藻蚌混养对养殖尾水的作用效果研究

张 鑫，尹泽慧，刘晓军，李家乐

(1.上海海洋大学，农业农村部淡水水产种质资源重点实验室，上海 201306；2.浙江清华长三角研究院，生物技术与医药研究所，浙江嘉兴314000)

池塘养殖是我国渔业的重要组成部分，养殖时投入的饲料被养殖动物摄食、吸收、利用后，会产生残饵、粪便、代谢物等[1]，这些物质降解后，会造成池塘有机物含量升高，化学需氧量、氨氮、总磷、总氮等富营养化指标升高，进而造成水体溶解氧减少、水体释放有毒物质，导致鱼类及其他水生生物大量死亡[2,3]。常规的尾水处理方法有物理吸附、化学剂改底、自然净化等，但都有一些局限性，如安全性低、成本高等。但是通过水生生物群的调节，增强物种间的相互作用，促使浮游植物生物量下降，改变滤食性的捕食者的结构，来降低藻类生物量，改善水质，就避免了这些局限性。这种方式就是经典生物操作[4]，而利用软体动物来直接控制藻类生长，治理水体富营养化，就是非典型生物操纵[5]。

三角帆蚌(Hyriopsiscumingii)俗称淡水珍珠蚌、河蚌，属软体动物门双壳纲蚌目帆蚌属，广泛分布于我国大型河流、湖泊、水库。三角帆蚌一般生活于水体底泥中，主要以小型浮游生物为食，也滤食细小的动植物碎屑，因此可以利用三角帆蚌去除水体中的有机物，减弱水体富营养化情况，改善水质[6-9]。早期研究报道致力于利用各种养殖模式探究三角帆蚌净化水质的效果，从而总结出一系列关于三角帆蚌在各种养殖模式[10-11]、吊养方式[12]、养殖密度[13]上的最佳状态。而各种研究发现滩涂贝类在平面流水和净水模式下水质净化效果总体趋势一致[10]，单独养殖贝类对于磷的去除率效果更佳[11]，三角帆蚌适合吊养[12]并且其净水效果与放养密度有关[13]。

浮游植物是固氮、固碳的重要生物，小球藻(Chlorellavulgaris)属于绿藻门，适应环境能力极强，可以通过自养、异样、混养的方式生长。小球藻可以光源为能源，利用水体中的氮、磷等营养物质合成自身有机物质来生长、繁殖[14]，具备有较强的废水处理能力[15,16]，尤其对氨氮和磷这两种营养盐的吸收效果最好[17]。

1 材料与方法

1.1 实验材料

三角帆蚌购自浙江省武义县伟民水产养殖有限公司，体表无损伤、壳长为10 cm，带回实验室后刷洗干净，在校内河道进行暂养。小球藻购自中科院水生生物研究所淡水藻种库。实验用水为实验室鱼类养殖尾水。

1.2 实验设置

1.3 测定指标

1.4 数据统计分析

去除率计算：

Lt=100%(C0-Ct)/C0

式中，Lt为去除率，t为采样时间，Ct为第t天的浓度，C0为实验初始浓度。

去除速率计算公式：

St=(Ct-Ct+3)/3

式中，St为去除率，t为采样时间，Ct为第t天的浓度，Ct+3为第(t+3)天的浓度。

2 结果与分析

2.1 各指标去除速率

表1 不同处理组各指标去除速率Tab.1 Removal rates of each index in different treatment groups

2.2 TN去除效果分析

如图1所示，各处理组水体TN浓度均表现下降趋势，3～9 dTN水平迅速下降。至实验结束时，藻蚌组、蚌组和藻组的去除率显著高于空白对照组，藻蚌组、藻组和蚌组对TN去除率基本一致，分别为91.96%、90.03%和89.58%，三者差异不显著。

图1 不同处理组水体中TN含量的变化趋势Fig.1 Removal trend of TN in different treatment groups

2.3 TP去除效果分析

如图2所示，各处理组TP水平都呈现出下降趋势，至实验结束时，蚌组中去除率为26.36%，藻蚌组去除率达到50.89%，藻组去除速率达到45.79%。结合折线图可以看出，蚌组的TP去除速率前期缓慢，后期去除速率变快；与此相反，藻蚌组在0～6 d去除速率较快，6～15 d去除速率缓慢；藻组趋势和藻蚌组大致相同，最后去除速率较快。

图2 不同处理组水体中总磷含量的变化趋势Fig.2 Removal trend of TP in different treatment groups

图3 不同处理组水体中氨氮含量的变化趋势Fig.3 Removal trend of ammonia nitrogen in different treatment groups

2.5 COD去除效果分析

如图4所示，各处理组的COD含量变化均呈现下降趋势，直至实验结束，蚌组的COD去除率为57.75%，藻蚌组为74.84%，藻组为80.56%。加入小球藻后的蚌处理组比未加入和只有藻的处理效果要好，说明藻蚌混养模式具有较好的COD去除效果。

图4 不同处理组水体中COD的变化趋势Fig.4 Removal trend of COD in different treatment groups

3 讨论

3.1 三种处理方式对氮处理能力的比较

3.2 三种处理方式对磷处理能力的比较

储忝江等[24]研究结果表明，三角帆蚌对TP的去除率平均为31.5%，本实验中三角帆蚌对TP去除率为26.36%，混养组的去除率为50.89%，单藻组去除率为45.79%。从水体中TP含量变化可以看出藻蚌组和蚌组都对TP有明显去除作用，藻蚌组在TP去除速率和去除率均比蚌组的效果要好。有研究表明藻类能将环境中的磷大量吸收并储存在体内以保证低浓度磷时维持生长和繁殖，杨坤等[17]研究发现在养殖水体中加入小球藻后水体中TP浓度迅速下降，有明显降低水体TP浓度的效果。本研究中，藻蚌混养组0～9 d TP去除速率显著高于蚌组，推测是前期藻类吸收了大量的磷，同时还有蚌对磷的吸收[7]，因此混养组中磷的消耗较快；到之后TP浓度下降变慢，可能是三角帆蚌对于藻的摄食导致水中小球藻数量慢慢减少，TP的去除变为主要由三角帆蚌承担，导致水体TP去除速度变慢。

3.3 三种处理方式对COD处理能力的比较

储忝江等[24]研究结果表明，三角帆蚌对CDO的去除率平均为51.0%，本研究中，三角帆蚌组对COD的去除率为57.75%，与储忝江等[24]研究的结果基本符合。在藻蚌混养模式中尾水COD下降74.84%，表明加入小球藻的藻蚌混养模式对养殖尾水中COD的净化效果明显提高。因此，藻蚌混养模式可为养殖尾水处理提供一种途径。

4 小结