张从义 王丛丹 李金忠等

摘要：采用人工生态浮岛技术和种植水生植物相结合的方式，在池塘种植空心菜和莲藕以控制池塘富营养化水质，对富营养化状态采用综合加权指数法进行评价。结果表明，在富营养化池塘中，植物的种类和数量与水体中氮、磷等的去除率呈显著正相关，即提高植物的种类和数量可以提高水质的净化能力，使高锰酸盐指数和浮游植物叶绿素a也明显下降，富营养化池塘的水质得到了明显改善。

关键词：青鱼（Mylopharyngodon piceus）；人工生态浮岛；水生植物；水质富营养化；水质净化

中图分类号：S965.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）14-3478-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.14.037

Control of Eutrophic Water by Floating-island Soilless Culture of Plants in Ponds Forming mainly for Black Carp

ZHANG Cong-yi1，WANG Cong-dan2，LI Jin-zhong1，LEI Xiao-zhong1，ZHU Yong-fu1，

LI Sheng-hua1，WANG Ying-xiong3，LI Bin4

（1.Hubei Frisherys Science Research Institute，Wuhan 430071，China；2.Chang Jiang Water Resources Commission Jingjiang Hydrology Water Resources Surveying Bureau，Jinzhou 434020，Hubei， China；3. Honghu Aquaculture Technology Extending Etations，Honghu 433200，Hubei， China；4. Honghu Minle Aquaculture Professional Cooperatives，Honghu 433221，Hubei， China）

Abstract： The control of eutrophic water in ponds were tested by culturing water spinach on artificial floating island and aguatic plant in water.TLI method was adopted to perform an assessment of current eutrophication status. The results indicated that the amount and type of the plant correlated positively with the removal rates of nitrogen and phosphorus in pond water，and increase of the amount and type of the plant could increase removal rate，permanganate index and chlorophyll a also significantly decreased.Results showed that water quality of eutrophic ponds was improved significantly.

随着经济的发展，大量的工业、农业污水和城镇生活废水以点源和面源形式造成河流、湖泊中水质恶化，加快了水体富营养化进程。根据2011年中国环境状态公报，26个国控重点湖泊（水库）中，富营养化比例达到53.8%[1，2]，富营养化已逐渐成为目前湖泊水环境面临的主要问题。

池塘养殖过程中的施肥、残饵、养殖对象排泄物等，使水体营养化程度提高，藻类大量繁殖、死亡、分解，水中溶解氧降低，加上部分藻类释放出毒素，导致了养殖水体水质恶化，而养殖池塘水体水质恶化后，也会危害水产养殖业。水体散发的腥臭味更影响到周边环境和人文景观[1]。目前，国内在水面进行种植水生植物设置人工生态浮岛的应用较多，主要用于城市景观湖泊、虾蟹类养殖池塘等的水体水质净化处理。在大宗商品鱼池塘养殖期间进行池塘生态浮岛设置应用较少，其原因在于水生植物对水体中营养物质的大量吸收和对池塘水面的遮挡作用，抑制了池塘水体中浮游植物的种群数量和光合作用，影响池塘水体的溶氧量以及鲢、鳙鱼的商品鱼产量。2013年，在湖北省洪湖市大同洪农场四分场洪湖市民乐大宗水产养殖专业合作社的养殖池塘中，开展了青鱼池塘生态养殖试验，目的是在不影响池塘青鱼养殖过程中总体经济效益的同时，控制池塘水体水质富营养化。本研究参照湖泊营养状态分类标准，以各试验池塘水体富营养化结果进行分类评价，初步建立池塘生态治理和水产养殖相结合的池塘生态养殖模式，旨在降低池塘水体中氮、磷等含量过高的富营养化现象。

1 材料与方法

1.1 池塘基本概况

2013年4～11月，试验地点位于国家大宗淡水鱼产业技术体系武汉综合试验站洪湖示范区大同湖农场四分场，选取了民乐大宗水产养殖专业合作社中的3户青鱼养殖池塘作为试验池塘。池塘具体养殖情况如下。

1#池塘面积46 666.67 m2。5月上旬，在靠近投饵区的池塘南端，离池埂1.5～2.0 m的区域水面上架设宽0.5 m的浮式竹木框，竹木框水下部分用1.5 cm网目的网片封住，深入水面以下20 cm，防止植物根系被鱼类啃食。框中间用细绳或竹子作为载体，绳子在几股绞线中间种植蕹菜，竹子则需人工开孔，在孔中种植蕹菜。种植蕹菜的浮框面积13 147 m2。 5月中旬，在靠近北边的一角处种植面积约310 m2的莲藕，整个区域种植约60株。种好后先插网片围好，防止莲藕出芽时被池鱼啃食，待荷叶长出水面后即撤去网片。蕹菜与莲藕种植面积比例占池塘总面积的28.8%。池中配备2台3 kW叶轮式增氧机及1台120 W投饵机。

2#池塘面积32 333.33 m2。5月中旬，仅在池塘靠近北端种植莲藕，种植面积8 106 m2，莲藕种植面积比例占池塘总面积的25%。池中配备1台3 kW叶轮式增氧机及1台120 W投饵机。

3#池塘面积28 666.67 m2，为常规精养鱼池，作为1#、2#试验池塘平行对照池。池中配备2台3 kW叶轮式增氧机及1台120 W投饵机。

由于1#池塘面积最大，自然风浪可能会对水体溶氧产生一定的影响，2#、3#池塘面积相差不大，因此在溶氧量这一指标上可比性较强，其他指标如叶绿素a（Chl-a）、总磷（TP）、总氮（TN）、透明度（SD）、高锰酸盐指数（CODMn）等则具有比较相关性。

1.2 供试池塘水样采集点设置及采样方法

根据地表水监测采样点布设要求[2]，1#池塘设置有3个水样采集点；2#池塘、3#池塘均设置2个采样点，具体位置见图1。水样为各采样点0～50 cm的上层水，用5 L聚乙烯瓶采水器采集后，储存在2个500 mL的有机玻璃瓶中，用低温箱保存。

根据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）[3]，本研究选择pH、溶解氧、氨氮、总氮、总磷、高锰酸钾盐指数、透明度、叶绿素a作为评价指标。pH采用METTLER TOLEDO DEL7A 320 pH计直接测定，溶解氧采用HACH HQ30D现场直接测定，透明度采用塞氏盘法现场测定，氨氮采用纳氏试剂分光光度法（HJ535-2009）、总磷采用钼酸铵分光光度法（GB11893-1989）、总氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（GB11894-1989）、高锰酸盐指数采用酸性高锰酸钾法（GB11892-1989）、叶绿素a采用丙酮提取可见分光光度法测定[4]。

1.3 富营养化评价方法

1.3.1 评价参数 主要选取叶绿素a（Chl-a）、总磷（TP）、总氮（TN）、透明度（SD）、高锰酸盐指数（CODMn）作为水体富营养化评价因子。根据水样监测数值，pH符合《中华人民共和国国家标准——渔业水质标准》（GB11607-1989），且3个试验池塘监测数值均无显著差异；溶解氧（DO）因为有外界的曝气装置（机械增氧机），不便单独评价，仅作为其他指标的辅助项进行分析。

1.3.2 评价标准 主要通过在青鱼养殖池塘中搭设生态浮岛的模式，消除水体中的营养富集物，因此根据《湖泊富营养调查规范（第二版）》[5]中的标准，采用0～100的连续数值对池塘营养状态进行监测分析，参照湖泊营养状态分类标准，分类情况见表1。

1.3.3 评价方法 综合加权指数模型：

TLI（∑）=WjTLI（j） （1）

式中，TLI（Σ）——综合加权营养状态指数；TLI（j）——第j种参数的营养状态指数；Wj——第j种参数的营养状态指数的相关权重。

以Chl-a作为基准参数，则第j种参数归一化的相关权重计算公式为

Wj=r2ij/r2ij （2）

式中，rij——第j种参数与基准参数Chl-a的相关系数；m——评价参数的个数。

根据《湖泊富营养调查规范（第二版）》[5]，各项目营养状态指数计算公式为：TLI（Chl-a）=10（2.5+1.086lnChl-a）；TLI（TP）=10（9.436+1.624lnTP）；TLI（TN）=10（5.453+1.694lnTN）；TLI（SD）=10（5.118-1.94InSD）

2 结果与分析

2.1 不同生态结构池塘中N、P含量变化

从图2中可以看出，除4～5月外，随着时间的推移，即使气候环境发生了变化，种植了植物的1#、2#池塘中NH4+-N、TN、TP含量始终低于对照组的3#池塘；另外，除10～11月外，种植了莲藕、蕹菜两种作物的1#池塘中NH4+-N、TN、TP含量低于仅种植莲藕的2#池塘，10～11月，温度下降而导致蕹菜生长停滞与枯萎，造成1#、2#池塘中NH4+-N、TN、TP与之前结果偏离。

2.2 不同生态结构池塘中高锰酸盐指数、叶绿素a含量变化

从图3可以看出，CODMn的含量受池塘不同种植结构的影响不明显；Chl-a的含量则随着生态种植物的种类、含量增加而明显降低。但总体来看，种植了植物的1#、2#池塘中CODMn和Chl-a的含量明显低于未种植任何作物的3#池塘。

2.3 富营养化评价结果

根据综合加权指数模型法，计算得出表2中综合加权营养状态指数。从计算结果可以看出，从开始种植植物的5月开始，1#池塘始终在50～60之间，保持轻度富营养化的状态；2#池塘有57.14%的时间在50～60间，为轻度富营养化，42.86%的时间在60～70间，为中度富营养化；3#池塘有28.57%的时间在50～60间，为轻度富营养化，71.43%的时间在60～70间，为中度富营养化。

由此可见，种植了更多种类、更多数量的可吸收水体中营养物质的植物，水体中富营养化程度将减轻得更多。但从池塘养殖水体中保持浮游植物种群数量级进行光合作用提供溶解氧这一角度考虑，生态浮岛和设置面积应加以控制，生态浮岛的设置面积不宜超过池塘面积的30%[6]。

3 小结与讨论

为治理水体富营养化，对水体中营养物质的控制方法主要分3类：工程系措施、化学方法、生物方法。其中工程系措施主要有底泥疏浚、引水冲污、底泥覆盖、引水曝气等，这类方法一般都存在成本高、工程量大、长期效果不确定的问题，且多数用于小型水利工程；化学方法主要有絮凝沉淀、化学试剂杀藻等，这些方法容易造成二次污染，且会影响水体水质；而生态浮岛技术，则具有不受光照和水深的限制、种植的植物易收割、基本不产生二次污染、增加治理水体的植物种类的优点[5-7]。

本研究将生态浮岛技术与单一的水生植物种植相结合，去除富营养化水体中的营养物质，研究结果表明，从5月开始，1#池塘、2#池塘的富营养化状态明显比3#池塘富营养化状态轻，由此可见，种植了可吸收水体中营养物质的水生植物，均能起到使水体中富营养化程度减轻的作用。而1#池塘的富营养化状态又比2#池塘的富营养化状态轻，说明综合治理方式比单一种植水生植物的治理效果好。因此，在生产浮岛的运用上，可以尝试与其他植物组合使用，其生态效能有待进一步研究。

参考文献：

[1] 邓玉营.富营养化水体生物修复研究进展[J].湖北农业科学， 2012，51（4）：660-667.

[2] SL219-1998，水环境监测规范[S].

[3] GB3838-2002，地表水环境质量标准[S].

[4] 国家环境保护总局《水和废水检测分析方法》编委会.水和废水检测分析方法[M].第四版.北京：中国环境科学出版社，2002.

[5] 金相灿，屠清瑛.湖泊富营养调查规范[M].第二版.北京：中国环境科学出版社，1990.

[6] 金相灿.中国湖泊环境[M].北京：海洋出版社，1995.

[7] 李圣华.生态浮岛在池塘养殖中的应用[J].科学养鱼，2013（12）：18-19.