不同水蕹菜覆盖率去除松浦镜鲤池水中氮磷的效果

白海锋，李引娣，王丰，张星朗，袁永锋

（陕西省水产研究所，陕西 西安 710086）

生态浮床是以水生植物为主体，运用无土栽培技术原理，应用物种间共生关系以充分利用水体空间生态位和营养生态位的原则，建立的高效有效消减水体中污染负荷的人工生态系统[1]。生态浮床移栽的水生植物种类较多，水蕹菜Ipomoea aquatica应用最为广泛。水蕹菜（又名空心菜）具有耐高温、耐污性和较好的食用价值，可以一次栽种、多次收割，能有效净化水体而不产生二次污染[2]。水蕹菜茎叶可为鱼类遮阴；发达的根系可吸收水体中过多营养盐，附着在根须上的有益微生物还可分解水体有害物质，为养殖鱼类创造良好的生态环境。

我国的池塘养殖在渔业经济中占有举足轻重的地位，随着养殖技术的不断提高和养殖对象的不断优化，池塘养殖产量逐年递增，但养殖水环境富营养化也在加剧，水域生态环境遭受损害，生活饮用水受到污染等[3]。因此，绿色、高效池塘养殖模式成为水产养殖业发展的必经之路。养鱼池塘水体生态修复技术层出不穷，其中生态浮床系统又叫鱼菜共生技术，是一种池塘水体原位修复和控制技术，备受关注。近年来，关于生态浮床的应用研究主要集中在景观、沟渠、河流、湖泊等水体的净化[4-7]，对于养殖池塘水体富营养化的防控研究相对较少。本研究通过在主养松浦镜鲤Cyprinus carpio Songpu、套养长丰鲢Hypophthalmichthys molitrix 的精养池塘中设置生态浮床，对比分析不同水蕹菜覆盖率对池塘水体氮磷去除效果的影响，以期为养殖池塘鱼菜共生模式推广与改进提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在陕西省西安市临潼区渔场进行。试验池塘东西走向，塘深1.8 m，水深1.5 m，面积667 m2，池塘水泥护坡，进排水及充氧系统完善。生态浮床框架呈长方形，长250 cm，宽100 cm，由直径60 mm竹竿和尼龙绳制作。浮床移栽水生植物的网径100 mm，下设衬网网径10 mm，其上种植有土栽培的水蕹菜。选择长势良好、大小均匀的植株，轻挖出全部根部，洗净泥土后快速移栽于浮床上，密度为25～35株/m2。

1.2 方法

试验自2017 年7 月1 日—9 月13 日，计75 d。试验初始各组间池塘水体总氮（TN）和总磷（TP）含量差异不显著性（P＞0.05）（表1）。试验中水蕹菜覆盖率为0%（对照组）、15%、20%、25%和30%，分别记作1#、2#、3#、4#、5#（表2），每种处理在3 个相同池塘中进行。浮床系统由单个浮床相互串并联组成，由绳索固定于池塘四周堤岸。试验池塘主养松浦镜鲤，套养少量长丰鲢（表2）。

表1 各试验池塘初始TN 及TP 含量Tab.1 Total nitrogen and total phosphorus levels in the experimental ponds

试验期间，每天早、中、晚投喂鲤全价人工颗粒饲料（蛋白含量42%），投喂量为鱼体质量的3%～5%，具体投喂量视天气和鲤摄食情况而增减。试验期间不换水，视天气情况开启增氧机。每15 d 采水样测定氮磷含量。每个塘选取池四角及池中心5 个取样点，用采水器取水面下10～50 cm 深处的水样，混合均匀后冷藏保存，24 h 内送回试验室检测。水样总氮、总磷含量参照水和废水监测分析方法（第四版）[8]测定。

1.3 数据统计分析

N、P 的去除率（Y）依下面公式计算：

Y=（C0-Ct）/C0×100%[7]

式中：C0为初始TN、TP 浓度；Ct为终末TN、TP浓度。

试验数据进行标准化处理，使用Excel 2010 和SPSS 19.0 统计软件进行统计与分析，用单因素分析中的最小显著差数法进行多重比较（P＜0.05）。

表2 各试验池中松浦镜鲤和长丰鲢的放养密度Tab.2 Stocking density of mirror carp Cyprinus carpio Songpu and Changfeng silver carp Hypophthalmichthys molitrix in the experimental ponds

2 结果与分析

2.1 不同覆盖率水蕹菜浮床对鱼塘水体总氮含量的影响

由图1 可知：试验期间，四个处理组池塘水中的总氮浓度变化趋势基部相同，均随时间而递减，其中，30%覆盖率下的总氮浓度始终低于其余3 种处理池塘。试验结束时不同覆盖率下水蕹菜池塘水中总氮浓度分别降低到1.72mg/L、1.51 mg/L、1.33 mg/L 和1.23mg/L；而对照池塘总氮浓度平均升高到6.81 mg/L。对照组池塘水体中总氮浓度与时间呈正相关（R2=0.965），试验塘与试验时间呈负相关（R2=0.973），对照池塘与水蕹菜池塘水中总氮含量差异显著（P＜0.05）。

不同覆盖率下水蕹菜对水体中氮去除效果表明，水蕹菜对养殖水体具有原位修复与净化作用，随着生态浮床覆盖率的增加，池塘水体的氮磷去除率也相应增加。试验结束时，15%、20%、25%和30%水蕹菜覆盖率的浮床对总氮的去除率分别为45.02%、53.47%、59.17%和69.84%，三者差异性显著（P＜0.05）。由此推断，水蕹菜主要通过根部吸收作用减少水体中氮含量，吸收效果与水蕹菜覆盖率（生物量）的增加呈正相关（R2=0.987）（图2）。

2.2 不同覆盖率水蕹菜浮床对鱼塘水体总磷含量的影响

如图3 所示，试验期间，对照池塘水体中总磷含量随投喂量呈递增趋势，水体总磷浓度与试验时间呈正相关（R2=0.975）。4 种覆盖率的池塘水中总磷含量随时间迅速下降，15%覆盖率的池塘水体中总磷的浓度始终低于其他3 种覆盖率，且差异显著（P＜0.05）；四种覆盖率池塘总磷含量均与试验时间呈负相关（R2=0.988）。试验75 d 后，不同水蕹菜覆盖率的池塘水体中总磷浓度分别降低到0.34 mg/L、0.26 mg/L、0.20 mg/L 和0.14 mg/L。在试验期间，四种处理试验塘与对照池塘之间均存在显著性差异（P＜0.05）。

由图4 可知，水蕹菜对养殖水体的净化作用与其生物量（覆盖率）存在相关性（R2=0.989）。随着生态浮床覆盖率的增加，池塘水体中磷的去除率与氮的去除率变化趋势一致。实验结束时，15%、20%、25%和30%水蕹菜覆盖率浮床对总磷的去除率分别为48.48%、55.93%、64.91%和76.67%，三者存在显著性差异（P＜0.05）。水蕹菜吸收养鱼池塘水体中总磷的效果好于总氮。

3 讨论

本研究结果表明：水蕹菜的净化效果与覆盖率呈正相关；20%的覆盖率对水体中各营养因子的去除率最高[9]。本试验中，栽植水蕹菜的浮床对养殖水质具有良好的净化作用，氮磷去除率均大于45%。水蕹菜覆盖率的增加，促进了池塘水体氮磷去除率的增加，水雍菜覆盖率在15%～30%之间，去除效果与覆盖率呈正相关。但是，在生产中，水蕹菜的覆盖率越大投入成本也越大；大面积生态浮床系统的架设对水体中浮游植物光合作用影响加大，导致水体中溶解氧降低。因此，本试验中未设置水雍菜覆盖率大于30%的池塘。根据本试验结果，结合生产实际考虑，在进行养鱼池塘水质生态调控时，水蕹菜覆盖率适宜控制在20%～30%[10,11]。

生态浮床系统净化水体的原理是利用植物的发达根系浓密网状物，吸附水体中悬浮物；在其表面逐渐形成生物膜，膜中的微生物吞噬和代谢水中的污染物成为无机物促进植物生长[12]。一些浮床植物在生长过程中能分泌克藻化学物质，通过他感效应抑制水体中浮游藻类的生长繁殖，预防蓝藻爆发[13]。氮磷元素是植物生长所必需的营养物质。大多数养鱼池塘随着饲料投喂量的增加，水体中氮磷的含量往往超标。虽然水蕹菜喜湿耐热、生长迅速、经济易得而作为生态浮床首选植物[14]。但是，在本试验中水蕹菜对磷的去除效果比氮好。在定山湖富营养化防治试验中，交叉种植美人蕉Canna indica和再力花Thalia dealbata 去除氮磷效果显著[15]。因此，配置移栽植物时，应该在满足去除某一种污染物效果的同时，尽量保证另一种污染物有较高的去除效果。

综上所述，生态、高效养殖新模式下，应用生态浮床系统在处理水体污染的同时能够创造一定的经济效益，对景观的美化也具有重要作用。利用生态浮床系统处理水体富营养化具有显著的生态效应和经济效益[16-19]。因此，在实际应用推广中，采用生态浮床移栽水蕹菜能将水体氮磷水平控制在较低水平，同时适当提高水蕹菜的覆盖率，有利于修复养鱼池塘的水体。考虑生态浮床的建设成本，鱼塘水蕹菜的的覆盖率一般控制在25%综合效果较好。