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栽种水生植物调节水质

发表时间:2023/11/16 00:53:39  来源:渔业致富指南 2017年8期  作者:葛彩霞  浏览次数:1378  
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池塘养殖生态系统是一种人工生态系统,其特点是水体面积小、深度浅、水交换量较低,而养殖密度又较高,且一般通过大量投饵来提高鱼产量。这样,鱼体排泄物和多余残饵的沉积与分解,往往会使池塘底泥和水体中的营养盐和有机物浓度升高,透明度下降,从而引起了一系列问题:化学需氧量升高,水体溶解氧和pH值降低,有毒有害物质(如NH3-N和NO2-N)在水体中大量积累,导致水质恶化,危机养殖动物的生存和生长。因此,减轻池塘养殖水体的自身污染,已成为水产养殖业关注与研究的热点。近年来,人们开始尝试在池塘中栽植沉水植物或建造浮床植物系统,实施鱼草共生,通过植物的净化作用来改良水质。

1.沉水植物对养殖水体的水质改良机理

沉水植物对养殖水体的水质改良机制主要包括以下两个方面:一是沉水植物直接或间接地吸收和转化了水中的无机盐;二是沉水植物增加了水生态系统的空间生态位,提高了系统的生物多样性,从而使得水体环境相对稳定。

在四种生态类型的水生植物中,沉水植物具有较强的净化能力。为了适应水中生活,沉水植物的根、茎和叶都具有吸收功能,能明显去除水体中的氮、磷等营养物质,有助于缓解养殖系统中因饵料输入和鱼类代谢造成的营养负荷,并抑制藻类的过量生长。沉水植物能在水中进行光合作用,产生大量氧气,提高水体pH值,可缓和因鱼类和细菌代谢消耗造成的水体溶解氧和pH值降低。沉水植物较浮叶植物更能有效地提高水体的氧化程度。与相邻的裸地相比,草密区的日溶氧变幅是裸地的两倍多;根际氧化区的形成减少了底质磷通过形成铁磷结合物的方式从底质流失到水层中。沉水植物还能有效抑制底泥中的总氮、总磷、硝态氮和氨态氮向水体中释放,且效果比漂浮植物好。这可能因为沉水植物不仅能通过茎叶吸收从底泥释放到水中的营养盐,而且还能通过根系直接吸收底泥中的营养盐。沉水植物主要通过根系吸收底质中的氮、磷,然后分配到枝条,最后通过植物的活体释放或死亡腐烂释放到水体中。因而,可采取定期刈割植株的方式来减少水体及底泥中氮、磷的含量。

同时,作为生物环境,沉水植物通过有效增加水生态系统的空间生态位,抑制生物性和非生物性悬浮物,改善水下光照和溶解氧条件,为形成复杂的食物链提供了食物、场所和其他必需条件,是水体生物多样性赖以维持的基础。有研究发现,在鱼草共生系统水体中有大量的多种类型的变形虫和草履虫,这些原生动物通过吞噬或滤食有机碎屑使养殖水体中悬浮物减少。沉水植物的衰败与消亡,将导致水体中与水草相克的浮游藻类大量繁殖,使浮游动物、底栖动物乃至鱼类等水生动物群落结构趋于简单化、小型化,使得系统的生物多样性指数降低。

因此,在养殖池塘中栽植沉水植物,不仅能调节池塘水生态系统的物质循环速度、抑制水体富营养化、控制藻类生长、提高透明度、改善水体溶解氧状态,而且还有助于提高池塘生态系统的生物多样性,增强养殖水体环境的稳定性。利用养殖过程中营养盐的输入来补充因沉水植物生长消耗的营养物质,当养殖对象和沉水植物的放养密度搭配适宜时,池塘生态系统的物质输入和输出可以保持较长时间的平衡。

2.适宜在养鱼水域中栽培的沉水植物主要品种

(1)伊乐藻 原产于美洲,于20世纪90年代由中国科学院南京地理与湖泊研究所从日本引进我国,是一种优质、速生、高产的沉水植物。适应性强,气温在5℃以上即可生长,产量高,秋冬季或早春栽种1kg伊乐藻营养草茎,当年可产鲜草300吨左右,被称为沉水植物娇子。高光(1996)进行了伊乐藻净化养鱼污水效果试验研究。结果表明:伊乐藻对养鱼污水中的氮、磷等物质有较好的净化效果。

(2)苦草 俗称扁担草、鸭舌草,多年生沉水植物。易种植,产量高,在养蟹水域中被称为“水下森林”。苦草是鱼、虾、蟹喜食和净化水质、改良底质的优良天然水生植物,有性繁殖在生活史中占重要地位,其种子易采集、保存。顾林娣等(1994)进行了苦草种植水对藻类生长的影响实验。结果证实:苦草能分泌生化抑制物质,抑制斜生栅藻和羊角月牙藻的生长,抑制作用的大小与苦草的生物量和种植水浓度有关。宋福等(1997)利用苦草等7种沉水植物对受污染的草海水体(含底泥)总氮、总磷去除效果进行了试验研究。结果表明:苦草等7种沉水植物能显著去除水体总氮、总磷。马凯等(2003)研究了沉水植物分布格局对湖泊水环境中氮、磷含量的影响。结果发现:若单纯从水环境中的总磷含量进行判断,与穗状狐尾藻、金鱼藻和微齿眼子菜相比,苦草对水中磷的吸收最为有效。该研究还指出,在富营养化的水体中沉水植物主要直接从水环境中吸收磷来维持其正常生命活动。任南等(1996)进行了环境因子对东湖几种沉水植物生理的影响实验。研究发现:苦草在不同温度下都具有较低的光补偿点,因而在各个湖区包括富营养化程度最高的郭郑湖湖区都有较大面积的分布,而且在光照极差的深水区也有一定分布。苦草的耐碱性水体能力强,在较高pH值水体中,仍有较强的光合作用产氧能力。

(3)轮叶黑藻 又名针丝,多年生沉水植物,具有适应强、喜炎热、生长快、产量高、易栽培等特点。繁殖生长以无性繁殖为主。其茎叶可供鱼、虾、蟹食用。曹萃禾研究报道了轮叶黑藻的茎、叶和表皮与根一样都具有吸收作用,且皮层细胞含有叶绿素,具有进行光合作用的功能。轮叶黑藻的这种结构对水体中营养盐类的吸收降解及对重金属元素的浓缩富集都有很强的作用,从而达到净化水质的目的。陈毓华等(1995)对11种高等水生维管植物净化城镇污水效益进行了评价。结果表明:轮叶黑藻净水功能可与凤眼莲相媲美,而综合效能优于凤眼莲。另外,轮叶黑藻能在水体中形成巨大的“水下森林”,对水生态系统结构和功能的稳定起着至关重要的作用。

(4)菹草 又称春草,麦黄草,多年生沉水植物。国内有关菹草改良水质的研究报道很多。王斌等(2002)进行了不同水质条件下菹草的净化作用及其生理反应的初步研究。结果表明:菹草对环境变化耐受性较强,在化学需氧量值较高、水质污染严重的水体中仍能生长发育,对化学需氧量有一定的清除作用,能够用来清洁水质,改善水环境。金送笛等(1994)进行了不同环境因子对菹草吸收氮、磷的影响等研究。结果发现:菹草对水中氮、磷的吸收与pH值、温度、光照、根(茎)生物量比及底泥间隙水与上覆水中营养盐浓度比有关。在自然条件下,菹草根部主要从底泥中吸收NH4-N、PO4-P,对NO3-N吸收甚微;茎叶主要从水层中吸收NO3-N,对PO4-P吸收甚少。

3.多种沉水植物搭配栽植

从水域生态学原理和现有的研究成果来看,在养殖池塘中种植沉水植物以净化水质是一种极有前途的生态养殖模式。目前,需要在沉水植物的种类筛选和搭配栽植上进行深入研究,以期达到推广应用的目的。上述4种沉水植物的生长范围广、生长速度快、净化能力较强,是净化水质的理想物种。其中,苦草和轮叶黑藻喜温耐热,而菹草和伊乐藻耐寒畏热,因此它们在生长季节上具有互补性。苏文华等(2004)研究报道,从沉水植物光合补偿点、光合饱和点及强光下光合受抑制的表现特点来看,苦草对光的需求较低,不耐强光,适于在低光照条件的水底生长;黑藻和菹草的最大光合产量出现在中层,可在水体中层形成优势。在自然条件下,轮叶黑藻是苦草群落的伴生种类,二者可相互共存,且长势均良好。因此,在养殖池塘中可夏秋栽植苦草和轮叶黑藻,冬春栽植菹草或伊乐藻,保证沉水植物群体一年四季的水质净化能力。

4.建造浮床植物系统调节水质

浮床植物生态修复技术是运用无土栽培技术原理,以高分子材料为载体和基质,采用现代农艺与生态工程措施综合集成的水面无土种植植物技术。通过水生植物根系的截留、吸附、吸收和水生动物的摄食以及栖息其间的微生物的降解作用,达到水质净化的目的,对水生生物的多样性发展也能起到促进作用,并具有营造景观的效果。浮床一般采用高分子材料、泡沫板、蛭石、聚乙烯等,种植的种类主要为水生蔬菜(水芹菜、水雍菜、海芦笋)、花卉(美人蕉)、水稻等。

(通联:455000,河南省安阳市水产科学研究所河南省安阳市红旗路114号,13837270587)

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