黄花水龙种植对红罗非鱼养殖池塘污染物的影响

郑尧 裘丽萍 周旻玥 孙旋辉 孟顺龙 胡庚东 陈家长

摘要：为研究浮床栽培黄花水龙（0%、5%种植面积）对红罗非鱼养殖池塘污染物的影响，测定CODMn、Chl.a、TN、NH3-N、NO2--N、NO3--N、TP、PO43--P等水质指标。结果表明，与对照组相比，黄花水龙能显著降低红罗非鱼养殖池塘水体中Chl.a、NH3-N、NO2--N指标，也能显著降低CODMn、TP、TN和NO3--N含量，其中对NO3--N和NO2--N平均去除率达50%以上，而对磷的去除效果不佳。

关键词：污染物；黄花水龙；池塘养殖；红罗非鱼；去除率

中图分类号：X52文献标志码：A论文编号：cjas20200300086

Floating Bed Culture of Jussiaea stipulacea Affecting the Contaminants

in Red Tilapia Aquaculture Pond

Zheng Yao1，2， Qiu Liping1， Zhou Minyue1， Sun Xuanhui1， Meng Shunlong1，2， Hu Gengdong1， Chen Jiazhang1，2

（1Freshwater Fisheries Research Center， Chinese Academy of Fishery Sciences， Wuxi 214081， Jiangsu， China；

2Wuxi Fishery College， Nanjing Agricultural University， Wuxi 214081， Jiangsu， China）

Abstract： To study the influence of the floating bed culture of Jussiaea stipulacea （0， 5% planting area） on the pollutants in the culture pond of red tilapia （Oreochromis mossambicus×O. niloticus）， the water quality indexes， such as CODMn， Chl.a， TN， NH3-N， NO2--N， NO3--N， TP and PO43--P， were determined. The results showed that compared with the control group， J. stipulacea could significantly reduce the contents of Chla， NH3-N， NO2--N， as well as the contents of CODMn， TP， TN and NO3--N in the culture ponds of red tilapia. The average removal rate of NO3--N and NO2--N was more than 50%， but the removal effect on phosphorus was unsatisfactory.

Keywords： Contaminants； Jussiaea stipulacea； Pond Culture； Red Tilapia； Removal Rate

0引言

红罗非鱼因体色纯红、型似真鲷、体腔无黑膜、肉质鲜嫩，且生长快、产量高、效益好，颇受消费者喜爱。红罗非鱼是由体色变异的莫桑比克罗非鱼（Oreochromis mossambicus）与尼罗罗非（O. niloticus）鱼杂交，经多代选育而成的优良品种[1]。现红罗非鱼已成为沿海和内陆水域池塘和网箱养殖的主要对象。有研究报道，红罗非鱼体色可由基因调控[1]，除遗传因素外，生理、环境因子等可对红色素表现产生影响[2]，水质改善对其体色维持具有较好的调节作用[3]，浮床植物能显著降低水体中污染物的浓度[4-5]，中草药不仅能调节水质[6]还能提升罗非鱼的免疫能力[7]。黄花水龙（Jussiaea stipulacea）对水体NH3- N（96.31% ）和TP（95.17%）水质净化效果较好[8]，可作为人工浮岛植物[9]用于河道治理[8]、滨江带野外工程[10]和太湖河网富营养化水体修复[11]。浅水、底质肥沃是黄花水龙的最佳生境，作为漂浮植物种植可保持一定的生物量[12]。总体来说，黄花水龙在污染水质生物修复方面有很大的研究和应用潜力[12]。本研究旨在探究黄花水龙种植后红罗非鱼养殖池塘主要污染物的变化，为水草体系在河道、市政等污水或尾水处理工艺的示范推广提供参考。

1材料与方法

1.1试验材料

在中国水产科学研究院淡水渔业研究中心宜兴屺亭养殖基地选择6口池塘（每口池塘1333 m2），养殖品种为大规格新红罗非鱼（Oreochromis mossambicus♀×O. niloticus♂）越冬种，鱼苗来源于宜兴屺亭养殖基地，设置对照组和种植面积为5%（266.7 m2）黄花水龙2个试验组，每组3口池塘。养殖池塘大小、养殖条件、浮床制作和种植面积参考文献[6]。

1.2水质测定

浮床试验时间为2018年8月29日—10月10日，试验期间每隔7天采集一次水样（固定为采样日上午10：00左右），按參考文献[6]采集水样1 L。所测水质指标按《水和废水监测分析方法》进行，其中，高锰酸盐指数（CODMn）采用酸性法，Chl.a采用丙酮法；氮循环中总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、硝酸盐氮（NO3--N）、亚硝酸盐氮（NO2--N）分别采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法、纳氏试剂光度法、酚二磺酸光度法和N-（1-萘基）-乙二胺光度法测定；总磷（TP）和PO43--P分别采用硝酸-硫酸消解法和钼酸铵法测定，并对上述几种水样污染物平均去除率（7个采样时间点平均值）进行统计。

1.3统计学分析

数据以“均值±标准差”形式表示，采用ANOVA分析LSD法检验，差异显著用星号表示。

2结果与分析

与对照组相比，黄花水龙种植处理组1周后CODMn相比对照组显著下降（P<0.05，图1），但后期CODMn与对照组相比无显著变化（P>0.05）。黄花水龙种植处理组Chl.a相比对照组显著下降（P<0.05，除第2、3周无显著性变化外）。与对照组相比，黄花水龙种植后第7周TP显著下降（P<0.05）。黄花水龙种植组PO43--P与对照组无显著差异（P>0.05）。对于氮素循环系统，相比每周的对照组，仅黄花水龙种植组第3周TN显著下降（P<0.05，图2）。与对照组相比，黄花水龙种植组第3～4周NH3-N显著下降（P<0.05），但第5周NH3-N显著上升（P<0.05）。与对照组相比，黄花水龙种植组第1周NO3--N显著下降（P<0.05），其他周内的NO3--N并没有显著性的变化。而与对照组相比，黄花水龙种植组NO2--N除第1、4周外均显著下降（P< 0.05）。在溶氧充足的情况下，水体中微生物刚开始对有机质进行降解和硝化反应。随着试验的进行，黄花水龙种植后NH3-N和NO2--N显著下降，但TN总体变化不大（除第3周），到第7周TP才显著下降，可能是因为黄花水龙因水温较高生长受限，后期植物增长吸收了部分TP，影响了氮循环过程。

对连续7周监测黄花水龙种植塘的污染物去除率进行分析，黄花水龙对CODMn、Chl.a、TP和PO43--P平均去除率分别为5.0%、26.5%、1.7%和2.7%。但对TN、NH3-N、NO3--N和NO2--N平均去除率分别为11.8%、18.5%、50.2%和55.5%（表1）。单个水质检测指标浓度和平均去除率结果一致性较好，黄花水龙种植能显著降低水体中的藻浓度，并对氮循环系统中的NO3--N和NO2--N具有较好的去除效果。

3结论

黄花水龙可作为浮床植物在河道治理、池塘标准化改造净水等水质修复中发挥重要作用。笔者研究浮床栽培黄花水龙（0%、5%种植面积）对红罗非鱼养殖池塘CODMn、Chl.a、TN、NH3-N、NO2--N、NO3--N、TP、PO43--P等水质指标的影响，结果表明，黄花水龙能显著降低红罗非鱼养殖池塘水体中Chl.a、NH3-N、NO2--N指标，且对NO2--N平均去除率达55.5%，但对磷去除效果不理想。

4讨论

类似浮床种植植物的生物修复手段作为原位修复主要技术之一，在水产养殖领域水质修复中使用较为常见，研究证明，浮床种植经济蔬菜类植物可降低水体中的TN、TP含量[4-5]，笔者[6]的研究表明，浮床种植鱼腥草后，CODMn、TN、NO3--N、NH3-N、TP含量显著降低。目前，农业农村部正在编制全国池塘标准化改造规划，尾水处理早已列入水产绿色健康养殖行动中，与之配套的尾水深度处理技术研究将在全域范围内广泛开展。传统观赏水生植物和经济蔬菜（如空心菜）经济价值较低，在丘陵、山地贫困地区和滩涂区域，塘埂边和滩涂种植药食同源中草药植物，可能会提高渔业从业人员的经济收益。黄花水龙同样也是一种中草药植物，广泛应用于市政工程污水处理。之前的研究表明，黄花水龙种植后，溶解氧DO（3～6 mg/L）升高，对氨氮、悬浮固体浓度、化学需氧量COD等水质指标的去除率分别为67.9%、67.5%和28.4%。还有研究表明，黄花水龙显著降低TP、TN、COD及悬浮物SS等水质指标，且与水体中Chl.a含量及蓝藻消除率显著正相关[10]。本研究中黄花水龙能显著降低Chl.a含量、NH3-N、NO3--N、NO2--N指标，说明黄花水龙种植后降低了藻浓度，促进了氮素循环。前期研究表明，其能显著降低悬浮物，室内和野外种植黄花水龙根系十分发达，并能长至一定的高度，可与薄荷一起作为悬浮物去除的首选植物类别。

室内试验和现场试验结果均表明，黄花水龙对受损水体中氮磷具有良好的净化效果[11]。本研究过程中黄花水龙并未显著降低TN含量。之前的研究表明夏季黄花水龙对TN去除率约为60%，分别是水葫芦、水花生和未种植植物对照组的2.6、2.9和3.8倍；对TP去除率约为25%，分别是水葫芦、水花生和未种植植物对照组的0.7、1.9和5倍，对磷素的去除效果不如氮素；但冬季对两者去除率分别降为23%和20%，并显著降低NH3-N和NO3--N含量[11]，提示温度可能影响黄花水龙对氮磷的去除效果。有研究表明，黄花水龙对水体TN去除率为44%～82.4%，TP去除率为31.4%～84.1%，COD去除率为56.63%～72%，Chl.a的降低率为19.1%～ 72.9%，总体上氮、磷的去除贡献较小[13]。还有研究表明，黄花水龙对TN、TP的去除率分别为10.2%～19.6%和23.4%～41.6%，而同期对照河段仅为0.1%～1.6%和3.7%～5.6%[11]。本研究也证实了这一点，对TN和TP去除效果不佳可能与温度有关。本研究中Chl.a、NH3-N、NO2--N具有较好的水质净化效果，这与之前的结果一致[10，13]，且对NO2--N平均去除率达55.5%，这可能与黄花水龙根系发达造成泌氧微环境提高反硝化作用有关[14]。

本研究中黄花水龙还造成了部分水质数据的升高，如第2周叶绿色a和第5周NH3-N顯著升高，这可能与中草药通过絮凝降低Chl.a含量、根系微生物降解NH3-N相关[15]。大量研究采用水-草共生的浮床模式用于河道、市政等污水或尾水处理工艺的示范推广[8-11]。有研究表明，黄花水龙+组合填料对TN、TP和CODMn最大去除负荷分别为18.17、84.38和1050.18 mg/（d·m2）。在示范推广过程中，除通过组合填料[16]强化外，还可采用底部增氧[17]，外源添加微生物（如EM菌）[18]、沼泽红假单胞菌[19]的方式提升水质净化效果。此外，还能通过轮作[20]、集成技术[21]达到强化效果。

本研究将原本用于市政污水处理的陆生中草药植物移栽至池塘水面种植，一方面能起到削减水体污染物的效果，还可能通过释放化感物质抑制藻类的生长。笔者前期研究表明，浮床种植鱼腥草能显著提高罗非鱼的总产量、成活率[6]，并能显著降低水中细菌数量[22]，并能持续提高其免疫和抗病能力[23-24]。另有报道，黄花水龙种植能提高黄颡鱼夏花成活率54%以上[10]。同时作为中草药，水龙克藻作用的引种量效为1.0～4.0 kg/m3[10]，并能抑制铜绿微囊藻生长[25]。目前笔者的研究表明，黄花水龙应用过程中释放出来的山萘酚、木犀草素、熊果酸等化感物质对铜绿微囊藻和鱼腥藻的抑制率最高分别为42%和75%，但对裸藻的最大抑制率不超过20%，但其抑制作用机理仍需要进一步研究。

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