人工浮床水培空心菜生长特性及其在养殖废水净化中的应用

李今　吕田　华江环

摘要通过野外实验，比较了人工浮床水培空心菜和土培空心菜的生长特性，并研究了不同生长状况下人工浮床水培空心菜对鱼塘养殖废水中氮磷的去除能力和对浮游藻类的抑制作用.结果表明：在水温为22～30 ℃条件下，培养60天，人工浮床水培空心菜生长优于土培空心菜，平均株高和叶片叶绿素含量分别是土培的1.152倍和1.25倍.整个试验周期中，人工浮床水平空心菜对鱼塘养殖废水中氨氮、总氮和总磷的平均去除率分别为16.1%、35.4%和33.2%，对浮游藻类的抑制率最高可达到20.02%，且随着空心菜生长速率的降低，其对氮磷氨氮、总氮和总磷的去除率和对浮游藻类的抑制作用逐渐降低.

关键词空心菜；人工浮床；生长特性；养殖废水；净化

中图分类号S636～9；X703文献标识码A文章编号1000-2537（2014）02-0022-06

在水产养殖过程中，底质饵料与大量排泄物的不断沉积使水体有机负荷不断增加，水体富营养化加剧，最终导致养殖水体发生恶化，影响水产业的持续发展[1].利用水生植物治理富营养化水体，具有成本低、能耗小、治理效果较好、对环境扰动小、易管理等优点[2-4].空心菜浮床系统能有效去除富营养化水体中的氮磷[5-7]，对水体中藻类的生长具有明显的抑制作用[8-9].将原来在陆地上种植的草本植物种植到水面，扩大了植物可种植范围，且能取得与陆地种植相仿，甚至更高收获量与景观效果[10-11].

本文通过野外实验研究比较了人工浮床水培空心菜和土培空心菜的生长特性，并着重研究了不同生长状况下人工浮床水培空心菜对鱼塘养殖废水中氮磷的去除能力和对浮游藻类的抑制作用，以期为养殖水体中规模推广空心菜浮床系统提供理论支撑.

1材料与方法

1.1实验材料

蕹菜（Ipomoea aquatica Forsk.），又名空心菜、藤菜，为旋花科甘薯属一年生草本植物.喜温暖湿润，耐炎热，产量高，原产中国，现已作为蔬菜广泛栽培，同时也是一种比较好的饲料[12].空心菜的生命期可分为生长期约21天、旺盛期约21天和衰亡期21天[13].本实验人工浮床水培和土培的植物为泰国柳叶空心菜（一种常见的空心菜品种）.水培试验水域为黄石市西塞山区大排山村面积约2 000 m2（100 m×200 m）的养殖池塘，为流动水源，其中进水口与养殖污水排口相连，池塘测定水质指标为：pH 6.88，NH3-N 5.20 mg/L，TN 8～32 mg/L，TP 1.67 mg/L，为劣Ⅴ类水[14]（GB3838-2002，地表水环境质量标准，《地表水环境质量标准基本项目标准限值》，劣Ⅴ类：NH3-N>2.0 mg/L，TP>0.4 mg/L，TN>2.0 mg/L）.

1.2实验方法

1.2.1空心菜的培育将空心菜的种子播到泥土中，待株高至20 cm时，移栽至人工浮床中.

1.2.2人工浮床制作与空心菜的栽培水培空心菜的栽培：人工浮床材料为竹排，按大小为1.5 m×3 m制作，将育种好的空心菜移栽于竹排上，每3株一茬，茬间距0.2 m，插在竹排间隙中，并固定.池塘按4×3个等间距安放竹排.土培空心菜的栽培：在移栽空心菜前施鸡粪15 000 kg/hm2 [15]，在1.5 m×3 m的土壤中按间距0.2 m种植.

1.3测定方法

1.3.1空心菜生理指标测定每隔15 d，随机选择每个竹排中的空心菜10株，分别测量其株高、根长、茎长、节数，并记录其生长情况，实验周期60 d.叶绿素含量测定采用分光光度Arnon公式法[16]，根活力采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法[17-18].土培植株测量方法同水培.

1.3.2水质指标测定试验开始后每隔15 d取水样测定水温、pH、TN、TP、NH3-N 和OD值，每次取样150 mL，重复3 次，试验周期为60 d.其中总氮的测定用过硫酸钾氧化紫外分光光度法[19]，铵态氮的测定用纳氏试剂光度法[19]，总磷的测定用钼锑抗光度法[19]，pH的测定用玻璃电极法[19]，藻类生物量的测定采用650 nm分光光度法[19].

2结果与分析

2.1人工浮床水培与土培空心菜生长特性的对比

2.2不同生长状况下人工浮床水培空心菜对鱼塘养殖废水中氮磷及浮游藻类的去除率

人工浮床水培空心菜在生长过程中，对养殖废水中氮磷去除率分别为：NH3-N，8.29%～20.01%；TN，29.26%～30.10%；TP，20.71%～50.45%，对浮游藻类的去除率为9.09%～14.29%.前15 d，对TP、TN、NH3-N的去除率最高，分别为51.45%、38.1%、20.02%，对水体中浮游藻类抑制作用最强，为20.02%.前30 d，各指标的去除率均高于后30 d的去除率.在第61天各指标的去除率均最低.

3结论与讨论

从整个实验周期看，人工浮床水培空心菜比土培空心菜生长得好.自移栽到人工浮床上后，成活率极高，生长周期大致为60 d，其中前30 d为生长旺盛期，后30 d为衰亡期；其生长能力很强，植株平均株高生长速率为0.747 3 cm/d.

人工浮床水培空心菜在生长过程中，其对鱼塘养殖废水中氮磷的去除率分别为：NH3-N，8.29%～20.01%；TN，29.26%～30.10%；TP，20.71%～50.45%，对浮游藻类的去除率为9.09%～14～29%，其中前15天对TP、TN、NH3-N的去除率最高，分别为51.45%、38.1%、20.02%，随着空心菜生长速率的降低，其对TP、TN、NH3-N的去除效率和对浮游藻类的抑制作用也逐渐降低.据上述数据计算可得，30 株/m2空心菜对TN和TP 的吸收量分别为108.69 g/m3和29.57 g/m3.根据中国地表水环境质量标准（GB3838-20026）标准[19]，仅从氮磷看，30 株/m2 的空心菜可分别将108.69 m3 和197.14 m3的水由Ⅴ类水质指标提升到Ⅲ类.因此，空心菜是一种可用于富营养化水体水质净化的优良植物，可有效净化养殖废水，同时由于其具有一定的经济价值，可作为养殖水体中浮床植物的首选植物物种之一.

研究表明，空心菜的吸收氮磷和抑藻能力明显高于其他植物[24-26].只有芦苇在N、P直接吸收量上高于空心菜，但芦苇的经济价值不如空心菜.金鱼藻在单株的TP吸收量上略高于空心菜[27]，却由于其单位面积产量远远不及空心菜，故在吸收总量上不占优势.用养殖废水培养空心菜，不仅能净化养殖池塘水质，而且能带来不小的经济效益.采用每21 d采收1 次留茬15 cm的采收方式，人工浮床水培空心菜可每次获得2.00 kg/m2的产量[13]，按100 m2池塘计算2个月可收割空心菜600 kg.研究结果表明人工浮床水培空心菜生长优于土培空心菜，平均株高和叶片叶绿素含量分别是土培的1.152倍和1.25倍，而黄婧等研究也表明水培空心菜鲜重为土培的3.54倍，干重为土培的1.12倍[1]，因此，人工浮床水培空心菜的生长速率比土培大，植株生物量比土培高，且具有更高的经济价值，在水污染控制，特别是养殖废水净化中具有很大的应用前景.

参考文献：

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（编辑王健）

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（编辑王健）