吉富罗非鱼养殖池塘水质调控集成技术研究

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　　 摘要：以吉富罗非鱼养殖池塘为对象，集成上、中、下层水质调控技术，研究其对池塘水质氮、磷净化效果。通过设置对照组（Y1）、5%蕹菜+5%填料+泼藻组（Y2）、5%蕹菜+5%填料+不泼藻组（Y3）、10%蕹菜+5%填料+泼藻组（Y4）、10%蕹菜+5%填料+不泼藻组（Y5）、5%蕹菜+10%填料+泼藻组（Y6）、5%蕹菜+10%填料+ 不泼藻组（Y7），测定高锰酸盐指数（CODMn）、叶绿素a、总氮（TN）、NH3-N、NO-2-N、NO-3-N、总磷（TP）、PO3-4-P等水质指标，并进行环境、效益评估。水质处理效果最优为NO-3-N、NO-2-N，CODMn、NH3-N、PO3-4-P处理效果也较好，后期（8—9月）TP明显升高，Y4、Y5水质净化效果好。Y1、Y5经济效益较好。集成上、中、下层水质调控技术可显著增强水质氮、磷去除效果，Y5适合推广。
　　 关键词：吉富罗非鱼;养殖;底泥;池塘水质调控;原位修复;集成
　　 中图分类号： X52 文献标志码： A
　　 文章编号：1002-1302（2020）07-0193-05
　　 从水体上层观察，蕹菜-水芹轮作模式前期（蕹菜种植阶段）能显著降低青鱼和经济鱼养殖水体中TOC、叶绿素a、NH+4-N、NO-2-N、NO-3-N含量，轮作后期（水芹种植阶段）能显著降低水体中TOC、NO-3-N、TP含量，轮作前、后期均能降低不同养殖品种底质中TOC、TN、TP含量[1]。在轮作模式中的植物品种选择上考虑中草药，如鱼腥草（Houttuynia cordata Thunb）、虎杖（Polygonum cuspidatum）、薄荷（Mentha haplocalyx Briq.）等[2]，还能起到增强吉富罗非鱼免疫能力的功效[3]。从水体中层观察，添加藻类能改善养殖水中浮游动物、植物群落结构[4-5]。从水体中下层观察，组合填料在一定程度上可有效改善水质，促进罗非鱼生长，降低水体细菌数量，影响水体微生物群落功能多样性[6]，底部可以投放固定化微生物的培养基、EM菌和能降解有机质的酶类物质。
　　针对养殖尾水修复，一般可通过物理、化学和生物3种途径进行处理，生物滤池对总磷（TP）去除效果不好，往往配合人工湿地（如表面流）增强对氮、磷的消除效果。从理论和实践角度观察，生物修复能较好地解决养殖池塘生态环境污染问题，混养模式有利于水质氮、磷净化与修复，如鲈鱼、对虾和台湾红罗非鱼三元混养可有效降低残饵对底质的有机积累，改善水体环境;蚌鱼混养对主养区养殖尾水具有较好的净化效能。种养循环渔业模式（如水鱼菜系统、闭合循环水系统）也能较好地对水质进行净化，有学者通过贝、藻分养系统改善了对虾养殖系统环境;种植大型藻类（江蓠）等水生植物、放养牡蛎等贝类及鲻鱼、大黄鱼、黑鲷等，有利于构建和改善种群结构，抑制赤潮发生（体现为降低氮、磷浓度）。笔者所在课题组在池塘中按浮床植物、人工基质固定化微生物和沉水植物构建多级生物修复系统，水质氮、磷去除率达32.5%～68.1%[7]。对于绝大多数池塘来说，原位修复较异位修复更直接、操作更简单、投入更少，养殖户可独立使用各项技术。但如何将水体上、中、下层水质调控技术有机结合，对养殖池塘水质进行纵向生态调控，协同强化氮、磷去除效果，此类相关集成示范研究较少。本研究集成上、中、下层水质调控技术，以吉富罗非鱼养殖池塘为对象，研究该技术对池塘水质氮、磷净化效果，并进行环境、效益评估。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验设计
　　试验于2018年6—10月在淡水渔业研究中心宜兴屺亭基地进行，依课题组前期研究[1-2]，蕹菜种植占水面面积比例为5%和10%;生物弹性填料材质为全塑性夹片和维纶醛化丝，比表面积为800 m2/m3，购自江苏大度塑材有限公司，按2 025根/hm2 比例，每隔1 m放置1根填料，下配重物（不锈钢螺母），用尼龙绳按间距1 m固定在池塘两边;藻类泼洒浓度为10 mL/m3，泼洒频率为每隔0.5月泼洒1次。吉富罗非鱼养殖池塘选择“蕹菜+弹性填料+ 泼洒藻类”生态调控集成技术，具体做法是在浮床框架上悬挂填料并置于池塘中央（填料可改善植物生长不佳时对不同营养盐种类的吸收，节省空间和成本，可成为鱼类追逐藏身之处，相比置于池塘边减少可寄生虫病害的发生，且对渔业生產如拉网影响较小），并定期泼洒藻类，在集成体两端配置增氧系统，定期开关，实现池塘水质垂直调控。选择吉富罗非鱼养殖池塘21口[对照组（Y0）、5%蕹菜+5%填料+泼藻（Y1）、5%蕹菜+5%填料+不泼藻（Y2）、10%蕹菜+5%填料+泼藻（Y3）、10%蕹菜+5%填料+不泼藻（Y4）、5%蕹菜+10%填料+泼藻（Y5）、5%蕹菜+10%填料+不泼藻（Y6）试验塘各3口，每口0.133 hm2，水深1.5 m]。5月初放养吉富罗非鱼（Oreochromis niloticus）鱼苗30 000尾/hm2，搭配鳙鱼（Aristichthys nobilis）225尾/hm2（200～300 g/尾）、鲢鱼（Hypophthalmichthys molitrix）300尾/hm2（100～200 g/尾）。饲料投喂占鱼体质量3%～5%，每天投喂3次（无锡通威生物科技有限公司），以30 d 吃完为标准，后期投喂量根据鱼大小做适量调整，试验塘与对照塘养殖期间管理和病害防治一致。
　　浮床种植试验：选用PVC管材料（Φ=50 mm）制作浮床，规格为2 m×2 m。浮床两面分别用网孔为30 mm（便于苗扦插）的网片包裹。试验开始前，将预先培育好的蕹菜苗（Ipomoea aquatica），按株行距20 cm×30 cm进行扦插，并将浮床集中固定在池塘中排列整齐，每3个浮床用尼龙绳连接成组。 　　1.2 试验方法
　　采样时间固定为每月18日上午约10：00。通过采集对照和试验塘水样500 mL（五点法），按《水和废水监测分析方法》测量CODMn（高锰酸钾-草酸钠滴定法）、叶绿素a（丙酮提取法和分光光度计法）、TN（碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度计法）、NH3-N（纳氏试剂光度法）、NO-3-N（酚二磺酸光度法）、NO-2-N[N-（1-萘基）-乙二胺光度法]、TP（硝酸-硫酸消解法）、PO3-4-P（钼酸铵法）等水质指标。
　　1.3 统计学分析
　　数据结果采用“均值±标准差”，用SPSS 11.0软件进行A-NOVA分析（LSD法检验），P<0.05表示差异显著，并分别用不同小写字母表示。
　　2 结果与分析
　　2.1 水质净化效果
　　由表1可知，6月试验组叶绿素a、NO-3-N、NO-2-N、PO3-4-P（除Y5组）显著降低，Y3、Y5组CODMn显著降低，Y3组TN显著降低，Y1、Y2、Y3组NH3-N显著降低但Y6组显著升高，Y1组TP显著降低但Y2、Y4组显著升高。7月试验组CODMn、叶绿素a、TN、NH3-N、NO-3-N、NO-2-N、PO3-4-P（除Y6组）显著降低，Y1、Y4、Y5组TP显著低于Y0组，但Y2、Y3、Y6组TP显著高于Y0组。8月试验组叶绿素a（除Y2、Y6组）、NO-3-N、NO-2-N显著降低，Y4、Y5组[HJ1.6mm]CODMn、NH3-N、TP显著降低，Y3、Y4组PO3-4-P显著降低。9月试验组NO-3-N、NO-2-N（除Y2、Y3组）显著降低，Y4、Y5组叶绿素a显著降低，Y1、Y2组TN显著高于Y0组，Y2、Y3、Y5、 Y6组NH3-N显著降低， Y2、 Y3、Y6组与Y4、Y5 组 TP 分别显著升高和降低， Y2组PO3-4-P显著升高且Y4、Y5组PO3-4-P显著降低。10月试验组NH3-N显著降低，Y4、Y5、Y6组CODMn、叶绿素a、TN、TP显著降低且Y1组叶绿素a显著升高，Y3组TN显著降低，Y3、Y5、Y6组NO-3-N显著降低，Y1、Y3、Y4、Y5、Y6组NO-2-N和PO3-4-P（除Y6组）显著降低。
　　 集成整體效果观察，水质处理效果最好为NO-3-N、NO-2-N，对CODMn、NH3-N、PO3-4-P处理效果较好，后期（8—9月）TP明显升高，Y1、Y2、Y3、Y6组的水质净化效果低于Y4、Y5（表1、表2）。
　　2.2 轮作模式效益评估研究
　　对照组塘出鱼22 500 kg/hm2，按照今年价格10.6元/kg计算收益31 800元，饲料成本24 200元，水电费用1 600元，人工成本2 260元，收益约11 550元/hm2。对养殖情况进行统计发现，平均效益增长9.5%，其中Y1（5%蕹菜+5%填料+泼藻）和Y5（5%蕹菜+10%填料+泼藻）组合经济效益较好（表3）。综合环境效益和经济效益，认为Y5组（5%蕹菜+10%填料+泼藻）可作为推广养殖模式。
　　3 讨论与结论
　　在淡水池塘养殖过程中，饲料仅30%左右的氮被水生动物同化利用，大多数氮残留在养殖水体和沉积物中。这些有机氮首先在异养微生物的作用下形成NH3-N，高浓度的NH3-N会影响水生动物生长，降低其免疫能力。微生物通过“硝化-反硝化”作用，可将NH3-N转化成N2释放到大气中，降低水体NH3-N浓度。植物可以吸收水体和沉积物中的营养盐，分泌他感物质等直接抑制藻类生长繁殖，还可为摄食藻的大型浮游动物提供庇护以控制藻类生长繁殖。浮床根系能形成生物膜通过生物絮凝作用将水体悬浮物沉降至池塘底部[8];水上植物能使根系泌氧速率增强[9]，根系形成的微氧环境有利于还原型和氧化型有机氮间的相互转换。水体中的氮主要通过根际微生物的硝化-反硝化反应进行去除[10]。孙成渤等建立了由芦苇湿地、沉水植被群落、人工基质固定化微生物膜、软体底栖动物和滤食性鱼类组成的自净型多级生物修复系统，对N、P、浮游生物、COD、营养盐等去除效果明显[11];金柏等采用膨胀珍珠岩为滤料，结合组合式生物填料，可使工厂化养鱼池的水质指标达到渔业用水水质标准[12];吴振斌等研究表明，人工湿地系统运行9个月后，能有效处理养殖用水中的污染物，如TSS（总悬浮固体物）、CODCr、BOD5、TN、TP等[13]。
　　前期研究表明，8%蕹菜、5%鱼腥草适合进行推广[3，14-15]，但不同面积比例水上作物对水质指标的影响不同[3]。笔者所在课题组2016年采用5%比例进行蕹菜- 水芹轮作，发现轮作模式前、后期能显著降低青鱼和经济鱼养殖水体中TOC、NO-3-N含量[1]，2017年采用10%种植面积进行“蕹菜-水芹”轮作，对CODMn、叶绿素a、TN、NO-3-N、TP去除效果较好，在降低TN、NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N等指标上较鱼腥草有优势，且对降低TP具有较好效果。结合2年跟踪监测结果观察，蕹菜-水芹轮作10%种植面积比5%在水/底质TN（苏州未来水产养殖场，四大家鱼）和NO-3-N（无锡甘露青鱼养殖场，青鱼）上具有更好的效果。本研究中泼藻有利于TN、NO-3-N显著降低，配合浮床[1-2，14-15]和弹性填料[6]对CODMn、NH3-N、PO3-4-P、NO-2-N处理效果较好，后期总磷偏高，与课题组前期的研究结果一致[1，16-20]。从集成的角度观察，除配置增氧系统外，还可以考虑分子氧[21]。
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