吉富罗非鱼养殖池塘集成调控技术配比研究

孙旋辉，蒋咏燚，刘文婷，郑 尧，陈家长，邴旭文

（中国水产科学研究院淡水渔业研究中心，南京农业大学无锡渔业学院，江苏无锡 214081）

0 引言

随着江苏省尾水排放强制性标准的出台，原位集成修复模式因成本低将是水产养殖尾水处理系统中的关键一环。前期我们研究表明“空心菜-水芹”轮作能显著降低青鱼和经济鱼养殖水体中TOC、NO3--N含量，冬季还有利于显著降低TP含量[1]，并能降低底质中TOC、TN、TP含量[1]。在轮作模式中的植物品种选择上，可从经济效益角度考虑中草药（如鱼腥草Houttuynia cordata Thunb、虎 杖 Polygonum cuspidatum、薄荷Mentha haplocalyx Briq.等）[2-6]，还能增强吉富罗非鱼免疫能力[7-8]、起到抗菌[9]和改变微生物群落结构[10]等功效。但植物吸收氮磷的效率有限，我们通过协同上中下层，证实“5%空心菜+10%填料+泼藻”水质调控集成模式值得推广[11]，我们在原位修复基础上通过池塘生态化改造，筛选出“火山石+凹凸棒土+菌制剂+活性污泥”能在初沉单元加速氮磷循环进程强化污染物去除效果[12-14]，镧改性材料还能进一步强化除磷效果。不管是原位修复还是初沉单元，植物和微生物都会耗氧，植物种植面积过大影响池塘中氧浓度，为了进一步验证效果，以吉富罗非鱼养殖池塘为对象，研究5%、8%和10%空心菜种植比例，测定TN、NH3-N、TP、CODMn、TSS、pH和DO等水质指标，研究不同空心菜种植配比其对池塘水质氮、磷净化效果，并进行环境、效益评估。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2020年5月至10月在淡水渔业研究中心宜兴屺亭基地进行，依课题组前期研究[1-2]，空心菜种植占水面面积的比例为5%、8%和10%；生物弹性填料材质为全塑性夹片和维纶醛化丝，比表面积为800 m2/m3，购自江苏大度塑材有限公司，按2025根/hm2比例，每隔1 m放置1根填料，下配重物（不锈钢螺母），用尼龙绳按间距1 m固定在池塘两边；藻类泼洒浓度为10 mL/m3，泼洒频率为每隔半月泼洒一次。吉富罗非鱼养殖池塘选择“空心菜+弹性填料+泼洒藻类”生态调控集成技术，具体做法是在浮床框架上悬挂填料并置于池塘中央（填料可弥补植物生长量不佳时对不同营养盐种类的吸收，节省空间和成本，可成为鱼类追逐藏身之处，相比置于池塘边减少寄生虫病害的发生，且对渔业生产如拉网影响较小），并定期泼洒藻类，在集成体两端配置增氧系统，定期开关，实现池塘水质垂直调控。选择吉富罗非鱼养殖池塘12口（对照组、5%空心菜+10%填料+泼藻、8%空心菜+10%填料+泼藻、10%空心菜+10%填料+泼藻各3口，每口0.133 hm2，水深1.5 m）。5月初放养吉富罗非鱼(GIFT,Oreochromis niloticus)鱼苗30000尾/hm2，搭配少量鳙鱼Aristichthys nobilis 225 尾/hm2（200～300 g/尾 ） ，鲢 鱼Hypophthalmichthys molitrix 300尾/hm2（100～200 g/尾）。饲料投喂占鱼体重3%～5%每天投喂3次（天邦食品股份有限公司），以30 min吃完为标准后期投喂量根据鱼大小做适量调整，试验塘与对照塘养殖期间管理和病害防治一致。

浮床种植试验选用PVC管材料(φ=50 mm)制作浮床，规格为2 m×2 m。浮床两面分别用网孔为30 mm（便于苗扦插）的网片包裹。试验开始前，将预先培育好的空心菜苗(Ipomoeaaquatica)，按株行距30cm×20cm进行扦插，并将浮床集中固定在池塘中排列整齐，每3个浮床用尼龙绳连接成组。

1.2 试验方法

采样时间固定为每月18号上午10:00左右。通过采集对照和试验塘水样500 mL（五点法），按《水和废水监测分析方法》测量CODMn（高锰酸钾-草酸钠滴定法）、TN（碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度计法）、NH3-N（纳氏试剂光度法）、TP（硝酸-硫酸消解法）、TSS（重量法）等水质指标，pH和DO现场分别采用pH计和溶氧仪进行测定。

1.3 统计学分析

数据结果表示采用“均值±标准差”，并对营养盐平均去除率、投入产出进行分析核算，用SPSS 25.0软件进行ANOVA分析（LSD法检验），P<0.05认为差异显著，分别用不同小写字母表示。

2 结果与分析

5月份5%空心菜种植组TN、CODMn和TSS显著降低和升高（图1），8%和10%空心菜种植组TSS显著升高但10%空心菜种植组TP显著升高。6月份5%和10%空心菜种植组TP显著降低。7月份5%空心菜种植组TN、NH3-N、TP、TSS显著降低，8%空心菜种植组TN、TP、TSS显著降低，10%空心菜种植组NH3-N、TP、TSS显著降低。8月份5%空心菜种植组TSS显著降低，8%空心菜种植组TP、TSS显著降低，10%空心菜种植组TSS显著升高。9月份5%空心菜种植组NH3-N显著降低，8%空心菜种植组TP、TSS显著降低，10%空心菜种植组TN、NH3-N、TP、TSS显著降低。10月份仅TSS显著降低。从不同空心菜种植面积来看，5月份5%空心菜种植组TN、TP（除8%）、CODMn显著低于8和10%空心菜种植组，6月份TP和7、9月份NH3-N 8%空心菜种植组显著高于5%和10%空心菜种植组，且5%和8%空心菜种植组TP显著高于10%空心菜种植组。8月份8%空心菜种植组NH3-N显著高于5%空心菜种植组，8、9月份5%空心菜种植组TP显著高于8%和10%空心菜种植组，8、9月份TSS则随着种植面积升高而呈显著升高和降低的趋势。从监测的pH和DO来看，无显著性变化（图2）。

图1 不同空心菜种植比例对罗非鱼池塘水质指标的影响

图2 不同空心菜种植比例对罗非鱼池塘pH和DO的影响

通过对营养盐平均去除率进行分析（图3），结果表明5%空心菜种植组NH3-N、CODMn显著高于其他组，8%空心菜种植组TSS去除率较高，对TP去除率随空心菜种植面积呈显著升高的趋势。

图3 不同空心菜种植比例对罗非鱼池塘营养盐平均去除率的影响

通过对投入产出进行核算，电费每个塘950元，工人人工费用6400元，对照塘出鱼2417 kg，按照今年价格12元/kg计算收益29004元，饲料成本20160元，收益为1494元；5%空心菜种植组出鱼2576 kg，饲料成本16320，人工多支出3200元，收割空心菜308 kg，按价格2.4元/kg计算，收益为4781元；8%空心菜种植组出鱼2377 kg，饲料成本16740，人工多支出3200元，收割空心菜548 kg，按价格2.4元/kg计算，收益为2549元；10%空心菜种植组出鱼2388 kg，饲料成本18100，人工多支出3200元，收割空心菜692 kg，按价格2.4元/kg计算，收益为1666元。因为5%空心菜种植组饵料系数最低（图4），相对效益较好。

图4 不同空心菜种植比例对池塘养殖罗非鱼产出比较

3 讨论与结论

前期研究表明植物对氮磷循环过程中的营养盐均有较好的去除效果，且5%～10%空心菜，5%鱼腥草适合进行推广[1-4,7-8,11]，但不同面积比例水上作物对水质指标的影响不同[4,11]。池塘水面植物种植面积过大，一方面可能带来水体缺氧风险，从本研究中监测DO情况 看，5%～10%空心菜种植虽造成小幅度DO降低但并未造成显著性影响，从实践中得知因缺少足够阳光还可能带来寄生虫病害的风险。从原位修复技术来看，植物和微生物都能对氮磷循环中的营养盐有去除效果但微生物去除效果远高于植物，但植物对磷的去除效果较好。本研究中空心菜种植对罗非鱼池塘水体中TN、NH3-N、TP、CODMn、TSS均有一定程度的降低，而且空心菜根系发达，浮床根系能形成生物膜通过生物絮凝作用将水体悬浮物沉降至池塘底部[15]；水上植物能使根系泌氧速率增强[16]，根系形成的微氧环境有利于还原型和氧化型有机氮之间的相互转换。悬浮在水中的固体物质包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等。空心菜种植后5月份和8月份TSS显著升高，尤其是10%空心菜种植组，可能一方面和种植下塘时搅动带来的泥沙和黏土相关，一方面还与空心菜根系发达附着微生物造成絮凝沉淀相关。

从对营养盐平均去除率进行分析，空心菜种植对TN去除率在10%～15%之间，对TP去除率在20%～40%之间，面积适中对去除TSS有利，但5%空心菜种植组还对NH3-N、CODMn有较好的去除效果。从投入产出角度看，5%空心菜种植组罗非鱼产量增长6.6%，饵料系数降低了32%（P<0.05），效益增长2倍，从本实验看较适合池塘进行推广。但渔民对鱼菜共生种植的积极性不高，一方面在于需购置空心菜苗种进行种植，需要进行定期收割，空心菜的价格相对较低，渔获季节需要将浮床整体移出，整个过程中需耗费人力。从资源化角度考虑，可以用中草药植物替代空心菜，中草药具有和空心菜类似的水质和底质净化效果[3]，无需管理仅置于水中翌年能曝芽继续生长，且绝大部分收获的中草药除食用外，还能被药材批发企业收购，如鱼腥草市售价格为12元/kg，可用来制备复方鱼腥草合剂或胶囊，虎杖可用来制备虎杖叶胶囊，薄荷能提取精油和制备薄荷茶、薄荷香皂、薄荷水、薄荷喉片等。目前阶段，离养殖户对中草药水质生态调控技术的高认可度还有一段距离，相信在配套做好中草药植物的资源化利用后，推动此技术的推广应用才会更加有效。