮、亞硝酸態(tài)氮、磷酸鹽含量及化學(xué)耗氧量，能增加浮游植物生物多樣性，抑制藍(lán)藻的繁生，明顯改善水質(zhì)。