榄仁叶对鱼菜共生型循环水养殖系统中水质及鱼生长情况的影响

张文良，杨迎春，朱子慧，毛宇光，卞鹏飞

（安徽农业大学，安徽 合肥 230000）

鱼菜共生系统作为一种新型的循环养殖系统，通过采取了一种以协同共生为目的的生态设计方式，巧妙地融合了水产养殖与无土栽培这两种原本完全不同的农业工程技术[1～2].在国内传统的养殖系统中，投入的饲料以及鱼产生的粪便都含有丰富的含氮有机物，微生物会将这些含氮有机物分解，使水体中的氨氮增加，氨氮则会污染水质毒害鱼类.而通过将水产养殖的水输送到无土栽培系统，由硝化菌将氨氮氧化成亚硝酸盐并进一步氧化成硝酸盐[3]，而植物能直接吸收硝酸盐作为营养物质.鱼菜共生是一种有效解决农业生态危机的方法，在西方国家已经得到大力的普及和推广[4～7].

榄仁树又名大叶榄仁树（学名Terminalia），君子科诃子属植物，别称榄仁、山枇杷树、榄仁树.原产地海南岛、台湾、等热带亚洲地区为半落叶性乔木，通常高10-25米，老树根部形成板根；叶大,倒卵形,全缘,雌雄同株,花为腋生穗状花序,雄花居顶,雌花在下,核果扁柜圆形，两面均具有龙骨状突起，模样有如橄榄子一般，“榄仁树”之名由此而来[8～10].因为其较强的耐盐能力，抗旱能力和抗风能力，通常榄仁叶也被用于作为行道树种植于滨海地区[11].榄仁叶中含有叶黄素，堇菜黄素，玉米黄质等色素还含有单宁酸，叶酸等酸性物质[12].因其含有大量酸性物质民间常利用来调节水族箱的水质或模拟自然状态下的水质条件.本实验主要目的是为了探究榄仁叶对水质的具体影响及验证其是否具有一定程度的降酸作用以及对鱼类的存活率有何影响.

1 材料与方法

1.1 试验装置

试验装置如图1所示，为一0.1L的白色泡沫箱(64cm×45cm×35cm),每个泡沫箱上搁置一更小的泡沫箱(26.5cm×20cm×10cm)用于放置菜苗,菜苗根裹海绵置于箱中同时箱内填满陶粒（呈中性对实验无影响）用于固定菜苗，箱内设有虹吸管，每小箱中分别培植6株生菜.

图1 试验装置图

1.2 试验材料

实验用鱼为鲫鱼苗，选自同一批鱼苗，体重体长大致相同,生长状况良好，实验用鱼由安徽农业大学动科院提供.实验所用蔬菜为红叶生菜，选择初重初高大致一致生长状况大致相同的样品作为实验用蔬菜，蔬菜由安徽农业大学种植园提供.实验用榄仁叶为自然风干，采购自广东湛江.

1.3 实验方法

1.3.1 实验预处理

正式实验前，实验用的水要事先经过消毒除氯处理在太阳下暴晒18至24小时即可，每个泡沫箱装0.1升水，蔬菜和鱼在实验室内先暂养一周使其先适应周围的环境，同时记录体重体长等初始生长情况.榄仁叶先用清水洗去表面浮灰，待自然风干后按1g 2g 4g 6g的质量分别置于尼龙网袋中.

1.3.2 正式实验

整个系统采用循环水养殖的方式运作，采用间歇方式运行，每天运行5次，每次循环时长4小时，之间间隔1小时，使用水泵进行循环.每天定时补水，除日常蒸发和取样导致的流失外，其他时间不再补水.共设4个处理组（A1～A4）和1个对照组CK.A1～A4分别放入1g,2g,4g,6g的榄仁叶碎叶，榄仁叶均置于尼龙网兜中防止其漂浮，以（CK1）作为对照组不做任何处理.每组设10条鲫鱼苗每天饱食投喂1次.整个实验持续3周.

1.4 样品收集和水质指标测定

通过吸管选取水箱中部的水体,经滤膜过滤后立即进行测定，主要测定的参数包括氨氮、pH值以及鱼苗的生长情况.pH值每两天测定一次，氨氮每隔两天测一次.氨氮采用纳氏试剂分光光度法测定,pH值由pH计测定.

1.5 数据处理

试验数据的统计分析采用Excel软件进行，分析氨氮、pH值含量变化.

2 试验结果

图2 pH值随时间的变化

图3 氨氮含量随时间的变化

图4 鲫鱼苗的存活率

2.1 pH值的变化情况

从图2中可以看出初始pH值差异很小除对照组外总体趋势为“下降-上升-下降-平稳”，在前5天内，加入榄仁叶的实验组pH值均呈下降趋势，其中A4组下降幅度最大，A4组大约在第5天达到最低pH值（6.67），之后pH值开始回升，A1至A3组继续呈下降趋势直至第7天开始出现回升趋势，大约在第11～13天，A1～A4达到峰值，之后又呈现出小幅度下降趋势，大约在15～17天达到最小值，其中A3组pH值下降至最低值（7.16），第17天之后各组pH值呈现趋于稳定的状态.

2.2 氨氮的变化情况

从图3中可以看出氨氮浓度总体上的趋势为“上升-下降-平稳”，在前4～7天有微弱上升趋势，其中A1上升至最大值（1.6mg/L）后整体开始快速下降直至第16天趋于稳定，对照组从7天开始下降直至第19天下降至最低值（0.6mg/L）后趋于稳定，其余三组皆从第7天开始先上升再下降约第16天后趋于稳定.

2.3 鲫鱼苗的存活率

从图4中可以看出在第21天A3组的存活率最高为100%，而A1组的存活的鱼苗为6条存活率为60%，对照组仅存活4条鲫鱼苗存活率为40%.

3 分析与讨论

3.1 榄仁叶对pH值的影响

由于榄仁叶中含有丰富的单宁酸，叶酸且这两种酸都能溶于水尤其呈碱性水[13～14]，这使得实验初期，pH值有所下降且下降幅度与榄仁叶用量成正比.同时，由于初期系统中硝化环境尚未完全建立，所以鱼苗粪便增多以及未被食用的饲料，这两种含氮有机物在微生物的作用下以及鱼自身的代谢作用下会产生大量的氨氮，氨氮通常以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）的形式存在于水中[2].游离氨（NH3）会与水中的氢离子产生中和反应，从而使得实验中期水体中的pH值呈现上升趋势.而随着榄仁叶的腐败作用叶片中的单宁酸，叶酸不仅会进一步得到释放，同时也会产生大量的腐殖酸，并且由于循环水系统趋于平衡，硝化细菌得到大量繁殖，而硝化细菌的硝化作用会将氨氮转化为亚硝态氮并进一步转化为硝态氮，两种物质在水中皆呈中性，从而使得氨氮浓度大幅下降并趋于稳定，同时也使得水体中的pH值又呈现出一定幅度的下降趋势，从实验中可以反映出，榄仁叶具有一定的降酸作用，且0.1升水体中降酸效果最好的榄仁叶用量为6g.

3.2 榄仁叶对氨氮的影响

氨氮是环境水体污染的一项重要指标，其氧化过程会造成水体中溶解氧浓度降低，不仅会使水体变得浑浊黑臭使水质下降，也会对水生动植物的生存造成影响[15～16].随着水体中氨氮浓度的升高，水体的富营养化也会加剧，进而会更严重后果.在实验初期，由于硝化系统尚未完全建立，随着鱼苗产生的排泄物增多再加上未被完全食用的饲料，这两种含氮有机物在微生物的分解作用下会产生大量的氨氮，使得实验初期氨氮含量呈现出上升趋势[17].从第4～7天开始，随着硝化细菌数量的增加,硝化效率不断提高,因此氨氮质量浓度随之下降，而在本实验中各实验组与对照组结果相似无明显变化，说明榄仁叶对氨氮浓度的变化无直接影响，其变化的主要原因与硝化细菌的数量和活性有关.

3.3 榄仁叶对鲫鱼苗生长的影响

由鲫鱼苗第21天的存活率可以看出，榄仁叶对于鲫鱼苗的生长起到了促进作用，其主要原因在于鱼苗最适宜的pH值是约为7.5～8.0，呈弱碱性.水的pH值过高且时间超过24小时，会使鱼鳃组织因受腐蚀而患烂鳃病；如pH值过低，会降低鱼苗血液的载氧能力，因此造成缺氧、甚至出现浮头病[18].从图4中可以看出，对与本实验当榄仁叶的用量为4g时对鲫鱼苗的生长状态最好.

4 结论

对于该循环养殖系统,其结果证明,在水体环境中加入一定质量的榄仁叶能够在一定时间范围内降低水体的pH值.且通过对榄仁叶以及水体体积的事宜配比,能够营造出一个有利于鲫鱼苗的生活环境对维持鲫鱼苗的生长起到了促进作用.研究结果显示,当榄仁叶与水体体积的配比为40g/L时,该系统降酸过程较为稳定且对水体的净化作用效果最好且鱼苗的存活率最高.