浮式围栏生态控草技术对东太湖水体中氮磷的影响

吴林坤，孙强，曹萍，蒋兆林，邱兴芳，丁建伟

（江苏省太湖渔业管理委员会办公室，江苏 苏州 215100）

东太湖位于苏州市以南，北纬 30°58′～3l°07′，东径 120°25′～120°35′，是太湖东南部东山半岛东侧的湖湾，是长江中下游典型的浅水草型湖泊[1]。夏季水温升高后水草生长旺盛会有水体沼泽化的可能性，夏季高温季节极易发生腐烂，造成水质恶化，水环境受到污染，如不及时清理，过量水草易因高温缺氧腐烂造成二次污染，对东太湖水环境造成威胁，目前太湖水草整治和打捞已成为太湖水环境治理的一项重要工作，需要花费大量的人力、财力清理腐烂水生植物。因此，有必要对过于发达的水生植被进行治理，生物控草是指利用草食性动物的摄食压力来控制水草生长的一种控草方式，这种方式不仅可以取得良好的控草效果，更能获得可观的经济效益，是一种环境友好型的“緑色”治理途径，该研究选择在东太湖石鹤港水域实施浮式围栏生态控草试验，拟通过投放草食性、藻食性鱼类的方式来实现控草目的，以探究浮式围栏生态控草试验对围网区水体生态修复的影响，为东太湖水草生物治理提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验样点设置

东太湖浮式围栏生态控草试验在石鹤港水域进行（如图1.1所示）。试验共设置4个样点，在石鹤港围栏里面设置3个监测样点，在石鹤港围栏外设置1个对照点，分别为：石鹤港围栏内中心（左）1号点、石鹤港围栏内中心（右）2号点、石鹤港围栏外中心（右）3号点、石鹤港围栏外对照4号点，具体监测样点如图1所示。

1.2 试验方法

1.2.1 采样时间 东太湖浮式围栏生态控草试验于2016年2月开始，在苏州东太湖石鹤港浮式围栏水域内外设点进行常规监测，其中围网内3个，围网外1个。从2016年2月至2016年12月对这些采样点水体每2月1次进行监测。水质理化指标包括透明度、溶解氧（DO）、浊度、pH、温度（T）、总磷（TP）、溶解性活性磷（SRP）、总氮（TN）、氨氮（NH4+-N）、亚硝态氮（NO2--N）等。

1.2.2 水质指标检测方法 TP浓度用钼酸铵分光光度法测定；可溶性活性磷浓度先将水样预先过0.45μm孔径的醋酸纤维滤膜，而后用钼—锑—钪比色法测定；TN浓度用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定；氨氮浓度用纳氏试剂比色法测定。每个样品在24 h之内分析完成，均重复测定3次。DO用荧光法便携式溶解氧分析仪（HACH HQ30美国）测定；pH用便携式pH计（METTLER-TOLEDO SG2意大利）测定；浊度用便携式浊度计（HACH 1900C美国）测定；温度用便携式溶解氧分析仪（YSI 550A美国）测定。

图1 东太湖浮式围栏生态控草试验地点及石鹤港监测样点位置图

1.2.3 鱼类生物学特征检测方法 所有样品按《内陆水域渔业自然资源调查手册》测量鱼类的体长、体质量等。

2 结果

2.1 浮式围栏生态控草对水体中氮磷含量的影响

在该试验条件下，浮式围栏生态控草试验对水体中氮磷含量的变化相对较平稳，与浮式围栏外对照点相比差异不明显，如图2所示。TN含量的变化呈上升趋势，试验初期围栏中TN含量达到最低值，平均值为0.67 mg/L，围栏外对照点为0.85 mg/L；到试验结束时围栏中TN含量达到最高值，平均值为1.49 mg/L，围栏外对照点为1.05 mg/L，试验期间浮式围栏中TN含量均低于对照点。试验期间，NH4+-N含量呈先下降后上升再下降的趋势，2016年8月试验中期围栏中NH4+-N含量达到最低值，平均值为0.17 mg/L，围栏外对照点为0.26 mg/L；到2016年10月时围栏中TN含量达到最高值，平均值为0.29 mg/L，围栏外对照点为0.45 mg/L，试验期间浮式围栏中TN含量均低于对照点。试验期间，NO2--N含量呈先上升后下降的趋势，试验开始时达到最低值，围栏中NO2--N平均值为0.0055 mg/L，围栏外对照点为0.0065 mg/L；2016年10月围栏中NH4+-N含量达到最高值，平均值为0.0079 mg/L，围栏外对照点为0.0084 mg/L。TP含量呈先上升后下降的趋势，在2016年6月围栏中TP含量达到最高值，平均值为0.18 mg/L，围栏外对照点为0.22 mg/L，到试验结束时，TP含量达到最低值，平均值为0.03 mg/L，围栏外对照点为0.06 mg/L，试验期间浮式围栏中TN含量均低于对照点。

2.2 水草试验结果

2016年2月试验开始第1天对东太湖水域石鹤港围栏内的水草进行调查发现，石鹤港中有马来眼子菜，而到4月第2次调查时发现围隔中已经没有水草了，试验后期围网中鱼类食用的草类均为围网外面人工捕捞。2016全年石鹤港共投喂336 750 kg水草、12 950 kg菰。2016年试验期间具体围网区投喂情况如表1所示。

表1 试验期间围网区水草喂养情况（2016年） kg

图2 试验期间东太湖围栏内外水体中氮磷含量的变化

陈家长等研究发现水草的N、P含量分别是2.6 g/kg、0.39 g/kg[2]，由此推算，2016年全年东太湖浮式围栏生态控草试验项目石鹤港围网区共向围网内鱼类投喂的N含量和P含量分别为437 775g、65666.25 g。

2.3 鱼类生长结果

2.3.1 生物学特征 2016年2月—2016年12月，对试验区中的草鱼、鲢鱼、鳙鱼进行随机抽样，测定生物学特征。试验开始时在东太湖水域石鹤港围栏中投放草鱼、鲢鱼和鳙鱼。鱼类投放进围隔后让其生长，只食用水草，不投放饲料，到试验结束时对石鹤港围网中的鱼抽样捕捞统计发现，较试验初期相比，草鱼平均全长增加了142.45 mm，体长增加了134.97 mm，体质量为880.5 g；鲢鱼平均全长增加了170.52 mm，体长增加了155.14 mm，体质量为1551.58 g；鳙鱼平均全长增加了231.59 mm，体长增加了223.05 mm，体质量为2 661.44 g。各次采样的抽样生物学指标均值见表2。

2.3.2 鱼类存活率 东太湖浮式围栏生态控草试验于2016年2月20日放鱼开始试验至12月2日试验结束。由于考虑到太湖围网试验在试验过程中可能产生的鱼类逃跑及试验最后捕鱼不完全情况，实际捕鱼收获量按现存量的80%计算，从而推算出东太湖围网试验现存量值（表3）。

表2 东太湖浮式围栏控草试验石鹤港围网区鱼类生物学特征

表3 东太湖浮式围栏控草试验石鹤港围网区鱼类存活率

根据陈少莲等的研究，鲢增长1 kg消耗天然饵料18.02 kg，鳙增长1 kg消耗天然饵料13.38 kg，其中浮游植物的重量约占50.39%[3]。该试验条件下，试验结束时鲢鱼捕捞总重量为2 508 250 kg，鳙鱼捕捞总重量为591 875 kg；经测算鲢鱼消耗天然饵料45 198 665 kg，鳙鱼消耗天然饵料7 919 287.5 kg，其中浮游植物的重量为26 766 136.26 kg。

3 讨论

3.1 浮式围栏生态控草技术对局部水域水质的影响

目前，我国最重要的环境问题之一就是湖泊富营养化[4-6]。在富营养湖泊，由于大量营养盐输入，导致浮游植物异常增长，严重出现出现水华，水体透明度降低、水质恶化、生物大量死亡、生物多样性减少，水生态系统的结构和功能严重退化[7]。消除湖泊富营养化的关键是要减少排入湖泊的氮、磷和内源氮磷释放，使水体中藻类的生长在正常范围内[8]。通过大型水生植物和藻类的分布面积来计算，大型水生植物占优势的湖泊为草型湖泊，藻类占优势的湖泊为藻型湖泊，两者大体相当的湖泊称为藻草混合型湖泊[9]。通过食藻水生动物捕食藻类，降低区域内藻体的生物量[1]。

在太湖一些湖湾经常可见“藻华”覆盖在浮叶及沉水植物上，导致水生高等植物死亡，因此，用浮叶或沉水植物净化太湖湖水，往往难以抵御来势凶猛的“藻华”[10]。我国池塘养殖模式多为精养和半精养，在养殖过程中，会投入大量饲料，水中的残饵和鱼类排泄物，长久积累，造成养殖水体的污染而破坏水体环境[11]。从试验水质结果分析可以看出，东太湖浮式围栏生态控草试验选择的石鹤港围网区水质较对照相比无统计学意义差异，水质良好，浮式围栏生态控草试验并没有降低东太湖围网区水质环境。这也可能与试验是在东太湖敞水环境中进行，围网内外水流相通有关。

3.2 浮式围栏生态控草技术对水草、鱼类生长的影响

多数报道认为随着草鱼的生长和水温的升高，草鱼日摄食率将会大幅度的增加，最大日摄食率可达到80%～100%，在这种条件下就需要更大面积水域的水草提供饵料才能满足草鱼正常生长对水草的需求[12]。草鱼通过吃草对水草造成的伤害会严重影响到水草的正常生长[13]，李宽意等人的研究结果得出牧食损伤致使伊乐藻的相对生长率降低20%～40%[14]。“草一鱼”数量平衡是湖泊生态平衡中的重要环节,过度放养鱼类将导致水草消亡，加速湖泊向藻型湖泊转化,而过度捕捞鱼类又会导致水草的疯涨,加速湖泊的沼泽化，阻塞航道与行洪[15]。该项目选择在东太湖石鹤港水域实施浮式围栏生态控草试验，通过投放草食性、藻食性鱼类的方式来实现控草目的，利用草食性鱼类的摄食压力来控制水草生长，试验发现2016全年石鹤港共投喂386 750 kg水草、12 950 kg菰，陈家长等研究发现水草的N、P含量分别是2.6 g/kg、0.39 g/kg，由此推算，2016年全年东太湖浮式围栏生态控草试验项目石鹤港围网区共向围网内鱼类投喂的N含量和P含量分别为437 775 g、65 666.25 g。东太湖浮式围栏控草试验围网区的草鱼、鲢鱼和鳙鱼的平均体质量基本随时间的推移逐渐增加，试验结束时对围网中的鱼抽样调查发现，草鱼和鲢的体质量较试验初始时均有不同程度的上升，草鱼在试验结束时较试验初始值增加了143.29%，鲢鱼在试验结束时较试验初始值增加了200.18%，鳙鱼在试验结束时较试验初始值增加了380.99%。根据东太湖石鹤港围网区的放流量及现存量测算结果，鲢鱼的存活率为：62.83%；鳙鱼的存活率为96.89%；草鱼的存活率为30.86%。

4 小结

湖泊治理是一项复杂的系统工程，是一项长期而艰巨的任务。目前国内外对浅水湖泊的治理尚缺乏系统有效的手段，尤其是像东太湖这样在较大范围统筹考虑生态修复的项目更是极少有案例可寻[1]。充分整合国内外现有的修复技术，结合当地现状，把握全局效果，是项目成败的关键。该研究在东太湖草型湖泊通过投放草食性、藻食性鱼类的方式来实现控草目的，维护水环境质量和水生态系统稳定，从浮式围栏生态控草技术研究了生物控草和渔业经济发展的生态渔业模式对富营养化湖水的净化能力。试验结果表明，利用浮式围栏生态控草技术方法，在东太湖草型湖泊水域既能产生直接的经济和社会效益、又合理利用东太湖水域打捞的水草，避免丢弃水草产生的二次污染，以实现变废为宝，化害为利，净化水质，保护水域环境，从而解决在草型富营养化湖泊中水草过度泛滥的难题。