大薸及其附着物对网箱养殖水域氮磷去除效果的初步研究

王奇杰， 马旭洲

(上海海洋大学，农业部淡水水产种质资源重点实验室，上海市水产养殖工程技术研究中心，水产动物遗传育种中心上海市协同创新中心，上海 201306)

网箱养殖是世界水产养殖业向集约化发展的一种养殖模式，然而不合理的网箱养殖，也造成了养殖水体的严重污染[1]。在保护水环境的前提下，建立良好的生态养殖结构,实现网箱养殖业的可持续发展是必由之路。利用水生植物净化氮磷污水的生态工程技术因具有投资少、设施简单、不产生二次污染、耗能低、管理方便、去污效果好等优点，已经成为环境污染治理研究的热点[2-4]。漂浮植物因具有生长速度快、易收获、耐污染、处理系统设计简单等优点，近年来得到广泛的研究和应用[5-7]。

大薸(Pistiastratiotes)隶属于单子叶植物纲(Monocotyledoneae)、天南星科(Araceae)、大薸属(Pistia)，别名水荷莲、大萍、水芙蓉。大薸生活在热带或亚热带湖泊中，在静止的淡水中生长较快。通过定期收获大薸可将养殖水体过量的营养盐排出水体，在一定程度上缓解传统网箱养殖造成的污染问题[8-10]。大薸具有发达的根系，其个体之间的根系密集发达地交织在一起，对水中固体颗粒物起到吸附与拦截的作用。关于附着物或附着生物的研究多见于海水养殖[11-17]，在淡水养殖中附着物的研究多见于沉水植物[18-20]。张亚娟等[21]的研究表明，菹草附着物的生物量和净初级生产力随着水体中营养盐含量的增高逐步升高，这说明附着物对水体中的营养盐有去除作用。然而未见大薸附着物对水体营养盐吸收的研究报道。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验于2016年8月在湖北宜昌英武长江生态渔业有限公司三峡库区养殖基地(北纬30°46′，东经111°19′)进行。养殖的长吻鮠幼鱼和大薸都来自该基地。试验网箱规格为5.0 m×4.0 m×3.0 m，网目尺寸为3 cm×3 cm。

1.2 试验设计

以水面栽培大薸的养鱼网箱作为试验网箱，以盖遮阳布的传统网箱作为对照网箱，每组网箱均设4个平行，投放大薸时须使大薸根系悬浮于水中，防止根系因无法补充水分和养分而死亡。长吻鮠幼鱼经鱼筛筛分，挑选出规格均匀，体长(13.36±2.32)cm及体质量(144.37±30.1)g基本相同的长吻鮠幼鱼投入网箱，放养密度60尾/m2。每天早晚两次(5：00，17：00)投喂“锦峰”牌长吻鮠配合饲料(广东泰峰膨化饲料有限公司)，以投饲后10～15 min内吃完为准。试验共进行30 d，试验期间水温25 ℃～30 ℃，pH 6.0～7.5，溶氧(DO)>5.2 mg/L。生态网箱内的大薸每10 d用抄网收获1次[8-9]。

1.3 采样及分析方法

试验结束前24 h停止投喂，每个网箱均选取40尾鱼称重，并取样4尾进行分析；定期从试验网箱采收大薸与附着物，称重后取样分析；饲料和试验鱼的干物质采用105 ℃干燥恒重法测定；氮质量分数采用凯式定氮法测定；磷质量分数采用钼蓝比色法测定；大薸植株样品用硫酸-过氧化氢(H2SO4·H2O2)消煮法进行消煮后，氮质量分数采用凯式定氮法测定，磷质量分数采用钒钼黄比色法测定。大薸附着生物分离采用软毛刷带水刷洗植株的表面,刷洗液连同软毛刷冲洗液一并收集，将收集的样品定容备用；取一定体积的附着物备用液过孔径45 mm的滤膜，将滤膜上的固体风干备用。附着物风干后氮质量分数用半微量凯氏定氮法测定，磷质量分数用硫酸-高氯酸(H2SO4·HCLO4)酸溶法酸溶后用钼蓝比色法测定。

1.4 计算方法

增重率、特定生长率等计算公式如下：

WGR=100%×(Wt-W0)/W0

(1)

式中:WGR—增重率，%；Wt—鱼体或植物的终末平均质量，kg；W0—鱼体或植物初始平均质量，kg。

SGR=100%×(LnWt-LnW0)/t

(2)

式中:SGR—特定生长率，%；Wt—鱼体或植物的终末平均质量，kg；W0—鱼体或植物初始平均质量，kg；t—试验周期，d。

INP=IA+IB+IC

(3)

式中:INP—氮、磷输入总质量，g；IA—饲料的氮、磷质量，g；IB—放养长吻鮠的氮、磷质量，g；IC—放养植物的氮、磷质量，g。

WNP=WA+WB+Wc

(4)

式中:WNP—氮、磷回收总质量，g；WA—收获长吻鮠的氮、磷质量，g；WB—收获植物的氮、磷质量，g；Wc—收获附着物的氮、磷质量，g。

UNP=100%×(WA-IB)/IA

(5)

式中:UNP—氮、磷利用率，%；WA—收获长吻鮠的氮、磷质量，g；IB—放养长吻鮠的氮、磷质量，g；IA—饲料的氮、磷质量，g。

RNP=100%×WNP/INP

(6)

式中:RNP—氮、磷回收率，%；WNP—氮、磷回收总质量，g；INP—氮、磷输入总质量，g。

1.5 数据处理

2 结果与分析

2.1 两组网箱内长吻鮠的生长

试验网箱与传统网箱内长吻鮠的初始体质量分别为(146.59±18.31)g/尾和(142.58±17.68)g/尾，收获时为(206.88±21.85)g/尾和(203.15±22.15)g/尾，无显著差异(P>0.05)(表1)。试验网箱与传统网箱长吻鮠的特定生长率分别为(1.15±0.27)%和(1.18±0.41)%，两组网箱间无显著差异(P>0.05)(表1)。这说明网箱表层种植大薸对长吻鮠的生长没有显著影响。

表1 饲料使用量、植物、鱼的放养和收获情况

注:同列中标有不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)，标有相同小写字母表示组间差异不显著(P>0.05)；下同

2.2 大薸及附着物的放养和收获

试验网箱和对照网箱饲料投喂分别为(90.36±0.50)kg和(90.28±0.57)kg，两组网箱间无显著性差异(P>0.05)(表1)。大薸初始放养(25.68±0.09)kg，30 d内共打捞3次，收获总质量(111.28±3.55) kg，净增85.6 kg(表1)。附着物生物量30 d共收获(3.86±0.05) kg(图1)，说明大薸可以在网箱中很好地生长，并能有效吸附养殖水体中的附着物。

图1 附着物的氮、磷量和生物量

2.3 两组网箱氮、磷的输入和回收情况

表2、表3列出了试验网箱和对照网箱的养殖系统氮、磷投入和回收情况。在投入项中，饲料、放养长吻鮠的氮、磷含量，两组网箱间均无显著差异(P>0.05)；在回收项中，收获长吻鮠的氮、磷量，两组网箱间无显著差异(P>0.05)。两组网箱的氮回收率分别为(41.27±1.28)%和(37.15±1.26)%，两组间差异显著(P<0.05)；磷回收率分别为(31.26±1.27)%和(27.87±1.13)%，两组网箱间差异显著(P<0.05)。试验网箱和传统网箱的氮利用率分别为(26.32±2.32)%和(23.15±1.75)%，两组间差异显著(P<0.05)；磷利用率分别为(17.21±0.51)%和(14.63±0.43)%，两组间差异显著(P<0.05)。大薸共去除氮201.26 g，去除磷71.53 g，大薸附着物共去除氮5.91 g，去除磷3.01 g，说明大薸及其附着物可有效吸收水体的氮、磷等营养物质，显著提高网箱养殖中氮、磷的回收率和利用率。种植漂浮植物大薸可以缓解网箱养殖对水体造成的污染问题。

表2 不同组网箱氮的投入和回收情况

表3 不同组网箱磷的投入和回收情况

3 讨论

3.1 大薸附着物的组成

本试验初步研究了大薸根系间的附着物，有些附着物可以作为鱼类的饵料，有些附着物大量生长堵塞网眼，不利于网箱内鱼类生长[22]。大薸生长在水中，其根系会吸附鱼体排泄物及水体中其他污染物，导致大量丝状藻类着生[23]。本试验中未观察到根系上有丝状藻类，这可能是由于季节的原因。8、9月份，试验所在的水库水位不断上涨，导致水体较为浑浊，大薸表面的丝状藻类已观察不到[24]，所以，本试验中的附着物主要由水体中的固体颗粒组成。

3.2 大薸与附着物的比例关系

娄敏等[25]研究表明，在同等条件下大薸去除水体中氮、磷的能力和抑制藻类的作用强于凤眼莲和紫萍。大薸根系发达，通过分蘖生殖能快速繁殖，生物量增长较快[26]，通过及时打捞大薸及其附着物，可以有效地去除氮、磷。附着物第一次收获时，大薸中的附着物占比2.37%，第二次收获时占比3.97%，第三次收获时占比7.02%，附着物所占比例随着时间的推移在不断增加，原因可能是试验期间水体较为浑浊，且随着鱼类生长，残饵和粪便不断增多，导致大薸吸附的固体颗粒逐渐增多，附着物占比也不断增加。大薸自身生长吸收水体中的氮、磷，根系及叶背面可以吸附水中的固体颗粒，可以降低网箱中的水体浊度。大薸根系间附着物的质量与外界环境及自身根系长度等的关系，以及大薸根系不同季节附着物的主要组成成分，还有待进一步试验研究。

3.3 大薸与网箱养殖的结合性

大薸可以与网箱养殖长吻鮠很好地结合起来，网箱表层种植的大薸美化了环境，使养殖基地与周围环境融为一体，成为新的景观亮点。由于长吻鮠喜暗、避光，大薸在网箱表面可以起到遮光的作用。相对盖遮阳布的传统网箱，更方便日常管理中的喂食、消毒等操作，同时也便于观察长吻鮠的活动。大薸的营养成分比甘薯藤要好，定期打捞上来的大薸，既可以作为猪和草鱼的青饲料，也可以发酵成为绿肥，增加农作物产量。

4 结论

大薸在水流相对比较平缓的水面上生长比较迅速，通过分蘖生殖和自身生长，生物量增长较快。通过叶背面和根系吸附水体中固体颗粒，形成附着物，其在大薸中的占比达2.37%～7.02%。附着物的形成速度与水体浑浊度等因素相关。大薸及其附着物显著提高了网箱养殖中氮、磷的回收率和利用率且种植大薸对网箱内长吻鮠的生长不会产生显著影响。

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