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凤眼莲浮床对淡水养殖池塘水质的净化意义

来源:学术堂 作者:周老师
发布于:2015-07-01 共3392字
摘要

  凤眼莲 (Eichhornia crassipes)又称浮水莲花、水葫芦,属雨久花科凤眼蓝属,是一种漂浮性水生植物。凤眼莲须根发达,生长速度极快,能吸收水体中大量的氮、磷等营养元素以及某些重金属元素[1~3],是美化环境、净化水质的良好植物,被广泛应用于水域净化和污染水体的修复[4~10].另外,凤眼莲含有较高的粗蛋白、粗纤维、粗脂肪及磷、钙等无机盐,是家畜和牲畜的良好饲料[11].本研究以东平湖黄河鲤养殖池为研究对象,探讨了凤眼莲浮床对淡水养殖池塘水质理化指标的影响,以探索东平湖鲤的健康养殖模式,为凤眼莲浮床的大面积推广提供参考依据。

  1材料与方法

  1.1试验材料

  试验用凤眼莲取自山东省淡水渔业研究院凤眼莲培育池,植株健壮无病。试验池塘为山东省淡水渔业研究院东平湖黄河鲤养殖池,池塘面积0.33hm2,水深1.5m;塘中架设凤眼莲浮床,浮床面积约占总水面的20%,对照塘不架设浮床,其他管理条件相同。

  1.2试验方法

  为防止东平湖鲤吃掉凤眼莲的根系,同时也为控制凤眼莲的生存面积,以竹竿和网片在塘中架设浮床。2014年8月20日架设完成并投放凤眼莲,自8月25日至9月22日,每周采集1次水样 (包括试验塘和对照塘),采样时间为上午9点,分别测定水体中的溶解氧、pH、总磷、总氮、氨氮和亚硝酸盐等理化指标,探讨水质指标的变化规律和凤眼莲浮床的净水效果。

  1.3理化指标测定方法

  溶解氧测定方法为碘量法;pH的测定采用玻璃电极法;营养盐含量测定采用流动分析仪 (型号:QuikChem 8500)测定,其中总磷含量采用10-115-01-3-A方法;总氮含量采用10-107-04-3-A方法;氨氮含量采用10-107-06-2-A方法;亚硝氮含量采用10-107-04-1-A方法。

  2结果与分析

  2.1溶解氧 (DO)

  试验池和对照池溶解氧的变化情况如图1所示。由图1可见,首次取样时试验池和对照池DO的差别不大,分别为7.45mg/L和6.81mg/L,试验池高0.64mg/L;随着凤眼莲的生长,2池的DO值差距变大,至9月15日,2池溶氧分别为6.83mg/L和4.18mg/L,试验池比对照池高2.645mg/L.由此可见,凤眼莲浮床可以大幅提高池塘水体的DO,有利于鱼类的生长。

  2.2 pH

  试验池和对照池pH的变化情况如图2所示。由图2可见,试验池和对照池的变化趋势存在差异,对照池pH呈现较大幅度的波动,而试验池pH则相对稳定。养鱼水体pH常年变化规律通常是降低的,这是因为水中有机物过多和因溶氧不足而缺氧分解的结果。溶氧不足,残饵、粪便等不能充分分解,产生各种有机酸类使pH逐渐下降。试验池pH波动较小,一方面由于凤眼莲浮床阻挡阳光直射入水底,减少水体可吸收光照面积,光合强度较稳定;还有一个原因是试验池溶氧较高,促进残饵粪便的分解。鲤科鱼类的最适pH为7.5~8.5,凤眼莲浮床可为鱼类健康生长提供pH较稳定的良好环境。

  2.3总磷 (TP)

  各池TP含量的变化趋势见图3.从图3可以看出,首次采样时试验池TP含量略低于对照池,分别为0.205mg/L和0.244mg/L,随着凤眼莲的生长繁殖,密度逐渐增加,其吸收TP的能力也逐渐增加,9月22日,2池的TP含量分别为0.054mg/L和0.201mg/L,试验池约为对照池的25%.4周之内对照池TP含量无明显变化,试验池由于凤眼莲的吸收作用,TP含量明显降低,4周后TP去除率达73.6%.由图3还可以看出,随着时间的推移,凤眼莲吸收TP的速度较前段时间显着减少,这是由于凤眼莲密度过大,影响了光合作用的正常进行,从而影响了凤眼莲的生长。因此实际应用中应保持适宜的凤眼莲密度,适时打捞出部分凤眼莲作为饲料投喂鱼类。

  2.4总氮 (TN)

  各池TN含量的变化趋势见图4.由图4可见,首次采集的水样中2池TN含量相近,试验池和对照池分别为1.485mg/L和1.532mg/L,试验池略低于对照池,随着凤眼莲的生长,试验池水样中TN含量显着降低,到9月22日,2池TN含量分别为0.602mg/L和1.218mg/L,相差1倍多,对照池在4周内TN含量无显着变化,试验池TN去除率为59.4%.从试验池TN含量变化趋势可以看出,开始2周TN含量急剧下降,后2周下降的趋势减缓。这表明凤眼莲在开始2周生长迅速,后来由于密度的增加,光合作用受影响,生长速度放缓。

  2.5氨氮 (NH3-N)

  各池NH3-N含量变化趋势见图5.由图5可见,在首次取样时试验池NH3-N略低于对照池,分别为0.985mg/L和1.037mg/L;随着凤眼莲的生长,试验池水中的NH3-N显着降低,到9月22日,试验池NH3-N含量约为对照池的23%,试验池NH3-N去除率达81.4%.从试验池NH3-N的变化趋势看,前2周内试验池NH3-N含量急剧下降,后2周下降的趋势减缓。

  2.6亚硝酸盐氮 (NO-2-N)

  各池NO-2-N含量变化趋势见图6.由图6可见,2池中NO-2-N含量的变化趋势和氨氮基本一致。首次采集的水样中,试验池和对照池NO-2-N含量分别为0.072mg/L和0.083mg/L;随着浮床中凤眼莲的生长繁殖,密度不断增加,NO-2-N含量迅速降低,到9月22日,2池分别为0.021mg/L和0.071mg/L,试验池NO-2-N含量约为对照池的30%,试验池NO-2-N去除率达70.8%.从试验池NO-2-N含量变化趋势分析,也和氨氮一样,前2周内试验池NO-2-N含量急剧下降,后2周下降的趋势逐渐减缓,与凤眼莲生长速度密切相关。

  3讨论

  我国淡水养殖业发展迅猛,但在水质控制、饲料与药物的使用管理等方面还比较落后,缺乏必要的水体净化措施,残饵和粪便的沉积与分解使水质恶化,导致鱼病频发,又存在用药不规范、药物残留严重、食品质量下降等一系列问题,限制了水产业的可持续健康发展。本研究着眼于池塘水质的净化和改善,以提高养殖产品的质量、节约水资源为目标,利用凤眼莲浮床对池塘水质进行生物修复[9,10],有效净化水质,节约水资源,同时减少病害发生,实现淡水池塘节水、节饵、高效养殖。

  池塘水体富营养化主要由氮磷引起,氨氮和亚硝酸盐等有毒物质超标是危害鱼类健康的主要因素。池塘中N、P主要来源于残饵和粪便,凤眼莲生长极快;张迎颖等[2]通过吸收水中N、P转化为自身结构组成物质,其生物量的增长速率决定了对N、P吸收转化的能力,凤眼莲的吸收作用是TN、TP去除的主要途径;姚辉等[4]研究得出凤眼莲对富营养化水TN和TP的去除率为90.9%和76.8%;张迪等[5]研究得出凤眼莲对黄颡鱼养殖水体TN、TP的去除率分别为53%和78%,本研究中凤眼莲对东平湖鲤养殖水体TN、TP的去除率分别为59.4%和73.6%,与张迪的研究结果相似。蒋艾青[6]研究凤眼莲对鱼塘中NH3-N和NO-2-N的去除率分别为70%和88.1%,许国晶等[7]研究凤眼莲和EM菌协同对鲤鱼塘中NH3-N及NO-2-N的去除率为81.82%和89.8%,本研究中凤眼莲对东平湖鲤池塘中NH3-N及NO-2-N的去除率分别为81.4%和70.8%,与许国晶的研究结果相似,但NO-2-N的去除率较小,原因可能是本试验所用池塘水质较好,NO-2-N含量原本就在较低水平。凤眼莲的密度对吸收水中NP的能力有直接影响,密度过高或过低都达不到最好的净水效果。据报道,凤眼莲密度为15~20kg/m2比密度35~40kg/m2对污水中TN、TP的去除率高[6].根据凤眼莲的生长速度,隔天捞取一定量的凤眼莲喂鱼,并把吃剩的凤眼莲及时捞出,避免污染水质,维持浮床内凤眼莲的适宜密度,保证凤眼莲最快生长速度和较佳的净水能力,并对鱼类的生长产生促进作用。

  凤眼莲一般分布于南纬32°和北纬32°之间,由于其繁殖能力强,在我国南方常大面积爆发,引起河道堵塞和水环境急剧变化[10],所以对凤眼莲的利用必须加强管理和调控[12,13].而在我国北方地区,凤眼莲不能自然越冬,利用起来相对安全。在淡水池塘中架设浮床,浮床面积不超过水面的20%,将凤眼莲控制在浮床以内,可有效防止凤眼莲过度繁殖覆盖整个水面而抑制藻类生长,保护水环境的生物多样性,秋末冬初凤眼莲开始死亡,将其捞出浮床,以免残体造成二次污染[9].

  池塘养殖传统的调水方法是水瘦了施肥、水老了换水,浪费了大量的水资源,与我国水资源匮乏的现状相矛盾。本研究结果表明,凤眼莲浮床对东平湖鲤养殖池塘水体的营养盐 (TP、TN、NH3-N、NO-2-N含量等)都具有很好的去除作用,还可以提高水体溶氧,稳定pH,可为健康养殖提供环境保障。利用凤眼莲浮床来净化东平湖鲤养殖池塘水体,可减少换水量,并代替部分饲料,减少饲料成本,探索出了一种东平湖鲤的健康养殖模式;利用凤眼莲浮床净化水质具有投资少、见效快、技术简单、使用安全等优点,具有良好的推广应用价值。

  [参考文献]

  [1]贺丽虹,沈颂东。水葫芦对水体中氮磷的清除作用 [J].淡水渔业,2005,35(3):7~9.

  [2]张迎颖,张志勇,王亚雷,等。滇池不同水域凤眼莲生长特性及氮磷富集能力 [J].生态与农村环境学报,2011,27(6):73~77.

  [3]谭彩云,林玉满,陈祖亮。凤眼莲净化水中重金属的研究 [J].亚热带资源与环境学报,2009,4(1):47~52.

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