浮床種植空心菜對羅非魚養(yǎng)殖池塘水質的凈化效果

郭忠寶 王柏明 陰晴朗 周毅 肖俊 梁軍能 鐘歡 羅永巨

摘要：【目的】分析評價浮床種植空心菜對羅非魚養(yǎng)殖池塘水質的凈化效果，為實現(xiàn)羅非魚健康養(yǎng)殖和提質增效提供技術支持?！痉椒ā吭诹_非魚養(yǎng)殖池塘水面分別設覆蓋率為10%、15%、20%和0（對照）的空心菜浮床，從池塘水質指標[溶解氧（DO）、pH、總磷（TP）、總氮（TN）、氨氮（NH4+-N）和亞硝酸鹽氮（NO2--N）]、羅非魚生長指標（體長和體重）、存活率和池塘產(chǎn)量等方面對比分析不同覆蓋率空心菜浮床的凈化效果及經(jīng)濟效益?！窘Y果】在羅非魚養(yǎng)殖池塘中搭建空心菜浮床，池塘水體pH基本維持在7.2～8.0，DO濃度維持在7.59～8.12 mg/L，透明度維持在45～51 cm，水溫維持在28.5～32.5 ℃;空心菜浮床能有效控制池塘水體中的NH4+-N、NO2--N、TN和TP，且浮床覆蓋率為20%的控制效果最佳。從試驗第30 d起對照組羅非魚的體重和體長均低于各浮床組，即在池塘中設空心菜浮床能促進羅非魚的生長。對照組羅非魚存活率（81.10%）顯著低于各浮床組（94.90%～96.24%）（P<0.05，下同），各浮床組間的羅非魚存活率差異不顯著（P>0.05，下同）。在羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)量方面，對照組池塘羅非魚平均產(chǎn)量為17250.75 kg/ha，各浮床組池塘羅非魚的平均產(chǎn)量為19291.95～19520.00 kg/ha，均顯著高于對照組，但各浮床組間差異不顯著?！窘Y論】在羅非魚養(yǎng)殖池塘中搭建浮床種植空心菜，能將池塘水體中的氮磷化合物控制在較低水平，減少羅非魚疾病發(fā)生而提高其存活率，同時增加羅非魚養(yǎng)殖的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，且以浮床覆蓋率為20%的效果最佳。

關鍵字： 羅非魚;生物浮床;空心菜;水質凈化;生產(chǎn)指標;經(jīng)濟效益

中圖分類號： S965.125? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2019）06-1378-07

Abstract：【Objective】The aim was to analyze and evaluate the purification effects of floating bed cultivation with water spinach（Ipomoea aquatic） on the water quality of tilapia pond， and provide technical support for the healthy tilapia culture practice and water quality enhancement. 【Method】The water spinach floating beds with coverage rates of 10%， 15%， 20% and 0（control） were set up on the surface water of tilapia ponds， respectively. The purification effects and economic benefit of the floating beds were compared and analyzed from the aspects of water quality indexes [including the dissolved oxygen（DO）， pH， total phosphorus（TP）， total nitrogen（TN）， ammonia nitrogen（NH4+-N） and nitrite nitrogen（NO2--N）]， growth indexes（body length and body weight）， the survival rate and the total pond yield. 【Result】In tilapia culture pond with water spinach floating beds， the water pH， DO concentration， transparency， water temperature of the pond were basically maintained at 7.2-8.0， 7.59-8.12 mg/L， 45-51 cm and 28.5-32.5 ℃， respectively. The water contents of NH4+-N， NO2--N， TN and TP were effectively reduced by the floating bed， and the best effects occurred in the coverage of 20%. From day 30 of the experiment， the body weight and body length of tilapia in the control group were lower than those in different floating bed groups. That was to say， the growth of tilapia could be promoted by floating bed cultivation with water spinach in the tilapia pond. The survival rate of tilapia in the control group（81.10%） was significantly lower than those in the treatment groups（94.90%-96.24%）（P<0.05， the same below）， but there was no significant difference in survival rate among the treatment groups（P>0.05， the same below）. The average yield of tilapia in the control group was 17250.75 kg/ha， while in the treatment groups， it was 19291.95-19520.00 kg/ha， which was significantly higher than that in the control group. But there was no significant difference among the different treatment groups. 【Conclusion】Floating bed cultivation with water spinach in tilapia pond can maintain the nitrogen and phosphorus compounds at a low level， reduce the occurrence of tilapia diseases， improve the survival rate， and increase the economic and environmental benefits of tilapia pond culture. Finally the best effect is obtained when the coverage is 20%.

Key words： tilapia; bio-floating bed; water spinach; water quality purification; production index; economic benefits

收稿日期：2018-11-20

作者簡介：*為通訊作者，羅永巨（1967-），博士，研究員，主要從事水生生物繁育與生態(tài)養(yǎng)殖研究工作，E-mail：lfylzc123@163.com。郭忠寶（1981-），主要從事漁業(yè)生態(tài)健康養(yǎng)殖技術推廣研究工作，E-mail：65362393@qq.com

0 引言

【研究意義】羅非魚是我國重要的淡水養(yǎng)殖品種之一，具有適應性強、食性廣、生長快、繁殖力強等特點（朱華平等，2008）。廣西是我國羅非魚養(yǎng)殖的優(yōu)勢區(qū)域，羅非魚產(chǎn)業(yè)已發(fā)展成為廣西農(nóng)業(yè)十大產(chǎn)業(yè)之一（管嘉俊等，2017）。目前，羅非魚主要采用半封閉式靜水池塘養(yǎng)殖，養(yǎng)殖過程中投入大量飼料和養(yǎng)豬場處理尾水，導致池塘內(nèi)有機污染物不斷累積，養(yǎng)殖水體環(huán)境惡化，造成病害頻發(fā)及產(chǎn)品質量降低，已給整個羅非魚養(yǎng)殖業(yè)造成較大經(jīng)濟損失（宋超等，2012）。水上栽培農(nóng)業(yè)是利用生物浮床技術，將易在水中生長的經(jīng)濟作物種植于養(yǎng)殖池塘水面，通過根系的吸收和吸附作用將水體中氮、磷等營養(yǎng)物質轉化成植物體，實現(xiàn)對池塘水質的即時控制（寧立等，2013;常雅軍等，2017）。因此，研究生態(tài)浮床搭建對羅非魚池塘水質的凈化效果，對實現(xiàn)羅非魚健康養(yǎng)殖和提質增效具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】目前，已有較多關于空心菜浮床對水質凈化效果的研究報道。汪松美等（2013）分析了空心菜浮床+仿生植物系統(tǒng)對污染物的去除效果，證實空心菜生態(tài)浮床+仿生植物復合系統(tǒng)可實現(xiàn)對污染水體的強化凈化，同時可有效抵抗空心菜植物腐爛對系統(tǒng)帶來的沖擊，確保復合系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。郭印等（2015）研究空心菜覆蓋率對稻蝦鱔共作稻田環(huán)溝水質的影響，結果發(fā)現(xiàn)20%的覆蓋率對水體中氮磷化合物的凈化效果最佳。張志山等（2015）探究了空心菜浮床對東平湖鯉養(yǎng)殖池塘水質的凈化作用，結果顯示，空心菜浮床能有效改善養(yǎng)殖水質，對氮磷化合物有明顯的吸收凈化效果。李建柱等（2016）通過研究空心菜浮床對魚塘水質和微生物多樣性的影響，發(fā)現(xiàn)空心菜浮床能促進微生態(tài)平衡，提高有益菌含量。高月香等（2017）研究表明，植入水生植物蕹菜（空心菜）和水芹后養(yǎng)殖池塘水體中的總氮濃度明顯下降，葉綠素a削減率提升12.6%，且空心菜對水質改善的效果優(yōu)于水芹，但差異不顯著。陳華等（2018）研究表明，空心菜和薄荷在循環(huán)養(yǎng)殖水中均能正常生長，二者對循環(huán)養(yǎng)殖水體中的氮、磷和五日生化需氧量（BOD5）去除效果均較好，且空心菜去除效果略優(yōu)于薄荷。何海生（2018）通過室內(nèi)養(yǎng)殖試驗和野外池塘養(yǎng)殖試驗證實，種植空心菜能有效改善南美白對蝦養(yǎng)殖水環(huán)境，且能促進南美白對蝦生長、提高其成活率及免疫力。鄭堯等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，空心菜—水芹輪作模式能顯著降低養(yǎng)殖池塘水體中的總有機碳（TOC）、氨氮（NH4+-N）、硝態(tài)氮（NO3--N）、磷（P）指標及底泥中TOC、總氮（TN）、總磷（TP）指標?！颈狙芯壳腥朦c】生態(tài)浮床在羅非魚養(yǎng)殖上的應用目前已有較多研究報道（史麗娜等，2015;鄭堯等，2016，2017），其中浮床種植空心菜對羅非魚養(yǎng)殖的影響主要集中在池塘污染物去除效果方面，鮮見對池塘水質及羅非魚綜合影響的相關研究報道。【擬解決的關鍵問題】從池塘水質、羅非魚生長、存活率和池塘產(chǎn)量等方面，分析評價浮床種植空心菜對羅非魚養(yǎng)殖池塘水質的凈化效果，為實現(xiàn)羅非魚健康養(yǎng)殖和提質增效提供技術支持。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

試驗用羅非魚苗種為廣西水產(chǎn)科學研究院武鳴羅非魚良種繁育示范基地（廣西羅非魚遺傳育種中心）選育的桂非1號，平均規(guī)格為4 cm/尾。試驗在廣西百祥水產(chǎn)有限責任公司水產(chǎn)養(yǎng)殖基地開展，共使用4口池塘，池塘面積分別為1.20、0.87、0.60和0.67 ha，所有池塘水深均為2 m。羅非魚的放養(yǎng)情況如表1所示。生物浮床利用PVC管（50 mm）和配套的彎頭作框架，面積為6 m2 （3 m×2 m），利用網(wǎng)片作為種植空心菜的載體，由上層固定植物的粗網(wǎng)（2 cm×2 cm）和下層保護植物根部的細網(wǎng)（2 mm×2 mm）構成?？招牟搜砻缛ト~后剪成10 cm左右且?guī)в幸秆炕蝽斞康男《?，固定在浮床上層粗網(wǎng)的網(wǎng)目內(nèi)，每個網(wǎng)目內(nèi)固定2～3棵，間距20 cm×20 cm。將栽培植物的空心菜浮床放入池塘中，使用尼龍繩將浮床連在一起，并固定在池塘中。

1. 2 養(yǎng)殖管理

池塘水面設空心菜浮床覆蓋率分別為0（對照）、10%、15%和20%，羅非魚苗種放養(yǎng)規(guī)格及放養(yǎng)密度一致（表1）。飼料投喂遵循“四定”原則，每天投喂2次，幼魚期投喂量一般保持在總體重的8%以上，成魚期投喂量一般不超過總體重的3%。每隔15 d使用生石灰對池塘進行消毒1次，用量為50～100 kg/ha。試驗期間不定時換水，全程使用增氧設備，日常進行少量補水保持水位不變。每隔20 d收割浮床上的空心菜1次，避免空心菜聚集過多造成浮床壞。

1. 3 樣品采集及指標測定

分別在試驗開始后第0、30、60、90和120 d上午10：00采用五點法采集池塘水樣，即在池塘的中央和四角拐角處設置采樣點，其中一個拐角處為進水口。采集水面下50 cm處的水樣2 L，按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》（國家環(huán)境保護總局，2009），分別測定溶解氧（DO）、pH、TP、TN、NH4+-N和亞硝酸鹽氮（NO2--N）。采集水樣的同時以手撒網(wǎng)抽樣羅非魚，每次隨機抽取30尾羅非魚，分別測量其體長和體重。試驗結束后，干塘捕撈，統(tǒng)計各池塘的養(yǎng)殖產(chǎn)量和存活率。

1. 4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0進行單因素方差分析（One-way ANOVA）。

2 結果與分析

2. 1 空心菜浮床對羅非魚養(yǎng)殖池塘水質指標的影響

2. 1. 1 空心菜浮床對羅非魚養(yǎng)殖池塘水體pH、DO、透明度和水溫的影響 由表2可看出，各處理組池塘水體pH差異不明顯，基本維持在7.2～8.0，符合GB 11607—1989《漁業(yè)水質標準》。各處理組池塘水體DO濃度維持在7.45～8.12 mg/L，能滿足羅非魚日常活動需求，且3個浮床組池塘水體的DO濃度在整個試驗周期內(nèi)均高于對照組。在池塘水體透明度方面，對照組池塘水體的透明度隨時間推移而逐漸降低，各浮床組池塘水體的透明度則維持在45～51 cm。各處理組間的水溫基本一致，維持在28.5～32.5 ℃。

2. 1. 2 空心菜浮床對羅非魚養(yǎng)殖池塘水體NH4+-N和NO2--N濃度的影響 由圖1-A可看出，對照組池塘水體NH4+-N濃度在第60 d時達最高值（1.56 mg/L），此后均維持在1.22 mg/L以上，從第30 d起均顯著高于各浮床組（P<0.05，下同）。各浮床組池塘水體NH4+-N濃度在養(yǎng)殖前期呈顯著上升趨勢，中后期則呈顯著下降趨勢，至第120 d時池塘水體中的NH4+-N濃度與試驗前（第0 d）差異不顯著（P>0.05，下同）。其中，10%浮床組和15%浮床組池塘水體NH4+-N濃度在第60 d達最高值，分別為1.24和1.11 mg/L;20%浮床組池塘水體NH4+-N濃度則在第30 d達最高值（1.19 mg/L）。在池塘水體NO2--N濃度方面（圖1-B），對照組池塘水體NO2--N濃度在第60 d時達最高值（0.48 mg/L），此后維持在0.28 mg/L以上，也從第30 d起顯著高于各浮床組。在整個試驗周期內(nèi)，10%浮床組池塘水體NO2--N濃度維持在0.01～0.12 mg/L，15%浮床組維持在0.01～0.06 mg/L，20%浮床組維持在0.01～0.04 mg/L，均處于羅非魚的適宜生存范圍內(nèi)。可見，在養(yǎng)殖池塘中設空心菜浮床能有效控制水體中的NH4+-N和NO2--N，且浮床覆蓋率為20%的控制效果最佳。

2. 1. 3 空心菜浮床對羅非魚養(yǎng)殖池塘水體TN和TP濃度的影響 由圖2-A可看出，對照組、10%浮床組和15%浮床組的池塘水體TN濃度在整個試驗周期內(nèi)均呈顯著上升趨勢。對照組池塘水體TN濃度范圍為1.86～7.13 mg/L，增幅為5.27 mg/L;10%浮床組的TN濃度范圍為1.43～4.36 mg/L，增幅為2.93 mg/L;15%浮床組的TN濃度范圍為1.53～3.23 mg/L，增幅為1.70 mg/L;20%浮床組池塘水體TN濃度從第60 d起顯著低于其他處理組。在池塘水體TP濃度方面（圖2-B），對照組池塘水體TP濃度呈先升后降的變化趨勢，各浮床組池塘水體TP濃度在整個試驗周期內(nèi)則呈逐漸下降趨勢。從第30 d起對照組池塘水體TP濃度均顯著高于各浮床組，而從第60 d起10%浮床組池塘水體TP濃度顯著高于15%浮床組和20%浮床組?？梢姡招牟烁〈材軐︷B(yǎng)殖池塘水體中的TN和TP進行有效控制，且浮床覆蓋率為20%的控制效果最佳。

2. 2 空心菜浮床對羅非魚生長的影響

由表3可知，從第30 d起對照組羅非魚的體重和體長均低于各浮床組。10%浮床組羅非魚的體重在第30和60 d時顯著低于15%浮床組和20%浮床組，但從第90 d起與15%浮床組和20%浮床組的差異不顯著。在羅非魚的體長方面，10%浮床組與15%浮床組間的差異不顯著;20%浮床組在第30 d時顯著低于另外2個浮床組，在第90 d時卻顯著高于另外2個浮床組。說明在池塘中設空心菜浮床能促進羅非魚的生長。

2. 3 空心菜浮床對羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)量及其成活率的影響

在養(yǎng)殖中后期，對照組池塘中有少量羅非魚發(fā)病死亡，經(jīng)鑒定為羅非魚鏈球菌病。如表4所示，對照組、10%浮床組、15%浮床組和20%浮床組的羅非魚存活率分別為81.10%、94.90%、95.71%和96.24%，對照組與各浮床組間差異顯著。在羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)量方面，對照組池塘的羅非魚總收獲量為11558 kg，平均產(chǎn)量為17250.75 kg/ha;各浮床組池塘羅非魚的平均產(chǎn)量為19291.95～19520.00 kg/ha，均顯著高于對照組，但各浮床組間差異不顯著。可見，空心菜浮床能有效提高羅非魚的養(yǎng)殖存活率，同時增加羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)量。

3 討論

3. 1 浮床種植空心菜對養(yǎng)殖水體的凈化作用

空心菜具有發(fā)達的根系，生長時能依靠根系從池塘水體中攝取營養(yǎng)物質，從而降低水體中營養(yǎng)物質的濃度（操家順等，2006;陳家長等，2010）。空心菜還具有很強的泌氧能力，在生長過程中，空氣中的氧氣通過其通氣組織傳遞到水面下的根系組織，盈余的氧氣則通過空心菜根系進入池塘水體，在空心菜根區(qū)形成富氧環(huán)境（胡綿好，2008）。此外，空心菜根部及其附著物的呼吸作用，會在空心菜根部形成厭氧環(huán)境。Huetta等（2005）研究發(fā)現(xiàn)，當空心菜根區(qū)富氧和厭氧微環(huán)境同時或交替出現(xiàn)時，能為各種微生物提供適宜的生長環(huán)境，而促進營養(yǎng)物質的轉化。本研究結果也表明，20%浮床組對羅非魚養(yǎng)殖池塘水體氮磷化合物的去除效果較10%浮床組優(yōu)，說明適當提高浮床的覆蓋率有助于凈化水質。但并非無限制提高植物浮床覆蓋率對池塘養(yǎng)殖均有利，已有研究發(fā)現(xiàn)當浮床覆蓋率達一定程度時，水生植物和魚類會競爭水體中的DO（邴旭文和陳家長，2001）。透明度在一定程度上能反映出池塘中的藻類密度。本研究發(fā)現(xiàn)在養(yǎng)殖后期，設有空心菜浮床的池塘水體透明度遠高于對照組池塘，說明空心菜浮床能在一定程度上控制池塘藻類密度，其原因是空心菜發(fā)達的根系對殘餌、有機碎屑和藻類等具有良好的濾除作用，當根系濾除達到一定程度時，根系間的空隙縮小，濾除效果進一步增強（宋海亮，2005）;但周小平等（2005）認為浮床抑制藻類主要是通過對水體中的營養(yǎng)物質競爭吸收來實現(xiàn)。

3. 2 浮床種植空心菜對養(yǎng)殖羅非魚的影響

空心菜浮床對養(yǎng)殖魚類的影響是通過改善養(yǎng)殖環(huán)境來實現(xiàn)。本研究結果表明，在羅非魚養(yǎng)殖池塘中搭建空心菜浮床，養(yǎng)殖環(huán)境得到明顯改善，氮磷化合物濃度均在羅非魚的適宜生存范圍之內(nèi);對照組池塘水體中的氮磷化合物濃度則在整個試驗周期內(nèi)呈上升趨勢，尤其是養(yǎng)殖中后期濃度偏高。李波等（2011）研究發(fā)現(xiàn)，當養(yǎng)殖水體的氮磷化合物濃度過高時，魚類攝食量下降，即顯著影響魚類的生長。魚類在生長發(fā)育過程中對環(huán)境的依賴性較強，極易受環(huán)境因素的影響。在本研究的養(yǎng)殖中后期，對照組池塘水體中的氮磷化合物濃度明顯升高，水體透明度持續(xù)下降，水體環(huán)境較差，羅非魚的生長受到抑制。養(yǎng)殖水體中氮磷化合物濃度升高，還會對魚類的免疫力造成一定影響（Lemarié et al.，2004）。高濃度（0.18～0.20 mg/L）非離子氨會抑制虹鱒的非特異性免疫，進而降低其對病毒的抵抗力（Hurvitz et al.，1997）。本研究結果表明，對照組羅非魚存活率（81.10%）顯著低于各浮床組（94.90%～96.24%），是否與其免疫力提高有關尚需進一步研究確認。此外，空心菜浮床能隔離陽光對池塘水體的照射加溫，浮床組比對照組池塘的水溫低0.5～1.0 ℃，在一定程度上能降低羅非魚鏈球菌病的發(fā)病概率。這與盧邁新（2010）發(fā)現(xiàn)羅非魚鏈球菌發(fā)生與水溫有一定關系的觀點一致，即溫度越高，鏈球菌病的發(fā)病概率越高。

3. 3 浮床種植空心菜養(yǎng)殖羅非魚的經(jīng)濟效益

雷瑩等（2014）調(diào)查顯示，廣西地區(qū)養(yǎng)殖羅非魚的肥水投入平均為1582.35元/ha，約占總投入的3%。豬—魚結合的養(yǎng)殖模式能有效節(jié)約羅非魚養(yǎng)殖過程中的肥水成本，具體表現(xiàn)為豬場養(yǎng)殖肥水能提高池塘水體的初級生產(chǎn)力，促進藻類和浮游生物大量生長繁殖。羅非魚屬于雜食性魚類，可攝食多種藻類和浮游生物，即肥水活動能為羅非魚提供大量的天然餌料，減少養(yǎng)殖過程中的飼料投入。本研究結果顯示，在養(yǎng)殖池塘中搭建空心菜浮床，羅非魚的平均存活率提高了14.52%（絕對值），進一步說明在養(yǎng)殖池塘中搭建植物生態(tài)浮床，能有效控制水體中的氮磷化合物，改善養(yǎng)殖環(huán)境，提高魚類的存活率，進而增加養(yǎng)殖效益。此外，空心菜是一種常見的蔬菜，也是畜禽等動物的青儲飼料，在整個試驗周期內(nèi)每隔20 d收割1次，也產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。

4 結論

在羅非魚養(yǎng)殖池塘中搭建浮床種植空心菜，能將池塘中水體的氮磷化合物控制在較低水平，減少羅非魚疾病發(fā)生而提高其存活率，同時增加羅非魚養(yǎng)殖的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，且以浮床覆蓋率為20%的效果最佳。

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（責任編輯 蘭宗寶）