大薸与满江红对网箱养殖长吻鮠氮磷排放的影响

王奇杰，李 猛，马旭洲*，王　武，高建 忠，李星星（上海海洋大学农业部淡水水产种质资源重点实验室，上海006；上海市水产养殖工程技术研究中心，上海　006；上海高校知识服务平台上海海洋大学水产动物遗传育种中心，上海　006；宜昌英武长江生态渔业有限公司，宜昌000；遵义市水产站，遵义6000）

大薸与满江红对网箱养殖长吻鮠氮磷排放的影响

王奇杰1，2，3，李 猛4，马旭洲1，2，3*，王武1，2，3，高建 忠1，2，3，李星星5
（1上海海洋大学农业部淡水水产种质资源重点实验室，上海201306；2上海市水产养殖工程技术研究中心，上海201306；3上海高校知识服务平台上海海洋大学水产动物遗传育种中心，上海201306；4宜昌英武长江生态渔业有限公司，宜昌443000；5遵义市水产站，遵义563000）

为缓解网箱养鱼对承载水体造成的污染，以漂浮植物大薸（Pistiastratiotes L.）和满江红［Azolla imbircata（Roxb.）Nakai］为研究对象，设置满江红、大薸及混养三组生态网箱以及传统网箱，探究种植水生植物对网箱养殖长吻鮠氮磷排放的影响。结果表明：三组生态网箱（满江红、大薸、混养）和传统网箱氮的回收率分别为38.43%、36.20%、36.14%和34.18%，磷的回收率分别为30.09%、29.01%、28.18%和27.00%，三组生态网箱的氮磷回收率显著高于传统网箱，而大薸生态网箱的氮磷回收率与混养生态网箱无显著性差异，满江红生态网箱的氮回收率与大薸及混养生态网箱均有显著性差异，但三组生态网箱间磷的回收率之间无显著性差异。四组网箱之间的氮磷利用率无显著性差异。通过比较，满江红对氮磷移除效果优于大薸和混养，当网箱面积与满江红种植面积为1∶24.64左右时，养殖长吻鮠网箱的氮和磷为零排放。

大薸；满江红；生态网箱；氮磷回收率；氮磷利用率

网箱养殖是一种集约化、高产、高效的养殖方式，有起捕容易、饲养周期短、便于推广等优点，具有很大的发展潜力。但养殖过程中的残饵、鱼类粪便［1］等散失在水体，极易对养殖水体造成一定的污染，随着近年来网箱养殖规模和强度的进一步增加，其对水体的污染也日益严重［2］。

治理养殖水体污染主要有物理方法、生物方法和生态方法等［3］，其中水生植物作为治理养殖水体污染的一种手段，具有投资少、耗能低、操作简单、可持续等优点，是当前生物方法和生态方法的常用技术，在治理养殖水体污染方面受到广泛关注［4-7］。水生植物不仅可以直接吸收水体中大量的氮、磷等营养物质来满足自身的生长需求，而且其发达的根系可以为根际微生物提供良好的生活环境，提高了水生植物对水体污染物的吸收、吸附和沉淀效率［8］。通过定期打捞，可以将其吸收的营养物质带出水体，从而达到净化养殖水体的目的。水生植物主要包括漂浮植物、浮叶植物、挺水植物和沉水植物［9］，其中漂浮植物因其可以和网箱较好的结合，打捞操作简便等优势而得到广泛的应用［10-11］。

满江红［Azolla imbircata（Roxb.）Nakai］别名红萍、红浮萍、紫薸，隶属于满江红科（Azollaceae）满江红属（Azolla），为小型漂浮植物，生长迅速，具有一定的耐污能力，能有效地去除水体氮磷等营养元素，降低化学耗氧量，国内外对其在水处理方面已经开展了大量的研究［12-14］。大薸（Pistiastratiotes L.）隶属于天南星科（Araceae）大薸属（Pistia），又名水荷莲、大萍、水芙蓉，为多年生漂浮性的水生草本植物，其根系发达，生长迅速，繁殖能力强，亦广泛应用于水体生态修复工程［15-17］。本试验选择宜昌百岁溪库湾网箱养鱼基地优势植物大薸与满江红为研究对象，将大薸与满江红种植于养鱼网箱内，这两种植物通过吸收水体的氮磷等营养元素来满足自身生长需要，然后通过定期收获植物而把网箱养鱼区水体的氮、磷等污染物去除，从而达到缓解网箱养鱼区水体富营养化的问题。本试验通过比较大薸、满江红及两者混养这三种组合对网箱养鱼氮、磷排放的影响，为探求一种零排放的环保型生态网箱及大面积推广网箱植物净化提供基础数据和理论依据。

1　材料与方法

1.1 试验材料

本试验开始于2014年7月10日，结束于2014年9月8日，共计60d，在湖北省宜昌市英武长江生态渔业有限公司百岁溪库湾网箱养殖基地（北纬30°46′，东经111°19′）进行。用作试验的养鱼网箱规格为5.0 m×4.0 m×3.0 m。试验用鱼为基地网箱内的长吻鮠（Leiocassis longirostris）幼鱼，两种漂浮植物大薸与满江红作为试验植物，大薸和满江红投放于养鱼网箱表层水面，使其根须悬浮于水中，分散均匀。试验所用的饲料为“新宏”牌长吻鮠配合饲料，由岳阳市新宏饲料有限公司生产，饲料成分见表1。

表1　长吻鮠配合饲料的营养成分Table 1　Compositions of formula feed for Leiocassis longirostris　%

1.2试验设计

三组试验网箱的表层分别种植大薸、满江红及满江红与大薸混养（满江红占50%，大薸占50%），对照网箱为盖遮阳布的传统网箱，每组网箱均设四个平行，满江红和混养网箱四周围上密网，以防止满江红外散。通过鱼筛筛选出规格均匀的长吻鮠幼鱼投入网箱，放养密度为60尾/m2。每天早晚（5：00，16：00）投喂“新宏”牌长吻鮠配合饲料，以投饵后10—15 min内吃完为准。试验共进行 60d，试验期间，水温25—30℃，pH 6.5—7.4，溶氧不低于4.2 mg/L。

1.3 采样及分析方法

试验期间，每周测量一次各组网箱的溶氧，温度，透明度和pH，试验开始和结束前24 h停止投喂，从每个网箱随机取40尾鱼进行称量，并选取4尾鱼进行化学分析，定期打捞生态网箱内的大薸和满江红，称重并取样分析。运用105℃干燥恒重法测定饲料和试验鱼中的干物质，总氮含量采用凯式定氮法测定，总磷含量采用钼蓝比色法测定。大薸和满江红样品经H2SO4-H2O2消煮后，总氮含量用凯式定氮法测定，总磷含量用钒钼黄比色法测定。

1.4有关计算方法

增重率的计算公式为：WGR=（Wt-W0）/W0×100%。式中：WGR为增重率；Wt为鱼体或植物的终末平均重量；W0为鱼体或植物初始平均重量；t为试验周期。

特定生长率的计算公式为：SGR=（LnWt-LnW0）/t×100%。式中：SGR为特定生长率；Wt为鱼体或植物的终末平均重量；W0为鱼体或植物初始平均重量；t为试验周期。

氮磷输入总量的计算公式为：INP（g）=IA+IB+IC。式中：INP为氮磷输入总量；IA为饲料的氮磷量；IB为放养鱼的氮磷量；IC为放养满江红和大薸的氮磷量

氮磷回收总量的计算公式为：WNP（g）=WA+WB。式中：WNP为氮磷回收总量；WA为收获鱼的氮磷量；WB为收获满江红和大薸的氮磷量。

氮磷利用率的计算公式为：UNP=（WA-IB）/IA×100%。式中：UNP为氮磷利用率；WA为收获鱼的氮磷量；IB为放养鱼的氮磷量；IA为饲料的氮磷量。

氮磷回收率的计算公式为：RNP=WNP/INP×100%。式中：RNP为氮磷回收率；WNP为氮磷回收总量；INP为氮磷输入总量。

1.5数据分析与处理

试验结果均用平均数±标准差表示（Mean±SD），并用SPSS 20.0软件对试验结果进行单因素方差分析。

2　结果与分析

2.1长吻鮠的生长性能

满江红生态网箱、大薸生态网箱、混养生态网箱和传统网箱长吻鮠的初始均重分别为102.49g/尾、105.31g/尾、102.67g/尾和106.40g/尾，收获均重分别 217.56g/尾、218.43g/尾、217.32g/尾和218.87g/尾，各组网箱间均无显著差异（P＞0.05）。三种生态网箱（满江红、大薸、混养）与传统网箱长吻鮠的特定生长率分别为（1.25±0.08）%、（1.22±0.12）%、（1.25±0.06）%、（1.20±0.18）%，四者之间均无显著差异（P＞0.05）（表2）。这说明生态网箱与传统网箱长吻鮠的生长性能无显著差异，生态网箱内的长吻鮠并没有因网箱表面的植物而受到明显影响。

表　2 饲料使用量、植物、鱼的放养和收获情况Table 2　Summary of feed consumption，plants，fishstocking and harvest

2.2满江红和大薸的放养和收获情况

三组生态网箱（满江红、大薸、混养）和传统网箱的饲料使用量分别为166.32 kg、165.64 kg、164.32 kg和165.35 kg，四组网箱间无显著差异（P＞0.05）。三组生态网箱（满江红、大薸、混养）初始投放植物的重量分别为18.15 kg、20.20 kg、21.45 kg，三组生态网箱间无显著差异（P＞0.05）。试验期间三组生态网箱内的植物共采收3次，收获植物的总重量分别为176.78 kg、152.47 kg、115.31 kg。满江红生态网箱及大薸生态网箱与混养生态网箱收获植物总重量均存在显著差异（P＜0.05）。满江红、大薸及混养这三组植物特定生长率分别为3.79%/d、3.37%/d、2.80%/d，满江红生态网箱及大薸生态网箱与混养网箱在植物特定生长率上均有显著差异（P＜0.05）（表2）。以上可以说明两种漂浮植物均可在网箱内正常生长，满江红的生长速度略快于大薸。

2.3四组网箱氮磷的回收和输入

由长吻鮠幼鱼及配合饲料带入养殖水体的氮磷量四组网箱间均无显著差异（P＞0.05）。收获长吻鮠的氮磷量，四组网箱间无显著差异（P＞0.05）。三组生态网箱（满江红、大薸、混养）和传统网箱氮的回收率分别为38.43%、36.20%、36.14%和34.18%，磷的回收率分别为30.09%、29.01%、28.18%和27.00%，三组生态网箱的氮磷回收率均显著高于传统网箱（P＜0.05），大薸生态网箱与混养生态网箱的氮磷回收率无显著性差异（P＞0.05），满江红生态网箱的氮回收率和大薸及混养生态网箱的氮回收率有显著性差异（P＜0.05），而三组生态网箱间的磷回收率无显著差异（P＞0.05）。四组网箱间的氮磷利用率无显著性差异（表3、4）。满江红、大薸及混养生态网箱通过种植植物移除养殖水体的氮磷量分别为389.40g、238.68g、201.55g和79.86g、56.28g、44.01g。这说明通过种植满江红和大薸有助于减轻网箱养鱼对水体造成的污染问题，满江红的效果优于大薸，大薸的效果优于混养。经计算当网箱面积和满江红种植面积为1：24.64时可以达到网箱养殖的零排放。

表　3 不同组网箱N的投入和回收情况Table 3　The input and recycle of N indifferent cages

表4　不同组网箱　P的投入和回收情况Table 4　The input and recycle of p indifferent cages

3　结论与讨论

吴湘［18］研究结果表明，无论室内还是野外大薸对富营养化水体的磷营养盐及其他污染物的去除效果均高于矮杆美人蕉和水鳖。满江红净化水产养殖水体的研究［19］表明满江红对养殖水体的营养盐，尤其铵态氮和总磷有明显的去除效果，可以说明大薸和满江红净水能力较强。大薸为多年生浮水草本植物，分布广泛，主要通过无性繁殖进行生殖，繁殖力强，生长迅速［20］，满江红为世界性广泛分布的浮水植物，通过营养体的侧枝断离无性繁殖进行生殖，喜于集群生长，产量高，生长周期短，适应能力很强［21］。这两种水生植物生物量增长较快，通过定期打捞而把养殖水体的氮磷等过多的营养物质带出水体，对治理各种水体污染有很好的效果［22-24］。

余丽凡等［25］研究结果表明，通过种植水生植物可以对无机悬浮颗粒物起到吸附沉降的作用，能改善水体的透明度。而本试验中三组生态网箱水体的透明度只是略高于传统网箱，并没有显著性差异，这可能是由于网箱处于开放性水体中，网箱内外的水体在时刻交换的原因造成的。本试验满江红的氮回收率显著高于大薸，而磷的回收率与大薸无显著性差异，这可能由于满江红本身对氮的富集能力强于大薸对氮的富集能力导致采收的满江红转移出水体的氮含量高于大薸，而满江红本身对磷的富集能力和大薸对磷的富集能力无明显差异造成的。混养生态网箱由于两种植物的相互竞争作用导致混养网箱植物总产量低于大薸及满江红生态网箱，使得混养网箱的氮磷回收率低于大薸和满江红。经计算当网箱面积和满江红种植面积为1∶24.64时可以达到网箱养殖的零排放，而李猛等［10］研究表明当网箱面积与大薸面积比达到1∶30时，可以达到零排放，这说明网箱种植满江红对水体氮磷移除的效果优于种植大薸。满江红生长的最佳水温为20—25℃，水温达35℃以上时满江红的生长缓慢；满江红在pH 3.5—10均可生长，pH 为6.5—7.5生长最佳［21］。

漂浮植物大薸和满江红显示出与网箱良好的结合性，操作简便，只需要通过定期打捞即可把水体的氮磷等带出养殖水体，且充分利用了网箱表层空余水面，可以在一定程度上缓解网箱养鱼对水体造成的污染。长吻鮠为畏光生活于水体中下层的一种鱼类［26］，种植漂浮植物有遮挡阳光的作用，与传统盖遮阳布相比更加简便，而且起到了美化养殖环境的作用。打捞起来的大薸既可作为水生绿肥和青饲料，也可供药用。由于满江红体内共生着一种固氮蓝藻，可以将大气内的气态氮转化为氨类物质［27］，故打捞上的满江红可以做绿肥，由于其体内粗蛋白、赖氨酸、钙、磷及粗脂肪含量很高，亦可作为基本配合饲料［28］。网箱种植满江红的最佳密度、最适光照及如何防止水草大面积扩散而引发的生态灾难还有待研究。

本研究结果表明，漂浮性水生植物满江红和大薸对网箱养殖长吻鮠的生长性能没有影响，且满江红的生长速度较大薸快；种植满江红和大薸有助于降低网箱养鱼对水质的污染问题，对养殖水体有一定的净化作用。通过比较满江红和大薸对网箱养鱼氮磷的移除效果，移除氮磷效果较好的为满江红，网箱面积与满江红种植面积达到1∶24.46时，可实现网箱养殖长吻鮠氮、磷的零排放。

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（责任编辑：张睿）

Effects of planting Pistiastratiotes L.and Azolla imbircata（Roxb.）Nakai on emission of nitrogen and phosphorus from Lieocassis longiristris culture in net cage

WANG Qi-jie1，2，3，LI Meng4，MA Xu-zhou1，2，3*，WANG Wu1，2，3，GAO Jian-zhong1，2，3，LI Xing-xing5
（1Key Laboratory of Freshwater Fisherygermplasm Resources，Ministry of Aqriculture，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China；2Shanghai Engineering Research Center of Aquaculture，Shanghai 201306，China；3Shanghai University Knowledgeservice Platform，Shanghai Ocean University Aquatic Animal Breeding Center，Shanghai 201306，China；4Yichang Yingwu Yangtze River Ecological Fishery Co.Ltd，Yichang 443000，China；5Zunyi Fisheries Technical Entensionstation，Zunyi 563000，China）

To reduce the pollution of water by cage culture of fish，taking the floating plant Pistiastratiotes L.and Azolla imbircata（Roxb.）Nakai as the objects of the research to explore the effect of planting aquatic plant on emission of nitrogen and phosphorus from Lieocassis longiristris culture in net cage by installing Azolla imbircata（Roxb.）Nakai，Pistiastratiotes L.，Pistiastratiotes L.-Azolla imbircata（Roxb.）Nakai mixotrophic ecological net cage and traditional cage.The results indicated that the recovery rates of nitrogen of ecological cage with Azolla imbircata（Roxb.）Nakai，Pistiastratiotes L.，mixed culture and traditional cage were 38.43%，36.20%，36.14%and 34.18%，and the recovery rates of phosphorus of ecological cage with Azolla imbircata （Roxb.）Nakai，Pistiastratiotes L.，mixed culture and traditional cage were 30.09%，29.01%，28.78%and 27.00%.For the collection rates of nitrogen and phosphorus，there wasstriking variation between ecological cage and traditional cage but there was not obviousdiffience between ecological cage of Pistiastratiotes L.and Pistiastratiotes L.-Azolla imbircata（Roxb.）Nakai mixotrophic ecological net cage.For the collection rates of nitrogen，ecological cage of Azolla imbircata（Roxb.）Nakai wassuperior to that ecological cage of Pistiastratiotes L.andPistiastratiotes L.-Azolla imbircata（Roxb.）Nakai mixotrophic ecological net cage withsignificantdifferences among them.For the collection rates of phosphorus，there was nostriking variation between three ecologicalgroups.For the utilization of nitrogen and phosphorus，there was not asignificantdifference between the fourgroups of net cage.There was zero emission of nitrogen and phosphorus in cages of culture of Lieocassis longiristris，if the ratio of the area of the cage and the area of culture of Azolla imbircata（Roxb.）Nakai 1∶24.64.

Pistiastratiotes L.；Azolla imbircata（Roxb.）Nakai；ecological cages；Collection rate of nitrogen and phosphorus；Utilization of nitrogen and phosphorus

S967.3

A

1000-3924（2016）04-110-06

2015-08-31

上海市高校知识服务平台上海海洋大学水产动物遗传育种中心（ZF1206）；欧盟FP7亚欧水产平台项目（245020）

王奇杰（1988—）男，在读硕士生，研究方向：净水渔业。E-mail：wangqijie1988@163.com

马旭洲（1965—）男，博士，副教授，研究方向：净水渔业。E-mail：xzma@shou.edu.cn