空心菜生态浮岛对外塘甲鱼养殖水体的修复作用

牛天新，郑洁敏，查燕

(杭州市农业科学研究院，浙江 杭州 310024)

在水产养殖过程中，底质饵料与生物排泄物的不断沉积使水体有机负荷不断增加，水体富营养化加剧，最终导致水体恶化，影响水产业的持续发展[1]，甲鱼养殖水体污染尤其严重。生态浮岛技术是一种富营养化水体原位生态修复技术，具有效率高、投资少、运转费用低、无环境风险和二次污染等优点，具有经济效益和美化功能[2]，近年来广泛应用于水体修复[3-7]。生态浮岛主要由载体、固定装置和浮岛植物组成，浮岛植物是生态浮岛系统最重要的组成部分[2]。空心菜生长期为5～10月，需肥量大，外塘甲鱼养殖水体中沉积的有机物可为其提供充足的营养成分，而且甲鱼对溶解氧要求不高，种植空心菜对甲鱼摄食和生产无不良影响。因此，具有一定覆盖面积的空心菜生态浮岛，是外塘甲鱼养殖水体原位修复的较佳选择，可在净化水质的同时为养殖户带来一定的经济收益。本研究对已有自主知识产权的人工生态浮岛进行改进，应用于外塘甲鱼养殖水体中，以期为外塘甲鱼养殖水体的原位修复提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 生态浮岛设计

生态浮岛主要由载体、固定装置和浮岛植物组成(图1)。浮岛由聚氯乙烯(PVC)水管连接而成，一组或两组对边之间至少连有2条绳子；浮岛上放置穴盘，穴盘采用园艺用的12孔塑料穴盆(32 cm×42 cm)，一组对边之间连有6条绳子，上端覆盖海绵，下端覆盖网布；PVC水管间由PVC弯头密封连接。生态浮岛宽度控制在1～2 m，长度不限。因试验中甲鱼养殖户比较分散，为搬运方便，所以采用小的人工浮岛，大部分为四边形人工浮岛(1 m×2 m或1 m×3 m)，少部分地区使用六角形人工浮岛。

图1 自制人工浮岛的构造

1.2 试验材料

选择适合水生、抗倒伏且本地受欢迎的空心菜品种，包括深圳范记青梗柳叶空心菜、泰国金皇竹叶空心菜，江西吉安大叶空心菜3个品种。Greencare9-45-15(N-P2O5-K2O百分含量，下同)移苗专用型水溶营养液、Greencare20-10-20通用型水溶性肥料，美国瑞莱肥料有限公司。UV-2550紫外分光光度计，日本岛津公司。

1.3 处理设计

分别在静态封闭水体和外塘甲鱼养殖水体中研究空心菜人工浮岛对甲鱼养殖水体的修复作用。

1.3.1 空心菜生态浮岛对静态密闭水体的作用

空心菜3月播种，大棚内育苗；4月选择生长健康的空心菜植株，洗净根部，水培于塑料桶中，用Greencare9-45-15移苗专用型水溶营养液培养，定时更换营养液，驯养2周。4月23日，选择长势相近的健康空心菜(根长4～5 cm，株高为11～13 cm，叶片数为5～7片)，用海绵固定种植于浮岛穴盘中，放置于70 L塑料桶中，桶内加入营养液(处理组)。

对照组的塑料桶中放入相同体积营养液，不放入浮岛。以7 d为一个周期，定期测定处理组和对照组桶内水中氨氮、总氮、总磷。空心菜成苗期时，由于植株营养吸收加快，将营养液更换为Greencare20-10-20通用型水溶性肥料。

1.3.2 空心菜生态浮岛对甲鱼养殖水体的作用

在杭州市双浦镇分别选择有代表性的甲鱼家庭养殖户、生态休闲养殖塘这2种不同形式的外塘甲鱼养殖场进行原位试验。分别在双浦镇周浦乡水产专业合作社与杭州市玉青生态种养殖有限公司开展试验，浮床投加量为10%，在空心菜生长旺盛期定期取样，测定水体中总氮、总磷、COD、氨氮含量变化情况。

1.4 指标检测

参考GB 7479—87《水质铵的测定纳氏试剂比色法》、GB 11893—89《水质总磷的测定 钼酸铵分光光度法》、GB 11894—89《水质总氮的测定 分光光度法》、GB 11914—89《化学需氧量的测定》，分别检测水体中氨氮、总氮、总磷含量、COD含量。采集空心菜水上和水下部分，水下部分连根全部取出，清洗干净，自然风干，烘箱105 ℃杀青30 min，并在80 ℃烘箱中将水上、水下部分烘至恒重，称其干质量，分别计算单位面积的总生物量和各部分生物量。

2 结果与分析

2.1 空心菜生态浮岛对静态密闭水体的作用

空心菜不同生长期，由于其生长情况不同，对水体的净化作用也不同。

2.1.1 生态浮岛幼苗期

如图2所示，试验初期，生态浮岛对水体中氨氮、总氮、总磷的去除作用主要是由于填料的吸附作用。此时由于空心菜处于幼苗期，有机物需求较少，对水体中氨氮、总氮、总磷的去除效果不明显。

图2 幼苗期水体中总氮、总磷、氨氮浓度变化

2.1.2 生态浮岛成苗中期

随着植物的生长，所需营养物质增加，部分微生物以填料和植物根系作为载体，形成小的生态系统。如图3所示，生态浮岛成苗中期，随着空心菜的生长，水体中总氮和氨氮的含量下降明显。生物浮岛作用5 d后，水体中氨氮下降至0.69 mg·L-1，去除率为83.6%；总磷下降至8.86 mg·L-1，去除率为23.62%；总氮下降至5.79 mg·L-1，去除率为49.21%。

2.1.3 生态浮岛成苗后期

空心菜植株不断生长，营养吸收速度加快。如图4所示，生态浮岛成苗后期水体中总氮、总磷、氨氮含量快速下降。处理4 d时，水体中氨氮去除率达到99.3%；处理9 d时，水体中氨氮、总磷、总氮含量下降至0、1.39、4.75 mg·L-1，去除率分别达到100%、86.5%、84.4%。成苗期水中的

图3 成苗中期水体中总氮、总磷、氨氮浓度变化

图4 成苗后期水体中总氮、总磷、氨氮浓度变化

微生物可忽略不计，生态浮岛与空白相比，氨氮、总磷、总氮去除率分别提高67.4%、51.17%、66.72%。

2.2 空心菜生态浮岛对甲鱼家庭养殖户养殖水体的作用

如表1所示，在相同甲鱼饲养密度、相同饲养规程的情况下，增设空心菜生态浮岛的水体中氨氮、总磷、总氮、COD含量较对照组明显降低。

表1 甲鱼家庭养殖户养殖水体中污染物含量 单位：mg·L-1

2.3 空心菜生态浮岛对生态休闲养殖塘养殖水体的作用

4月7日，采集杭州市玉青生态种养殖有限公司生态休闲养殖塘水样。4月16日，在该地生态休闲养殖塘中放置空心菜生态浮岛，对照组养殖塘中不放置生态浮岛，于6月23日、7月7日分别采集各处理水样检测。如图5所示，6月23日，对照塘水体中氨氮、COD、总氮、总磷浓度分别为1.91、13.5、2.34、1.88 mg·L-1，投加空心菜生态浮岛后，水体中氨氮、COD、总氮、总磷浓度分别较对照塘下降56.3%、48.2%、53.0%、25.5%。7月7日，对照塘水体中氨氮、COD、总氮、总磷浓度分别为1.15、23.5、2.10、0.81 mg·L-1，投加空心菜生态浮岛的甲鱼塘水体中氨氮、COD、总氮、总磷浓度分别为0.91、16.5、1.66、0.80 mg·L-1。

图5 空心菜生态浮岛对水体中污染指标的影响

3 讨论

本试验中，在外塘甲鱼养殖水体中设置空心菜生态浮岛，可显著降低水体中氨氮、COD、总氮、总磷浓度，改善了水体质量。空心菜生态浮岛技术的应用不影响养殖，且管理维护成本低，以PVC管为框架的人工浮岛原材料易于购得，制作方便，成本相对低廉，可多年使用。空心菜生态浮岛不仅可降低水体中污染物的浓度，减少甲鱼和鱼病害发生率，减少换水率，减少甲鱼养殖水体污染物的排放量，保障本地区水产养殖产业的可持续发展，而且可重复使用，将养殖水体中过剩的营养物质有效利用，为养殖户增加经济效益，具有显著的生态和社会效益。