浮床植物氯化型水产养殖试验
利用水生植物修复受损水生生态系统是20世纪90年代新兴起来的研究内容，戴全裕等利用水培经济植物处理含重金属废水、酿酒废水取得成功；由文辉等利用水生经济植物净化城市受污水体试验取得初步成功；介子林等进行了水培蔬菜对池塘水质净化试验取得初步成功；操家顺等利用水蕹菜在苏州河进行了水质改善试验取得成功；曹豫等在重庆的水产养殖水域种植空心菜等蔬菜取得成功。但在我国北方盐碱地地区，利用浮床植物对水产养殖池塘进行环境修复试验还未见报道。为此，我们开展了适应北方氯化型盐碱地浮床植物的筛选，浮床植物对改善水质作用的研究，水环境因子包括盐度、硬度、氨氮对浮床植物蕹菜生长及净水效率的影响研究，并在实际水产养殖池塘中进行了验证。
一、适应北方氯化型盐碱地浮床植物的筛选
在鱼池水面上，利用浮床种植植物，属于无土栽培中水培技术范畴，但是浮床植物的种植又有别于农业的水培技术。表现为农业水培技术是利用人工配制适合特定植物的培养液，通过成分相对稳定的营养液不断供给营养来促进植物的生长，同时通过人工控制光照、湿度、溶氧、温度等条件，使植物所处环境适宜植物的生长，因此，绝大多数的植物都适宜水培。而在鱼池上供给浮床植物的营养，主要来自饲料残饵、养殖动物粪便和底泥营养的释放，其营养组成不是针对某种植物专门配制的，再加上室外养殖池塘的光照、气温、溶氧、湿度等基本都是自然条件控制，由此可以推测，部分植物应不适宜在鱼池水面上生长。盲目地采用植物种植在养殖池塘水面上，会使得一些植物死亡，死亡的植物会对养殖池水造成新的污染，因此，浮床植物的筛选是植物有效净化养殖水质的基础。筛选的方法，可以在室内养殖水水箱内进行初选，以生物量能正常增加的植物为备选品种，最终应在小水体养殖池塘内进行筛选，蔬菜以能达到商品规格的为适宜品种，其它植物以能正常生长的为适宜品种。我们共对16种植物进行了养殖池塘水质适应性筛选，包括：蕹菜、生菜3种（包括玻璃生菜、紫叶生菜、油麦生菜）、甜菜2种（红梗、黄梗）、红凤菜、白凤菜、芝麻菜、菠菜、梭鱼草、水芹、薄荷、韭菜、美人蕉、苦苣。筛选出适宜天津氯化型盐碱地养殖池塘水质的浮床植物6种，即蕹菜、红凤菜、白凤菜、水芹、薄荷和美人蕉。由于采用的浮床是竹框架，尼龙绳连接托株管结构，因此，这些筛选出的植物具备适宜该浮床结构的特征，即，具有较长的茎，幼苗时叶片较小或叶片坚硬向上。茎短的植物如生菜、菠菜、甜菜等，由该浮床条件下，造成茎顶部经常浸泡在水里，而易使植物死亡。叶片大的植物，由于在池塘上种植缓苗期间，叶片长期暴露在阳光中，叶片温度过高，水分散发面积较大而易造成死亡。采用使植物叶不浸泡在水里的浮床，和在植物移植到池塘后缓苗期间植物上方加盖遮阳网的方式，可能筛选出更多的植物适宜养殖池塘水面种植。
二、浮床植物对改善水质作用的研究结果
室内试验采用水槽内盛水产养殖池塘水，部分试验化学指标进行加富，水槽内设浮床，试验中对试验水不作任何添加处理。1.蕹菜生长对氮、磷吸收率的影响研究结果蕹菜对氮磷具有较高的吸收率，随着水体内氮、磷含量的增加，蕹菜对氮、磷的吸收量越来越大，吸收率有逐渐变小的趋势。2.红凤菜、白凤菜生长对氮、磷吸收率的影响研究结果红凤菜和白凤菜的生长对水体中总氮的影响不大，但对氨氮具有较好的吸收率，其中白凤菜较红凤菜吸收率高；两种植物减少水体内亚硝酸态氮的效果明显。红凤菜和白凤菜生长对水体中总磷有较好的吸收率，对磷酸盐吸收明显，且红凤菜的吸收率高于白凤菜。3.蕹菜生长对浮游植物的影响研究结果蕹菜浮床的加入能抑制蓝藻的繁生，促进其它藻类生长，增加浮游植物的多样性；蕹菜根部及周丛生物的分泌物会促使小型浮游藻类形成絮团，快速沉降。4.蕹菜生长对浮游动物的影响研究结果蕹菜浮床的加入能促进浮游动物的生长繁殖。
三、水化学因子对浮床植物生长及净水效率的研究结果
天津位于渤海之滨，大部分土地为盐碱地，在盐碱地上开挖的池塘，水质具有盐度高、硬度高等特征，同时随着水产养殖的进行，水体中氮含量将持续上升。为了揭示盐碱地水产养殖池塘这些水质特征对浮床植物生长及净水效率的影响，进行了不同盐度、硬度、氨氮梯度对蕹菜生长及对氮、磷吸收效率影响的试验，得出以下研究结果。1.在盐度0至5的实验区间内，蕹菜均能正常生长，盐度为5的水体，蕹菜生长最好；其它筛选出的品种在盐度4的水体内生长良好；盐度为0的水体，蕹菜对氮、磷的利用效率最大。2.在硬度0°至28°的实验区间内，蕹菜的生长与营养液的硬度梯度水平呈正相关关系，即随着硬度的增加植株的生长越好，硬度为0°的极软水不适宜蕹菜的生长，营养液的硬度超过软水程度后，有抑制蕹菜对氮、磷吸收的倾向。3.在氨氮0mg/L至50mg/L的实验区间内，氨氮浓度由0.5mg/L增至10mg/L时，蕹菜株高增长速率呈现上升趋势，50mg/L时，蕹菜生长开始受到抑制，氨氮浓度在1mg/L～5mg/L范围内时适宜蕹菜的生长，氨氮浓度为1.0mg/L时，植物总体生长状况最优。氨氮越高，蕹菜对磷酸盐的吸收量越大、吸收氨氮的速率越大。
四、研究结果在生产实践中的验证
1.适宜浮床植物生长氮磷营养盐浓度的验证从室内试验得出，天津水产养殖的水质状况（盐度、硬度）均适宜蕹菜等6种植物的生长，蕹菜对氨氮有广适性，但实验得出当氨氮浓度为1mg/L～5mg/L时，蕹菜生长较好，由于室内实验的局限性，蕹菜的氮营养源只有氨氮组成，而养殖池塘中植物能直接吸收的氮有氨氮和硝酸态氮，因此，实际生产中当氨氮和硝酸态氮总和达到1mg/L以上时，适宜蕹菜的持续良好生长。植物直接能吸收的磷为磷酸盐，根据植物以与组织成分相似的比例获取营养的规律，蕹菜全株氮磷比为10∶1，当水体中氨氮和硝酸态氮总量为1mg/L时，推断水中磷酸盐磷含量应为0.1mg/L时，蕹菜生长最好。为此，我们对这一推断在养殖池塘等水域进行了试验论证，试验情况见表1。从表1中可看出，当水体中氨氮和硝酸态氮总和达到1mg/L或以上，且磷酸盐达到0.1mg/L以上时，蕹菜生长良好，同时可看出当氮磷达到上述浓度后，优先吸收的氮磷比例已不需要与蕹菜组织氮磷比要求（10∶1）相近；蕹菜生长好坏，只与水质中优先吸收氮磷的含量有关，而与总氮、总磷关系不大。蕹菜喜肥，凤菜和水芹等稍次之，因此营养条件达到蕹菜正常生长的水域也适宜凤菜和水芹等的生长。2.浮床植物净化养殖水质的验证以主养罗非鱼套养南美白对虾和中华绒螯蟹蟹苗培育模式为例，试验设两组池塘，分别为设置植物池塘和对比池塘，对比池塘同试验池塘相邻，且养殖模式相同、水源水相同，进水量相同，试验验证结果如下：主养罗非鱼套养南美白对虾放养模式：罗非鱼放养量1000尾/亩，放养规格125g/尾；鲢80尾/亩，100g/尾；鳙15尾/亩，100g/尾；南美白对虾5000尾/亩，1cm/尾。
养殖池塘水质检测结果见表2。中华绒螯蟹蟹苗培育放养模式：放养量80000只/亩，放养规格0.00625g/只。罗非鱼养殖池塘在6月10日种植蕹菜，由于前期蕹菜有缓苗期，再加上前期菜苗小，对氨氮的吸收能力还不很强，但20天以后，对照池的氨氮由初时比种菜池塘低，反超种菜池塘，说明蕹菜对氨氮的吸收作用已较明显，但氨氮仍然在缓慢升高，至检测结束时增长了0.603mg/L，29.44％，说明蕹菜种植数量所能吸收的氨氮还不能全部抵消残饵、粪便所引入的氨氮，也说明蕹菜的覆盖面还可以增加。总氮的总体变化除7月下旬较对比池塘量少外，整体来说与对比池相差不大，这是由于植物优先吸收氨氮的缘故。种菜池塘磷酸盐的含量一直低于对比池，但总体上仍在较快的上升，至检测结束时增长了0.403mg/L，168.62％，说明蕹菜的种植面积还可以加大，同时也说明蕹菜对磷酸盐的吸收量不如对氨氮的吸收多，总磷的变化趋势种菜池塘略少于对比池，变化程度没有磷酸盐明显，这是由于植物优先吸收磷酸盐的缘故。种菜池塘的COD，在菜种植到水面上后就稳定下降，这是由于蕹菜根系及浮床底层护网网片进入水面后，首先使有机质在根部和网片上附着，加快了有机质的沉降；其次为细菌提供了繁生场所，大量的细菌参与到池塘的物质循环中，加快了池塘内部的物质和能量的流动，有机质的减少和细菌分解硝化作用的加强，使池塘的COD稳定下降，养殖中后期，由于残饵及粪便积累增加，使得COD再缓慢上升。中华绒螯蟹蟹苗培育养殖池塘由于前期水质较清瘦，因此，蕹菜生长不良，对氮磷的吸收作用与对比池相比不明显，直到9月中旬，氨氮达到1.0mg/L以上，溶解态总磷达到0.1mg/L以上时，蕹菜才恢复正常生长，对氮磷的吸收效果才显现，到检测末期（9月29日），2号池中总氮含量（2.11mg/L）仅为1号对照池（4.19mg/L）的一半，总磷含量（0.133mg/L）也相比于1号池（0.519mg/L）大幅下降。2号池塘试验初期氨氮浓度为0.391mg/L，甚至略高于1号的0.301mg/L。到试验结束时，则呈现相反状况，2号0.856mg/L明显低于1号中的1.295mg/L，与对照池相比有较明显的优势。到试验结束时，试验池溶解态总磷已下降至0.05mg/L以下，造成蕹菜生长不良，因此该模式蕹菜种植覆盖度应调整在6％以下或改种植凤菜。
浮游植物检测情况见表3、表4：养殖末期，1号池浮游植物总数量为440.6×105cells/L，2号池塘为100.1×105cells/L，种植蕹菜的池塘浮游植物数量较对比池塘少77.28％。1号池塘蓝藻种类为7种，数量为400.1×105cells/L，占总藻量的90.81％，2号池塘为4种，71.1×105cells/L，占总藻量的71.03％，蓝藻数量比对照池少82.23％；1号池绿藻种类8种，占总藻量8.17％，2号池绿藻种类11种，占总藻量的25.47％；1号池共有21种藻类，分布在蓝藻门、绿藻门、硅藻门和裸藻门；2号池共有22种藻类，除含有1号池藻类所在门外，还增加了隐藻门和甲藻门。由以上数据分析可知，6％蕹菜浮床的加入，能使养殖池塘浮游植物数量减少，但多样性增加，其中，蓝藻门种类、数量在总藻类的百分比均减少，绿藻门种类和在总藻量的百分比均增加。蕹菜浮床的加入能抑制藻类总量的增长，抑制蓝藻数量的增加，而能促进绿藻的生长，并促进池塘藻类的多样化。在其它采用植物浮床净化养殖水质技术的基地，用快速检测试剂盒检测水质，种植蕹菜的池塘亚硝酸态氮几乎检测不到，而未种植植物的池塘亚硝酸态氮达到0.1mg/L以上。一些种菜和未种菜相邻的两个池塘，可明显发现种菜的池塘水质肥、活、爽、嫩，未种菜池塘水质水色黯淡，呈现老水的状态。从室内外试验得出，池塘设置水生植物浮床能有效控制水体中氮、磷的含量，特别是氨氮、亚硝酸态氮、磷酸盐含量及化学耗氧量，能增加浮游植物生物多样性，抑制蓝藻的繁生，明显改善水质。
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