全 文 ：何连帅 ,李佳佳 ,沈　思 ,等.2种水蕹菜植生型人工浮岛对克氏原螯虾高密度养殖水体的净化作用[ J] .江苏农业科学 , 2011, 39(4):287-289.
2种水蕹菜植生型人工浮岛对克氏原螯虾
高密度养殖水体的净化作用
何连帅 1 , 李佳佳 2 , 沈　思1 , 唐建清 2 , 黄　成 1
(1.南京大学生命科学学院 ,江苏南京 210093;2.江苏省淡水水产研究所 ,江苏南京 210017)
　　摘要:比较了水蕹菜(Ipomoeaaquatica)有垫层和无垫层 2种浮岛技术对克氏原鳌虾高密度养殖水体净化作用 ,
测定 NH4 +-N、TN、PO4 3--P、TP、COD、DO、SS等水质指标 ,分析得出有垫层 、无垫层与空白组在水质净化效果方面
的差异。在净化水质方面 ,有垫层与无垫层浮岛都能净化水质 , 但无垫层浮岛净化水质的能力显著高于有垫层浮岛;
无垫层浮岛水生动物的数量显著多于有垫层浮岛 , 能为水生动物营造良好的生境。在植物生长量上 , 有垫层浮岛高于
无垫层浮岛 ,且能营造良好的人工景观。因此 ,应该依据水环境污染治理和水资源合理利用的不同目标与要求 , 对这
2种水蕹菜植生型人工浮岛的运用进行选择。
　　关键词:无垫层浮岛;有垫层浮岛;水蕹菜;净化水质
　　中图分类号:S966.12　　文献标志码:A　　文章编号:1002-1302(2011)04-0287-03
　　德国 BETSMAN公司于 1979年构思的人工浮岛技术 [ 1 ]
越来越普遍地被运用到水环境治理中 ,利用其治理水污染越
来越受到科学工作者的关注。营造人工浮岛的目的是净化水
体及为水生生物创建新的生境 。然而 ,经典的人工浮岛由于
存在底盘垫层结构的缺陷 ,基质中的营养物质易被冲洗入水
体中 ,造成水体富营养化 。实际运用中 ,人工浮岛的主要功能
已经演变为增加水体景观效应 。施丽丽等曾用黄花水龙作为
浮岛植物进行试验 ,并且对经典的人工浮岛提出改造 ,即使用
无垫层浮岛 [ 2 -3 ] 。但他们在研究中没有设置无垫层与有垫层
浮岛的比较 ,仅仅利用了黄花水龙作为载体植物 ,未解决黄花
水龙再次利用的问题 。本研究所用的浮岛载体植物为水蕹菜
(Ipomoeaaquatica),设置有垫层浮岛与无垫层浮岛 2个组别 ,
比较 2种浮岛对模拟富营养化水体的净化作用 ,以及 2种水
体中水生动物的生存情况 ,旨在为有垫层浮岛和无垫层浮岛
在不同现实条件下的应用提供理论参数和生态模式 。
1　材料与方法
1.1　试验场所
江苏省水产研究所禄口养殖基地 9个 ,规格为 2 m×2 m
的水泥池 ,水深 0.6 m,有效容积 2.4 m3。
1.2　生物材料
微囊藻 、小球藻 、栅列藻取自克氏原螯虾养殖基地池塘 。
有垫层人工浮岛水蕹菜栽培基质购自花卉市场 。
1.3　试验设计
2种试验组及对照组分别为组 1、组 2、组 3,每组 3个重
复 。人工浮岛的构建见表 1。
表 1　试验设计方案
组别 试验设计
组 1(无垫组) 以竹竿制作 1.2 m×1.0m的浮巢框架 ,框架内用麻绳绑缚水蕹菜苗,形成斑马线状分布。框架内初始水蕹菜生物
量 1.8kg,覆盖度为 60%。
组 2(有垫组) 以 12cm厚的泡沫板制成 1.2m×1.0m的浮岛。在泡浮岛上开 10cm深的洞眼 ,洞内填充 5cm厚的基质 ,栽培水
蕹菜。初始水蕹菜生物量及覆盖度同组 1。
组 3(对照组) 无浮岛及水蕹菜(空白对照)。
　　注:水蕹菜部分沉没于水下 ,覆盖度仅计算其漂浮在水面的茎叶投影。
1.4　试验水体
取克氏原鳌虾高密度养殖的池塘水 ,添加磷酸二氢钾 、尿
素 ,使试验水体中 NH4 + -N、TN、PO43 - -P、TP及 COD含量
分别为 2.1、2.4、0.44、0.46、65 mg/L;悬浮固体物质 (SS)为
100μg/L。各组等量投入水生动物:日本沼虾 、秀丽白虾 、圆
收稿日期:2010-10-18
基金项目:江苏省水产三项工程招标项目(编号:ZB2007-1);江苏省环
洪泽湖生态农业生物技术重点试验室开放基金(编号:HZHL0824)。
作者简介:何连帅(1986—),男 ,河南人 ,硕士研究生 ,主要从事水生
生物学研究。 E-mail:helianshuaixy@ 163.com。
通信作者:黄 　成 , 副教授 , 从事湿地科学研究。 E -mail:
huangcheng2008@sina.com。
尾斗鱼 、黄幼鱼 、沙塘鳢 、锥实螺 、扁卷螺 、小环棱螺、枝角类 、
桡足类 。
1.5　水质分析方法
试验共进行 45 d,每 15 d检测水体中 NH4 + -N、TN、
PO4 3- -P、TP、COD、溶解氧(DO)、SS水质指标(mg/L), 45 d
后采样分析水体中动物群落组成 ,收获水蕹菜 ,测其生物量等
值 。按照金相灿等介绍的方法 [4 ]对各项水质指标进行测定 。
2　结果与分析
2.1　试验结果
第 15、30、45天各水样的水质指标见表 2。
—287—江苏农业科学　2011年第 39卷第 4期
DOI :10.15889/j.issn.1002-1302.2011.04.012
表 2　各组的水质指标
水 样 组别 NH4 +-N TN PO3-4 -P TP COD DO SS
第 15天 组 1 1.66±0.12 2.21±0.03 0.30±0.06 0.40±0.07 58±6.7 6.5±0.21 79±8.20
组 2 1.85±0.14 2.33±0.06 0.33±0.04 0.44±0.07 61±12.0 6.0±0.41 96±10.04
组 3 1.90±0.16 2.31±0.08 0.39±0.07 0.44±0.12 64±9.4 6.5±0.52 122±11.23
第 30天 组 1 1.40±0.27 1.67±0.23 0.10±0.27 0.23±0.03 32±9.0 6.5±0.34 42±4.40
组 2 1.58±0.07 2.02±0.16 0.18±0.07 0.30±0.04 56±9.8 4.0±0.12 86±5.66
组 3 1.80±0.17 2.25±0.16 0.35±0.11 0.42±0.06 60±9.7 5.0±0.32 130±11.62
第 45天 组 1 0.11±0.02 0.58±0.07 0.03±0.02 0.08±0.03 18±5.2 6.0±0.22 26±3.20
组 2 1.36±0.07 1.72±0.19 0.14±0.04 0.21±0.05 46±5.5 3.5±0.11 66±8.25
组 3 1.64±0.11 1.90±0.19 0.32±0.13 0.40±0.04 60±8.8 5.0±0.33 140±12.29
2.2　检验分析
由表 3可知 ,第 15天时 ,组 1和组 2分别与对照组相比
均没有达到显著水平;组 1和组 2只有 TN差异显著 ,其他水
质指标都没有达到显著水平。
表 3　水蕹菜有垫层 -无垫层浮岛及空白对照单侧检验 t值表
水样 组别 NH4+-N TN PO3-4 -P TP COD
第 15天 组 1-组 2 1.785 3.098＊ 0.721 0.700 0.378
组 1-组 3 2.078 2.027 0.564 0.500 0.899
组 2-组 3 0.407 0.346 1.289 0.400 0.341
第 30天 组 1-组 2 1.118 2.164＊ 0.500 2.425＊ 3.124＊
组 1-组 3 2.1718＊ 3.590＊ 1.485 4.906＊＊ 3.717＊
组 2-组 3 2.073 1.761 2.258＊ 2.282＊ 0.553
第 45天 组 1-组 2 29.739＊＊ 9.752＊＊ 4.260＊＊ 3.862＊＊ 6.346＊＊
组 1-组 3 23.703＊＊ 11.291＊＊ 3.819＊＊ 11.085＊＊ 7.202＊＊
组 2-组 3 3.720＊ 1.540 2.292＊ 5.140＊＊ 2.420＊
　　注:“＊”表示差异显著;“＊＊”表示差异极显著。
　　第 30天时 ,组 1与组 3相比 ,有 1项指标———TP达到极
显著水平 ,其他 4项指标中只有 1项未达到显著水平 ,与第
15天均不能达到显著水平相比 ,有明显的变化 ,表明组 1的
水蕹菜处理经过一段时间 ,使水质得到净化;组 2与组 3相
比 ,只有 2项达到显著水平 ,变化不如组 1明显;组 1和组 2
相比 ,有 3项水质指标达到差异显著水平 ,说明这 2组水蕹菜
处理效果是有差异的 。
第 45天时 ,组 1与组 2、组 1与组 3在水质各项指标上差
异性都达到了极显著水平 ,而组 2和组 3的差异性仅仅在 TP
上达极显著水平 ,总氮的差异性不显著 。表明经过 45d的处
理 ,水蕹菜能净化富营养化的水体 ,使得水体中的各项指标显
著减少 。其中 ,无垫层浮岛 (组 1)的净化效果显著好于有垫
层浮岛(组 2)。而组 3水体中各种营养物质也在减少 ,一方
面是由于水体中的浮游植物成长吸收 ,使得各项水质指标下
降;另一方面 ,营养物质在水中的沉降也起了一部分作用 。
2.3　水生动物 、水蕹菜生长量分析
由表 4可知 ,水蕹菜量组 2>组 1,有垫层浮岛的植物生
长情况好于无垫层浮岛 。由于有垫层浮岛有固定的培养基提
供营养保证植物自身的生长 ,而无垫层浮岛上的植物的营养
只能依靠水中的营养元素 ,这就使得有垫层浮岛植物生长发
育比无垫层浮岛植物的生长发育要好的多 。而在水生动物数
量方面:组 1>组 2,即无垫层浮岛的高于有垫层浮岛 。这是
由于有垫层浮岛的基部隔绝了空气与局部水体交换 ,水体中
DO含量减少 ,从而影响了水生动物的生活 。
表 4　45天后水生动物生物量 、水蕹菜生长量及覆盖度指标
组别 数量(个 /m
3)
枝角类 桡足类 昆虫类 虾类 贝类 鱼类
水蕹菜量
(kg)
覆盖度
(%)
组 1 4 000 3 000 10.0 2 5 5 48±3.2 120±8.8
组 2 2 500 1 000 4.5 2 3 2 55±3.6 140±9.4
组 3 1 000 1 000 0.5 0 1 3
　　注:覆盖度是相对水泥池而言的。
3　结论与讨论
3.1　水生植物对水体的净化作用
1975年 Shapiro等提出经典的生物操纵理论 ,认为通过
控制浮游动物来控制肉食性鱼类或浮游生物食性鱼类 ,可以
达到治理水体富营养化的目的 [ 5 ] 。这个经典理论是存在不
足之处的 ,比如很难控制鱼类的放养量 ,鱼类的死亡会增加环
境自净的负担 ,反而加重水体的富营养化程度。而利用水生
植物来净化水体就不存在这方面的问题 。因为浮岛水生植物
不是湖泊生物链的一部分 ,其加入或离开不会对湖泊生态造
—288— 江苏农业科学　2011年第 39卷第 4期
成本质的影响 。浮岛水生植物作为人为加入湖泊等水体生态
系统的一个独立的干扰因素 ,其作用方向和作用效果都很好
控制 ,能很好地进行预测 ,是较为安全简便的治理办法 。
3.2　水蕹菜作为净化植物的优越性
本试验使用水蕹菜作为人工浮岛植物 ,具有几个方面的
优越性 。一方面 ,水蕹菜是一种可以有效净化水体的水生植
物 ,李欲如等的研究充分肯定了水蕹菜净化水质的能力 [ 6 -7] 。
本研究中 ,第 45天的时组 1与组 3的差异性达到极显著水
平 ,组 2与组 3的差异性绝大部分达到了显著水平 ,仅 1项指
标未达到显著水平 ,表明有水蕹菜净化水质的组 1和组 2水
质指标显著优于空白对照组 3。另一方面 ,水蕹菜为当地的
本土物种 ,不存在像水花生 [ 8]一样引起外来入侵的问题 ,不
会影响水体环境中的生物多样性 。另外 ,水蕹菜是一种经济
作物 [ 9 -10] ,不仅能净化水质 , 而且收割之后可以作为食用蔬
菜进入市场 ,能带来一定的经济效益 。而操家顺等认为使用
水蕹菜能净化重污染过的水体 ,其水蕹菜收割后不能二次利
用 ,会产生再污染 ,造成环境问题 [ 6 -7] 。
3.3　水体的自然沉降
本研究结果表明 ,组 3在 45 d内 ,除 SS之外的水质指标
一直呈微小的下降趋势 ,这是由于水体的自然沉降造成的 ,水
中存在泥沙 、藻类等 , 会对有机污染物产生吸附、沉降作
用 [ 11] ;SS含量上升则是由于本试验露天进行 ,有外界的灰尘
等进入水中 ,形成悬浮物 。
3.4　浮岛垫层对水体净化的影响
有垫层浮岛与无垫层浮岛相比较存在以下一些问题:首
先 ,有垫层浮岛的垫层浮在水体表面 ,遮蔽日光 ,且隔绝了空
气与水的气体交换 ,使得水中的 DO含量降低 ,严重影响浮游
生物的光合作用 、呼吸作用等 ,从而影响以浮游生物为食的虾
类 、草食性鱼类 ,进而影响整个水体中的生物链 ,可能会造成
生态灾难 。其次 ,有垫层浮岛的植物营养供给来自于人为提
供的基质 ,这会使浮岛的成本增加;垫层的存在使得植物不能
大面积接触水体 ,降低植物对水体中 TN、TP的吸收量 ,影响
水质净化效果;有垫层浮岛还存在营养溢流问题 ,垫层上人工
添加的营养基质流入水中反而加重水体的富营养化 。在表 3
中 ,组 1和组 2的全部水质指标于第 45天时都达到了差异极
显著的水平 ,表明无垫层浮岛的净化效率大大优于有垫层浮
岛 。最后 ,由于本研究使用的浮岛垫层为泡沫板 ,其质地比较
松脆 ,存在使用寿命较短的问题 ,一定时间之后就要进行更
换 。当进行大量的浮岛放养时 ,会使得工程成本提高 。而且
在施丽丽等的研究中 ,报废后的泡沫板会造成白色污染 ,加重
环境的负担 [ 2 -3 ] 。
但是由于有垫层浮岛的植物营养人为添加 ,所以在植物
生长量上优于无垫层浮岛 。因此 ,当在不依靠自然生物链维
持的水体中比如城市河道、人工湖中放置有垫层浮岛 ,不但可
以在一定程度上净化水体 ,茂盛的水生植物也能增加水体景
观效应 。
这 2种浮岛具有不同特点和不同的应用前景 。无垫层浮
岛在净化水质方面远远优于有垫层浮岛 ,而且无白色污染 ,不
影响自然湖泊的生态 ,浮岛制作成本较低 ,所以适用于大面积
的自然水体;而在植物生长量上 ,有垫层浮岛优于无垫层浮
岛 ,但由于有垫层浮岛在成本 、二次污染等各方面的限制因
素 ,比较适用于人工水域的一定规模的景观营造 。
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