孫旋輝，蔣詠燚，劉文婷，鄭 堯，陳家長，邴旭文

（中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇無錫 214081）

0 引言

隨著江蘇省尾水排放強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，原位集成修復(fù)模式因成本低將是水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)中的關(guān)鍵一環(huán)。前期我們研究表明“空心菜-水芹”輪作能顯著降低青魚和經(jīng)濟(jì)魚養(yǎng)殖水體中TOC、NO3--N含量，冬季還有利于顯著降低TP含量[1]，并能降低底質(zhì)中TOC、TN、TP含量[1]。在輪作模式中的植物品種選擇上，可從經(jīng)濟(jì)效益角度考慮中草藥（如魚腥草Houttuynia cordata Thunb、虎 杖 Polygonum cuspidatum、薄荷Mentha haplocalyx Briq.等）[2-6]，還能增強(qiáng)吉富羅非魚免疫能力[7-8]、起到抗菌[9]和改變微生物群落結(jié)構(gòu)[10]等功效。但植物吸收氮磷的效率有限，我們通過協(xié)同上中下層，證實(shí)“5%空心菜+10%填料+潑藻”水質(zhì)調(diào)控集成模式值得推廣[11]，我們?cè)谠恍迯?fù)基礎(chǔ)上通過池塘生態(tài)化改造，篩選出“火山石+凹凸棒土+菌制劑+活性污泥”能在初沉單元加速氮磷循環(huán)進(jìn)程強(qiáng)化污染物去除效果[12-14]，鑭改性材料還能進(jìn)一步強(qiáng)化除磷效果。不管是原位修復(fù)還是初沉單元，植物和微生物都會(huì)耗氧，植物種植面積過大影響池塘中氧濃度，為了進(jìn)一步驗(yàn)證效果，以吉富羅非魚養(yǎng)殖池塘為對(duì)象，研究5%、8%和10%空心菜種植比例，測(cè)定TN、NH3-N、TP、CODMn、TSS、pH和DO等水質(zhì)指標(biāo)，研究不同空心菜種植配比其對(duì)池塘水質(zhì)氮、磷凈化效果，并進(jìn)行環(huán)境、效益評(píng)估。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020年5月至10月在淡水漁業(yè)研究中心宜興屺亭基地進(jìn)行，依課題組前期研究[1-2]，空心菜種植占水面面積的比例為5%、8%和10%；生物彈性填料材質(zhì)為全塑性夾片和維綸醛化絲，比表面積為800 m2/m3，購自江蘇大度塑材有限公司，按2025根/hm2比例，每隔1 m放置1根填料，下配重物（不銹鋼螺母），用尼龍繩按間距1 m固定在池塘兩邊；藻類潑灑濃度為10 mL/m3，潑灑頻率為每隔半月潑灑一次。吉富羅非魚養(yǎng)殖池塘選擇“空心菜+彈性填料+潑灑藻類”生態(tài)調(diào)控集成技術(shù)，具體做法是在浮床框架上懸掛填料并置于池塘中央（填料可彌補(bǔ)植物生長量不佳時(shí)對(duì)不同營養(yǎng)鹽種類的吸收，節(jié)省空間和成本，可成為魚類追逐藏身之處，相比置于池塘邊減少寄生蟲病害的發(fā)生，且對(duì)漁業(yè)生產(chǎn)如拉網(wǎng)影響較?。?，并定期潑灑藻類，在集成體兩端配置增氧系統(tǒng)，定期開關(guān)，實(shí)現(xiàn)池塘水質(zhì)垂直調(diào)控。選擇吉富羅非魚養(yǎng)殖池塘12口（對(duì)照組、5%空心菜+10%填料+潑藻、8%空心菜+10%填料+潑藻、10%空心菜+10%填料+潑藻各3口，每口0.133 hm2，水深1.5 m）。5月初放養(yǎng)吉富羅非魚(GIFT,Oreochromis niloticus)魚苗30000尾/hm2，搭配少量鳙魚Aristichthys nobilis 225 尾/hm2（200～300 g/尾 ） ，鰱 魚Hypophthalmichthys molitrix 300尾/hm2（100～200 g/尾）。飼料投喂占魚體重3%～5%每天投喂3次（天邦食品股份有限公司），以30 min吃完為標(biāo)準(zhǔn)后期投喂量根據(jù)魚大小做適量調(diào)整，試驗(yàn)塘與對(duì)照塘養(yǎng)殖期間管理和病害防治一致。

浮床種植試驗(yàn)選用PVC管材料(φ=50 mm)制作浮床，規(guī)格為2 m×2 m。浮床兩面分別用網(wǎng)孔為30 mm（便于苗扦插）的網(wǎng)片包裹。試驗(yàn)開始前，將預(yù)先培育好的空心菜苗(Ipomoeaaquatica)，按株行距30cm×20cm進(jìn)行扦插，并將浮床集中固定在池塘中排列整齊，每3個(gè)浮床用尼龍繩連接成組。

1.2 試驗(yàn)方法

采樣時(shí)間固定為每月18號(hào)上午10:00左右。通過采集對(duì)照和試驗(yàn)塘水樣500 mL（五點(diǎn)法），按《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》測(cè)量CODMn（高錳酸鉀-草酸鈉滴定法）、TN（堿性過硫酸鉀氧化-紫外分光光度計(jì)法）、NH3-N（納氏試劑光度法）、TP（硝酸-硫酸消解法）、TSS（重量法）等水質(zhì)指標(biāo)，pH和DO現(xiàn)場(chǎng)分別采用pH計(jì)和溶氧儀進(jìn)行測(cè)定。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

數(shù)據(jù)結(jié)果表示采用“均值±標(biāo)準(zhǔn)差”，并對(duì)營養(yǎng)鹽平均去除率、投入產(chǎn)出進(jìn)行分析核算，用SPSS 25.0軟件進(jìn)行ANOVA分析（LSD法檢驗(yàn)），P<0.05認(rèn)為差異顯著，分別用不同小寫字母表示。

2 結(jié)果與分析

5月份5%空心菜種植組TN、CODMn和TSS顯著降低和升高（圖1），8%和10%空心菜種植組TSS顯著升高但10%空心菜種植組TP顯著升高。6月份5%和10%空心菜種植組TP顯著降低。7月份5%空心菜種植組TN、NH3-N、TP、TSS顯著降低，8%空心菜種植組TN、TP、TSS顯著降低，10%空心菜種植組NH3-N、TP、TSS顯著降低。8月份5%空心菜種植組TSS顯著降低，8%空心菜種植組TP、TSS顯著降低，10%空心菜種植組TSS顯著升高。9月份5%空心菜種植組NH3-N顯著降低，8%空心菜種植組TP、TSS顯著降低，10%空心菜種植組TN、NH3-N、TP、TSS顯著降低。10月份僅TSS顯著降低。從不同空心菜種植面積來看，5月份5%空心菜種植組TN、TP（除8%）、CODMn顯著低于8和10%空心菜種植組，6月份TP和7、9月份NH3-N 8%空心菜種植組顯著高于5%和10%空心菜種植組，且5%和8%空心菜種植組TP顯著高于10%空心菜種植組。8月份8%空心菜種植組NH3-N顯著高于5%空心菜種植組，8、9月份5%空心菜種植組TP顯著高于8%和10%空心菜種植組，8、9月份TSS則隨著種植面積升高而呈顯著升高和降低的趨勢(shì)。從監(jiān)測(cè)的pH和DO來看，無顯著性變化（圖2）。

圖1 不同空心菜種植比例對(duì)羅非魚池塘水質(zhì)指標(biāo)的影響

圖2 不同空心菜種植比例對(duì)羅非魚池塘pH和DO的影響

通過對(duì)營養(yǎng)鹽平均去除率進(jìn)行分析（圖3），結(jié)果表明5%空心菜種植組NH3-N、CODMn顯著高于其他組，8%空心菜種植組TSS去除率較高，對(duì)TP去除率隨空心菜種植面積呈顯著升高的趨勢(shì)。

圖3 不同空心菜種植比例對(duì)羅非魚池塘營養(yǎng)鹽平均去除率的影響

通過對(duì)投入產(chǎn)出進(jìn)行核算，電費(fèi)每個(gè)塘950元，工人人工費(fèi)用6400元，對(duì)照塘出魚2417 kg，按照今年價(jià)格12元/kg計(jì)算收益29004元，飼料成本20160元，收益為1494元；5%空心菜種植組出魚2576 kg，飼料成本16320，人工多支出3200元，收割空心菜308 kg，按價(jià)格2.4元/kg計(jì)算，收益為4781元；8%空心菜種植組出魚2377 kg，飼料成本16740，人工多支出3200元，收割空心菜548 kg，按價(jià)格2.4元/kg計(jì)算，收益為2549元；10%空心菜種植組出魚2388 kg，飼料成本18100，人工多支出3200元，收割空心菜692 kg，按價(jià)格2.4元/kg計(jì)算，收益為1666元。因?yàn)?%空心菜種植組餌料系數(shù)最低（圖4），相對(duì)效益較好。

圖4 不同空心菜種植比例對(duì)池塘養(yǎng)殖羅非魚產(chǎn)出比較

3 討論與結(jié)論

前期研究表明植物對(duì)氮磷循環(huán)過程中的營養(yǎng)鹽均有較好的去除效果，且5%～10%空心菜，5%魚腥草適合進(jìn)行推廣[1-4,7-8,11]，但不同面積比例水上作物對(duì)水質(zhì)指標(biāo)的影響不同[4,11]。池塘水面植物種植面積過大，一方面可能帶來水體缺氧風(fēng)險(xiǎn)，從本研究中監(jiān)測(cè)DO情況 看，5%～10%空心菜種植雖造成小幅度DO降低但并未造成顯著性影響，從實(shí)踐中得知因缺少足夠陽光還可能帶來寄生蟲病害的風(fēng)險(xiǎn)。從原位修復(fù)技術(shù)來看，植物和微生物都能對(duì)氮磷循環(huán)中的營養(yǎng)鹽有去除效果但微生物去除效果遠(yuǎn)高于植物，但植物對(duì)磷的去除效果較好。本研究中空心菜種植對(duì)羅非魚池塘水體中TN、NH3-N、TP、CODMn、TSS均有一定程度的降低，而且空心菜根系發(fā)達(dá)，浮床根系能形成生物膜通過生物絮凝作用將水體懸浮物沉降至池塘底部[15]；水上植物能使根系泌氧速率增強(qiáng)[16]，根系形成的微氧環(huán)境有利于還原型和氧化型有機(jī)氮之間的相互轉(zhuǎn)換。懸浮在水中的固體物質(zhì)包括不溶于水中的無機(jī)物、有機(jī)物及泥砂、黏土、微生物等?？招牟朔N植后5月份和8月份TSS顯著升高，尤其是10%空心菜種植組，可能一方面和種植下塘?xí)r攪動(dòng)帶來的泥沙和黏土相關(guān)，一方面還與空心菜根系發(fā)達(dá)附著微生物造成絮凝沉淀相關(guān)。

從對(duì)營養(yǎng)鹽平均去除率進(jìn)行分析，空心菜種植對(duì)TN去除率在10%～15%之間，對(duì)TP去除率在20%～40%之間，面積適中對(duì)去除TSS有利，但5%空心菜種植組還對(duì)NH3-N、CODMn有較好的去除效果。從投入產(chǎn)出角度看，5%空心菜種植組羅非魚產(chǎn)量增長6.6%，餌料系數(shù)降低了32%（P<0.05），效益增長2倍，從本實(shí)驗(yàn)看較適合池塘進(jìn)行推廣。但漁民對(duì)魚菜共生種植的積極性不高，一方面在于需購置空心菜苗種進(jìn)行種植，需要進(jìn)行定期收割，空心菜的價(jià)格相對(duì)較低，漁獲季節(jié)需要將浮床整體移出，整個(gè)過程中需耗費(fèi)人力。從資源化角度考慮，可以用中草藥植物替代空心菜，中草藥具有和空心菜類似的水質(zhì)和底質(zhì)凈化效果[3]，無需管理僅置于水中翌年能曝芽繼續(xù)生長，且絕大部分收獲的中草藥除食用外，還能被藥材批發(fā)企業(yè)收購，如魚腥草市售價(jià)格為12元/kg，可用來制備復(fù)方魚腥草合劑或膠囊，虎杖可用來制備虎杖葉膠囊，薄荷能提取精油和制備薄荷茶、薄荷香皂、薄荷水、薄荷喉片等。目前階段，離養(yǎng)殖戶對(duì)中草藥水質(zhì)生態(tài)調(diào)控技術(shù)的高認(rèn)可度還有一段距離，相信在配套做好中草藥植物的資源化利用后，推動(dòng)此技術(shù)的推廣應(yīng)用才會(huì)更加有效。