3 种生态浮床植物去除鲤鱼塘氮、磷效果比较

向太吉，郝霆，张平录，白海锋

（1.西安市临潼区水产工作服务站，陕西 西安 710600；2.陕西省水产研究与工作总站，陕西 西安 710086）

近年来，随着水产养殖业快速发展，人类为了获取丰厚的经济效益，集约化、高密度养殖的规模逐年增加，这些养殖方式直接引起养殖水体富营养化，严重破坏了养殖水域生态环境，导致养殖动物免疫力下降、病害频发，水产品的质量降低[1]。因此，寻求一种高效环保的水产养殖用水处理技术，控制养殖池塘富营养化，已成为我国水产养殖业健康可持续发展的新需求。

目前，生态水处理技术已成为受损水环境修复的主要措施之一，而生态浮床技术就是其中一种生物处理技术。生态浮床技术是一种水体原位修复和控制技术，利用植物生长对营养盐的吸收特点，将养殖水体中过剩的营养物质移出水体，从而起到改良水质，控制水体富营养化的目的，其不但可操作性强而且还具有一定的景观效应和生态效益[2]。近年来，虽然生态浮床技术已成功应用于多个领域，但是不同的浮床植物具有不同的氮、磷吸收能力，这使得其对水体的净化效果存在较大差异。因此，该研究选取3 种不同的水生植物——空心菜、水葫芦、水花生，以精养鲤鱼池塘水环境为研究对象，对比分析了不同水生植物对池塘养殖水体中氮、磷的去除效果，以期为建立池塘绿色高效养殖模式提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 池塘条件

试验地点位于陕西临潼渭河北岸渔场，用于试验的池塘均东西走向，池塘深2.2 m，水深1.8 m，面积均为5 333 m2，池底有少许淤泥，进排水及充氧系统齐全。池塘统一主养松浦镜鲤，鲤鱼放养规格60～130 g/尾，放养密度1 700～1 800 尾/667 m2，套养规格65～85 g/尾的鲢、鳙鱼种600～700 尾。

1.2 浮床植物

试验所选用3 种植物中，空心菜取自有土栽培，洗净其根后移栽于试验池塘的生态浮床，水葫芦和水花生取自本地河道，移栽前将其用清水冲洗干净。生态浮床框架采用直径100 mm PVC 浮管和尼龙绳制作，单组浮床呈长方形，规格为300 cm×100 cm。浮床上层网孔径35 mm×40 mm，下层网孔径10 mm×10 mm。浮床植物移栽于上层网上，密度为20～30 株/m2。

1.3 试验方法

试验设置空白对照池塘和3 种浮床植物处理池塘（覆盖率均为20%）[3]，分别编号为0#、1#、2#、3#。浮床系统由单个浮床相互串并联组成，由绳索固定在池塘四周。试验从2019 年7 月1 日至9 月13日，周期为75 d。试验期间平均每隔15 d 测定一次水质，现场测定项目包括：水温、溶解氧、pH、透明度，试验室检测分析项目包括：总氮、总磷。为了减少误差，固定每次采样的时间为上午9：00—10：00，检测水样的采集采用5 点取样法（池塘四角及中央取水），水样混合均匀后送至实验室进行检测。

1.4 指标测定

现场监测的指标用便携式养殖水质分析仪测定，测定总氮、总磷的水样分析时间一般不超过48 h，水样分析方法参照《水和废水分析方法》（第四版）[4]，总氮检测方法采用HJ636—2012 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，总磷检测方法采用GB/T11893—1989 钼酸铵分光光度法。

1.5 数据处理

去除率的计算依据下面公式计算：

式中：U 为去除率，C0为试验初始水质量浓度，Ct为试验结束水质量浓度。

试验数据使用SPSS17.0 软件进行统计分析。

2 试验结果与分析

2.1 浮床植物对水质的影响

试验过程中池塘水质检测结果如表1 所示，随着饵料的投喂以及浮游生物的大量繁殖，对照池塘与试验池塘的透明度均呈现下降趋势，降幅存在差异统计学意义，对照塘降幅超过10 cm。这主要是浮床植物的存在，一定程度上阻碍了浮游植物的光合作用，导致浮游生物的繁殖速度减缓。总氮和总磷的变化在对照塘和试验塘之间存在明显差异，在3 组试验池塘之间，总氮、总磷的变化也存在差异，其它水质指标之间差异不大。

表1 池塘水质情况

2.2 不同浮床植物对氮的吸收能力

从图1 可以看出，对照池塘总氮含量呈现逐渐增加的趋势，3 种浮床植物所在试验池塘的总氮含量随着时间的推移呈现递减变化，变化趋势一致。对照塘（0#）的总氮含量从试验开始时的2.88 mg/L 上升到试验结束时的4.24 mg/L，氮含量的增长率为47.2%。试验开始时试验池塘总氮含量为2.71～3.03 mg/L 之间，试验结束时1#～3#池塘水体总氮含量分别降低到0.76 mg/L、0.93 mg/L、1.34 mg/L，对照池塘与试验池塘总氮含量存在显著差异。这是由于试验期间饲料的正常投喂，产生的残饵和粪便在微生物的分解下营养物质溶于水体中，引起水体中氮含量增加。试验结束时，统计出3 种浮床植物对池塘水体中氮的去除率分别为空心菜（74.1%）>水葫芦（65.7%）>水花生（55.8%）（见图2）。结果表明，空心菜和水葫芦均属于浮水植物，其庞大的根系悬浮于水面下0～10 cm处，通过快速吸收水体中氮元素供给茎叶满足其生长需要。

2.3 不同浮床植物对磷的吸收能力

通过6 次池塘水质检测，结果如图3 所示，除对照池塘水体中总磷含量呈递增趋势外，3 组浮床植物的池塘总磷含量均呈下降趋势，与对照池塘之间差异显著。3 种浮床植物试验池塘中总磷含量变化分别为0.497～0.290 mg/L（空心菜）、0.503～0.303 mg/L（水葫芦）、0.511～0.347 mg/L（水花生），对照池塘总磷含量变化范围为0.483～0.655 mg/L。试验结束时，统计出3 种浮床植物对总磷的去除率呈现出空心菜（41.6%）>水葫芦（39.8%）>水花生（32.1%）的趋势（图4）。从试验对比来看，水花生对磷的吸收效果远小于空心菜和水花生，两者之间存在差异统计学意义。从氮、磷整体吸收效果对比来看，空心菜和水葫芦对总磷的去除效果低于对总氮的，这主要是由于水生植物种类不同，对水质的净化能力各异，水体中氮、磷的去除主要依靠植物（浮游植物、水生维管束属植物等）吸收以及植物根系和池底底泥的吸附等。

图1 不同浮床植物池塘水体中总氮的变化情况

图2 不同浮床植物对水体中总氮去除率

3 讨论

图3 不同浮床植物池塘水体中总磷的变化情况

图4 不同浮床植物对水体中总磷去除率

在我国，池塘养殖已成为水产养殖的重要形式，也是水产品的重要来源，渔业年鉴统计，2017 年我国淡水养殖面积5 365 000 hm2，其中池塘养殖面积达2 528 000 hm2，占比45%以上，池塘养殖产量占淡水渔业总产量的73.1%[5]。在池塘养殖中，水体富营养化是池塘污染的主要表现形式，其不仅危害养殖动物，而且对养殖区域水环境造成重大影响，养殖水体富营养化的主要因素是氮、磷含量超标。周劲风等[6]研究认为精养鱼池中饲料投喂输入的氮、磷占输入总氮、磷的90～98%，池塘沉积下来的剩饵、粪便、分泌物等携带的氮和磷分别占水体氮、磷输出的54%～77%和72%～89%。目前，水体原位修复和移位修复是水产养殖池塘水体富营养化修复的主要方法，鱼菜共生模式是原位修复的主要形式，生态湿地修复模式是移位修复的主要代表，在这两种修复方法中，水生植物是主要的载体和介质。该研究通过在精养鲤鱼池塘进行鱼菜共生试验，结果显示不同浮床植物对氮、磷的需求和吸收能力不同，因而在池塘水体净化能力上存在差异。同时，浮床植物通过与浮游藻类竞争营养物质及所需的光照条件，抑制藻类生长，此外，浮床植物利用他感作用，损坏藻类正常的生理代谢，迫使藻类死亡[7]。因此，浮床植物可有效提高水体透明度，改善溶解氧含量，促进其与共生菌生长，进一步净化水质。

水生植物在生长过程中通过吸收水体的氮、磷等营养物质，将无机的营养物质转变成植物本身有机体，再通过收割、移除等操作，将氮、磷移除水体，能够有效起到净化水质的作用[8]。该试验的3 种浮床植物对氮、磷的吸收能力较高的是空心菜，因为空心菜的净增生物量在3 种浮床植物中占比较高，有研究显示水质氮、磷去除率与水生植物净增生物量存在较高的相关性[9]。空心菜不仅可以有效去除水体中过量的营养盐，生态净化水质，而且其本身的食用价值也相当高[10]。但是，在浮床植物的选择上应充分考虑不同植物的生长特点，合理搭配不同生态功能类型的植物种类，进行种类、数量、模式的优化配置，才能更好的达到净化水质、修复环境的预期效果[11]。该试验在室外自然养鱼塘中进行，虽然试验结果与一些室内静水条件下存在差异[12]，但是该试验更接近于实际生产，试验结果更能有效应用于水产养殖实践中。

陕西省拥有水域面积2 000 余万hm2，其中渭河流域沿岸目前已有养鱼池塘上千余亩，大量的养殖废水外排将对流域环境造成巨大影响，因此，池塘养殖废水原位修复和生态湿地移位修复模式的推广应用势在必行。修复模式中水生植物不仅能吸收去除水体中的有机质（主要包括总氮、总磷、化学需氧量等），还能为基质中的微生物提供适宜的微生态环境，促进其对有机质的加速分解，进一步起到净化水质的作用。因此，生态浮床原位修复不仅可以用于水源保护、局部性水质控制、污水净化方面，而且可用于小型富营养化水体的生态恢复等方面，其应用前景广阔。