室內(nèi)觀賞魚池自凈化生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建

宋芝蔓　林逸濤　張翠桔　劉旭坤　汪安泰

摘要 [目的]構(gòu)建室內(nèi)觀賞魚池生態(tài)自凈化系統(tǒng)。[方法]設(shè)計了水泵過濾池、入水池、生態(tài)凈化池和觀賞魚池。結(jié)合使用常規(guī)水族生物材料，首次在生態(tài)凈化池投放了單腸目、大口蟲目、三腸目渦蟲、水螅和浮游動物等。對常見5種水生觀賞植物以及硝化細(xì)菌的水凈化功能進(jìn)行檢測。[結(jié)果]實(shí)現(xiàn)了魚池環(huán)境物種的多樣性，形成了完整的食物鏈體系，使觀賞魚池獲得穩(wěn)定的水生態(tài)平衡環(huán)境，構(gòu)建了具有自凈化功能的水生態(tài)調(diào)控系統(tǒng)。不同的水生觀賞植物對水體的凈化功能有顯著差異。[結(jié)論]構(gòu)建的室內(nèi)觀賞魚池自凈化生態(tài)系統(tǒng)方法簡便、效果極為顯著，可節(jié)約人工及水資源均達(dá)90%以上，具有應(yīng)用與推廣價值。

關(guān)鍵詞 室內(nèi)；魚池；觀賞魚；水生植物；底棲動物；生態(tài)學(xué)

中圖分類號 S917.4；Q178.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A 文章編號 0517-6611（2015）05-117-05

Construction of Selfpurification Ecosystem for Indoor Ornamental Fishpond

SONG Zhiman，LIN Yitao，ZHANG Cuijv，WANG Antai* et al （Shenzhen Key Laboratory of Marine Bioresources and Ecology，College of Life Science，Shenzhen University，Shenzhen，Guangdong 518060）

Abstract [Objective] This research aims to construct the selfpurification ecosystem for indoor ornamental fishpond.[Method] The designed pump filter tank，intake sump，ecopurification pond and ornamental fishpond are applied to the system.Planarians，hydras，zooplankton are firstly thrown into ecopurification pond，combined with conventional aquatic biological materials.The water selfpurification functions of 5 normal aquatic ornamental plants as well as Nitrifying bacteria are detected by experiments.[Result] With a stable aquatic ecoenvironment，the applied system realizes the species diversity of fishpond，and forms a complete system of the food chain，and finally constructs a water ecological control system with selfpurification function.Besides，different aquatic ornamental plants behave significantly differently to the water purification function.[Conclusion] With simple method and remarkable finaleffect，this research can save 90% of the artificial maintenance costs as well as water resources，and gain practical application value and popularization value.

Key words Indoor； Fishpond； Ornamental fish； Aquatic plant； Benthos； Ecology

基金項目 廣東省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201410590035）。

作者簡介 宋芝蔓（1995-），女，湖南衡山人，本科生，專業(yè)：動物學(xué)。*通訊作者，高級實(shí)驗師，從事水生無脊椎動物學(xué)與分類學(xué)研究。

鳴 謝 2011級容粗徨等同學(xué)在魚池調(diào)控階段給予友好協(xié)助，特此致謝！

收稿日期 20141218

我國觀賞魚養(yǎng)殖有1 000余年歷史，養(yǎng)殖器具通常以魚缸、水族箱為主。水草、硝化細(xì)菌和清道夫魚（Hypostomus plecostomus）是觀賞魚飼養(yǎng)中常用的生物材料[1]。石英球培養(yǎng)的硝化細(xì)菌通過硝化作用將水體中的氨和亞硝酸加以分解去除[2]。清道夫魚以水池中的殘餌、碎屑以及魚的糞便為食，利用清道夫清理魚池藻類，可以節(jié)省大量人力和物力[3]。

魚的代謝產(chǎn)物是觀賞魚養(yǎng)殖水體的污染源，易引發(fā)微生物與藻類滋生，剛毛藻可快速降低水體氮磷含量[4]。研究表明，以細(xì)菌與藻類為食的原生動物和輪蟲類是大口蟲目與單腸目渦蟲基本餌料[5-8]；水蚤和水溞類的食性同輪蟲類，這些浮游動物是水螅和渦蟲的餌料[ 9-12]。水螅和渦蟲類動物本身是觀賞魚的優(yōu)質(zhì)餌料[13-14]。有水螅與渦蟲存在的水體很難滋生蚊蠅幼蟲，優(yōu)質(zhì)的水體會滋生淡水針海綿（Spongilla lacustris）等[11，15]。

參考觀賞魚常用養(yǎng)殖方法，筆者利用室內(nèi)淺水魚池，依據(jù)生態(tài)學(xué)原理，首次在魚池中投入一批低等無脊椎動物，建立以水生植物為主、以原始底棲動物為輔助的水族自凈化生態(tài)系統(tǒng)。通過運(yùn)行調(diào)控，效果顯著，可供室內(nèi)魚池設(shè)計與管理提供重要數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 魚池結(jié)構(gòu)設(shè)計

利用大樓1樓大廳樓梯旁空間建造魚池。魚池由水泵過濾池、進(jìn)水池、生態(tài)凈化池和觀賞池組成。水泵過濾池面積1.11 m2（高69 cm，水深66 cm）。進(jìn)水池面積2.64 m2（高60 cm，水深45 cm）。生態(tài)凈化池面積4.55 m2（高60 cm，水深28 cm）。觀賞池面積9.63 m2（高60 cm，水深40 cm）。進(jìn)水池和生態(tài)凈化池水面高度差23 cm，生態(tài)凈化池與養(yǎng)魚池水面高度差為1 m。水循環(huán)過程為：水泵過濾池→進(jìn)水池→生態(tài)凈化池→觀賞池→水泵過濾池（圖1）。

1.2 材料與設(shè)備

綠金錢（Lysimachia nummularia）、寬葉血心蘭（Alternanthera reinechii），水綿（Spirogyra sp.）、狐尾草（Alopecurus pratensis）、水榕（Anubias nana）與鐵皇冠（Microsorium pteropus），高20～30 cm。硝化菌（Nitrifying bacteria）1瓶（200 ml），細(xì)菌硝化球（Peptococcus）。魚餌（鼎極紅牌魚飼料，上海潤色水族用品有限公司）；錦鯉（Cryprinus carpiod）120條（體長15～25 cm）；斗魚（Macropodus sp.）15條（體長10～15 cm）；清道夫魚（Hypostomus plecostomus）100條（長10～15 cm）；水底吸塵器、水泵、水族過濾棉、細(xì)菌硝化球20包（長30 cm×寬25 cm）、40 L水族箱，均購于深圳市南山區(qū)水族市場。魚池用水為自來水。

1.3 魚池布置、管理與監(jiān)測

水泵過濾池由細(xì)紗與水族綿包裹的高壓水泵、水閥和輸送水管構(gòu)成。進(jìn)水池中有進(jìn)水管出口、狐尾草10株、水榕5株、清道夫5條與10包細(xì)菌硝化球。細(xì)菌硝化球圍成堤壩狀使水流從中穿過進(jìn)入生態(tài)凈化池。生態(tài)凈化池內(nèi)投放以水榕與鐵皇冠為主的水生植物、斗魚4條、清道夫3條與10包細(xì)菌硝化球在其出水口內(nèi)堆成堤壩狀。觀賞池投放彩鯉119條。1周后投放清道夫100條。

每天早晨定量投喂餌料。投喂餌料量依季節(jié)調(diào)整，夏季投喂148 g/d，在冬季投喂111 g/d，春秋季節(jié)投喂129.5 g/d。每天觀測魚池運(yùn)行狀況，檢測水溫與pH，對游動異常的魚進(jìn)行檢測與治療，同時對魚池進(jìn)行清理，魚池水體明顯渾濁時更換1/3～2/3水體。

1.4 水族生物材料凈化功能的試驗篩選

取5個水族箱（長38 cm×寬24 cm×高37 cm），水族箱2/3位置設(shè)置隔板（塑料網(wǎng)夾過濾棉）。注入24 L自來水，靜置3 d，分別在體積小的一側(cè)投放1種水生觀賞植物（每只水族箱的植物不同），另一側(cè)放養(yǎng)2尾錦鯉，分別編號為A、B、C、D、E組。另取1個水族箱放養(yǎng)2尾錦鯉，加入8.7 ml的硝化細(xì)菌液，編號為 F組；對照組僅投放2尾錦鯉，編號為G。所有水族箱水位高度30 cm，用小型充氣水泵連續(xù)充氣。室溫25.0 ℃（空調(diào)控溫）。每日定時投喂魚餌1.5 g，觀測pH及水體顏色，及時用高純水補(bǔ)充水箱被蒸發(fā)的水分（表1，圖5a1～g1）。

2 結(jié)果與分析

2.1 室內(nèi)觀賞魚池自凈化生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控與效果 投放彩鯉前1周，水池注水，使用水泵運(yùn)行水流貫穿整個水池。先投放錦鯉20條入觀賞池進(jìn)行試養(yǎng)，15 d后在觀賞池內(nèi)投放錦鯉99尾。3 d后水體渾濁，采取換水、刷池壁等措施后在室內(nèi)3個水池內(nèi)共植入水榕（Anubias nana）與鐵皇冠（Microsorium pteropus）各100株。

植入水生植物1周后，池壁出現(xiàn)密集褐色藻類，看不到馬賽克瓷磚；2周后，綠色的水生觀賞植物表面因滋生密集的褐藻而呈褐色。為了控制褐藻蔓延，水池內(nèi)投入體長15～20 cm 的清道夫100條。3 d后，水池露出馬賽克瓷磚的原來色彩。7 d后，水生植物全部露出綠色。10 d后，觀賞魚池水面出現(xiàn)大量觀賞植物碎片。為了控制清道夫和彩鯉對水生植物的破壞，將魚和水草分開，將水草全部移入生態(tài)凈化池。捕取75條清道夫，移到室外池塘。觀賞池保留清道夫15條，進(jìn)水池保留5條，生態(tài)凈化池保留5條。10 d后在生態(tài)凈化池的水生植物間，投放了一批試驗培養(yǎng)的多種水螅以及大口蟲目、單腸目、三腸目渦蟲，另外從野外水源地帶采集的輪蟲、水蚤、水溞、水生寡毛類、搖蚊幼蟲等一大批水生無脊椎動物投入該魚池。此后，水池內(nèi)水體透明度保持時間顯著延長。

魚反應(yīng)不正常時，撈回實(shí)驗室檢查。如果發(fā)生細(xì)菌感染，將它放在2%的鹽水中泡10 min后再移入裝有普通水的水箱中單獨(dú)飼養(yǎng)一段時間，待痊愈后放回魚池。

魚池運(yùn)行半年，觀賞魚死亡8條（購入時混入的病魚），水生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定，魚池生態(tài)系統(tǒng)對魚類代謝產(chǎn)生的氮、磷廢物具有良好的自凈化功能。魚池水體pH穩(wěn)定，其入水池、生態(tài)凈化池與觀賞魚池的pH晝夜變化分別為7.57～7.83、7.60～7.87和7.68～7.94。在同等時間內(nèi)，室內(nèi)水族箱pH的晝夜變化為7.58～9.01（圖3）。盛夏室溫為33 ℃時，魚池水溫為（28±1）℃。彩鯉生長迅速（最大體長約為35 cm，重約500 g）。

魚池經(jīng)過12個月的檢測與調(diào)控，水體清澈，池壁干凈，彩鯉肥壯，進(jìn)水池與生態(tài)凈化池內(nèi)水生觀賞植物生長茂盛（圖2a）。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，種類眾多的來源于干凈水源中的原生動物、水螅、渦蟲、輪蟲、水溞、水蚤等無脊椎動物生長良好，未見孓孑滋生，確保室內(nèi)水環(huán)境衛(wèi)生的安全。特別值得關(guān)注的是，在生態(tài)凈化池的水生植物叢中出現(xiàn)了在華南地區(qū)野外很難發(fā)現(xiàn)的淡水針海綿（Spongilla sp.）（圖2b）。水池清潔與換水工作，由最初的1次/2 d，延長至6～16周1次（夏季6～7周，春秋季節(jié)8～12周，冬季無需清理水池）。人工管理成本與水資源均節(jié)省90%以上。清理水池時直接更換1/2水體，就可保障觀賞魚池的健康運(yùn)行。

2.2 不同水族生物材料對魚類代謝廢物的凈化作用有明顯差異

①A組：綠金錢（Lysimachia nummularia）。15 d，水體滋生綠藻，水體呈綠色，略渾濁；40 d，水體呈黃綠色，渾濁度增加，綠金錢草出現(xiàn)枯萎，錦鯉生長狀況正常。水體pH為6.01～8.50（圖4：a1-a3）。②B組：寬葉血心蘭（Alternanthera rosarfolia）。15 d，水體泛黃，滋生褐藻，寬葉血心蘭出現(xiàn)嚴(yán)重枯萎。40 d，寬葉血心蘭完全枯萎死亡，水體滋生綠藻，水質(zhì)破壞嚴(yán)重，渾濁度高，錦鯉生長狀況正常。水體pH6.32～7.89（圖4b1-b3）。③C組：淡水水綿（Spirogyra sp.）。15 d，水體清澈透明，無藻類滋生，錦鯉因水綿所攜帶的致病原生動物而患爛尾病死亡。對水綿進(jìn)行沖洗，重新投放錦鯉魚至水族箱，3 d后水綿枯萎死亡，水體渾濁度增加。水體pH為6.08～7.74（圖4c1-c3）。

④D組：水榕（Anubias nana）。15 d，水體總體保持良好，錦鯉因致病原生動物寄生患爛尾病死亡；40 d，水體滋生大量綠藻，呈黃綠色，水體渾濁，水榕生存狀況良好。水體pH為6.92～7.73（圖4d1-d3）。⑤E組：鐵皇冠（Microsorium pteropus）。15 d，水體依然保持清澈透明，水體不變色，無異味；40 d，水體情況依然良好，鐵皇冠及錦鯉生長狀況正常。水體pH為6.32～7.76（圖4e1～e3）。⑥F組：硝化細(xì)菌（Nitrifying bacteria）。15 d，水體十分渾濁，滋生大量綠藻，呈墨綠色。40 d后墨綠色加深，渾濁度增加，錦鯉生長狀況正常。水體pH為7.38～8.06（圖4f1～f3）。⑦對照組：15 d，水體十分渾濁，滋生大量綠藻，呈墨綠色。35 d后，墨綠色加深，渾濁度增加，錦鯉生長狀況正常。40 d后，投入適量水蚤、水溞等浮游動物，水體由墨綠色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色，綠藻密度降低。水體pH為7.47～8.34（圖4g1～g3）。

該研究發(fā)現(xiàn)綠金錢、寬葉血心蘭、水榕所在的水箱相繼滋生藻類，水體渾濁變色。其中，綠金錢凈化能力最差，其次為寬葉血心蘭和水榕，此三類植物對水體的凈化能力不理想，無法達(dá)到維持魚池良好運(yùn)行的效果。水綿對水體的凈化能力良好，但是易攜帶致病原生動物，威脅觀賞魚生存（圖4a1～a3、b1～b3、c1～c3、d1～d3）。F組，15 d水體渾濁，呈深綠色，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)是由于各種單細(xì)胞綠藻大量發(fā)生所致。對照組情況與F組相同。試驗至40 d后，對照組水體內(nèi)投入適量水蚤、水溞，1周后水體由墨綠色轉(zhuǎn)變?yōu)辄S綠色，水體透明度明顯增加。該試驗結(jié)果表明水蚤、水溞等浮游動物能夠減少藻類滋生，降低藻類密度，可以有效降低魚池藻類密度（圖4g2-g3）。

3 討論與結(jié)論

3.1 常見水族生物材料對魚池環(huán)境的影響

在光照條件下水草吸收二氧化碳，釋放氧氣，增加水體含氧量 [1]，硝化細(xì)菌通過硝化作用將水體中的氨和亞硝酸加以分解去除[2]，利用清道夫清理魚池藻類、殘餌、碎屑以及魚的糞便[3]。因此，水草、硝化細(xì)菌和清道夫是觀賞魚飼養(yǎng)中常用的生物材料。該研究表明水生植物在魚池中維持水體環(huán)境具有重要作用，可以有效控制魚類代謝產(chǎn)物在水體中累積，維護(hù)魚的生存環(huán)境。硝化細(xì)菌的貢獻(xiàn)有助于植物對有機(jī)氮磷的吸收。硝化細(xì)菌和水草結(jié)合可實(shí)現(xiàn)水體的部分自我修復(fù)與凈化功能。該研究對6種常見水族生物材料對水體魚類代謝產(chǎn)物的凈化作用進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)鐵皇冠穩(wěn)定水體環(huán)境的效果顯著，能維持錦鯉正常生長（圖4e1～e3）。因此，鐵皇冠姿態(tài)優(yōu)美，是室內(nèi)觀賞魚池自凈化生態(tài)環(huán)境建立中首選的水生觀賞植物之一。

該研究發(fā)現(xiàn)投放清道夫能明顯延長魚池的人工清洗周期。沒有清道夫的工作，魚池需要2～3 d清洗1次。清道夫也有較為嚴(yán)重的負(fù)面影響，投放數(shù)量多時會導(dǎo)致食物短缺，清道夫體質(zhì)明顯下降，并破壞水生觀賞植物。該研究發(fā)現(xiàn)清道夫在晚上攻擊體質(zhì)較差的彩鯉。該研究在調(diào)節(jié)清道夫數(shù)量方面花了3周時間，取得了較好的調(diào)控效果。這表明在魚池中投放清道夫的數(shù)量需要嚴(yán)格控制。

3.2 室內(nèi)生態(tài)魚池的構(gòu)建問題

傳統(tǒng)的觀賞魚池布置，投放清道夫、水族觀賞植物、硝化細(xì)菌等。魚池出現(xiàn)異常時，常投放殺菌劑、除藻劑等。筆者認(rèn)為這種方法建立的水族環(huán)境不是真正意義上的具有水體生態(tài)修復(fù)功能的水生態(tài)環(huán)境，并且成本較高。

研究表明，水體有機(jī)物及魚排泄物是引發(fā)細(xì)菌繁殖和藻類滋生的基本條件，細(xì)菌與藻類為原生動物、輪蟲等提供營養(yǎng)條件，后者又是水螅、大口蟲目與單腸目渦蟲基本餌料[5 -13]，渦蟲本身是觀賞魚的優(yōu)質(zhì)餌料[14]。水體存在水螅與渦蟲，可以有效抑制蚊子、蠓等致病昆蟲的滋生[9-14]。室內(nèi)水族箱內(nèi)的剛毛藻，在12 d內(nèi)可降低水體氮磷含量50%以上[4]。

筆者首次基于上述對水螅、渦蟲等物種生物學(xué)特性的研究結(jié)果，在魚池生態(tài)系統(tǒng)建立中投放了從水源地帶采集的原生動物、水螅、渦蟲、輪蟲、搖蚊幼蟲、水生寡毛類等水生無脊椎動物，隨著水循環(huán)，觀賞魚的代謝產(chǎn)物由食物鏈回傳給觀賞魚。食物鏈上動物的代謝產(chǎn)物被水族植物吸收。該研究結(jié)果表明水體內(nèi)建立水生無脊椎動物食物鏈，促其形成穩(wěn)定的具有自我修復(fù)與凈化功能的水生態(tài)環(huán)境，是一種理想的觀賞魚生態(tài)學(xué)養(yǎng)殖技術(shù)。

淡水海綿與水環(huán)境之間關(guān)系密切。大量研究表明，淡水海綿對溫度、pH、含氧量、光照、重金屬含量等水環(huán)境條件的變化相當(dāng)敏感，被認(rèn)為是淡水環(huán)境變化的靈敏指示者[15]。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，自然淡水環(huán)境日漸堪憂，淡水海綿在野外自然水域里已經(jīng)難覓蹤跡。該研究中進(jìn)水池與生態(tài)凈化池發(fā)生大量淡水海綿，證明該研究魚池水體達(dá)到理想的水質(zhì)條件，觀賞魚的生存環(huán)境極佳。水環(huán)境的治理不能局限于工程作業(yè)與濕地過濾凈化系統(tǒng)建設(shè)，更需要建立與恢復(fù)水體生物的多樣性，使水體具有自凈化功能的水生態(tài)環(huán)境，使水體中的生活有機(jī)物通過食物鏈傳遞至魚類后上岸，這才是長期有效的水環(huán)境治理的理想目標(biāo)。

筆者首次利用以前對水螅與渦蟲的生物學(xué)研究成果，結(jié)合傳統(tǒng)觀賞魚養(yǎng)殖的水族生物凈化材料，有效控制了室內(nèi)水池滋生蚊蠅的危險。在魚池調(diào)控中投放了實(shí)驗室培養(yǎng)的和野外無污染水源中采集分離的原生動物、輪蟲、水螅、多種渦蟲種類、搖蚊幼蟲及剛毛藻等，形成了完整的水體食物鏈體系，成功構(gòu)建了能自我修復(fù)與平衡魚池生態(tài)環(huán)境的生物自凈化生態(tài)系統(tǒng)。利用該研究成果可以節(jié)省魚池管理工作量與水資源90%以上，現(xiàn)場效果顯著，具有明顯的應(yīng)用前景，可為提升觀賞魚飼養(yǎng)與管理水平提供積極的示范作用，可供淡水環(huán)境治理提供借鑒。

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責(zé)任編輯 陳玉敏 責(zé)任校對 況玲玲