水生蔬菜改善养殖渔塘水质研究进展

来源：SCI期刊网分类：农业论文时间：2022-03-09 09:39 热度：

　　摘要：由于高密度养殖技术的推广，使得池塘养殖水体水质日趋恶化，既影响了养殖产品的产出，又增加了污染周边水体的风险。论文综述了近年来，我国应用水生蔬菜改善养殖渔塘水质的研究进展，提出了品种筛选和处理效果评价是该领域的研究重点，分析了约束该技术发展的主要因素。并依据现有状况提出了今后需要努力的方向，为水生蔬菜改善养殖渔塘水质研究提供了思路。

水生蔬菜改善养殖渔塘水质研究进展

　　关键词：水生蔬菜;鱼塘;水质

　　池塘养殖是我国重要的淡水养殖方式。2014年我国池塘养殖面积达到266.98万hm2，池塘养殖平均单产为7116kg/hm2[1]。我国池塘养殖普遍采用高放养密度、高投饲量的集约化精养模式以提高产量。大量投放的饲料没有完全被取食而沉积，加上养殖产品排泄的粪便，容易在渔塘底部形成一层富含有机质的淤泥，不仅导致塘内水质恶化，影响鱼虾生长，而且养殖尾水的排放也加剧了周边水体的富营养化[2]。因此，鱼塘水体富营养化程度的加剧越来越引起研究人员的普遍关注。

　　近年来，大量研究表明[3-5]水生植物对养殖水环境具有较好的净化效果，一方面，水生植物通过吸收水体或底泥中的氮、磷等无机营养物及重金属等污染物合成自身物质储存在植物体内，以维持生长和繁殖的需要，从而加快了水体中氮、磷营养物质的去除。另一方面，其强大的根系与水体中微生物的协同降解作用加快了有机物的分解，与此同时，植物根部气体传输和释放作用有效促进了水体中好氧生物对有机物的分解，并有助于硝化菌的生长，可将水体中的氮、磷等无机营养物转化为自身所需的物质，起到净化水质的效果。作为水生植物的重要组成之一的水生蔬菜是指在淡水中生长的、其产品可供作蔬菜食用的维管束植物。水生蔬菜因其生长特性、经济性和环保特性逐渐成为养殖池塘水体生物净化技术研究的主要对象之一。

　　1 品种筛选

　　我国水生蔬菜品种超过300 个，常见水生蔬菜有莲藕、茭白、慈姑、荸荠、菱角、芡实、豆瓣菜、莼菜、水芹、蒲菜、水芋、水蕹菜等[6]。不同蔬菜品种对于同种污染物的去除效率也不近相同。黄艳等[7]研究了不同水生蔬菜品种对水质净化效果，研究表明从对池塘水质净化效果来看，对 TN 去除效果表现为菱角>浅水藕>芡实;对 TP、NH+-N 去除效果表现为浅水藕 > 芡实 > 菱角;对COD去除效果表现为芡实>菱角>浅水藕。胡绵好等[8]对比研究了水芹和豆瓣菜作为生态浮床栽培材料，对富营养化水体中主要污染物的去除效果，研究结果表明水芹对于富营养化水体中TN、NH4+ -N、TP、CODMn、Chl.a的去除率分别达到 76.86%、69.39%、90.45%、95.03%、89.81%;豆瓣菜对于富营养化水体中 TN、NH4+-N、TP、CODMn、Chl.a 的去除率分别达到78.27%、67.95%、89.98%、95.38%、91.28%。

　　另一方面，不同的养殖品种，由于养殖方式的不同，其相应的水体中的污染物种类、浓度、分布也存在差异。就养殖对虾而言，一般采用精养或半精池塘养殖，具高密度、高投喂等特点，通过高换水率来获得高产量，势必会造成水中残饵、对虾粪便和代谢产物大量积累，引起虾塘中氮磷等营养盐的大量积累。杨逸萍等[9]认为，在精养虾池中，总氮输入的 19%转化为虾体内的氮，其余大部分(62%～68%)积累到池塘底部的淤泥中，此外还有 8%～12%以悬浮颗粒氮、溶解有机氮、溶解无机氮等形式存在于水体之中。就鱼塘精养而言，吴庆龙等[10]研究了鱼塘精养对水质的影响。结果表明 TN 、NH4+ -N 分别比对照点高219%和300%，大部分氮污染则以残饵、粪便等悬浮物形式进入渔塘水体;TP 的含量高出对照点162%、PO43- -P高出150%，绝大部分磷污染也是以残饵、粪便等悬浮物态存在;CODcr比对照点高30%;BOD5 比对照点高31%。

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　　由此可见，品种筛选是运用水生蔬菜改善养殖渔塘水质这一技术的首要环节，由于不同的蔬菜品种对于不同的污染物有着不同的去除效率，不同的养殖品种导致的污染物的产生及浓度也不尽相同，所以为了实现水生蔬菜改善养殖渔塘水质最优化，就必须在调查鱼塘水质现状、当地水生蔬菜种类及经济性的基础上，进行一定的品种筛选试验，以明确特定的水生蔬菜处理鱼塘水体。

　　2 处理效果

　　处理效果的好坏直接决定了水生蔬菜改善养殖渔塘水质的应用和推广，同时也是品种筛选最为重要的依据之一。因此，处理效果的实验研究与评价一直是水生蔬菜改善养殖渔塘水质研究的重点。其研究的主要内容包括了以品种筛选为目的的多种水生蔬菜处理特定养殖鱼塘水体效果评价，以改善水质为目的的特定蔬菜处理特定养殖鱼塘水体的效果分析，以提高养殖效率为目的的水生蔬菜与鱼塘养殖共生系统研究。

　　2.1 品种筛选为目的

　　多数品种筛选均建立在文献检索基础上，结合当地特色水生蔬菜品种来确定研究对象。如叶聪[11]在研究几种水培蔬菜在凡纳滨对虾养殖塘中的应用开发时选用了当地蔬菜基地提供的水蕹菜、羽衣甘蓝和生菜。实验结果表明3种蔬菜对氮磷营养盐、总氮、总磷及 CODMn呈现出一定去除能力，其中水蕹菜对所检测的7种水质指标的去除率可达到 23.3% ～73.6%;除硝酸盐氮以外，其余6种指标的去除率均优于其他两种蔬菜;牛英豪等[12]选用空心菜、水芹菜及其组合来改善中华鳖养殖水体水质，设置了空心菜+水芹菜组、空心菜组和水芹菜组三个实验组别，这三个组别对总氮的去除率分别为 76.53%、68.37% 和66.33%，对氨氮的去除率分别为 87.40%、76.12%和81.89%，对叶绿素a的去除率分别为63.07%、60.12%和58.70%，对 COD 的去除率则为41.19%、39.53%和37.21%。

　　2.2 改善水质为目的

　　研究者们做了许多针对性的实验研究，积累了大量的基础数据，为水生蔬菜改善养殖渔塘水质技术的进一步推广提供理论和实践依据。李文祥等[13]研究利用浮床技术，选用水蕹菜种植在精养池塘上，依靠水雍菜原位分解、吸收和转移等途径，通过收获成品蔬菜而移除水体中的营养物质有总磷(49.6±17.2)g，总氮(271.1±60.0)g，转移率分别为18.2%和30.6%。李海燕等[14]选用西洋菜(Nasturtimofficinale)对某鱼塘水体进行水质改良实验发现，西洋菜对 NH4+ -N、NO3- -N 和 DIN 的去除率达到54.4%、76.9%及 70.6%，对 PO43- - P 的去除率也达到55.7%，西洋菜对富营养化水体中的 N、P 元素均表现出较好的净化能力，且对藻类生长有良好的抑制作用。陈家长等[15]以叶绿素a(Chla)、总氮(TN)、氨氮(NH4+ -N)、硝酸盐氮(NO3- -N)、亚硝酸盐氮 (NO2- -N)、总磷 (TP)、正磷酸盐(PO43- -P)、CODMn等为主要水质指标研究浮床栽培空心菜对集约化养殖鱼塘的净化作用。实验结果显示对 Chla、TN、NH4+ -N、NO3- -N、NO2- -N、TP、PO43- -P、CODMn的去除率分别为 15.16% ～ 49.02%、9.04% ～ 36.56%、19.23%～46.34%、22.76%～47.74%、13.33%～56.52%、33.33% ～45.10%、27.27% ～48.15%、3.13%～19.05%。

　　2.3 鱼菜共生系统

　　其处理效果不仅体现在水体污染物的去除效率或者水质改善方面，还体现在水生蔬菜和养殖产品的生长情况是否良好。闫保国[16]等人在鱼塘种植空心菜改善水质研究时，比较了淡水鱼养殖池塘和中华鳖养殖池塘两种模式下鱼菜共生系统的运行效果。对于空心菜而言，其在养殖水体中生长状况良好。前一种模式成活率可达到95%以上，且根系发达，生长茂盛。后一种模式成活率在80%～90%之间，根系生长相对较慢。两种模式下平均每12天收割一次，每次收割空心菜可达0.75～3kg/m2。就渔塘水质而言，随着空心菜的生长，池塘水质明显变化，透明度从不足15cm 增加到25cm 以上，水体中氨氮、亚硝酸盐均有所降低，种菜面积与氨氮、亚硝酸盐含量呈负相关关系。陈长家[15]等人研究发现浮床栽培空心菜对集约化养殖鱼塘有明显的净化作用的同时，空心菜产量可达 69618.0～73161.6kg· hm-2，且鲫鱼、鳙鱼和草鱼鱼种成活率分别提高8.6% ～11.9%、1.9% ～4.4% 和 31.5% ～41.5%。由此可见养殖渔塘种植水生蔬菜，不仅可以净化水质，还可以提供鱼塘的整体经济效益。

　　3 影响因素

　　运用水生蔬菜改善养殖渔塘水质主要影响因素取决于对水生蔬菜本身和对养殖产品生长的影响，近年来的研究表明主要的影响因素如下。

　　3.1 日照条件

　　日照条件是影响水生蔬菜生长速率的重要因素。就喜阳水生蔬菜而言，充足的日照可以使其保持旺盛的生长速率。而较快的生长速率则需要更多的营养物质来维持，加上水生蔬菜叶面蒸腾作用的加速，这为水生蔬菜根系从水体中持续快速地吸收氮、磷等营养元素提高了可能，使得水体的营养元素迅速降低，从而提高净化效率。相反，部分喜阴水生蔬菜因为较强的日照条件会抑制其生长，而在吸收水体中的氮、磷营养物质时则会出现与喜阳水生蔬菜相反的情形。牛晓音等[17]人对空心菜等5种植物的研究结果证实了这一点。因此在采用水生蔬菜净化养殖鱼塘水体时需要充分考虑水生蔬菜对日照的要求。

　　3.2 温度

　　与大多数水生植物一样，温度是影响水生蔬菜生长的重要因素，一般而言，水生蔬菜本身的特性对其生长的环境温度有一定的要求，只有在适宜的温度范围内，水生蔬菜才能生长旺盛，而不是良莠不齐乃至死亡。如：空心菜耐温，需要相对较高的温度环境;水芹菜耐寒，在冬季也可以正常生长。此外，温度还会影响水生蔬菜的蒸腾作用，进而影响由其主导的氮、磷等营养物质的在植物体内的转运能力，从而进一步影响到水体的净化作用。因此，采用水生蔬菜净化养殖鱼塘水体时，尤其在品种筛选时应给予充分的考虑。

　　3.3 原水水质

　　一般而言，水生蔬菜对氮、磷污染程度较重水体的处理能力比氮、磷污染程度较轻水体高。其原因在于：氮、磷污染程度较重时，氮、磷等营养元素充足，通过蒸腾作用氮、磷能以较快的速率进入植物内部，此时的氮、磷等营养元素不会成为水生蔬菜生长的制约因素;氮、磷污染程度较轻时，氮、磷等营养元素较为缺乏，此时的氮、磷等营养元素成为制约水生蔬菜生长的重要因素，而蒸腾作用主导的对营养元素的吸收大大降低，水生蔬菜只有通过主动吸收来维持营养元素的进入，这必然导致水生蔬菜对营养元素吸收速率下降[18]。因此，运用水生蔬菜处理养殖鱼塘水体时，尤其是种植面积应该充分考虑原水的初始水质状况。

　　3.4 种植面积

　　在水生蔬菜净化养殖渔塘系统中，水生蔬菜被认为是水体中营养物质的贮存库，从水体中被提取的氮、磷等营养元素大多被保存在植株内，并随着收割而彻底从水体中移除。因此，水生蔬菜生物量的多少决定了其吸收去除养殖渔塘水体中氮、磷等营养物质的数量水平[19]。通常，在维持水生蔬菜正常生长发育的条件下，单位面积种植密度越高，或者种植面积越大都有利于养殖渔塘水体的净化效率的提高。而另一方面，当水面水生植物覆盖率达到一定程度时，就会影响到原有水面与空气之间的氧气传输，使得水体中的溶解氧不足，最终会导致其他水生生物和鱼类竞争水体中的溶解氧，因此，并不是无限制地提高水生蔬菜的覆盖率对池塘养殖都有利[20]。叶聪[11]研究了不同种植面积下水蕹菜对虾池水质净化效果，将水蕹菜按 1.25kg/m2 的种植量种植于虾池，种植面积分别为塘面积的 5%、10%、15%、20%及30%。结果发现种植面积为10%的虾池水蕹菜单位产量最高(15.78kg/m2)，每 m2 水蕹菜可吸收 20.76g 氮和 7.38g 的磷，比其余各组高10.1%～15.8%;陈家长[15]等人对主养鱼为鲫鱼的苗种养殖池塘中采用浮床栽培空心菜来净化水体，研究表明 20% 空心菜的覆盖率净化效果最佳。由此可见，种植面积对于特定的水生蔬菜和养殖产品一定存在最优值。而最优值的选择只能通过实验获取。

　　4 结论

　　对于鱼塘养殖户而言，运用水生蔬菜净化和改善鱼塘水质不仅可以优化鱼塘养殖环境，提高养殖产品的成活率和产量，还能因此收获数量可观的新鲜蔬菜，增加了单位面积鱼塘的收入，可谓一举多得，值得推广。尽管如此，水生蔬菜净化和改善鱼塘水质技术，许多尚处于中试，甚至小试阶段。有待进一步优化和明确的主要内容包括：① 适合于鱼塘种植水生蔬菜的实用装置设施的研发;②能高效处理养殖水体富营养化，且具有较高经济价值的水生蔬菜产品的选育;③深入研究水生蔬菜植物根系与微生物之间的相互影响机制，如植物根系与氮转化细菌、藻毒素降解细菌之间的互生或拮抗效应等，进一步探讨提高水生蔬菜微生物除污能力的途径;④开展对水生蔬菜滤床的积泥以及蔬菜残留物进行堆肥化研究，进一步提高整个系统的资源循环利用程度。——论文作者：殷进1，2，刘玉祥1，魏文志3，丁善忠4，李良俊5

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